Содержание

Введение

Современный электропривод представляет собой конструктивное единство электромеханического преобразователя энергии (двигателя), силового преобразователя и устройства управления. Он обеспечивает преобразование электрической энергии в механическую в соответствии с алгоритмом работы технологической установки. Сфера применения электрического привода в промышленности, на транспорте и в быту постоянно расширяется. В настоящее время уже более 60% всей вырабатываемой в мире электрической энергии потребляется электрическими двигателями. Следовательно, эффективность энергосберегающих технологий в значительной мере определяется эффективностью электропривода. Разработка высокопроизводительных, компактных и экономичных систем привода является приоритетным направлением развития современной техники.

Последнее десятилетие XX века ознаменовалось значительными успехами силовой электроники. Было освоено промышленное производство биполярных транзисторов с изолированным затвором (IGBT), силовых модулей на их основе (стойки и целые инверторы), а также силовых интеллектуальных модулей (IPM) с встроенными средствами защиты ключей и интерфейсами для непосредственного подключения к микропроцессорным системам управления. Рост степени интеграции в микропроцессорной технике и переход от микропроцессоров к микроконтроллерам с встроенным набором специализированных периферийных устройств, сделали необратимой тенденцию массовой замены аналоговых систем управления приводами на системы прямого цифрового управления.

Под прямым цифровым управлением понимается не только непосредственное управление от микроконтроллера каждым ключем силового преобразователя (инвертора и управляемого выпрямителя, если он есть), но и обеспечение возможности прямого ввода в микроконтроллер сигналов различных обратных связей (независимо от типа сигнала: дискретный или аналоговый) с последующей программно-аппаратной обработкой внутри микроконтроллера. Таким образом, система прямого цифрового управления ориентирована на отказ от значительного числа дополнительных интерфейсных плат и создание одноплатных контроллеров управления приводами. В пределе встроенная система управления проектируется как однокристальная и вместе с силовым преобразователем и исполнительным двигателем конструктивно интегрируется в одно целое мехатронный модуль движения.

Анализ объекта управления

1.1 Основные требования к объекту управления

В автоматических системах управления и регулирования, промышленных роботах, вычислительной технике и гироскопических устройствах, бытовых приборах значительное место занимают различные электрические машины малой мощности – электрические микромашины постоянного и переменного тока.

Одним из типов микромашин являются микродвигатели, которые могут использоваться в качестве исполнительных или вспомогательных устройств. Исполнительными называют электрические микродвигатели, преобразующие подводимый к ним электрический сигнал (напряжение управления) в угловую скорость (или перемещение) вала. Эти двигатели предназначены для различных функциональных преобразований.

Основными требованиями, предъявляемыми к исполнительным двигателям являются:

• 
  линейность механических характеристик и обеспечение устойчивости работы во всем диапазоне угловых скоростей;
  
• 
  линейная зависимость угловой скорости вращения ротора от электрического сигнала управления и широкий диапазон регулирования скорости;
  
• 
  отсутствие самохода;
  
• 
  высокое быстродействие;
  
• 
  малая мощность управления при значительной механической мощности на валу (требование вызвано ограниченной мощностью источников сигнала управления, в основном электронных).
  

Обычно для приведения в движение рабочих механизмов применяются высокоскоростные электродвигатели с редуктором, вследствие того, что большинство механизмов чаще требуют низких скоростей вращения или перемещения.

Так как при больших скоростях вращения ротора двигателя требуется применение сложных и дорогостоящих редукторов, то большой практический интерес представляет безредукторный привод, то есть низкоскоростной электродвигатель непосредственно связанный с рабочим механизмом.

Одним из эффективных низкоскоростных двигателей является бесконтактный двигатель постоянного тока с разделенными магнитопроводами фаз (БДПТ). Бесконтактные электродвигатели постоянного тока представляют собой электрические машины с возбуждением от постоянных магнитов, имеющие датчик углового положения ротора и полупроводниковый коммутатор [2].

Двигатель подобного типа позволяет создать регулируемый безредукторный электропривод, обладающий значительными преимуществами по сравнению с существующими [2]:

- бесконтактность и отсутствие узлов, требующих техобслуживания — бесколлекторная машина;

- возможность реализации фиксированной частоты вращения в широком диапазоне;

- возможность плавного регулирования частоты вращения при сохранении момента;

- большая перегрузочная способность по моменту (кратковременно допустимый момент и ток БДПТ могут превышать номинальные значения в 5 и более раз);

- снижение на 50-60% электрических потерь в двигателе из-за отсутствия лобовых частей фазных обмоток и тока ротора;

- высокие энергетические показатели (КПД);

- длительная наработка (до 30000 часов и выше);

- высокая надежность запуска после длительного пребывания в нерабочем состоянии;

- пригодность для работы во взрыво- и пожароопасных средах;

- работоспособность при низких давлениях окружающей среды.

Благодаря своим высоким эксплуатационным характеристикам, бесконтактные двигатели постоянного тока являются наиболее перспективными электрическими машинами в диапазоне малых и средних мощностей, особенно – для моментных систем электропривода. БДПТ конструктивно просты, надежны, имеют абсолютно жесткие механические характеристики и не требуют затрат энергии на возбуждение. Эти качества электрической машины обуславливают применение этих двигателей в промышленных системах автоматики, роботах и манипуляторах, приводах подач и главного движения металлорежущих станков, координатных устройствах, автоматических линиях по обработке различных материалов или сборке изделий, упаковочных или печатных машинах, принтерах и плоттерах, намоточных и лентопротяжных механизмах, прецизионных системах слежения и наведения, в авиационной и медицинской технике. БДПТ имеют свою “нишу” в тяговом электроприводе (электровоз ВЛ80ВР), приводах рулевого управления летательных и подводных аппаратов, электромеханических устройствах автомобилей (электромеханические усилители руля, стартер - генераторные устройства гибридных автомобилей, стеклоподъемники и др.), мотор – колесах аккумуляторных индивидуальных транспортных средствах (электровелосипеды, инвалидные коляски различных разработок), в бытовых устройствах (стиральные машины, проигрыватели компакт – дисков).

2. Принцип работы БДПТ

Бесконтактные двигатели постоянного тока состоят из трех элементов [3]:

1) бесконтактного двигателя с m-фазной обмоткой на статоре и возбужденным ротором обычно в виде постоянного магнита;

2) датчика положения ротора (ДПР), выполненного в одном корпусе с двигателем и предназначенного для выработки сигналов управления моментами времени и последовательностью коммутации токов в обмотках статора;

3) коммутатора, как правило, транзисторного, осуществляющего по сигналам ДПР коммутацию токов в обмотках статора.

Принцип действия бесконтактного двигателя рассмотрим на примере функциональной схемы (рисунок 1.1). В ее состав входит двигатель с тремя обмотками на статоре, сдвинутыми в пространстве на 120 градусов и соединенными в звезду, датчик положения ротора с одним сигнальным элементом и тремя чувствительными элементами (их число равно числу обмоток статора), и коммутатор, выполненный на трех транзисторах, работающих в ключевом режиме, т.е. в режиме "закрыт" или "открыт".




Рисунок 1.1 Функциональная схема бесконтактного двигателя постоянного тока

В положении, показанном на рисунке 1.1, сигнальный элемент через чувствительный элемент "А" открывает транзистор ТА. По обмотке А протекает ток IА. Намагничивающая сила обмотки FА взаимодействует с потоком постоянного магнита ротора. Возникает вращающий момент, и двигатель приходит во вращение (1-й такт на рисунке 1.2). Вместе с ротором поворачивается и сигнальный элемент ДПР. При повороте ротора на угол чуть больший 30° сигнальный элемент будет воздействовать сразу на два чувствительных элемента: на "А" и на "В". Это значит, что будут открыты сразу два транзистора: ТА и ТВ. Ток будет протекать по обеим обмоткам А и В. Появится результирующая намагничивающая сила статора FАВ, которая повернется на 60° по сравнению с первым положением (2-й такт на рисунке 1.2).



Рисунок 1.2 Первых 3 такта в работе бесконтактного двигателя постоянного тока

Эта намагничивающая сила продолжает взаимодействовать с полем постоянного магнита; двигатель продолжает развивать вращающий момент.

Когда угол поворота станет чуть больше 90°, транзистор ТА закроется, ток будет проходить только по обмотке В. Поле ротора будет взаимодействовать только с намагничивающей силой этой обмотки, однако вращающий момент по-прежнему будет воздействовать на ротор двигателя и вращать его в том же направлении (3-й такт на рисунке 1.2). В конечном итоге двигатель разовьет такую скорость, при которой его момент будет уравновешиваться моментом нагрузки.

Если бы бесконтактный двигатель имел обмоток, чувствительных элементов и транзисторов столько же, сколько обычный двигатель имеет коллекторных пластин, то по своим свойствам и характеристикам они ничем бы не отличались друг от друга. Однако увеличение числа элементов сильно усложняет конструкцию машины. Поэтому в реальных двигателях число обмоток, а соответственно, и число чувствительных элементов и транзисторов не превышает 3-4.

Так как используемый электродвигатель с разделенными магнитопроводами фаз ДБН-100 имеет пятнадцати зубчатый ротор и три секции статора, то один оборот состоит из 45 шагов, следовательно, угловая величина каждого шага равна:

α=360°/45°=8°.

В данном дипломном проекте используется управление двигателем через полшага (4°), т.е. первая секция должна быть включена, когда ротор находится в положении между нулем и четырьмя угловыми градусами. При повороте на угол, превышающий 4°, должны включиться первая и вторая секции, после чего произойдет поворот еще на 4°, таким образом, угол поворота составит 8°. Следующий шаг от 8° до 12° обеспечит вторая секция. И так далее в соответствии с диаграммой на рисунке 1.3.



Рисунок 1.3 Диаграммы подключения фазных обмоток БДПТ

Управление шаговым двигателем

Шаговые двигатели представляют собой синхронные микродвигатели,

у которых питание фаз обмотки статора (якоря) осуществляется путем подачи импульсов напряжения от электронного коммутатора. Под воздействием каждого импульса ротор двигателя совершает определенное угловое перемещение, называемое шагом.

Управление двигателем, при котором фазы обмотки якоря включают поочередно равными группами по две или три называют симметричным, поочередное включение неравных групп фаз – несимметричным способом управления. В данном дипломном проекте коммутация обмоток является несимметричной, шеститактной, однополярной.

Особенностью работы шагового двигателя является широкий диапазон

регулирования скорости вращения путем изменения частоты подачи управляющих импульсов тока на соответствующие обмотки управления. Таким же образом осуществляют фиксированную остановку, пуск и изменение направления вращения. В зависимости от частоты управляющих импульсов различают следующие режимы работы шаговых двигателей: статический, квазистационарный, установившийся и переходный [2].

Статический режим – это наличие в обмотке управления постоянного

тока, создающего неподвижное поле. Ротор при этом занимает фиксированное положение.

Квазистационарный режим – это режим отработки единичных шагов, при котором переходные процессы от предыдущего такта коммутации полностью затухли и скорость ротора в начале следующего шага равна нулю. Режим отработки единичных шагов соответствует частоте импульсов управления, подаваемых на обмотки шагового двигателя, при котором шаговый двигатель отрабатывает до прихода следующего импульса заданный угол вращения. Это значит, что в начале каждого шага угловая скорость вращения двигателя равна 0.

Он используется в стартстопных, лентопротяжных и других механизмах, в которых требуется фиксация ротора после каждого шага.

Установившийся режим – это режим, соответствующий постоянной

частоте управляющих импульсов. Ротор имеет постоянную скорость вращения.

Переходные режимы – основные эксплуатационные режимы шаговых

двигателей, включающие в себя пуск, торможение, реверс, переход с одной

частоты на другую. Пуск шагового двигателя осуществляется из неподвижного положения ротора, которое он занимает при установившихся значениях токов в обмотках, путем скачкообразного увеличения частоты управляющих импульсов от нуля до рабочей. Торможение шагового двигателя осуществляется скачкообразным снижением частоты управляющих импульсов от рабочего значения до нуля. Реверс шагового двигателя производится путем изменения последовательности коммутации токов в обмотках, приводящего к изменению направления вращения магнитного поля на обратное. Основным требованием, предъявляемым к шаговым двигателям в переходных режимах, является сохранение синхронизма при изменении частоты управляющих импульсов – отсутствие потери шага.

Шаговый двигатель работает устойчиво, если в процессе отработки угла при подаче на его обмотки управления серии импульсов не происходит потери ни одного шага.

Основными характеристиками шагового двигателя являются: шаг, предельная механическая характеристика и частота приемистости.

Предельная механическая характеристика – это зависимость допустимого момента сопротивления от частоты управляющих импульсов в установившемся режиме работы (рисунок 1.4). С ростом частоты сказывается запаздывание в нарастании тока, обусловленное индуктивностью обмоток. При некоторой предельной частоте момент двигателя становится равным нулю.



Рисунок 1.4 Предельная механическая характеристика шагового двигателя

Для каждого шагового двигателя существует некоторая предельная

частота подачи управляющих импульсов fпр , при которой ротор еще следует

за скачкообразным, изменяющимся полем статора. Эту частоту называют

частотой приемистости. Этот параметр характеризует пусковые свойства

двигателя - максимальную частоту управляющих импульсов, при которой

возможен пуск без выпадения из синхронизма. Приемистость растет с увеличением синхронизирующего момента, а также с уменьшением шага, момента инерции вращающихся (или линейно перемещаемых) частей и статического момента сопротивления (рисунок 1.5).



Рисунок 1.5 Предельная динамическая характеристика шагового двигателя

4. Описание объекта управления

В качестве объекта управления задан бесконтактный двигатель постоянного тока ДБН-100.

