Материал: 1697

9) корректировка без использования программы;

На данный момент подобная тематика плохо развита и не имеет гото-

вых решений. Имеются наработки в направлении, но отсутствуют программ-

ный код для контроллера и схема подключения компонентов.

При создании комплекса были подобранны необходимые сервомоторы

, которые возможно установить и способные привести в движение механи-

ческие части. За счет уменьшения поднимаемого веса при увеличении рчага,

в основании конструкции использовался мощные сервомоторы способные поднимать 30 килограмм на сантиметр

Так как для каждого узла соответствовал один сервомотор, было реше-

но вывести питание элементов отдельно и для удобства подключения к кон-

троллеру использовать плату расширения, которая позволяла подключать пи-

тание напрямую к плате.

В качестве связующих элементов конструкции использовался алюми-

ниевый профиль, что позволят уменьшить вес конструкции, но при этом оставить прочность.

2.2 Характеристики объекта автоматизации

Объектом автоматизации является роботизированный манипулятор на основе микроконтроллера.

В качестве механической части использовался манипулятор с шестью степенями свободы с механизмом захвата. Манипулятор был приобретен в специализированном магазине и улучшен под необходимые задачи

Разрабатываемый комплекс предназначен для :

1)использования в медицинских лабораториях;

2)использования в химических лабораториях;

3)использования в лабораториях для получения цвета искусственного камня;

4)использования в качестве обучающего пособия для обучения сту-

дентов.

Входные данные для управления комплексом задаются оператором в спеуиально разработанной программе, после чего на микроконтроллер от-

правляется пакет данных, который расшифровывается в самой платформе.

После чего выполняются заданные ранее оператором действия.

Процесс обработке заключается в расшифровке полученного пакета.

Даннй пакет состоит из набора чисел, каждый из которых отвечает за свою соответствующую функцию. Все функции находятся в микроконтроллере и выполняются при их вызове с учетом переданных параметров

В случае изменения входных данных в процессе обработки будут соот-

ветственно изменены и выходные сигналы.

Выходные данные представлены в виде выходных сигналов, которые служат для управления сервомоторами.

2.3 Требования к проекту

Функции системы Комплекс выполняет следующие функции:

1)Обработка входных данных;

2)Управления подключенными устройствами;

3)Осуществление управлением манипулятора;

4)Автономность работы.

Разработка системы регламентируется следующими стандартами:

1)ГОСТ 34.602-89 (Техническое задание на создание автоматизиро-

ванной системы);

2)ГОСТ 34.201-89 (Виды, комплектность и обозначение докумен-

тов при создании автоматизированных систем);

3)ГОСТ 24.104-85 (Автоматизированные системы управления. Об-

щие требования);

4) ГОСТ 34.601-90 (Автоматизированные системы. Стадии созда-

ния);

5)ГОСТ 25861-83 (АСУ. Требования по безопасности средств вы-

числительной технике).

6)ГОСТ 2.114-95 ЕСКД. (Технические условия).

7)ГОСТ 23336-78 (Правила выполнения схем моделирования )

8)ГОСТ 10434-82 (Соединения контактные электрические)

9)ГОСТ 21552-84(Средства вычислительной техники. Общие тех-

нические требования)

За счет использования Arduino, система способна работать с другими информационными устройствами, например с электронно-вычислительными машинами и другими контролерами.

Система работает на Windows, Macintosh OS X, Linux и других опера-

ционных системах, поскольку является открытым и работает на Java. Так же имеются различные загрузчики, которые можно использовать вместо стан-

дартного приложения. Пользователю для работы с контроллером необходимо только подключение питания.

Для надёжной эксплуатации комплекса необходимо использовать ста-

бильное питание, так как любой скачек напряжения может, вывеси из строя всю электронную начинку устройства

Основным источником питания может послужить компьютерный блок питания. При его использовании выделяются 2 провода, которые выдают 5

вольт, которые обеспечивают стабильную работу сервомоторов. Но так же можно использовать батарейки большой емкости, для обеспечения мобиль-

ности.

Для питания контроллера можно использовать USB выход компьютера или использовать любой источник питания с выходом USB.

В состав разработанного аппаратно технического комплекса входят следующие компоненты:

1)контроллер Arduino Uno;

2)программный код;

3)сервомоторы различной мощности;

4)плата расширения Sensor Shield V5.0;

5)алюминиевый корпус;

6)химический дозатор;

7)лопасти для сервомоторов.

Программное обеспечение устанавливается на контроллер и поступает в таком виде к потребителю. Так же в комплекте установлены сервомоторы,

плата расширения, блок питания, макет лаборатории. Данный комплект, не требует ни какой установки на электронно-вычислительную машину, про-

грамма запускается на операционной системе семейства Windows , требует указать номер подключенного COM порта, что достаточно для начала рабо-

ты. Единственным необходимым объектом для установки является драйвер платформы Arduino.

Созданный комплекс устройств ориентирован на людей не знакомых с подобными техническими устройствами и позволяет свободно работать лю-

бому с данным комплексом.

Для начала работы необходимо подключение питания и запустить про-

грамму для работы с манипулятором.

Для данной системы не требуется внедрение безопасности и осуществ-

ления секретности, так как в системе не хранятся личные, конфиденциальные или секретные данные.

При нестабильной работе, можно выполнить перезапуск системы, пу-

тем встроенной кнопки reboot, которая перезапускает систему и отчищает память. Так же можно вытащить питание и подключить снова, подобная про-

цедура никак не отразится на системе.

Достоинством системы является ее простота в использовании и авто-

номность работы. Пользователю не требуется основных знаний для подклю-

чения системы.

Система отвечает всем требованиям, обозначенным в инструкциях по технике безопасности на предприятии. Для питания предусмотрен заземля-

ющий контур, все силовые и коммутационные провода с исправной изоляци-

ей, аппаратное компоненты отвечают требования техники безопасности.

2.4 Постановка задачи

Основной целью разработки проекта является аппаратно программный комплекс для смешивания летучих соединений на базе микроконтроллера и написание программного обеспечения для Ардуино и персонального компь-

ютера.

Основными задачами работы являются:

изучение имеющихся решений;

выбор основного контроллера;

выбор конструции;

разработка программного обеспечения для персонального компью-

тера;

написание программного кода для платформы Arduino;

сборка и установка компонентов конструкции.

При рассмотрении имеющихся решений были выделены основные кон-

струкционные решения ,исходя из которых было принято предложение о ис-

пользовании в основе конструкции манипулятор с шестью степенями свобо-

ды.

При выборе контроллера основным критерием было, чтобы платформа легко расширялась, имела возможность работать со сторонними компонен-

тами и была не требовательной к питанию.

Для корректной работы и исключения выхода из строя контроллера была произведена и оттестирована виртуальная схема. Это помогло в выборе питания для сервомоторов и самого контроллера, так же исключило ошибки при подключении компонентов.

В результате тестов была улучшена изначальная конструкция, замене-

ны сервомоторы, повышено питание на основные узлы. Так же разработана схема подключения кнопок для автоматизированного дозатора на основе электронных ключей

Так же одним из важных элементов системы был химический дозатор.

При выборе данного устройство основополагающим фактором было наличие