Разработка микропроцессорной системы управления лифтом

Внешняя E²PROM - перепрограммируемое электрически стираемое постоянное запоминающее устройство. Объем памяти E²PROM составляет 128 байт (возможна установка E²PROM большего объема, до 32 Кб). Микросхема E²PROM взаимодействует с процессором посредством интерфейса I²С.

Основные  характеристики E²PROM:

• возможность перезаписи до 1 млн. раз;
• возможность побайтной и постраничной записи (в текущей конфигурации размер страницы составляет 8 байт).

Будем использовать область памяти ADuC812 Flash/EE, в которой располагается таблица векторов прерываний и резидентный загрузчик файлов в формате HEX в память SRAM.

 

3.2 Выбор датчиков

3.2.1 Датчик силы

Комплект для контроля перегрузки лифта предназначен для  установки на пассажирские, больничные, грузовые и специальные лифты грузоподъёмностью 240; 300; 350 (360); 400; 500; 630; 800; 1000; 1250; 1600; 2000; 2500; 3200; 4000; 5000 кг, а также на специальные лифты, изготовляемые по индивидуальным проектам.

Датчики силы комплекта  для контроля перегрузки лифта устанавливаются в узлы подвески рамы кабины лифта или в другие места, где на датчик (датчики) силы передаётся сила, пропорциональная массе взвешиваемого груза за счёт применения соответствующих узлов для их установки в конструкциях лифтов.

Рис.1 - Датчик силы ДВТ - 2СЛ

 

Измеряемая сила должна прикладываться к датчику комплекта  для контроля перегрузки лифта на центральную цилиндрическую часть.

Место прикладывания  силы указано на рисунке, представленном ниже.

Рис.2 – Действие силы

Комплект для контроля перегрузки лифта обеспечивает выдачу релейных сигналов о весе груза, находящегося в кабине лифта.

 

 

Комплект для контроля перегрузки лифта состоит из одного или двух (в зависимости от способа  и места установки) датчиков силы и модуля КПЛ 1.1. В случае использования  одного датчика силы, он подключается к каналу 1.

Рис. 3 - Общий вид модуля КПЛ 1.1

Вес кабины лифта с  пассажирами воспринимается датчиком (датчиками) силы, преобразуется в электрический сигнал и передаётся в модуль КПЛ 1.1. Модуль КПЛ 1.1 измеряет входные сигналы и рассчитывает вес в килограммах. Если датчиков силы несколько, их показания (переведённые в килограммы) суммируются. Далее из измеренного веса кабины с грузом вычитается вес пустой кабины, и результат сравнивается с четырьмя порогами.

первый порог — 20 кг;

второй порог — 50 % от номинальной грузоподъёмности лифта;

третий порог — 90 % от номинальной грузоподъёмности лифта;

четвёртый порог — 110 % от номинальной грузоподъёмности лифта или превышение номинальной  грузоподъёмности лифта на 75 кг —  в зависимости от того, какое значение окажется больше. То есть для лифта номинальной грузоподъёмностью 400 кг четвёртый порог будет равен 475 кг (400+75), а для лифта грузоподъёмностью 1000 кг — 1100 кг (1000 * 110%).

 

При достижении какого-либо порога соответствующее ему реле замыкается, так что пустой кабине соответствуют все четыре замкнутых контакта реле, а перегруженной кабине — четыре разомкнутых.

Рис. 4 - Схема электрических соединений

 

3.2.2 ДГНО-3 - датчик герконовый, нормально-открытый

Датчики данного типа будем использовать для определения текущего положения лифта (номера этажа)

Краткое техническое  описание:

Датчики герконовые работают от магнитного поля постоянного магнита. При попадание датчиков в магнитное поле с напряженностью превышающей МДС срабатывания, его контакты замыкаются. Таким образом, при прохождение мимо постоянного магнита контакты датчика замыкаются.

Рис. 5 – Датчик герконовый нормально открытый

 

 

 

 

 

3.2.3 Устройство контроля проема дверей кабины ("Барьер-1М")

Данный датчик будет  использоваться для определения  препятствия между дверями.

