Разработка системы управления электроприводом датчика профилометра

Объект исследования: система управления электропривода датчика профилометра
Цель исследования: разработать систему управления электропривода датчика профилометра

Введение ……………………………………………………………………………………………………………………………… 14
1.Теоретическая часть …………………………………………………………………………………………………….. 16
1.1 Общие принципы шаговых двигателей ……………………………………………………….. 16
1.2Виды шаговых двигателей ………………………………………………………………………………… 17
1.2.1Двигатели с переменным магнитным сопротивлением …………………….. 19
1.2.2Двигатели с постоянными магнитами ……………………………………………………. 20
1.2.3 Гибридные двигатели …………………………………………………………………………………. 21

1.2.4 Биполярные и униполярные шаговые двигатели ……………………………… 25

1.3 Способы управления фазами ШД ………………………………………………………………. 26

1.4 Управление шаговым двигателем с помощью автономного
контроллера ………………………………………………………………………………………………………………………. 28

1.5 Конструкция датчика профилометра ………………………………………………………… 30

2 Практическая часть ……………………………………………………………………………………………………… 31

2.1 Выбор шагового электродвигателя ……………………………………………………………. 31

2.2 Выбор концевых датчиков ……………………………………………………………………………. 33

2.3 Микроконтроллер Arduino UNO …………………………………………………………………. 35

2.4 Драйвер управления шаговым двигателем ……………………………………………… 37

2.5 Реализация управления ШД в программе Proteusю ………………………….. 41

2.6 Управление ШД с компьютера ……………………………………………………………………. 43

3 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение …. 45

Введение ………………………………………………………………………………………………………………………… 45

3.1Управление проектом ………………………………………………………………………………………. 45

3.2 Планирование разработки научно-технического проекта …………………… 48
3.3 Расчет трудоемкости по этапам разработки НТП ………………………………….. 49

3.4 Расчет материальных затрат на создание прототипа ……………………………. 53

3.5 Расчет затрат на электроэнергию ……………………………………………………………….. 55

3.6 Расчет затрат на заработную плату ……………………………………………………………. 56

3.7 Расчет отчислений во внебюджетные фонды …………………………………………. 58

3.8 Формирование бюджета затрат проекта …………………………………………………… 58

3.9 Оценка эффективности проекта ………………………………………………………………….. 59

Выводы по разделу финансовый менеджмент …………………………………………………… 61

4 Социальная ответственность ……………………………………………………………………………………. 62

Введение ……………………………………………………………………………………………………………………….. 62

4.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности ……… 62

4.1.1 Правовые нормы трудового законадательства …………………………………….. 62

4.2 Эргономические требования к правильному расположению и
компоновке рабочей зоны …………………………………………………………………………………………….. 63

4.3 Анализ опасных, вредных факторов и мероприятия по снижению
уровней воздействия ……………………………………………………………………………………………………….. 65

4.3.1 Микроклимат рабочей зоны ……………………………………………………………………. 65

4.3.2 Освещение ……………………………………………………………………………………………………. 66

4.3.3 Повышенный уровень электромагнитных излучений …………………….. 68

4.3.4 Электрический ток, короткое замыкание ……………………………………………. 69

4.3.5 Зрительное напряжение и нервно-психические перегрузки …………. 71

4.3.6 Вредные вещества в воздухе рабочей зоны ……………………………………….. 71

4.3.7 Движущиеся части машин и механизмов …………………………………………… 72

4.3.8 Термическая опасность …………………………………………………………………………….. 73

4.4 Экологическая безопасность …………………………………………………………….. 73

4.5 Безопасность в чрезвычайных ситуациях …………………………………………………….. 76
Вывод по разделу социальная ответственность …………………………………………………… 77

Заключение…………………………………………………………………………………………………………………………. 79
Обозначения и сокращения

В данной работе применены следующие обозначения и сокращения:

ШД – шаговый двигатель;
ОС – обратная связь;
ЭДС – электродвижущая сила;
CNC – computer numerical control (компьютерное числовое управление);
ШИМ – широтно-импульсная модуляция;
USB – universal serial bus (универсальная последовательная шина);
ICSP – In circuit serial programming (последовательное программирование в
цепи);
AC – alternating current (переменный ток);
DC – direct current (постоянный ток);
SRAM – static random access memory (статическая память с произвольным
доступом);
EEROM – Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory
(электрически стираемое перепрограммируемое постоянное
запоминающее устройство);
ОС – операционная система;
ПК – персональный компьютер;
ДПТ – двигатель постоянного тока.
ПО – программное обеспечение;
НТП – научно-технический проект;
РД – рабочая документация;
ТЗ – техническое задание;
НИР – научно исследовательская работа;

