5.Индикация входного и выходного напряжения
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
О ГАЗОРАЗРЯДНЫХ ПРИБОРАХ
Газоразрядными называют электровакуумные приборы, в которых движение электронов происходит в условиях ионизации наполнителя, т. е. намеренно введенного в прибор газа или пара. В качестве наполнителей используются инертные газы (аргон, неон и др.), водород, пары ртути, давление которых находится в пределах Ю-3... Ю-1 гПа и изменяется в зависимости от назначения прибора. Существенную роль в физических процессах, обусловливающих электрический разряд в газе, играет соударение электронов с атомами наполнителя. Увеличение напряжении электродов газоразрядных приборов сопровождается возрастанием скорости электронов и их кинетической энергии. Столкновение электронов, движущихся с большой скоростью, с атомами приводит к ионизации наполнителя. При этом положительные ионы двигаются к катоду, а электроны — к аноду. Поскольку положительные ионы нейтрализуют отрицательный заряд электронов, сопротивление газоразрядных приборов значительно меньше, чем у приборов без газового наполнения.
По виду используемого газового разряда эти приборы подразделяют на приборы дугового, тлеющего, коронного и высокочастотного разрядов. Приборы бывают с холодным и горячим (накаливаемым) катодом.
Газоразрядные приборы делятся на: газотроны, тиратроны, стабилитроны, декатроны, индикаторы тлеющего разряда.
Схемы включении
До появлении ВЛИ и ППИ газоразрядные индикаторы (ГРИ) были основными приборами техники индикации И сейчас они применяются очень широко из-за таких достоинств, как высокая яркость, чалая потребляемая мощность, высокое быстродействие. Но шачнтельные рабочие напряжения не позволяют ГРИ непосредственно подключать к цифровым ТТЛ микросхемам.
Промышленность выпускает ГРИ различной конструкции: одноразрядные буквенно-цифровые, многоразрядные иифровыг. цифро-аналоговые, шкальные и матричные Широко распространены также индикаторные тиратроны Практически все ГРИ представляют собой газоразрядные диоды, содержащие один 72
[или несколико катодов и анод. При увеличении разности потенциалов на диодном Промежутке до 200...250 В ток через него резко возрастает, а газ начинает [светиться. Ток обычно ограничивается резистивной нагрузкой
В одноразрядных ГРИ каждый катод представляет собой определенным [образом заданную геометрическую деталь (цифры, буквы). Кроме цифр и букн Катоды могут иметь форму знаков « + ».«-» и т. д. В многоразрядных и матричных гри электродная часть образуется двумя металлическими решетками. Катодные сегменты в многоразрядных индикаторах располагаются группами, образуя знакоместа, напротив каждого знакоместа находится анод.
1. Расчёт блока индикации.
Одним из достаточно распространенных видов индикации являются Газоразрядные индикаторы(ГРИ). Они обладают такими достоинствами как высокая яркость, малая потребляемая мощность и высокое быстродействие. Промышленность выпускает ГРИ различной конструкции: одноразрядные, буквенно-цифровые, многоразрядные цифровые, цифро-аналоговые, шкальные и матричные. Но значительные рабочие напряжения ГРИ не позволяют подключать к цифровым микросхемам напрямую. Выбираем индикаторы типа ИН-2. Праметры индикаторов приведем в таблице 5.1.
Таблица 5.1 Параметры индикатора ИН-2
|
Тип индикатора |
|
|
|
|
|
τ,ч |
|
ИН-2 |
≤200 |
≤100 |
≤1,5 |
≤1 |
-60…+70 |
≥1000 |
Подключение к данным индикаторам показано на рисунке 29.
Рис 5.1 ГРИ ИН-2
Для индикации знаков будем использовать ГРИ марки ИН-7А. Параметры данных индикаторов сведем в таблицу 5.2
Таблица 5.2 Параметры индикаторов ИН-7А
|
Тип индикатора |
|
|
|
|
|
τ,ч |
|
ИН-7А |
≤170 |
≤160 |
≤2,5 |
≤1 |
-60…+70 |
≥800 |
Схема подключения для индикаторов ИН-7А представлена на рис 30
Рис 5.2. ГРИ ИН-7А
5.1. Делители частоты.
Для вывода значения воспользуемся преобразованной величиной входного напряжения в частоту на выходе ПНЧ. А знак входного напряжение будет определяться сигналом на выходе компаратора. Для вывода величины напряжения нам необходима частота fcч 105Гц, следовательно перед использованием ее необходимо уменьшить. Коэффициент деления частоты равен:
Для этого используем 2 счетчика один из которых будет делить на 2, а второй на 10. Для этого будут использоваться микросхемы четырехразрядных двоичных счетчиков K561ИЕ11. Так как в номинальном режиме они будут делить частоту на 16, то следует предусмотреть случай когда на выходе счетчика будет нужное число сбросить текущий счетчик и подать сигнал на следующий счетчик для его приращения. Схема деления частоты на счетчиках K561ИЕ11 показана на рисунке 26.