Основные технические  характеристики:

Краткое техническое  описание:

Устройство «БАРЬЕР-1» представляет собой микропроцессорное устройство, обеспечивающее контроль проема дверей кабины лифта с помощью одного луча модулированного инфракрасного излучения малой мощности. При пересечении луча оптически непрозрачным объектом включается выходное реле и индикационный светодиод.

Изделие «БАРЬЕР-1» состоит  из: 

- микропроцессорной платы управления с разъемами;

- излучателя;

- приемника;

Для соединения с цепями лифта применен 4-х штырьковый разъем AMP-Х1.Назначение контактов разъема  Х1:

1– общий;

2– контакт 1 выходного  реле;

3– напряжение питания  +30В;

4– онтакт 2 выходного реле.

Подключение приемника  и излучателя осуществляется с помощью 3-х и 2-х штырьковых разъемов соответственно. Выходной сигнал изделия «БАРЬЕР-1» формируется с помощью реле с перекидными контактами. Вид выходного сигнала (нормально открытый или нормально закрытый контакт) регулируется джампером J1. Назначение контактов джампера J1:

1-2-используется нормально  замкнутый контакт выходного  реле

2-3-используется нормально  разомкнутый контакт выходного  реле.

Внешний вид и габаритно-присоединительные  размеры платы управления приведены на рис.1. Габаритные размеры приемника и излучателя приведены на рис.6 и 7. Схема подключения внешних и внутренних цепей приведены на рис.8.

Рис. 6 – Габаритно  – присоединительные размеры  платы управления

 

Рис. 7 – Плата управления в корпусе

Рис. 8 – Установка  излучателя и приемника на кабине (вид сверху)

 

3.2.4 Индикатор лифтовой ИЛШ-221УКЛ

Основные технические  характеристики:

Первичным источником электропитания является

Постоянное напряжение…………........…20В

Ток потребления, А, не более…………….0,2

Цвет индикатора........…...…............. зеленый

Тип индикатора………......…....7-сегментный

Материал панели……...........…поликарбонат

 

Краткое техническое  описание:

Индикатор лифтовой (см. рис.9) предназначен для работы в составе системы управления лифтов в качестве периферийного устройства в составе лифтов с НКУ УЛ,УКЛ.

Управление изделия осуществляется с помощью клеммников , расположенных на плате с элементами (см. рис.10.). Назначение контактов

приведены в табл.1

 

 

 

 

 

 

Таблица 1 – Назначение контактов

Конструктивно изделие выполнено в виде печатной платы с элементами на которой установлена панель из поликарбоната, которая установлена в металлический корпус.

Рис. 9 – Внешний вид  индикатора

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.3 Разработка функциональной схемы устройства и электрической принципиальной схем МПС

 

Опираясь на структурную  схему, углубляемся в детали, следствием чего становится появление функциональной схемы (приложение Б).

При нажатии на клавишу  клавиатуры сигнал поступает на ПЛИС MAX 3064 (DD2). В своем составе она имеет два параллельных порта и порты управления консолью. Эта схема предназначена для взаимодействия с периферийными устройствами. Для нас интересны те порты, которые отвечают за клавиатуру. Сигнал с клавиатуры поступает в порты D0-D7. Эта схема кодирует номер этажа и по линиям A0-A3 посылает это значение микроконтроллеру ADuC812 (DD1) на вход AD0-AD3.

Получив запрос на этаж, микроконтроллер вырабатывает управляющий сигнал (D0-D7) на встроенное цифроаналоговое устройство (DD3). Это 12-разрядный быстродействующий ЦАП HI562-8 /4/. Его характеристики:

- разрядность 12 бит;

- быстродействие 0.4 мкс;

- DNL ±0,018 %;

- INL ±0,018 %;

- δFS от FS 0.24 %;

- Ucc 5/-15 В;

- Icc 15/48 мА;

- выходное напряжение U_REF 10.24 В;

- выходной ток Iout 3-7 мА;

- входные ViL/Vih TTL;

- температура T_amb -60÷+85 ^OC;

 

ЦАП преобразовывает  цифровую команду в необходимое напряжение для включения либо выключения света в лифте (Вых). Так же происходит поступление питающего напряжения на двигатель лифта, либо на двигатель дверей. Датчик «Препятствие»,когда он срабатывает, подается напряжение (Вх1) на встроенный в микроконтроллер аналого-цифровой преобразователь AD7581 (DD4). Это восьмиканальная аналогово-цифровая система сбора данных со следующими характеристиками:

