Составление цифровых и аналоговых схем датчика угла поворота, страница 2

Данный преобразователь выполняет функцию перевода информации из двоичного кода в двоично-десятичный. По [8] выбираем преобразователь на основе микросхемы К155 ПР7. Принцип соединения преобразователей выбираем по [9].

Рис.8 Цифровой преобразователь кода.

2.8 Расчёт  блока определения знака.

По [1] выбираем компаратор DA4 на основе ОУ серии К544 УД2А. Параметры его заносим в таблицу 5

Таблица 6.

Серия ОУ

Uвых.макс(+)

Uвых.макс(-)

Iпот,мА

Iкз,мА

Iвх,нА

К544 УД2А

10

-10

7

45

0.1

Для расчёта цепи оптоэлектронного переключателя, выбираем  логический элемент НЕ серии К155 ЛН1 [5]. Основные электрические параметры которого заносим в таблицу 6.

Таблица 7.

Серия ЛЭ

Uвых0В

Uвых1

Uном

Iвх0,мА

Iвх1,мА

Iвых0,мА

Iвых1,мА

К155 ЛН1

0.4

2.4

0.4

-1.6

0.04

16

0.3

Максимальное напряжение питания Uмакс=6 В

Максимальное напряжение на входе Uвх.макс=5.5 В

Рис.9 Блок определения знака.

Выбираем R11=10 кОм.

R12 рассчитывается исходя из того, что входной ток оптрона Io=20 мА, падение напряжения на оптроне Uопт=1.5 В, напряжение насыщения компаратора Uнас=13 В, тогда, принимаем R12=1.2кОм.

Выбираем светодиод  АЛ 316 А [4], параметры которого:

Ic=10 мА, Uсв=2 В, Uобр=20 В.

, принимаем R13=300 Ом.

Выбираем диод VD3 по прямому току и обратному напряжению с коэффициентом запаса, равным 2.

Uобр=2∙18=32 В, Iпр=2∙10∙10-3=20 мА.

Выбираем диод Д104 [2] с параметрами: Uобр.макс=100 В, Iпр=30 мА.

2.9 Расчёт  цифрового индикатора.

Для визуального наблюдения каких-либо величин применяют различные виды индикаторов. Вид рабочей части семисегментного индикатор и порядок преобразования кодов приведены в табл 8 и рис :

Рис.11 Индикатор

Таблица 8

Слово на индикаторе

Код на входе преобразователя

(D3D2D1D0)

Состояние индикатора

(АBCDEFG)

1

0001

0110000

2

0010

1101101

3

0011

1111001

4

0100

0110011

5

0101

1011011

6

0110

1011111

7

0111

1110000

8

1000

1111111

9

1001

1111011

0

0000

1111110

-

1110

0000001

Ничего не высвечивается

1111

0000000

В качестве индикатора выбираем семисегментный вакуумный индикатор ИВ-3, схема включения которого приведена ниже.

Технические характеристики:

Uип = 20 – 27 В

Число сегментов – 7

Индикатор работает в паре с дешифратором. В качестве дешифратора выбираем микросхему К561ИД1

Таблица 9

Серия

Uвых0В

Uвых1

Uп

Iвх0,мкА

Iвх1,мкА

Iвых0,мА

Iвых1,мА

К561ИД1

0.8

4.2

5

1

1

0,9

0.3

Схема включения индикатора.


3.  Принципиальная электрическая схема устройства и расчёт её элементов.

Принципиальная электрическая схема устройства представлена в приложении 2.

           Т.к. излучающий диод оптопары открыт при высоком потенциале на аноде и низком на катоде, а заперт, при низком на аноде и высоком на катоде, то, для согласования гальванической развязки с АЦП, используем логические элементы НЕ.

Выбираем микросхему серии К155 ЛН1 [5]. Она состоит из 6 элементов НЕ. Выбираем ещё 4 элемента НЕ. Параметры их  заносим в таблицу 9

Таблица 9.


Серия ЛЭ

Uвых0В

Uвых1

Uном

Iвх0,мА

Iвх1,мА

Iвых0,мА

Iвых1,мА

К155 ЛН1

0.4

2.4

0.4

-1.6

0.04

16

0.3

Максимальное напряжение питания Uмакс=6 В

Максимальное напряжение на входе Uвх.макс=5.5 В

Для  ограничения токов к. з. на выходе ЛЭ ставим сопротивления, номинал которых рассчитывается из того, что ток оптрона Io=10 мА, падение напряжения на оптроне Uопт=1.5 В, напряжение питания Uп=5 В:

, примем R10=360 Ом

Примем  R14=R15=100 кОм.

Для получения опорного напряжения +10 В ставим делитель напряжения:

Рис.14 Делитель напряжения для получения UREF.

Выбираем стабилитрон КС211Ц   с параметрами:

Uс.ном=11В    Iс=0.5 мА

Подстраиваемый резистор СП5-2    RP1=10 кОм

R21=3 кОм;

Произведём проектирование и расчёт блоков питания на +5 В и ±15 В. Для осуществления гальванической развязки необходимо предусмотреть 2 блока питания – для питания элементов схемы находящихся до оптопар и после них.

Расчёт блока  питания (l).

Произведём выбор трансформатора, исходя из расчёта мощности всех микросхем с напряжением питания +5 В и ±15 В.

Pd(+5)=14∙РDD155АЦП +5VT1,

Где  РАЦП+5     –  Мощность АЦП

                   РDD155     –  Мощность цифровых микросхем серии К155

РАЦП=Ucc1∙Icc1=5∙3∙10-3=0.015 Вт

РDD155=0.01 Вт

Pd(+5)=14∙0.01+0.015 =0.155 Вт

Id=Pd/Uп=0.155/5=0.031 А

Pd(+15)DA157АЦП +15+2∙РDA544DA574+PREF,

Где  РАЦП+15    –  Мощность АЦП

                   РDA157      –  Мощность аналоговых микросхем серии K157

                   РDA544      –  Мощность аналоговых микросхем серии K544

                   РDA574      –  Мощность аналоговых микросхем серии K574