Курсовая работа: Разработка системы управления аппарата по розливу воды в стаканчики

Подключение устройств к микроконтроллеру:

Список подключений и описание см. таблица 3.1. [42-46]

Таблица 3.1 – Подключения

№ ножки	Описание
20	Питание +5В
19	Р1.7 используется для подачи напряжения на одну из обмоток шагового мотора
18	Р1.6 используется для подачи напряжения на одну из обмоток шагового мотора
17	Р1.5 используется для подачи напряжения на одну из обмоток шагового мотора
16	Р1.4 используется для подачи напряжения на одну из обмоток шагового мотора
15	Р1.3 используется для запуска насоса через реле
14	Р1.2 используется для установки светодиода сигнализирующего о недостаточном уровне воды в баке.
13	Р1.1 не используется
12	Р1.0 не используется
11	Р3.7 Обеспечивает проверку уровня воды
10	Земля
9	Р3.5 не используется
8	Р3.4 не используется
7	Р3.3 не используется
6	Р3.2 не используется
5	Вход на инвертированный амплитудный осциллятор
4	Выход с инвертированного амплитудного осциллятора
3	Р3.1 не используется
2	Р3.0 не используется
1	Сброс Устанавливаем кнопку для сброса.

3.3 Тактовый генератор

Используем осциллятор с частотой 24 МГц (рисунок 3.3). Ёмкость конденсаторов равна 30 пФ, что рекомендует производитель, описывая данную схему в технической документации. [29, 31-40]

Рисунок 3.3 – Тактовый генератор

3.4 Проверка уровня воды

Рисунок 3.4 – Схема проверки уровня воды

Схема проверки воды в баке состоит из излучающего фотоны светодиода и принимающего фотодиода [31-41] (рисунок 3.4).

Фотодиод находиться на трубке, соединенный с баком. Он установлен на уровне соответствующий минимальному уровню воды. В трубке находиться поплавок, который перекрывает фотодиод, когда уровень воды мал.

Для работы светодиода необходимо обеспечить ток 20мА, для этого установлены резисторы. Рассчитывается он просто: по закону Ома получим

R = U / I = (5-2) / 0,02 = 150 Ом.

Схема соединена с портом микроконтроллера Р3.7, с помощью которого программно будем проверять достаточно воды в баке или нет. Если высокий уровень, то воды достаточно, а если низкий, то воды не достаточно и необходимо проинформировать об этом пользователя, с помощью светодиода, отвечающего за низкий уровень воды (он будет мигать).

3.5 Индикатор уровня воды

Рисунок 3.5 – Индикатор уровня воды

Индикатор представляет собой светодиод зеленного цвета (рисунок 3.5), который будет светить, когда уровень воды достаточен, и мигать, если необходимо долить воду в бак. [31-41]

Для работы светодиода необходимо обеспечить ток 20мА, для этого установлены резисторы. Рассчитываются они просто: по закону Ома получим

R = U / I = (5-2) / 0,02 = 150 Ом

Схема присоединена к порту Р1.2, с помощью которого будем программно управлять светодиодом.

3.6 Схема управления шаговым двигателем

Как указывалось выше, для работы используется шаговый двигатель российского производства FL28STH32-0956A [13]. Вот некоторые его характеристики:

· Рабочий ток 0,95А;

· Крутящий момент 0,43 кг*см;

· Момент инерции ротора 0,9 г*cм2;

· Вес 0,11 кг.

Для работы мотора необходимо обеспечить ток в 0,95А для этого установлены блоки усиления (рисунок 3.6). Транзистор выбран так, чтобы обеспечить необходимый ток для работы шагового двигателя, а конкретно, если двигатель потребляет 0,95А, а выход микроконтроллера 20мА, то соответственно необходимый коэффициент усиления ≈50, для его обеспечения воспользуемся схемой Дарлингтона. [31-40]

Рисунок 3.6 – Сема управления шаговым мотором

Схема присоединена к 4 портам: с Р1.4 по Р1.7. Каждый порт отвечает за свою обмотку, таким образом, программно будем подавать сигнал на ту или иную обмотку и тем самым будем раскручивать ротор мотора.

3.7 Схема управления насосом

Для работы используется насос 2013 14Вт, имеющий отдельное питание от сети 220В, который включается с помощью низковольтного реле (рисунок 3.7). С помощью трубок он будет качать воду в стаканчики.