САУ LAB 4

LAB #4. Управление индуктивными нагрузками с применением исполнительных элементов на основе Arduino.

Цель работы
Освоение навыков работы по управлению различными типами приводов на Arduinо (программно и аппаратно)

Задание

Написание программы:

описание:

Реализация системы управления в соответствии с блоком А
описание:

Реализация системы управления в соответствии с блоком B

Аппаратные компоненты

основные

ШИМ - сигнал

Основные понятия:

ШИМ (PWM) - широтно-импульсная модуляция
PWM-пины обозначаются символом “~” или обведены кружком
Частота ШИМ-сигнала: около 500 Гц
Период импульсов: примерно 2 мс

Принцип работы:

Формирование импульсов постоянной частоты
Изменение длительности импульсов (скважность)
Сглаживание резких перепадов напряжения
Получение среднего значения напряжения

Математические соотношения:

Скважность 100% → постоянное напряжение 5В
Скважность 50% → среднее напряжение 2.5В
Скважность 0% → постоянное напряжение 0В

Управление в программе:

Функция analogWrite(pin, value)
Диапазон значений: 0-255
0 → полностью выключено
255 → полностью включено

"Универсальное" электромагнитное реле

Универсальное электромагнитное реле - это многофункциональное устройство, предназначенное для коммутации электрических цепей.

Использование электромагнитного реле с Arduino:
Основные компоненты реле для Arduino:

Синяя "коробочка" с контактами
Три пина для питания и управления
Три пина для коммутации нагрузки

Назначение контактов:

Слева (управление):
VCC (DC+, +) - питание
GND (DC-, -) - земля
IN (S) - логический вход управления
Справа (коммутация):
COM (Common) - общий контакт
NO (Normal Open) - нормально разомкнутый
NC (Normal Close) - нормально замкнутый

Принцип работы:

Реле потребляет около 60 мА при переключении
Управляется логическим сигналом от Arduino
В неактивном состоянии замкнуты контакты COM и NC
При активации реле COM замыкается с NO

Типы модулей реле:

Реле высокого уровня (включается при высоком сигнале)
Реле низкого уровня (включается при низком сигнале)

Оцифровка аналогового сигнала на "arduino"

Принцип работы оцифровки аналогового сигнала на Arduino:
Базовая схема работы:

Arduino сравнивает входной аналоговый сигнал с опорным напряжением
Опорное напряжение обычно берется с пина 5В
Происходит преобразование аналогового сигнала в цифровой

Технические характеристики АЦП:

Разрядность: 10 бит
Диапазон входных значений: от 0 до 1023
Шаг квантования: 1024 градации
Отсчет начинается с 0 (0-1023)

Математический расчет:
Формула для получения напряжения:
Напряжение = (аналоговое значение * 5В) / 1024

Например:
При 0В → 0
При 2.5В → 512
При 5В → 1023

ШИМ - сигнал

Основные понятия:

ШИМ (PWM) - широтно-импульсная модуляция
PWM-пины обозначаются символом “~” или обведены кружком
Частота ШИМ-сигнала: около 500 Гц
Период импульсов: примерно 2 мс

Принцип работы:

Формирование импульсов постоянной частоты
Изменение длительности импульсов (скважность)
Сглаживание резких перепадов напряжения
Получение среднего значения напряжения

Математические соотношения:

Скважность 100% → постоянное напряжение 5В
Скважность 50% → среднее напряжение 2.5В
Скважность 0% → постоянное напряжение 0В

Управление в программе:

Функция analogWrite(pin, value)
Диапазон значений: 0-255
0 → полностью выключено
255 → полностью включено

"Универсальное" электромагнитное реле

Универсальное электромагнитное реле - это многофункциональное устройство, предназначенное для коммутации электрических цепей.

Использование электромагнитного реле с Arduino:
Основные компоненты реле для Arduino: