2.2 Имитационное математическое моделирование на пк
Моделирование представлено в системе MicroCap 9.
Схема узла усиления сигнала инфракрасного приёмника представлена на рис. 2.3.
Рисунок 2.3 – Схема электрическая принципиальная в системе моделирования Micro-Cap
Для этого в библиотеках системы найдем нужные нам компоненты по их условным обозначениям. MicroCap 9 имеет параметры этих элементов по их эквивалентным моделям и позволяет строить приближенный анализ их работы (рис. 2.4).
Рисунок 2.4 – Результаты моделирования
Описание процессов (рис. 2.4):
- на первом графике представлен сигнал на выходе ОУ;
- на втором графике представлен сигнал на входе ОУ, принятый с инфракрасного приемника;
- на 3м графике представлен сглаженный сигнал на выходе интегратора
- на 4м графике представлен логический уровень (нуля в данном случае) на выходе каскада.
Для демонстрации необходимости триггера Шмидта и работоспособности схемы, уменьшим постоянную времени интегратора, в результате получим нестабильность выхода (видно на последнем графике, рис. 2.5).
Рисунок 2.5 – Графики моделирования при измененных параметрах
Исследуется схема выключателя с двумя тиристорами для коммутации постоянного тока при поочередной подаче сигнала в цепях управления главного и вспомогательного блоков.
Рисунок 2.6 – Электронный ключ. Схема моделирования
Запирание главного тиристора VS1 в цепи нагрузки происходит при помощи заряженного конденсатора С1, который является источником отрицательного напряжения с малым внутренним сопротивлением, что дает возможность подать через тиристор VS2 на VS1 достаточно большое обратное напряжение для уменьшения прямого тока через VS1 до нуля с последующим его запиранием. Время приложения обратного напряжения tC должно быть меньше времени запирания tЗ тиристора VS1. При коммутации
,
(2.2)
где Uc1 – напряжение на конденсаторе C1;
Rн – сопротивление нагрузки.
В момент времени t = tC напряжение на VS1 равно нулю и, следовательно, имеем
(2.3)
После преобразования
(2.4)
Надежное запирание тиристора VS1, обладающего временем восстановления управляемости, равным tB, будет иметь место при tC2tB. Следовательно, минимальное значение емкости С1 должно удовлетворять условию (для активной нагрузки)
С1 > 1,45 tB IН / UП, мкФ, (2.5)
где tВ – время выключения VS1, мкс,
Iн – ток нагрузки в момент коммутации, А;
Uп – напряжение питания, В.
Величина сопротивления R1 выбирается такой, чтобы после разряда конденсатора С1 тиристор VS2 запирался, т.е. необходимо выполнить условие
Iвыкл > Uп/R1, (2.6)
откуда
R1 > Uп / Iвкл, (2.7)
где Iвыкл – ток выключения тиристора VS2, А.
От соотношения R1 и C1 зависит возможная максимальная частота включения – выключения [10]:
(2.8)
Ток нагрузки
Iн = Uп / Rн. (2.9)
При аварийных режимах работы, сопровождающихся значительным током нагрузки, размыкание цепи можно осуществлять автоматически при включении тиристора VS2 от падения напряжения на сопротивлении Rш.
Регулированием этого сопротивления и подбором стабилитрона VD2 по параметру Uнсм можно заранее задать величину тока перегрузки или тока к.з., при котором произойдет выключение тока нагрузки. Причем высокое быстродействие выключателя позволяет прервать ток короткого замыкания задолго до того, когда он достигает установившейся величины.
Рисунок 2.7 – Графики моделирования работы узла электронного ключа
Для работы выключателя в циклическом автоматическом режиме блок ИСУ и ключи управления S1, S2 замыкаются блоком автоматического управления, содержащим регулируемый мультивибратор и импульсные трансформаторы.