У нас на сайте представлено огромное количество информации, которая сможет помочь Вам в написании необходимой учебной работы. 

Но если вдруг:

Вам нужна качественная учебная работа (контрольная, реферат, курсовая, дипломная, отчет по практике, перевод, эссе, РГР, ВКР, диссертация, шпоры...) с проверкой на плагиат (с высоким % оригинальности) выполненная в самые короткие сроки, с гарантией и бесплатными доработками до самой сдачи/защиты - ОБРАЩАЙТЕСЬ!

Введення

На сучасному етапі науково-технічного прогресу величезну роль відіграє розвиток електроніки. Електронна промисловість визначає науково-технічний і економічний потенціал Республіки Білорусь. В дану галузь промисловості входить безліч об'єднань, заводів, конструкторських бюро, дослідних центрів, ремонтних майстерень. Більше 80% робітників і службовців галузі мають вищу або среднеспециальное технічну освіту.

Електроніка пройшла кілька етапів розвитку, за час яких змінилося кілька поколінь елементної бази: електровакуумних приладів, дискретна електроніка, інтегральна електроніка мікросхем, функціональна інтегральна електроніка.

Теорія автоматичного регулювання та управління належить до наукових дисциплін, їхнім виокремленням разом науку про управління. На початку вона створювалася для вивчення закономірностей у процесах автоматичного управління технічними процесами - виробничими, енергетичними, транспортними тощо. Нині основне значення теорія автоматичного регулювання та управління має з вивчення технічних процесів, хоча у останні роки її висновками і результатами починають користуватися з вивчення динамічних властивостей системам управління технічної характеру.

Вперше, очевидно, із необхідністю побудови регуляторів зіштовхнулися творці високоточних механізмів, насамперед - годин. Навіть невеликі, постійно які у них перешкоди наводили зрештую до відхиленням від нормального ходу, неприпустимим в умовах точності. Протидіяти цим перешкод суто конструктивними засобами, наприклад, поліпшуючи обробку деталей, підвищуючи їх масу чи збільшуючи розвиваються пристроями корисні зусилля, не вдавалося, й у розв'язання проблеми точності у складі системи стали вводити регулятори. На межі нашої ери араби доповнили поплавковим регулятором рівня водяний годинник. Гюйгенс в 1657 року вбудував у години маятниковий регулятор ходу.

Ще однією причиною, будувати регулятори, була також управляти процесами,протікаючими за наявності настільки змінюються перешкод, насамперед навантаження, що заодно втрачалися як точність, а й працездатність системи. Хоча окремі автоматичні регулятори з'являлися дані часи, вони залишались цікавими для історії техніки епізодами і хоч трохи серйозного впливу формування техніки і теорії автоматичного регулювання не надали. Розвиток промислових регуляторів почалося тільки межі XVIII і XIX століть, за доби промислового перевороту Європі. 1765 р. у цей час з'явилися регулятори з впливом за швидкістю (Сіменса), за навантаженням (Понселе), сервомотори з жорсткої зворотної зв'язком (Фарко), регулятори з гнучкою зворотної зв'язком , імпульсні регулятори «навідсік пара», вібраційні електричні регулятори тощо.

У перші десятиліття ХХ століття теорія автоматичного регулювання, яка вийшла з рамок прикладної механіки, формується, як загальнотехнічна дисципліна. У цей час з'являється цілу низку праць, розглядають додаток теорії та з якої її висновки на найрізноманітніші технічні процеси. Особливо чітко думка про теорії регулювання, як дисципліни загальнотехнічного характеру, проводиться у низці робіт И.Н.Вознесенского (1922-1949), керівника одній з великих радянських шкіл у цій області. Зміна автоматично керовані системи, пов'язані на підвищення інтенсивності процесів, ускладнення структури та підвищенням вимог, що висуваються до швидкості перебігу, точності й діють якості процесів, призводять до необхідність створення ефективніших аналітичних методів дослідження систем. Перші кроки у цьому напрямі роблять у передвоєнні роки.

В курсовому проекті ми розглянемо конструкцю пристрою – мікроконтролерного регулятора потужності, який призначений для керування інерційним навантаженням. 

Загальна частина

В курсовому проекті розглядається конструкція пристрою – мікроконтролерного регулятора потужності, який призначений для керування інерційним навантаженням. 

