Разработка встроенной системы контроля металла на точки разрыва

Встроенные системы можно определить как системы обработки информации, расположенные внутри предметов или оборудования. Такие системы имеют большое количество общих характеристик, включая ограничения по режиму реального масштаба времени, надежности, а также эффективности [1]. В настоящее встраиваемые системы применяются в телекоммуникационных системах и сетевом оборудовании; бытовой технике (телефоны, игровые консоли, фотоаппараты); медицинском оборудовании; транспортной автоматике, системах управления городским дорожным движением; системах мониторинга и навигации [2]. На предприятиях и охраняемых объектах данные системы находят применение в различных системах безопасности и слежения. В производстве они используются для управления конвейерами и прочими производственными мощностями. Подобные системы так же используются в системах управления транспортом [3].

Функции системы
Разрабатываемая микроконтроллерная (МК) система предназначена для проверки деталей на различные виды деформаций и должна выполнять следующие общие функции.

Контроль технологического объекта
Данная функция необходима для исследования реакции металла на разные нагрузки. Это достигается с помощью введения аналоговой информации о растягивании металла от специального тензометрического датчика – прибора, который может преобразовать механическую деформацию тела в электрический сигнал и позволяет определить уровень растяжения и сжатия конкретного предмета [4].

Связь с управляющим компьютером
Функция используется для обеспечения беспрепятственного обмена данными, командами и информацией о состоянии технологического процесса между компьютером и микроконтроллера (МК) системой. В случае передачи данных, имеются в виду пересылки накопленной информации о состоянии исследуемого металла от МК системы к персональному компьютеру. В случае передачи команд, имеется в виду посылки команд об изменении состояния МК системы, запрос на данные о состоянии исследуемого металла, и т.п. от персонального компьютера к МК системы.

Внутренние системные задачи
Данная функция используется для обеспечения трудоспособности самой МК системы, и организации связи между отдельными ее составными частями.

Разработка структуры системы
Структурная схема системы контроля точек разрыва металла представлена на рис. 1.

Рассмотрим назначение модулей системы.

Модуль главного процессорного блока – представляет собой микроконтроллер и выполняет ключевую роль в МК системе, как на аппаратном, так и на программном уровне.

Модуль аналогово–цифрового преобразования – преобразует аналоговую информацию о состоянии исследуемого материала в цифровую.

Модуль получения аналоговой информации о состоянии исследуемого материала выполняет обмен данными с модулем аналогово–цифрового преобразования по определённому протоколу передачи аналоговых данных о состоянии исследуемого материала.

Модуль визуализации текущего состояния МК системы – получает от модуля главного процессорного блока информацию и отображает ее в регламентированном виде.

Модуль аварийного управления состоянием МК системы – сообщает модулю главного процессорного блока об изменении текущего состояния МК системы.

Модуль внешней памяти – получает от модуля главного процессорного блока информацию о реакции исследуемого материала на растягивание, а также сохраняет ее.

Персональный или центральный компьютер (ПК) выступает как отдельный функциональный блок, который получает запрошенную информацию о реакции исследуемого материала на нагрузку от МК системы, и выступает в роли главного устройства, которое администрирует прохождение эксперимента по исследованию реакции материала на деформации. Связь между ПК и МК системой осуществляет специальный модуль связи.

Выводы
В ходе работы над проектом был выполнен анализ встроенных систем, определены функции и разработана структурная схема для системы контроля металла на точки разрыва.

Целью дальнейшей работы является выбор аппаратно- программных средств и разработка необходимых схем для реализации проекта.

Список источников

1. Marwedel, Peter. Embedded system design. – Springer, 2006. 246 p.
2. Ключев, А.О., Кустарев, П.В., Ковязина, Д.Р., Петров, Е.В. Программное обеспечение встроенных вычислительных систем: Учебное пособие. – СПб.: СПбГУ ИТМО, 2009. 212 с.
3. Мальчева, Р.В., Кудояр, В.И. Анализ встраиваемых систем и существующих платформ для их реализации // Современные тенденции развития и перспективы внедрения инновационных технологий в машиностроении, образовании и экономике. 2018. Т.4. № 1(3). С.115–120.
4. Тензометрические датчики [Электронный ресурс]. - Режим доступа: Ссылка