![]() КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Одеса-2011рКерівник Мазур О.В. Залікова книжка № 090215 Виконав Гурський В.В. Група А-22 Курсовий проект ОНАХТ Кафедра АВП Предмет: ЕіМСТ По темі: “Широтно-імпульсний модулятор з постійним періодом із джерелом живлення від мережі перемінного струму” Факультет АКСіУП
Зміст Вступ 1. Розробка структурної схеми пристрою
2. Розробка принципової електричної схеми пристрою
2.1. Розрахунок схеми генератора
2.2. Розрахунок компаратора
2.3. Розрахунок гальванічної розв'язки
2.4. Розрахунок блоку живлення
3. Конструкторське пророблення схеми
4. Специфікація
5. Список літератури
Вступ
Перетворення сигналу, що полягає в зміні якого-небудь його інформативного параметра відповідно до переданого повідомлення називається модуляцією. Так, наприклад, у радіотехніці в якості перенесення інформації звичайно використовують гармонійні коливання, що характеризуються трьома параметрами – амплітудою, частотою і фазою. Впливаючи на один з цих параметрів, одержують амплітудну (АМ), частотну (ЧМ) чи фазову (ФМ) модуляції сигналу. При сигналі з носієм у виді послідовності імпульсів можуть модулюватися амплітуда, частота проходження або ширина імпульсів, порядок чергування імпульсів і поділяючих їхніх пауз і т.п. Звідси і більша розмаїтність можливих видів модуляції – амплітудно-імпульсна (АИМ), частотно-імпульсна (ЧИМ), широтно-імпульсна (ШИМ), кодоімпульсна (КІМ) модуляції й ін. Широтно-імпульсний модулятор – це пристрій, призначений для перетворення лінійного сигналу в імпульсний із заданою шпаруватістю. Прилади такого типу можуть будуватися як на основі перетворювачів напруги-частоти, так і на окремих елементах з використанням операційних підсилювачів, суматора і блоків стабілізації вихідної напруги. Сфера застосування таких пристроїв дуже широка. Вони можуть використовуватися в системах автоматичного керування: для перетворення сигналу вихідного з регулятора, також у джерелах живлення для стабілізації напруги при коливаннях напруг у мережі й у багатьох інших випадках.
1.Розробка структурної схеми пристрою. Відомо кілька варіантів побудови широтно-імпульсних модуляторів. Розглянемо деякі з них, які можна використовувати при розробці заданого пристрою. В якості широтно-імпульсного модулятор можна використовувати претворювач напруги – частоти, перетворювач, побудований на основі одновібратора. Їхні структурні схеми мають наступний вигляд: Ці схеми є найбільш простими і легко реалізуємі з допомогою інтегральних операційних підсилювачів, діапазон вхідних, вихідних сигналів і часових параметрів цілком реалізуємі для заданого приладу. Тому виберемо для реалізації плилад по структурній схемі Мал1. а). Розглянемо більш докладно структурну схему, приведену на мал1.а). Генератор, Сигнали якого подаються на компоратор, може мати форму вихідних сигналів трикутну, пилообразну, єкспоненційну і т. д. Таким чином, форма вихідної напруги генератора буде визначати закон модуляції при лінійному змінені вхідного сигналу. Розглянемо часові діаграми при пилообразному і трикутному вихідному сигналі генератора, поступаючих на компаратор і сигнал на його виході. Мал 2. Мал 3. Umax - максимальна вихідна напруга гунератора. Uвх - вхідна напруга управляюча. Тпер - тривалість періода модуляції. t1 - тривалість модулюючого імпульсу. Відомо що скважність S=Tпер/t1;
2. Розробка принципової електричної схеми пристрою. 2.1. Розрахунок схеми генератора. Відомо, що при інтегруванні постійної напруги за допомогою інтегратора, на його виході одержуємо лінійно наростаючу напругу. Змінюючи періодично полярність вхідної напруги на виході інтегратора можна повчити трикутні імпульси. Цей підхід реалізований у приведеній нижче схемі, (мал.4):
Мал. 4 Генератор імпульсів трикутної форми
Підсилювач DА2 являє собою, інтегратор, неінвертуючий вхід якого підключений к дільнику. Дільник установлює зсув вихідного сигналу. Елементи інтегратора R4 і С1 забезпечують необхідні тимчасові співвідношення. За рахунок зміни R4 змінюється частота роботи схеми. Струм що протікає: через R4, буде постійним. Постійний струм заряду С1 визначає лінійність форми вихідного сигналу. Вихід підсилювача DА2 через резистор R2 подається назад на неінвертуючий вхід підсилювача DА1, що представляє собою тригер Шмидта, R2 встановлює коефіцієнт зворотного зв'язку контуру і задає амплітуду сигналу. Визначимо параметри необхідні для розрахунку: Tпер = 11мс; Sвых= 1,5 – 5,7 де, Тпер - час одного періоду в мілісекундах; Sвых – шпаруватість (відношення часу одного періоду до часу одного імпульсу). По цим даним визначимо необхідну амплітуду Uвых. Визначимо значення часу одного імпульсу для мінімальної шпаруватості і час для максимальної шпаруватості.
