2.3 ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СХЕМЫ И СПЕЦИФИКАЦИИ 2.3.1 СХЕМА ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СТРУКТУРНАЯ Смотрите в файле "Э1.spl" . 2.3.2 СХЕМА ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ Смотрите в файле "Э2.spl" . 2.3.3 СХЕМЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ Нумерация в позиционных обозначениях ЭРЭ и прочих компонент, указанных на принципиальных схемах всех узлов и блоков - сквозная. 2.3.3.1 ОПИСАНИЕ ВНЕШНИХ СИГНАЛОВ МОДУЛЯ УЭВМ "ПРОШИВКА_7..9" - для прошивки программ ПЗУ однокристальных микроконтроллеров "TAHO[0..2]" - 3-битовый паралл. код значения средн. угл. скор. вращ. вала мотора "TEMPERATURE" - аналоговое значение температуры мотора "RADIO_RMT_CTRL[0..2]" - 3-битовый паралл. код команд радиоуправления "SELF_CLK" - тактовый сигнал на регистр сдвига модуля драйверов "SELF_CLK1" - тактовый сигнал на регистр сдвига модуля драйверов "SELF_DATES" - бит данных для регистра сдвига модуля драйверов (приставка "SELF" - бортовые сервоустройства) "TRG_CLK" - тактовый сигнал на регистр сдвига модуля драйверов "TRG_CLK1" - тактовый сигнал на регистр сдвига модуля драйверов "TRG_DATES" - бит данных для регистра сдвига модуля драйверов (приставка "TRG" - целевые сервоустройства) "ПУСК1" , "ПУСК2" - биты команд общего пуска всей машины "SHASSY" - бит от шасси, для определения момента отрыва от ВПП и касания ВПП "SENS[0..7]" - байт паралл. кода от сенсоров "GPS" - от GPS-модуля "SET_GPS_RS" - на GPS-модуль "GND" - "Общий" для всей электросети "GND_CUT" - "Общий" для логики модуля УЭВМ, части периферии(тахометр,термометр, сенсоры,GPS-модуль,радиоприемник_СДУ), и при этом гальванически не связанный с "Общим" всей остальной электросети "VCC" - (+5) [В] питания логики(TTL) модуля драйверов и всей остальной э/сети "VCC_CUT" - (+5) [В] питания логики(TTL, СБИС ОМК) модуля УЭВМ, части периферии (тахометр,термометр,сенсоры,GPS-модуль,радиоприемник_СДУ), и при этом гальванически не связанный с "VCC" всей остальной электросети "START" - бит. команда на систему электропуска и электрозажигания мотоагрегата 2.3.3.2 КОМАНДЫ РАДИОУПРАВЛЕНИЯ "РУЛЬ_ВЛЕВО" "РУЛЬ_ВПРАВО" "РУЛЬ_ВНИЗ" "ГАЗ_САМЫЙ_МАЛЫЙ" "ГАЗ_БОЛЬШОЙ" "ПУСК" "ТОРМОЗ" "АВТОМАТИКА" - это команда, устанавлив-я по умолч-ю, при ней нет радиоуправления 2.3.3.3 ОПИСАНИЕ ВНУТРЕНИХ СИГНАЛОВ МОДУЛЯ УЭВМ "INTERRUPT_1,2" - прерывание от второго ОМК на первый ОМК "D_TRANS[0..15]" - 16-битовый паралл. код магистрали обмена данных "ОМК#1 <-> ОМК#2" "FLAG_MCU_1[0..2]" - 3-битовый флаг состояния ОМК#1 "FLAG_MCU_2[0..2]" - 3-битовый флаг состояния ОМК#2 "SENSOR_CLK" - тактовый сигнал на регистр сдвига буфера бит от сенсоров "SENSOR_DATES" - бит данных от регистра сдвига буфера бит от сенсоров(помимо сенсоров технологических устройств, здесь также два бита команд общего запуска, и бит от шасси) "SENSOR_LD" - управление режимом работы регистра сдвига(сдвиг или загрузка) и загрузки бит от сенсоров 2.3.3.4 ОПИСАНИЕ СИГНАЛОВ МОДУЛЯ ДРАЙВЕРОВ "ВЛЕВО" - фаза на электромагнит