מחבר: צוות חינוך טכנולוגי מטח

שנת ההוצאה: תשס"ח - 2008

מילות מפתח: מערכות בקרה ממוחשבות

הספר כתוב בהתאם לתכנית הלימודים במקצוע מערכות בקרה ממוחשבות הנלמד בכיתה י"ב, במגמת הנדסת אלקטרוניקה ומחשבים.
בספר שני חלקים – החלק הראשון של הספר עוסק בביצוע של ניסויים ממוחשבים בסביבת היא למעשה שפת LabVIEW השפה הגרפית שעליה מבוססת תוכנת .LabVIEW התוכנה הגרפית שהמשתמש מחווט לפי תכנון לוגי (blocks) אבני הבניין של השפה הם מלבנים .(icons) צלמיות הכוללת דוגמה מפורטת המסבירה,LabVIEW מסוים. בחלק א' מובאת סקירה כללית של תוכנת כיצד בונים מערכת בקרה ספרתית וכיצד מפעילים אותה. בהמשך, מפורטת דרך הביצוע של ארבע התנסויות בהתאם לתכנית הלימודים.
בחלק ב' של ספר הניסויים שמונה ניסויים המתאימים לביצוע באמצעות שפה עילית כלשהי. לשם ביצוע הניסויים יש להשתמש בשלוש מערכות בקרה שונות המותקנות על כרטיסים אלקטרוניים נפרדים. כרטיס ל 'מערכת לבקרת טמפרטורה', כרטיס ל 'מערכת בקרת תנועה' (מהירות ומצב) וכרטיס ל 'מערכת לבקרת תאורה'.
התלמידים יוכלו למצוא את קבצי הקוד הדרושים לביצוע הניסויים של חלקים א' וב' באתר המגמה. אל הספר

נושא/נושאים: , הנדסת אלקטרוניקה ומחשבים

תוכן הספר:

