НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

Тючков Андрей Анатольевич

лицей, г. Орехово-Зуево, 11 класс

Научный руководитель:

Карпов Олег Викторович,

учитель информатики лицея г. Орехово-Зуево

Введение

Во многих отраслях промышленности применяются роботы, которые заменяют человека при операциях монотонного труда и во вредных условиях. В отдельных случаях системы управления такими объектами должны быть беспроводными, а система управления должна включать возможность алгоритмизирования операций, для выполнения определенного числа повторяющихся операций. Одним из перспективных направлений в сфере телеуправления является светоуправление. Целью настоящего творческого проекта является разработка простой, но достаточно надежной системы светоуправления.

1. Конструкция исполнителя

Прежде чем разрабатывать систему телеуправления, было решено сделать объект, которым необходимо управлять, то есть исполнителя. Разработанная модель робота-исполнителя  включает в себя передвижную платформу, подъемник и захват (рис. 1)

Рис. 1. Внешний вид робота-исполнителя

(на фотографии сняты губки захвата и панель аккумуляторов)

Передвижная платформа имеет правое и левое ведущие колеса, если включены два двигателя, то осуществляется движение вперед или назад, если включен какой-либо один двигатель, то осуществляется поворот (танковый принцип движения).

Подъемник представляет собой механизм, который поднимает и опускает захват (рис. 2)

а                                                                     б

Рис. 2. Подъемник в верхнем (б) и нижнем (а) положениях

Захват устанавливается на подъемнике. Он представляет собой механизм для захвата объектов (рис. 3).

Рис. 3. Конструкция захвата (со снятыми губками)

2. Система телеуправления

Структурная схема разработанной системы телеуправления представляет собой следующее (рис. 4):

Рис. 4.

Компьютер. Его задача – генерация по команде оператора определенного количества импульсов определенной длинны.

Передатчик. Задача этого устройства – передать импульсы, сгенерированные компьютером. Отличительной чертой ДУ приемника TSOP 1736 (установлен на исполнителе), является то, что в его схему помимо фотоэлемента и усилителя входит фильтр на 36 кГц, поэтому передатчик должен не только передавать импульсы, но и производить амплитудную модуляцию, причем глубина модуляции 100%. Это реализовано следующим образом (рис. 5):

Рис. 5.

Приемник представлен на рис. 6. Схема предназначена для приема импульсов, переданных передатчиком.

Рис. 6.

Дешифратор представлен на рис. 7. Данная схема предназначена для обработки полученного кода, и включения, согласно ему, необходимых устройств. Участок схемы а-б предназначен для устранения помех.

Опытным путем установлено, что длительность импульса помехи значительно короче длительности импульса команды.

Поэтому помехи легко убрать при помощи R-C цепочки и триггера Шмидта. R-C цепочка не пропускает короткие импульсы, а триггер Шмидта играет роль порогового элемента, формирующего четкий импульс. С выхода триггера Шмидта через инвертор импульс поступает на счетный вход счетчика.

Участок схемы б-в имеет схему аналогичную  участку а-б. Данная часть схемы пропускает импульсы, длительность которых в несколько раз больше длительности импульсов команд.

Эти импульсы поступают на сброс счетчика.

Микросхема К155ИЕ5, на которую поступают импульсы команд и сброса – четырех разрядный двоичный счетчик. Микросхема имеет четыре выхода, каждый из которого через усилитель тока подключен к реле. Контакты реле соединены таким образом, что каждому состоянию счетчика соответствует определенное действие.

Рис. 7.

Исполнительные устройства. Представляют собой механизмы робота, двигатели которого управляются выходами дешифратора.

Итак, получаем следующую принципиальную схему устройства (рис. 8):

Рис. 8. Принципиальная схема устройства

3. Програмное обеспечение

Программное обеспечение для разработанного устройства не отличается особой сложностью. Задача компьютера в данной системе телеуправления генерация в нужный момент определенного количества импульсов заданной длительности. Количество импульсов определяется соответствующей командой. Все импульсы для передачи команд имеют одинаковую длительность, за исключением импульса команды «Сброс». Длительность этого импульса в несколько раз больше длительности импульса для передачи команд.

Программа включает в себя два режима работы: первый режим: команда дается исполнителю, и исполнитель моментально выполняет ее, второй режим: составляется определенный алгоритм, после нажатия клавиши «Выполнить» исполнитель выполняет заданную последовательность действий.

Выводы

В результате реализации данного проекта определена принципиальная работоспособность разработанной системы телеуправления мобильным исполнителем. Работа

данной системы телеуправления демонстрируется ее применением на реальном исполнителе. Разработанная система телеуправления может применяться в условиях вредной атмосферы химических производств, в вакууме, и в условиях практически любой среды, которая допускает распространение инфракрасного излучения, при установке соответствующей защиты на электронные компоненты. Одним из преимуществ данной системы управления является использование инфракрасного диапазона для передачи информации, что допускает использование данной системы телеуправления в условиях электромагнитных помех. А при использовании в промышленности данная конструкция не будет нуждаться в лицензировании на применение соответствующей радиочастоты.

Список литературы

1.       Лавриненко В.Ю. Справочник по полупроводниковым приборам.

2.       Соломенчук В., Соломенчук П. Железо ПК 2005.

3.       Бастанов В.Г. 300 практических советов.