Технические данные двигателя сведены в таблицу 1.1.

Таблица 1.1

Параметр	Величина	Значение
Номинальное напряжение	Uн, В	220
Номинальный ток якоря	Iн, А	1.7
Номинальная мощность	Pн, Вт	60
Частота вращения ротора	nн, об/мин	0-2100
Развиваемый момент	Mн, Нм	0.7
КПД двигателя	, %	60

4. Анализ целей управления


Разрабатываемое устройство должно обеспечивать синхронное вращение заготовки и резца.

Для того чтобы обеспечить синхронное вращение двигателей, необходимо управлять временем подачи управляющих импульсов на транзисторные ключи для регулирования частоты вращения БДПТ. Чем больше частота управляющих импульсов, тем выше скорость вращения. Т.е. чтобы синхронизировать скорости вращения заготовки и фрезы, необходимо отслеживать угол поворота заготовки и поворачивать БДПТ на тот же угол.


2. Обзорный анализ существующих аналогов СУ


На сегодняшний день благодаря выдающимся достижениям в области техники и технологии повышаются требования к качеству продукции. Каждое предприятие металлообрабатывающей отрасли должно иметь высокопроизводительное металлообрабатывающее оборудование, отвечающее современным требованиям.

В металлообработке фрезерные станки предназначаются для выполнения различного вида фрезерных работ: сверления, развертывания, растачивания отверстий в деталях из черных, цветных, высокопрочных металлов и сплавов. Как правило, фрезерные станки используются для фрезерования горизонтальных, вертикальных, наклонных плоскостей, обработки пазов. Новейшие фрезерные станки отличаются высокой точностью, и с большим успехом используются для работ любой сложности.

Фрезерные станки с ЧПУ представляют собой такое оборудование, на котором стол с заготовкой перемещается автоматически. На этих станках также автоматически изменяется и поддерживается скорость шпинделя. Станки с ЧПУ необходимы для обработки деталей, имеющих трёхмерные поверхности. К примеру, на таких станках изготавливаются лопасти воздушных винтов или турбинные лопатки. Металлообработка, осуществляемая данным металлообрабатывающим оборудованием, отличается высокой точностью. На станках с ЧПУ можно организовать серийный выпуск различных деталей.

Фрезерный станок с ЧПУ XK7130

Вертикально-фрезерные станки серии XK предназначены для выполнения всех видов фрезерных работ, сверления, зенкерования и растачивания отверстий деталей из черных, цветных и высокопрочных металлов и сплавов в условиях единичного и мелкосерийного производства. Оснащен системой ЧПУ FANUC, автоматической системой смазки, имеет возможность плавного изменения частоты вращения шпинделя. По техническим характеристикам данные станки имеют лучшее соотношение цена-качество среди оборудования подобного класса.

Применяется на машиностроительных и станкостроительных предприятиях, а также, благодаря небольшим размерам и универсальности на любых участках механообработки.

Токарно-фрезерный станок с программным управлением мод. «ТФП-1000»

Станок предназначен для изготовления из древесины тел вращения типа балясин, содержащих винтовые и другие сложные поверхности, нанесение на них высокохудожественной резьбы.

Станок эффективен в условиях предприятий с гибкой номенклатурой продукции для производства элементов интерьера, лестниц, индивидуального дома, коттеджа.

Станок основан на принципе фрезерования древесины. Этот принцип широко применяется и вытесняет традиционную схему токарной обработки резцом. В отличие от данной схемы, где вращается только заготовка, обработка фрезой увеличивает производительность и дает новые технологические возможности.

Формообразование заготовки производится по программе обработкой концевой фрезой при непрерывном вращении заготовки. Обработка винтовых и других сложных поверхностей производится концевой фрезой при программном вращении заготовки.

^{Фрезерные станки с ЧПУ очень удобны в эксплуатации, благодаря своей огромной многофункциональности они завоевали очень хорошие отзывы потребителей. Фрезерные станки очень сильно помогают различным производителям, во всех уголках планеты добиваться очень хороших результатов в различных областях металлообрабатывающей промышленности.}


3. Построение структурной схемы СУ


Принцип действия системы автоматического управления приводом резца лабораторного фрезерного станка основан на обеспечении синхронности вращения заготовки и резца, который приводится в движение бесконтактным двигателем постоянного тока. Структурная схема проектируемой системы представлена на рисунке 3.1.



Рисунок 3.1 Структурная схема проектируемой СУ

В структурной схеме приняты следующие обозначения:

МкК - микроконтроллер;

Э – оптический энкодер;

УС – устройство сопряжения с силовой частью;

ТК – транзисторный ключ;

УВ – устройство ввода;

ДБН – бесконтактный двигатель постоянного тока;

ДПР – датчик положения ротора;

ЖКИ – устройство вывода (жидкокристаллический индикатор).

Основным функциональным блоком является блок микроконтроллера, который обрабатывает поступающую информацию с блока энкодера и датчиков положения ротора, и формирует импульсы управления в соответствии с заданным алгоритмом, которые через устройство сопряжения поступают на транзисторные ключи.

Оптический энкодер предназначен для определения угла поворота и частоты вращения заготовки, он передают соответствующую информацию на блок микроконтроллера для дальнейшей её обработки.

Датчики положения ротора предназначены для определения положения ротора двигателя, вращающего фрезу.

Устройство сопряжения с силовой частью предназначено для гальванической развязки цифровой и силовой части схемы.

Транзисторные ключи предназначены для усиления проходящего через них сигнала и подачи этого сигнала на обмотки двигателя.

Устройство ввода предназначено для сброса микроконтроллера.

Устройство вывода представляет собой жидкокристаллический модуль, предназначенный для отображения информации о частоте вращения заготовки и фрезы.

Работа устройства вывода, а также всей системы в целом координируется микроконтроллером.


4. Проектирование принципиальной схемы СУ


Основываясь на структурной схеме микропроцессорного устройства, а также исходя из выбранных компонентов, была разработана принципиальная схема системы управления приводом резца лабораторного фрезерного станка. Принципиальная схема представлена в приложении А.


1. Выбор управляющего микроконтроллера

   1. Основные требования к микроконтроллеру


Как было сказано выше, микроконтроллер является основой разрабатываемого устройства.

Для подключения основных элементов схемы требуется 14 выводов микроконтроллера, то есть для подключения оптического энкодера требуется 2 вывода, для жидкокристаллического дисплея – 6 выводов,3 вывода – для датчиков положения ротора и по одному выводу ШИМ для каждого силового ключа. Таким образом, микроконтроллер должен обладать как минимум 14 портами ввода/вывода, иметь 3 зависимых встроенных блока ШИМ, и содержать один или несколько блоков энкодера.

Кроме вышесказанного микроконтроллер должен обладать быстродействием достаточным для выполнения возложенных на него функций.

Основываясь на вышеизложенных требованиях, был выбран микроконтроллер производства компании Microchip Inc. dsPIC30F2010. Его основные технические характеристики [7]:

- высокоскоростная RISC архитектура;

- состав команд – 84 инструкции;

- частота задающего генератора – до 40 МГц (скорость работы до 30 MIPS);

- 4096 слов электрически перезаписываемой памяти программ;

- 512 байт оперативной памяти;

- 1024 байт энергонезависимой памяти данных;

- до 14 источников прерываний;

- 21 линия ввода-вывода;

- высокая нагрузочная способность портов ввода-вывода (до 25 мА);

- 3 таймера-счетчика;

- 3 модуля ШИМ;

- модуль квадратурного энкодера.


2. Анализ аппаратных ресурсов микроконтроллера и обоснование их использования


Рассмотрим подробнее задачи, которые предстоит решать микроконтроллеру, а также необходимые для этого аппаратные ресурсы.


4.1.2.1 Управление силовыми ключами (ШИМ)


Управление ключами происходит путем подачи на них импульсов определенной длительности, формируемые программно-реализованными блоками широтно-импульсных модуляторов. В качестве порта управления силовыми ключами используется порт Е (PORTE).

ШИМ-контроллер способен работать в различных режимах работы:

- стандартный однотактный режим (повышающие, понижающие и инвертирующие DC/DC-преобразователи малой мощности);

- комплементарный однотактный режим (повышающие, понижающие и инвертирующие DC/DC-преобразователи средней мощности);

-двухтактный режим (гальванически развязанные DC/DC-преобразователи на основе трехобмоточного трансформатора со средней точкой);

-многофазный режим (мощные инверторы и источники бесперебойного питания - UPS);

-режим с изменяющейся фазой (мощные DC/DC-преобразователи с высоким КПД);

-режим управления скважностью в зависимости от тока (корректор коэффициента мощности);

-режим частотного управления с фиксированным временем выключенного состояния транзистора (повышающие, понижающие и инвертирующие DC/DC-преобразователи малой и средней мощности);

-режим управления скважностью в зависимости от тока внешнего транзистора и фиксированным временем его включенного состояния;

-многоканальный режим с независимым управлением каждого канала (одновременное управление корректором коэффициента мощности и преобразователя в мощных инверторах, выполненного по мостовой схеме).


4.1.2.2 Управление жидкокристаллическим дисплеем


Для соединения ЖК-модуля с управляющей системой используется параллельная синхронная шина, насчитывающая четыре линии данных, и две линии управляющей шины.

Наиболее рациональным является использование в качестве порта линий управления индикатором – порта F. PORTF – двунаправленный четырехразрядный порт ввода-вывода. В качестве шины данных индикатора будем использовать три вывода порта В (PORTB,0, 1, 2) и один вывод порта С (PORTC,13) .


4.1.2.3 Опрос оптического энкодера и датчиков положения ротора


Для подключения энкодера используем специально предназначенные для этого выводы INDX, QEA, QEB, а для датчиков положения - выводы внешних прерываний INT0, INT1 и INT2 .


4.1.2.4 Опрос переключателя


Переключатель подключается к выводу сброса микроконтроллера

.


3. Модуль микроконтроллера


Основой устройства является микроконтроллер DD1, управляющий работой всех периферийных модулей [7].

В качестве задающего генератора для микроконтроллера используется кварцевый резонатор на частоту 4 МГц (ZQ1). Конденсаторы С2, С3 увеличивают стабильность частоты генератора.

Вход сброса подключен непосредственно на питание, устойчивый сброс обеспечивает активизированный встроенный таймер сброса при включении питания контроллера. Также используется таймер включения питания, обеспечивающий задержку, для достижения напряжением питания его номинального значения. Это позволяет не опасаться влияния переходных процессов в цепи питания, возникающих при включении схемы.

Цепь питания модуля зашунтирована конденсатором С1.


2. Проектирование силовой части схемы

Устройство сопряжения и транзисторный ключ

Принципиальная схема транзисторного ключа приведена на рисунке 4.1.



Рисунок 4.1 Принципиальная схема транзисторного ключа

В качестве силового транзистора VT7 взят транзистор марки КТ812А со следующими характеристиками [5]:
U_{кэ7 max}= 400 В; I_{к7 max}= 8 А; I_{б7 max}= 3 А;

U_{кэ7 нас}= 1,6 В; U_{бэ7 нас}= 2 В; h_{21Э min}= 4.

Так как в закрытом состоянии на силовые транзисторы падает коммутируемое напряжение питания, т. е. 220 В, то напряжение U_{кэ max} должно быть не меньше 220 В.

Ток коллектора транзистора определяется током нагрузки двигателя. Т.к. номинальный ток двигателя равен 1,7 А, то ток коллектора транзистора принимаем (с учетом перегрузок двигателя) равным 4А. Тогда I_{к7 нас}= 4 (А);

(А)

Для того, чтобы создать такой ток I_б7нас применен каскад усиления на транзисторе VT4 марки КТ815А со следующими характеристиками [5]:

U_{кэ4 max}=25 В; I_{к4 max}=1,5 А; I_{б4 max}=0,5 А;

U_{кэ4 нас}=0,2 В; U_{бэ4 нас}=0,9 В; h_{21Э min}=30.

Тогда

(Ом),

где I_к1 I_б7нас=1А.

Мощность резистора R17 равна (Вт).

Ток базы насыщения транзистора VT4 равен:

(А).

Резистор R18 = 2кОм необходим для надежного запирания транзистора VT7.

В качестве устройства сопряжения с силовой частью здесь применена оптопара U1 типа АОТ110Б со следующими характеристиками [1]:

- коммутируемое напряжение U_ком = 50 В;

- максимальное значение входного тока I_вхmax = 30 мА;

- максимальное значение выходного тока I_вых = 100 мА.

Сигнал с системы управления составляет примерно U_су= 4 В. Поэтому для ограничения входного тока оптопары применен резистор R8. Его сопротивление:

(Ом).

Выбираем R8=68 Ом.

Уточняем значение тока:

(А).

Мощность резистора R8 равна (Вт).

Резистор R11=100 кОм необходим для надежного закрывания транзистора оптопары.

Для обеспечения тока базы насыщения транзистора VT4 выбираем значение резистора R14 в соответствии с формулой:

(Ом).

Мощность резистора R14 равна (Вт).

В качестве обратного диода выбран диод марки КД206А со следующими характеристиками:

I_пр.max=5 А; I_пр.и.max=100 А; U_обр.max=400 В.

2. Датчики положения ротора

Информация о положении ротора двигателя может быть получена с датчиков положения ротора, которые используются для своевременного подключения фазных обмоток двигателя (рисунок 4.2).



