Проектирование структурной схемы стабилизатора сетевого напряжения мощностью до 5 кВт бытового назначения

2.1 Постановка задачи.

Устройство представляет собой стабилизатор сетевого напряжения мощностью до 5 кВт бытового назначения. В устройстве имеются клеммы для подключения нагрузки и клеммы для подключения к сети. Регулирование происходит фазовым методом, для этого напряжение повышается при помощи трансформатора выше номинального и при помощи тиристоров обрезается до номинального действующего значения. Диапазон компенсирующих отклонений ± 10% (рисунок 2.1)

Рисунок 2.1 – Фазовое регулирование

Силовая часть представлена на рисунке 2.2

Рисунок 2.2 – Силовая часть стабилизатора

2.2 Структурная схема.

На основе обзора литературы спроектируем структурную схему устройства, которая представлена на рисунке 2.3 и состоит из блоков:

ТС – тактовая система. Предназначена для тактирования процессора и системы.

БЦП – блок центрального процессора. Является центральным управляющим звеном.

СА – селектор адреса. Предназначен для анализа адресной информации на шине данных и активации того устройства, с которым процессор обменивается данными.

ОЗУ – оперативно запоминающее устройство. Предназначено для хранения переменных данных.

ПЗУ – постоянно запоминающее устройство. Предназначено для хранения данных программ.

УВ – устройство ввода. Предназначено для сопряжения процессора и датчика напряжения.

Д – датчик напряжения.

СУ – система управления.

Рисунок 2.3 – Структурная схема устройства

2.3 Функциональная схема.

На основе структурной схемы спроектируем функциональную.

Центральным звеном устройства является микропроцессор К1821ВМ85, который характеризуется тем, что имеет тактовую частоту 6 МГц, тактовая система и схема формирования управляющих сигналов объединены, шина адреса данных частично мультиплексирована. Микропроцессор имеет следующие выводы:

CR1, CR2 – подключение кварцевого резонатора

SRO – выход сигнала начальной установки

SOP, SIP – выход, вход последующего порта

TRAP – запрос некомпенсируемого прерывания с наивысшим приоритетом

RST7 – запрос прерывания с фиксированным вектором Ø7ØØ

RST6 – запрос прерывания с фиксированным вектором Ø6ØØ

RST5 – запрос прерывания с фиксированным вектором Ø5ØØ

INTR – запрос прерывания общего вида

INTA – подтверждение прерывания

ADØ – AD7 – шина адреса данных

A8 – A15 – старший байт адреса

SØ, S1 – сигналы сообщающие системе, что делает процессор

ØØ – считывание команды

1Ø – прерывание

Ø1 – выполнение команды

11 – прямой доступ

IO/M – показывает системе к чему обращается процессор

,  - чтение, запись

RA – вход сигнала готовности

SPI – вход сигнала сброс (подключается схема начального сброса)

SYNC –выход тактового генератора для нужд системы

HOLD,HLDA – запрос и подтверждение прямого доступа

EA – строка адреса

Функциональная схема блока центрального процессора показана на рисунке 2.4. Предусмотрено включение регистра для раздельного формирования шин.

Рисунок 2.4 - функциональная схема блока центрального процессора

В устройстве зарезервировано ОЗУ и ПЗУ объемом по 2 кбайт. Функциональная схема блока памяти показана на рисунке 2.5.

Рисунок 2.5 - функциональная схема блока памяти.

В таблице 2.1 показано распределение адресного пространства. Видно, что в качестве селектора адреса может быть использован обычный дешифратор.

Таблица 2.1 - распределение адресного пространства.

Устройство	А12	А11	А10	А9	А8	А7	А6	А5	А4	А3	А2	А1	А0
ПЗУ	0 0	0 0	0 1	0 1	0 1	0 1	0 1	0 1	0 1	0 1	0 1	0 1	0 1
ОЗУ	0 0	1 1	0 1	0 1	0 1	0 1	0 1	0 1	0 1	0 1	0 1	0 1	0 1
Регистр РГцап	1	0	X	X	X	X	X	X	X	X	X	X	X

Функциональная схема системы управления представлена на рисунке 2.6 и состоит из следующих блоков:

ТС – трансформатор синхронизации

НО – нуль орган. Преобразует синусоидальное напряжение в цифровое

ГЛИН – генератор линейно изменяющегося напряжения

К – компаратор. Сравнивает управляющее напряжение с линейно изменяющимся.

ЦАП – цифро-аналоговый преобразователь. Служит для формирования управляющего напряжения

РГ_ЦАП – регистр, обслуживающий ЦАП

УМ – усилитель мощности. Служит для усиления цифровых сигналов до значения необходимых тиристору.

Рисунок 2.6 – система управления

Принцип работы системы управления поясняют диаграммы напряжения на рисунке 2.7.

Рисунок 2.7 - диаграммы напряжения.