Материал: 2155
Резистором R1 (см. рис. 16) изменяется ширина импульсов при помощи подачи изменяющегося напряжения на аналоговый вход А0 платы Ардуино. Сигнал ШИМ снимается с цифрового выхода платы D9 и
подается на ключевой полевой транзистор. |
||
Код программы: |
|
|
// Управление электродвигателем |
||
int rPin = A0; |
// устанавливаем входную ножку для АЦП |
|
unsigned int rValue = 0; |
// напряжение с переменного резистора |
|
unsigned int pwmValue = 0; |
||
void setup(){ |
|
|
Serial.begin(9600); |
|
// запуск монитора данных (для тестирования) |
} |
|
|
|
|
|
|
|
|
void loop(){ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
rValue = analogRead(rPin); // считываем значение с переменного |
|||||||
резистора |
|
|
|
|
|
|
И |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
pwmValue = rValue/4; |
|
|
// делим это значение/4, получаем параметр |
||||
ШИМ |
|
|
|
|
|
Д |
||
// или rValue = map(rValue, 0, 1023, 0, 255); |
|
|||||||
|
analogWrite(9, pwmValue); |
// Pin9 – выход ШИМ |
||||||
|
|
|
|
|
|
А |
|
|
//Для вывода на дисплей (монитор) нижеследующие строки: |
||||||||
Serial.print(rValue, DEC); |
|
// вывод данных с резистора (0-1024) |
||||||
Serial.print(" "); |
|
б |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
||
Serial.print(pwmValue, DEC); |
|
|
|
|
||||
Serial.println(""); |
|
// перевод строки |
|
|||||
} |
delay(200); |
и |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
||
С |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
змерения скорости вращения вала |
||||||
|
2.4. Датч ки для |
|||||||
В автомобилях для измерения скорости вращения коленчатого вала ДВС, валов коробки передач, колес и т.п. используются датчики, чувствительные к изменению магнитного поля.
По сравнению с оптронами (фотоэлектрическими датчиками), реагирующими на изменение условий прохождения света между светодиодом и фотодиодом (фототранзистором), магнитные датчики имеют преимущество – они не чувствительны к пыли и другим загрязнениям (грязь, масло и т.п.), неизбежным при эксплуатации автомобиля.
Принцип измерения состоит в том, что при вращении детали из ферримагнитного материала (железо, никель, кобальт и их сплавы) изменяются условия для распространения магнитного поля, создаваемого
21
постоянным магнитом или электромагнитом. Чаще всего используется изменение величины немагнитного зазора (рис. 17, а, поз.7).
Взаиморасположение элементов магнитной цепи датчика может быть любым, лишь бы через них проходили силовые линии. В простейшем случае датчик может регистрировать изменение магнитного поля при движении магнита мимо него (рис. 17, б).
Эти изменения преобразуются датчиком в электрические импульсы, а затем электронная схема устройства подсчитывает частоту или период импульсов и отображает скорость вращения в числовой или другой форме.
Рассмотрим три вида датчиков:
1. Индукционный (см. рис. 17, а). 2. Датчик Холла (см. рис. 17, б). 3. Магниторезистивный.
На рис. 17, а показан индукционный датчик положения коленчатого |
|
И |
|
вала, расположенный вблизи зубчатого колеса |
8, находящегося на |
коленчатом валу; при вращении этого колеса его зубья проходят мимо датчика и изменяют магнитное поле, создаваемое магнитом 2 с сердечником 5, при этом в катушке 6 наводится переменное напряжение, являющееся сигналом с датчика. Оно поступает в блок регистрации по кабелю1.