Проводиться аналіз існуючого рівня техніки в даній області, вибирається метод конструювання, проводиться розрахунок теплового режиму роботи пристрою, механічної міцності друкованої плати, надійності пристрою та інші конструкторські розрахунки. Опис розроблювального приладу проводить огляд не лише принцип дії та розрахунки даного пристрою, а також вказуються його недоліки та переваги.

1.1   ТЕХНІЧНЕ ОБҐРУНТУВАННЯ ДОЦІЛЬНОСТІ РОЗРОБКИ

1.2   Аналіз розвитку регуляторів потужності

За допомогою регулятора потужності можна керувати струмом або напругою у навантаженні – це потрібно для того, щоб прилад працював не на повну потужність, а лише в заданому ритмі. Переважно для цього достатньо обмежити (або змінювати в процесі роботи) силу струму, що протікатиме через навантаження. Саме для цього і застосовується клас пристроїв, які називаються регуляторами потужності в навантаженні.

Розроблюваний регулятор призначений для управління яскравістю лампи розжарювання потужністю не більше 100 Вт, живиться від мережі змінного струму 230 вольт частотою 50 Гц. Цей пристрій можна використовувати для регулювання температури жала паяльника. Це пристрій малогабаритне, його легко переносити, і воно просто у використанні

Основна частина пристрою виконана на друкованій платі, при цьому забезпечена повна ізоляція елементів один від одного, між областями, які не повинні контактувати. Всі пристрій поміщено в корпус з діелектричного матеріалу. Габаритні розміри розроблюваного пристрою становлять 170x150x140 мм, що робить його зручним у використанні.

1.3   Регулятори потужності на мікросхемах

Із використанням мікросхем найбільш поширеною стала схема регулятора потужності широкого застосування.

Даний регулятор (рис. 1.7) із дещо незвичним способом регулювання потужності в навантаженні. Триністори, комутуючі навантаження, працюють в повторно короткочасному режимі. Такий режим характерний тим, що тривалість циклу регулювання постійна, а тривалість включення навантаження й паузи змінюються, або, говорячи інакше, змінюється шпаруватість - відношення часу включення навантаження до тривалості циклу регулювання.

Рисунок 2.1 – Схема регулятора потужності на мікросхемі

Тривалість циклу обрана рівної 45 с, а діапазон плавного регулювання потужності в навантаженні - від 5 до 95%.

Конструкцію регулятора можна ще помітно спростити, якщо вузол, що задає шпаруватість, виконати не на дискретних елементах (п'ятьох транзисторах із резисторами, що задають їх режими роботи), а на таймері NE555 (КР1006ВИ1). Ця мікросхема ідеальним образом підходить для використання в подібному регуляторі. Вона має потужний вихід (до 200 мА), що дозволяє їй управляти реле прямо, без додаткових підсилювачів, і вимагає мінімальне число зовнішніх елементів.

Тривалість циклу регулювання визначається номіналами конденсатора С3 і резистори R1. У ряді випадків (навантаження з невеликою теплоємністю, наприклад, малопотужний паяльник) її необхідно вибирати меншої, чим в оригіналі. У цьому випадку можна зменшити номінал резистора до 51 кОм, а конденсатора - до 47 мкФ. Подальше зменшення постійної часу приведе до зниження плавності регулювання.

Реле K1 необхідно вибрати так, щоб воно надійно спрацьовувало при подачі на нього напруги 12 В. У крайньому випадку може підійти 15-вольтовое реле, але в цьому випадку потрібно замість VD1 використати не 12-, а 15-вольтовый стабілітрон (подальше збільшення напруги обмежується діапазоном допустимих напружень мікросхеми DD1).

Діоди VD4 і VD7 захищають тиристори від подачі на них напруги зворотної полярності. Конденсатори С4 і С5 скорочують час спрацьовування тиристорів на початку кожної півхвилі, що дозволило підвищити опір резисторів R3 і R4 і, відповідно, знизити потужність, що розсіює на них. Резистор R1 повинен бути з вимикачем, що замикає тиристори при максимальній потужності. Якщо регулятор управляє навантаженням потужністю від 1 до 2 кВт, тиристори потрібно встановити на радіатори площею не менш 100 см2.

