Разработка устройства для подачи звонков

Просмотреть картинки списком

Наставник: Байдина Ирина Федоровна

Ученик: Сафаров Руслан Рустамович (22 года)

Город: г. Пермь

Название колледжа: Пермский авиационный техникум

Название изобретения или изделия: Разработка устройства для подачи звонков

Актуальной задачей в промышленности в настоящее время является процесс автоматизации производства. Но даже только обслуживание любой автоматизированной системы предполагает знание всех ее компонентов, принципа их действия, программирование контроллеров, а также, работу датчиков, управляющих устройств, исполнительных механизмов.

К сожалению, выпускники, как правило, знают либо только программирование, либо электронику. Поэтому встала задача создать пусть несложную автоматизированную систему, которая бы позволила отрабатывать навыки создания и программирования автоматизированной электронной системы.

Что же выбрать в качестве такой системы. Необходима такая система, работа которой была бы понятна студенту и в тоже время имела бы практическое значение. Создание эквивалента промышленной системы в рамках учебного заведения представляет достаточно сложную задачу.

Устройство для подачи звонков выбрано не случайно. Были проведены исследования наличия такого устройства в 30 школах города, причем школ в центре города. В 90% случаях звонки подаются вахтером. В 5% случаях используется персональный компьютер, находящийся в кабинете директора или завуча. В 5% случаев используется в нестандартном режиме система противопожарной безопасности, что может привести к ее сбою в момент пожара. В средних и высших специальных учебных заведениях технического направления созданы, как правило, руками студентов такие устройства.

Исследования, проведенные в Интернете, показали, что различными производителями предлагаются устройства аналогичного назначения (см. фото).

В одном из предложенных вариантов выполняются необходимые функции, но процесс программирования и пользования не удобен из-за малого количества кнопок, т. к. требуется использования многочисленных комбинаций при установке режиме и работе (рисунок этого варианта не представлен).

Ни в одном из источников не указан способ хранения информации звонков, а также работы устройства.

Предлагаемые ранее варианты предполагали хранение рабочей программы и расписания в оперативной памяти с использованием батареи.

Есть варианты записи рабочей программы в постоянную память, но для этого необходим программатор и навыки программирования микроконтроллеров.

И цены на эти устройства являются не подъёмными для школ (от 10000 руб).

Проанализировав технические характеристики существующих устройств такого типа, пришли к выводу, что для практической реализации необходима разработка аналогичного по назначению уст-ройства более дешевого и удобного в эксплуатации. Разработанный нами вариант включает в себя оптимальное (с нашей точки зрения) сочетание функций и характеристик и предлагается для самостоятельного изготовления в радиокружках школ, на практических занятиях в учебных заведениях с техническим уклоном.

Представляемое устройство позволяет не только достичь названной цели, но и имеет практическое применение.

Это устройство подает звонки в учебном заведении в автоматическом режиме с учетом календаря, календаря расписаний, перехода на летнее и зимнее время, т.е. после ввода данных и установки на рабочее место не требуется вмешательство человека.

В процессе разработки данного устройства были выполнены следующие работы:

1. Составление технического задания;

2. Разработка алгоритма работы устройства;

3. Разработка принципиальной схемы;

4. Разработка программы работы устройства на ассемблере;

5. Создание опытного образца;

6. Проведение отладки устройства;

7. Опытная эксплуатация в реальных условиях.

Сначала были составлены технические требования в зависимости от поставленной задачи и анализа технических параметров аналогичных устройств. Далее составлена структурная схема работы устройства. Следующим этапом были выбраны необходимые комплектующие и разработана принципиальная схема устройства.

В качестве основного элемента устройства используется однокристальный микроконтроллер фирмы Atmel, тип Atmega 8515. Данный микроконтроллер выбран для упрощения работы пользователя, т.к. предполагает наличия определенного числа кнопок управления и соответствующего ему количества линий ввода/вывода.

Узел управления звонком выполнен с применением симистора и оптопары гальванической развязки для исключения электрической связи между нагрузкой (звонок в цепи переменного тока) и устройством управления (микроконтроллером).

Клавиатура выполнена с использованием мембранных тактовых кнопок, но могут быть исполь-зованы и другие. Нажимная часть использована от калькулятора.

Дисплей выполнен на цифровых индикаторах типа DA56-11 с учетом размеров и яркости свечения.(Максимальный ток линии порта 20мА, данный индикатор обеспечивает достаточное свечение уже при 5мА, т.е. для обеспечения надежной работы системы и длительного срока службы).

Блок питания использует типовое решение с использованием линейного стабилизатора включающего: сетевой предохранитель, силовой трансформатор, выпрямитель, стабилизатор.

При отключении сети питания ход часов поддерживается резервной батарейкой.

Далее была составлена блок схема программы.

Технические характеристики устройства:

1. Запись с клавиатуры и хранение в энергонезависимой памяти EEPROM до 8 программ подачи звонков;

2. Каждая программа может включать в себя до 30 времен подачи звонков;

3. Потребитель составляет расписание соответствия номеров рабочих программ дням недели. Расписание хранится в энергонезависимой памяти EEPROM;

4. При необходимости в любой день может быть установлена любая рабочая программа;

5. Установка или коррекция текущего времени, дня недели, месяца и года производится с клавиатуры;

6. Возможность просмотра времен подачи звонков во всех программах;

7. На цифровом дисплее в режиме часов индицируются текущее время (часы и минуты);

8. При обращении индицируются времена подачи звонков, номер рабочей программы или расписание соответствия рабочих программ дням недели, день недели, число месяца, месяц, год;

9. Автоматический учет високосных годов и переход на летнее и зимнее время;

10. Автоматическая ежесуточная программная коррекция текущего времени обеспечивает уход часов не более 1 минуты за 8 месяцев в нормальных климатических условиях;

11. Питание устройства и управляемого им звонка от сети переменного тока;

12. Общая мощность подключенных к устройству звонков может составить до 1000 ватт;

13. Потребляемая устройством мощность составляет не более 5 ватт.

Поставленная цель – достигнута, а, именно,

1) разработана схема электрическая устройства;

2) проведены необходимые расчеты;

3) разработано программное обеспечение;

4) изготовлен опытный образец;

5) проведена отладка программного обеспечения;

6) устройство поставлено на опытную эксплуатацию.

Таким образом, в этой работе студент отрабатывал навыки проектирования электронного устройства, разработке и отладке программного обеспечения, создание реально действующего микроконтроллерного устройства, имеющего практическое применение.

Разработанный и изготовленный опытный образец устройства установлен в учебной части техникума и используется для подачи звонков, поэтому не может быть направлен на конкурс.