зона1 R5 2 7 R6
4 5
зона2 3 6 R7
Рис.4.10 Опто-электронное реле
Принцип работы опто-электронного реле заключается в том, что при сигнале высокого уровня на входе зоны1, между выводами 1, 2 реле протекает ток, зажигая светодиод. При этом замыкается контакт между выводами 7, 8 и резистор R6 подключается параллельно первой вторичной обмотке трансформатора. Это приводит к разбалансировке моста, образованного первой и второй вторичными обмотками трансформатора Т1 на выходе имитатора и образованию сигнала радиочастоты определенной фазы.
При появлении сигнала высокого уровня на входе зоны 2 – замкнется контакт между выводами 5, 6 и сопротивление R7 приведет к разбалансировке моста, но появится сигнал радиочастоты другой фазы. Аналогично работает опто-электронное реле зоны3 и зоны4.
4.2.4 РАСЧЕТ ТРАНСФОРМАТОРА
Для имитации работы путевого датчика применяется трансформатор Т1, который должен обладать следующими данными:
Мощность трансформатора: Р=8 Вт;
Синусоидальное входное напряжение: U1=24 B;
Частота: f=30 кГц;
Напряжение вторичной обмотки: U2=14,5 В;
Число вторичных обмоток: 4;
Допустимый перегрев: Т =50о С;
Температура окружающей среды: T0=70о С;
Методика расчета трансформатора взята из ( ).
РАСЧЕТ:
1 В качестве материала магнитопровода выбираем феррит марки
М2500НМС1 с параметрами:
1.1 коэффициент удельных потерь ферромагнитного материала: А=110;
1.2 удельная мощность потерь в магнитопроводе: p0=3,4*10-2 Вт/см3;
1.3 коэффициент теплоотдачи: а=1.4;
экспериментальный коэффициент: b=1,9;
2 Определяем граничную частоту трансформатора:
fкр=(3,98*107 А)* Т/ Р, где
А – удельная мощность потерь в магнитопроводе;
Т – допустимый перегрев;
Р – мощность трансформатора;
fкр=905 кГц
3 Определяем объем магнитопровода трансформатора:
Vм=1,5 (А * kдоб kм) * (Р/f1/4 * Т), где
kм – коэффициент заполнения окна магнитопровода активным материалом (берем kм=0,25);
kдоб – коэффициент увеличения сопротивления обмотки при повышенной частоте (kм=2);
f – частота;
Vм=0,54 см3
4 Рассчитанный объем реализуем на магнитопроводе К !6*10*4,5. При этом:
объем магнитопровода: Vм=0,55 см3;
сечение магнитопровода: Sм=0,135 см2;
длина средней линии магнитопровода: Lм=4,08 см;
площадь окна трансформатора: Sок=0,785 см2;
5 Определим токи в обмотках:
J1=P/U1; J1=0,33 A
J2=P/U2; J2=0,14 A
6 Определим коэффициент трансформации:
n=U1/U2; n=1,66
7 Определим оптимальное значение магнитной индукции в магнитопроводе:
Вm=0,113 * P*(kдоб * kт)1/4 А1/4 * f7/8 * Vм2/3, где
kт – коэффициент увеличения сопротивления при нагреве(kт=1,4);
Bm=20 *10-6 В * с/см2
8 Определим число витков первичной и вторичной обмоток:
w1=U1/4,44 * f * Sм * Bm; w1=20
w2=w1/n; w2=12
9 Определим мощность потерь в магнитопроводе:
Рм=р0 * (f / fн)а *(Bm/Bmн)b *Vм, где
fн – нормированное значение частоты (fн=103);
Bm – нормированное значение магнитной индукции (Bm=10-4В*с/см2);
Рм=0,5 Вт
10 Определим плотность тока в обмотках:
j1=(р0/2Vм * kм * р * kдоб * kт)1/2,где
р – удельное электрическое сопротивление обмотки (р=1,7*10-6 Ом*см);
j1=6,2 А/мм2
11 Выберем сечение и диаметр проводов обмоток:
q1=J1/j1; q1=0,053 мм2
d1=1,13 * q 1; d1=0,26 мм
Выбираем для обоих обмоток провод ПЭВ1 диаметром d=0,35 мм.