соотв. руля (для поворота по часовой стрелке(вид сверху) руля курса) "ВПРАВО" - фаза на э/магнит соотв. руля (для поворота против часовой стрелке(вид сверху) руля курса) "ВНИЗ" - фаза на э/магнит соотв. руля (для поворота по часовой стрелке(вид слева по ходу) руля тангажа) "ЕЛЕ-ЕЛЕ" - фаза на э/магнит устанавливающего дроссель газа в положение "ГАЗ_САМЫЙ_МАЛЫЙ" "МАЛЫЙ" - фаза на э/магнит устанав-го дроссель газа в полож. "ГАЗ_МАЛЫЙ" "СРЕДНИЙ" - фаза на э/магнит устанав-го дроссель газа в полож. "ГАЗ_СРЕДНИЙ" "БОЛЬШОЙ" - фаза на э/магнит устанав-го дроссель газа в полож. "ГАЗ_БОЛЬШОЙ" "ЗАПУСК" - (+12) [В] на систему электропуска и электрозажигания мотоагрегата "ОСТАНОВ" - фаза на э/магнит тормоза колес шасси "TRG_SRV[0..7]" - (+12) [В] на технол.(целевые) сервоустр-ва "TRG_SRV_PH[0..7]" - фаза на каждое отдельное технол.(целевое) сервоустр-во "PHASE" - фаза 2.3.3.5 ОПИСАНИЕ СИГНАЛОВ БОРТОВЫХ СЕНСОРОВ "ПУСК1" , "ПУСК2" - биты команд общего пуска всей машины "SHASSY" - бит от шасси, для определения момента отрыва от ВПП и касания ВПП 2.3.3.6 ОПИСАНИЕ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ Первичных источников электропитания всего два. На функциональной электросхеме они изображены в виде блоков, первый из них - "Аккумуляторная ба- тарея", второй - "ПИП". Далее идет описание по функциональной электросхеме. "Аккумуляторная батарея" выдает нестабилизированное напряжение постоянного тока номинальной величиной "+12[В]". "+12[В]" поступает на вход блока "Инвертор", из блока "Инвертор" выходит нестабилизированное напряжение переменного тока с параметрами примерно соответствующим стандартам напряжения для потребителей электросетей, это переменное напряжение предназначено для : питания серво- приводов(электромагнитов) бортовых устройств(рулей,тормоза,дросселя), питания сервоприводов целевых устройств. Кроме того, переменное напряжение поступает на вход первого блока вторичного электропитания - "ВИП1". "ВИП1" вырабатывает стабилизированные напряжения постоянного тока "+5[В] №1" и "+12[В] №1" (номиналы); первое напряжение предназначено для питания узлов и блоков : "модуль УЭВМ", "Тахометр", "Термометр", "Радиоприемник системы ДУ", "радиоприемник РНС-ИСЗ "GPS"-"NAVSTAR"; второе предназначено для питания узлов и блоков : "Радиоприемник системы ДУ", "Тахометр", "модуль УЭВМ"(адаптер для RS-232C). "+12[В]" также поступает на вход блока "ВИП2". "ВИП2" вырабатывает стабилизированное напряжение постоянного тока "+5[В] №2" (номинал), предназначенное для питания блока "Модуль драйверов". Блок "ПИП" выдает нестабилизированное напряжение постоянного тока номинальной величи- ной "-12[В]", предназначенное для питания узлов и блоков : "Радиоприемник системы ДУ", "Тахометр", "модуль УЭВМ"(адаптер для RS-232C). 