Пристрій може бути ще більше спрощено, якщо замість тиристорів використати симістор КУ208У(Г). Правда, при цьому трохи знижується максимальна потужність навантаження (не більше 1 кВт), і симістор потрібно встановлювати на радіатор уже при потужності навантаження 500 Вт.

Перемикання симістора відбувається в моменти, коли напруга на виводах 2 і 6 досягає верхніх або нижнього граничних рівнів. Якщо ці моменти будуть прив'язані до моментів переходу сіткової напруги через нуль, це різко знизить рівень створюваних регулятором радіоперешкод і виключить більші імпульсні струми через симістор. Схема, наведена на рис. 1.8, дозволяє здійснити подібну прив'язку. Принцип її роботи пояснюють епюри напруг, зображені поруч.

Рисунок 2.2 – Схема прив’язки та епюри напруг

Також слід зазначити характер навантаження. Нагрівальні прилади, як правило, володіють малою індуктивністю. У такій електричного кола тиристорний регулятор потужності не схильний несприятливих впливів. Вони неодмінно виникають при роботі з індуктивністю. Зворотні перенапруги тут практично виключені, що спрощує саму конструкцію пристрою і також продовжує термін служби силових модулів.

В якості системи управління часто застосовуються інноваційні схеми. Використання шим-регулятора дозволило позбутися від високих перевантажень при запуску потужних пристроїв. Такі регулятори потужності не схильні до шкідливого впливу надвеликих пускових

струмів. Це також продовжує термін експлуатації перетворювачів і дозволяє в стежить режимі контролювати всі необхідні параметри.

Частота комутації у такого регулятора для будь-якої потужності, меншою 100%, дорівнює 1/10 частоти проходження напівперіодів. Набагато логічніше було б розподілити напівперіоди, протягом яких тиристор відкритий, рівномірно по всій послідовності. У загальному випадку задачу рівномірного розподілу будь-якого числа імпульсів N в послідовності довжиною M (при N меншому або рівному M) вирішує алгоритм Брезенхема, який зазвичай використовується в растровій графіці для побудови похилих відрізків. Цей алгоритм реалізується за допомогою цілочисельний арифметики, що істотно спрощує його програмування. На рис. 1 (B) показана послідовність для тієї ж потужності в 30%, але із застосуванням алгоритму Брезенхема.

Рисунок 2.3 - Послідовність потужності в 30%, із застосуванням алгоритму Брезенхема.

1.2                        Структурна і функціональна схема пристрою

2.1            Галузь використання приладу і ціль

Даний прилад може широко застосовуватися як у побуті, так і лабораторіях та промисловості.

Ціллю розробки мікроконтролерного регулятора потужності є розробка конструкції простого приладу із функціональними можливостями, що не поступаються промисловим зразкам.

2.2            Аналіз технічних вимог і умов експлуатації

Даний пристрій відноситься до стаціонарної апаратури.

Пристрій експлуатується в умовах, де відсутні постійні вібрації, де значення робочої температури повітря складає +40 оС (верхнє), 0 оС (нижнє), нормальна температура 20 оС.

До корпуса пристрою пред’являються вимоги електробезпеки і по механічній міцності так як на нього можуть встановлені інші прилади вагою до 5 кг за вище перерахованих умов даний блок повинен надійно працювати, і мати необхідний запас міцності.

По експлуатаційним параметрам пристрій відноситься до першої категорії – апаратура, що працює на нерухомій наземній поверхні.

Допускаються впливи на пристрій теплових ударів: вище +40 оС і нижче 0 оС, тиск рн=101,3 кПа.

Аналіз умов експлуатації зводимо до наступного вигляду (табл. 2.1):

Таблиця 2.1 – Аналіз умов експлуатації

Обґрунтування обраних категорій:

Клас використання – стаціонарний (згідно класифікаційної характеристики регулятор потужності належить до стаціонарної апаратури).

Група використання – 5 (апаратура, яка працює на нерухомій основі).

Підгрупа використання – непрофесійна.

Категорія розміщення – 1 ( для експлуатації в приміщеннях та під навісом і на об’єктах, де коливання температури або вологості суттєво відрізняється від умов на відкритому повітрі).

Класифікація проведена у відповідності з [8].

Аналіз технічних умов:

Найменування пристрою – регулятор потужності.

Призначення – плавна змін сили струму, що протікає у колі навантаження для забезпечення економної роботи останнього.

Комплектність  –  корпус,  плата,  ЕРЕ,  з’єднувальні  провідники, елементи кріплення.

Вимоги до конструкції приладу:

Зовнішній вигляд – корпус прямокутної форми, з задньої сторони розміщені роз’єми для підключення живлення та сигнальні входи.

Корпус пристрою повинен бути виготовлений з пластмаси.

1.3      Принцип дії кожного блоку даного пристрою

3.1.  Призначення

Блок регулюючий аналоговий з безупинним вихідним сигналом типу Р17 призначений для застосування в схемах автоматичного регулювання різних технологічних процесів як коригувальний регулятор.

Блок виконує наступні функції:

-  підсумовування уніфікованих вхідних сигналів постійного струму;

-  введення інформації про задане значення регульованої величин";

-  формування і посилення сигналу відхилення регульованої величин" від заданого значення;

-  формування вихідного безупинного електричного сигналу для

впливу на керований процес відповідно до одним з наступних законів регулювання: пропорційним (П); пропорційно-інтегральним (ПІ); пропорційно-диференціальним (ПД) і пропорційно-інтегралъно-диференційним (ПІД);

-  у комплекті з зовнішнім блоком керування ручне керування навантаженням і ненаголошене переключення    з режиму ручного    керування на автоматичне;

-  обмеження вихідного сигналу по мінімуму і максимуму;

-  масштабування вхідних сигналів; ,

-  демпфірування сигналу відхилення ;

-  гальванічний поділ вхідних ланцюгів друг від друга і від вихідних ланцюгів.

3.2. Технічні дані

Харчування блоку здійснюється від однофазної мережі перемінного струму напругою 220 В частотою (50

 -1) Гц, або (60 -2)Гц.

Відхилення напруги, що допускається, харчування від + те до -Т5 %.

3.3 Аналіз електричної принципової схеми та принцип роботи

Для живлення схеми регулятора використаний малопотужний трансформатор T1, що разом із застосуванням оптотиристорів забезпечує гальванічну розв'язку від мережі. Це робить пристрій більше електробезпечним. Ще однією корисною властивістю регулятора є те, що він може бути використаний з навантаженнями, розрахованими на різну робочу напругу. Для цього досить подать на вхід тиристорів необхідна напруга з додаткового трансформатора. Наприклад, регулятор можна використати для живлення низьковольтного паяльника. Необхідно тільки, щоб напруга й струм не перевищували максимально припустимих для застосованих тиристорів. Регулювання потужності в навантаженні здійснюється за допомогою кнопок SB1 і SB2. Коротке натискання однієї із кнопок викликає зміна потужності на один крок. При втриманні кнопки відбувається монотонна зміна потужності. Одночасне натискання двох кнопок виключає навантаження, якщо до цього вона була включена або включає максимальну потужність, якщо навантаження було виключено. Для індикації потужності в навантаженні служать світлодіодні семисегментні індикатори HG1 - HG3. Для зменшення кількості елементів використана динамічна індикація, що реалізована програмно. Убудований у мікроконтролер аналоговий компаратор здійснює прив'язку до сіткової напруги. На його входи через обмежники R2, R3, VD1, VD2 надходить змінна напруга із вторинної обмотки трансформатора живлення. Роль обмежника для негативної полярності виконують діоди випрямного моста. Компаратор відновлює знак сіткової напруги. Перемикання компаратора відбуваються в моменти переходу сіткової напруги через нуль. Вихід компаратора опитується програмно, і як тільки виявляється зміна його стану, на вихід керування тиристорами (порт мікроконтролера INT0) видається керуючий рівень для включення тиристорів. Якщо поточний півперіод підлягає пропуску, то керуючий рівень не видається. Потім на 4 мс включається індикатор HG3. У цей час відбувається перевірка натискання кнопок і, якщо потрібно, змінюється значення поточної потужності. Потім знімається керуюча напруга з тиристорів, і на 4 мс включаються індикатори HG1 і HG2. Після цього протягом 4 мс очікується нова зміна стану компаратора. Якщо зміни не відбувається, система однаково починає цикл, не прив'язавшись до мережі. Тільки в цьому випадку тиристори не відкриваються. Це зроблено для того, щоб індикація нормально працювала навіть без імпульсів прив'язки до частоти мережі. Такий алгоритм роботи, однак, накладає деякі обмеження на мережну частоту: вона повинна мати відхилення від 50 Гц не більше 20%. На практиці відхилення частоти мережі значно менше. Сигнал з порту INT0 надходить на ключ, виконаний на транзисторах VT3 і VT4, що служить для керування світлодіодами оптотиристоров. Коли активний сигнал RESET мікроконтролера, на порту присутній рівень логічної одиниці. Тому як активний рівень обраний нуль. Для комутації навантаження використаються два оптотиристора, включені паралельно. Світлодіоди оптотиристорів з'єднані послідовно.