• ניסויים במערכות בקרה ממוחשבות

• תוכן העניינים

• הקדמה

• חלק א' ניסויים במערכות בקרה ממוחשבות

• מבוא השימוש בשפות גרפיות לתיאור תהליכים ומערכות

• איור 1 קטע קוד בשפת C

• אייר 2 תיאור גרפי השקול לקטע הקוד באיור 1

• איור 3 חלון פנל בתוכנת LabVIEW

• איור 4 תמונת מסך הדיאגרמה של התכנית max

• איור 5 חלון כלים

• טכלה 1 טבלת אמת של מערכת אזעקה

• איור 6 חלון פנל של מערכת אזעקה

• איור 7 חלון Controls

• איור 8 חלון הדיאגרמה של מערכת אזעקה

• ניסוי 1 תכנון והפעלה של מערכת לבקרת תנועת כלי רכב - רמזור

• איור ‭1.1‬ רמזור לכלי- רכב

• טגלה ‭1.1‬ טבלת מצבים של רמזור

• טבלה ‭1.2‬ טבלת מצבים "בינארית" של מערכת רמזור

• איור ‭1.2‬ דיאגרמת מלבנים של מכונת מצבים מחזורית - רמזור לכלי רכב

• איור ‭1.3‬ מסך פנל של מערכת בקרת רמזור

• איור ‭1.4‬ פקד שליטה בזמן מופעי הרמזור

• איור ‭1.5‬ חלון דיאגרמה של התכנית לבקרת רמזור

• איור ‭1.6‬ פעולת מנייה מ‭0-‬ עד 3

• איור ‭1.7‬ מחולל שעון עם הכפלה ב‭000-‬ג

• איור ‭1.8‬ ממיר מייצוג עשרוני לבינארי

• טבלה ‭1.3‬ טבלת אמת של בקרת הרמזור

• איור ‭1.9‬ מימוש מערכת צירופית לבקרת רמזור

• איור ‭1.10‬ מימוש המערכת הצירופית להפעלת הנורה הירוקה ברמזור

• טבלה ‭1.4‬ תיקון זמן מופעי הרמזור

• איור ‭1.11‬ הוספת מוצא לממיר מעשרוני לבינארי

• איור ‭1.12‬ פעולת חיווט

• איור ‭1.13‬ הוספת שער AND

• איור ‭1.14‬ תמונת מסך של חלון הדיאגרמה, בשילוב שער NAND

• איור ‭1.15‬ תמונת המסך של חלון הדיאגרמה, לאחר הוספת שילוב של ‭NOTo AND‬

• איור ‭1.16‬ תמונת מסך של חלון הדיאגרמה

• איור ‭1.17‬ מערכת לבקרת רמזור עס מפסק בקרת שוטר

• איור ‭1.18‬ אותות מבואות ומוצא של שער AND במערכת

• איור ‭1.19‬ לולאת ‭While Loop‬

• איור ‭1.20‬ תת-תפריט Structures ופקד ‭While Loop‬

• איור ‭1.21‬ הוספת פונקציות ‭For While‬

• איור ‭1.22‬ חלון הדיאגרמה לאחר הגדרת מפסק בקרה ידני

• איור ‭1.23‬ חלון הפנל לאחר הוספת מפסק בקרה ידני

• טבלה ‭1.5‬ תכנון זמן מופעים רצוי

• ניסוי 2 שימוש במפתח תקשורת מקבילי להדמיה של פעולת מערכת הבקרה לרמזור

• איור ‭2.1‬ מסך הפנל של תכנית להצגת מידע בנוריות כרטיס הקלט /פלט

• איור ‭2.2‬ חלון הדיאגרמה להפעלת נוריות בכרטיס הקלט /פלט

• ‭2.3 IVN‬ הפונקציה ‭Out Port‬

• איור ‭2.4‬ איחוד 8 סיביות למספר בינארי והמרתו למספר עשרוני

• איור ‭2.5‬ חלון מערך בתפריט פונקציות

• איור ‭2.6‬ פתיחת חלון לבניית מערך בחלון הדיאגרמה

• איור ‭2.7‬ קטע מחלון דיאגרמה המכילה את הפונקציה ‭Build Array‬

• איור ‭2.8‬ מערך בן שלושה תאים

• איור ‭2.9‬ חיבור מוצאי המערכת הלוגית למימוש נורות הרמזור למערך

• איור ‭2.10‬ פוקציית המרה ממערך בינארי למספר

• איור ‭2.11‬ סדר בחירת התפריטים לקבלת הפונקציה ‭Out Port‬

• איור ‭2.12‬ יצירת כפתור בקרה ישירות מהפונקציה

• איור ‭2.13‬ יצירת חיבורים הדרושים להפעלת הפונקציה ‭Out Port‬

• איור ‭2.14‬ חלון לקביעת כתובת התקן הקלט

• איור ‭2.15‬ קביעת בסיס ספירה לבקר כתובת התקן הפלט

• איור ‭2.16‬ תמונת מסך של חלון הדיאגרמה

• אייר ‭2.17‬ תמונת מסך של חלון הפנל

