Составление цифровых и аналоговых схем датчика угла поворота

2.  Расчёт отдельных узлов и основных элементов  цифрового датчика тока (ЦДТ).

2.1 Расчёт шунтирующего сопротивления.

Рис.2 Шунтирующее сопротивление

I_вх – входной ток;

I_вх=±10 A;

R_ш – шунтирующее сопротивление, включаемое последовательно в контролируемую цепь.

 - падение напряжения на шунте.

Рассчитаю номинал R_ш исходя из условия потерь мощности:

где  P_д  - допустимые потери.

Тогда из выражения:

Нахожу R_ш:

  Ом

Из ряда стандартных сопротивлений выбираю R_ш = 0,018 Ом

Проверка по потерям мощности на R_ш:

P_ш=I²_вх∙R_ш=(10)²∙0,018=1.8 Вт < 2 Вт

 В

2.2 Расчёт дифференциального усилителя.

Рис.3  Дифференциальный усилитель

U_{вх у}=0,18 – напряжение на входе усилителя.

U_вх.ВМ=10 В

Должно выполняться следующее равенство:

Принимаем  R4=R3=100 кОм, тогда

Отсюда

Принимаю R1=10 кОм, тогда

 Ом

Из ряда сопротивлений выбираю R4=270 кОм

Выбираем ОУ DA1 серии:

К544УД2А [1]

Его параметры заносим в таблицу 1:

Таблица 1.

2.3 Расчёт выделителя модуля.

Рис.4  Выделитель модуля.

U_вх.АЦП – напряжение на входе АЦП.

U_вх.ВМ – напряжение на входе выделителя модуля.

Расчёт выделителя модуля будем производить исходя из того, что:

Т.к.            ,   то

Коэффициент усиления выделителя модуля равен 1 ,т.е. U_вых.ВМ=U_вх.АЦП=U_вх.ВМ=10 В

Для этого необходимо чтобы выполнялось условие:

Примем:   R6= R5= R8=10 кОм;    R9= R7=20 кОм;  

Выбираем операционные усилители DA2.1 и DA2.2 серии К157 УД2[1].

  Их параметры заносим в таблицу 2:

Таблица 2.

 Выбираем диоды VD1 и VD2 по прямому току и обратному напряжению с коэффициентом запаса равным 2.

U_обр=2∙10=20 В

I_пр=2∙

Выбираем диоды серии Д2Ж [2], параметры их заносим в таблицу 3:

 Таблица 3.

2.4 Расчёт АЦП.

Выбираем микросхему АЦП К572 ПВ1, которая является универсальным многофункциональным узлом для устройств аналогового ввода-вывода микропроцессорных систем низкого и среднего быстродействия. Микросхема выполняет функции АЦП последовательных приближений с выводом параллельного двоичного кода через выходные каскады с тремя состояниями. Выходной ток при U_REF=10 В равен 1мА, ток нагрузки логических выходов не должен превышать 40 мкА для сигналов высокого уровня и 400 мкА для сигналов низкого уровня. Опорное напряжение не должно превышать ±15 В [3].

Номинальные параметры:

Опорное напряжение                                 U_REF=10 B;

Напряжения питания                                  U_cc1=5 B; U_cc2=15 B;

Токи потребления                                       I_cc1=3 mA; I_cc2=5 mA;

Выходное напряжение низкого уровня     U_0L=0.3 B;

Выходное напряжение высокого уровня   U_0н=2.4 В.

     Рис.5  Схема включения  микросхемы К572 ПВ1 в режиме АЦП.

В схеме используется ОУ DA4 серии К574 УД1. Параметры его в табл.4

Таблица 4

Назначение выводов приведено в таблице 5:

Таблица 5

Назначение выводов АЦП

2.5 Расчёт гальванической развязки.

Для гальванической развязки выберем оптоэлектронные переключатели. Выбираем оптоэлектронный переключатель серии АОД 101А [4].

Параметры данного элемента:

Падение напряжения на оптроне U_опт=1.5 В

Входной постоянный ток I_вх=10 мА

Входное обратное напряжение U_вх.обр=3.5 В

Выходное обратное напряжение U_{вых.обр}=15 В

Выходное обратное импульсное напряжение U_вых.и.=20 В

Рис.6 Оптоэлектронный переключатель.

2.6 Расчёт ЦАП.

Выбираем микросхему АЦП К572 ПВ1, которая работает в режиме ЦАП. [3]

Номинальные параметры:

Опорное напряжение                                 U_REF=10 B;

Напряжения питания                                  U_cc1=5 B; U_cc2=15 B;

Токи потребления                                       I_cc1=3 mA; I_cc2=5 mA;

Выходное напряжение низкого уровня     U_0L=0.3 B;

Выходное напряжение высокого уровня   U_0н=2.4 В.

В схеме используется ОУ К574 УД1.Параметры его в табл.4

Назначение выводов указано в таблице 5.

Рис.7 Схема включения  микросхемы К572 ПВ1 в режиме ЦАП.

2.7 Расчёт преобразователя.