12 Определим реальный коэффициент заполнения окна магнитопровода:
kмр=(w1*q1+ 4w2 *q1)/Sок; kмр=0,004<0,25
13 Определим мощность потерь в обмотках:
Рк=j12 * p *Vм * kR, где
kR – коэффициент, учитывающий увеличение сопротивления на повышенных частотах за счет вытеснения тока к поверхности проводника ( kR=1,2 при d=0,35; f=30 кГц);
Рк=0,8 *10-6 Вт
14 Определим мощность потерь в трансформаторе:
Ртр=Рк+Рм; Ртр=0,5 Вт
15 Определим активное сопротивление вторичной обмотки:
R=U2/J1; R=103,5 Ом
16 Определим индуктивность рассеяния тороидального трансформатора:
LS=(м0 /p)*w12*Lоб *(в / h), где
м0 – магнитная постоянная (м0=4p*10-9 Гн/см);
в – толщина обмотки (в=0,075 см);
h – высота обмотки (h=0,45 см);
Lоб - длина витка обмотки (Lоб=1,5 см);
LS=1 мкГн
5 АЛГОРИТМ УПРАВЛЯЮЩЕЙ ПРОГРАММЫ
Схема алгоритма управляющей программы микроконтроллера приведена на рис.5.1. При включении питания на счетно-решающий прибор СРП подается сигнал сброса ИВ, приводя его в исходное состояние.
При положении переключателя в режиме «настройка» можно ввести требуемые для испытания параметры: количество осей в цикле (N), направление движения (вперед или назад), скорость движения (60, 120, 290 км/ч). После ввода параметров необходимо перевести переключатель в режим «прогон», для запуска испытания.
В режиме «прогон» сначала считываются из памяти параметры t1 (время наезда оси поезда на зону), t2 (время задержки между наездами оси поезда на соседние зоны), t3 (время задержки между наездами оси поезда на соседние имитаторы датчиков), Т (время задержки между соседними осями имитируемого поезда). Причем параметры t1, t2, t3 и Т зависят от заданной перед испытанием скорости. Затем подается сигнал на занятие рельсовой цепи РЦ в счетные пункты СП1 и СП2.
После подачи сигнала РЦ необходима задержка времени 4с. для того, чтобы испытываемые приборы подготовились к работе.
Далее следует формирование цикла испытания. Здесь формируются сигналы, имитирующие прохождение осью поезда каждой зоны имитаторов путевых датчиков ИМ1…ИМ6 и задержек времени, необходимых для приближенности к работе датчиков в реальных условиях.
При прохождении N-сигналов, заданных перед испытанием осей, контроллер начинает ожидать сигнал КП, со счетно-решающего прибора СРП. При получении сигнала КП, контроллер должен быть готов к прохождению нового цикла. Если сигнал КП не получен контроллером в течение 30с., то должен увеличиться счетчик сбоев контроллера на единицу и эта информация отображается на индикаторе. В это же время контроллер генерирует импульс STROBE на принтер, разрешая тем самым вывод информации на печать.
5.1 АЛГОРИТМ МОДУЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ЦИКЛА
Схема алгоритма модуля формирования цикла показана на рис.5.2.
При движении подвижного состава вперед подаются сигналы сначала на зоны1 имитаторов ИМ1 и ИМ4, на зоны2 имитаторов ИМ1 и ИМ4, зоны3 имитаторов ИМ1 и ИМ4, зоны4 имитаторов ИМ1 и ИМ4. Затем подаются сигналы на зоны1 имитаторов ИМ2 и ИМ5, зоны2 имитаторов ИМ2 и ИМ5, зоны3 имитаторов ИМ2 и ИМ5, зоны3 имитаторов ИМ2 и ИМ5, зоны4 имитаторов ИМ2 и ИМ5. Далее сигналы подаются на зоны1 имитаторов ИМ3 и ИМ6, зоны2 имитаторов ИМ3 и ИМ6, зоны3 имитаторов ИМ3 и ИМ6, зоны4 имитаторов ИМ3 и ИМ6. Имитаторы ИМ1, ИМ2, ИМ3 имитируют путевые датчики начала перегона, а имитаторы ИМ4, ИМ5, ИМ6 – путевые датчики конца перегона. Между сигналами каждой зоны необходимо сделать задержку на время t2, а между имитаторами ИМ1 и ИМ4, ИМ2 и ИМ5, ИМ3 и ИМ6 – на время t3.
При движении поезда в другом направлении, сигналы подаются в обратном порядке: сначала на зоны ИМ3 и ИМ6, а в конце – на зоны ИМ1 и ИМ4.
да нет
Включить зоны1 ИМ1,ИМ4 на t1
Включить зоны4 ИМ3,ИМ6 на t1
Включитьзоны1 ИМ2,ИМ5 на t1
Включить зоны4 ИМ2,ИМ5 на t1
Включитьзоны4 ИМ1,ИМ4 на t1
Включить зоны1 ИМ3,ИМ6 на t1
Задержка на t2
Рис. 5.2 Алгоритм формирования цикла
При выполнении раздела «Безопасность и экологичность проекта» были выявлены наиболее благоприятные условия труда в помещении, в котором ведутся испытания приборов. Приведена классификация данного помещения по различным параметрам условий труда. Все принимаемые в разделе проектные решения подтверждены ссылками на нормативные документы и литературные источники.
