Разработка системы автоматического управления положением объекта (стр. 5 из 8)
Для дальнейшей работы с получившимся сигналом его следует отфильтровать. Для этого после ФЧВ поставим фильтр нижних частот.
В качестве элементной базы для ФЧВ выберем:
– Усилители на микросхемах К140УД7, справочные данные которых приведены в таблице 9.
Таблица 9
| Обозначение | Тип |  UПИТ, В | Ток питания, мА | UВЫХ, В |
| DA1 | К140УД7 | 5–20 | 3 | 11 |
| DA2 | К140УД7 | 5–20 | 3 | 11 |
– резисторы, характеристики которых приведены в таблице 10:
Таблица 10
| Обозначение | Тип | Сопротивление, кОм | Отклонение, % | Мощность, Вт |
| R1 | С2–33H | 10 | 5 | 0,125 |
| R2 | C2–33H | 10 | 5 | 0,125 |
| R4 | С2–33H | 10 | 5 | 0,125 |
– стабилитроны, характеристики которых приведены в таблице 11:
Таблица 11
| Обозначение | Тип | UСТ. НОМ, В | IСТ, мА | RСТ, ОМ |
| VD1 | 2C156A | 5.6 | 10 | 46 |
| VD2 | 2C156A | 5.6 | 10 | 46 |
В качестве переключающего устройства используется микросхема КР590КН4, параметры которой приведены в таблице 12
Таблица 12
| Тип | UКОМ, В | RЗАКР.КЛ, Ом | t, нс |  В |  В | UПИТ, В |
| КР590КН4 | ±15 | 75 | 150 | 4–15 | 0–0,8 | ±15 |
Блок №5: Компараторы напряжения
Компаратор служит для сравнения двух сигналов, один из которых является, как правило, опорным. Выходной сигнал компаратора принимает только два значения. Положительный или отрицательный уровень выходного напряжения показывает, какой из сравниваемых сигналов больше в данный момент времени. Схема компаратора напряжения приведена на рисунке 15.
Рисунок 15
В данной схеме компаратора на неинвертирующий вход ОУ подаем опорное напряжение (входной сигнал
), которое называется напряжением срабатывания компаратора. Это приводит к тому, что напряжение на выходе будет переключаться от 
до 
(напряжение насыщения усилителя) и обратно, когда входной сигнал (сигнал с выхода схемы сдвига уровня) проходит через значение, равное опорному 
. Если входной сигнал больше напряжения срабатывания, то на выходе компаратора наблюдается отрицательное напряжение, если меньше – положительное.Усилители выберем на микросхеме К140УД7, справочные данные которой приведены в таблице 13.
Таблица 13
| Обозначение | Тип | UПИТ, В | Ток питания, мА | UВЫХ, В |
| DA11 | К140УД7 | 5–20 | 3 | 11 |
| DA13 | К140УД7 | 5–20 | 3 | 11 |
Блок №6: Инвертор напряжения
Т.к. для работы полевых транзисторов, которые были выбраны для управления двигателем постоянного тока, на затвор необходимо подавать только положительное напряжение, то на выход одного из компараторов (с выхода которого поступает отрицательный импульс) необходимо поставить инвертор напряжения. Схема изображена на рисунке 16.
Рисунок 16
Сделаем его повторителем, т.е. резисторы
и 
будут равны. Примем их равными 10 КОм.Выберем элементную базу.
Усилители сделаем на микросхеме К140УД7, справочные данные которой приведены в таблице 14
Таблица 14
| Обозначение | Тип | UПИТ, В | Ток питания, мА | UВЫХ, В |
| DA1 | К140УД7 | 5–20 | 3 | 11 |
Выберем резисторы С2–33Н, характеристики которых приведены в таблице 15:
Таблица 15
| Обозначение | Тип | Сопротивление, кОм | Отклонение, % | Мощность, Вт |
| R1 | С2–33H | 10 | 5 | 0.125 |
| R2 | C2–33H | 10 | 5 | 0.125 |
Блок 7: Моделирование схемы формирования импульсного управления и схемы включения двигателя постоянного тока на полевых транзисторах
ФИУ – часть системы управления преобразователя, которая формирует логику формирования сигналов управления силовыми ключами, с последующим усилением по мощности. В структуре ФИУ есть информационно-логическая часть и усилитель импульсов, который согласовывает информационно-логическую часть с управляющей цепью силового ключа.