Рисунок 4.2 Принципиальная схема датчиков положения ротора

Технически это реализовано установкой на ротор двигателя непрозрачного диска с окнами по восемь угловых градусов, с промежутками между ними в 16°(всего 15 окон). На статоре двигателя установлено 3 фотодиода (VD1-VD3) через 8° с одной стороны диска, а с другой – 3 светодиода (HL1-HL3). Сигналы от фотодатчиков усиливаются и подаются на выводы микроконтроллера, который в зависимости от полученной информации формирует сигналы управления, подаваемые на ключи управления соответствующей фазной обмоткой.

В качестве датчиков положения ротора применены фотодиоды ФД256Б и светодиоды АЛ107Б. При подключении катода фотодиода к плюсу источника питания, а анода к базе управляющего транзистора, будет обеспечено открывание управляющего транзистора датчика положения ротора и, следовательно, подача импульса на вывод микроконтроллера, во время ИК - излучения фотодиода соответствующим светодиодом.

Рассмотрим временные диаграммы, получаемые с датчиков положения ротора (рисунок 4.3).



Рисунок 4.3 Временные диаграммы

С выходов датчиков положения ротора получаются импульсы, сдвинутые друг относительно друга на 4°, так как могут быть включены одновременно 2 обмотки двигателя для поворота ротора на полшага (4°). В соответствии с полученной информацией микроконтроллер сформирует сигнал управления соответствующими фазными обмотками. Для поворота двигателя на 4° обмотки включаются последовательно через определенные промежутки времени, формируемые микроконтроллером. Т.е., как видно из временных диаграмм, для поворота ротора двигателя на 4° подключается обмотка А, на следующие 4° - обмотки А и В, затем еще на 4° - обмотка В, и так далее по кругу: В и С, С, А и С, А…

3. Оптический энкодер

Датчики являются одной из наиболее значимых частей любой системы, в которой производятся измерения. От быстродействия датчиков и достоверности представляемых ими результатов зависит качество функционирования системы в целом, поэтому выбор датчиков состояния объекта управления представляет собой задачу первостепенной важности.

В качестве датчика частоты вращения ротора двигателя используем оптический датчик частоты вращения (энкодер).

Оптический энкодер относится к типу энкодеров, которые предназначены для указания направления движения или углового перемещения внешнего механизма. Оптический энкодер периодически формирует импульсы, соответствующие углу поворота вала. Этот тип энкодеров, в отличие от абсолютных, не формирует выходные импульсы, когда его вал находится в покое. Оптический энкодер связан со счетным устройством, это необходимо для подсчета импульсов и преобразования их в меру перемещения вала.

Принцип работы энкодеров проиллюстрирован на рисунке 4.4. Оптический энкодер состоит из тонкого оптического диска и стационарного блока - измерительной головки, включающей в себя источник света и фотодетектор. Оптический диск включает поверхность из прозрачных и непрозрачных участков. Маркерами могут быть, например, отверстия в металлическом листе или метки на стеклянном диске. При вращении диска, в зависимости от его типа, маркеры пропускают или перекрывают луч света, направленный от светового источника к фотоприемнику.

Фотодетектор генерирует сигнал частотой, равной частоте следования кодовых элементов, в цифровой форме или аналоговый импульсный сигнал, который также может быть усилен и оцифрован. При добавлении второй пары "светодиод-фототранзистор" с угловым смещением относительно первой, соответствующим четверти периода сигнала, может быть получена вторая последовательность импульсов - канал Б с фазовым смещением относительно канала А на 90°. Инкрементальный энкодер, который использует три оптических датчика, позволяет одновременно удваивать разрешение при измерении положения и скорости и детектировать направление.



Рисунок 4.4 Временная диаграмма работы энкодера

Датчики линейного и углового перемещения подключаются к модулю микроконтроллера напрямую. Разрешение инкрементальных энкодеров измеряется в импульсах за оборот.

В данном дипломном проекте используется оптический датчик угла поворота (энкодер) серии HLC2701, имеющий 12500 импульсов на 1 оборот:

- два выхода с фазовым сдвигом; - используется совместно с кодирующим диском (линейкой) и ИК излучателем; - ТТЛ/КМОП совместимый выход.

4. Разработка принципиальной схемы блока питания

Для рассматриваемой системы необходимо обеспечить напряжения +5В. Принципиальная схема блока питания приведена на рисунке 4.5.



Рисунок 4.5 Принципиальная схема блока питания

Для получения напряжения 5В из напряжения электросети 220 В, 50 Гц необходимо использовать понижающий трансформатор с дальнейшим выпрямлением и стабилизацией напряжений. Выберем трансформатор ТН2 (ТН-2-5/220-50) с номинальной мощностью 13.3 Вт, максимальный ток вторичных обмоток трансформатора I2=0.35 А, I3=2.2 А.

Выпрямитель для напряжения 5В выполняется на диодах КД202А.

Значения емкостей сглаживающих конденсаторов выбираются из ряда номинальных и представлены в перечне элементов (приложение Б).

В качестве стабилизаторов источников питания для напряжения 5,В выбираются интегральные стабилизаторы КР142ЕН5А.

Для защиты блока питания при возникновении перегрузки в первичную обмотку трансформатора включен предохранитель FU1 (ПК–30–0,5 А).

3. Проектирование интерфейса пользователя

   1. Модуль ЖК-дисплея

Модуль ЖК-дисплея является функционально законченным элементом промышленного изготовления. Связь с модулем микропроцессора осуществляется гибкими многожильными проводами, собранными в жгут. Подключение к модулю микроконтроллера осуществляется с помощью разъемного соединения.

В разрабатываемом устройстве используем модуль МТ-16S2D, состоящий из БИС контроллера управления и ЖК-панели. Модуль отображает 2 строки по 16 символов в каждой. Символы отображаются в матрице 58 точек. Между символами имеются интервалы шириной в одну отображаемую точку [6].

Каждому отображаемому на ЖК-дисплее символу соответствует его код в ячейке ОЗУ модуля.

Модуль позволяет:

- работать как по 8-ми, так и по 4-х битной шине данных (задается при инициализации);

- принимать команды с шины данных;

- записывать данные в ОЗУ с шины данных;

- читать данные из ОЗУ на шину данных;

- читать статус состояния на шину данных;

- запоминать до 8 изображений символов, задаваемых пользователем;

- выводить мигающий (или не мигающий) курсор двух типов;

- управлять контрастностью и подсветкой;

- модуль имеет встроенный знакогенератор.

Таблица 4.1 Назначение внешних выводов.

Вывод	Обозначение	Назначение вывода
1	GND	Общий вывод (0 V)
2	Vсс	Напряжение питания (5V)
3	CT	Управление контрастностью
4	A0	Адресный сигнал – выбор между передачей данных и команд управления
5	R/W	Выбор режима записи или чтения
6	E	Разрешение обращений к модулю

Продолжение таблицы 4.1

Вывод	Обозначение	Назначение вывода
7	DB0	Шина данных (8-ми битный режим) мл.
8	DB1	Шина данных (8-ми битный режим)
9	DB2	Шина данных (8-ми битный режим)
10	DB3	Шина данных (8-ми битный режим)
11	DB4	Шина данных (8-ми и 4-х битные режимы) мл.
12	DB5	Шина данных (8-ми и 4-х битные режимы)
13	DB6	Шина данных (8-ми и 4-х битные режимы)
14	DB7	Шина данных (8-ми и 4-х битные режимы)
15	+LED	+ питания подсветки
16	-LED	- питания подсветки

2. Устройство сброса микроконтроллера


В качестве устройства сброса используется кнопочный переключатель. Если переключатель замкнуть, то произойдет выключение всей системы управления. При разомкнутом положении переключателя система управления находится в рабочем состоянии.



4. Синтез алгоритма СУ


Для реализации поставленных задач, разрабатываемое устройство должно выполнять разнообразные действия, такие как формирование импульсов различной длительности в 3 независимых каналах (управление силовыми ключами), управление устройством индикации, опрос устройств ввода информации и т.д. Так как в схеме устройства используется микроконтроллер, то для выполнения поставленных задач, необходимо разработать соответствующий алгоритм работы, поскольку именно микроконтроллер будет управлять работой схемы в целом.


1. Разработка алгоритма микроконтроллера


Алгоритм работы микроконтроллера представлен в приложении В. Работа системы начинается с запуска микроконтроллера. При подаче питания микроконтроллер переходит в состояния сброса, в счетчик команд загружается нулевое значение, программа микроконтроллера начинает выполняться с адреса 0000h. По начальному адресу памяти программ записана команда перехода на процедуру инициализации, выполняющую настройку режима работы микроконтроллера и внешних устройств. После завершения инициализации программа переходит на циклическое выполнение кода основного цикла. Основной цикл выполняется, пока не будет произведен сброс по снижению питания микроконтроллера.

Для работы программы требуется параллельное выполнение следующих задач:

1. 
   непрерывный опрос состояния датчиков частоты вращения и положения ротора через определенные промежутки времени;
   
2. 
   выполнение процедуры сравнения данных, полученных с обоих датчиков;
   
3. 
   загрузка в регистр ШИМ состояний о подключении фазных обмоток двигателя;
   
4. 
   обновление информации на ЖК-дисплее.
   

В общем, все процедуры, в зависимости от задач, которые им необходимо решать, делятся на две категории. Процедуры не критичные ко времени исполнения, такие как обновление данных устройства индикации, исполняются в основной программе, в то время как процедуры, требующие точных вызовов через определенные промежутки времени выполняются в прерываниях.


2. Процедура инициализации


Перед тем как перейти на основной цикл программы, необходимо произвести инициализацию (блок 1). Процедура инициализации включает в себя следующие действия:

1. 
   инициализация портов ввода-вывода;
   
2. 
   инициализация основных переменных программы;
   
3. 
   инициализация блока ШИМ;
   
4. 
   инициализация модуля LCD;
   
5. 
   инициализация таймера;
   
6. 
   настройка прерываний микроконтроллера;
   
7. 
   определение направления вращения ротора двигателя.
   

После сброса по включению питания все порты ввода-вывода микроконтроллера настроены как входы, поэтому те выводы портов, по которым должна осуществляться передача данных от микроконтроллера, должны быть перенастроены как выходы. Первые 6 выводов порта Е, используемые для работы ШИМ, настраиваются как выходы для управления работой силовыми ключами. Восьмой вывод порта Е и первые два вывода порта D настраиваются как входы, на которые поступает информация с датчиков положения ротора. Первые три вывода порта В и 13 вывод порта С, используемые в качестве шины данных ЖК-дисплея, должны быть настроены как выходы. Второй и третий выводы порта F также настраиваются как выходы, так как используются в качестве управляющей шины ЖК-дисплея.

При работе устройства требуется формирование интервалов времени, используемых для определения частоты вращения заготовки. Для этой цели используется шестнадцатиразрядный таймер-счетчик TMR3. Таймер настраивается для работы в реальном времени [8].

Для правильного подключения фазных обмоток двигателя необходимо настроить модуль ШИМ и установить скважность импульсов. Обнуляется шестнадцатиразрядный регистр ШИМ OVDCON, в который загружается информация о том, какие обмотки должны быть подключены в данный момент для поворота ротора двигателя на 4°.

Перед началом работы основной программы необходимо определить направление вращения ротора двигателя, опросить датчики положения ротора, установить значения основных переменных, таких как текущее положение ротора, следующее положение ротора, и загрузить в регистр OVDCON данные о подключении фазных обмоток, соответствующих текущему положению ротора.

Для корректного отображения информации LCD-модуль также необходимо инициализировать. Инициализация ЖК-дисплея проводится в соответствии с рекомендациями завода-изготовителя [6]. Процедуру инициализации дисплея можно разделить на несколько шагов:

1. 
   обязательная последовательность команд для инициализации;
   
2. 
   перевод дисплея в четырехбитный режим шины данных;
   
3. 
   установка режима отображения символов.
   

Завершающим этапом инициализации является настройка прерывания микроконтроллера [8]. В программе используется прерывание по выводу QEA энкодера. Прерывание вызывается по приходу фронта или спада импульса на вывод QEA. Чтобы включить (разрешить переход на вектор прерываний при возникновении прерывания) прерывание, требуется установить соответствующий бит разрешения прерываний.


3. Основной цикл программы


Перед основным циклом программы отводится время на разгон двигателя (блоки 2,3,4), затем, как только двигатель войдет в основной режим работы с постоянной скоростью, выполняется процедура вывода информации на ЖК-дисплей (блоки 5,6). На дисплей выводится частота вращения заготовки, рассчитанная в подпрограмме прерывания.


4. Обработка прерывания QEI

   
   По приходу фронта и спада импульса от энкодера на вход QEA вызывается прерывание. Определяется направление вращения двигателя (по часовой или против часовой стрелки) (блок 8), исходя из направления увеличиваем на единицу одну из переменных (блок 9, блок 18), отвечающих за вращение по часовой или против часовой стрелки (рисунок 5.1,а, 5.1,б). Пока значение переменной не достигнет нужной величины (поворот энкодера на 4° соответствует 287 импульсам, поступившим на вход QEA), происходит выход из прерывания в основную программу. Как только переменная, отвечающая за число импульсов, достигнет нужного значения, то есть энкодер повернулся на 4°, опрашиваются датчики положения ротора (блок 11, блок 20) и, в зависимости от текущего положения ротора и направления вращения энкодера, в регистр ШИМ OVDCON записывается информация о подключении необходимых фазных обмоток двигателя для поворота ротора на 4° (блок 13, блок 22) - при условии, что на предыдущем шаге двигатель повернулся на 4°. Если же двигатель не повернулся на предыдущем шаге и условие равенства не выполняется (блок 10, блок 19), то проверяется, прошло ли время, необходимое для разгона двигателя (блок 15, блок 24). Если двигатель находится в состоянии разгона, то в регистр ШИМ OVDCON записывается информация о подключении необходимых фазных обмоток двигателя для поворота ротора на 4° (блок 13, блок 22). Затем, исходя из времени поворота заготовки на 4°, рассчитывается частота вращения заготовки и обнуляется значение таймера( блок 14, блок 23). После того, как выполнено прерывание, происходит возврат в основной цикл программы до следующего поворота заготовки на 4°.
   
