Разработка устройства логического управления 
ыбираем резистор металлоэлектрический типа С2-23 0.125/0.25 1% 118кОм, конденсатор электролитический К50-35 100мкФ 63В 097RLP.Рис.4.1 Схема включения таймера4.2 Тактовый генераторВ качестве тактового генератора будем использовать микросхему КР531ГГ1. Данная микросхема удобна тем, что на выходе мы получаем стандартный сигнал ТТЛ логики и простотой управления частотой.Микросхема представляет собой два независимых генератора, частота которых определяется напряжением.Каждый генератор имеет два входа для управления частотой: U - управление частотой, DU - управление диапазоном частоты. Если на вход U подан высокий уровень, а на DU низкий, то для фиксации частоты следует подсоединить между входами Свн внешний элемент - конденсатор или кварцевый резонатор.На выходах мультивибраторов получается меандр с частотойf0=0.0005/CТПриведенное выше выражение справедливо только для ТТЛ серии.По входу ЕI входную последовательность можно запретить, если подать напряжение высокого уровня.Рис.4.2 Схема подключения генератораЁмкость, необходимая для нашей частоты (25Гц) находится из уравнения: 25=0.0005/CТ. Отсюда СТ=0.0005/25=2 мкФ.Выбираем электрический алюминиевый миниатюрный конденсатор емкостью К50-35 мини 2.2 мкф 50 В (4х7мм)4.3 Устройство начального пускаУстройство представляет собой RC - цепь, формирующую при включении низкий потенциал на входе сброса D - триггеров, для принудительного установления начального состояния. Схема устройства приведена ниже:Рис.4.3 Устройство начального сброса.Величины элементов выбираем следующие: R1=1 кОм, С1=25 нФ. Резистор типа С2-29В-0.125-1кОм1%, конденсатор - К50-35-25В-24нФ4.4 Устройство реализации функции F1Задание: F1=ФНЧ 1го порядка, fгр=25 Гц, Ку=1, х1=-3Дб.Передаточной функцией ФНЧ 1го порядка является передаточная функция апериодического звена 1го порядка. Рассчитаем ФНЧ с помощью передаточной функции звена 1го порядка., , Резистор и конденсатор выбираем из стандартного ряда Е48 или Е96 для обеспечения допустимого класса точности.Для выполнения условия ставим на выходе ФНЧ компаратор, который сравнивает выходное напряжение ФНЧ и опорное напряжение.Опорное напряжение рассчитаем от уровня 10В.3дБ = 10-3/20=0,71UвхТ.о. Uоп = Для получения Uоп используем источник тока REF200 с выходом 100мкА и резисторы R1 С2-23 0,125/0,25 1% 51кОм и R2 С2-23 0,125/0,25 1% 20кОм.Схема реализации Uоп представлена на рис 4.5Схема реализации функции представлена на рис 4.4Используемые элементы R С2-23 0,125/0,25 1% 3,2кОм, С К50-35-25В-2мкФ компаратор LM111FE.Рис.4.4 Схема реализации функции Рис.4.5 Схема реализации Uоп 4.5 Устройство, реализующее функцию F2Для реализации устройства функции F2 нам потребуется две схемы: антилогарифматор и вычитатель.Схема антилогарифматора и значения сопротивлений и емкостей выбираем по [2, стр.150]Схема реализует функцию:Uвых=Uоп (R9/R5) e (R7/ (R7+R8)) (Uвх/Uт)UопR9/R5=2R7/ ( (R7+R8) UT) =0.2Пусть опорное напряжение 0,1В и зададим R5=1000Ом, получим R9=200Ом. Выбираем резисторы С2-23 0,125/0,25 1% 1кОм; С2-23 0,125/0,25 1% 200Ом.UT=26мВ, зададим R7=1кОм, тогда R8=191кОм. Выбираем С2-23 0,125/0,25 1% 1кОм; С2-23 0,125/0,25 1% 191кОм.Рис.3.6. Схема антилогарифматора. Выбираем схему вычитателя [2, стр.138]. Uвых=A (U1 - U2), в данном случае A=1. Выбираем резисторы так, чтобы R16=R17=R18=R19=10кОм. Выбираем резисторы из ряда E96 С2-23 0,125/0,25 1% 10кОм. Рис.3.7. Схема вычитателя. 4.6 Подключение контактного сигналаДля реализации логического сигнала B1 мы должны преобразовать контактные сигналы в логический. На данной схеме это реализовано на основе оптопары. Логические элементы: DD34 ИСКЛ. ИЛИ (74F86PC).В качестве оптопары будем использовать оптопару TLP521-1 со следующими параметрами: |
