Устройство и принцип работы БОИ

Блок отображения информации, блок-схема которого приведена на рисунке 1, предназначен: для выполнения необходимых расчетов; индикации параметров и режимов работы; для ввода данных в память микропроцессора; а также, для передачи информации с РП на СТИ-3. Принципиальная электрическая схема БОИ представлена на рис. Приложения В.

БОИ осуществляет сбор данных по последовательному каналу с двух контроллеров башенного крана (КБК), которые получают информацию с датчиков первичной информации.                

 Рисунок 1. – Блок-схема БОИ.

На лицевой панели БОИ расположены светодиодные индикаторы, кнопки выбора режима работы и индикации, окно ЖКИ и окно для считывания информации с регистратора параметров.

Назначение элементов индикации и органов управления лицевой панели БОИ показано на рисунке 2 и приведено ниже (цифровые обозначения элементов индикации и органов управления БОИ приведены условно).

Подробная информация о назначении кнопок и индикаторов содержится в руководстве по эксплуатации ОНК-160Б.

Рисунок 2 - Назначение элементов индикации и органов управления БОИ

Работой БОИ управляет микроконтроллер MSP430F149 по программе, записанной в ПЗУ программ микроконтроллера. Работа БОИ начинается после снятия сигнала RES (Сброс) c вывода 58 микроконтроллера с начального адреса программы. Сигнал RES формируется в стабилизаторе напряжения с датчиком контроля напряжения (ДКН) поз. D5 TPS7333QD.

Микроконтроллер MSP430F149 выдает информацию и управляющие сигналы на CAN- передатчик D3(TJA1050), который преобразует их в CAN сигналы для обмена данными с другими блоками и датчиками, входящими в ОНК.

Запись информации в память настроек (микросхемы поз.D2, D3, D7 ÷ D10, D12, D13 FM24C256-S) и регистратор параметров (D1) осуществляется по последовательной шине SCL, SDA. Осциллограммы работы микросхем показаны на рисунках 4 ÷ 6.

На выводы 16 ÷ 19 выдаются импульсы опроса клавиатуры DK0 – DK3, по выводам 12 ÷ 15 (АК0 – АК3) осуществляется опрос состояния клавиш.

По входам 32,33 (ТХD0, TXD0) через приемопередатчик D4 TJA1050 осуществляется связь по CAN – каналу с внешними блоками и датчиками. В приемопередатчике осуществляется преобразование сигналов последовательного кода в сигналы стандарта CAN при выдаче информации, а также обратное преобразование при приеме.

Через инфракрасный канал связи (микросхемы D11 HDSL3612-008 – приемопере-датчик и D14 TIR1000IPS – кодер - декодер) осуществляется обмен информацией со считывателем архивной информации (САИ) при считывании содержимого регистратора параметров («черного ящика»).

Напряжение +3.3 В подается на микропроцессор MSP430F149. Резонатор процессора BQ2 (ASCHC 49/03.6864 МГц) служит для стабилизации частоты внутреннего генератора микроконтроллера.

При считывании информации объемом 256 кБайт через инфракрасный приемопередатчик (ИКПП) кодер-декодер ИКПП D7 (TIR10000IPW) преобразует сигналы с микропроцессора в сигналы, доступные приемопередатчику IrDA (ИКПП) HSDL3612-008.

Для работы световой предупредительной и аварийной сигнализации сигналы с микропроцессора через шинный формирователь SN74ACT244DW подаются на светодиодные индикаторы HL1-HL7. Вместе со световой с используется звуковая сигнализация. Излучателем звукового сигнала служит звонок пьезоэлектрический поз. НА1. Частота 2 kHz с процессора через конденсатор С18 подается на усилитель, выполненный по мостовой схеме на двух операционных усилителях DA1.3 и DA1.4 LM2902D.

С выводов 44-51 и 59-61 осуществляется вывод информации на жидкокристаллический индикатор (ЖКИ), с выводов 36-43 через буферный регистр D16 SN74AST224DW, который служит для согласования сигналов по уровню напряжения и усиления по току, на еденичные индикаторы (светодиоды).