• איור ‭2.18‬ מסך פנל של יישום לביצוע קלט מכרטיס קלט/פלט

• ‭2.20 -n>N‬ הפונקציה ‭In Port‬

• איור ‭2.19‬ חלון מסך דיאגרמה של תכנית לביצוע קלט מכרטיס קלט/פלט

• איור ‭2.22‬ פונקציה לחילוץ סיבית מתוך מערך בינארי

• איור ‭2.21‬ פונקציה להמרה ממספר עשרוני למערך בינארי של שמונה תאים

• איור ‭2.23‬ שלבי בחירת הפונקציה ‭In port‬

• איור ‭2.24‬ חיבור ממיר מעשרוני לבינארי לפונקציית ‭in Port‬

• איור ‭2.25‬ חיבור מתג בכרטיס קלט/פלט כמפסק שוטר בחלון הדיאגרמה

• איוו ‭2.26‬ מסך פנל של תכנית לבקרת פעולת רמזור עם מפסק שוטר ממשי

• איור ‭2.27‬ חלון הפנל - שלב תכנות אחרון

• איור ‭2.28‬ חלון הדיאגרמה - שלב תכנות אחרון

• ניסוי 3 תכנון והפעלה של תכנית להדמיית קוביית משחק

• איור ‭3.1‬ שתי קוביות משחק

• איור ‭3.2‬ סכמת מלבנים של מערכת להדמיית הטלת קובייה

• איור ‭3.3‬ מערך דפ"א להדמיית הטלת קובייה

• איור ‭3.4‬ אופן הדלקת הנוריות במערך הדפ''א להצגת הספרות ‭6-1‬

• איור ‭3.5‬ סימון הדפ''א המדמות את התוצאה של הטלת קוביה

• טבלה ‭3.1‬ טבלת אמת ראשונית של מערכת להפעלת 7 דפ"א

• טבלה ‭3.2‬ טבלת אמת סופית של מערכת להפעלת 7 דפ"א

• איור ‭3.6‬ מימוש הפונקציה ‭Lo‬

• איור ‭3.7‬ חלון פנל של התכנית ‭Randl .vi‬

• טבלה ‭3.3‬

• איור ‭3.8‬ חלון דיאגרמה של תכנית להטלת קובייה

• איור ‭3.9‬ הלולאה ‭For 1=0 to 5‬

• איור ‭3.10‬ לולאת ‭While Loop‬ בתוך לולאת ‭For Loop‬

• איור ‭3.11‬ תמונת מסך המתארת את בחירת פונקציית ההמרה ממספר עשרוני למערך בינארי

• איור ‭3.12‬ פונקציית ‭Index Array‬

• איור ‭3.13‬ בחירת הפונקציה ‭Index Array‬

• איור ‭3.1»‬ סדר הפעולות לבחירת הפונקציה ‭Compound Arithmetic‬

• איור ‭3.15‬ בחירת הפונקציה הלוגית

• איור ‭3.16‬ שער AND בעל 3 מבואות

• איור ‭3.17‬ מימוש הפונקציה ‭L t‬ באמצעות שער AND בעל 3 מבואות

• איור ‭3.18‬ פונקציית השהיה של ‭5mSec‬

• א»ור ‭3.19‬ בחירת רכיב תצוגה

• איור ‭3.20‬ חיבור רכיב התצוגה לדפ"א ‭L 1‬

• ניסוי 4 תכנון והפעלה של מערכת לבקרת מספר המקומות הפנויים בחניון מכוניות

• איור ‭4.1‬ תרשים מלבנים של מערכת צירופית

• אייר ‭4.2‬ תרשים מלבנים של מערכת בעלת זיכרון

• איור ‭4.3‬ תרשים זרימה עקרוני של המערכת

• איור ‭4.4‬ תרשים מלבנים של מערכת לחיווי מספר המקומות הפנויים בחניון

• טבלה ג‭4.‬

• איור ‭4.5‬

• איור ‭4.6‬ תמונת מסך היישום ‭FirstParking.vi‬

• איור ‭4.7‬ תמונת המסך של חלון הדיאגרמה לתכנית החניון

• איור ‭4.9‬ לולאה המכילה ‭Shift Registar‬

• איור ‭4.8‬ לולאת ‭While-loop‬ עם הגדרות הלולאה היוצרות "ריצה" אינסופית

• איור ‭4.10‬א חלון ובו הדיאגרמה לשאלה ‭4.8‬

• איור 0ג‭4.‬ב חלון הפנל לשאלה ‭4.8‬

• איור ‭4.11‬ חלון הפנל של יישום ‭Targil3.vi‬

• איוו ‭4.12‬ קביעת אופן הפעולה של מפסק

• איור ‭4.13‬ המרה של ערך לוגי ‭('071')‬ לערך מספרי ‭(0,1)‬

• איור ‭4.14‬ תמונת חלון הדיאגרמה של תכנית ‭targiB.vi‬ עם מפשק כחיישן כניסה

• איור ‭*.15‬ תמונת מסך חלון הדיאגרמה להצבת הפונקציה אי-שתי1ן

• ‭4.16 ^^^^‬ תמונת מסך דיאגרמה ‭TargiB.vi‬

• איור ‭4.17‬ תמונת המסך של ‭targi!4‬ לאחר עדכוני התוכנה