Коэффициент передачи по току, при токе 10мА,% | 600 | | Напряжение коллектор-эммитер, В | 55 | | Напряжение изоляции, кВ | 2,5 | | |
Рис.4.8 Схема реализации сигнала B1 4.7 Устройства опорного напряженияДля реализации опорного напряжения будем использовать источники тока REF200 и сопротивления для получения соответствующего напряжения.Опорное напряжение для нормирующего устройства датчика составляет 0,1В. R=U/I=0.1/100*10-6=1000 Ом, по ряду E96 выбираем резистор С2-29-0,125-1 кОм0,05%.Опорное напряжение для функции F2=5|Uн | U=7B.Отсюда R=U/I=7/100*10-6=70kОм. Из ряда E96 выбираем резистор С2-23 0,125/0,25 1% 70кОм.Рис.4.9 Схема подключений для получения опорного напряжения.4.8 Устройство индикацииДля реализации устройства индикации нам потребуются АЦП и устройство, выводящее значение сигнала.Устройство АЦП должно выводить сигнал с точностью до 1 десятой паскаля, при этом максимальное значение сигнала, согласно заданию, получается при изменении Uном от 0В до 10В соответствующее графику:Рис.4.10 График зависимости F2 (UH).т.е. от 0,42В до 4,755В. Для выберем АЦП 6-разрядный со входным сигналом, содержащим диапазон от 0,4В до 4,8В и выходные сигналы не более 5В. Выбираем AD7680 со следующими параметрами: |
Шифр изделия | AD7680 | | Амплитуда вх. сигнала | от 0 до VDD | | Пропускная способность | 100000 циклов/с | | Входной сигнал | униполярный | | Интегральная нелинейность (макс), МЗР | 4 | | Рассеиваемая мощность, мВт | 3 при 3 В 15 при 5 В | | Корпус | SOT-23 | | Корпус напряжение, внеш/внутр | внеш. | | Интерфейс | последовательный | | Описание | миниатюрный, 16-разрядный, 100 тыс. цикл/с, униполярный | | |
Рис.3.11 Схема подключения AD7680 Для вывода сигнала на индикатор потребуется двоично-десятичный дешифратор разрядов. Устройство индикации: |
Наименование | Kол-во разр., M | Прямой ток, мА | Макс. прям. напряж., В | Макс. обрат. напряж., В | Макс. прям. ток, мА | Макс. прям. импул. ток, мА | tи. мс | Тип корпуса | | KИПЦ09А-2/7K | 2 | 20 | 2 | 5 | 20 | 150 | 10 | KИ5-17 | | |
Рис.3.12. Тип корпуса устройства индикации 4.9 Устройства сопряженияУстройства сопряжения нужны трех типов:Нормализация шкалы датчика;Устройства сравнения (компараторы);Устройства сопряжения КЛУ1 с транзисторами и электродвигателем.Нормализация шкалы датчикаДля нормализации шкалы датчика надо расширить шкалу до 10В.Рис.3. Схема нормализации сигнала датчика Устройства сравнения.Для сравнения сигнала с устройства F2 с заданным необходимо получить значение заданного сигнала на основе схемы REF200 R=U/I=7/0.00001=70кОм. Выбираем резисторы из ряда E96 С2-23 0,125/0,25 1% 70кОм. В качестве компаратора будем использовать LM111FE с параметрами: |
Совместимость с технологиями | RTL, DTL, TTL, MOS | | Uи. п. | 1,5…15В | | Uсм | 0.7…3мВ | | Iвх | 60…100нА | | ДIвх | 4…10нА | | Iвых | 50мА | | tуст | 0,04мкс | | Iпот | 5…6мА | | RT | 6,4мВт/С | | Тип корпуса | DIP-8 | | |
Рис.3. Схема включения компаратора. Устройства коммутации с внешними элементами. Необходимо разработать три устройства для коммутации логических сигналов с транзисторами и электродвигателем. Для сопряжения автомата с транзисторами используется твёрдотельное реле К293ЛП6Р со следующими параметрами: |
Характеристика | ТТЛ-выход (2 канала) | | Напряжение изоляции, В | 3000 | | Вход. ток во включ. состоянии, мА | 5-20 | | Скорость передачи данных, Мб/с | 2 | | Ток потребления, мА | 10 | | Выходное напряжение, В | 5-15 | | Тип корп. | DIP-8 | | |
