устройство наведения орудия на цель

ВАРУ, 4 ключа центральных каналов, 8 предусилителей и 8 линейных выходов. Нестандартный герметичный металлостеклянный корпусТехнические характеристики ФУР-136М:Область спектральной чувствительности - от 0,4 мкм до 1,1 мкм.Длина волны максимума спектральной чувствительности - 1,06 мкм. Число фоточувствительных элементов - 8 шт.Порог чувствительности в единичной полосе частот - 1∙10-7 Вт/Гц1/2/Вт-1∙Гц1/2∙см.Геометрические размеры фоточувствительного элемента - 10 мм.Рабочее напряжение 12 В;Для расчета схемы необходимо в первую очередь рассчитать ток фотоприемника. Освещенность объектива зависит от расстояния до объекта и от силы света объекта ,(5.1)где: - угол между нормалью к поверхности объектива и падающим излучением.Ток фотоприемника при условии, что весь световой поток попавший на объектив проецируется на фотоприемник можно определить из формулы (5.2)где - чувствительность фотоприемника к освещенности А/Лк; - площади объектива и фотоприемника соответственно; - коэффициент пропускания объектива.Датчик расстояния серии DT500Датчики расстояния серии DT500 предназначены для применений в тяжелых условиях эксплуатации. Датчики выполнены в металлических корпусах и имеют минимальное время измерений, т.к. принцип их работы датчиков основан на измерении скорости отражения лазерного луча от целевого объекта. Красный лазерный луч хорошо виден на объекте даже при больших расстояниях измерения.Рисунок 5.9 – Датчик расстояния серии DT500В корпус датчика встроен дисплей, который отображает текущие значения измерений и обеспечивает быструю установку точки срабатывания. В линейку датчиков DT500входят модели для использования вне помещений, модели с внутренним подогревом и защитным козырьком.Оптические датчики DT500 поставляются как с аналоговым выходом, так и для CAN интерфейса. Диапазон измерений составляет 7, 30 и 70 метров при разрешении 0.1 мм и точности 3 мм. Датчики надежно определяют объекты, расположенные на большом расстоянии даже на черном фоне.Технические характеристикиДиапазон измерений: 0.2 – 80 мКласс лазера: 2 (EN 60825/21 CFR 1040)Диаметр лазерной точки: 10 мм на расстоянии 7 мНапряжение питания: 10…30 В пост. ТокаТочность: 3 ммВремя отклика: 150 мс – 1 сВыходной интерфейс: RS-422Аналоговый выход: 0/4…20 мАПотребляемая мощность: 3-15 Вт (без нагревателя)Диапазон рабочих температур: -40…50°С Класс защиты: IP65Датчик контроля положения OGP781Датчик предназначен для отслеживания изменения положения в пространстве.Рисунок 5.10 – Внешний вид датчика контроля положения OGP781Бренд (изготовитель) –IFM Electronic Тип– датчик контроля положения Принцип действиялазерный – R-типа Особенности– поляризационный фильтр Диапазон действия – 0.02…32 м Заводская установка – срабатывание на затемнение Количество выходов1 Режим срабатыванияна свет (появление луча), на темноту (пропадание луча) Электрическое исполнениеPNP Частота переключения – 2000 Гц Напряжение питания– 10…36 VDC Форм-факторцилиндрический – M18 Рабочая температура – -10…+60°C Пыле/влагозащита – IP676. Построение принципиальной электрической схемы.Преобразователь ток-напряжениеСигнал с фотоприемника подается на преобразователь ток напряжение, схема которого показана на рисунке 6.1. Для отсечения постоянной составляющей обусловленной фоновым излучением на выходе фотоприемника применяется разделительный конденсатор.В качестве операционного усилителя используем отечественный ОУ типа OP497GSZ, который имеет возможность работы при однополярном напряжении питания 12 В. Параметры выбранного операционного усилителя приведены в таблице 6.1Таблица 5 – Основные технические характеристики ОУ OP497GSZ№Наименование технической характеристикиЗначение1Коэффициент усиления, тыс.1002Напряжение сдвига, мВ103Входной ток, мкА1,24Разность входных токов, мкА0,45Частота единичного усиления, МГц106Напряжение питания, В+2.7...12, ±1.35...67Ток потребления, мА8Напряжение определяется из формулы. Емкость разделительного конденсатора находиться по формуле (6.1)Рисунок 3.2 – Преобразователь ток напряжение.