БЛОК МИКРОПРОЦЕССОРНЫЙ
ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ
для ТВЕРДОМЕРА
БМИ – 01Т
Руководство по эксплуатации
Содержание
1. ОПИСАНИЕ И РАБОТА ИЗДЕЛИЯ.. 3
1.1. Назначение изделия. 3
1.2. Технические характеристики. 3
1.3. Конструкция. 3
1.4. Устройство и работа. 6
1.4.1. Описание структурной схемы.. 6
1.4.2. Описание внешних подключений. 7
1.4.3. Описание светодиодной индикации. 8
2. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПО НАЗНАЧЕНИЮ... 9
2.1. Указание мер безопасности. 9
2.2. Подготовка к использованию.. 9
2.3. Использование изделия. 9
3. ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ. 10
4. ТЕКУЩИЙ РЕМОНТ. 10
5. ХРАНЕНИЕ И ТРАНСПОРТИРОВАНИЕ. 10
Настоящее руководство по эксплуатации предназначено для ознакомления с принципом работы, устройством и порядком эксплуатации блока микропроцессорного измерительного для маятникового копра БМИ-01Т.
Руководство содержит описание БМИ-01Т и другие сведения, необходимые для полного использования технических возможностей и правильной эксплуатации БМИ-01Т.
Обслуживающий персонал должен иметь общетехническую подготовку, изучить настоящее руководство и пройти инструктаж на рабочем месте по правилам эксплуатации модуля и мерам безопасности при работе с ним.
1. ОПИСАНИЕ И РАБОТА ИЗДЕЛИЯ
1.1. Назначение изделия
Блок микропроцессорный измерительный БМИ-01Т (далее БМИ-Т) предназначен для работы в составе программно-аппаратного измерительного комплекса, выполняющего регистрацию и анализ результатов испытаний, проводимых с использованием маятникового копра. В состав комплекса, кроме БМИ, входят персональный компьютер (далее ПК) с установленной программой «Твердомер» и инкрементальный преобразователь угловых перемещений (далее квадратурный энкодер).
БМИ-Т периодически (с постоянной частотой) выполняет измерение углового положения маятника, определяет угол взлёта маятника, вычисляет максимальную скорость маятника, считает число свободных колебаний маятника (при необходимости) и передаёт полученные результаты ПК, где выполняется их регистрация и анализ при помощи программы «Твердомер». Связь с ПК осуществляется по интерфейсу USB. БМИ является ведомым устройством. Передача результатов, определяющих состояние маятника, выполняется по запросу поступающему от ПК.
БМИ-Т и подключённый к нему квадратурный энкодер питаются от шины USB ПК.
1.2. Технические характеристики
Основные технические характеристики БМИ-Т приведены в табл. 1.
Таблица 1. Основные технические характеристики БМИ-01Т
Наименование | Значение |
Разрядность реверсивного счётчика квадратурного декодера углового положения маятника (далее счётчик) | 16 бит |
Разрешающая способность определения углового положения маятника | 1,08′ * |
Период измерения углового положения маятника (период опроса счётчика) | 1 мс |
Продолжение таблицы 1.