Для отображения информации на индикаторе БОИ сигналы с микропроцессора подаются на модуль индикации (ЖКИ). Напряжения управления индикатором формируются в контроллере модуля индикации. Яркость ЖКИ регулируется сигналом с изменяемой скважностью от микропроцессора и через операционный усилитель DA1 модуля индикации подается на вход V0. Подсветка ЖКИ включается сигналом с микропроцессора через операционный усилитель DA2, который открывает оптотранзистор VT3, подключающий напряжение минус 5 В к клемме «К» ЖКИ.

 БОИ имеет в своем составе термостат (ТС), который измеряет температуру окружающей среды с помощью встроенного датчика температуры. ТС работает под управлением микроконтроллера. Схема управления обогревом включает подогреватель под ИЖЦ при температуре окружающей среды ниже минус 5 °С.

Напряжение +24В через фильтр С26, С27,С28, С29 поступает на клемму термостата ТС, состоящего из транзисторов VT1, VT2, которые по сигналу из микроконтроллера при температуре ниже минус 5 ºС открываются и начинают пропускать ток, ограниченный сопротивлениями R2, R3, R5, R6. За счет мощности, рассеиваемой на транзисторах VT1, VT2 и сопротивлениях R2, R3, R5, R6 осуществляется подогрев модуля индикации до температуры индикатора выше минус 5ºС. Для исключения резкого изменения температуры индикатора используется двухступенчатый нагрев. При температурах, значительно ниже минус 5 ºС, нагрев включается на 100% (оба транзистора включены). При температурах, близких к минус 5 ºС нагрев осуществляется при 50%  мощности (включен один транзистор).

При считывании информации объемом 8 Мбайт или перепрограммировании БОИ обмен информацией происходит через USB порт XS4, находящийся внутри блока, и подключенный через преобразователь USB к микропроцессору.

Питание БОИ осуществляется от блока питания напряжением 24 Вольта, которое поступает на клемму «Ж» XS7.  Далее через диод VD9 (400B, 3A) и фильтр  L1(22 мкГн;      0,67 А), C30 (50 В; 0,68мкФ), C36(50 В; 10 мкФ) «+24В» подается на преобразователь напряжения D14 (DC/DC преобразователь: входное напряжение 9 -36B, выходное ±5 В 0,25 А).

На выходе D14 образуется стабилизированное напряжения ±5 Вольт, которое используется для питания энергонезависимой памяти D2,D9, CAN приемопередатчика, модуля индикации HL1, USB порта XS4, а также для дальнейшего преобразования в стабилизированное напряжение 3.3 В.

В вариантах исполнения ОНК с блоком питания БП-01, в состав которого входит КБК, напряжение питания ±5 В подается в БОИ из БП-01.

Напряжение +3.3 В преобразованное из ±5 В в стабилизаторе с датчиком контроля напряжения ДКН D4 (TPS7333QD) подается на часы реального времени, микроконтроллер.  Датчик контроля напряжения служит для формирования сигнала сброса при включении питания, снижении входного напряжения +5В ниже допустимого, выключении (пропадании) напряжения на входе ДКН.  При включении питания по сигналу СБРОС в регистре адреса микроконтроллера устанавливается начальный адрес программы.

Часы реального времени служат для привязки информации, записанной в регистратор параметров, к реальным дате и времени, когда проводится запись рабочих параметров крана в РП. Питание часов при отключенном питании осуществляется от резервного источника питания - литиевой батареи G1 (LS14250). При включенном питании ОНК питание осуществляется от стабилизатора напряжения D4 (TPS7333QD). При этом потребление тока от литиевой батареи G1 (LS14250), которая служит в качестве источника резервного питания, прекращается до снятия напряжения +3.3 В с 8-го вывода микросхемы часов реального времени поз. D1 (DS1338Z-33). Сигнал с часов реального поступает на энергонезависимую память D2, D5 для привязки данных регистратора параметров к реальному времени, а также на микропроцессор MSP430F149 для отображения на ЖКИ.

 При выключении питания по сигналу СБРОС микроконтроллер завершает все выполняемые операции, часы переключаются на питание от резервного источника питания