Разработка системы управления аппарата по розливу воды в стаканчики (стр. 2 из 5)
Выберем, обычный небольшой водяной насос [8, 9, 12, 18, 19, 20], с помощью шлангов будем закачивать воду в стаканчики. Рассмотрим несколько моделей насосов.
Рисунок 2.2 – Вид насоса модели 2013
Таблица 2.3 – Технические характеристики насосов
| Модель | Выход (ватт) | Диаметрвыхода (мм) | Вольтаж | Макс.способность (Л/мин) | Макс.давление (M) | Габариты (L*W*H)(мм) | Масса (кг) |
| 1207 | 7/12 | 13 | 50Гц или 60Гц 100/120В 200/220В | 8/10 | 0.9/1.0 | 75*62*95 | 0.85 |
| 2013 | 9/14 | 13 | 11/14 | 1.3/1.6 | 80*67*105 | 0.95 | |
| 3025 | 14/20 | 24 | 15/18 | 1.8/2.2 | 85*70*135 | 1.40 |
Согласно техническим характеристикам насосов (таблица 2.3), будем брать насос модели 2013 14 Вт (см. рисунок 2.2), который подходит по габаритам и массе.
2.3 Электромагнитное реле
Рассмотрим некоторые виды электромагнитных реле [21] (таблица 2.4).
Таблица 2.4 – Электромагнитные реле
| Модель | Rном. Ом | Ток | Время | Uраб. B | ||
| Iср. mA | Iот. mA | tср. mC | tот. mC | |||
| РС4.524.203 | 30 | 108 | 18 | 11 | 7 | 5...7 |
| РС4.524.214 | 36 | 95 | 15 | 11 | 7 | 5...7 |
| РС4.524.374 | 45 | 75 | 12 | 8 | 2 | 5..7 |
| РС4.524.315 | 45 | 80 | 11 | 6..8 | 2..4 | 4...8 |
| РФ4.500.421 | 40 | 86 | 12 | 9 | 4 | 5..8 |
| РС4.569.439 | 58 | 51 | 11 | 4 | 2 | 5..8 |
| РС4.524.316 | 1 600 | 10 | 1 | 6..8 | 2..4 | 12...13 |
| РС4.524.371 | 4 200 | 8 | 1 | 8 | 2 | 9..10 |
| РС4.591.003 | 330 | 21 | 5 | 8 | 2 | 38..43 |
| РС4.524.380 | 1 600 | 14 | 2 | 8 | 2 | 16..17 |
| РС4.524.379 | 1 600 | 14 | 2 | 8 | 2 | 16..17 |
| РС4.524.231 | 980 | 23 | 3 | 11 | 7 | 27...30 |
| РС4.524.230 | 3 400 | 11 | 2 | 11 | 7 | 13...15 |
| РС4.590.060 | 210 | 28 | 15 | 22 | 10 | 6 |
| РС4.524.209 | 500 | 30 | 5 | 11 | 7 | 23..32 |
| РС4.524.320 | 630 | 23 | 3 | 6..8 | 2..4 | 24..32 |
| РС4.524.319 | 630 | 23 | 3 | 6..8 | 2..4 | 24..32 |
Так как нам требуется низковольтное электромагнитное реле, выберем модель РС4.524.315, время срабатывания и отпускания у которого вполне приемлемы.
Существует очень много производителей микроконтроллеров [22-30]. Их продукция различается качеством, ценой, а также, самое главное, техническими характеристиками, такими как: производительность микроконтроллера, потребляемое напряжение и ток, количество выводов, таймеров, объём памяти и так далее.