• איור ‭4.18‬ תמונת המסך של חלון הדיאגרמה ‭targil5.vi‬

• איור ‭*.19‬ הפונקציה Select

• איור ‭4.20‬ תמונת מסך של חלון הדיאגרמה לאחר השינויים

• איור ג‭4.2‬ יישום המדמה חניון שתי קומות

• נספח עדכון פריטים ל גרסה 7.1

• מקורות

• חלק ב' ניסויים במערכות בקרה ממוחשבות

• ניסוי 1 מערכת ממוחשבת לבקרת טמפרטורה בחוג פתוח

• איור ‭1.1‬ תרשים מלבנים של מערכת לבקרת טמפרטורה בחוג פתוח

• איור ‭1.2‬ מוצא הבקר בעבור טמפרטורות רצויות שונות

• איור ‭1.3‬ אופייני הצומת pn בעבור טמפרטורות שונות

• איור‭1.4‬ חיבור משדר טמפרטורה ‭1C‬

• איור ‭1.5‬ אריזות שונות של הרכיב ‭LM35‬ למדידת טמפרטורה

• איור ‭1.6‬ תרשים זרימה עקרוני של תוכנה לבקרת טמפרטורה בחוג פתוח

• איור ‭1.7‬ מעגל חומרה ייעודי לניסוי 1 ולכיסוי 2

• ניסוי 2 מערכת לבקרת טמפרטורה בחוג סגור

• איור ‭2.1‬ תרשים מלבנים של מערכת לבקרת טמפרטורה בחוג סגור

• איור ‭2.2‬ אופיין המערכת של בקרת טמפרטורה בשיטת ‭ON-OFF‬

• איור ‭2.3‬ תרשים זרימה של התהליך

• איור ‭2.4‬ תרשים מלבנים של מערכת ממוחשבת לבקרת טמפרטורה בשיטת ‭ON-OFF‬

• איור ‭2.5‬ תרשים מלבנים של מבנה התוכנה (קירור מאולץ}

• איור ‭2.6‬ אופיין המערכת המבוקרת באמצעות מחשב

• איור ‭2.7‬ תרשים זרימה עקרוני של תוכנה לבקרת טמפרטורה בחוג סגור

• איור ‭2.8‬ מעגל חומרה ייעודי לניסוי 1 ולניסוי 2

• ניסוי 3 בקרת עוצמת הארה בחוג פתוח

• איוו" ‭3.1‬ תרשים מלבנים של מערכת לבקרת עוצמת ההארה בחוג פתוח

• איור ‭3.2‬ אותות בקרה באפנון PWM

• איור ‭3.3‬ תרשים זרימה של תוכנה לבקרה על עוצמת ההארה בחוג פתוח

• אייר ‭3.4‬ מבנה הדוחף ‭LN2803‬

• איור ‭3.5‬ מעגל להפעלת נורת להט באמצעות מישק מחשב

• איור ‭3.6‬ התנגדות הרכיב LDR כתלות בעוצמת ההארה

• איור ‭3.7‬ מגבר לא הופך מופע והרכיב LDR

• איור ‭3.8‬ מעגל חומרה ייעודי לניסוי 3 ולכיסוי 4

• איור ‭3.9‬ מסך ההפעלה של התוכנית בניסוי 3

• טבלה ‭3.2‬

• אייר ‭3.10‬ גרף הקשר בין גורם המחזור ובין עוצמת ההארה

• טבלה ‭3.3‬ ריכוז המדידות - תגובת התדר

• איור ‭3.11‬ גרף תגובת התדר על מערכת הארה בחוג פתוח

• ניסוי 4 בקרה יחסית של עוצמת הארה בחוג סגור

• איור ‭4.1‬ תרשים מלבנים של מערכת לבקרה על עוצמת ההארה בחוג סגור

• איור ‭4.2‬ תרשים מלבנים של מערכת ממוחשבת לבקרה על עוצמת ההארה בחוג סגור

• איור ‭4.3‬ אופיין של בקר יחסי

• איור ‭4.4‬ הגברים שונים באופיין של הבקר היחסי

• איור ‭4.5‬ תרשים זרימה של תוכנה למימוש הבקר P

• איור ‭4.6‬ מעגל חומרה ייעודי לניסוי 3 ולכיסוי 4

• טבלה ‭4.1‬ עוצמת ההארה שנמדדה בעבור ערכי הארה רצויים - הגבר נמוך

• טבלה ‭4.2‬ עוצמת ההארה שנמדדה בעבור ערכי הארה רצויים - הגבר גבוה

• ניסוי 5 בקרה בחוג פתוח על מהירות הסיבוב של מנוע לזרם ישר

• איור ‭5.1‬ תרשים מלבנים של מערכת לבקרה על מהירות הסיבוב של ציר מנוע בחוג פתוח

• איור ‭5.2‬ רשים מלבנים של מערכת לבקרה על מהירות הסיבוב של ציר מנוע בחוג פתוח

• איור ‭5.3‬ תרשים זרימה של תוכנה לבקרה על מהירות הסיבוב של ציר מנוע בחוג פתוח

• איור ‭5.4‬ מעגל חומרה ייעודי לניסוי 5 ולכיסוי 6

• איור ‭5.5‬ תרשים המתאר את החיבור בין המנוע לטכומטר ולדינמו