Рис. 5.3 Схема делителя частоты на 20.
Также в схеме сброса счетчиков индикации потребуется делитель частоты на 10 и на 2.
Рис 5.4 Схема делителя частоты на 2.
Рис 5.5 Схема делителя частоты на 10
5.2. Блок счета импульсов индикации.
Так как нам необходимо чтобы на входах дешифраторов поступал двоичный сигнал от 0 до 9 то необходимо предусмотреть случаи когда счетчик отвечающий за данный разряд насчитает 10 импульсов и на его выходе будет число 1010. В этом случае необходимо обнулить счетчик и передать импульс на следующий счетчик. Схема счетчиков для вывода 3 значного числа на дешифраторы представлена на рис 27.
5.2. Дешифратор.
В качестве дешифраторов будем использовать микросхемы К561 ИД1
Двоичный код со счетчиков будет подаваться на дешифратор. В зависимости от поступающего двоичного кода, дешифратор будет вырабатывать сигнал на необходимом выводе для подачи его на элемент индикации. Таким образом будет обеспечиваться высвечивание необходимой цифры на индикации. Схема подключения дешифратора представлена на рис 3х
Рис 5.7 Схема подключения дешифратора К561 ИД1
Алгоритм работы дешифратора представлен в таблице 5,3
Таблица5,3 Алгоритм работы шифратора
|
Цифра (знак) на индикаторе |
Код на входе дешифратора |
Код на входе индикатора |
||||||||||||
|
1 |
2 |
4 |
8 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
0 |
|
|
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
2 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
3 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
4 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
5 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
6 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
7 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
8 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
|
9 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
Сигнал для индикации полярности входного напряжения будет подаваться напрямую от выхода компаратора.
5.3. Активный выделитель модуля.
Для индикации выходного напряжения в отличии от индикации входного напряжения требуется дополнительно преобразовать выходной сигнал в частоту, а также использовать отдельный выделитель модуля. Выделитель модуля необходим для подачи только положительного напряжения на вход ПНЧ что позволяет обойтись только одной микросхемой преобразователя.
Выделитель модуля:
Рис 5.8 Схема выделителя модуля
Для того чтобы выходной сигнал был пропорционален входному, передаточный коэффициент схемы должен быть равным 1.
При
Uвх <0
Принимаем R6 = 10 кОм, тогда для выполнения условия R6/R5=1, получим
R5=10 кОм.
При
Uвх >0
Необходимо
чтобы выполнялось условие: 
=1
Принимаем R2=R4=10 кОм, а R3=20 кОм.
Диод VD1 и VD2 будем выбирать по прямому току и обратному напряжению с коэффициентом запаса 2
Исходя из условий Iпр³Ia, Uобр ³Ub.max выбираем маломощные универсальные или импульсные диоды и записываем их параметры в таблицу 2.12.
Таблица 5,4 Параметры диода
|
Тип диода |
|
|
|
|
|
КД503А |
30 |
30 |
20 |
0,2 |
5.4. ПНЧ
5.4.1 ПНЧ выходного сигнала
Для ПНЧ ,индикации выходного напряжения, для простоты будет использоваться такая же микросхема что и в регуляторе, КР1108ПП1. Так как преобразователь будет использоваться только для системы индикации. То частоту выходного напряжения примем равной частоте необходимой для подачи на счетчики f=105Гц.
Принимая минимальную скважность импульсов равной четырем, получим:
Выбираем С2 = 0,27 мкФ
Выбираем R1 = 51 кОм С1 = 33 нФ
Сигнал определяющий полярность выходного напряжения будет напрямую поступать на вход индикации от выхода СОН+ ,Нуль+.
5.4.2 ПНЧ для блока сброса счетчиков
Для блока сброса счетчиков требуется частота 1,5 и 10 Гц. Для этого мы будем использовать ПНЧ который будет работать при постоянном напряжении +15В и следовательно генерировать постоянно одинаковую частоту.ПНЧ будет настроен на частоту 10 Гц
Принимая минимальную скважность импульсов равной четырем, получим:
Выбираем С2 = 2,7+0,16=2,86 мкФ
Выбираем R1 = 75 кОм С1 = 33 нФ
Данный блок сбрасывает (обнуляет) счетчики блока счета импульсов. Принципиальная схема данного блока представлена на рис. 3х.
Рис. 5.9. Блок сброса
DD9 – элемент «И» – КР1561ЛИ2, DD10 – D-триггер – К561ТМ3.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