   Если двигатель работает не правильно, т.е. не поворачивается на 4°, а время для разгона уже вышло, то на дисплей выводится сообщение об ошибке (блок 16, блок 25) и запрещается прерывание (блок 17, блок 26).
   
   
   
   а)
   
   
   
   б)
   
   Рисунок 5.1 Диаграмма работы энкодера, а) вращение по часовой стрелке; б) вращение против часовой стрелки
   

   5. Отладка программы микроконтроллера в среде MPLAB

   
   MPLAB IDE – бесплатная интегрированная среда разработки для микроконтроллеров PICmicro фирмы Microchip Technology Incorporated. MPLAB IDE позволяет писать, отлаживать и оптимизировать текст программы. MPLAB IDE включает в себя редактор текста, симулятор и менеджер проектов, поддерживает работу эмуляторов и программаторов фирмы Microchip и ряда третьих производителей.
   
   На основе алгоритма, разработанного в пункте 5.1., написана программа на языке C++, приведенная в приложении Г. При проектировании использовалось программное обеспечение версии 8.14.
   

   6. Настройка параметров среды программирования

   
   Для полноценного использования программного обеспечения необходимо выполнить его установку и настройку основных параметров.
   
   Для установки необходимо запустить установочный файл и следовать рекомендациям появляющимся в диалоговых окнах программы-установщика.
   
   Для настройки параметров среды программирования необходимо выбрать используемый в дальнейшем отладчик (Debugger/Select Tool/3 MPLAB SIM). Остальные операции настройки производятся по мере необходимости в процессе работы.
   

   7. Создание нового проекта

   
   Перед написанием текста программы необходимо создать рабочий проект. Использование проекта позволяет в полной мере использовать возможности встроенного отладчика.
   
   Для создания нового проекта необходимо запустить Мастер проектов (Project/Project Wizard…). Использование этого средства позволяет минимизировать затраты времени на создание и настройку проекта.
   
   После запуска Мастера проектов необходимо следовать рекомендациям появляющимся в диалоговых окнах программы.
   

   8. Создание основного файла проекта

   
   Поставьте курсор мыши в любое место пустого, неназванного файла, который был создан автоматически при создании нового проекта. Сохраните этот файл в каталог проекта с расширением .asm. Имя исходного файла должно быть такое же, как и имя проекта.
   
   Если требуется изменить имя исходного файла, то при этом следует изменить и имя проекта. При использовании в проекте одного основного исходного файла, имя файла кода программы (.hex) будет такое же, как и у исходного файла (.asm).
   

   9. Подключение дополнительных файлов проекта

   
   В большинстве случаев проект, состоящий из одного файла, ввиду своего размера становится ненаглядным и плохо читаемым. Для устранения этих недостатков, в большинстве случаев проект разбивают на отдельные исходные файлы по их назначению:
   
   1. 
      .asm, .inc – исходные файлы или файлы заголовка на языке ассемблера;
      
   2. 
      .c, .h – исходные файлы или файлы заголовка на языке С;
      
   3. 
      .mac – исходные файлы макросов;
      
   4. 
      .lkr – файлы параметров линкера;
      
   5. 
      .o – объектные файлы;
      
   6. 
      .lib – файлы библиотек.
      
   
   Файлы создаются с помощью меню File/New и сохраняются в каталоге проекта с любым именем и соответствующим расширением.
   
   После создания дополнительных файлов их следует подключить к проекту (Project/Add Files to Project…) и указать место их размещения в исходном тексте с помощью процедуры #include в соответствии с правилами языка С.
   

   5. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

      1. Программирование микроконтроллера

   
   Для программирования микроконтроллера dsPIC30F2010 и отладки устройства в целом был применён внутрисхемный отладчик MPLAB ICD-2. Поэтому в разрабатываемой схеме предусмотрен 5 контактный разъем внутрисхемного программирования ICSP.
   
   Внутрисхемный отладчик ICD-2 (In-Circuit Debugger) - самый популярный отладчик для микроконтроллеров Microchip. Это связано, в первую очередь, с возможностью осуществлять внутрисхемную отладку и программирование большинства FLASH контроллеров Microchip. Во-вторых, все новые контроллеры выпускаются со встроенным механизмом ICD, а с выходом очередного обновления среды разработки MPLAB IDE программное обеспечение отладчика ICD-2 обновляется для поддержки новых контроллеров.
   
   С помощью ICD2 отладка программы осуществляется в микроконтроллере, установленном непосредственно в разрабатываемое изделие, и программа выполняется с реальной периферией и сигналами, что обеспечивает учет всех особенностей устройства. Для того, чтобы функционировал режим внутрисхемной отладки, в выпускаемые микроконтроллеры встраивают специальный механизм поддержки ICD.
   
   Принцип работы механизма следующий: во время работы микроконтроллера при достижении установленной точки остановки или при пошаговой отладке отрабатывается немаскируемое прерывание и управление передается подпрограмме отладчика (она незаметно для пользователя дописывается в последние ячейки программной памяти). Эта подпрограмма выполняет функцию передачи через дебаггер в компьютер состояние ячеек памяти микроконтроллера, а также изменяет их состояние и переключает режимы работы по команде с компьютера. В результате, пользователь может выполнять программу в реальном времени (программа выполняется в соответствии с тактовой частотой контроллера), осуществлять пошаговую отладку (когда шаг за шагом, по команде с компьютера, выполняется код) и видеть состояние нужных регистров в среде разработки MPLAB IDE как при программировании на языке ассемблер, так и на языке высокого уровня С+. Поддерживается установка точек останова, просмотр и изменение памяти данных ОЗУ и EEPROM.
   
   В режиме отладки становятся недоступными: 1 или 2 уровня стека (в зависимости от семейства отлаживаемого контроллера PIC12/16F, PIC18F или dsPIC), порты ввода-вывода RB6 и RB7 (для программирования микроконтроллера и управлением режимами отладки); вывод MCLR/Vpp (используется для программирования). Помимо этого, при отладке так же становятся недоступным для пользователя часть ячеек программы и регистров ОЗУ, которые резервируется для работы подпрограммы отладчика. Следует заметить, что ограничения вносятся лишь при включенном режиме отладки.
   
   Так как отладчик MPLAB ICD2 программирует FLASH-память программ контроллеров, то с помощью него можно не только отладить программу в разрабатываемом устройстве, но и использовать в качестве серийного внутрисхемного программатора (в ICD2 встроена защита от перегрузок по току и напряжению, есть диагностические светодиоды контроля состояния). Невысокая стоимость дебаггера делает его весьма привлекательным многофункциональным отладочным средством.
   

   2. Разработка печатной платы

   
   Изображения печатных плат системы управления и силовой части представлены в приложении Д.
   
   Все модули устройства выполнены на печатных платах из одностороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Для разработки печатных плат применялась система проектирования ACCEL P-CAD 2002.
   

   1. Общие сведения о системе проектирования печатных плат ACCEL P-CAD 2002

   
   Система P-CAD предназначена для проектирования многослойных, печатных плат вычислительных и радиоэлектронных устройств, которая позволяет вести все этапы проектирования печатных плат:
   
   - ввести принципиальную схему;
   
   - провести цифро-аналоговое моделирование проектируемого устройства; - разработать топологию;
   
   - провести анализ целостности сигналов;
   
   - подготовить технологические файлы;
   
   - подготовить конструкторскую документацию;
   
   - разработать собственную элементную базу.
   

   2. Технология изготовления печатных плат

   
   Печатные платы служат для монтажа на них электрорадиоэлементов (ЭРЭ) с помощью ручных, полуавтоматических или автоматических установок с последующей последовательной или одновременной пайкой всех ЭРЭ. Отверстия на плате, в которые вставляются выводы ЭРЭ при монтаже, называются монтажными. Металлизированные отверстия, служащие для соединения проводников, расположенных на обеих сторонах платы называются переходными. Часть элементов не требует для своего монтажа сквозных отверстий, токопроводящие поверхности для их крепления называются монтажными площадками.
   
   Изготовление печатных плат осуществляется следующими способами:
   
   - механическим;
   
   - химическим;
   
   - электрохимическим;
   
   - комбинированным;
   
   - аддитивным.
   
   Исходным материалом при механическом и химическом способах служит фольгированный диэлектрик, т.е. изоляционный материал на поверхность которого с одной или двух сторон наклеена медная фольга толщиной 35-50 мкм.
   
   При механическом способе изготовления рисунок проводников получается путем удаления слоев меди между токопроводящими дорожками механическим воздействием (например, на фрезерном станке). Металлизация отверстий производится обычно запрессовкой токопроводящих пустотелых перемычек.
   
   При химическом способе на поверхность медной фольги вначале наносится защитный рисунок таким образом, чтобы он защитил проводники при вытравливании меди. Защитный рисунок схемы выполняется стойкими к воздействию травильных растворов материалами. Затем следует операция травления, в результате которой полностью вытравливается медь и создается проводящий рисунок.
   
   Электрохимический способ в зарубежной литературе называется полуаддитивным от латинского слова «additio» (сложение), так как проводящий рисунок создается в результате электрохимического осаждения металла, а не вытравливания. Приставка «полу» означает, что в технологии изготовления сохранена операция травления тонкого слоя металла, который образуется по всей поверхности платы при химической металлизации.
   
   Исходными материалами в этом случае служат нефольгированные диэлектрики. Защитный рисунок в отличие от предыдущего метода наносят таким образом, чтобы открытыми остались те участки поверхности, которые подлежат металлизации с целью образования проводниковых элементов схемы.
   
   Электрохимический способ предусматривает получение металлизированных отверстий одновременно с проводниками и контактными площадками.
   
   Комбинированный способ представляет собой сочетание электрохимического и химического способов. Исходным материалом служит фольгированный с двух сторон диэлектрик, проводящий рисунок при этом получают вытравливанием меди, а металлизация отверстий осуществляется посредством химического омеднения с последующим электрохимическим наращиванием слоя меди.
   
   Аддитивный метод заключается в создании проводящего рисунка посредством металлизации достаточно толстым слоем химической меди (25-30 мкм), что позволяет исключить применение гальванических операций и операций травления. Исходным материалом при этом служит нефольгированный диэлектрик. Исключение вышеуказанных операций позволяет существенно уменьшить ширину проводников и зазоры между ними, что, в свою очередь, обеспечивает возможность увеличить плотность монтажа на плате.
   

   3. Разработка печатных плат системы управления и силовой части

   
   В современных конструкциях РЭА широко применяются печатные платы, на которые устанавливают микросхемы, микромодули, дискретные элементы, разъемы, проводники и другие компоненты схем. Печатный монтаж заключается в определенной пространственной ориентации, закреплении радиодеталей относительно плоскости платы и упорядоченном плоскостном расположении всех соединительных проводников и мест паек с целью одновременной пайки всех радиодеталей, установленных на плате. Роль проводников ПП выполняют участки тонкой медной фольги, нанесенной на изоляционное основание платы в виде рисунка, определенного конструкторским чертежом.
   
   При компоновке печатной платы стремятся достигнуть максимального заполнения ее поверхности навесными элементами и разместить их так, чтобы обеспечить кратчайшие связи между ними, выполняемые печатными проводниками.
   
   Толщина платы, как правило, соответствует толщине фольгированного диэлектрика и выбирается в зависимости от требований, предъявляемых к конструкции изделия, метода изготовления платы, веса и габаритов устанавливаемых элементов и не превышает 3 мм. В качестве материала платы выбран двухсторонний фольгированный стеклотекстолит.
   
   Переходным элементом от отверстия, в которое вставляется вывод устанавливаемого элемента, к печатному проводнику является контактная площадка.
   
   Площадь контактных площадок следует максимально увеличивать, предусматривая формирование кольцевого пояса вокруг отверстия в месте соединения печатного проводника с контактной площадкой. Увеличение площади контактных площадок предотвращает отрыв их в процессе изготовления плат и улучшает качество паяных соединений.
   
   Минимальные размеры контактных площадок принимаются в соответствии с таблицей 6.1.
   
   Таблица 6.1
   

   Номинальный диаметр отверстия, мм	0.6	0.8	1.0	1.3	1.6	2.0
   Минимальный диаметр контактной площадки, мм	1.8	2.3	2.5	2.8	3.1	3.5

   
   При практических расчетах ширины проводников пользуются специальными таблицами зависимости ширины проводника от перегрева и токовой нагрузки для конкретного фольгированного материала.
   
   При расчете зазоров между проводниками считают, что электрическая прочность должна быть не меньше 1 кв/мм. При расчете ширины проводников и зазоров между ними необходимо учитывать также емкость между соседними проводниками. Также существуют зависимости, которые приводятся в специальных таблицах.
   
   Процесс изготовления платы в лабораторных условиях следующий:
   
   • 
     нанесение рисунка на заготовку;
     
   • 
     сверление отверстий;
     
   • 
     нанесение защитного слоя на печатную схему;
     
   • 
     травление в растворе хлорного железа с удельным весом 1.36-1.40 г/мл, температура травления 25-50°C, время травления 10-15 мин;
     
   • 
     промывка от остатков раствора и сушка;
     
   • 
     механическая обработка поверхности при помощи мелкой наждачной бумаги;
     
   • 
     обезжиривание поверхности;
     
   • 
     лужение печатных проводников (марка припоя для лужения должна соответствовать марке припоя, применяемого при пайке радиоэлементов).
     