Наименование | Значение |
Временной интервал измерения максимальной скорости маятника | 10 мс * |
Питание | |
Напряжение питания (от шины USB) | 5 ± 0,25 В |
Потребляемая мощность (без учёта квадратурного энкодера) | не более 0,4 Вт |
Допустимое напряжение гальванической изоляции цепей БМИ-Т от цепей (сигнальных и питания) квадратурного энкодера | не менее 1000 В |
Квадратурный энкодер | |
Напряжение питания (обеспечивается БМИ-Т) | 5 ± 0,1 В |
Потребляемая мощность | не более 1 Вт |
Выходной сигнал | прямоугольный импульсный сигнал |
Логические уровни выходных сигналов | ТТЛ |
Разрешающая способность | не более8000 дискрет/оборот |
Интерфейс связи с ПК | |
Стандарт интерфейса | USB 2.0 (USB 1.1) |
Тип интерфейсного кабеля | USB 2.0 A - B |
Длина интерфейсного кабеля | не более 1,8 м |
Скорость обмена данными | 57600 бит/с |
Корпус | |
Габаритные размеры (длина х ширина х высота) | 150 x 80 x 30 мм |
Степень защиты | IP30 |
Масса | не более 160 г |
Условия эксплуатации | |
Температура окружающего воздуха | от 0 °С до +60 °С |
Относительная влажность окружающего воздуха | не более 90%(при температуре +25 °С) |
* – значение, зависящее от разрешающей способности квадратурного энкодера используемого с БМИ-Т. В табл. 1 приведено значение соответствующее квадратурному энкодеру имеющему разрешающую способностью 5000 дискрет/оборот.
1.3. Конструкция
БМИ-Т выполнен на печатной плате размером 141 х 62 мм. Печатная плата установлена в пластиковом корпусе с алюминиевыми лицевыми панелями. Габаритные размеры корпуса приведены в табл. 1. Положение соединительных разъёмов и светодиодных индикаторов показано на рис. 1 и рис. 2.
 |
1 – Светодиодный индикатор передачи данных от БМИ-Т к ПК.
2 – Светодиодный индикатор аварийного состояния БМИ-Т.
3 – Разъём (USB-В) для подключения кабеля интерфейса USB 2.0.
Рис. 1. Вид на корпус БМИ-Т со стороны подключения кабеля интерфейса USB
1 – Светодиодный индикатор напряжения питания квадратурного энкодера.
2 – Разъём (DB-9F) для подключения соединительного кабеля квадратурного энкодера.
Рис. 2. Вид на корпус БМИ-Т со стороны подключения квадратурного энкодера
1.4. Устройство и работа
1.4.1. Описание структурной схемы
Устройство БМИ-Т отображает структурная схема, приведенная на рис. 3.
Рис. 3. Структурная схема БМИ-Т
Далее приводится краткое описание основных элементов структурной схемы БМИ-Т:
o БГР – блок гальванической развязки. БГР обеспечивает гальванически развязанное сопряжение с дифференциальными сигналами UA, ~UA и UB, ~UB поступающими от квадратурного энкодера. Гальваническая развязка реализована на быстродействующих оптронах;
o КВД – квадратурный декодер. КВД выполняет преобразование последовательности сигналов UA и UB, поступающих от квадратурного энкодера, в значение (относительное) углового положения маятника. В состав КВД входят: входные цифровые фильтры сигналов UA и UB, схема учетверения счётных импульсов и определения направления движения маятника, реверсивный счётчик, последовательный сдвиговый регистр. Реверсивный счётчик сбрасывается в ноль по сигналу RESET, а по сигналу TEST в него записывается предустановленное значение, используемое для проверки исправности КВД. Значение реверсивного счётчика загружается в последовательный сдвиговый регистр по сигналу LOAD, а затем читается микроконтроллером (МК) по интерфейсу SPI. КВД реализован на программируемой логической интегральной схеме (ПЛИС);
o МК – микроконтроллер. МК выполняет основные функции БМИ-Т: периодически читает из КВД значение углового положения маятника, определяет угол взлёта маятника, вычисляет максимальную скорость маятника и передаёт полученные результаты ПК. МК проверяет исправность КВД. При помощи встроенного аналого-цифрового преобразователя (ADC1, ADC2) и «шунта» FU, МК контролирует ток в цепи питания квадратурного энкодера, что позволяет определить обрыв или перегрузку по току в этой цепи;
o ЛСН – линейный стабилизатор напряжения с выходным напряжением +3,3 В. ЛСН обеспечивает питание МК и КВД;
o DC/DC – изолирующий DC-DC преобразователь с выходным напряжением +5 В. Он обеспечивает питание квадратурного энкодера от шины USB ПК, при этом цепь питания квадратурного энкодера гальванически не связана с шиной USB, т. е. с ПК;
o Мост USB-UART – аппаратный USB-мост преобразующий сигналы интерфейса USB в сигналы (RX, TX) последовательного асинхронного интерфейса (UART) и обратно. Аппаратный USB-мост используется для организации связи с ПК по интерфейсу USB, а также, в зависимости от состояния шины USB, включает или выключает питание БМИ-Т при помощи транзисторного ключа ТК;
o ТК – транзисторный ключ. В зависимости от значения управляющего сигнала ~ON/OFF, поступающего от аппаратного USB-моста, ТК включает или выключает питание БМИ-Т. Питание БМИ-Т выключается при переходе ПК в ждущий или спящий режим;
o FU – самовосстанавливающийся предохранитель. FU предназначен для защиты шины USB и DC-DC преобразователя от перегрузки по току;
o DB-9F – разъём для подключения соединительного кабеля квадратурного энкодера;
o USB-B – разъём для подключения кабеля интерфейса USB идущего от ПК.
