Другие статьи

Цель нашей работы - изучение аминокислотного и минерального состава травы чертополоха поникшего
2010

Слово «этика» произошло от греческого «ethos», что в переводе означает обычай, нрав. Нравы и обычаи наших предков и составляли их нравственность, общепринятые нормы поведения.
2010

Артериальная гипертензия (АГ) является важнейшей медико-социальной проблемой. У 30% взрослого населения развитых стран мира определяется повышенный уровень артериального давления (АД) и у 12-15 % - наблюдается стойкая артериальная гипертензия
2010

Целью нашего исследования явилось определение эффективности применения препарата «Гинолакт» для лечения ВД у беременных.
2010

Целью нашего исследования явилось изучение эффективности и безопасности препарата лазолван 30мг у амбулаторных больных с ХОБЛ.
2010

Деформирующий остеоартроз (ДОА) в настоящее время является наиболее распространенным дегенеративно-дистрофическим заболеванием суставов, которым страдают не менее 20% населения земного шара.
2010

Целью работы явилась оценка анальгетической эффективности препарата Кетанов (кеторолак трометамин), у хирургических больных в послеоперационном периоде и возможности уменьшения использования наркотических анальгетиков.
2010

Для более объективного подтверждения мембранно-стабилизирующего влияния карбамезапина и ламиктала нами оценивались перекисная и механическая стойкости эритроцитов у больных эпилепсией
2010

Нами было проведено клинико-нейропсихологическое обследование 250 больных с ХИСФ (работающих в фосфорном производстве Каратау-Жамбылской биогеохимической провинции)
2010


C использованием разработанных алгоритмов и моделей был произведен анализ ситуации в системе здравоохранения биогеохимической провинции. Рассчитаны интегрированные показатели здоровья
2010

Специфические особенности Каратау-Жамбылской биогеохимической провинции связаны с производством фосфорных минеральных удобрений.
2010

Принципы построения цифро-аналоговых преобразователей для многопараметрических систем управления на базе платформы arduino mega 2560

Аннотация

Рассмотрена задача построения цифро-аналогового преобразователя для многопараметрической системы управления электрохимическим формообразованием на базе платформы Arduino Mega-2560 с использованием программных возможностей пакета реального времени системы Matlab. Приведен результат моделирования предварительного преобразования входных сигналов предложенной системы управления.

Совершенствование конструкции изделия машиностроительного производства связано с необходимостью применения новых конструкционных материалов, обладающих особыми свойствами, и поэтому возникает ряд технологических проблем при обработке новых материалов или изготовлении изделий, форма поверхности которых и ее состояние не могут быть получены известными механическими методами. В настоящее время для решения этих технологических проблем нашли широкое применение электрохимические методы обработки, позволяющие обрабатывать материалы с высокими механическими свойствами без применения больших механических усилий и с применением инструментов, твердость которых значительно меньше твердости обрабатываемого материала.

Электрохимическая размерная обработка представляет собой процесс, в котором электрически проводящее обрабатываемое изделие растворяется в месте расположения электрода при подаче электролита и электрического тока. При этом

Принципы построения цифро-аналоговых 59

преобразователей для многопараметрических систем управления

на базе платформы ARDUINO MEGA 2560 для поддержания оптимального режима электрохимической размерной обработки (ЭХО) необходимо измерять, контролировать и регулировать одновременно несколько взаимосвязанных параметров процесса ЭХО.

На рисунке 1 представлена структурная схема управления ЭХО с контролем величины зазора между электродом и обрабатываемым изделием, плотности тока в зазоре и давления в канале подачи электролита.

На рисунке 1 приняты следующие обозначения:

X - вектор заданных значений параметров управления;

Y - вектор измеренных значений параметров управления;

БД - блок датчиков;

ДП, ДЗ, ДТ, ДД - датчик горизонтального позиционирования электрода, датчик зазора, датчик тока, датчик давления соответственно;

БМк - блок микроконтроллеров;

MKl ч- МК4 - микроконтроллеры;

ПК - компьютер;

ИМ - исполнительный механизм (электромеханическая система перемещения электрода, управляемый источник тока, электрогидравлический насос для подачи электролита);

OY - объект управления (включает обрабатываемое изделие, электрод и электролит).