   
   После лужения печатную плату отмывают от остатков флюса.
   
   Далее производится установка элементов на печатные платы. Для повышения производительности труда при пайке все элементы должны быть заранее установлены своими выводами в монтажные отверстия печатных плат и закреплены в них. В случае необходимости подпайки к одному контакту нескольких элементов на печатную плату предварительно устанавливают контактные штыри, лепестки или трубчатые заклепки-пистоны. Все контакты устанавливают в местах, указанных на чертеже. Буртики контактных штырей со стороны печатных проводников паяют. Пистоны также заливают припоем. Пайку контактных штырей и заливку припоем пистонов производят не позднее 48 ч после их установки на плату.
   
   На платах с двусторонним расположением печатных проводников все навесные элементы устанавливают с той стороны, которая указана в сборочном чертеже на изделие. Корпуса элементов размещают на печатной плате параллельно или перпендикулярно друг другу.
   
   Выводы элементов вставляют в отверстия печатной платы. В каждом отверстии можно размещать вывод только одного элемента.
   
   Выводы элементов, поступающих на сборку и монтаж, рихтуют, зачищают и, если требуется, лудят, а затем формуют в соответствии с требованиями ТУ и конструкторской документации.
   
   Требования к формовке выводов элементов, устанавливаемых на печатные платы, такие же, как при объемном монтаже: в местах ввода в корпус не должно возникать механических напряжений. Если специальные указания в ТУ или в чертежах отсутствуют, расстояние от корпуса элемента до оси изогнутого вывода принимается равным 2 мм.
   
   Расстояние между корпусом элемента и краем печатной платы, если оно не оговорено в чертеже, должно быть не менее 1 мм, а расстояние между выводом элемента и краем платы - не менее 2 мм.
   
   Расстояние между корпусами соседних элементов или между корпусами и выводами соседних элементов выбирают в зависимости от условий теплоотвода и допустимой разности потенциалов между ними, но не менее 0,5 мм.
   
   Ручная формовка выводов и установка элементов на печатные платы должны производиться таким образом, чтобы в процессе контроля просматривалась маркировка номиналов на корпусах элементов. При автоматизированной и полуавтоматической формовке выводов и установке элементов допускается произвольное расположение маркировки.
   
   Радиоэлементы и узлы аппаратуры с большим количеством выводов закрепляются на плате в зависимости от их конструктивных особенностей и механической прочности платы.
   
   В случае необходимости производят дополнительное крепление корпусов элементов к плате с помощью привязки, приклейки, установки хомутов, скоб и других держателей.
   
   Установку элементов на печатные платы рекомендуется начинать с меньших по размерам. Все элементы устанавливают таким образом, чтобы луженая часть вывода выходила из монтажного отверстия.
   
   Все элементы должны плотно прилегать своими корпусами к печатной плате, чтобы вывод, подпаянный к печатному проводнику, при нажатии на корпус элемента не отрывал его от платы. Этого достигают натяжением выводов перед их загибкой.
   
   Пайку производят кратковременным прикосновением на 2-3 с стержня паяльника с запасом припоя к контактной площадке и концу вывода. Паяльник отнимают сразу, после того как припой расплавится и заполнит отверстия и зазоры между выводом элемента и контактной площадкой.
   
   Для избежания перегрева микросхем при пайке рекомендуется использовать панельки для микросхем.
   
   После пайки излишек вывода элемента обрезается кусачками. При этом срезанный торец вывода элемента должен быть виден. Длина обрезанного участка вывода не должна превышать 0,6-2 мм. При обрезании излишков вывода не допускается механическое нарушение паяного соединения.
   

   5. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

   
   Определение стоимости – подсчет того, во что обходится производство и продажа каждого отдельного вида товара. Если производитель имеет полное представление о том, сколько стоит производство продукции, ее продажа или оказание какой-либо услуги, то он может правильно установить цену, определить прибыль, выяснить какие части производства самые дорогостоящие и есть ли возможность уменьшить их стоимость. В практике планирования затраты на производство продукции делятся на две группы:
   
   1. 
      прямые затраты, которые напрямую связаны с изготовлением продукта, включают в себя стоимость материалов и комплектующих, стоимость труда людей, непосредственно занятых производством данного товара или оказанием данной услуги;
      
   
   2) косвенные затраты, которые необходимы для обеспечения процесса производства продукта, включают в себя плату за эксплуатацию помещений и оборудования, плату за электроэнергию, свет и отопление, водоснабжение, затраты на рекламу, транспортные расходы и финансовые издержки.
   

   7.1 Расчет стоимости опытного образца

   
   Себестоимость системы складывается из затрат на материалы, покупные комплектующие изделия, заработной платы основных рабочих, накладных расходов.
   

   7.1.1 Расчет стоимости основных материалов

   
   Стоимость используемых для разработки устройства материалов в общем виде может быть рассчитана по формуле:
   

   (7.1)

   
   G_mi – стоимость i-того наименования материала;
   
   C_mi – цена единицы массы;
   
   K_mp – коэффициент, учитывающий транспортно-заготовительные расходы. Примем K_mp = 0.14;
   
   Расчет стоимости используемых материалов представлен в таблице 7.1.
   
   Таблица 7.1 Расчет стоимости материалов
   

   Наименование	Цена	Количество	Стоимость, руб.
   Припой ПОС-61	200 руб/кг	0,05 кг	10,00
   Канифоль сосновая	50 руб/кг	0,02 кг	1,00
   Спирт этиловый	40 руб/л	0,1 л	4,00
   Стеклотекстолит СФ-1Н	1000 руб/м²	0,02 м²	20,00
   Хлорное железо	120 руб/кг	0,15 кг	18,00
   Общая сумма			53,00
   Транспортно-заготовительные расходы 14%			7,42
   ИТОГО:			60,42

   7.1.2 Расчет стоимости покупных изделий

   
   Расчет производится по формуле:
   

   (7.2)

   
   N_i – количество штук покупных изделий i-го наименования;
   
   Ц_пиi – цена i-го изделия;
   
   K_mp – коэффициент, учитывающий транспортно-заготовительные расходы. Примем K_mp = 0.14;
   
   Стоимость покупных изделий приведена в таблице 7.2.
   
   Таблица 7.2
   

   Наименование	Количество, шт.	Цена за 1 шт, руб.	Стоимость, руб.
   Диоды
   КД206А	3	12	36
   КД202А	8	4	32
   АЛ107Б	3	2	6
   ФД256Б	3	4	12
   ЖК-дисплей

   
   Продолжение таблицы 7.2
   

   Наименование	Количество, шт.	Цена за 1 шт, руб.	Стоимость, руб.
   MT – 16S2D	1	220	220
   Конденсаторы
   К50 – 29 – 470 мкФ х 16 В	3	4	12
   К50 – 29 – 1000 мкФ х 25 В	2	12	24
   К73 – 17 – 33 пФ	2	2	4
   Микросхемы
   КР142ЕН5А	2	10	20
   Microchip dsPIC30F2010	1	180	180
   Модули
   Honeywell HLC2701	1	10000	10000
   Оптопары транзисторные
   АОТ110Б	3	60	180
   Переключатели
   SWT – 81 - 7	1	6	6
   Резисторы
   МЛТ – 0,125 – 68 Ом ±10%	9	1	9
   МЛТ – 0,25 – 100 Ом ±10%	3	1	3
   МЛТ – 0,125 – 100 кОм ±10%	3	1	3
   ПЭВ – 5 – 4 Ом	3	4	12
   МЛТ – 0,125 – 2 кОм ±10%	3	1	3
   МЛТ – 0,125 – 1 кОм ±10%	1	1	1
   Резонаторы кварцевые
   Murata Erie CDA4 МГц	1	20	20
   Транзисторы
   КТ815А	3	6	18
   КТ812А	3	26	78
   КТ324Б	3	20	60
   Общая сумма			10939
   Транспортно-заготовительные расходы 14%			1531,46
   ИТОГО:			12470,46

   7.2 Расчет стоимости проектирования и изготовления устройства

   7.2.1 Расчет основной заработной платы

   
   В состав основной заработной платы включаются выплаты за фактически выполненную работу в соответствии с окладами, тарифными ставками и расценками всему персоналу, принимавшем участие в разработке данного изделия. В общем случае основная заработная плата работников может быть рассчитана по формуле:
   

   (7.3)

   
   n – количество категорий работников;
   
   O_i – трудоемкость проектных работ, выполненных i-тым работником;
   
   TС_i – часовая тарифная ставка i-того работника.
   

   7.2.2 Расчет дополнительной заработной платы

   
   В состав дополнительной заработной платы работников включаются все виды выплат, надбавок и доплат из фонда заработной платы за отработанное и неотработанное время (надбавки за профессиональное мастерство, доплаты за условия труда, работу в ночные смены, выплаты отпускных, вознаграждение за выслугу лет, районный и полярный коэффициенты и др.)
   
   Дополнительная заработная плата рассчитывается по формуле:
   

   (7.4)

   
   Kd – коэффициент дополнительных затрат, определяющий долю дополнительных расходов на единицу основных затрат для данного предприятия.
   

   7.2.3 Отчисления на социальные нужды

   
   Отчисления на социальные нужды рассчитываются по формуле:
   

   (7.5)

   
   Kс – единый социальный налог.
   
   Величина единого социального налога составляет 26% (Кс = 0,26) и включает в себя отчисления в пенсионный фонд, отчисления на социальное страхование и отчисления в фонд обязательного медицинского страхования.
   

   7.2.4 Общая стоимость проектирования и изготовления устройства

   
   В данном случае, при проектировании и изготовлении ИНС необходимо участие двух работников:
   
   1. 
      инженера – разработчика изделия;
      
   2. 
      электромонтажника – сборщика изделия.
      
   
   Данные о заработной плате и социальных отчислениях каждого из работников представлены в таблице 7.3.
   
   Таблица 7.3 Данные о заработной плате и социальных отчислениях
   

   Наименование	Значение
   	Инженер	Электромонтажник
   Трудоемкость работ, час.	300	16
   Часовая тарифная ставка, руб./час.	12,00	9,00
   Основная заработная плата, руб.	3600,00	144,00
   Коэф. дополнительных затрат	2,2	2,8
   Начисленная заработная плата, руб.	7920,00	403,20
   Социальные отчисления, руб.	2059,20	104,83

   7.3 Общехозяйственные расходы.

   
   В расходы по этой статье включим затраты непосредственно связанные с разработкой данного устройства, но не рассмотренные ранее, такие как содержание управленческого аппарата, затраты на содержание и амортизацию основного производственного фонда и т.п.
   
   Накладные расходы рассчитываются по формуле:
   

   (7.6)

   
   Кn – коэффициент накладных расходов. Примем Кn = 0,5;
   

   7.4 Расчет полной стоимости устройства

   
   На основании расчетов, приведенных выше, составим смету затрат на разработку и изготовление устройства, представленную в таблице 7.4.
   
   Таблица 7.4 Смета затрат на разработку и изготовление устройства
   

   Наименование статьи затрат	Сумма, руб
   Стоимость материалов	60,42
   Стоимость покупных изделий	12470,46
   Основная заработная плата работников	3744,00
   Дополнительная заработная плата работников	8323,20
   Отчисления на социальные нужды	2164,00
   Общехозяйственные расходы	1872,00
   Итого	28634,08

   7.5 Экономический эффект от создания устройства

   
   Виду специфики применения данного устройства (лабораторный стенд), сложно напрямую говорить об экономическом эффекте от создания устройства. По этой же причине нельзя сравнить стоимость данного устройства со стоимостью аналогичных изделий.
   
   Основными итогами создания стенда стали улучшение учебной материальной базы института за счет внедрения нового оборудования, повышение качества учебного процесса за счет большей наглядности и функциональности нового оборудования, возможность освоения новых направлений деятельности за счет новых возможностей оборудования.
   
   
   

   5. ОХРАНА ТРУДА И ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

      1. Охрана труда

   
   Дисциплина “Охрана труда” выявляет и изучает опасные и вредные производственные факторы, степень их воздействия на работающих, разрабатывает организационные и технические мероприятия, направленные на профилактику производственного травматизма и профессиональных заболеваний, создает технические средства защиты, устраняющие или уменьшающие воздействие на работающих этих факторов окружающей среды, предупреждающие несчастные случаи, создающие здоровые и безопасные условия труда. Во избежание несчастных случаев при разработке, сборке устройства, его подключении, отладке и эксплуатации необходимо соблюдать правила техники безопасности и требования к организации рабочего места.
   

   1. Разработка системы управления

   
   В связи с широким применением средств вычислительной техники при разработке системы управления, актуальными становятся проблемы влияния компьютера на здоровье, работоспособность человека. При эксплуатации ПЭВМ, организации рабочих мест с ПЭВМ следует руководствоваться СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03 «Гигиенические требования к персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы». На основании вредных факторов, таких как электромагнитные поля, акустический шум, вещества, выделяемые ПЭВМ в воздух помещений, мягкое рентгеновское излучение ЭЛТ-мониторов, СанПиН выделяет ряд требований:
   
   1. 
      к ПЭВМ;
      
   2. 
      к помещениям для работы с ПЭВМ;
      
   3. 
      к микроклимату, содержанию аэроионов и вредных химических веществ в воздухе на рабочих местах;
      
   4. 
      к уровню шума и вибрации на рабочих местах;
      
   5. 
      к освещению на рабочих местах;
      
   6. 
      к уровням электромагнитных полей на рабочих местах;
      
   7. 
      к визуальным параметрам ВДТ (видео-дисплейных терминалов), контролируемых на рабочих местах;
      
   8. 
      к организации рабочих мест пользователей.
      
