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.