Определяем емкость разделительного конденсатора, исходя из допустимых искажений в области нижних частот модуляции [5](6.1)где -допустимые амплитудные искажения переменной составляющей сигнала (если принять амплитудные искажения 0,1% , то ), - выходное сопротивление фотодиода .Для питания микроконтроллера используется напряжение +5В.Встроенные в микроконтроллер ПЗУ удобны еще тем, что в случае необходимости можно запретить чтение записанной в них программы.Внутреннее ОЗУ микроконтроллера имеет ёмкость не менее 128 байт.Между выводами "XTAL1" и "XTAL2" подключается кварцевый резонатор. Частота кварца выбрана 11 МГц, поскольку высокая рабочая частота необходима для того, чтобы УП успевал выполнять все необходимые действия по поддержке обмена данными. В этом случае обеспечивается обмен данными с минимумом ошибок. Известно из практики, что при использовании кварцевого резонатора такого номинала, значения конденсаторов С1 и С2 следует выбирать в пределах 15-30пФ. Исходя из этого выбираем С1=С2=27пФ. На вход "ЕМА" УП следует подать напряжение питания, что укажет микроконтроллеру на необходимость работы с внутренней памятью программ. Сопротивление портов микроконтроллера сконфигурированных как вход составляет 100 МОм[6]. Входное сопротивление микросхемы FT232 составляет 5 МОм[8]. Поэтому ими можно пренебречь в расчетах, считая их бесконечно большими.Из [11] выберем номинальный ток диода оптрона мАДля ограничения тока на управляющие выходы контроллера устанавливаем резисторы номиналом 560 Ом.Определим номинал резистора : Ом (510 Ом, ряд Е24),Номинал резистора равен .Рассчитаем требуемую мощность для 1 блока питания (питание схемы со стороны микроконтроллера):Потребление микроконтроллера при частоте работы 12 МГц составляет 9 мА. Следовательно, потребляемая мощность равна: мВт.Потребление датчиков составляет не более 0,6 Вт, соответственно общее потребление не превысит 2,4 Вт.Суммарная потребляемая мощность определяется в этом случае потреблением датчиков и не превысит 2,5 ВтМаксимальный выходной ток стабилизатора А.7. Синтез алгоритма работы системы.В данном проекте разработаны следующие алгоритмы:алгоритм пуска/останова системы наведения,алгоритм сбора данных измерений,алгоритм автоматического регулирования наведением орудия.Рисунок 7.1 – Блок схема работы системы управленияПри подаче питания контроллер инициализирует порты ввода-вывода, переводя их в высокоимпедансное состояние, производит настройку и запуск таймера. Таймер отсчитывает время между выборками. При переполнении таймера генерируется запрос на прерывание и происходит запуск управления блоком.После запуска таймера, ПЛК производит инициализацию подключенных модулей. Далее, контроллер находится в цикле ожидания таймера. Далее происходят измерение заданных параметров, а также передача полученных данных по сети. После сохранения измеренных значений происходит возврат в основную подпрограмму.Алгоритм сбора данных с аналоговых и цифровых датчиков представлен на рисунке 3.5.Рисунок 7.2 – Алгоритм сбора данных измеренийНа рисунке 7.3 представлена блок-схема подпрограммы работы с сетью.Рисунок 7.3 – Блок схема подпрограммы приема данных8. Построение рабочей программы.Программа работы микроконтроллера написана на языке Assemblerвосьмиразрядных RISC микроконтроллеров семейства AVR фирмы ATMEL. Текст программы приведен в приложении 1.