По результатам лабораторной работы оформить отчет, содержащий:
1. титульный лист;
2. цель работы;
3. электрическую принципиальную схему проведения лабораторной работы;
4. блок схему алгоритма решения поставленной задачи;
5. код программы с комментариями, реализующей поставленную задачу;
6. выводы.
4.5. Работа №5. Измерение токов и напряжений с помощью AVR микроконтроллера и датчиков на основе эффекта Холла.
Цель работы: изучение принципов применения микроконтроллера ATmega32 и датчиков на основе эффекта Холла в задачах измерения токов и напряжений.
Способ измерения тока на основе эффекта Холла
Эффект Холла заключается в появлении напряжения на концах полоски проводника, помещенного перпендикулярно силовым линиям магнитного поля (рис. 4.30).
Рис. 4.30. Возникновение ЭДС Холла.
Полярность напряжения на концах полоски проводника определяется направлением силы Лоренса. В линейных датчиках Холла выходное напряжение пропорционально приложенному магнитному полю. Существуют две основные разновидности датчиков Холла – разомкнутого и замкнутого типа. Схематическое представление данных разновидностей представлено на рис. 4.31 и рис. 4.32.
Рис. 4.31. Датчик Холла разомкнутого типа.
Рис. 4.32. Датчик Холла замкнутого типа.
Iизм – ток в первичной цепи, Iэт – эталонный источник тока, Uвых – выходное напряжение усилителя, пропорциональное току в первичной цепи.
Применение датчиков тока и напряжения в автоматизированных системах контроля и управления
Измерение напряжения
Датчики измерения постоянного и переменного напряжения (преобразователи измерительные) предназначены для измерения постоянного и переменного напряжения в широком диапазоне. Датчики напряжения обеспечивают гальваническую развязку от измеряемой цепи.
Схема измерения напряжения бортовой сети Uбс объекта контроля с использованием датчика напряжения (ДН) приведена на рис. 4.33.
Рис. 4.33. Схема измерения напряжения Uпит
Расчет Uбс осуществляется по формуле:
где
R 1 = 2,55 кОм – токозадающий резистор,
R2 = 75 Ом – сопротивление нагрузки датчика напряжения,
Iвх.ном. = 0,01 А – номинальный входной ток датчика напряжения,
Iвых.ном. = 0,04 А – номинальный выходной ток датчика напряжения.
Измерение тока
Датчики тока предназначены для измерения постоянного или переменного токов с гальванической развязкой силовой цепи и цепей контроля.
Схема измерения тока потребления I объекта контроля с использованием датчика тока (ДТ) приведена на рис. 4.34.
Рис. 4.34. Схема измерения тока потребления I
Расчет I осуществляется по формуле:
где
R1 = 50,5 Ом – сопротивление нагрузки датчика тока,
Iвх.ном. = 100 А – номинальный входной ток датчика,
Iвых.ном. = 0,05 А – номинальный выходной ток датчика.
Для измерения малых токов (I < 0,1 А) целесообразно использовать закон полного тока:
Порядок выполнения работы
1. Собрать схему стенда УМС-1 в соответствии с рисунком 3.1.
2. Разработать алгоритм измерения напряжения Uбс бортовой сети и тока потребления I объекта контроля с выводом результатов на ЖК-индикатор в соответствии с вариантом задания (см. подраздел 4.5.4).
При циклическом измерении напряжения Uбс – непрерывно обновлять результат измерения на ЖКИ.
В случае попадания результата измерения напряжения Uбс в заданный диапазон:
- сформировать информационный пакет;
- вывести сообщение на ЖК-индикатор с указанием диапазона;
- остановить циклические измерения
- вернуть МК в режим ожидания управляющего пакета.
Функциональная схема измерения напряжения и тока в УМС-1 приведена на рис.4.35.
Рис. 4.35. Функциональная схема измерения напряжения и тока
3. Подключить жгут К3-ДН к Модулю МК в соответствии с рис.4.35
4. Включить Персональный компьютер.
5. Включить Источник питания.
6. Включить Модуль МК.
7. В соответствии с разделом 2 в ИСР CodeVisionAVR на базе проекта Lab_05 написать программу, реализующую требуемый алгоритм (см. п.2), и скомпилировать ее.
8. Загрузить полученную прошивку в микроконтроллер УМС-1, как показано в разделе 3.
9. Запротоколировать полученные результаты.
10. Выключить Модуль МК.
11. Выключить Источник питания.
12. Завершить работу Персонального компьютера.
Варианты заданий
| Вариант | Управляющий пакет 1) (1 слово данных) | Информационный пакет 2) (1 слово данных) | Диапазон напряжений |
| 1 | 0x01 – однократное измерение тока I 0xA0 – циклическое измерение напряжения Uбс | Результат измерения тока | 5 < Uбс < 15 |
| 2 | 0x02 – однократное измерение тока I 0xB0 – циклическое измерение напряжения Uбс | 15 < Uбс < 25 | |
| 3 | 0x03 – однократное измерение тока I 0xC0 – циклическое измерение напряжения Uбс | 25 < Uбс < 30 | |
| 4 | 0x04 – однократное измерение тока I 0xD0 – циклическое измерение напряжения Uбс | 5 < Uбс < 15 | |
| 5 | 0x05 – однократное измерение тока I 0xE0 – циклическое измерение напряжения Uбс | 15 < Uбс < 25 |
1) Управляющий пакет содержит 1 слово данных.
Управляющий пакет формируется Блоком системным с использованием терминала среды разработки и отладки ПО CodeVisionAVR (см. раздел 2).
Модуль МК должен обеспечивать прием и обработку управляющего пакета, а также вывод его на ЖК-индикатор.
2) Информационный пакет должен формироваться Модулем МК только в случае попадания результата измерения напряжения Uбс в заданный диапазон.
Информационный пакет должен содержать 1 слово данных – целую часть результата измерения напряжения Uбс.
После передачи информационного пакета циклические измерения должны быть остановлены.
Прием информационного пакета осуществляется Блоком системным с использованием терминала среды разработки и отладки ПО CodeVisionAVR (см. раздел 2).
Дата: 2018-12-21, просмотров: 236.