• ניסוי 6 בקרה בחוג סגור על מהירות הסיבוב של מנוע לזרם ישר

• איור ‭6.1‬ מערכת ממוחשבת לבקרה על מהירות הסיבוב של ציר מנוע לזרם ישר

• איור ‭6.2‬ תרשים זרימה של תוכנה לבקרה על מהירות הסיבוב של ציר מנוע בחוג סגור

• איור ‭6.3‬ מעגל חומרה ייעודי לניסוי 5 ולניסוי 6

• ניסוי 7 בקרה בחוג סגור על המצב של ציר מנוע לזרם ישר

• אייר ‭7.1‬ טלסקופ לחקר החלל

• איור ‭7.2‬ שסתום פרפר

• איור ‭7.3‬ מגוף פרפר מבוקר על-ידי מנוע

• איור ‭7.5‬ תרשים מלבנים של מערכת לבקרה על העתק הזווית

• איור ‭7.»‬ פוטנציומטרים לבקרה על הזווית של ציר המנוע

• איור ‭7.6‬ תרשים מלבנים של מערכת ממוחשבת לבקרה על העתק הזווית של ציר המנוע

• איור ‭7.7‬ תגובת מערכת שיש לה שתי אינרציות שונות

• איור ‭7.8‬ התגובה של מערכת לבקרה על המדרגה

• איור ‭7.9‬ התגובה של המערכת לבקרה על העתק הזווית

• איור ‭7.10‬ תרשים זרימה של התוכנה לבקרה על הזווית של ציר מנוע בחוג סגור

• איור ‭7.11‬ מעגל חומרה ייעודי לניסוי 7

• איור ‭7.12‬ החיבור בין המנוע ובין חיישן הזווית

• ניסוי 8 בקרה על מנוע צעד

• איוו ‭8.1‬ חתך רוחב של מנוע צעד בעל קטבים בולטים

• איור ‭8.2‬ תיאור סכמתי של שלושה צעדים במנוע צעד

• איור ‭8.3‬ תיאור סכמתי של מנוע צעד מסוג מגנט קבוע

• איור ‭8.4‬ תיאור סכמתי של מנוע צעד מסוג משולב

• איור ‭8.5‬ תיאור סכמתי של מנוע צעד חד-קוטבי ושל מנוע צד דו-קוטבי

• איור ‭8.7‬ אופן הפעולה - צעד מלא, שני מופעים

• איור ‭8.8‬ אופן הפעולה - חצי צעד

• איור ‭8.9‬ מבנה כללי של מערכת לבקרה על מנוע צעד

• איור ‭8.10‬ תרשים מלבנים של מערכות לבקרת זווית באמצעות מנוע צעד

• איור ‭8.11‬ א מערכת ממוחשבת לבקרת מנוע צעד

• איור ‭8.11‬ ב תרשים מלבנים של מערכת ממוחשבת לבקרת מנוע צעד

• איור ‭8.12‬ תרשים זרימה של תוכנה לבקרה על מנוע צעד

• אייר ‭8.13‬ מעגל חומרה ייעודי לניסוי 8

• נספח

• מעגל חומרה המתחבר למפתח ‭LPT-n‬ של המחשב ומשמש לביצוע של הניסויים המפורטים בספר.

• תשובות לשאלות נבחרות בניסויים של חלק ב'

עמודים:

1  2  3  4  5  6  7  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  21  22  23  24  25  26  27  
28  29  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  41  42  43  44  45  47  48  49  50  51  52  53  
54  55  57  59  60  61  62  63  64  65  66  67  68  69  70  71  72  73  74  75  76  77  79  80  81  
82  83  84  85  86  87  88  89  90  91  92  93  94  95  96  97  98  99  100  101  102  103  104  105  106  
107  108  109  110  111  112  113  114  115  116  117  118  119  120  121  122  123  125  126  127  128  129  130  131  134  
135  137  138  139  140  141  142  143  144  147  148  149  151  152  153  154  155  156  157  158  159  162  163  164  165  
167  168  169  170  171  172  173  174  175  178  179  180  181  182  183  184  185  186  187  189  190  191  192  193  194  
195  196  197  199  200  201  202  203  204  205  206  207  208  209  210  214  215  217  218  219  220  221  222  223  224  
225  226  227  228  229  232  233  235  236  237