私がエネルギー学部で勉強しているNSTUでは、実験室作業の大部分は非常に古いスタンドで行われます。 測定器の不正確な読み取り、絶え間ない故障と故障、および単に不便な制御は、多くの不便を引き起こし、研究された物理的プロセスの研究を妨げます。 この点で、私と先生は、マイクロコントローラーを使用してこのようなスタンドを改善するというアイデアを持ちました。
このアイデアは、非同期マシンの速度を測定する必要がある実験室での作業の後に生まれました。 これらの測定は、光学式タコメーターを使用して実行されました。光学式タコメーターは、3台のスタンドで1コピーで入手できました。 彼らの順番を待つことは、実験の印象を大きく台無しにし、それに関連して、教師の一人は、使用されるデバイスのアナログを独自に作成することを提案しました。
Atmega32マイクロコントローラーが基礎として採用されました。 ZX-03反射型センサーが見つかりました。これにより、ローターシャフト上の白いマークの出現頻度と、情報を表示する小さなLCDディスプレイを追跡できました。 マイクロコントローラーは、自家製のプログラマーを使用して、MAX-232とAVRprogを使用してプログラムされました。 プログラムは、AVRStudioを使用してCで作成されました。
デバイスのアルゴリズムは非常に簡単です。 センサーは、対象となる表面の反射率に応じて特定の信号を生成します。 マイクロコントローラーは、受信信号を条件付きで放射レベルごとに暗闇と光に分けます。 ローターシャフトに適用された白いマークは明るいバンドとして認識されますが、その表面の残りの部分は暗いバンドとして表示されます。 内部タイマーを使用して白黒ストライプの通過時間を検出することにより、マイクロコントローラーは機械ローターの1回転の時間を受信し、周波数を計算して結果をディスプレイに表示します。 測定の精度を向上させるために、周波数の計算に平均値を使用できるように、最初に所要時間を数回合計します。 以下は、測定を直接実行するコードです。
TIM16_WriteTCNT1(0); // while (1) // { adc = Read_ADC(); // if(adc>0x280) // , break; } while (1) // { adc = Read_ADC(); // if(adc<0x280) // , break; } // , , counter=TIM16_ReadTCNT1();
TIM16_WriteTCNT1(0); // while (1) // { adc = Read_ADC(); // if(adc>0x280) // , break; } while (1) // { adc = Read_ADC(); // if(adc<0x280) // , break; } // , , counter=TIM16_ReadTCNT1();
デバイス図は非常にシンプルであることが判明し、ブレッドボード上に組み立てられ、靴ブラシからボックス内に配置されました。
デバイスを組み立ててプログラムを書いた後、EEPROM、割り込みなど、マイクロコントローラーのほとんどの機能を使用していないことが明らかになりました。 この点で、最大の測定値を保存する機能と、実験室での作業に必要な非同期機の短絡時間を制御する機能を追加することにより、デバイスの機能を拡張することが決定されました。
EEPROMを使用して測定値を記憶することは難しくありませんでした。 標準のAVRStudioライブラリには、このタイプのメモリを管理するためのシンプルで直感的な機能が含まれています。
短絡制御の実装は、もう少し難しいことがわかりました。 これを行うには、電力の異なる2つのリレーのカスケードを作成する必要がありました。1つはタコメーター内にあり、もう1つのより強力なリレーを制御して、短絡を直接通します。 さらに、障害を発生させるために割り込みが適用され、タコメーター自体の動作を妨げることなく切り替えが可能になりました。
また、短絡の自動化は実際の必要性によって引き起こされたことも追加する価値があります。これは、以前は学生がボタンを押したままにして回路を実行したためです。 この体制の期間は制限されていなかったため、使用された機器には重大なリスクがありました。 マイクロコントローラーを使用したこのプロセスの自動化により、ラボ設置の信頼性が大幅に向上しました。
ZX-03反射センサー
ブレッドボードに取り付けられたタコメーター
作業用タコメーター
靴ブラシから箱に入れたデバイス
その結果、工場のタコメーターと同等の精度のデバイスが完成しましたが、機能的には追いついており、製造コストは比較的安価です。 研究所の設置作業を大幅に促進し、信頼性レベルを高め、一般にスタンドに新しい命を吹き込みました。