   
   Основные требования к ПЭВМ.
   
   Допустимые уровни звукового давления и уровней звука, создаваемого ПЭВМ, не должны превышать безопасных значений.
   
   Временные допустимые уровни электромагнитных полей (ЭМП), создаваемых ПЭВМ, не должны превышать безопасных значений.
   
   Концентрации вредных веществ, выделяемых ПЭВМ в воздух помещений, не должны превышать предельно допустимых концентраций (ПДК), установленных для атмосферного воздуха.
   
   Для дисплеев на ЭЛТ частота обновления изображения должна быть не менее 75 Гц при всех режимах разрешения экрана, гарантируемых нормативной документацией на конкретный тип дисплея и не менее 60 Гц для дисплеев на плоских дискретных экранах (жидкокристаллических, плазменных и т.п.).
   
   Мощность экспозиционной дозы мягкого рентгеновского излучения в любой точке на расстоянии 0,05 м от экрана и корпуса видеомонитора (на электронно-лучевой трубке) при любых положениях регулировочных устройств не должна превышать 100 мкР/час.
   
   Основные требования к помещениям для работы с ПЭВМ.
   
   Помещения для эксплуатации ПЭВМ должны иметь естественное и искусственное освещение, соответствующее требованиям действующей нормативной документации. Окна в помещениях, где эксплуатируется вычислительная техника, преимущественно должны быть ориентированы на север и северо-восток. Оконные проемы должны быть оборудованы регулируемыми устройствами типа: жалюзи, занавесей, внешних козырьков и др.
   
   Площадь на одно рабочее место пользователей ПЭВМ с видеомонитором на базе электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) должна составлять не менее 6 м², и с видеомонитором на базе плоских дискретных экранов (жидкокристаллические, плазменные) – 4,5 м². При использовании ПВЭМ с видеомонитором на базе ЭЛТ (без вспомогательных устройств - принтер, сканер и др.), с продолжительностью работы менее четырех часов в день допускается минимальная площадь 4,5 м² на одно рабочее место пользователя.
   
   Помещения, где размещаются рабочие места с ПЭВМ, должны быть оборудованы защитным заземлением (занулением) в соответствии с техническими требованиями по эксплуатации.
   
   Основные требования к организации рабочих мест пользователей ПЭВМ.
   
   При размещении рабочих мест с ПЭВМ расстояние между рабочими столами с видеомониторами (в направлении тыла поверхности одного видеомонитора и экрана другого видеомонитора) должно быть не менее 2,0 м, а расстояние между боковыми поверхностями видеомониторов – не менее 1,2 м.
   
   Рабочие места с ПЭВМ при выполнении творческой работы, требующей значительного умственного напряжения или высокой концентрации внимания, рекомендуется изолировать друг от друга перегородками высотой 1,5 – 2,0 м.
   
   Экран видеомонитора должен находиться от глаз пользователя на расстоянии 600 - 700 мм, но не ближе 500 мм с учетом размеров алфавитно-цифровых знаков и символов.
   
   Конструкция рабочего стола должна обеспечивать оптимальное размещение на рабочей поверхности используемого оборудования с учетом его количества и конструктивных особенностей, характера выполняемой работы. При этом допускается использование рабочих столов различных конструкций, отвечающих современным требованиям эргономики. Поверхность рабочего стола должна иметь коэффициент отражения 0,5 – 0,7.
   
   Конструкция рабочего стула (кресла) должна обеспечивать поддержание рациональной рабочей позы при работе на ПЭВМ, позволять изменять позу с целью снижения статического напряжения мышц шейно-плечевой области и спины для предупреждения развития утомления.
   
   Рабочий стул (кресло) должен быть подъемно-поворотным, регулируемым по высоте и углам наклона сиденья и спинки, а также расстоянию спинки от переднего края сиденья, при этом регулировка каждого параметра должна быть независимой, легко осуществляемой и иметь надежную фиксацию. Поверхность сиденья, спинки и других элементов стула (кресла) должна быть полумягкой, с нескользящим, слабо электризующимся и воздухопроницаемым покрытием, обеспечивающим легкую очистку от загрязнений.
   

   Изготовление печатных плат системы управления и силовой части


В процессе изготовления возможно воздействие различных вредных факторов на организм человека. Наиболее опасным для здоровья является процесс изготовления печатных плат (включая монтаж радиодеталей). Правила техники безопасности и охраны труда при технологических процессах изготовления печатных плат регламентируются правилами для соответствующих технологических процессов.

На работников, занятых пайкой изделий, возможно воздействие следующих опасных и вредных производственных факторов:

1. 
   повышенная загазованность воздуха рабочей зоны парами вредных химических веществ;
   
2. 
   повышенная температура поверхности изделия, оборудования, инструмента, расплавов припоев и солей, воздуха рабочей зоны;
   
3. 
   опасный уровень напряжения в электрической цепи, замыкание которой может произойти через тело человека;
   
4. 
   повышенный уровень шума и вибрации от двигателей вакуумных насосов, ультразвукового оборудования;
   
5. 
   повышенный уровень электромагнитного излучения от неэкранированных индукторов, трансформаторов, конденсаторов;
   
6. 
   повышенный уровень ультразвука;
   
7. 
   повышенный уровень ультрафиолетовой радиации во время выполнения пайки;
   
8. 
   рентгеновское излучение через незащищенные части вакуумных камер электронно-лучевых установок;
   
9. 
   пожароопасность;
   
10. 
    брызги припоев и растворов.
    

Сформулируем основные требования к паяльному оборудованию.

Перед началом работ необходимо провести внешний осмотр и убедиться в исправном состоянии кабеля, штепсельной вилки, целостности защитного кожуха и изоляции рукоятки.

Паяльник на рабочих местах должен устанавливаться на огнезащитные подставки, исключающие его падение.

Кабель паяльника должен быть защищен от случайного механического повреждения и соприкосновения с горячими деталями.

Излишки припоя и флюса с жала паяльника следует снимать с применением материалов, указанных в технологической документации (хлопчатобумажные салфетки, асбест и другие).

Паяльник, находящийся в рабочем состоянии, постоянно должен находиться в зоне действия местной вытяжной вентиляции.

Класс паяльника должен соответствовать категории помещения и условиям производства в соответствии с требованиями нормативных правовых актов при эксплуатации электроустановок.

При выполнении пайки в замкнутых объемах паяльник должен быть напряжением не выше 12 В.

При пайке интегральных микросхем должны использоваться оптические приборы, преимущественно бинокулярные стереоскопические микроскопы с телевизионными экранами.

Основные требования к помещениям.

Производственные помещения, в которых располагаются участки пайки, должны отвечать требованиям строительных норм и правил, санитарных норм и правил, правил пожарной безопасности в Российской Федерации и других действующих нормативных актов.

Здания, в которых располагаются участки пайки, а также другие цехи и участки следует строить из огнестойкого материала, размещать по отношению к жилым застройкам с подветренной стороны и на расстоянии, определяемом в соответствии с расчетом рассеивания вредных веществ, но не менее 50 м от жилых застроек.

Стены и внутренние конструкции помещений, в которых проводится пайка, должны иметь поверхность, допускающую легкую очистку и влажную уборку.

Полы помещений, в которых располагаются участки пайки, должны быть ровными, нескользкими, без щелей, допускающими легкую очистку и влажную уборку.

На территории организации должно быть изолированное помещение для сбора, кратковременного хранения и утилизации отходов, полученных при выполнении работ по пайке.

Стены и внутренние конструкции производственных помещений должны быть покрыты химически стойкими красками или керамическими плитками до высоты не менее 2 м, защищающими их от воздействия химических веществ.

Категории помещений по пожарной опасности должны быть установлены в соответствии с нормами пожарной безопасности в зависимости от количества и пожароопасных свойств находящихся в них материалов и веществ.

На участках пайки должны находиться первичные средства пожаротушения в соответствии с требованиями Правил пожарной безопасности в Российской Федерации.

Системы отопления и кондиционирования воздуха, общие и местные вентиляционные установки должны обеспечивать нормальные метеорологические условия в рабочей зоне и необходимое удаление из воздуха вредных газов, паров и пыли с тем, чтобы содержание их в воздухе помещений не превышало предельно допустимых концентраций.

Рабочие места при пайке оловянно-свинцовыми припоями должны быть оборудованы местными вытяжными устройствами, обеспечивающими скорость движения воздуха непосредственно на месте пайки не менее 0,6 м/сек., независимо от конструкции воздухоприемников.

Устройства и эксплуатация установок искусственного освещения должны осуществляться в соответствии с требованиями нормативных правовых актов, обеспечивающих безопасную эксплуатацию электроустановок.


3. Эксплуатация и обслуживание устройства


При работе и обслуживании лабораторного стенда требуется соблюдать технику безопасности. Лабораторный стенд является источником повышенной опасности поражения электрическим током. Как показывает статистика, до 80% смертельных случаев поражения электрическим током происходит при напряжении до 1000В, т.е. при напряжении, которое используется для питания лабораторного стенда. Для исключения поражения электрическим током рабочего персонала необходимо обеспечить следующие требования:

1. 
   изоляция токоведущих частей электрооборудования и сетей должна удовлетворять правилам устройства электрооборудования;
   
2. 
   оборудование должно быть заземлено;
   
3. 
   питание оборудования должно производиться через щиты с автоматическими размыкателями в случае аварийной ситуации;
   
4. 
   при монтаже и наладке должны применяться средства индивидуальной защиты от поражения электрическим током.
   

Для защиты человека от поражения электрическим током применяют несколько технических способов, а именно: изоляция токоведущих частей – основное средство, для переменного тока сопротивление должно быть не менее 6 Мом.

При обслуживании электроустановок применяют индивидуальные защитные средства. Основными защитными средствами от поражения электрическим током или ожога электрической дугой являются диэлектрические перчатки, изолирующие штанги, клещи и т.п. В дополнение к основным средствам защиты в ряде случаев требуется применение дополнительных средств защиты.

Электроустановки должны находиться в технически исправном состоянии, обеспечивающем безопасные условия труда.

Работники, принимаемые для выполнения работ в электроустановках, должны иметь профессиональную подготовку, соответствующую характеру работы. При отсутствии профессиональной подготовки такие работники должны быть обучены (до допуска к самостоятельной работе) в специализированных центрах подготовки персонала (учебных комбинатах, учебно-тренировочных центрах и т.п.).

Электротехнический персонал до допуска к самостоятельной работе должен быть обучен приемам освобождения пострадавшего от действия электрического тока, оказания первой помощи при несчастных случаях.

Персонал обязан соблюдать требования правил, инструкций по технике безопасности, указания, полученные при инструктаже.


2. Охрана окружающей среды

   
   Разработка, эксплуатация и утилизация любого оборудования связана с процессами, которые могут отрицательно воздействовать на окружающую среду. В последние годы во всем мире появились многочисленные нормативные акты и проекты стандартов, призванные уменьшить эти воздействия.
   
   Немалый вред приносят отходы производства, которые содержат вещества, обладающие опасными свойствами (токсичностью, взрывоопасностью, пожароопасностью, высокой реакционной способностью) или могут представлять непосредственную или потенциальную опасность для окружающей природной среды и здоровья человека самостоятельно или при вступлении в контакт с другими веществами.
   

   1. Охрана окружающей среды при работе на ПЭВМ

   
   ПЭВМ, соответствующая нормам СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03 «Гигиенические требования к персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы», сама по себе относится к практически не опасным источником загрязнения окружающей следы. Зона её влияния локализована в пределах помещения, где эта ПЭВМ установлена.
   
   В процессе эксплуатации ПЭВМ образовываются всевозможные отходы. Такими отходами могут быть: бумага, отработанные чернильные картриджи, магнитные и оптические носители информации, а также сама вычислительная техника и её составляющие. Степень влияния на окружающую среду, в случае соблюдения правил эксплуатации и утилизации – низкая и очень низкая.
   
   В случае нарушения правил эксплуатации и утилизации могут образовываться и опасные отходы со средней и высокой степенью влияния на окружающую среду.
   

   2. Охрана окружающей среды при работах по пайке и лужению

   
   При проектировании, изготовлении и использовании разрабатываемого устройства, наибольшее влияние на окружающую среду оказывают работы связанные с процессами пайки и лужения. Основной опасный фактор – выбросы вредных веществ.
   
   Свинец и олово. На этапе изготовления наиболее опасным источником загрязнения являются пары свинца, которые образуются при пайке элементов печатной платы. Выбросы при массовом производстве являются высоко опасными.
   
   Для создания электрических контактов между отдельными радио деталями и проводниками печатных плат в процессе сборки и монтажа используют пайку с применением кислот, флюсов и припоев.
   
   Кислоты. Являются веществами средней, высокой и очень высокой опасности. В больших количествах и концентрациях крайне пагубно влияют на все живое. Большую опасность представляют также и пары различных кислот или газы, выделяющиеся при химических реакциях.
   
   Канифоль – естественная смола, входящая в состав некоторых лаков и флюсов. Имеет природное происхождение, относится к малоопасным веществам.
   
   Ацетон. Применяется при обезжиривании контактов на печатных платах. Входит в состав растворителей для смывки старых красок. Относится к малоопасным веществам.
   
   Технический спирт. Применяется также при обезжиривании контактов на печатных платах и самих печатных плат. Спирт большой опасности не представляет.
   
   Технологию процесса целесообразно строить таким образом, чтобы операции пайки были максимально сосредоточены во времени и пространстве.
   
