Файл: 1. 1 Обоснование необходимости разработки мехатронной системы.doc

Рисунок 6 – Панель управления GX-55
Рисунок контроллера представлен на рисунке 7. Контроллер MC-X1 является основным управляющим CAN модулем и обеспечивает обмен данными со всеми датчиками и компонентами системы. Его особенность заключается в модульной структуре – это значит, что количество входов и выходов может меняться в зависимости от модуля. Его характеристики видны в таблице 6.
Таблица 6 – Характеристики контроллера

Наименование	Показатель
Порты коммуникации	RS-232, CAN, Ethernet, Digital
Каналы связи	WiFi, BT
Материал корпуса	ABS - пластик
Питание	9 - 32 Вольт
Температурный режим	от -40° до +80°
Защита от внешней среды	IP67

Рисунок 7 – Контроллер MC-X1
Внешний вид показан на рисунке 8. Новый моноблочный спутниковый приемник специально разработан для компактного решения интеграции с машиной. Приемник GR-i3 принимает сигналы всех существующих на данный момент спутниковых систем таких как GPS, ГЛОНАСС, а также BeiDou и Galileo. Универсальность приемника обеспечивается модульной наращиваемой структурой, необходимой для дальнейшей совместимости с системами LPS и mmGPS. Устройство имеет компактный размер и небольшой вес, что делает его удобным для переноски и использования на местности. Оно также имеет низкое энергопотребление и может работать от встроенного аккумулятора или от внешнего источника питания. Антенна улучшает точность выполняемых работ, может быть использована для управления на расстоянии и улучшении связи. В целом, приемник GR-i3 является надежным и удобным инструментом для работы с глобальными навигационными системами и может быть использован в различных приложениях, связанных с геопозиционированием. Характеристики антенны есть в таблице 7.
Таблица 7 – Характеристики спутниковой антенны

Наименование	Показатель
Количество каналов	226 универсальных
Принимаемые сигналы	GPS; ГЛОНАСС; BeiDou; Galileo, QZSS, SBAS
Порты коммуникации	RS-232, CAN open, Ethernet, Digital
Каналы связи	BT / BLE
Материал корпуса	Магниевый сплав
Питание	9 - 32 Вольт
Температурный режим	от -40° до +80°
Защита от внешней среды	IP67

---

Рисунок 8 – Спутниковая антенна GR-i3
Внешний вид инерциального датчика представлен на рисунке 9. Система рассчитывает конфигурацию стрелы экскаватора на основе показаний новых инерциальных датчиков TS-i4. TS-i4 — это инерциальный датчик, который измеряет ускорение и угловую скорость движения объекта. Обмен данными происходит на скорости до 500kbps. Эти датчики имеют увеличенную защиту от физических нагрузок и от условий окружающей среды. Датчик TS-i4 имеет высокую надежность и долговечность, что делает его подходящим для использования в различных условиях эксплуатации.

В целом, датчик TS-i4 может быть очень полезным в различных приложениях, где необходимо измерять движение объекта с высокой точностью и быстротой. Он может помочь повысить эффективность работы и улучшить безопасность в различных отраслях промышленности. Характеристики датчика есть в таблице 8.
Таблица 8 – Характеристики инерциального датчика

Наименование	Показатель
Количество осей	3
Диапазон	360°
Чувствительность	± 0,01°
Протокол	открытый CAN
Материал корпуса	Литой алюминий
Питание	9 - 33 Вольт
Защита от внешней среды	IP69K
Температурный диапазон	-40° С до +85°С

Рисунок 9 – Инерциальный датчик TS-i4
Антенна предназначена для приема RTK поправок от базовой ГНСС станции, необходимых для получения сантиметровой точности позиционирования 3D системы. Внешний вид показан на рисунке 10.

В зависимости от условий работы могут быть использованы различные частоты, отличные от указанных в основных характеристиках в таблице 9 ниже.
Таблица 9 – Характеристики радиоантенны

Наименование	Показатель
Диапазон	439-443 Гц
Высота с основанием	350 -400 мм (зависит от частоты)
Монтаж	Магнитное основание
Температурный диапазон	-40° С до +85°С

---

Рисунок 10 – Радиоантенна

Внешний вид представлен на рисунке 11. Электромагнитные клапаны используются в экскаваторах для управления гидравлическими системами. Они позволяют контролировать поток гидравлической жидкости, которая используется для управления движением ковша, руки и других рабочих органов экскаватора. Каждый рабочий орган экскаватора имеет свой собственный электромагнитный клапан, который управляет потоком гидравлической жидкости в этом органе. Например, клапан управления ковшом открывается и закрывается, чтобы контролировать подъем и опускание ковша, а клапан управления рукой экскаватора открывается и закрывается, чтобы контролировать поворот руки. Электромагнитные клапаны в экскаваторах позволяют оператору точно контролировать движения рабочих органов и выполнять работу с высокой точностью. Они также повышают безопасность работы экскаватора, так как позволяют быстро остановить движение рабочих органов в случае необходимости. Кроме того, электромагнитные клапаны в экскаваторах обычно имеют долгий срок службы и надежны в работе. Они могут работать в широком диапазоне температур и условий эксплуатации, что делает их идеальным выбором для использования в тяжелых условиях, в которых работают экскаваторы. Его характеристика представлены в таблице 10.
Таблица 10 – Характеристики электромагнитного клапана

Наименование	Показатель
Габаритные размеры	35ммх70ммх87мм
Напряжение питания	12В
Номинальная мощность	15Вт
Масса	450г

Рисунок 11 – Электромагнитный клапан

Джойстики входящие в комплект системы многофункциональны и добавляют достаточно много комфорта к работе оператора. Внешний вид представлен на рисунке 12.

Левый джойстик необходим для управления автоматической системой и может похвастаться несколькими различными функциями. Левый джойстик содержит кнопку для включения "режима ковша" и кнопку клаксона.

---

Правый джойстик содержит различные кнопки быстрого доступа, которые позволяют оператору экскаватора держать руки на джойстиках. Правый джойстик имеет кнопки "подгон", смещения вверх и вниз. Его характеристики представлены ниже в таблице 11
Таблица 11 – Характеристики джойстиков управления

Наименование	Показатель
Программируемые кнопки	3
Функции машины	3
Материал корпуса	ABS пластик
Температурный режим	от -30° до +70°

Рисунок 12 - Джойстики управления JS-1

---

3 Проектирование, конструирование технических средств

3.1 Выбор контроллера

Контроллер для экскаватора — это компьютерная система, которая управляет работой механизмов экскаватора. Она позволяет машинисту управлять экскаватором с помощью джойстика или пульта управления, а также контролировать все процессы работы машины.

Контроллер включает в себя множество датчиков и электромеханических устройств, которые сообщают ему информацию о положении и работе экскаватора. Это позволяет контроллеру мгновенно реагировать на изменения условий и выполнить нужную операцию.

Контроллер МС-Х1 — это программируемый контроллер, который является одним из наиболее распространенных контроллеров в России. Он используется для автоматизации и управления многими промышленными устройствами и системами.

Автономный контроллер МС-Х1 был выбран по ряду причин. Обладая Wi-Fi каналом связи, он может эксплуатироваться без надобности спутниковой связи. Также возможна связь через сеть Интернет.

Стоит отметить, что контроллеры серии МС являются сборочными, т.е. обладающими съёмными модулями для дополнительных дискретных и аналоговых входов и выходов.

Контроллер измерительный МС-Х1 предназначен для реализации разнообразных алгоритмов автоматизированного управления технологическими процессами.

Контроллер в моей системе выполняет следующие функции:

1. 
   Измерение и преобразование в цифровую форму сигналов, поступающих от аналоговых и дискретных датчиков технологических параметров.
   
2. 
   Формирование дискретных и аналоговых выходных сигналов для воздействия на технологический процесс.
   
3. 
   Реализация алгоритмов функционирования, необходимых для управления конкретными технологическими процессами.
   
4. 
   Вывод информации на дисплей пульта оператора или на экран монитора компьютера, КПК или другого средства через интерфейс RS232C, Ethernet.
   
5. 
   Обеспечение связи через интерфейс RS485 между контроллерами и другими модулями.
   

Основные особенности контроллера МС-Х1:

---