Рассмотрим некоторых производителей, продукция, которых наиболее доступна на рынке [27, 29](таблица 2.5):
а) InfineonTechnologies
б) Atmel
Таблица 2.5 – Микроконтроллеры
| Device | Flash (Kbytes) | Mask ROM (Kbytes) | EEPROM (Kbytes) | RAM (Bytes) | F.max (MHz) | Vcc (V) | I/O Pins | 16-bit Timers | Watchdog | |
 | Atmel | |||||||||
| AT80C51RD2 | 1280 | 60 | 2.7-5.5 | 32 | 3 | Yes | ||||
| AT83C5103 | 12 | 512 | 16 | 2.7-5.5 | 19 | 2 | ||||
| AT83C51RB2 | 16 | 1280 | 60 | 2.7-5.5 | 32 | 3 | Yes | |||
| AT83C51RC2 | 32 | 1280 | 60 | 2.7-5.5 | 32 | 3 | Yes | |||
| AT83EB5114 | 4 | 256 | 24 | 3.0-3.6 | 11 | 2 | Yes | |||
| AT87C5103 | 512 | 16 | 2.7-6.0 | 19 | 2 | |||||
| AT89C1051 | 1 | 64 | 24 | 2.7-6.0 | 15 | 1 | ||||
| AT89C2051 | 2 | 128 | 24 | 2.7-6.0 | 15 | 2 | ||||
| AT89C2051x2 | 2 | 128 | 16 | 2.7-6.0 | 15 | 2 | ||||
| AT89C4051 | 4 | 128 | 24 | 2.7-6.0 | 15 | 2 | ||||
| AT89C51AC2 | 32 | 2 | 1280 | 40 | 2.7-6.0 | 34 | 3 | Yes | ||
| AT89C51AC3 | 64 | 2 | 2304 | 60 | 2.7-6.0 | 32 | 3 | Yes | ||
| AT89C51ED2 | 64 | 2 | 2048 | 60 | 2.7-5.5 | 32 | 3 | Yes | ||
| AT89C51IC2 | 32 | 1280 | 60 | 2.7-5.5 | 34 | 3 | Yes | |||
| AT89C51ID2 | 64 | 2 | 2048 | 60 | 2.7-5.5 | 32 | 3 | Yes | ||
| AT89C51RB2 | 16 | 1280 | 60 | 2.7-5.5 | 32 | 3 | Yes | |||
| AT89C51RC | 32 | 512 | 33 | 4.0-6.0 | 32 | 3 | Yes | |||
| AT89C51RC2 | 32 | 1280 | 60 | 2.7-5.5 | 32 | 3 | Yes | |||
| AT89C51RD2 | 64 | 2048 | 60 | 2.7-5.5 | 32 | 3 | Yes | |||
| AT89C55WD | 20 | 256 | 33 | 4.0-6.0 | 32 | 3 | Yes | |||
| AT89LP2052 | 2 | 256 | 20 | 2.4-5.5 | 15 | 2 | Yes | |||
| AT89LP4052 | 4 | 256 | 20 | 2.4-5.5 | 15 | 2 | Yes | |||
| AT89LS51 | 4 | 128 | 16 | 2.7-4.0 | 32 | 2 | Yes | |||
| AT89LS52 | 8 | 256 | 33 | 2.7-4.0 | 32 | 3 | Yes | |||
| AT89LS53 | 12 | 256 | 12 | 2.7-6.0 | 32 | 3 | Yes | |||
| AT89LS8252 | 8 | 2 | 256 | 12 | 2.7-6.0 | 32 | 3 | Yes | ||
| AT89LV55 | 20 | 256 | 12 | 2.7-5.5 | 32 | 3 | ||||
| AT89S51 | 4 | 128 | 33 | 4.0-5.5 | 32 | 2 | Yes | |||
| AT89S52 | 8 | 256 | 33 | 4.0-5.5 | 32 | 3 | Yes | |||
| AT89S53 | 12 | 256 | 24 | 4.0-6.0 | 32 | 3 | Yes | |||
| AT89S8252 | 8 | 2 | 256 | 24 | 4.0-6.0 | 32 | 3 | Yes | ||
Таблица 2.5 – Микроконтроллеры (продолжение)
| AT89S8253 | 12 | 2 | 256 | 24 | 2.7-5.5 | 32 | 3 | Yes | ||
| T89C5115 | 16 | 2 | 512 | 40 | 2.7-5.5 | 20 | 2 | Yes | ||
| TS80C31X2 | 128 | 60 | 2.7-5.5 | 32 | 2 | |||||
| TS80C32X2 | 256 | 60 | 2.7-5.5 | 32 | 3 | |||||
| TS80C51RA2 | 512 | 60 | 2.7-5.5 | 32 | 3 | Yes | ||||
| TS80C51RD2 | 1280 | 60 | 2.7-5.5 | 32 | 3 | Yes | ||||
| TS80C52X2 | 8 | 256 | 60 | 2.7-5.5 | 32 | 3 | ||||
| TS80C54X2 | 16 | 256 | 60 | 2.7-5.5 | 32 | 3 | Yes | |||
| TS80C58X2 | 32 | 256 | 60 | 2.7-5.5 | 32 | 3 | Yes | |||
| TS83C51RB2 | 16 | 512 | 60 | 2.7-5.5 | 32 | 3 | Yes | |||
| TS83C51RC2 | 32 | 512 | 60 | 2.7-5.5 | 32 | 3 | Yes | |||
| TS83C51RD2 | 64 | 1024 | 60 | 2.7-5.5 | 32 | 3 | Yes | |||
| TS87C51RB2 | 512 | 60 | 2.7-5.5 | 32 | 3 | Yes | ||||
| TS87C51RC2 | 512 | 60 | 2.7-5.5 | 32 | 3 | Yes | ||||
