В методических указаниях. Тема№6

Их величина ограничивается только уровнями напряжения питания. Направление тока через цифровой потенциометр тоже выбирается произвольно, величина тока ограничена допустимой мощностью рассеяния и, как правило, не превышает нескольких миллиампер.Управление цифровым потенциометром осуществляется по двухпроводному цифровому каналу с выходовPC1, PC2 микропроцессора. Команды, составляющие протокол управления цифровым потенциометром, формируются программно.Канал сигнала рассогласования, пропорционального отклонению летательного аппарата от заданной скорости полета . Переменное напряжение бортовой сети 115В 400Гц через понижающий трансформатор TV2 подается на управляемый мост DD1, DD2, R7, R8, R9, R10. Управление цифровыми потенциометрам осуществляется по отдельным двухпроводным цифровым каналам с выходов PD0, PC6 и PC3, PC4 микропроцессора. Команды, составляющие протокол управления цифровым потенциометром, формируются программно.Напряжение с диагонали моста поступает на первый каскад усиления на операционном усилителе OP1. Каскад собран по схеме инвертирующего усилителя, коэффициент усиления, равный 10, задан резисторами R12, R13.Дальнейшее усиление сигнала производится двухтактным усилителем переменного тока на операционном усилителе OP2, транзисторах VT1, VT2, VT3, VT4. Сформированный сигнал канала подается на выход через согласующий трансформатор TV1.Канал сигнала рассогласования, пропорционального отклонению летательного аппарата от заданной скорости полета . Уровень и полярность выходного напряжения задается цифроаналоговым преобразователемDD6.MAX5523 [10]- двухканальный 10 битный ЦАП, имеющий сверхнизкое потребление и выходной буферный усилитель напряжения с выходным динамическим диапазоном, равным напряжению питания. ЦАП работает от однополярного источника питания от 1.8 до 5.5 В и потребляют менее 5 мкА. В дежурном режиме прибор потребляет не более 0.18 мкА. MAX5523 использует 3 - проводной последовательный интерфейс, который совместим с SPI, QSPI и MICROWIRE интерфейсами. При включении питания на выходах MAX5523 устанавливается нулевой потенциал, обеспечивая нормальные условия работы для устройств, которые должны быть выключены при подаче питания. Нулевой выходной потенциал на выходе отсутствие формирования ложных сигналов при включении. MAX5523 содержит встроенный прецизионный ИОН, выход которого выведен на один из выводов прибора и выходной буферный усилитель с единичным коэффициентом усиления.Управление ЦАП осуществляется по последовательному каналу SPI, выводы PB2, PB4, PB5 микропроцессора.Потенциал с выходов OUTA и OUTB ЦАП усиливается двумя аналогичными каналами усилителей постоянного тока [8]OP3, VT5, VT6 и OP4, VT7, VT8. Выходным сигналом является разность потенциалов между выходами УПТ обоих каналов.Напряжение питания +5В формируется интегральным стабилизатором DD4. Емкости C12, C13, C14 служат для фильтрации импульсных помех по цепи питания +5В.2.5 Разработка алгоритмаПри включении питания микропроцессор отрабатывает команду «Сброс». При старте программы производится инициализация переменных, начальная установка портов ввода – вывода.Переменной Vu зад присваиваем нулевое значение.Следующее место будем считать началом рабочего цикла программы. Через канал ADC0 считываетсявеличина потенциалаUвых на выходе измерителя дифференциального давления.При помощи математической библиотеки функций производится расчет Pдин, как функция от измеренного потенциала Uвых и постоянной величины Uп.Далее рассчитывается значение скорости Vприб, как функция от величин давлений Рдин и Pо.Полученное значение Vприб выдаем в формате относительного сопротивления, используя управляемый цифровой потенциометр.Опрашиваем состояние цифрового входа «Коррекция». Если «Коррекция»=0, т.е. мы находимся в режиме «Обнуление» присваиваеми возвращаемся к началу рабочего цикла программы.Если же «Коррекция»=1, опрашиваем состояниецифрового входа «Программа». Если режим «Программа» включен, через канал АЦП ADC5 вводим значение внешнего аналогового сигнала Vu зад и присваиваем его одноименной переменной. Если же режим «Программа» выключен, пропускаем этот шаг, значение Vu зад остается без изменения.Рассчитываем величинуФормируем команды управления цифровыми потенциометрами, образующими управляемый мост переменного тока. Выдаем значения .Формируем команды управления двухканальным ЦАП. Значение и полярность определяется как разность потенциалов каналов А и В цифроаналогового преобразователя.Возвращаемся к началу рабочего цикла программы.2.6 Разработка библиотеки математических функцийуправляющей программы микроконтроллера2.6.1 Функция расчета динамического давленияВ управляющей программе микроконтроллера расчет величины динамического давления производится функциейcalk_P_din(float U_din, float U_p)Параметрами, предаваемыми функции, являются:floatU_din – напряжение, снимаемое с дифференциального датчика давления, В;floatU_p – напряжение питания, подаваемое на дифференциальный датчик давления, В, равное 5В.Функция возвращает значение динамического давления в мм рт. ст. в формате числа с плавающей запятой float.За основу расчетавеличины динамического давления принимаем формулу (2.1) подраздела «Выбор датчика» Курсового проекта.(2.1)Произведем преобразование выражения (2.1) к виду (2.2), удобному для выполнения расчета средствами математической библиотеки math.h языка программирования С.