Струм світлодіодів задається резистором R16 і дорівнює приблизно 100 мА. Регулятор може працювати у двох режимах з різним кроком регулювання потужності. Вибір режиму роботи виробляється перемичкою JP1. Стан цієї перемички опитується відразу після скидання мікроконтролера. У режимі 1 крок регулювання потужності становить 1%. При цьому на індикаторі відображаються цифри від 0 (0%) до 100 (100%). У режимі 2 крок регулювання потужності становить 10%. При цьому на індикаторі відображаються цифри від 0 (0%) до 10 (100%). Вибір числа градацій 10 у режимі 2 обумовлений тим, що в деяких випадках (наприклад, керування електроплитою) не потрібен малий крок регулювання потужності. Якщо регулятор передбачається використати тільки в режимі 2, то індикатор HG1 і резистори R8, R9 можна не встановлювати. Загалом кажучи, регулятор дозволяє довільно задати число градацій потужності для кожного з режимів. Для цього необхідно в код програми за адресою 0005H занести бажане значення градацій для режиму 1, а за адресою 000BH - для режиму 2. Потрібно тільки пам'ятати, що максимальне число градацій у режимі 1 повинне бути не більше 127, а в режимі 2 - не більше 99, оскільки в цьому режимі індикація сотень неможлива. При струмі навантаження до 2 А оптотиристори можна використати без радіаторів. При більшому струмі навантаження оптотиристори необхідно встановити на тепловідводи площею 50 - 80 см2. При використанні регулятора з напругою менш 50 В оптотиристори можуть бути будь-якого класу по напрузі. При роботі із сітковою напругою клас оптотиристорів повинен бути не нижче 6.

Якщо регулятор зібраний з справних деталей, а мікроконтролер запрограмовано без помилок, то регулятор у настроюванні не має потреби Бажано тільки перевірити правильність прив'язки до мережної частоти. Для цього необхідно засинхронізувати осцилограф сітковою напругою й переконатися, що імпульси сканування дисплея (на виводах RXD і TXD мікроконтролера) синхронні з мережею й мають подвоєну мережну частоту. Якщо при підключенні навантаження через перешкоди синхронність порушується, необхідно між входами компаратора (виводи 12, 13 мікроконтролера) включити конденсатор ємністю 1 - 4,7 нФ.

При кроці регулювання потужності 1% нестабільність сіткової напруги є основним джерелом погрішності установки потужності. Якщо навантаження не зв'язане гальванічно з мережею, то нескладно виміряти середнє значення прикладеного до навантаження напруги й за допомогою ланцюга зворотного зв'язка підтримувати його постійним. Цей принцип і реалізований у другому регуляторі.

Рисунок 2.4 – Блок-схема пристрою

Для роботи в режимі автоматичного регулювання використаються два Брезенхемовських модулятори Бр. Мод. 1 і Бр. Мод. 2, які реалізовані програмно. На вхід модулятора Бр. Мод. 1 надходить код необхідної потужності, що задається за допомогою кнопок керування. На виході цього модулятора формується імпульсна послідовність, що після фільтрації фільтром нижніх частот ФНЧ 1 надходить на один із входів компаратора. На другий вхід компаратора через фільтр нижніх частот ФНЧ 2 надходить напругу, що знімає з навантаження. З виходу компаратора однобітний сигнал помилки надходить на вхід мікроконтролера, де він піддається цифрової фільтрації. Оскільки цифровий фільтр ЦФ працює синхронно з модуляторами, забезпечується ефективне придушення пульсацій на частоті повторення вихідних імпульсних послідовностей і на гармоніках цієї частоти. З виходу цифрового фільтра 8-бітний сигнал помилки надходить на інтегруючий регулятор ІР. Для підвищення точності інтегруючий регулятор працює в 16-розрядній сітці. Молодші 8 біт вихідного коду регулятора надходять на вхід модулятора Бр. Мод. 2, на виході якого формується імпульсна послідовність, що надходить на керування тиристорами.