На рис. 17, б показан датчик Холла 1, который реагирует на изменение магнитного поля при прохождении мимо него магнитных меток
на вращающемся диске. Такой датчик обычно используется для |
|||
|
|
|
Д |
определения скорости вращения колеса. |
|||
|
|
А |
|
|
б |
|
|
и |
|
|
|
С |
|
|
|
а |
б |
Рис. 17. Взаиморасположение магнитных датчиков и движущихся элементов их магнитной цепи в автомобиле
22
Для согласования датчиков с микроконтроллером по амплитуде напряжения и выходному сопротивлению между ними устанавливают буферный каскад усиления. Схемы включения датчиков представлены на рис.18.
а |
б |
в |
Рис. 18. Схемы включения датчиков:
а– индукционного; б – датчика Холла; в − магниторезистивного
Вкачестве СибАДИусилителей сигналов выбраны операционные усилители общего применение LM358. Эти усилители работают при напряжении питания от 3 до 30 В, широко используются в цифровой аппаратуре и имеют низкую цену.
Сигналы с датчиков и на выходах схем усилителей не являются прямоугольными. Подача их на входы цифровых схем (счетчиков, таймеров и т.п.) может привести к некорректной их работе. Для получения прямоугольных импульсов из аналогового выходного сигнала его необходимо подать на компаратор, имеющий гистерезис, например, на микросхеме LM393. Эта м кросхема используется так же широко, как
Рис. 19. Схема формирователя импульса
23
Сигнал поступает на вход «1» компаратора, сравнивается с напряжением на движке переменного сопротивления R2, которое называют пороговым. Если входное напряжение больше порогового, то на выходе компаратора высокий потенциал «1», если меньше, то низкий «0». С выхода «1» компаратора импульсы напряжения поступают на вход D-триггера (микросхема 176ТМ2), собранного по схеме делителячастоты на 2.
Датчики для проведения экспериментов взяты из вентильных (бесколлекторных двигателей постоянного тока) (рис. 20). Они по габаритам в десять раз меньше автомобильных, но выдают примерно те же сигналы.
а |
СибАДИ |
в |
||
|
б |
|
||
|
|
|
||
|
|
|
|
|
Рис. 20. Датчики, чувствительные к изменению магнитного поля: а − индукционный; б − магниторезистивный; в − датчик Холла
Датчики располагаются по периметру махового колеса и при прохождении мимо них магнитов, встроенных в обод колеса (рис. 21), на их выходе появляется сигнал.
Рис. 21. Размещение датчиков, чувствительных к магнитному полю
24
Контрольные вопросы
1.Как определяется функция в языке программирования (синтаксис)?
2.Как вызывается функция в программе?
3.Какие типы переменных используются в языке программирования?
4.Какова разрядность аналогово-цифрового преобразователя (АЦП) в микроконтроллерах ATMega?
5.Как работает компаратор напряжения?
6.Каков принцип действия индукционного датчика?
7.Каков принцип действия фоторезистора в схеме делителя напряжения?
8.Каков принцип работы электрической схемы с датчиком Холла (см. рис. 17)?
3.ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДОЗЫ ТОПЛИВА
СибАДИ3.1. Кинематическая схема стенда
Кинематическая схема стенда представлена на рис. 22. Она состоит из цилиндра, в котором движется поршень. Он приводится в движение шатуном, шарнирно соединенным с маховым колесом. Колесо заставляет вращаться ремень, натянутый на него, и шкивы на осях двух электродвигателей. Один из электродвигателей является тяговым и заставляет двигаться ремень, соединенные с ним колесо и вал второго электродвигателя. Этот электродвигатель приводит в движение поршень цилиндра и может моделировать работу сгоревшей в ц л ндре топливной смеси, количество которой считается пропорциональной току через о мотку якоря. Он моделирует сгоревшую в цилиндре топливную смесь, которая в реальном двигателе подается через форсунку и дозируется временем её открытого состояния. Аналогично мощность электродвигателя регулируется длительностью импульсов напряжения, подаваемых на обмотку якоря при использовании широтно-импульсной модуляции (ШИМ).
Рис. 22. Кинематическая схема стенда
25