(2.2)Переводим давление в кПа в мм рт. ст. (2.3)(2.3)Подставляем в выражение (2.2)(2.4)В окончательной форме рабочая формула для расчета динамического давления в мм рт. ст. приобретает вид (2.5)Реализация на языке С:#include float calk_P_din(float U_din, float U_p){ float f; f=(U_din/U_p-0.04)/0.009; f=f*7.5;returnf;}2.6.2 Функция расчета приборной скоростиВ управляющей программе микроконтроллера расчет приборной скорости производится функциейfloat calk_V_pr(float P_din, float P_0)Параметрами, предаваемыми функции, являются:floatP_din – динамическое давление, мм рт. ст.;floatP_0 - барометрическое давление на уровне моря, равное 760 мм рт. ст.Функция возвращает значение приборной скорости в км/час в формате числа с плавающей запятой float.Расчет приборной скорости производим по формуле (1.4) подраздела «Теоретические основы измерения» Курсового проекта.Произведем преобразование выражения (1.4) к виду (2.3), удобному для выполнения расчета средствами математической библиотеки math.h языка программирования С.(1.4)(2.3)Реализация на языке С:#include float calk_Vpr(float P_din, float P_0){ float f; f=log(P_din/P_0+1)/3.5; f=exp(f)-1; f=sqrt(f/(0.1332*0.000001)); returnf;}2.7 Оценка погрешностейИнструментальные погрешности систем воздушных сигналов объясняются погрешностями их элементов. Их подразделяют на статические и динамические. Статические погрешности складываются в основном из погрешностей от нелинейности характеристик элементов и температурных погрешностей, вызванных влиянием температуры на УЧЭ, параметры электрических схем, счетно-решающих устройств.Погрешности от нелинейности характеристик элементов объясняются отклонением характеристик УЧЭ, функциональных потенциометров (в системах типа СВС), бесконтактных преобразователей ПНФ (в системах типа СВС—ПН) от заданных характеристик. Эти погрешности устраняются регулированием отдельных узлов, а также с помощью лекальных корректоров.В целях уменьшения инструментальных статических погрешностей, вызванных изменением температуры, используют дополнительные системы обогрева или вводят температурную компенсацию [6].Использование автоматического уравновешивания в компенсационных схемах с помощью следящих систем в указателях, счетно-решающих и других устройствах систем воздушных сигналов позволяет существенно повысить точность измерений.Динамические погрешности систем воздушных сигналов объясняются воздействием на элементы и узлы конструкции вибрации и линейных перегрузок, а также инерционностью датчиков давлений P и Pдин, температуры Тт, следящих систем. Для уменьшения влияния вибрации и перегрузок используют динамическую балансировку подвижных элементов и узлов, амортизацию блоков [3].Значительный вклад в инструментальную погрешность измерительной системы вносит погрешность преобразования датчика – первичного преобразователя величины дифференциального давления воздуха в напряжение. В документации на прибор производитель приводит такие данные [5] для системной ошибки преобразователя (рис. 2.4).Рис. 2.4 – Системная ошибка преобразователя MPX5100.Изменение температуры также вносит свой вклад в суммарную инструментальную погрешность (рис. 2.5)Рис. 2.5 – Температурная ошибка преобразователя MPX5100.ЗАКЛЮЧЕНИЕПрименение микроконтроллеров в составе новых приборов и комплексов позволяет значительно повысить их функциональность при одновременном снижении энергопотребления и массогабаритных характеристик разрабатываемых изделий.В теоретической части работы рассмотрены:Теоретические основы измерения.Примеры существующих технических решений корректора-задатчика скорости приборной КЗСП.Назначение.Основные технические характеристики.Принцип действия.В практической части работы выполнено:Сформулированы требования, предъявляемые к устройству.Разработана структурная схема.Произведен выбор датчика.Разработана электрическая принципиальная схема.Разработан алгоритм.Разработана библиотека математических функций управляющей программы микроконтроллера.Проведена оценка погрешностей.Составлен библиографический список.Концепция предложенного в курсовом проекте электронного корректора-задатчика скорости в сравнении с аналоговым прототипом позволит более, чем в двадцать раз снизить массу и энергопотребление устройства.БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОКРаспопов В.Я. Микромеханические приборы: учебное пособие.- Машиностроение. 2007.-400с.Навигационно-пилотажные приборы. Анероидно-мембранная группа. Сборник технических описаний и краткие сведения по эксплуатации / под. ред. Р.Г. Чачикяна, А.В. Дмитриева. – М. типография №8 «Союзполиграфпрома», 1973. –389с.Воробьев В.Г., Глухов В.В., Кадышев И.К. Авиационные приборы, информационно-измерительные системы и комплексы: учебник для вузов /под ред. В.Г. Воробьева. – М.: Транспорт, 1992. – 399с.Системы воздушных сигналов (пилотажно-навигационные) типа СВС-ПН-15 серия 2 // Руководство по технической эксплуатации 6Г3.003.116.РЭ.Техническая документация http://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/5185/MOTOROLA/MPX5010DP.htmlБоднер В.А. Авиационные приборы: учебник /Репринтное воспроизведение издания 1969 г.- М.: ЭКОЛИТ, 2011.-472с.Техническая документация http://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/197234/MICROCHIP/MCP4011.htmlТехническая документация http://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/9027/NSC/LM741.htmlТехническая документация http://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/80247/ATMEL/ATMEGA8.htmlТехническая документация http://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/560237/MAXIM/MAX5522EUA.htmlhttp://vamvzlet.blogspot.nl/2015/10/Vozdushnaya.skorost.poleta.html