1.4                        Принцип дії пристрою

4.1            Мікроконтролерний стабілізований регулятор потужності

У всіх регуляторах потужності переслідується одна мета: установка як можна точніше необхідної потужності її контроль і мінімальне відхилення від заданого значення при амплітуді, що змінюється, вхідної напруги. зображена на рис. 2.5, була розроблена для підтримки заданої потужності в нагрівальних приладах, використовуваних 1-2 кВт галогенові лампи накалювання. Пристрій зручно використати якщо  немає можливості застосувати терморегулятори.

Схема складається з 5 вольтового блоку живлення на діодах VD9-VD12, мікросхеми стабілізатора D2 і фільтруючих ємностей C5, C6, C15; формувача стробуючого імпульсу в момент переходу сіткової напруги через нуль R9, R10, VT2, C4, R11; двополярного блоку живлення +15,  -15в.  зібраного на діодах VD14-VD17 мікросхемах D3, D4 і фільтруючих ємностях C7-C12 від якого живиться перетворювач напруга-частота D1; випрямляча й подільника напруги знімає з навантаження VD1-VD4, R1, R2, C1; перетворювача напруга-частота зібраного на мікросхемі D1, R5, R6, C2, C3; дешифратора двійковий код – код семисегментного індикатора D6; індикаторів HG1-HG3 і  ключів запалювання розрядів VT3-VT5;  мікроконтролера D5; кварцового генератора ZQ1, C13, C14; кнопок керування SA2- “+1” і SA3- “-1”, якими задають напруга стабілізації.

Рисунок. 2.5 – Мікроконтролерний регулятор потужності

У момент включення живлення відбувається скидання мікроконтролера а потім формується деяка затримка пов'язана з виходом на робочий режим генератора й внутрішніх схем контролера. Потім у регістр адреси записується нульова адреса й контролер виконує програму записану в ПЗП. Тому що в початковий момент напруга на навантаженні дорівнює нулю стабілізатор плавно збільшує напругу до заданого тем самим запобігаючи виходу з ладу навантаження.

Ініціалізуємо внутрішні регістри, порти RA0-RA2, RB1-RB4, RB6, RB7 установлюємо на виведення, RA3, RA4, RB0, RB5 на введення. Скидаємо програмні лічильники й переписуємо збережене значення заданої напруги із флеш-пам'яті в регістр UZ.  В основній програмі:

·              1 - опитується стан кнопок і залежно від цього  запускається підпрограма перетворення двійкового коду в десятковий, для відображення інформації заданої напруги UZ або напруги знімає з навантаження UNI;

·              2 - для правильного виводу значення на дешифратор, UNI  виходить за рахунок зрушення регістра UN; 

·              3 - виводяться перетворені значення на індикацію із частотою 33 Гц. 

У випадку натискання на кнопки SA2, SA3 (інкремент або декремент) задані значення із частотою приблизно 0,5 с і запис у флеш пам'ять. Завдяки запису в UZ після вимикання живлення, не прийде знову встановлювати значення.  Залежно від напруги на навантаженні 1-255 вольтів перетворювач напруга-частота D1 видає на виході 10-2550 імпульсів. Тому що цей сигнал заведений на ніжку RB5 контролера, то переривання відбуваються як по спаду так і по фронті імпульсу й реально програма переривається 20-5100 разів за секунду. Із цією частотою йде заповнення регістра UF мікроконтролера. Кожні 10 мс програма переривається нульовим рівнем по ніжці RB0 по спаду. Двадцять разів у секунду відбувається перезапис UF у регістр UN і скидання попередні. Тому в регістрі UN кожний біт відповідає 1 вольту. При обробці переривання також відбувається порівняння заданого значення з напругою на навантаженні й залежно від цього відбувається збільшення або зменшення константи ZC затримки на включення симістора. Завантажується цим значенням таймер TMR0 і запускається. У цьому ж перериванні також установлюються прапори в регістрі RF щоб основна програма могла індикувати із частотою 33 Гц. По закінченні часу затримки заданому в TMR0 відбувається переривання й видається імпульс тривалістю 12 мкс на вивід порту RB6. У такий спосіб з моменту переривання по входу RB0 відбувається відлік часу затримки на включення симістора  й від цього в підсумку буде залежати виділювана потужність на симісторі. Опитування напруги на навантаженні порівняння із заданою напругою й включення симістора відбувається кожні 10 мс.