   Предприятия, производящие экологически опасные работы, должны быть оборудованы очистными и утилизационными комплексами, позволяющими уменьшить негативное влияние на окружающую среду
   

   3. Экономия ресурсов и утилизация прибора

   
   Создание любого нового изделия требует множество различных материалов и большое количество затрат энергии. С точки зрения экономии электроэнергии важна правильная организация работы с прибором, обеспечение планирования хода эксперимента таким образом, чтобы исключить холостую работу устройства, без проведения измерений.
   
   Добыча и переработка руд различных металлов, изготовление из них различных частей изделия, сборка, настройка и транспортировка готовых изделий приводит к большому энергетическому загрязнению окружающей среды. Чтобы уменьшить вред, наносимый природе, необходимо еще на стадии проектирования изделия принять необходимые меры по минимизации этого вреда. К таким мерам относятся:
   
   1. 
      увеличение срока службы изделия;
      
   2. 
      использование малоотходных технологий;
      
   3. 
      конструирование изделия таким образом, чтобы его демонтаж и утилизация потребовали бы минимальных затрат;
      
   4. 
      возможность повторного использования отдельных частей или даже всего изделия в целом.
      
   
   Устройство представляет собой печатную плату с впаянными в нее электронными компонентами, оформленную в пластмассовый корпус. Срок службы разработанного устройства категорично оценен быть не может, однако срок службы элементов, входящих в его составные части ограничен.
   
   При утилизации устройства необходимо разобрать устройство на составные части, детали и узлы, которые соединены между собой при помощи стандартных крепежных деталей, отпаять и демонтировать все провода, выпаять и демонтировать все радиоэлементы. Наиболее экономически выгодным является извлечение цветных и драгоценных металлов из элементов устройства. Драгоценные металлы содержат интегральные микросхемы, диоды и конденсаторы.
   

   ЗАКЛЮЧЕНИЕ

   
   В ходе дипломного проектирования была разработана система автоматического управления приводом резца лабораторного фрезерного станка. Данная система управления является следящей системой, так как каждый раз, как только заготовка поворачивается на 4°, система управления вырабатывает управляющие импульсы и подает их на транзисторные ключи для поворота резца на тот же угол, равный 4°. Также определяется частота вращения заготовки и выводится на ЖК-дисплей.
   
   Были разработаны структурная и принципиальная схемы устройства, печатные платы системы управления и силовой части, алгоритм работы устройства и написана управляющая программа для микроконтроллера.
   

   СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

   1. 
      Иванов В.И., Аксенов А.И., Юшин А.М. Полупроводниковые оптоэлектронные приборы: Справочник. – М: Энергоатомиздат, 1988.
      
   2. 
      Копылов И. П. Электрические машины. М.: Энергоатомиздат, 1986. – 360 c.
      
   3. 
      Справочник по автоматизированному электроприводу/Под ред. В. А. Елисеева, А. В. Шинянского. М.: Энергоатомиздат, 1983. – 616 c.
      
   4. 
      Арменский Е.В., Фалк Г.Б. Электрические микромашины.- М.: Высшая школа,1985. - 231 с.
      
   5. 
      Москатов Е. А. Справочник по полупроводниковым приборам. – М.: Журнал “Радио”, 2005. – 208 с.
      
   6. 
      Жидкокристаллический модуль MT-16S2D. Руководство пользователя. – МЭЛТ, 2000.
      
   7. 
      dsPIC30F2010 Data Sheet: Техническое описание. – Microchip Technology Incorporated, 2004.
      
   8. 
      Sensored BLDC Motor Control Using dsPIC30F2010. - Microchip Technology Incorporated, 2004.
      
   9. 
      MPASM™: Руководство пользователя. – Microchip Technology Incorporated. – М: ООО «Микро-Чип», 2001.
      
   10. 
       Охрана труда. /Под редакцией Князевского Б.А. – М.: Высшая школа,1982.
       
   11. 
       Технико – экономическое обоснование дипломных проектов. /Под редакцией Беклешова В.К. – М: Высшая школа,1991. – 176 с.
       
   
   

   Приложение А

   
   

   Приложение Б

   
   Продолжение приложения Б
   

   Приложение В

   
   
   
   

   Приложение Г

   
   Программа работы микроконтроллера:
   
   #define __dsPIC30F2010__
   
   #include "p30F2010.h"
   
   #include "xlcd.h"
   
   _FOSC(CSW_FSCM_OFF & XT_PLL8);
   
   _FWDT(WDT_OFF); //сторожевой таймер отключен
   
   _FBORPOR(MCLR_EN & PWRT_OFF);
   
   _FGS(CODE_PROT_OFF);
   
   #define FCY 20000000 // кварц 5 МГц
   
   #define MILLISEC FCY/10000 // задержка 1 мс
   
   #define FPWM 39000
   
   #define Oborot 90 // число шагов на 1 оборот при шаге = 4 градуса
   
   #define MIN 60
   
   void __attribute__((interrupt, no_auto_psv)) _CNInterrupt (void);
   
   void DelayNmSec(unsigned int N); // задержка
   
   void InitMCPWM(void); // инициализация ШИМ
   
   void InitTMR3(void);
   
   void InitLCD(void); // инициализация дисплея
   
   void LCD_WriteNibble(unsigned char nb);
   
   void LCD_PutCHar(unsigned char ch);
   
   void LCD_WriteCHar(void); //выводим на дисплей "об/мин"
   
   void LCD_ERror(void); //выводим на дисплей "ошибка"
   
   void LCD_Razgon(void); //выводим на дисплей "разгон"
   
   void LCD_setDDRAM(unsigned char set); //устанавливаем адрес, по которому выводится символ
   
   struct {
   
   unsigned RunMotor : 1;
   
   unsigned SndSpeed : 1;
   
   unsigned CheckRX : 1;
   
   Продолжение приложения Г
   
   unsigned SendTX : 1;
   
   unsigned unused : 14;
   
   } Flags;
   
   unsigned int Enc; // переменная, содержащая состояние резца
   
   unsigned int Enc_r;
   
   unsigned int NextEnc; // седующее состояние резца
   
   unsigned int imp_pr,imp_lf;
   
   unsigned int timer3value;
   
   unsigned int ob_min;
   
   unsigned int ob;
   
   unsigned int t,i;
   
   unsigned char a, b, c, d, e; // байты, содержащие символ, выводимый на дисплей
   
   unsigned int Razgon;
   
   В первой таблице содержится однозначное соответствие принятого сигнала определенному номеру.
   
   Во второй таблице - порядок включения ШИМ для вращения двигателя по часовой стрелке.
   
   Во третьей таблице - порядок включения ШИМ для вращения двигателя против часовой стрелки.
   
   Таблица №1 Таблица №2 Таблица №3
   
   1(001) | 5 1 |A B 1 |A C
   
   _____________ ___________ __________
   
   2(010) | 3 2 | B 2 | A
   
   _____________ ___________ __________
   
   3(011) | 4 3 |B C 3 |A B
   
   _____________ ___________ __________
   
   4(100) | 1 4 | C 4 | B
   
   _____________ ___________ __________
   
   5(101) | 6 5 |A C 5 |B C
   
   _____________ ___________ __________
   
   6(110) | 2 6 | A 6 | C
   
   _____________ ___________ __________
   
   *************************************************************/
   
   Продолжение приложения Г
   
   unsigned int Table_ENC[] = {0x0000, 0x0005, 0x0003, 0x0004, 0x0001, 0x0006, 0x0002};
   
   unsigned int Table_PWM_pr[] = {0x0000, 0x0F00, 0x0C00, 0x3C00, 0x3000, 0x3300, 0x0300};
   
   unsigned int Table_PWM_lf[] = {0x0000, 0x3300, 0x0300, 0x0F00, 0x0C00, 0x3C00, 0x3000};
   
   /****************************************************************
   
   Прерывание возникает как только заготовка повернется на 4 градуса.
   
   *****************************************************************/
   
   void __attribute__((interrupt, no_auto_psv)) _CNInterrupt (void)
   
   {
   
   if (PORTBbits.RB4 == 1)
   
   {
   
   if (PORTBbits.RB5 == 0)
   
   imp_pr = imp_pr + 1;
   
   else
   
   imp_lf = imp_lf +1;
   
   }
   
   else
   
   {
   
   if (PORTBbits.RB5 == 1)
   
   imp_pr = imp_pr + 1;
   
   else
   
   imp_lf = imp_lf +1;
   
   }
   
   if (imp_pr == 278) // вращение по часовой стрелке
   
   {
   
   Enc = 0x0000; // обнулили переменную состояния резца
   
   if (PORTEbits.RE8 == 1)
   
   Enc = Enc | 0x04;
   
   if (PORTDbits.RD0 == 1)
   
   Enc = Enc | 0x02;
   
   if (PORTDbits.RD1 == 1)
   
   Enc = Enc | 0x01;
   
   
   Продолжение приложения Г
   
   Enc_r = Table_ENC[Enc]; // загрузили в переменную информацию о номере включения ШИМ из таблицы 2
   
   if (Table_PWM_pr[Enc_r] == NextEnc) // проверка на правильность работы - резец повернулся
   
   {
   
   Norm1:
   
   OVDCON = Table_PWM_pr[Enc_r]; // подключаем соответствующие ШИМ
   
   if (Enc_r == 6)
   
   NextEnc = Table_PWM_pr[1]; // следующее включение ШИМ при правильной работе
   
   else
   
   NextEnc = Table_PWM_pr[Enc_r+1];
   
   timer3value = TMR3; // время поворота заготовки на 4 градуса
   
   TMR3 = 0; // обнулили таймер
   
   ob = Oborot*timer3value*25; // время одного оборота
   
   ob_min = MIN*1000000/ob; // число оборотов за 1 минуту
   
   IFS0bits.CNIF = 0; // очистили флаг
   
   }
   
   else // если резец не повернулся за заготовкой
   
   {
   
   if (Razgon == 0)
   
   goto Norm1;
   
   else
   
   {
   
   TMR3 = 0;
   
   ob_min = 0; //выводим на экран сообщение об ошибке
   
   IEC0bits.CNIE = 0; //запретили прерывание
   
   }
   
   }
   
   }
   
   else
   
   IFS0bits.CNIF = 0; // очистили флаг
   
   Продолжение приложения Г
   
   if (imp_lf == 278) //вращение против часовой стрелки
   
   {
   
   Enc = 0x0000; // обнулили переменную состояния резца
   
   if (PORTEbits.RE8 == 1)
   
   Enc = Enc | 0x04;
   
   if (PORTDbits.RD0 == 1)
   
   Enc = Enc | 0x02;
   
   if (PORTDbits.RD1 == 1)
   
   Enc = Enc | 0x01;
   
   Enc_r = Table_ENC[Enc]; // загрузили в переменную информацию о номере включения ШИМ из таблицы 2
   
   if (Table_PWM_lf[Enc_r] == NextEnc) // проверка на правильность работы - резец повернулся
   
   {
   
   Norm:
   
   OVDCON = Table_PWM_lf[Enc_r]; // подключаем соответствующие ШИМ
   
   if (Enc_r == 1)
   
   NextEnc = Table_PWM_lf[6]; // следующее включение ШИМ при правильной работе
   
   else
   
   NextEnc = Table_PWM_lf[Enc_r-1];
   
   timer3value = TMR3; // время поворота заготовки на 4 градуса
   
   TMR3 = 0; // обнулили таймер
   
   ob = Oborot*timer3value*25; // время одного оборота
   
   ob_min = MIN*1000000/ob; // число оборотов за 1 минуту
   
   IFS0bits.CNIF = 0; // очистили флаг
   
   }
   
   else // если резец не повернулся за заготовкой
   
   {
   
   if (Razgon == 0)
   
   goto Norm;
   
   else
   
   Продолжение приложения Г
   
   {
   
   TMR3 = 0;
   
   ob_min = 0; //выводим на экран сообщение об ошибке
   
   IEC0bits.CNIE = 0; //запретили прерывание
   
   }
   
   }
   
   }
   
   else
   
   IFS0bits.CNIF = 0; // очистили флаг
   
   }
   
   //---------------------------------------------------------------------
   
   int main(void)
   
   {
   
   LATE = 0x0000;
   
   LATB = 0x0000;
   
   LATF = 0x0000;
   
   LATC = 0x0000;
   
   TRISB = 0x0038;
   
   TRISD = 0x0003;
   
   TRISF = 0x0000;
   
   TRISC = 0x8000;
   
   TRISE = 0xFFC0; // PWMs are outputs
   
   ADPCFG = 0xFFFF; //все выводы порта В - цифровые
   
   
   InitMCPWM();
   
   InitTMR3();
   
   imp_pr = 0;
   
   imp_lf = 0;
   
   CNEN1 = 0x0040;
   
   CNPU1 = 0x0040; //прерывание по выводу CN6 (RB4)
   
   IFS0bits.CNIF = 0; // clear CNIF
   
   IEC0bits.CNIE = 1; // разрешили прерывания по данным энкодера
   
   Enc = 0x0000; // обнулили переменную состояния резца
   
   Продолжение приложения Г
   
   Razgon = 0; //разгон двигателя
   
   T3CONbits.TON = 1; // запустили таймер
   
   N:
   
   if (imp_pr == 0)
   
   {
   
   if (imp_lf == 0)
   
   goto N;
   
   else
   
   {
   
   //двигатель вращается влево
   
   //опрашиваем датчики положения о текущем положении резца
   
   if (PORTEbits.RE8 == 1)
   
   Enc = Enc | 0x04;
   
   if (PORTDbits.RD0 == 1)
   
   Enc = Enc | 0x02;
   
   if (PORTDbits.RD1 == 1)
   