- разрядность 8 бит;

- быстродействие 25 мкс;

- DNL 0,5 ±LSB;

- INL 0,5 ±LSB;

- δFS 1 ±LSB;

- Ucc 5 В;

- Icc 3,0 мА;

- выходное напряжение U_REF ±2,5 В;

- входное напряжение U_IN ±2,5 В;

- температура T_amb -25÷+85 ^OC;

 

Этот АЦП кодирует напряжение и по линии А0 передает информацию о препятствие в микропроцессор с тем, чтобы тот послал сигнал об открытии дверей.

 

3.4 Разработка принципиальной электрической схемы устройства

В основу принципиальной схемы (приложение В) положим функциональную.

Две клавиатуры подключаем к одному входу.

Датчик «Препятствие»  представляет собой два фотоэлемента, которые отслеживают нахождение объекта в проеме дверей. Если между дверями находиться препятствие, то замыкается рыле и на АЦП (DD4) подается напряжение, которое отправляет эту информацию на микропроцессор (DD1) для принятия мер.

Для определения положения  кабины используются герконовые датчики. На каждом этаже установлено по одному. Когда лифт проходит мимо каждого, микроконтроллер  узнает о номере датчика, соответствующего номеру этажа.

 

Подключение клавиатуры к МК представлено на рисунке 3.4.1

Рисунок 3.4.1 – подключение  клавиотуры

Подключение датчиков позиционирования кабины лифта представлено на рисунке 3.4.2

Рисунок 3.4.2 – подключение  датчикоы позиционирования

 

В данном разрабатываемом  устройстве используется блок питания, который формирует следующие значения напряжений: +5В, +15В, 0В, -15В.

 

 

Рисунок 3.4.1 – Электрическая  схема блока питания

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Датчик состоит из СВЧ генератора на транзисторе КТ371 (КТ368), предварительного усилителя на транзисторе КТ3102 (КТ315) и компаратора на микросхеме К554СА3. СВЧ сигнал, вырабатываемый генератором, излучается штыревой антенной и после отражения от движущегося объекта получает сдвиг по частоте, равный DFотр = 2*V*Fизл/C, где V – скорость движения объекта, С – скорость света, F – частота передачи. Отраженный от объекта сигнал принимается той же самой антенной и в СВЧ генераторе, который в этом случае работает как приемник прямого преобразования, преобразуется в сигнал низкой (инфразвуковой) частоты. Фактически генератор работает как автодин. Полученные низкочастотные колебания усиливаются предварительным усилителем и далее в компараторе преобразуются в прямоугольные импульсы. При отсутствии отраженных сигналов напряжение на выходе компаратора имеет высокий уровень. Подстроечный конденсатор в схеме СВЧ генератора служит для установления частоты, равной резонансной частоте антенны (подбирается по максимуму чувствительности датчика).

Полный перечень всех используемых в системе микросхем и элементов указан в приложении В. Принципиальная электрическая схема представлена в приложении Б.

 

4 Проектирование программных  средств

 

Закончив проектирование аппаратной части разрабатываемого устройства, можно приступить к разработке программного обеспечения для проектируемой микропроцессорной системы.

 

4.1 Формализация  задачи

 

На этом этапе проектирования программы для устройства необходимо определиться с требованиями, которые к ней предъявляются, и какие функции она должна выполнять в составе микропроцессорной системы и при каких условиях.

Требования к программному обеспечению устройства:

1. включить систему обогрева камеры и систему поддержания влажности в течение 5 часов поддерживать температуру 380с, затем 30 минут поддерживать температуру 280с, так повторять;
2. влажность 50% поддерживается постоянной;
3. обеспечить измерение значений температуры и влажности с периодичностью 5 минут;
4. вывод на дисплей значений температуры и влажности;
5. вывод текущего времени;
6. в случае отклонения температуры /влажности от заданной на 5% зажечь светодиоды, отвечающие за температуру и влажность;
7. в случае отклонения температуры до 20С подать короткий звуковой сигнал;
8. в случае появления сигнала с датчика движения (вылупление цыплёнка) подать звуковой сигнал в течение 1 минуты частотой 1 кГц.