Предложенная структура должна обеспечивать стабилизацию или регулирования в заданных пределах перечисленных параметров процесса ЭХО.

Назначение микроконтроллеров - предварительная обработка сигналов (преобразование формы сигнала, цифровая фильтрация и т.д.)снимаемых с измерительных датчиков. Компьютер предназначен для реализации основного алгоритма электрохимической обработки. Такая разветвленная система (микроконтроллеры и компьютер) призвана обеспечить параллельное выполнение процессов управления и тем самым увеличить быстродействие системы.

C точки зрения совместимости, программирования и функциональности в качестве микроконтроллеров целесообразно применить ATMega-2560 на платформе Arduino [1, с. 6]. В этом случае можно использовать пакет Simulink системы Matlab [2, с. 25-30] и для программирования микроконтроллеров, и для реализации основного закона управления на компьютере.

Основной недостаток микроконтроллеров Atmel этой серии - отсутствие аналогового выхода, что ограничивает возможности создания полноценного основного алгоритма управления.

C цель устранения этого недостатка в данной статье предлагается программная реализация цифрового (в двоичном коде) и аналогового выходов на базе платы Arduino с микроконтроллером ATMega-2560 и визуального программирования пакета Simulink.

На рисунке 2 представлена организация интерфейса Arduino-компьютер в виде детализированной структуры управления ЭХО для одного канала включающая Simulink-модели записанные в память микроконтроллера ATmega2560 платформы Arduino Mega и в память компьютера.

Simulink-модель для платформы Arduino представляет собой блок первичной обработки (БПО) и аналого-цифровой преобразователь (АЦП), который включает: двоичный счетчик прямого и обратного счета, цифро- аналоговой преобразователь, состоящий из двенадцати усилителей и сумматора, устройство сравнения и дополнительные устройства сопряжения. Кроме того, в состав Simulink-модели входят блоки из пакета Simulink Support Package for Arduino Hardware: Analog Input и Digital Output, которые обеспечивают связь микроконтроллера AtMega-2560 с внешней средой.

Технология записи Simulink-модели для платформы Arduino включает несколько этапов. Для программирования необходимо плату подключить к

Принципы построения цифро-аналоговых 61

преобразователей для многопараметрических систем управления на базе платформы ARDUINO MEGA 2560 компьютеру с помощью кабеля USB. Затем необходимо произвести запуск модели из меню Tools/.. ./Run. В результате этих действий программа управления будет записана в память микроконтроллера AtMega-2560. После этого кабель USB уже можно отключить от платы Arduino, а запуск программы управления будет осуществляться от внешнего источника питания 9 В.

Simulink-модель записанная в память компьютера включает подсистему Блок управления, в которой реализуется основной алгоритм управления, и блоки пакета Real-Time Windows Target: Analog Input и Digital Output, которые обеспечили внешний интерфейс с помощью многофункциональной платы PCI- 1710HG [3, с. 56]. Дополнительно необходимо установить аппаратный двенадцатиразрядный ЦАП для связи платы Arduino с платой PCI-171OHG. Следует отметить, что связь между платами может быть организована непосредственно с помощью цифровых выходов платы Arduino и цифровых входов платы PCI-171OHG.

Для проверки работоспособности АЦП на вход блока первичной обработки были подключены параллельно соединенные модели источника синусоидального и случайного сигналов. Результат моделирования был записан на осциллографе Scope 1 и представлен на рисунке 3.

Осциллограмма на рисунке 3, а представляет зашумленный синусоидальный сигнал на входе БПО, а осциллограмма на рисунке 3, б - это сигнал на выходе цифро-аналогового блока, подвергшийся цифровой фильтрации в блоке БПО.

Таким образом, в настоящей статье предложен способ и показана возможность создания многопараметрической системы управления электрохимическим формообразованием с помощью пакета Simulink программной среды Matlab и функциональных возможностей платформы Arduino Mega-2560.