Побудуємо графічно з заданими параметрами часу для мінімальної і максимальної шпаруватості імпульси і визначимо амплітуду (максимальне і мінімальне значення) трикутної напруги. Мал. 5. Графічне зображення трикутного імпульсу.
Виберемо для схеми генератора ОП типу К14ОУД20 з Uвых=±12 В, Uп= ±(5-20)В, Iп=3мА. Даний тип ОП має балансування. Балансування являє собою подстроювальний резистор номіналом 4,7 кОм. Резистори R1 і R2 розраховують із залежності:
Приймаємо R1=4 кОм, R2=10 кОм. Резистор R2 розділю на два, один із яких буде перемінним для точного підстроювання амплітуди вихідного сигналу. R2= R2'(20%)+R2''(90%)=2,2 кОм + 9,09 кОм. Тип резистора R1, R2'' – С2-29В-0,125В ±1%, R2' – СП5-2. Для схеми виберемо стабілітрон VD1 типу 2С212В с Uст=±12 В, при Іст= 5 мА; Струмообмежуючий резистор R3 вибираємо виходячи з потрібного струму через стабілітрон VD1 і припустимого струму ОП DA1, тобто одержуємо наступну залежність: Приймаємо R3=430кОм типу С2-29В-0,125 ±1%. Резистор R4 і конденсатор C1 вибираємо виходячи з наступної залежності:
Приймаємо конденсатор C1=0,01 мкф типу К73-15 і резистор R4=344 кОм типу С2-29В-0,125 ±1%.
2.2. Розрахунок компаратора. Схема пристрою порівняння має вид: Мал.6. У якості ОП DA3 візьмемо ОП типу К140УД6. На вхід, неінвертуючого ОП надходить вхідна напруга, а вихід генератора трикутних імпульсів до інвертуючого входу ОП. Резистори вибираю R7=R8=10 кОм, для усунення струму зсуву. Виберемо R7=R8=10 кОм, тип: С2-29В-0125 ±1% з номінальною потужністю 1Вт, з межею номінального опору від 3,3 Ом до 44 кОм.
2.3. Розрахунок гальванічної розв'язки. Вихідний сигнал компаратора необхідно гальвонічно розділити. Для цього скористаємся оптопарой типу АОТ123А. Розрахую номінали резисторів: R9 = U/I = 9,65/10*10-3 = 965 Ом. R11 приймаю рівним 50 кОм. Стабілітрон вибираю КС147А с Uст=4,7В и Iст=10 мА виходячи з цього розраховую R10=
2.4 Розрахунок джерела вторинного живлення Для забезпечення роботи схеми від мережі перемінного струму необхідне джерело вторинного струму зі стабілізатором напруги і випрямлячем. Структурна схема джерела живлення має вид: Uc Uстаб. Рис.3.1. Структурна схема стабілізованого джерела постійної напруги.
Для живлення і роботи пристрою необхідно стабілізоване джерело напруги на 15 вольт.
2.4.1. Розрахунок стабілізованого джерела на 15 вольт
Мал. 7. Електрична принципова схема стабілізованого джерела живлення на 15 В.
