Разработка системы автоматического управления положением объекта (стр. 4 из 8)

Рассчитаем коэффициент заполнения

.

, (4)

где

– длительность импульса, равная

- период, равный

f – частота напряжения возбуждения сельсинов, равная 50 Гц,

,

где U₁ – напряжение снимаемое после схемы сдвига, численно равное

с

Подставив все значения в (4), получим:

На компаратор приходит два сигнала. На неинвертирующий вход компаратора подают входной сигнал

, равный 0,68 В. Сигнал, идущий на инвертирующий вход компаратора необходимо «раскачать» до величины максимального значения входного сигнала и сместить одним суммирующим усилителем в положительную область, а другим в отрицательную. Вот для этого нам и нужна схема сдвига уровня. Схема основана на суммирующем усилителе, для которого организуется смещение от источника постоянного напряжения U = 2 В. Выходное напряжение суммирующего усилителя определяется по формуле:

,

где

– напряжение, подаваемое на первый вход суммирующего усилителя с выхода повторителя напряжения,

- напряжение, подаваемое на второй вход суммирующего усилителя от источника постоянного напряжения,

- коэффициент усиления напряжения с первого входа,

- коэффициент усиления напряжения со второго входа.

В нашем случае

, , а на выходе мы должны получить . Примем значение первого коэффициента усиления , после этого найдем значение из выражения . Подставив значения, получим: .

Рассчитаем значения резисторов по формулам:

Примем значение резистора

КОм, тогда КОм, а КОм. Значения резисторов и равны значениям резисторов и соответственно.

Усилители выберем на микросхемах К140УД7, справочные данные которых приведены в таблице 7.

Таблица 7

Обозначение	Тип	UПИТ, В	Ток питания, мА	UВЫХ, В
DA9	К140УД7	5–20	3	11
DA10	К140УД7	5–20	3	11

Справочные данные на резисторы приведены в таблице 8:

Таблица 8

Обозначение	Тип	Сопротивление, кОм	Отклонение, %	Мощность, Вт
R17	С2–33H	4,3	5	0,125
R18	C2–33H	4,3	5	0,125
R19	С2–33H	22	5	0,125
R22	C2–33H	4,3	5	0,125
R24	C2–33H	22	5	0,125
R20	С2–33H	4,3	5	0,125

Блок №4: Фазочувствительный выпрямитель

Для того чтобы извлечь низкочастотный сигнал из модулированного колебания нельзя воспользоваться фильтрами, так как низкочастотный сигнал входит в состав модулированного колебания не как слагаемое, а как сомножитель. Нелинейное преобразование модулированного колебания, используемое для получения низкочастотного сигнала, реализуется в демодуляторах. В системах управления в качестве демодуляторов применяются выпрямители, у которых полярность выходного напряжения должна зависеть от фазы, а величина от амплитуды входного напряжения. Такие демодуляторы называются фазочувствительными выпрямителями (ФЧВ). ФЧВ представляет собой управляемый двухполупериодный выпрямитель, схема которого представлена на рисунке 13.

Рисунок 13

ФЧВ имеют два входа: сигнальный и управляющий (коммутирующий). Если на сигнальный вход подано гармоническое переменное напряжение

, а на управляющий – напряжение той же частоты , то напряжение на выходе выпрямителя определяется соотношением:

где

– постоянный коэффициент;

- фазовый сдвиг между напряжениями и .

Рисунок 14

На первой временной диаграмме показан входной амплитудно-модулированный сигнал. Огибающая показана пунктиром. На второй временной диаграмме показан выходной сигнал ФЧВ, представляющий собой выпрямленное напряжение, меняющее полярность при смене фазы входного сигнала на 180 градусов. Ключ работает синхронно с входным сигналом. Если возникает фазовый сдвиг между входным сигналом и сигналом управления ключом, то среднее значение выпрямленного сигнала уменьшается. При сдвиге на 90 градусов среднее значение становится равным нулю.

Состояние ключа определяет работу схемы. Рассмотрим два варианта:

1. Ключ замкнут. На не инвертирующем входе усилителя формируется ноль, при этом ток через резистор

отсутствует. Схема работает как инвертирующий усилитель. Выходной сигнал определяется по формуле:

2. Ключ разомкнут. Сигнал идёт на не инвертирующий вход. При этом напряжение

. Через резистор тока нет, и усилитель работает как неинвертирующий.

Для того чтобы коэффициенты передачи в обоих случаях были одинаковыми необходимо выполнить условие:

Недостаток схемы: различное входное сопротивление при замкнутом и разомкнутом состояниях ключа (либо равно бесконечности, либо

).

В нашем случае фазочувствительный выпрямитель будет работать как повторитель, поэтому в схему не будем включать резистор

. Из этого также следует, что резистор . Примем их равными 10 КОм.