| TS87C51RD2 | 1024 | 40 | 2.7-5.5 | 32 | 3 | Yes | ||||
| TS87C52X2 | 256 | 60 | 2.7-5.5 | 32 | 3 | |||||
| TS87C54X2 | 256 | 60 | 2.7-5.5 | 32 | 3 | Yes | ||||
| TS87C58X2 | 256 | 60 | 2.7-5.5 | 32 | 3 | Yes | ||||
| TSC80251G2D | 1024 | 24 | 2.7-5.5 | 32 | 3 | Yes | ||||
| TSC83251G2D | 32 | 1024 | 24 | 2.7-5.5 | 32 | 3 | Yes | |||
| TSC87251G2D | 1024 | 16 | 2.7-5.5 | 32 | 3 | Yes | ||||
 | InfineonTechnologies | |||||||||
| C504-L/-2R | 16 | 512 | 24 | 2.7-5.5 | 32 | 4 | Yes | |||
| C504-2E | 1028 | 20 | 2.7-5.5 | 34 | 3 | Yes | ||||
| C505A-4E | 1028 | 20 | 2.7-5.5 | 34 | 3 | Yes | ||||
| C505CA-4E/4R/2R-L/-2R | 16 | 1028 | 20 | 2.7-5.5 | 34 | 3 | Yes | |||
| C505L-4E | 512 | 20 | 2.7-5.5 | 46 | 3 | Yes | ||||
| C508-4R/-2R/-L | 32 | 16 | 1280 | 20 | 2.7-5.5 | 48 | 3 | Yes | ||
| C508-4E | 32 | 16 | 1280 | 20 | 2.7-5.5 | 48 | 3 | Yes | ||
| C509-L | 3328 | 16 | 2.7-5.5 | 64 | 5 | Yes | ||||
| C515C-L/-8R | 64 | 2304 | 10 | 2.7-5.5 | 57 | 3 | Yes | |||
| C515C-8E | 64 | 2304 | 10 | 2.7-5.5 | 57 | 3 | Yes | |||
| C515-L | 256 | 24 | 2.7-5.5 | 56 | 3 | Yes | ||||
| C517A-L | 2304 | 18 | 2.7-5.5 | 68 | 4 | Yes | ||||
| C868-1RG | 8 | 512 | 40 | 2.7-5.5 | 18 | 3 | Yes | |||
| C868-1RR | 8 | 512 | 40 | 2.7-5.5 | 18 | 3 | Yes | |||
| C868-1SG | 8 | 512 | 40 | 2.7-5.5 | 18 | 3 | Yes | |||
| C868-1SR | 8 | 512 | 40 | 2.7-5.5 | 18 | 3 | Yes | |||
| XC866 | 12 | 4 | 768 | 26,67 | 2.7-5.5 | 27 | 3 | Yes | ||
Проанализируем сколько выводов нам необходимо (таблица 2.6).
Из таблицы видно, что достаточно одного порта в/в для подключения внешних устройств. Для подсчета времени работы воспользуемся таймером, поэтому в микроконтроллере должен быть хотя бы один таймер/счетчик. Аппарат будет работать в условиях комнатной температуры, вполне достаточно иметь корпус, рассчитанный на коммерческое использование (0ºС–70ºС).
Таблица 2.6 – Анализ количества необходимого количества выходов в/в
| Устройство | Комментарий | Необходимое количество выходов в/в |
| Насос | Работает от сети, включается через реле | 1 |
| Шаговый мотор | Питаются все четыре обмотки | 4 |
| Индикатор уровня воды | Для работы светодиода | 1 |
| Датчик уровня воды | Опрос датчика | 1 |
| Всего | 7 |
Будем пользоваться микроконтроллером AtmelAT89C1051, так как прост и используется в обычном DIP корпусе, обладает 1К Flashпамяти, имеет достаточное количество выводов, работает на приемлемой частоте и напряжении, имеет 1 16-битный таймер.
3 Разработка функциональной схемы
Рисунок 3.1 – Источник питания
Питается аппарат от источника 220В 50Гц, с помощью внешнего источника питания получим напряжение, значение которого не превышает 12В (рисунок 3.1). Необходимо подать на стабилизатор напряжение, имеющее пульсации в пределах 10%. Для этого воспользуемся полярным конденсатором. Рассчитаем его емкость. [31-40]
Для подстраховки от возможных отклонений напряжения в сети максимальный размер пульсаций не должен превышать 2В за период. Тогда С = 5000 мкФ.