Федеральное агентство связи

Федеральное государственное образовательное бюджетное

Учреждение высшего профессионального образования

«Сибирский государственный университет

телекоммуникаций и информатики»

(ФГОБУ ВПО «СибГУТИ»)

Разработка автоматического устройства для игры в настольный теннис.

Общее описание построения системы

Электронный адрес документа, @, м: https://yadi.sk/d/pZRcnX_bg5xqZ

Выполнил: ассистент кафедры ТЭ

Шабронов Андрей Анатольевич

тс. +7-913-905-8839

shabronov@ngs.ru

Новосибирск

2015 год

Адрес документа:	http://90.189.213.191:4422/temp/konkurs_tvp_v1_4/konkurs_tvp_v1_4.doc
Архив схем	http://90.189.213.191:4422/temp/konkurs_tvp_v1_4/arhiv_shem.zip
Программа	http://90.189.213.191:4422/temp/konkurs_tvp_v1_4/tennis_avtomatus_v1.zip
М_поддержка

Оглавление

• Назначение;
• Блочная схема;
• Схема управления двигателем постоянного тока;
• Схема управления сервоприводом;
• Программное обеспечение;
• Литература и источники информации;

Назначение

В данном документе описанное построение автомата для тренировок игры в настольный теннис. За прототип взят построенный в 1979 году автомат производства СССР. Ниже на фото отдельные элементы. Смотри описание по [Л1]

Планируется использовать технологии и материалы 2015 года.

Блочная схема

Ниже на рисунке представлена блочная схема автомата.

• конструкция блочная, с использованием доступных электронных компонентов

Схема управления двигателем постоянного тока;

Пояснения схемы и формирование ШИМ

• Для управления двигателем используется конвертор usb-rs485. В настоящее время, они достаточно распространены и доступны. Несколько ссылок: ссылка1, ссылка2, ссылка3 (автор тут купил за 240руб).
• Используются составные мощные транзисторы кт827а/b. Допускается любая замена, аналогичного типа. Это мощный электронный ключ. Расчет подобных классических схем хорошо описан в литературе.
• Рабочий ток по цепи D+ - линия – D- формируется конверторами до уровня 30-40 миллиампер. Что вполне хватает для управления силовыми транзисторами. Кроме того, конверторы имеют гальваническую развязку.
• Выход D- конвертора, в исходном состоянии без передачи сигнала – 5в. Диод не пропускает ток по цепи D+-транзистор-диод-D-, а резисторы R2 R4 в цепи база-эммитер запирают транзисторы.
• При передачи сигнала на D- формируется +5в. Через диод, положительное напряжение открывает транзистор и включается мотор. Резисторы R1 R3 определяют ток базы для включения транзисторов.
• В цепи D+ диод требуется, для защиты от замыкания на землю, при выходном уровне сигнала +5в. В работе ключа используется протекание тока только в одном направлении.
• Конденсаторы С1 и С2 – сглаживают пульсации на двигателях.
• Скважность передаваемых сигналов меняется, и пропорционально меняется накапливаемое напряжение, и соответственно скорость вращения. Принцип управления показан ниже на рисунке. Сигнал 00 имеет скважность.

Передаем сигнал значения 0x07 как показано ниже на рисунке. Формируется общая скважность с другим соотношением.

Т.е. таким образом, отношение сигнала к периоду может меняться 1/ 10 и до 9/ 10, что, конечно же мало. Подсчет проводим по тактовым интервалам. Период состоит из 8 бит, 1 стартовый интервал и 1 стоповый интервал. Итого 10. И время скважности может меняться от 1го тактового интервала – это стартовый интервал и передача всех 1. До 9 – когда передается все 0.

• Для увеличения точности управления вводится изменение не на один байт, а на 8 байт. Т.е. период состоит из 8 байт это 10*8 тактовых интервалов. Получается, что градация скважности меняется от 8 /80, до 72/80 на интервале в 8 байт. А при необходимости, точность регулирования можно увеличить и еще.

Схема управления сервоприводом;

Пояснения к схеме и формированию ШИМ

• Для управления двигателем используется конвертор usb-rs485. В настоящее время, они достаточно распространены и доступны. Несколько ссылок: ссылка1, ссылка2, ссылка3 (автор тут купил за 240руб).
• Цепь от D- до D+ через диоды и элементы R1 C1 выполняет интегрирование кодов управления.
• Интегрированный сигнал, проходя через элементы 2И-НЕ микросхемы ТТЛ логики, формируется с «крутыми» фронтами;
• На выходе вывод 6 ИМС-1 получаются крутые фронты, которые и поступают на сервопривод.
• Допускается использовать любые элементы ТТЛ и ТТЛШ логики, выполняющие функцию повторителя сигнала. Что есть в «запасниках», то можно и использовать.
• Питание сервопривода допускается от любых независимых от rs-485 источников +5в и током до 0,5 ампера. А так же, непосредственно с порта USB.

Для понимания процесса, рассмотрим осциллограммы в основных точках схемы. Период значительно больше рассматриваемых сигналов и повторная серия сигналов, следовательно, остается за кадром. Масштаб сигналов виден на панели. В клетке по вертикали 0,3 вольта, в клетке по горизонтали 1 мкс.

Ниже на рисунке осциллограмма сигнала одного кода x00 ( 0000-0000 в битовом отображении) на выводе D-. Указано место линии траектории заряда-разряда интегрирующей цепочки R1C1.

Форма сигналов последующих кодов x00 аналогична. Ниже на рисунке серия из 4-х периодов. Цветом выделены линии заряда-разряда и видно, что только первый импульс искажен, а последующие почти без изменений. Это указывает на заряд С1 и последующее сохранение заряда.

На цепи C1R1 и входах 1-2 элемента 2И-НЕ получается суммарный сигнал. Ниже на рисунке, серия сигналов xFF. Выделено цветом уровень логического нуля 0,5в и уровень логической единицы 2,5в. Масштаб, в одной клетке по вертикали 0,3 вольта и в одной клетке по горизонтали 1-а мс. Виден период в серии.

Таким образом, входной сигнал интегрирован. На выходе 1-го элемента выводы 3-4-5, компаратора 2И-НЕ ИМС-1 получается «огибающая» сигнала. Показано ниже на рисунке. Видно пологое восстановление сигнала, вызванное разрядом цепи C1R1.

На втором элементе 2И-НЕ, вывод 6, получается идеальный прямоугольный сигнал, для управления сервоприводом.

Ниже на рисунке показана серия для управления импульс в 2,2мс и период в 20 мс.

Программное обеспечение;

Литература и источники информации

В электронной версии все ссылки текста «кликабельны»

• 1 – Автомат производства 1979г. http://90.189.213.191:4422/temp/tenis_bam_v3/