Разработка программного обеспечения для цифровых интерфейсов электромеханического датчика положения
И.С. Полющенков
Вестник ИГЭУ, 2024 г. выпуск 4, сс. 73—86
Скачать PDF
Состояние вопроса. В целях использования электромеханических датчиков положения в современных системах управления движением они должны иметь технические средства для передачи результатов измерения, сопряжение датчика с оборудованием для его настройки и проверки, возможность обмена информацией между его элементами, которые осуществляют вычисления, а также генерируют и обрабатывают сигналы. Для выполнения перечисленных функций информационного взаимодействия предназначены цифровые интерфейсы. Выбор типов интерфейсов зависит от их назначения, а алгоритмы их использования реализуются с помощью программного обеспечения. Разработка таких цифровых интерфейсов для контроллера синусно-косинусного вращающегося трансформатора в амплитудном режиме является актуальной задачей современных систем управления движением.
Материалы и методы. При разработке программного обеспечения для цифровых интерфейсов применены методы алгоритмизации процессов управления и передачи информации, методы разработки и отладки программного обеспечения, а также методы экспериментальных исследований.
Результаты. Информационное взаимодействие контроллера электромеханического датчика положения с контроллером верхнего уровня в составе системы управления движением и обеспечение его работоспособности осуществлено за счет применения различных цифровых интерфейсов. Для связи датчика с контроллером верхнего уровня использован интерфейс I2C, а для связи с оборудованием для настройки и проверки – интерфейс UART. Связь микросхемы генератора и обработчика сигналов и микроконтроллера, входящих в состав датчика, осуществлена по интерфейсу I2C. Разработан драйвер микроконтроллера для его подключения к сетевой шине I2C в статусе Slave, а также программный обработчик интерфейса UART, который обнаруживает принятые сообщения, соответствующие заданному формату, и сохраняет работоспособность при получении поврежденных сообщений. Доступ к флэш-памяти микроконтроллера осуществлен для хранения параметров настройки датчика.
Выводы. В результате применения цифровых интерфейсов и алгоритмов их использования, осуществляющих информационное взаимодействие, разработанный контроллер электромеханического датчика положения становится полноценным элементом систем управления движением. Успешной разработке программного обеспечения, детально осуществляющего эти алгоритмы для различных интерфейсов, способствует применение современных средств проектирования и специализированных библиотек функций, основанных на языке высокого уровня С.
1. Розанов Ю.К., Соколова Е.М. Электронные устройства электромеханических систем: учеб. пособие для вузов. – М.: Изд. центр «Академия», 2004. – 272 с.
2. Терехов В.М. Элементы автоматизированного электропривода: учебник для вузов. – М.: Энергоатомиздат, 1987. – 224 с.
3. Разработка микросхемы обработки сигнала с синусно-косинусных датчиков положения с высоким разрешением / Г.В. Прокофьев, К.Н. Большаков, В.Г. Стахин, А.А. Обеднин // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2016. – № 3(176). – С. 30-42.
4. Войтицкий С.А., Ивахно В.С., Ивахно Н.В. Цифровая система обработки сигналов вращающегося трансформатора на основе DSP-микроконтроллера в составе электропривода // Известия ТулГУ. Технические науки. – 2012. – № 8. – С. 184–188.
5. Анучин А.С. Системы управления электроприводов. – М.: Изд. дом МЭИ, 2015. – 373 с.
6. Терехов В.М., Осипов О.И. Системы управления электроприводов: учебник для вузов / под ред. В.М. Терехова. – М.: Изд. центр «Академия», 2005. – 304 с.
7. Полющенков И.С. Разработка контроллера электромеханического датчика положения // Вестник ИГЭУ. – 2023. – Вып. 4. – С. 36–45. DOI: 10.17588/2072-2672.2023.4.036-045.
8. Полющенков И.С. Разработка контроллера датчика положения на базе синусно-косинусного вращающегося трансформатора // Известия МГТУ «МАМИ». – 2024. – Т. 18, № 1. – C. 43–52. DOI: 10.17816/2074-0530-568930.
9. Mastering STM32 [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://leanpub.com/mastering-stm32-2nd (дата обращения 24.01.2024).
10. Стенд-конструктор SDK-1.1M. Организация и программирование микроконтроллеров / А.О. Ключев, В.Ю. Пинкевич, А.Е. Платунов, В.А. Ключев. – СПб.: Университет ИТМО, 2022. – 79 с.
11. Polyuschenkov I. Model-oriented Programming Technique in The Development of Electric Drive Control System // 2019 26th International Workshop on Electric Drives: Improvement in Efficiency of Electric Drives (IWED). – 2019. – Р. 1–6. DOI: 10.1109/IWED.2019.8664388.
12. STM32 Arm Cortex Microcontrollers [Электронный ресурс]. – Режим доступа: www.st.com (дата обращения 24.01.2024).
13. Денисенко В.В. Компьютерное управление технологическим процессом, экспериментом, оборудованием. – М.: Горячая линия–Телеком, 2009. – 608 с.