Проектирование автоматического устройства (122609)

Посмотреть архив целиком

ПРОЕКТИРОВАНИЕ АВТОМАТИЧЕСКОГО УСТРОЙСТВА


Спроектировать на базе интегральных логических элементов (далее ИЛЭ) серии К155 заторможенный мультивибратор, автоколебательный мультивибратор, электронный ключ на базе высокочастотного транзистора, выбрать управляющий триггер серии К155 и двоичный счетчик на триггерах, комбинационные схемы на базе ИЛЭ серии К155.


Автоколебательный мультивибратор

Заторможенный мультивибратор

Счётчик

TU2, мкс.

UПФ/UЗФ

Т

tU2 мкс.

UПФ/UЗФ

K кол - во импульсов

6

0.79

12

1

0.79

60


Электронный ключ на транзисторе

t, не менее мкс.

U, В

E В

t, град. max

t, мкс.

C ключа пФ

384

5

1,5

60

3

10



tU1 — длительность выходных импульсов мультивибратора.

UПФ — напряжение переднего фронта импульса._

UЗФ — напряжение заднего фронта импульса.

tU2 — длительность выходного импульса заторможенного мультивибратора.

К — коэффициент пересчёта счётчика.

t---длительность импульса на выходе ключа.

U— амплитуда выходного импульса.

E — напряжение базового смещения.

t град max---максимальная температура окружающей среды.

t---фронт выходного импульса.

C---ёмкость нагрузки ключа.

Uо.выпр. - номинальное выпрямленное напряжение выпрямителя (входное напряжение стабилизатора);

Iо.max.выпр.- максимальный ток выпрямителя; max

Iо.min.выпр.- минимальный ток выпрямителя;

amin- относительное отклонение напряжения в сторону понижения;

amax- относительное отклонение напряжения в сторону повышения;

Kп.выпр- коэффициент пульсации напряжения на выходе выпрямителя;

Kп.ф. - коэффициент пульсации напряжения на выходе сглаживающего фильтра должен быть в 10 раз меньше.


В структурную схему входят следующие функциональные блоки:

  • заторможенный мультивибратор ЗМ;

  • RS-триггер;

  • электронный ключ на биполярном транзисторе;

  • схема сопряжения ключа со схемой включения стабилизатора постоянного напряжения;

  • понижающий трансформатор;

  • выпрямитель;

  • сглаживающий фильтр;

  • стабилизатор компенсационного типа для питания автоколебательного мультивибратора;

  • автоколебательный мультивибратор на интегральных логических элементах (ИЛЭ);

  • двоичный суммирующий счетчик;

  • комбинационная схема КС1, определяющая какое количество импульсов должен подсчитать двоичный счетчик;

  • комбинационная схема КС2, управляющая передачей содержимого счетчика на выходную шину данных BD;

  • стабилизатор компенсационного типа для питания остальных цифровых схем устройства.

Принцип действия .


Автоматическое устройство 3 после включения должно сформировать питающие схемы напряжение и под управлением запускающего импульса сгенерировать последовательность прямоугольных импульсов в заданными параметрами. Количество импульсов задается параметром К счетчика. Результат работы устройства может быть выведен на схему индикации или на какое-либо исполнительное устройство через шину данных BD.

Устройство работает следующим образом. При включении автоматического устройства напряжение сети ~220 B подается на силовой понижающий трансформатор 5, выпрямляется выпрямителем 6, сглаживается фильтром 7 и подает на вход стабилизатора мультивибратора 8 и стабилизатора напряжения для питания всех цифровых микросхем устройства (блок 13). Напряжение питания подается на все блоки схемы, кроме мультивибратора. Запускающий импульс переводит RS-триггер управления 2 в нулевое состояние и гасит суммирующий двоичный счетчик 10 сигналом R и запускает заторможенный мультивибратор 1. Выходной сигнал RS-триггера открывает электронный ключ 3 на выходе которого появляется выходное напряжение равное нулю. Это напряжение с помощью устройства сопряжения 4 формирует сигнал включения стабилизатора мультивибратора 8. Автоколебательный мультивибратор 9 начинает генерировать последовательность прямоугольных импульсов с заданными параметрами, которые подсчитываются суммирующим двоичным счетчиком 10. Двоичный код счетчика анализируется комбинационной схемой КС1 (блок 11), и как только этот код станет равным заданному числу К, вырабатывается единичный управляющий сигнал, который переключает RS-триггер в нулевое состояние. При этом ключ закрывается, устройство сопряжения 4 формирует напряжение +2В, которое отключает стабилизатор напряжения 8 и мультивибратор, счетчик фиксируется в последнем состоянии, а результат счета через комбинационную схему КС2 (блок 12) выводятся на шину данных BD. В таком состоянии автоматическое устройство будет находиться до прихода следующего запускающего импульса.