Визначимо струм споживаний пристроєм від стабілізатора. Запропонована схема містить 12 КМОП мікросхем сумарний струм споживання яких не перевищує 1 мА. Використовувані мікросхеми ДО490ИП1, з убудованими 7 – мі сегментними індикаторами споживають струм не більш 2 мА, без індикації. При роботі вбудованих індикаторів, струм споживаний на індикацію складає не більш 35 мА. Споживання струму на те щоб засвітилися світлодіоди, оптопари й індикації, складає 10 мА. Струм який споживається мікросхемою стабілізатором складає приблизно 15 мА. Просумуємо усі ці струми й одержимо зразковий струм споживання схемою.
При Вибираємо промисловий трансформатор типу ТА56-127/220-50 (броньовий) з параметрами: номінальна потужність 40 ВА. струм первинної обмотки 0,40/0,22 А. струм вторинної обмотки 11-12, 13-14 – 0,2 А. 15-16, 17-18, – 0,43 А. напруга вторинної обмотки висновки 11-12 28 В. висновки 13-14 28 В. висновки 15-16 28 В. висновки 17-18 28 В.
В якості випрямляча використовуємо мостову схему, тому що вона має в два рази більше середнє значення випрямлення струму і напруги, і значно менший коефіцієнт пульсації, чим однонапівперіодні. Зробимо розрахунок параметрів діодів моста. Визначимо середнє випрямляюче значення напруги, з урахуванням підвищення напруги мережі на 10%.
де - Визначимо середнє випрямляюче значення напруги, з урахуванням зниження напруги мережі на 20%.
Визначимо максимальну зворотню напругу на діодах моста.
Визначимо прямий середній струм, що протікає через діоди.
Визначимо прямий максимальний струм, що протікає через діоди.
По розрахованим вище параметрах, з довідкової літератури вибираю випрямну діодну зборку типу КЦ412А, її технічні характеристики наступні. - Iпр.ср. – 1 А; - Iпр.и. – 15 А; - Uобр.и. – 50 В; - Uпр. – 2,5 В. Вибравши тип діодів знайдемо їхній прямий опір rпр= Uпр./ Iпр.ср.=2,5/1=2,5 Ом. Визначимо параметр А по формулі: де - За графіком на мал.9.4[2] визначимо параметр H. H=700. Задамося коефіцієнтом пульсацій на виході випрямляча kп=0,1, і визначимо ємність конденсатора фільтра. З довідкової літератури як конденсатори фільтра використовуємо електролітичні конденсатори типу ДО50-6, 300 мкф, 50 В. Як інтегральний стабілізатор напруги застосуємо мікросхему КР142ЕН8В. Його технічні характеристики наступні: - Uвх, У – 17,5...35…35; - Uвых, У – 14,55...15…15,45; - KU,%/В – 0,05; - KI, %/А – 1; - Iвых. max, - 1,5 А. - З технічних характеристик інтегрального стабілізатора видно, що він забезпечить необхідний рівень стабілізації вихідної напруги, при коливаннях напруги мережі в діапазоні +10...-20%, що задовольняє завданню.
3. Конструкторське пророблення пристрою. Розроблений пристрій виконаний у виді єдиного блоку на одній монтажній платі способом друкованого монтажу. Перемінні резистори установимо по краях плати для забезпечення можливого регулювання. Розташуємо елементи блоку живлення поруч із трансформатором, інші елементи на вільній частині друкованої плати. Підключення пристрою до мережі і подачу вхідного сигналу виконаємо через розєм встановлений на одному з торців друкованої плати. Для зборки розробленого пристрою підбираються всі необхідні елементи, що розміщаються на друкованій платі (з'єднання елементів виконувати способом друкованого монтажу) виконаної з текстоліту.
Специфікація елементів
Список літератури.
1. Джерела електроживлення радіоелектронної апаратури: Довідник, /Під редакц. Г. С. Найвельта. -М.: Радіо і зв'язок, 1986, - 576с.
2. Довідкова книга радіоаматора – конструктора/ А.А. Бокуняев; Н.М. Борисов; Р.Г. Варламов і ін. Під ред. Н.И. Чистякова. – М.: Радіо і зв'язок 1990. – 624 с.
3. Щербаков В. И. Грездов Г. И. Електронні схеми на операційних підсилювачах: Довідник. –ДО.: Техніка, 1983. – 213 с.
Дата добавления: 2015-08-31; Просмотров: 519; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |