Разработка устройства для исследования скорости оседания эритроцитов.

Введение 4
1. Программа управления шаговым двигателем на микроконтроллере STM8S 5
2. Шаговые двигатели 6
3. Подключение драйверов шаговых двигателей 7
3.1 Характеристики 8
3.2 Основные элементы 9
4. Дисплей ILI9341 9
5. Корпус под электронные компоненты 10
6. Основание поддержки движения оптопары 11
Заключение 12
Список литературы: 13
Приложение 1 14
Приложение 2 16
Приложение 3 17

Весь текст будет доступен после покупки

Начать стоит с разрешения основной задачи по уменьшению используемой электроники и увеличения эргономичности устройства прибора скорости оседания эритроцитов (СОЭ). Уменьшение количества используемых компонентов ведет не только к вышеперечисленным факторам, но и к более удобному расположению электроники в специально отведенном для неё месте. Основной габаритной частью электроники является наличие трех шаговых двигателей и последующее их подключение. Для решения этой задачи необходимо было подобрать плату расширения, для размещения на ней этих компонентов.
Необходимые электронные компоненты должны располагаться в боковой части анализатора СОЭ для удобного использования.
Отсюда вытекает цель работы: уменьшить габаритные размеры электронных устройств и их подключения, путем подбора платы расширения; смоделировать корпус для их удобного расположения; выполнить чертежи компонентов устройства, включая корпус для размещения электроники.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Программа управления шаговым двигателем на микроконтроллере STM8S
Движение шаговых двигателей осуществляется с помощью программы написанной на базе микроконтроллера STM8S. В качестве примера была протестирована программа для одного из шаговых двигателей, который выполняет подъем и спуск оптопары для просвечивания капилляров, наполненных исследуемым препаратом крови. При нажатии на одну из кнопок шаговый двигатель совершает вращение по часовой стрелке, при нажатии второй кнопки вращение осуществляется в противоположенную сторону. Было выбрано прерывание от кнопок, организованное не по фронту, а по уровню сигнала на выводе одного из портов, поэтому при использовании одной из кнопок вращение будет осуществляться до тех пор, пока не будет кнопка не будет отпущена или пока не достигнет концевого выключателя. После его нажатия шаговый двигатель начнет вращение в другую сторону, пока не дойдет до другого концевого выключателя. Схема управления шаговым двигателем представлена на рис.1.

Рисунок 1 – Схема подключения шагового двигателя к микроконтроллеру
Программный код представлен в Приложении 1.

2. Шаговые двигатели
Механическая работа прибора осуществляется за счет движения трёх шаговых двигателей. А именно, ШГ Seagate 72041-240 выполняет вращение винта, по которому осуществляется вертикальное движение оптопары.

Рисунок 2 – ШД Seagate 72041-240
ШГ SPS-15RF-172KP выполняет горизонтальное выдвижение и задвижение оптопары.

Рисунок 3 – SPS-15RF-172KP
С помощью ШД3920-0.4 осуществляется вращение элемента подставки с капиллярами.

Рисунок 4 – ШД3920-0.4
3. Подключение драйверов шаговых двигателей
В первоначальном варианте устройства использовались три драйвера для работы с биполярными шаговыми двигателями типа А4988.
Технические характеристики драйвера А4988:
- напряжения питания: (8-35) В;
- режим микрошага: 1, 1/2, 1/4, 1/8, 1/16;
- напряжение логики: (3-5,5) В;
- защита от перегрева;
- максимальный ток на фазу: 1 А без радиатора; 2 А с радиатором.
- габариты модуля: 20 мм х 15 мм х 10 мм;
- габариты радиатора: 9 мм х 9 мм х 9 мм;
Так как курс работы был направлен в пользу оптимизации количества электронных компонентов, было принято решение использовать плату расширения Keyestudio CNC Shield V4.0. Она предназначена для создания на основе серии контроллерах Arduino и серии STM. принтеров, станков с числовым программным управлением, в том числе гравировальных, фрезерных, маркировальных, станков портальной резки, промышленных роботов. Контроллеры Arduino и STM позволяют работать станку автономно или управлять с помощью компьютера через USB-порт.

Рисунок 5 – Плата расширения Keyestudio CNC Shield V4.0
3.1 Характеристики
• Возможность работать с открытым универсальным ПО (GRBL) и стандартным G-кодом;
• До 3-х осей управления;
• До 6-ти концевых выключателей;
• Управление шпинделем (включение, направление вращения, охлаждение) или другим исполнительным устройством;
• Драйверы шаговых двигателей: A4988, DRV8825;
• Поддержка микрошага;
• Компактный дизайн;
• Напряжение питания: 12...36В;
• Размеры - 65 х 55 х 20 мм;
• Вес - 32 г.
Удобство использования именно данной платы расширения заключается в наличии у неё трех слотов для подключения трех драйверов двигателей. На плате место под слоты обозначено желтым цветом. Как уже было сказано ранее, плата расширения помимо работы с драйверами двигателей А4988 может использоваться также с типом драйверов DRV8825, что расширяет возможности выбора при выходе из строя с последующей заменой одного из драйверов.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Ks0096 keyestudio CNC Kit / CNC Shield V4.0 + Nano 3.0+3pcs a4988 Driver / GRBL Compatible // NanoCNCBoard URL: https://cdn.hackaday.io/files/284781218402752/NanoCNCBoard.pdf (дата обращения: 10.01.2023).
2. Ks0152 keyestudio CNC Shield V4 // keystudio URL: https://wiki.keyestudio.com/Ks0152_keyestudio_CNC_Shield_V4 (дата обращения: 12.01.2023).
3. CNC_shield_v3 // mbitech URL: http://mbitech.ru/images/userfiles/image/CNC_shield_v3.pdf (дата обращения: 03.01.2023).
4. Иванцов И.С., Юшков И.С. Разработка универсальной платы расширения для обучения программированию базовых функций ардуино // L Огарёвские чтения. - Саранск: Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева, 2021. - С. 573-576.
5. Национальный Исследовательский Томский Политехнический Университет // Практическое руководство по программированию STM-микроконтроллеров URL: https://portal.tpu.ru/SHARED/t/TORGAEV/academic/Tab4/Posobie3.pdf (дата обращения: 07.01.2023).
6. Шаговый двигатель из CD/DVD привода // AVR-STM-C++ URL: https://avr-cpp.blogspot.com/2019/04/cddvd.html (дата обращения: 14.01.2023).

Весь текст будет доступен после покупки