Uо.выпр. - номинальное выпрямленное напряжение выпрямителя (входное напряжение стабилизатора);

Iо.max.выпр.- максимальный ток выпрямителя;max

Iо.min.выпр.- минимальный ток выпрямителя;

amin- относительное отклонение напряжения в сторону понижения;

amax- относительное отклонение напряжения в сторону повышения;

Kп.выпр- коэффициент пульсации напряжения на выходе выпрямителя;

Kп.ф. - коэффициент пульсации напряжения на выходе сглаживающего фильтра должен быть в 10 раз меньше.


1.Заторможенный мультивибратор с резистивно-емкостной обратной связью на элементах. И - НЕ



1.1 Общие сведения. Принцип действия. Методика расчёта.

Мультивибратор — это простой релаксационный генератор прямоугольных импульсов, к которым не предъявляют жёстких требований по параметрам. Используется положительная обратная связь. Есть два вида возбуждения : жёсткое и мягкое. При жёстком — оба плеча в одинаковом состоянии (нет генерации).

Заторможенный мультивибратор (далее, как ЗМ) предназначен для формирования прямоугольного импульса с заданной амплитудой и длительностью в ответ на один запускающий импульс.

ЗМ можно получать из соответствующих автоколебательных мультивибраторов (далее, как АМ) путем замены одной из ветвей резистивно-емкостной обратной связи цепью запуска.

Длительность импульса запуска, с одной стороны, должна быть достаточной для переключения ИЛЭ, т.е. больше суммарной задержки их переключения (t01зд или t10 зд). С другой стороны, длительности формируемого импульса tU. В противном случае мультивибратор во время действия запускающего импульса будет в неопределённом состоянии.


ЗМ с резистивно-емкостной обратной связью на ИЛЭ И-НЕ ТТЛ получается из АМ (рис.1.1) путём исключения, например, конденсатора С2, резистора R2 и диода VD2. При этом резистивно-емкостная обратная связь заменяется непосредственной связью выхода ИЛЭ DD1.2 с одним из входов ИЛЭ DD1.2. Запускающие импульсы отрицательной полярности с амплитудой Uвх ”Eвых, подаётся на свободный от триггерного включения вход ИЛЭ DD1.1. В исходном состоянии ИЛЭ DD1.1 и DD1.2 находятся в нулевом и едином состояниях соответственно. Под действием запускающего импульса (t=t) логических элементов изменяют свои состояния на противоположные, времязадающий конденсатор начинает заряжаться через выход ИЛЭ DD1.1 и резистор R.

Напряжение Uвх2 на выходе ИЛЭ DD1.2 при этом экспоненциально изменяется от Emax, стремясь к нулю. Формирование рабочего импульса длительностью tU заканчивается при Uвх2 (tU)=U1n (t=t), так как дальнейшее уменьшение входного напряжения приводит к увеличению выходного напряжения ИЛЭ DD1.2. При t > t2 в мультивибраторе развивается регенеративный процесс, по окончании которого ИЛЭ возвращается в исходное состояние, а напряжение Uвх2 уменьшается скачком от U1n до (U1n - E1вых). Далее мультивибратор в два этапа возвращается в исходное состояние. Сначала конденсатор С разряжается через смещенный в прямом направлении диод VD, а затем, после запирания диода, конденсатор перезаряжается входным вытекающим током Iвх ИЛЭ DD1.2, а напряжение Uвх2 стремиться к значению U. Если пренебречь временем разряда С через диод VD, то

tB (R || R )*С* ln [ 10 + ].


Длительность импульса равна:

tU2 = (R + R)*С * ln

Если период запускающих импульсов Т > tU + tB, то мультивибратор успеет восстановиться.

Для получения почти прямоугольной формы выходных импульсов заторможенного мультивибратора при Т >= tU + t B сопротивление времязадающего резистора R выбирается таким образом:


R < R1вх *[(I1вх * R1вх / U0n) - 1]


1.2 Расчёт заторможенного мультивибратора.


Произведём расчёт заторможенного мультивибратора на ИЛЭ И - НЕ серии К155(стандартной).

Основные параметры серии К155:

Параметры


Параметры


I1ВХ,

- 0,8

R1ВХ, кОм

10

I0ВХ,

0

R0ВХ, кОм

Ґ

E

4,2

R, Ом

200

E

0

R, Ом

0

U , В не менее

U ,В не более

2,4

0,4

K, не менее

UВХ MAX, В

8

5,5

U

1,5

UВХ MIN, В

- 0,4

U

0,5

I MAX, mА

10

U ,В

1

f MAX, МГц

10



PПОТ, мВт, не более



Случайные файлы

Файл
38147.doc
12563.rtf
13837-1.rtf
128885.rtf
116342.rtf




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.