Преобразователь разности фаз в ток

  МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

НОВОСИБИРСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  ТЕХНИЧЕСКИЙ 
УНИВЕРСИТЕТ

ФАКУЛЬТЕТ  АВТОМАТИКИ  И  ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ  ТЕХНИКИ

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ ПО ДИСЦИПЛИНЕ 

«СХЕМОТЕХНИКА»

Преобразователь разности фаз в ток

Группа: АТ-73                                                                                    Преподаватель: Каспер А.Э.

Студент: Краев А.К.

                Макаров Е.                                                                        

Новосибирск

 2009

Содержание

1.  Задание и исходные данные                                                                                                   3

2.  Разработка функциональной схемы                                                                                      3

3.  Разработка принципиальной схемы                                                                                      4

4.  Расчёт параметров и выбор элементной базы преобразователя                                            7

5.  Расчёт погрешностей преобразования                                                                                 9

6.  Вывод                                                                                                                                        11

1.  Задание и исходные данные.

Разработать преобразователь разности фаз в постоянный ток.

Значение преобразуемой фазы  меняется в пределах: .

Диапазон частот входного сигнала:  Гц.

Номинальный выходной ток  мА.

Входное напряжение  мВ.

Предел общей относительной погрешности .

Диапазон температур функционирования преобразователя равен .

2.  Разработка функциональной схемы.

Преобразование разности фаз в ток, возможно, провести в две стадии:

·  Преобразование разности фаз в код.

·  Преобразование кода в ток.

Для того, чтобы преобразовать разность фаз в ток, нам необходимо входные гармонические сигналы преобразовать в короткие импульсы в момент, когда гармоника переходит значение нуля из отрицательной в положительную полуволну.  Эти импульсы подаются на вход устройства счета. С приходом импульса от первого сигнала, счетчик начинает отсчет импульсов генератора. Когда появляется импульс от второго сигнала, счетчик перестает считать. Со следующим импульсом от первого входного сигнала процесс повторяется. Вся система работает в течение 62,5мс. С выхода счетчика код подается источник тока с цифровым входом.

Таким образом, функциональная схема будет иметь вид, изображённый на рис.1.

         

U₁                                                                                                                                                                     

                                                                                                                   I_вых

	преобразователь гармонического сигнала в импульсы напряжение

 

U₂

Рис.1. Функциональная схема преобразователя.

3.  Разработка принципиальной схемы.

Рассмотрим все этапы преобразования и составим принципиальную схему преобразователя.

3.1.  Преобразователь гармонического сигнала в импульсы.

В качестве преобразователя гармонического сигнала в импульсы воспользуемся RC цепочкой. Для того, что бы напряжение входа не было слишком большим, на вход поставим операционный усилитель, в результате чего при малой амплитуде сигнала, напряжение увеличится, при слишком большой, не будет превышать E питания ОУ.

                                   

 

                                      

                                                                      _R 

Рис. 2. Преобразователь гармонического сигнала в импульсы.

ОУ имеет скорость нарастания сигнала очень большую, поскольку входные сигналы могут быть высокой частоты.  Исходя из того, что максимальное значение частоты входного сигнала 20кГц, необходимо, чтобы конденсатор быстро заряжался и быстро разряжался.

 

                                      t                                 

      3Ʈ

Рис. 3. График полученного импульса.

Поскольку 1/20Кгц = 50мкс, то нам необходимо взять примерно Ʈ=12мкс, тогда

RC=12, значит

R=2кОм

С=6нФ

3.2.  Генератор

Исходя из того, что максимальная частота входного сигнала равна 20кГц, а погрешность счета должна быть не более одного процента, нам необходимо выбрать соответствующую частоту с которой генератор должен вырабатывать квантующие импульсы.

Соответственно:

Гц

А поскольку максимальная фаза 180 градусов, что соответствует половине периода гармонического сигнала, то частоту квантования необходимо удвоить, тогда

Гц

3.3.  Устройство счета.

На входе устройства счета стоит R-S триггер. Когда появился импульс первого сигнала, он подается на вход S триггера, в результате чего на выходе триггера появляется логическая «1», которая отправляется на вход логического «И». На второй вход логического умножения подаются постоянные сигналы с генератора квантующих импульсов, в результате на выходе логического элемента появляется «1», которая направляется на вход счетчика, и счетчик начинает считать.

Когда появляется импульс от второго сигнала, он подается на вход R триггера, в результате на выходе выскакивает логический «0», который, попав на вход логического «И» создает на его выходе логический «0», который, в свою очередь, отправляется так же на счетчик, и он перестает считать. С новым импульсом от первого сигнала процесс повторяется. Код со счетчика записывается в регистр.

U1                                  

U2

Рис. 4. Устройство счета.