   Enc = Enc | 0x01;
   
   Enc_r = Table_ENC[Enc]; // присвоили переменной значение из таблицы 1
   
   OVDCON = Table_PWM_lf[Enc_r]; // включаем соответствующие ШИМ
   
   
   if (Enc_r == 1) // последний элемент в таблице
   
   NextEnc = Table_PWM_lf[6]; // следующее включение ШИМ при правильной работе
   
   else
   
   NextEnc = Table_PWM_lf[Enc_r-1]; //следующее состояние ШИМ при правильной работе
   
   }
   
   }
   
   else
   
   {
   
   Продолжение приложения Г
   
   //двигатель вращается вправо
   
   //опрашиваем датчики положения о текущем положении резца
   
   if (PORTEbits.RE8 == 1)
   
   Enc = Enc | 0x04;
   
   if (PORTDbits.RD0 == 1)
   
   Enc = Enc | 0x02;
   
   if (PORTDbits.RD1 == 1)
   
   Enc = Enc | 0x01;
   
   Enc_r = Table_ENC[Enc]; // присвоили переменной значение из таблицы 1
   
   OVDCON = Table_PWM_pr[Enc_r]; // включаем соответствующие ШИМ
   
   
   if (Enc_r == 6) // последний элемент в таблице
   
   NextEnc = Table_PWM_pr[1]; // следующее включение ШИМ при правильной работе
   
   else
   
   NextEnc = Table_PWM_pr[Enc_r+1]; //следующее состояние ШИМ при правильной работе
   
   }
   
   PWMCON1 = 0x0777;
   
   Flags.RunMotor = 1;
   
   //выводим сообщение о разгоне двигателя
   
   InitLCD();
   
   LCD_setDDRAM(0); //установили адрес, по которому выводится сообщение
   
   LCD_Razgon(); //вывели на дисплей "разгон"
   
   DelayNmSec(5000); //задержка 5сек
   
   Razgon = 1; //разгон закончился
   
   // работа ЖКИ по выводу информации о скорости вращения заготовки
   
   A:
   
   t =ob_min;
   
   Продолжение приложения Г
   
   //разбиваем число на символы для вывода на дисплей
   
   a = t % 10; t /= 10; //делит ob_min на 10 и присваивает а остаток от деления(т.е.младший разряд)
   
   b = t % 10; t /= 10;
   
   c = t % 10; t /= 10;
   
   d = t % 10; t /= 10;
   
   e = t % 10; //старший разряд
   
   
   LATFbits.LATF2 = 0; //A=0 -запись команды
   
   for( i=0; i<2000 ; i++);
   
   //включили дисплей
   
   LCD_WriteNibble(0); //0000
   
   LCD_WriteNibble(12); //1100
   
   DelayNmSec(4);
   
   // очистили индикатор
   
   LCD_WriteNibble(0); //0000
   
   LCD_WriteNibble(1); //0001
   
   DelayNmSec(4);
   
   LCD_setDDRAM(0); //установили адрес
   
   if (ob_min == 0)
   
   {
   
   LCD_ERror(); //выводим сообщение об ошибке
   
   }
   
   else
   
   //выводим символы начиная со старшего разряда по определенному адресу
   
   {
   
   if (e != 0)
   
   {
   
   LCD_PutCHar(e);
   
   }
   
   // LCD_setDDRAM(1);
   
   LCD_PutCHar(d);
   
   Продолжение приложения Г
   
   // LCD_setDDRAM(2);
   
   LCD_PutCHar(c);
   
   // LCD_setDDRAM(3);
   
   LCD_PutCHar(b);
   
   // LCD_setDDRAM(4);
   
   LCD_PutCHar(a);
   
   // LCD_setDDRAM(5);
   
   LCD_WriteNibble(2);
   
   LCD_WriteNibble(0); //вывели " "
   
   for( i=0; i<2000 ; i++); //задержка 2мс
   
   // LCD_setDDRAM(6);
   
   LCD_WriteCHar(); //'об/мин'
   
   }
   
   DelayNmSec(100); //задержка 100 мс
   
   goto A;
   
   }
   
   /******************************************************************
   
   вывод данных/команд на порты управления
   
   *******************************************************************/
   
   void LCD_WriteNibble(unsigned char nb)
   
   {
   
   LATFbits.LATF3 = 1; // E=1-разрешает запись команды/данных
   
   for( i=0; i<2000 ; i++);
   
   
   if(nb & 0x08)
   
   LATCbits.LATC13 = 1; // DB7
   
   else
   
   LATCbits.LATC13 = 0;
   
   
   if(nb & 0x04)
   
   LATBbits.LATB2 = 1; // DB6
   
   else
   
   LATBbits.LATB2 = 0;
   
   Продолжение приложения Г
   
   if(nb & 0x02)
   
   LATBbits.LATB1 = 1; // DB5
   
   else
   
   LATBbits.LATB1 = 0;
   
   
   if(nb & 0x01)
   
   LATBbits.LATB0 = 1; // DB4
   
   else
   
   LATBbits.LATB0 = 0;
   
   LATFbits.LATF3 = 0; // E=0
   
   for( i=0; i<2000 ; i++);
   
   }
   
   /******************************************************************
   
   вывод 1 символа на ЖК дисплей
   
   *******************************************************************/
   
   void LCD_PutCHar(unsigned char ch)
   
   {
   
   LATFbits.LATF2 = 1; // А0=1 - вывод данных
   
   for( i=0; i<2000 ; i++);
   
   LCD_WriteNibble(3); //0011-загрузили старшие 4 бита (цифры от 0 до 9)
   
   LCD_WriteNibble(ch); //выводим конкретный символ (младшие 4 бита)
   
   
   for( i=0; i<2000 ; i++); //задержка 2мс
   
   }
   
   /******************************************************************
   
   вывод на ЖК дисплей "об/мин"
   
   *******************************************************************/
   
   void LCD_WriteCHar(void)
   
   {
   
   LATFbits.LATF2 = 1; // А0 = 1 - вывод данных
   
   for( i=0; i<2000 ; i++);
   
   Продолжение приложения Г
   
   LCD_WriteNibble(6); //
   
   LCD_WriteNibble(15); //вывели "о"
   
   for( i=0; i<2000 ; i++); //задержка 2мс
   
   
   LCD_WriteNibble(11); //
   
   LCD_WriteNibble(2); //вывели "б"
   
   for( i=0; i<2000 ; i++); //задержка 2мс
   
   
   LCD_WriteNibble(2); //
   
   LCD_WriteNibble(15); //вывели "/"
   
   for( i=0; i<2000 ; i++); //задержка 2мс
   
   
   LCD_WriteNibble(11); //
   
   LCD_WriteNibble(12); //вывели "м"
   
   for( i=0; i<2000 ; i++); //задержка 2мс
   
   
   LCD_WriteNibble(11); //
   
   LCD_WriteNibble(8); //вывели "и"
   
   for( i=0; i<2000 ; i++); //задержка 2мс
   
   
   LCD_WriteNibble(11); //
   
   LCD_WriteNibble(13); //вывели "н"
   
   for( i=0; i<2000 ; i++); //задержка 2мс
   
   }
   
   /******************************************************************
   
   вывод на ЖК дисплей сообщения об ошибке "ошибка"
   
   *******************************************************************/
   
   void LCD_ERror(void)
   
   {
   
   LATFbits.LATF2 = 1; // А0 = 1 - вывод данных
   
   for( i=0; i<2000 ; i++);
   
   LCD_WriteNibble(6); //
   
   Продолжение приложения Г
   
   LCD_WriteNibble(15); //вывели "о"
   
   for( i=0; i<2000 ; i++); //задержка 2мс
   
   
   LCD_WriteNibble(12); //
   
   LCD_WriteNibble(1); //вывели "ш"
   
   for( i=0; i<2000 ; i++); //задержка 2мс
   
   
   LCD_WriteNibble(11); //
   
   LCD_WriteNibble(8); //вывели "и"
   
   for( i=0; i<2000 ; i++); //задержка 2мс
   
   
   LCD_WriteNibble(11); //
   
   LCD_WriteNibble(2); //вывели "б"
   
   for( i=0; i<2000 ; i++); //задержка 2мс
   
   
   LCD_WriteNibble(11);
   
   LCD_WriteNibble(10); //вывели "к"
   
   for( i=0; i<2000 ; i++); //задержка 2мс
   
   
   LCD_WriteNibble(6);
   
   LCD_WriteNibble(1); //вывели "а"
   
   for( i=0; i<2000 ; i++); //задержка 2мс
   
   }
   
   /******************************************************************
   
   вывод на ЖК - дисплей сообщение "разгон"
   
   *******************************************************************/
   
   void LCD_Razgon(void)
   
   {
   
   LATFbits.LATF2 = 1; // А0 = 1 - вывод данных
   
   for( i=0; i<2000 ; i++);
   
   LCD_WriteNibble(7); //
   
   LCD_WriteNibble(0); //вывели "р"
   
   Продолжение приложения Г
   
   for( i=0; i<2000 ; i++); //задержка 2мс
   
   
   LCD_WriteNibble(6); //
   
   LCD_WriteNibble(1); //вывели "а"
   
   for( i=0; i<2000 ; i++); //задержка 2мс
   
   
   LCD_WriteNibble(11); //
   
   LCD_WriteNibble(7); //вывели "з"
   
   for( i=0; i<2000 ; i++); //задержка 2мс
   
   
   LCD_WriteNibble(11); //
   
   LCD_WriteNibble(4); //вывели "г"
   
   for( i=0; i<2000 ; i++); //задержка 2мс
   
   
   LCD_WriteNibble(6);
   
   LCD_WriteNibble(15); //вывели "о"
   
   for( i=0; i<2000 ; i++); //задержка 2мс
   
   
   LCD_WriteNibble(11);
   
   LCD_WriteNibble(13); //вывели "н"
   
   for( i=0; i<2000 ; i++); //задержка 2мс
   
   }
   
   /******************************************************************
   
   установка адреса для вывода символа
   
   *******************************************************************/
   
   void LCD_setDDRAM(unsigned char set)
   
   {
   
   LATFbits.LATF2 = 0; // А0 = 0 - запись команд
   
   for( i=0; i<2000 ; i++);
   
   LATFbits.LATF3 = 1; // E-разрешает запись команды/данных
   
   for( i=0; i<2000 ; i++);
   
   
   Продолжение приложения Г
   
   LATCbits.LATC13 = 1; // DB7 = 1
   
   if(set & 0x040)
   
   LATBbits.LATB2 = 1; // DB6
   
   else
   
   LATBbits.LATB2 = 0;
   
   
   if(set & 0x020)
   
   LATBbits.LATB1 = 1; // DB5
   
   else
   
   LATBbits.LATB1 = 0;
   
   
   if(set & 0x010)
   
   LATBbits.LATB0 = 1; // DB4
   
   else
   
   LATBbits.LATB0 = 0;
   
   LATFbits.LATF3 = 0; // E=0
   
   for( i=0; i<2000 ; i++);
   
   
   LCD_WriteNibble(set);
   
   LATFbits.LATF2 = 1; // А0 = 1
   
   }
   
   /******************************************************************
   
   инициализация ЖК дисплея, на который выводится информация о частоте вращения заготовки
   
   *******************************************************************/
   
   void InitLCD(void)
   
   {
   
   DelayNmSec(700);
   
   LATFbits.LATF2 = 0; // А0=0 - запись команд
   
   for( i=0; i<1000 ; i++);
   
   
   Продолжение приложения Г
   
   LCD_WriteNibble(3); //0011
   
   DelayNmSec(20);
   
   LCD_WriteNibble(3); //0011
   
   DelayNmSec(20);
   
   LCD_WriteNibble(3); //0011
   
   DelayNmSec(100);
   
   // устанавливаем разряд интерфейса - 4 бита
   
   LCD_WriteNibble(2); //0010
   
   DelayNmSec(100);
   
   
   //включили дисплей
   
   LCD_WriteNibble(0); //0000
   
   LCD_WriteNibble(12); //1100
   
   DelayNmSec(20);
   
   // очистили индикатор
   
   LCD_WriteNibble(0); //0000
   
   LCD_WriteNibble(1); //0001
   
   DelayNmSec(20);
   
   LATFbits.LATF2 = 1; // A0=1
   
   }
   
   /********************************************************************
   
   *********************************************************************/
   
   void InitMCPWM(void)
   
   {
   
   PTPER = FCY/FPWM - 1;
   
   PWMCON1 = 0x0700; // disable PWMs
   
   OVDCON = 0x0000; // allow control using OVD
   
   PDC1 = 100; // init PWM 1, 2 and 3 to 100
   
   PDC2 = 100;
   
   PDC3 = 100;
   
   SEVTCMP = PTPER;
   
   PWMCON2 = 0x0F00; // 16 postscale values
   
   Продолжение приложения Г
   
   PTCON = 0x8000; // start PWM
   
   }
   
   /************************************************************************
   
   Таймер используется для определения скорости вращения заготовки
   
   *************************************************************************/
   
   void InitTMR3(void)
   
   {
   
   T3CON = 0x0030; // internal Tcy/256 clock
   
   TMR3 = 0;
   
   PR3 = 0xFFFF;
   
   }
   
   /********************************************************************
   
   *********************************************************************/
   
   void DelayNmSec(unsigned int N)
   
   {
   
   unsigned int j;
   
   while(N--)
   
   for(j=0;j < MILLISEC;j++);
   
   }
   

   Приложение Д

   
   
   
   Рисунок ПД.1 Печатная плата системы управления
   
   Продолжение приложения Д
   
   
   
   Рисунок ПД.2 Печатная плата силовой части