Результатом выполнения магистерской диссертации стала
разработанная система управления шаговым двигателем датчика
профилометра.
В первом разделе был осуществлен обзор источников литературы по
тематике исследования, описаны виды и принципы действия шаговых
двигателей, описана конструкция датчика профилометра.
Во втором разделе были выбраны и описаны основные элементы схемы
для управления шаговым двигателем, описана разработанная схема
управления.
В третьем разделе приведен календарный план-график работ
выполнения диссертации, рассчитана смета затрат на разработку темы
проекта.
В четвертом разделе проведен анализ на выявление опасных и вредных
факторов рабочего места, разработаны меры по снижению воздействия этих
факторов на человека. Рассмотрены вопросы по производственной
санитарии, технике безопасности, пожарной безопасности и охране
окружающей среды.

1. Катен-Ярцев А.С. Методы рельсовой дефектоскопии: учебное
пособие – Хабаровск Изд-во ДВГУПС, 2011. – 69 с
2. Гурвич А.К., Довнар Б.П., Козлов В.Б., Круг Г.А., Кузьмина Л.И.,
Матвеев А.Н. Неразрушающий контроль рельсов при их эксплуатации и
ремонте / Под ред. А.К. Гурвича. – М.: Транспорт, 1983. – 318 с.
3. Профилометры.[Электронныйресурс].-Режимдоступа:
http://www.ntcexpert.ru/vic/profilometry, свободный. – Загл. с экрана.
4. Т. Кенио, Шаговые двигатели и их микропроцессорные системы
управления, Москва: — Энергоатомиздат, 1987 г. — 189 с.
5. Шаговые двигатели: учеб. пособие, А. В. Емельников, А. Н.
Шилин, ВолгГТУ. —Волгоград, 2005г. — 48с.
6. Электропривод. Разработка и производство шаговых, вентильных,
коллекторныхэлектроприводов.Продажаэлектродвигателей,
моторредукторов. [электронный ресурс]: — Режим доступа:
http://electroprivod.ru/bipolar.htm (дата обращения: 02.03.20).
7. Основы функционально-стоимостного анализа: Учебное пособие /
Под ред. М. Г. Карпунина и Б. И. Майданчика. –М.: Высшая школа, 1980.
–175 с.
8. Белянин Л.Н. Конструирование печатного узла и печатной платы.
Расчет надежности: Учебно-методическое пособие. – Томск: Изд-во
ТПУ,
2008. – 77 с.
9. Компэл. Электронные компоненты. [Электронный ресурс]. –
Режимдоступа:http://www.compel.ru/infosheet/ST/SPWF01SA.11,
свободный.– Загл. с экрана.
10.ГОСТ 12.0.003-2015 «Опасные и вредные производственные факторы.
Классификация».
11.ГОСТ 30494-2011 «Здания жилые и общественные. Параметры
микроклимата в помещениях»
12.CанПин 2.2.4.548-96 «Гигиеничеcкие требования к микроклимату
производcтвенных помещений».
13.ГОСТ 12.1.005-88. Общие санитарно-гигиенические требования к
воздуху рабочей зоны.
14.ГН 2.2.5.686-98 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных
веществ в воздухе рабочей зоны».
15.СанПиН2.2.4/2.1.8.566–96«2.2.4.Физическиефакторы
производственной среды. 2.1.8 Физические факторы окружающей
природной среды».
16.СП 52.13330.2016. Естественное и искусственное освещение.
17.ГОCТ12.1.009-2017«Системастандартовбезопасноститруда.
Электробезопасность. Термины и определения».
18.ГОСТ 12.1.038-82. Предельно допустимые значения напряжений
прикосновения и токов.
19.ГОСТ Р 53692-2009. Ресурсосбережение, обращение с отходами.
20.ГОСТ Р 22.3.03 – 94 «Безопасность в чрезвычайных ситуациях»
21.Правила устройства электроустановок [Текст]: Все действующие
разделы ПУЭ-6 и ПУЭ-7. – Новосибирск: Норматика, 2016. – 464 с.,ил –
(Кодексы. Законы. Нормы).
22.CНиП 2.0l.02-85 «Противопожарные нормы».
23.Трудовой кодекс Российской Федерации (по состоянию на 1 октября
2017 года). – Новосибирск: Норматика, 2017. – 208 с. – (Кодексы. Законы.
Нормы).
24.СанПиН 9-80-98 «Допустимые величины показателей микроклимата на
рабочих местах производственных помещений»
25.ГОСТ 12.1.033 – 81 «Система стандартов безопасности труда. Пожарная
безопасность. Термины и определения»