В нашем случае ФИУ будет состоять из четырех драйверов TLP250, четырех инверторов с открытым коллектором 530ЛН2 и двух диодов.
Сигнал, идущий с ШИМ имеет напряжение 14 В, для отпирания ключей на полевых транзисторах этого напряжения недостаточно, поэтому сигнал усиливают по напряжению до 24 В. Для перезаряда входной емкости полевого транзистора нужен более высокий уровень тока, чем у сигнала, поступающего с ШИМ.
Рисунок 17
Для этого сигнал усиливают по току с помощью комплиментарной пары транзисторов, находящейся внутри драйвера. Транзисторы VT1 – VT4 являются мощными полевыми транзисторами с изолированным затвором. У таких транзисторов подложка соединена с истоком внутри корпуса. Они обладают односторонней проводимостью, так как между истоком и стоком у них формируется диод (VD3 – VD6). Транзисторы VT1 – VT4 управляется положительным напряжением
.Выбираем транзисторы VT1 – VT4 исходя из соотношения:
, 
,где
- ток стока полевого транзистора, 
- ток нагрузки (пусковой ток электродвигателя постоянного тока), 
- напряжение сток-исток, 
- напряжение питания.В данном случае
А. По заданным параметрам выберем мощный полевой транзисторс изолированным затвором и каналом n-типа, параметры которого приведены в таблице 16.Таблица 16
| Обозначение | Тип | UСИ, В | UЗИ, В | IС, А |
| VT1 | 2П701А | 500 | 30 | 5–17 |
| VT2 | 2П701А | 500 | 30 | 5–17 |
| VT3 | 2П701А | 500 | 30 | 5–17 |
| VT4 | 2П701А | 500 | 30 | 5–17 |
Сигнал после ШИМ обладает некоторым отрицательным значением. Чтобы эту часть сигнала исключить используются диоды VD1 и VD2. Для их реализации выберем диоды 2Д510А, параметры которых приведены в таблице 17.
Таблица 17
| Обозначение | Тип | UОБР, В | IПР.MAX, мА |
| VD1 | 2Д510А | 70 | 0,3 |
| VD2 | 2Д510А | 70 | 0,3 |
Диоды VD3-VD6 осуществляют шунтирование нагрузки на интервале выключенного состояния ключа. В качестве элементной базы нам подойдут диоды Д233Б, параметры которых приведены в таблице 18.
Таблица 18
| Обозначение | Тип | UОБР, В | IПР.MAX, мА |
| VD3 | Д233Б | 300 | 5 |
| VD4 | Д233Б | 300 | 5 |
| VD5 | Д233Б | 300 | 5 |
| VD6 | Д233Б | 300 | 5 |
Также к элементной базе ФИУ относятся высокоскоростные драйверы транзисторов с изолированным затвором TLP250, параметры которых приведены в таблице 19.
Таблица 19
| Тип | Характеристика входного узла | Нагрузочная способность выходной цепи, А | Нагрузочная способность входной цепи, мА | Задержка передачи сигнала, мкс | Характеристика выходного узла | Напряжение питания, В |
| TLP250 | светодиод | 0,5 | 5 | 0,2 | эмиттерные повт. | 10 – 35 |
| TLP250 | светодиод | 0,5 | 5 | 0,2 | эмиттерные повт. | 10 – 35 |
| TLP250 | светодиод | 0,5 | 5 | 0,2 | эмиттерные повт. | 10 – 35 |
| TLP250 | светодиод | 0,5 | 5 | 0,2 | эмиттерные повт. | 10 – 35 |
И конденсатор в цепи драйвера емкостью 0,1 мкФ. Справочные данные на выбранный конденсатор приведены в таблице 20.