Предлагаемые мероприятия являются реальными, то есть обеспечивают выполнение требований безопасности труда при эксплуатации и изготовлении разрабатываемого в проекте стенда, предназначенного для проведения испытаний.
Дипломный проект посвящен разработке стенда для проведения испытаний. Разработаны структурная и принципиальные схемы прибора, алгоритм управляющей программы, передняя панель и конструкция. Проведен расчет трансформатора имитатора путевого датчика.
В экономической части рассчитана себестоимость разработки и изготовления прибора.
При выполнении раздела «Безопасность и экологичность проекта» были выявлены наиболее благоприятные условия труда в помещении, в котором должны вестись испытания приборов. Приведена классификация данного помещения по различным параметрам условий труда.
Техническое задание выполнено полностью. Разработанные документы можно использовать в производстве прибора.
1. Сташин В.В., Урусов А.В. Проектирование цифровых устройств на однокристальных микроконтроллерах. М.: Энергоатомиздат, 1990. 224с.
2. Расчет электромагнитных элементов источников вторичного электропитания/ А.Н. Горский, Ю.С. Русин, Н.Р. Иванов. М.: Радио и связь,1988. 176с.
3. Аналоговые интегральные схемы: Справочник/ А.Л.Булычёв, В.И.Галкин, В.А. Прохоренко. Мн.: Беларусь, 1993. 382 с..
4. Краткий справочник конструктора радиоэлектронной аппаратуры/ Под ред. Р.Г.Варламова. М.: Сов. Радио, 1973.
5. В.Л. Шило. Популярные микросхемы КМОП. М.: Ягуар, 1993. 64 с.
6. 6В.Н. Вениаминов, О.Н. Лебедев, А.И. Мирошниченко. Микросхемы и их применение. Справочное пособие. М.: Радио и связь, 1989. 240 с.
7. 7 Резисторы: Справочник / В.В. Дубровский, Д.М. Иванов, Н.Я. Пратусевич и др.; Под ред. И.И. Четверткова. М.: Радио и связь, 1991. 528 с.
8. Конденсаторы: Справочник / И.И. Четвертков, М.Я. Дьяконов, В.И. Присняков и др.; Под ред. И.И. Четверткова. М.: Радио и связь, 1993. 392 с.
9. Стандарт предприятия. Общие требования и правила оформления дипломных и курсовых проектов (работ) СТП УГТУ-УПИ 1-96. Екатеринбург: Ротапринт УГТУ, 1996. 33 с.
10. Организация и планирование радиотехнического производства. Управление предприятием радиопромышленности: Учеб. Для радиотехн. cпециальностей вузов/ Д.Д. Воейков, Л.Г. Головач, Т.А. Горская и др. М.: Высш. шк., 1987. 351 с.
11. Громова Р.А. Организация и планирование машиностроительного производства: Учеб. Для экон. спец. Машиностр. Техникумов. М.: Высш. шк., 1986. 319 с.
12. Долан Э.Дж., Линдсей Д. Микроэкономика. С-Пб., 1994. 448 с.
13. Долин П.А. Справочник по технике безопасности. М.: Энергоиздат, 1985. 824 с.
14. Денисенко Г.Ф. Охрана труда: Учеб. пособие для инж.-экон. спец. вузов. М.: Высш. шк., 1985. 319 с.
15. Безопасность и экологичность проекта: Методические указания к дипломному проектированию/ Фетисов И.Н., Сафронов Е.В., Тягунов Г.В. Екатеринбург: УПИ, 1992. 18 с.
16. ГОСТ 12.1.005-88 ССБТ. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны.
17. ГОСТ 12.2.032-78 ССБТ. Рабочее место при выполнении работ сидя. Общие эргономические требования.
18. ГОСТ 12.1.030-81 ССБТ. Электробезопасность. Защитные заземления. Зануление.
19. ГОСТ 12.4.009-83 ССБТ. Пожарная техника для защиты объектов. Основные виды. Размещение и обслуживание.
20. ГОСТ 12.4.021-75 ССБТ. Системы вентиляции. Общие требования.
21. ГОСТ 12.1.013-78 ССБТ. Строительство. Электробезопасность. Общие требования.
22. ГОСТ 12.0.002-80 ССБТ. Термины и определения.
23. СНиП 2-4-79. Строительные нормы и правила. Нормы проектирования. Естественное и искусственное освещение. М.: Стройиздат, 1980. 57 с.
24. СНиП 2-68-78. Нормы проектирования. Высшие учебные заведения. М.: Стройиздат, 1979. 24 с.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5