Всі пристрій зібрано на односторонній друкованій платі розмірами 95х76,5мм, Рисунку 2.6 крім трансформатора,

 Рисунку 2.6 - Одностороння друкована плата

клемниками і радіатора з сімістором, вони встановлені на додатковій текстолітової платі розмірами 76,5х125мм. Прикрученою куточками до основної плати. Односторонній монтаж звичайно ускладнює розводку доріжок, але зате зручний у разі використання методу термопереносу. Встановлюємо лазерний принтер на максимальний вихід тонера і друкуємо на крейдований папір або термобумагу від факсу попередньо наліплену на стандартний лист, чутливим шаром назовні. Потім накладаємо на склотекстоліт попередньо зашкуренний нулевкой і за допомогою праски розгладжуємо близько хвилини. Праска встановлений на максимум. Якщо тонер розплився зменшують час пропрасовування і операцію повторюють. Після цього ложат під струмінь теплої води і замочують хвилин 15-20. Потім пальцями стирають як гумкою папір, при цьому залишається тонер. Зчеплення і кислотостійкість тонера дозволяють труїти практично в будь-яких відомих розчинах і отримувати плату за якістю не поступається промислової. Друкувати на папір краще з програми на якій розводиться плата. Зокрема дуже зручний ACCEL 15. Радіатор має розміри 90х70х20мм. Якщо потужність навантаження буде невеликий то можна радіатор не встановлювати.

Трансформатор потужністю 3-5Вт. Первинна обмотка розрахована на напругу 260 вольт. При підключенні до мережі 220вольт на вторинній обмотці повинно бути 11-12 вольт і робочий струм 100мА. Третя полуобмоткі розрахована на струм 10-20ма і видавати напругу 18 вольт. На мікросхему D2 необхідно прикрутити невелику пластину розмірами 10х40мм для тепловідведення. Замість діодів VD1-VD4 можна застосувати будь на ток 30-100ма., І напруга 300вольт. Замість VD5-VD8 будь на ток 100-300ма і напруга 300вольт, замість VD9-VD13 на ток 100-300ма і напруга 25-50вольт. Діоди КД522А замінюють на будь-які на ток 20-100ма і напруга 25-50вольт. Підлаштування резистори типу СП5-2. Всі інші типу МЛТ. Конденсатори типу КМ, електролітичні К50-35, крім С2, С3 вони повинні бути як можна з меншим ТКЕ наприклад К73-17. Резонатор на частоту 4МГц з паралельним резонансом. Симистор залежно від перемикається потужності можна використовувати ТС2-25, ТС2-50.

Налагодження пристрою зводиться  до подачі напруги 1 В на вхід 14 D1,  і підстроюванням R5 домагаються на виході 7 D1 частоти 1 кГц. Після збірки пристрою опором R1 домагаються рівності напруги на навантаженні й показання індикаторів HG1-HG3.

4.2            Технічні характеристики елементів пристрою

1.2                        Аналіз елементної бази

Аналіз елементної бази проводиться з метою з'ясування, чи забезпечує вона задані характеристики виробу, які передбачені умовами експлуатації і режимом роботи, та чи необхідно намітити які-небудь конструкторські заходи для нормального функціонування розробки, при цьому слід враховувати відповідність номіналів і потужність елементів схеми, їх швидкодію, забезпечення технічних вимог до приладу і конструкції, наявність даних типів елементів в серійному виробництві.

Згідно з переліком елементів до схеми електричної принципової, що наведений у додатках, здійснюємо опис характеристик обраних радіоелементів. Варто зазначити, що під час вибору елементної бази віддавалась перевага радіоелементам із мінімальними малогабаритними показниками, щоб пристрій мав якомога менші розміри.

