Смекни!
smekni.com

Разработка устройства логического управления (стр. 3 из 4)


Схема устройства приведена ниже:

Рис.4.3 Устройство начального сброса.

Величины элементов выбираем следующие: R1=1 кОм, С1=25 нФ. Резистор типа С2-29В-0.125-1кОм±1%, конденсатор - К50-35-25В-24нФ

4.4 Устройство реализации функции F1

Задание: 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=0,71Uвх

Т.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 4.5

Схема реализации функции

представлена на рис 4.4

Используемые 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 F2

Для 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=2

R7/ ( (R7+R8) UT) =0.2

Пусть 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 сигнала

Для 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 напряжения

Для 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 кОм±0,05%.

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 индикации

Для 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-воразр., M Прямойток, мА Макс. прям.напряж., В Макс. обрат.напряж., В Макс. прям.ток, мА Макс. прям.импул. ток, мА tи. мс Типкорпуса
KИПЦ09А-2/7K 2 20 2 5 20 150 10 KИ5-17

Рис.3.12. Тип корпуса устройства индикации

4.9 Устройства сопряжения

Устройства сопряжения нужны трех типов:

Нормализация шкалы датчика;

Устройства сравнения (компараторы);

Устройства сопряжения КЛУ1 с транзисторами и электродвигателем.

Нормализация шкалы датчика

Для 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 LM111FEс параметрами:

Совместимость с технологиями RTL, DTL, TTL, MOS
Uи. п. 1,5…15В
Uсм 0.7…3мВ
Iвх 60…100нА
ΔIвх 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.