Аттестационная работа (ИАР/ВАР) на тему Блок управления электромагнитом

Содержание:

Введение. 3

1 Конструкторский раздел. 4

1.1 Анализ прототипа и уточнение параметров
технического задания. 4

1.2 Построение структурной схемы модуля
телеуправления. 12

1.3 Выбор элементной базы.. 13

1.4 Создание функциональной электрической
схемы.. 15

1.5 Синтез алгоритма работы модуля телеуправления. 18

1.6 Разработка программного обеспечения. 32

2 Технологический раздел. 34

2.1 Разработка и изготовление макета
модуля телеуправления. 34

2.2 Результаты испытаний макета. 37

3 Технико-экономический раздел. 43

3.1 Расчёт себестоимости блока управления
электромагнитом. 43

3.2 Расчёт
оптовой цены.. 48

3.3 Расчёт
срока службы.. 49

3.4 Расчет общих затрат потребителя при использовании блока. 54

4 Безопасность жизнедеятельности и экология. 57

4.1 Анализ опасных и вредных производственных
факторов на рабочем месте оператора ПЭВМ.. 58

4.2 Мероприятия по устранению и снижению воздействия опасных
и вредных факторов. 61

4.3 Оценка условий труда по показателям напряженности трудового
процесса  66

4.4 Обеспечение пожарной безопасности. 69

4.5 Охрана окружающей среды.. 72

Выводы.. 73

Список использованных источников. 74

Введение:

Применение подобной системы
управления широкое распространение получило в системах топливоподачи и регулирования
двигателей внутреннего сгорания.

На сегодняшний день, предлагаются
различные варианты электронных и микроэлектронных систем управления: от транзисторных
образцов, работающих по жесткой программе, до современных аналого-цифровых и микропроцессорных
систем.

Внедрение микроэлектронных
систем управления электромагнитами в различные отрасли, позволит снизить эксплуатационный
расход топлива при одновременном улучшении экологических показателей дизелей, а
также создать новые образцы экономичных и экологически чистых ДВС, предназначенных
для работы на газовом, жидком и смешанном топливе.

Известны различные схемы электронных устройств управления электромагнитами,
начиная простейшими ключевыми схемами и кончая сложными устройствами с обратными
связями. Схемы непосредственного действия, подключающие/отключающие напряжение питания,
несмотря на простоту, распространения не получили. Это связано с малой надежностью
и стабильностью контактных устройств управления при токах свыше 20 А

Разрабатывается блок управления
электромагнитом со следующими исходными данными: Напряжение 600В, Максимальный ток
1,5А, Сопротивление 180 Ом, Индуктивность 10Гн. • Вычислитель: stm32f407 -> миландр
1986ВЕ92. • Усилитель: RS485 (2 канала) -> IR2213. • Управление: ПД регулятор
(ток +/- 5% от заданного).

Заключение:

В данной работе
разработана система управления электромагнитом на вычислительном микроконтроллере
stm32f407. В ходе выполнения были разработаны схемы чтения
информации с датчиков, вывода управляющих сигналов, последовательного канала связи,
взаимодействия с оператором, аварийных ситуаций. Также была составлена программа,
обеспечивающая выполнение алгоритма управления.

В ходе работ разработан также
программный продукт в виде блока управления электромагнитом. Программа позволяет
автоматизировать обработку и хранение информации об испытаниях и существенно сократить
затраты вспомогательного времени на получение информации.

В первом конструкторском разделе
проекта рассмотрен прототип блока управления и выбрано решения относительно создания
продукта – предложены структурная, функциональная схема блока, выбрана элементная
база, представлен алгоритм работы блока управления.

Во втором технологическом
разделе смоделирована система, а в результате испытания макета в программе Electronic Workbench исследованы временные диаграммы работы
усилителя мощности блока управления.

В заключительных разделах
произведен расчет экономического эффекта и срока окупаемости проекта, а также рассмотрены
вредные производственные факторы проекта и их влияние на человека и окружающую среду.

Фрагмент текста работы:

1 Конструкторский раздел 1.1 Анализ прототипа и уточнение параметров
технического задания Простейшие ключевые схемы блока управления
изображены на рис. 1.1 а-в. На рис. 1.1а показана схема, позволяющая достичь максимального
быстродействия силового транзистора VT3 при отпирании и запирании. Транзистор VT1
обеспечивает базовый ток транзистора VT3, достаточный для его открытия. Транзистор
VT2 используется для устранения одного из главных недостатков биполярных транзисторов
— необходимости удаления избыточного заряда при выключении. Когда VT3 начинает закрываться,
избыточный заряд стекал через открытый транзистор VT2, тем самым уменьшая время
выключения VT3.

Главной особенностью применения ключевых
схем в устройствах управления электромагнитами, является их способность выдерживать
большие напряжения и токи, зачастую действующие одновременно. Это может приводить
к уходу режима работы схемы за пределы границ области безопасной работы, если не
обеспечить достаточного запаса по предельным параметрам.

Так, например, в патенте США [7] рассматривается
схема управления транзисторным ключом VT1 с защитой от перегрузок по току (рис.
1.1б). Как только падение напряжения на датчике тока Rfl превысит опорное напряжение
на одном из входов компаратора, последний опрокинется в противоположное состояние,
закрывая силовой транзистор VT1.

На рис. 1.1в изображена схема, обеспечивающая
регулирование номинального тока нагрузки [13]. Транзистор VT2 введен в схему для
закорачивания стабилитрона или другого приемника энергии в паузах между импульсами
коллекторного тока в режиме непрерывных колебаний тока нагрузки относительно заданного
среднего значения. В момент включения 0<t<tl (рис. 1.1г) оба транзистора насыщаются,
диод VD1 препятствует протеканию тока через транзистор VT2 и происходит форсированное
включение тока нагрузки через транзистор VT1.