Исследование элементов промышленной электроники и автоматики (Лабораторная работа № 19)

Лабораторная работа № 19

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ ПРОМЫШЛЕННОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ И АВТОМАТИКИ

Цель работы: Изучение работы некоторых электронных элементов и узлов, конструирование на их основе устройств автоматики.

Общие сведения

В лабораторной работе рассматриваются следующие электронные элементы и узлы.

-триггер на двух логических элементах 2И-НЕ (рис 19.1). Триггер имеет входы ,  и выходы Q (прямой) и  (инверсный), напряжение которых может иметь два уровня: низкий  В (логический ноль) или высокий  В (логическая 1).

Входы  и  обозначаются как инверсные в связи с тем, что для данного триггера управляющими являются сигналы низкого (нулевого) уровня.

При неизменных входных сигналах триггер находится в одном из двух устойчивых состояний: Q= 1 или Q= 0. Перевод триггера из одного состояния в другое производится подачей на входы  или  кратковременного нулевого сигнала: при = 0 триггер устанавливается в состояние Q= 1, при  = 0 – переходит в состояние Q= 0. Комбинация = 0 и = 0 несущая противоречивые команды – «установить 1» и «установить 0» - является запрещенной (неопределенной). Триггер  - это простейший элемент памяти, так как сохраняет информацию о последней из входных команд.

Мультивибратор на двух логических элементах (ЛЭ) 2И-НЕ (рис. 19.2) предназначен для выработки прямоугольных импульсов на выходе Q2 при сигнале на входе X₁ = 1. Если X₁ = 0, то Q₁ = 1, Q₂ = 0, конденсатор С заряжен, и, поскольку вход X2 соединен с конденсатором, X₂ = 1. Состояние схемы устойчиво, генерации импульсов нет.

При подаче сигнала X₁ = 1 сигналы на выходах ЛЭ изменятся на Q₁ = 0, Q₂ = 1; начнется перезаряд конденсатора С по цепи: выход DD2 – конденсатор С – резистор R – выход DD1. Напряжение на входе X2 будет понижаться, и когда оно достигнет порогового значения (напряжения перехода ЛЭ из одного состояния в другое  В), сигналы на выходах опять изменятся: Q₁ = 1, Q₂ = 0. Далее начинается новый перезаряд конденсатора С (по цепи выход DD1 – резистор R – конденсатор С – выход DD2), в результате которого напряжение на входе X2 снова будет повышаться, и при  произойдет новое переключение ЛЭ в противоположное состояние (Q₁ = 0, Q₂ = 1). Так работает генератор прямоугольных сигналов.

Тиристор – четырехслойный полупроводниковый прибор с тремя p-n-переходами. Тиристор обладает двумя устойчивыми состояниями: состояние низкой проводимости (тиристор закрыт) и состояние высокой проводимости (тиристор открыт). Перевод тиристора в открытое состояние осуществляется подачей на управляющий электрод положительного по отношению к катоду напряжения. Запирание тиристора осуществляется в цепях переменного тока или пульсирующего напряжения – при снижении тока ниже тока удержания, в цепях постоянного тока – за счет принудительной коммутации.

Тиристоры широко применяются в качестве коммутирующих бесконтактных элементов (например, в бесконтактных пускателях) и для регулирования в широких пределах напряжения на нагрузке за счет регулирования момента открывания тиристора.

Тиристорный оптрон  имеет излучающий оптрон и фотоприемный элементы, между которыми осуществляется оптическая связь. В тиристорной оптопаре излучателем является светодиод  инфракрасного излучения, а приемным элементом – кремниевый фототиристор. Фототиристор открывается при наличии напряжения между его анодом и катодом, как только происходит освещение светодиодом базы фототиристора. Включенное состояние фототиристора сохраняется и с прекращением излучения светодиодом при снятии входного напряжения. Чтобы запереть фототиристор, с него нужно снять внешнее анодное напряжение. Если фототиристор включен в цепь переменного или пульсирующего напряжения, его выключение происходит в каждый из периодов при снижении тока до значения ниже тока удержания (близкого к нулю).

Тиристорные оптроны целесообразно использовать для гальванической развязки цепей управления и более мощных (силовых) цепей, - например, для дистанционного управления двигателем, осветительными установками и т.д.

Блок счета и цифровой индикации числа импульсов (рис. 19.3) состоит из десятичного счетчика импульсов СТ10, дешифратора DC, и цифрового газоразрядного индикатора HG1.

Рис. 19.3. Блок счета и цифровой индикации числа импульсов