 

Литература:

  1. Соммер У. Программирование микроконтроллерах плат Arduino /Freeduino. - СПб.: БХВ-Петербург. 2012. - 256 с.
  2. Agus Kumiawan. Getting Started with Matlab Simulink and Arduino // PE Press; 1 edition (September 15. 2013) - 101 c.
  3. Дьяконов В.Круглов В. MalLab. Анализ, идентификация и моделирование систем. Специальный справочник. - СПб.: Питер, 2002. - 444 с.

Разделы знаний

Архитектура

Научные статьи по Архитектуре

Биология

Научные статьи по биологии 

Военное дело

Научные статьи по военному делу

Востоковедение

Научные статьи по востоковедению

География

Научные статьи по географии

Журналистика

Научные статьи по журналистике

Инженерное дело

Научные статьи по инженерному делу

Информатика

Научные статьи по информатике

История

Научные статьи по истории, историографии, источниковедению, международным отношениям и пр.

Культурология

Научные статьи по культурологии

Литература

Литература. Литературоведение. Анализ произведений русской, казахской и зарубежной литературы. В данном разделе вы можете найти анализ рассказов Мухтара Ауэзова, описание творческой деятельности Уильяма Шекспира, анализ взглядов исследователей детского фольклора.  

Математика

Научные статьи о математике

Медицина

Научные статьи о медицине Казахстана

Международные отношения

Научные статьи посвященные международным отношениям

Педагогика

Научные статьи по педагогике, воспитанию, образованию

Политика

Научные статьи посвященные политике

Политология

Научные статьи по дисциплине Политология опубликованные в Казахстанских научных журналах

Психология

В разделе "Психология" вы найдете публикации, статьи и доклады по научной и практической психологии, опубликованные в научных журналах и сборниках статей Казахстана. В своих работах авторы делают обзоры теорий различных психологических направлений и школ, описывают результаты исследований, приводят примеры методик и техник диагностики, а также дают свои рекомендации в различных вопросах психологии человека. Этот раздел подойдет для тех, кто интересуется последними исследованиями в области научной психологии. Здесь вы найдете материалы по психологии личности, психологии разивития, социальной и возрастной психологии и другим отраслям психологии.  

Религиоведение

Научные статьи по дисциплине Религиоведение опубликованные в Казахстанских научных журналах

Сельское хозяйство

Научные статьи по дисциплине Сельское хозяйство опубликованные в Казахстанских научных журналах

Социология

Научные статьи по дисциплине Социология опубликованные в Казахстанских научных журналах

Технические науки

Научные статьи по техническим наукам опубликованные в Казахстанских научных журналах

Физика

Научные статьи по дисциплине Физика опубликованные в Казахстанских научных журналах

Физическая культура

Научные статьи по дисциплине Физическая культура опубликованные в Казахстанских научных журналах

Филология

Научные статьи по дисциплине Филология опубликованные в Казахстанских научных журналах

Философия

Научные статьи по дисциплине Философия опубликованные в Казахстанских научных журналах

Химия

Научные статьи по дисциплине Химия опубликованные в Казахстанских научных журналах

Экология

Данный раздел посвящен экологии человека. Здесь вы найдете статьи и доклады об экологических проблемах в Казахстане, охране природы и защите окружающей среды, опубликованные в научных журналах и сборниках статей Казахстана. Авторы рассматривают такие вопросы экологии, как последствия испытаний на Чернобыльском и Семипалатинском полигонах, "зеленая экономика", экологическая безопасность продуктов питания, питьевая вода и природные ресурсы Казахстана. Раздел будет полезен тем, кто интересуется современным состоянием экологии Казахстана, а также последними разработками ученых в данном направлении науки.  

Экономика

Научные статьи по экономике, менеджменту, маркетингу, бухгалтерскому учету, аудиту, оценке недвижимости и пр.

Этнология

Научные статьи по Этнологии опубликованные в Казахстане

Юриспруденция

Раздел посвящен государству и праву, юридической науке, современным проблемам международного права, обзору действующих законов Республики Казахстан Здесь опубликованы статьи из научных журналов и сборников по следующим темам: международное право, государственное право, уголовное право, гражданское право, а также основные тенденции развития национальной правовой системы.