ЗаключениеВ данной работе было выполнено проектирование устройства наведения орудуя на цель. Данное устройство предназначено для осуществления эффективного управления и наведение ОУ на заданную цель. Актуальность выполнения данной разработки в данной области объясняется необходимостью постоянного поддержания конкурентоспособности отечественных наукоемких импортозамещающих технологий.В ходе выполнения работы были рассмотрены методы наведения орудий и ракет на цели с использованием различных систем слежения за объектами. Подводя итог проделанной работы, следует отметить следующее:был проведен обзор литературы заданной теме исследованиябыл проведен анализ пассивных систем наведения для поражения наземных тактических целей проведен патентный поиск по российской патентной базе. Поиск проведен для определения возможных сфер применения, получения дополнительных материалов, поиска потенциальных конкурентов.выполнена разработка структурной и принципиальных схем, а также произведено проектирование конструкции устройства.При проектировании схемы устройства были получены навыки работы с пакетом схемотехнического проектирования P-CAD 2006. Таким образом, при подготовке курсовой работы были использованы не только теоретические знания, но также и практические навыки, полученные в процессе обучения, и в ходе самостоятельного освоения программного обеспечения для ПК по теме работы, что позволило всесторонне разобраться в исследуемой проблеме.Список литературыБродин Б.В., Калинин А.В. Системы на микроконтроллерах и БИС программируемой логики.-М.: Издательство ЭКОМ, 2002.-400с.Волович Г.И. Схемотехника аналоговых и аналогово-цифровых электронных устройств.– М.: Издательский дом «Додэка-XXI», 2005.–528 с.Быстродействующие интегральные микросхемы и измерение их параметров/А.-Й. К Марцинкявичюс, Э.-А. К. Багданскис, Р.Л.Пошюнас и др.; Под. ред. А.-Й. К Марцинкявичюса, Э.-А. К. Багданскиса.– М.: Радио и связь, 1988.-224 с.; ил.Трамперт В. Измерение, управление и регулирование с помощью AVR–микроконтроллеров.: Пер. с нем.– Киев.: «МК-Пресс», 2006. – 208с.; ил.Быков, А.В. Методическое пособие по выполнению лабораторных работ по курсу моделирование и эффективность радиосистем управления. - Ахтубинск: Изд. МАИ, 2009. - 21 с.Евстифеев А.В. Микроконтроллеры AVR семейства Mega. Руководство пользователя. – М.: Издательский дом «Додека-XXI», 2007.– 592 с.: ил.Вейцель, В.А. Радиосистемы управления: учеб. для вузов / В.А. Вейцель, A.С.Волковский, С.А. Волковский и др.; под ред. В.А. Вейцеля. - М.: Дрофа, 2005.-416 с.Джеванширов, П.Ф. Повышение точности наведения на участке наведения / П.Ф. Джеванширов, К.В. Молоканов // Вестник Концерна ПВО «Алмаз - Антей». - 2015. - №1. - С. 55- 58.Кириллов, С.Н. Эффективный алгоритм наведения объекта управления на маневрирующие воздушные цели / С.Н. Кириллов, А.Д. Токарь // Вестник РГРТУ - 2008. - №2 (24). - С. 1-4.Мирошников, М.М. Теоретические основы оптико-электронных приборов [Текст] / М.М. Мирошников. - JL: Машиностроение, 1983. - 696 с.Осипов, К.Н. К вопросу имитационного моделирования управляемого движения беспилотных летательных аппаратов / К.Н. Осипов // Научно-практический электронный журнал Аллея Науки. - 2017. - №16. - С. 1-7.Пупков, К.А. Высокоточные системы наведения: расчет и проектирование. Вычислительный эксперимент / К.А. Пупков, Н.Д. Егупов, Л.В. Колесников, Д.В. Мельников, А.И. Трофимов; Под ред. К.А. Пупкова, Н.Д. Егупова. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2011. - 512 с.Толпегин, О.А. Математические модели систем наведения летательных аппаратов: Учебное пособие / О.А. Толпегин. - СПб.: Балтийский государственный технический университет, 1998. - 157 с.Якушенков, Ю.Г. Теория и расчет оптико-электронных приборов: Учебник для вузов [Текст] / Ю.Г. Якушенков. - Изд. 4-е, перераб. и дополн. - М.: ЛОГОС, 1999.-360 с.