2.3.3.7 ОПИСАНИЕ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ ВНУТРЕННИХ ПОМЕХ И НАВОДОК Здесь идет описание по функциональной электросхеме. Основным источником внутренних наводок являются сервоприводы. Наиболее критичным с точки зрения фатальных(и при этом необративых) сбоев функционирования всего изделия является блок "Мо- дуль УЭВМ". Основным каналом распространения внутренних помех и наводок являются цепи питания. Исходя из вышеперечисленного, "+5[В] №1" , "+12[В] №1" и "-12[В]" гальванически не связаны с остальными уровнями(но разумеется связаны промеж собой). "+12[В]" , " ~220 [B], 50 [Гц]" и "+5[В] №2" - гальванически связаны меж собой. Также используются фильтры низких частот по питанию в блоках "модуль УЭВМ" и "модуль драйверов". И наконец, сами блоки питания также снабжены конденсаторными батареями большой емкости. 2.3.3.8 ОПИСАНИЕ И ДОПОЛНЕНИЯ (ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ) К ПРИНЦИПИАЛЬНЫМ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ СХЕМАМ Вывод 7 ИМС DD4,DD5,DD6,DD7,DD8,DD9,DD10,DD11,DD12,DD13,DD27,DD28,DD29,DD30 подсоединить к цепи "GND". Вывод 14 ИМС DD4,DD5,DD6,DD7,DD8,DD9,DD10,DD11,DD12,DD13,DD27,DD28,DD29,DD30 подсоединить к цепи "VC1". Транзисторы VT1...VT9,VT20...VT27 - на радиаторах. Симисторы VS1...VS16 - на радиаторах. Выводы 62,64 ИМС DD1 подсоединить к цепи "VCC2". Вывод 64 ИМС DD2 подсоединить к цепи "VCC2". Вывод 7 ИМС DD3,DD14,DD15 подсоединить к цепи "GND_CUT". Вывод 14 ИМС DD3,DD14,DD15 подсоединить к цепи "VCC2". Вывод 7 ИМС DD18,DD19 подсоединить к цепи "-7 V". Вывод 14 ИМС DD18,DD19 подсоединить к цепи "+7 V". Вывод 7 ИМС DD20 подсоединить к цепи "GND_CUT". Вывод 14 ИМС DD20 подсоединить к цепи "VCC_CUT". Вывод 7 ИМС DD23,DD24 подсоединить к цепи "-7 V". Вывод 14 ИМС DD23,DD24 подсоединить к цепи "+7 V". Вывод 7 ИМС DD26 подсоединить к цепи "GND_CUT". Вывод 14 ИМС DD26 подсоединить к цепи "VCC_CUT". Выполнить в виде отдельных печатных узлов : модуль УЭВМ, модуль драйверов, тахометр(кроме разумеется магниторезистра R64), радиоприемник системы ДУ(кроме разумеется сото- вого телефона). Печатные платы, используемые в печатных узлах должны быть односторонними. Не допускается монтаж ИМС на панельные разъмы. 2.3.3.9 РЕЗЮМЕ Функциональная электросхема реализована в виде принципиальной электросхемы. Реализация имеет несколько недостатков и особенностей. 2.3.3.9.1 РЕАЛИЗАЦИЯ ВИРТУАЛЬНОГО АВТОМАТИЧЕСКОГО НАВИГАТОРА(ШТУРМАНА) Виртуальный автоматический навигатор(штурман) выполняется в DD2. Как известно, точное вождение требует достаточно точного решения навигационной задачи, что в свою очередь требует довольно точных вычислений по формулам аналитической геометрии, включая вычисления в сферической системе координат. В результате, требуется реализовать триганометриче- ские функции, и разумеется вычисления с плавающей точкой, включая умножение. Для таких дел хорошо подходят DSP однокристальные микроЭВМ, но они пока редки в розничной про- даже. Также неплохо бы смотрелся арифметический сопроцессор 8087(80287,80387), но их давно сняли с производства, и поэтому они исчезли. 