СвСУ

Параметры двигателя ДШ–0,04:

Iном, А	Uном, В	Мн, Н/м	Мпуск, Н/м	nном, об/мин
2,3	13,5	0,0022	0,018	900

Параметры термопары ТСМ–6097, град. 23, –15…+15⁰ C:

Предел измерения в	Материал защитной арматуры	Монтажная длина в мм	Инерционность в с	Условное давление в кгс,см^2	Устойчивость к механическим воздействиям	Область применения
(+90)-(+150)	Сталь 0X13	80-500	9	4	Виброустойчивый	Газообразные и жидкие среды, не разрушающие защитную арматуру

Расчет схемы широтно-импульсного модулятора

В курсовом проекте используем интегральный метод формирования ШИМ. Принципиальная схема представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 – Схема интегральной ШИМ

Схема состоит из интегратора, компаратора, инвертора и двух D-триггеров . Временные диаграммы ее работы изображены на рисунке 2. Эта схема обладает высокой помехоустойчивостью, т.к. и сигнал управления U_y и сигнал обратной связи проходят через интегратор, который является фильтром. При отрицательном знаке U_y на выходе интегратора формируется положительное напряжение U_c и в такт с ГТИ переключается только триггер DD1, при смене знака U_y - триггер DD2, что обеспечит движение якоря двигателя в ту или иную сторону. Таким образом, триггер DD1 должен управлять одной парой транзисторов VT1, VT2, другой – транзисторами VT3, VT4 выходного каскада.

Когда на двигатель не подается управление, то U_oc = 0 и напряжение на выходе интегратора

. (1)

Когда двигатель запитан, то

, (2)

а полярность напряжений U_y и U_oc должна быть противоположной. Двигатель снова будет обесточен, когда U_с2 = 0 в момент времени t = T. Расчет будем вес вести для U_y = U_{y max}, тогда t_и = t_{и max}.

U_y

t

U_c

t

ГТИ

t

U_{иых комп}

t

Q₁

t

Q₂

t

Рисунок 2 - Временные диаграммы интегральной ШИМ

Для схемы интегратора выберем универсальный биполярно-полевой операционный усилитель К140УД18, так как он имеется на складе предприятия. Он имеет следующие характеристики:

Таблица 1

Тип микросхемы	КyU×10^3	Uсм, мВ	∆Uсм, мкВ/^оС	Iвх, нА	∆Iвх, нА	f1, МГц	^υUиых, В/мкс	Кос сф, дБ	Uвх, В	Uвх сф, В	Uвых, В	Iвых, мА (Rн , кОм)	UИП, В	IПОТ, мА
КР140УД18	50	10	-	1	0,2	-	2	-	10	10	11,5	(2)	±15	4

Примем U_{y max} ­­ ≤ 0,8 U^+(-)_{y max} ≤ 0,8 ∙ 12 ≤ 9,6 В. Примем U_{y max} = 9 В.

Рассчитаем схему так, чтобы интегратор не заходил в насыщение, т.е. зададимся напряжением U_c1 исходя из следующего условия: U_c1 ≤ U^+(-)_{y max} ≤ 12 В.

С целью однотипности элементной базы электронного блока, принимаем, что источником сигнала для первого каскада модулятора принят такой же операционный усилитель, что и в схеме модулятора.

Исходя из этого, рассчитаем величину резистора R₁ по формуле:

. (3)

Принимаем стандартное значение R₁ = 6,2 кОм.

Подставляя значение R₁ в формулу (5.5.1) найдем значение величины С. При этом принимаем U_c1 не более половины допустимой величины для гарантии работы в активной области, т.е. U_c1 = 5,5 В:

(4)

Затем в (5.5.2) принимаем, что напряжение U_c2 в конце периода равно нулю.

После этого, зададимся напряжением U_OC = 5В, получим значение R₂:

(5)

Примем стандартное значение 680 Ом.

Значения R₃ без расчетов примем равным 1 кОм.

Резистор R₄ зададим в тех же пределах (он необходим, так как компаратор типа САЗ имеет открытый коллектор).

Значение R рассчитаем как параллельное соединение R₁ и R₂:

(6)

Примем стандартное значение 620 Ом

С целью однотипности элементной базы электронного блока возьмем металлодиэлектрические резисторы общего назначения типа С2-33Н, которые имеются на складе предприятия.

Для увеличения чувствительности, входного сопротивления, а также снижения потребляемой мощности пороговых устройств возьмем универсальный компаратор К554СА3.Он имеет два выхода: открытый коллектор (вывод 9) и эммитерный (вывод 2). Из-за этих особенностей он пригоден для обслуживания любых цифровых микросхем умеренного быстродействия.

В качестве генератора тактовых импульсов (ГТИ) возьмем любой, частота которого f_ГТИ будет равной

и который будет иметь на выходе крутые фронты, т.к. пологие фронты не опрокинут триггер.

Когда U_y меньше U_{y max}, то напряжение на выходе интегратора U_{c1 max} будет понижаться по абсолютной величине, и этим определяется более короткий промежуток t_и­.

Сигналы Q₁ и , Q₂ и должны управлять транзисторами мощного каскада.

ЛИТЕРАТУРА

1.Автоматические приборы, регуляторы и вычислительные системы. Справочное пособие. Изд. 3-е, перераб. и доп. Под ред. Б.Д. Кошарского. Л., «Машиностроение» (Ленингр. отд-ние), 1976.

2.Захаров В.К., Лыпарь Ю.И. Электронные устройства автоматики и телемеханики: Учебник для вузов. – 3-е изд., перераб. и доп. – Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1984. – 432 с., ил.

3.А.Р.Решетилов, Н.И.Ольшевский. Методическое пособие по курсовому проектированию по курсу «Электроника и микросхемотехника» для студентов специальности «Автоматическое управление в технических системах». - Изд. 2-е, перераб. и доп. – Мн.: УО «БГУИР», 2002.

4.Резисторы: Справочник / В.В.Дубровский, Д.М.Иванов, Н.Я.Пратусевич и др.; Под ред. И.И.Четверткова и В.М.Терехова. – 2-у изд., перераб. и доп. – М.: Радио и связь, 1991. – 528 с.: ил.