1.4.2. Описание внешних подключений
БМИ-Т подключается к ПК при помощи стандартного интерфейсного кабеля типа USB 2.0 A - B. Длина кабеля – не более 1,8 м. Кабель подключается к разъёму USB-B (поз. 3 рис. 1).
Соединительный кабель квадратурного энкодера подключается к разъёму DB-9F (поз. 2 рис. 2). Описание контактов данного разъёма приведено на рис. 4.
Рис. 4. Разъём для подключения соединительного кабеля квадратурного энкодера
1.4.3. Описание светодиодной индикации
Светодиоды «ТХ», «ALM» и «+5В» предназначены для индикации состояния БМИ-Т. Расположение светодиодов на лицевых панелях БМИ-Т показано на рис. 1 и рис. 2. Описание назначения светодиодов приведено ниже.
Светодиод «TX» (рис. 1 поз. 1), жёлтого цвета свечения, индицирует передачу данных от БМИ-Т к ПК. БМИ является ведомым устройством. Передача результатов (данных), определяющих состояние маятника, выполняется по запросу, поступающему от ПК.
Светодиод «TX» включен или переключается (вкл./выкл.) с высокой частотой (мерцает), если БМИ-Т передаёт данные.
Светодиод «ТХ» переключается с частотой 0,4 Гц (0,5 с – вкл., 2 с – выкл.), если БМИ-Т не передаёт данные, т. е. не получает запросов от ПК.
Светодиод «ALM» (рис. 1 поз. 2), красного цвета свечения, индицирует неисправное состояние модуля или недопустимое значение напряжения питания шины USB, или наличие неисправности в цепи питания квадратурного энкодера.
Светодиод «ALM» включен, если неисправен БМИ-Т. Информация о неисправностях БМИ-Т отображается в строке состояния программы «Твердомер».
Светодиод «ALM» переключается с частотой 2 Гц (0,25 с – вкл., 0,25 с – выкл.), если напряжение питания шины USB не соответствует значению, указанному в табл. 1 (см. «Питание») или имеется неисправность в цепи питания квадратурного энкодера. Значение напряжения питания шины USB («Uusb») и информация о неисправности в цепи питания квадратурного энкодера отображаются в строке состояния программы «Твердомер».
Включённый светодиод «+5В» (рис. 2 поз. 1), зелёного цвета свечения, индицирует наличие напряжения питания (+5 В) на соответствующих контактах (см. рис. 4) разъёма (рис. 2 поз. 2) предназначенного для подключения квадратурного энкодера.
Примечание:
После включения питания (подключения к шине USB ПК или выхода ПК из ждущего (спящего) режима) БМИ-Т выполняет тест светодиодов «TX» и «ALM». Светодиоды переключаются (вкл./выкл.) в следующей последовательности: «TX», «ALM», «TX», «ALM», «TX». После окончания теста, если светодиоды исправны, их состояние соответствует одному из вариантов описанных выше.
