Защита_проекта_Аверин_Брызгалов_Крупин

1.

Проектная работа
Тема: Разработка модуля передачи сигналов
Arduino–Arduino с преобразованием
ШИМ–Аналог на микросхеме средней степени
интеграции
Главный куратор: Тихонов Игорь Николаевич
Исполнители - Студенты группы НМТЗ-420702:
Руководитель проекта – Аверин Кирилл Андреевич
Участник команды Брызгалов Константин Иванович
Администратор – Крупин Евгений Михайлович

2. Цели и задачи

• Цель проекта —Разработка преобразователя
ШИМ–Аналог с использованием микросхемы
средней степени интеграции для улучшения
подготовки студентов в области схемотехники
автоматизированных систем.
Ключевые задачи:
• Изучить принцип работы активного фильтра
низких частот.
• Провести расчёт параметров фильтра.
• Выполнить моделирование в Multisim.
• Разработать печатную плату.
• Подключить и наладить работу SCADA системы
• Собрать и проверить прототип.

3. Принцип ШИМ и фильтрации

Широтно-импульсная модуляция (ШИМ):
• Импульсный сигнал с изменяемой скважностью
• Позволяет регулировать аналоговые параметр
ы цифровым сигналом
• Пример: 5В, скважность 50% - эквивалент 2.5В

4. Обоснование работы

Выбранная платформа: Arduino
Nano
• Поддержка протокола RS232
для SCADA-систем
• Наличие ШИМ-выходов (490 Гц
/ 980 Гц)
Преобразователь ШИМ–Аналог:
• Основа – операционный
усилитель LM358
• Активный фильтр низких частот
• Стабильный выходной сигнал с
подавлением пульсаций
• Возможность настройки
коэффициента передачи

5. Моделирование в Multisim

Моделирование работы в программе Multisim
Результаты моделирования:
• Вход: ШИМ 890 Гц, 5В, скважность 42%
• Выход: сглаженный сигнал ≈ 2.1В
• Осциллограмма подтверждает эффективность фильтрации
• Резисторы R1 и R3 – для регулировки коэффициента усиле
ния
Схема преобразователя

6. Разработка печатной платы

• Плата разработана в Altium Designer:
Разработка печатной
платы
• • Односторонняя трассировка
• • Возможность изготовления методом ЛУТ (лазерно-утюжная технология)
• • Компактное размещение компонентов
• Особенности конструкции:
• • Все проводники с одной стороны

7. Программная часть и SCADA

• Программа для Arduino Nano (FLProg):
• • Реализован протокол MODBUS RTU
• • Программная коррекция выходного
напряжения
• • Настройка ШИМ-параметров
• SCADA-система (Simplite):
• • Настройка MODBUS-протокола
• • Создание тегов и пользовательского
интерфейса
• • Визуализация и управление сигналами

8. Заключение

Итоги проекта:
• Успешно разработан, смоделирован и собра
н модуль преобразования ШИМ–Аналог
• Все поставленные задачи выполнены
• Устройство готово к использованию в учебн
ых лабораториях
Перспективы:
• Интеграция в курсы по схемотехнике и микр
оконтроллерам
• Масштабирование для передачи нескольки
х аналоговых сигналов
• Использование в цифровых двойниках и ла
бораторных стендах
Спасибо за внимание!