Разработка алгоритма работы устройства управления. Оценка точности и быстродействия устройства

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Процесс развития РЭС связан с постоянным усложнением выполняемых функций и расширением области применения цифровой электроники, отсюда повышение требований к квалификации конструктора, требования постоянного приобретения новых навыков и знаний в области цифровой электроники.

Цель данной курсовой работы программно реализовать устройство управле-ния стиральной машиной. При этом алгоритм работы устройства закладывается в микропроцессор в виде управляющей программы.

При использовании микропроцессоров имеется возможность изменять алгоритм работы устройства, без изменения схемы электрической принци-пиальной.

В современных системах автоматики ведущую роль играют однокристаль-ные микроконтроллеры. Это обусловлено их малой стоимостью и простотой использования.

Современные микроконтроллеры семейства PIC16/17 характеризуются: высокой производительностью (архитектура RISC); электрически перепрограм-мируемой памятью; минимальным энергопотреблением; минимальным размером корпуса.

1. АНАЛИЗ  ТЕХНИЧЕСКОГО  ЗАДАНИЯ

Цель курсового проекта — разработка устройства управления стиральной машиной.

При разработке устройства управления необходимо проработать следующие вопросы: синтезировать алгоритм работы устройства управления; выбрать входные и выходные преобразователи; разработать программное обеспечение; оценить точность и быстродействие устройства. В результате выполнения курсового проекта должны быть разработаны чертежи: схема электрическая функциональная и схема электрическая принципиальная устройства управления стиральной машиной.

При работе стиральной машины контролируются следующие параметры: время и температура стирки в соответствии с установленными пользователем; наличие воды в стиральном барабане (верхний и нижний уровень); исправность нагревательного элемента и насоса (по продолжительности их работы); наличие давления воды в системе водопровода или засорённость входного фильтра (по времени набора воды).

Ввиду специфики разрабатываемого устройства требования по быстро-действию не предъявляются и не учитываются при проектировании.

Устройство управления разрабатывается на основе микроконтроллера PIC16С55, который отвечает предъявляемым к нему требованиям, поскольку он имеет: достаточно (20) разрядов ввода/вывода для получения сигналов с датчиков и выдачи управляющих сигналов исполнительным устройствам; таймер для измерения временных интервалов.

2. РАЗРАБОТКА  АЛГОРИТМА  РАБОТЫ  УСТРОЙСТВА  УПРАВЛЕНИЯ

Алгоритм работы устройства управления стиральной машиной разраба-тывается с учётом контроля и регулирования параметров, указанных в техническом задании. Разработанный алгоритм представлен на рис.1.

Обозначения, используемые в алгоритме:

tУСТ – установленное время стирки (30; 60 или 90 минут);

ТУСТ – установленная температура стирки (40; 60 или 90˚С);

таймер t1 – контроль продолжительности работы исполнительных устройств;

таймер t2 – контроль времени стирки;

сигнал 1 – нет воды;

сигнал 2 – неисправен нагреватель;

сигнал 3 – неисправен насос.

При включении стиральной машины набирается вода и включается двигатель привода стирального барабана. Если вода не набирается в течение 5 минут, то подаётся сигнал о том, что нет воды. В этом случае воду можно набрать вручную, при этом сигнал отсутствия воды отключится. При исправной работе стиральной машины по достижении установленной температуры и времени производится слив воды и остановка барабана. Заданная температура достигается, не зависимо от времени стирки. Полоскание и отжим не предусмотрены.

Сигналы о неисправности нагревателя и насоса выдаются, если продолжи-тельность их работы превышает 50мин. для нагревателя и 5мин. для насоса (время выбрано экспериментально при наборе 20л. воды и мощности нагревателя 2кВт).

При разработке конструкции стиральной машины необходимо предусмотреть отсутствие самопроизвольного стока воды из стиральной машины по каналам водопровода и слива.

3. Выбор  входных  и  выходных  преобразователей

В данном разделе приводится обоснование выбора первичных преобразова-телей – датчиков и выходных преобразователей – усилителей. Датчики выбираются в соответствии с контролируемыми по алгоритму параметрами.

По алгоритму требуется контролировать два уровня жидкости: верхний и нижний. Так как при контроле уровня не требуется высокой точности, то можно использовать датчики уровня жидкости поплавкового типа. В качестве датчика уровня жидкости выбирается датчик RSF74Y100RT фирмы “CRYDOM” [3]. Характеристики датчика: диапазон рабочих температур –20˚С…+100˚С; максимальный коммутируемый ток 0,6А; при поднятом поплавке ключ замкнут, при опущенном – разомкнут; имеется уплотнительная прокладка для наружного крепления; размеры внутренней (погружаемой в бак) части Æ17,7´55,0мм.

Для контроля над температурой выбирается реле температуры – контакт, который размыкается при превышении определённой температуры. Принцип действия датчика основан на разнице в ТКЛР корпуса датчика и внутреннего стержня, за счёт которой размыкаются контакты. В связи с тем, что необходимо контролировать три температуры 40, 60, 90˚С выбираются три датчика ДРТ-А-40, ДРТ-А-60 и ДРТ-А-90 [2]. Размеры внутренней (погружаемой в бак) части Æ25´15мм. Погрешность датчика ±1,5˚С удовлетворяет его назначению.