Светодиоды «TX», «ALM» и «+5В» выключаются, если ПК переходит в ждущий (спящий) режим.
2. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПО НАЗНАЧЕНИЮ
2.1. Указание мер безопасности
К эксплуатации и ремонту БМИ-Т допускаются лица, имеющие допуск к работе с электроустановками до 1000 В и прошедшие инструктаж по технике безопасности на рабочем месте. Обслуживающий персонал должен иметь специальное техническое образование и изучить настоящее руководство.
В БМИ-Т отсутствуют напряжения опасные для жизни.
2.2. Подготовка к использованию
Перед первым подключением БМИ-Т к ПК необходимо установить драйвер для аппаратного USB-моста. Перед установкой драйвера убедитесь, что БМИ-Т не подключен к ПК. Затем запустите программу CDM20814_Setup.exe и дождитесь ее завершения. Установка драйвера может занять несколько секунд. В БМИ-Т используется аппаратный USB-мост FT232R фирмы FTDI (www. ).
Для установки программы «Твердомер» необходимо запустить программу io5003-0,3_setup_v1.2.5.exe или её более позднюю версию и далее следовать инструкциям.
Для подготовки БМИ-Т к использованию необходимо:
1. подключить соединительный кабель квадратурного энкодера к разъёму БМИ-Т показанному на рис. 2 поз. 2;
2. подключить кабель интерфейса USB к разъёму БМИ-Т показанному на рис. 1 поз. 3;
3. подключить кабель интерфейса USB к свободному USB порту ПК;
4. запустить программу «Твердомер»;
5. установить связь между программой «Твердомер» и БМИ-Т согласно описанию, приведённому в руководстве пользователя данной программы в разделе «Настройка параметров COM-порта».
Примечание:
Программа «Твердомер», руководство пользователя данной программы, а также драйвер аппаратного USB-моста находятся на оптическом диске (CD-ROM) входящем в комплект поставки БМИ-Т.
2.3. Использование изделия
БМИ используется в составе программно-аппаратного измерительного комплекса, выполняющего регистрацию и анализ результатов испытаний, проводимых с использованием маятникового копра. В состав комплекса, кроме БМИ, входят ПК с установленной программой «Твердомер» и квадратурный энкодер.
3. ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ
Техническое обслуживание БМИ-Т в процессе эксплуатации не выполняется. Контроль состояния БМИ-Т выполняется при помощи программы «Твердомер», а также при помощи светодиодов «ALM», «TX» и «+5B». Информация о неисправности БМИ-Т отображается в строке состояния данной программы.
При обнаружении неисправности или несоответствия техническим характеристикам БМИ-Т должен быть выключен до выяснения причин специалистом по ремонту и настройке. Для выключения БМИ-Т необходимо отсоединить кабель интерфейса USB от соответствующего разъёма (рис. 1 поз. 3) БМИ-Т.
4. ТЕКУЩИЙ РЕМОНТ
В случае выхода БМИ-Т из строя следует обратиться в организацию, осуществившую поставку БМИ-Т или непосредственно к его изготовителю.
5. ХРАНЕНИЕ И ТРАНСПОРТИРОВАНИЕ
БМИ-Т транспортируют всеми видами транспортных средств, кроме не отапливаемых отсеков самолетов, в соответствии с требованиями ГОСТ 15150 и правилами перевозки грузов, действующими на каждом виде транспорта.
Вид отправки – контейнерами и мелкая отправка.
Условия транспортирования и хранения БМИ-Т в упаковке предприятия-изготовителя – по условиям хранения 3 по ГОСТ . Диапазон температур от -50 ○С до +50 ○С при относительной влажности не более 90%. При транспортировании и хранении коробки с упакованными БМИ-Т должны быть защищены от атмосферных осадков и механических повреждений.