Електролітичні конденсатори обираємо типу К50-35.

Керамічні конденсатори постійної ємності К10-17 (рисунок 2.6) також призначені для роботи в ланцюгах постійного, змінного й пульсуючого струмів, виконані ізольовано [13]. Електричні характеристики наведені в таблиці 5.2. [13]

Рисунок 2.6 – Корпус та габаритні розміри конденсатора К10-17

Таблиця 5.2 – Електричні характеристики конденсаторів

Резистори С2-23-0,125 загального застосування все кліматичного ізольованого й неізольованого варіантів виконання, призначені для роботи в ланцюгах постійного, змінного й імпульсного струмів, а також для автоматизованого монтажу.  Умови пайки 260±5% ºС протягом 2±0,5 с.  Електричні характеристики резисторів наведені в таблиці 2.4, габаритні розміри в таблиці 2.5, вигляд корпусу на рисунку 2.7. [14]

Рисунок 2.7 – Габаритні розміри і вигляд корпуса

резистора С2-23-0,125

      Таблиця 5.3 – Електричні характеристики резисторів

Зводимо дані про усі радіоелементи у таблицю 2.5, попередньо обрахувавши їх установочні площі.

Установочна площа для елементів, які знаходяться на друкованій платі, обраховується наступним чином.

У таблиці 5.4 також подана інша інформація про радіоелементи: їх маса, висота, діаметр виводів, максимальна робоча температура і частота вібрації.

Таблиця 5.4 – Конструктивно-експлуатаційні характеристики елементів

6.1 Конструкції і деталі

Вибір методів конструювання оптоелектронного вимірювача геометричних параметрів об’єктів

Принципи компонування визначають ті конструктивні типові елементи, які закладаються в основу РЕА. Вибір принципу компонування залежить від вимог, що висуваються до конструкції РЕА і обмежень.

Компонування – це процес вибору форм, основних геометричних розмірів, визначення орієнтовної маси і розміщення в просторі елементів, вузлів тощо, для забезпечення максимально корисного ефекту, що визначається схемою і призначенням РЕА .

Результатом компонування являється компонувальний ескіз, який дозволяє судити про можливі розміри, форму і масу блоку. Компонування може бути виконане різними методами (аналітичним, модельним, графічним, натурним) [16].

При аналітичному методі оперують числовими значеннями  різних компонувальних характеристик, такими як розміри елементів, їх маса, площа, об’єм і т.д.

Модельне компонування найбільш розповсюджене із-за своєї простоти і наглядності. При цьому використовують плоскі (аплікації) або об’ємні моделі, виконані в вигляді спрощених креслень.

Суть методу графічного компонування полягає в спрощеному графічному викреслюванні елементів РЕА, різних варіантів компонування. Для цього використовують трафарети, штампи і т.д.

В натурному компонуванні замість моделі використовують реальні елементи: резистори, конденсатори і т.д.        

Компонування блоків РЕС розглядається в трьох аспектах:

- із врахуванням вимог зручності складання, контролю, ремонту, механічного і електричного з’єднань, при цьому враховуються передусім ергономічні вимоги.

- функціональне компонування – розміщення і встановлення елементів на друкованих платах з урахуванням функціональних і енергетичних вимог, а також щільності компонування і встановлення елементів, щільності  топології друкованих провідників [17].

Попереднє компонування перших двох аспектів полягає в визначенні форми і габаритних розмірів.

Функціональне компонування проводиться з метою визначення основних розмірів друкованої плати, вибору способів проектування і виготовлення. Для проведення функціонального компонування достатній перелік елементів. У випадку насиченого, складного компонування, крім переліку елементів необхідна принципова електрична схема приладу, крім того, доцільно мати додаткові вказівки про особливості даної схеми.

Під час розробки конструкції приладу необхідно провести компонування на двох рівнях:

1 – компонування друкованої плати з необхідною прив’язкою груп елементів за функціональними групами, теплової сумісності з мінімізацією довжин з’єднувальних провідників;

2 – зовнішня компонування приладу, з урахуванням всіх вимог.  До вимог відносять  технологічність і ремонтопридатність. Тобто необхідно здійснити внутрішнє і зовнішнє компонування приладу з урахуванням вимог ТЗ.