2.3.3.9.2 ИНТЕРФЕЙС МОДУЛЯ УЭВМ Несколько необычен интерфейс модуля УЭВМ. ОМК ATmega128 имеет мощную периферию(любой контроллер заточен на интенсивный ввод-вывод и содержит аппаратную поддержку разнообразных задач автоматики), но мною реализовано мультипле- ксирование на регистрах сдвига(они в модуле драйверов). Это сделано по двум причинам. Во-первых, экономятся порты ОМК, что позволит в будущем при необходимости модифицировать аппа- ратную часть модуля УЭВМ достаточно малой кровью. Во-вторых, гальваническая развязка получается достаточно компактной. Разумеется, чем-то пришлось поступиться, а именно скоростью ввода-вывода; но это приемлимо, т.к. периферия достаточно медленная. 2.3.3.9.3 МОДУЛЬ ДРАЙВЕРОВ Регистры сдвигов и буферизации использованы "дубовой" 155 серии и к тому же 4-разрядные. Резоны : 1) 155-серии очень много в неликвидах(продаются чуть ли не мешками); 2) У 155-серии выше помехоустойчивость, чем у ТТЛШ серий(555,533,1533), поскольку больше токи; 3) буферные регистры такие же, как и сдвиговые; 4) при желании можно применить мощные драйверы 155ЛА18. С точки зрения помехоустойчивости лучше были бы КМДП-серии(561,564), которые работали бы на 12 вольтах, но они подороже. Вместо обычных симисторов можно было использовать тиристорные оптопары(готовая гальвано- развязка), но они опять-таки подороже. 2.3.3.9.4 РАДИОПРИЕМНИК СИСТЕМЫ ДУ Ставилась задача обойтись как можно меньшими регулировками(вроде удалось совсем от них изба- виться), и при этом в качестве радиочастотной части(антенна,ВЦ,УРЧ,гетеродин,смеситель,УПЧ) использовать как можно более широкий спектр устройств. Поэтому усилитель НЧ сделан неизбирательным(апериодическим) с переменным(дискретным) усилением. УНЧ - хоть и по-сути дела нормирующий, но не логарифимический. В общем АРУ с "мозгами", усиление управляется от ОМК, а фильтрацию(по НЧ для частотного детектирования-деманипуляции) делает по-сути сам ОМК. ATmega8 имеет встроенный компаратор(не говоря об АЦП), но использован внешний ТШ, - для возможности замены ATmega8 на любой другой ОМК(например на 8051). 2.3.3.9.5 ТАХОМЕТР Такая же картина как и в предыдущем пункте. Магниторезистор будет реагировать на пролетающий постоянный магнит, который будет закреплен на валу мотора. Таким образом достигнуто нужное : 1) Бесконтактность; 2) Отсутствие регулировок; 3) Нечувствительность к погрешностям от эксплуатации. 2.3.3.9.10 СЕРВОПРИВОДЫ БОРТОВЫХ УСТРОЙСТВ Выбраны станочные электромагниты на 220 В ввиду их доступности, высокому значению допустимой частоты срабатываний при ПВ=100%, большому тяговому усилию при достаточном ходе(произведение силы на перемещение равно работе), достаточной надежности. Высокое напряжение означает неболь- шой ток(произведение напряжение на ток равно мощности), что позволяет использовать нетолстые провода(пускай изоляция потолще, но пластмасса стоит намного дешевле меди), и к тому же ЭПР машины будет поменьше(а значит ее труднее будет засечь и отследить методами активной радиолокации). Расчет требуемых крутящих моментов на рули будет приведен позднее. 2.3.3.9.11 РАДИОПРИЕМНИК РНС-ИСЗ "GPS"-"NAVSTAR" Выбран тот, который выбран, хотя можно поставить почти любой. Все они имеют примерно похожие параметры, включая интерфейс.