Рис.3. Схема включения устройства сопряжения. Резистор R1,R2 предназначены для ограничения тока на уровне 10 мА: . Выбираем резистор 499Ом. Разработаем устройство управления электродвигателем По условию курсового задания мощность управления составляет 10ВА. Будем считать напряжение питания электромагнита равным Ud=127/=89.8В, тогда можно вычислить ток управления. . В схеме управления будем использовать оптоэлектронное реле, которое помимо усиления сигнала управления обеспечит гальваническую развязку электромагнитов и автомата. |
Наименование | 4N29 | | Функцион. схема (номер схемы) | 8 | | Kоэффициент передачи по току, при токе=10 мА,% | 100 | | Напряжение коллектор-эмиттер, В | 30 | | Макс. выходной темновой ток коллектора, мА | 150 | | Напряжение изоляции, кВ | 2,5 | | Тип корпуса | PDIP-6 | | |
Рис.3. Схема устройства 4N29. Как видно из таблицы данное реле удовлетворяет нашим требованиям. Составим схему согласующего устройства на основе оптореле 4N98. Рис.3 Схема согласования выхода автомата с электромагнитом. Зададимся входным током реле равным 10мА, тогда учитывая падение на транзисторе и светодиоде, рассчитаем токоограничивающий резистор . кОм. Используемые элементы: VT1 - транзистор КТ315Г Мощность 150мВт; Ток коллектора 100мА; h21э 50. .350. R1,R2 резисторы МЛТ-0,125. VD1 - Импульсный диод FR203 Ток 2А; Обратное напряжение 200В. VT2 - Оптическое МОП-реле 5П98. Моделирование аналогового устройства F2 Схема устройства F2 в OrCAD. Результаты моделирования. |
| Резисторы | | | | R1,R15,R17 | С2-29В-0.125-1 Ком + 1% | 3 | | | R2 | С2-29В-0.125-2 МОм + 1% | 1 | | | R3,R6 | С2-29В-0.125-2 КОм + 1% | 2 | | | R4,R7,R21 | С2-29В-0.125-47 КОм + 1% | 3 | | | R5 | С2-29В-0.125-750 КОм + 1% | 1 | | | R8 - R10 | МЛТ-0.125-5.1 Ком + 5% | 3 | | | R11 | С2-29В-0.125-51 Ом + 1% | 1 | | | R12 | С2-29В-0.125-953 Ом + 1% | 1 | | | R13 | С2-29В-0.125-1,5 КОм + 1% | 1 | | | R14 | С2-29В-0.125-7,15 КОм + 1% | 1 | | | R16 | С2-29В-0.125-15 КОм + 1% | 1 | | | R18 | С2-29В-0.125-100 Ом + 1% | 1 | | | R19 | С2-29В-0.125-261 Ом + 1% | 1 | | | R20 | С2-29В-0.125-100 КОм + 1% | 1 | | | R22 | С2-29В-0.125-820 Ом + 1% | 1 | | | R23 | С2-29В-0.125-1 МОм + 1% | 1 | | | R24 | С2-29В-0.125-102 Ом + 1% | 1 | | | | | | | | | | | | | |
|
Позиционное обозначение | Наименование | Кол. | Примечание | | | Диоды и транзисторы | | | | VD1-VD3 | КД521А | 3 | | | VD4-VD6 | FR203 | 3 | | | VT1 | RPM20PB | 1 | Фототранзистор | | | Конденсаторы | | | | С1 | К50-35-25В-24нФ | 1 | | | С2 | КМ-6-0,047мкФ | 1 | | | С3 | К56-2,2мкФ*16В | 1 | | | С4, С7, С9 - С11, C16, C18, C19 | КМ-6-0,1мкФ | 8 | | | C5, C8 | КМ-6-0,01мкФ | 2 | | | C6 | К56-2200мкФ*16В | 1 | | | C12 | К50-35-25В-1мкФ | 1 | | | C13 | КМ-6-1мкФ | 1 | | | C14 | К56-470мкФ*25В | 1 | | | C15, C17 | К56-22мкФ*16В | 2 | | | C20 | КМ-6-100пФ | 1 | | | C21 | КМ-6-0,22мкФ | 1 | | | C22 | КМ-6-0,47мкФ | 1 | | | C23 | КМ-6-0,02мкФ | 1 | | | | Реле | | | | К1-К3 | ESR211-060-03-01 | 3 | | | | Индикаторы | | | | HG1 | ITS - E0803 | 1 | ЖКИ дисплей на 3.5 разряда | | | Коммутационне изделия | | | | SA1 | SPA-108 | 1 | Кнопка "СБРОС" | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |
5. Список литературы1. Васильев В.И., Миронов В.Н., Гусев Ю.М. Электронные промышленные устройства. - М.: Высшая школа. 1988. - 303 с. 2. Пухальский Г.И., Новосельцева Т.Я. Проектирование дискретных устройств на интегральных микросхемах: Справочник. - М.: Радио и связь. 1990. - 304 с. 3. Вуколов Н.И., Михайлов А.Н., Знакосинтезирующие индикаторы: Справочник. - М.: Радио и связь. 1987. - 576 с. 4. Дубровский В.В., Иванов Д.М. Резисторы: Справочник. - М.: Радио и связь 1991. - 528 с. 5. Бахтиаров Г.Д., Малинин В.В., Школин В.П. Аналого - цифровые преобразователи. - М.: Советское радио. 1980. - 280 с.
Страницы: 1, 2
|
|
