Портал создан при поддержке Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям.


Разработка устройства для подачи звонков



Руслан Сафаров.
Руслан Сафаров.

Ирина Федоровна Байдина.
Ирина Федоровна Байдина.




Устройства для подачи звонков разных производителей.
Устройства для подачи звонков разных производителей.

Структурная схема работы устройства.
Структурная схема работы устройства.

Блок схема программы.
Блок схема программы.

Оценить:

Рейтинг: 4.24


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.