Расчет принципиальной схемы источника питания датчика, страница 2

Выбираем R9,R13:прецизионные С2-29В-0,125 1,3МОм1%(ТКС=50*10^-6).

Выбираем R15,R16:регулировочные СП5-44-0,5 110кОм5%(ТКС=80*10^-6)

Определим величину R1 : R1= R/m² = 1410 / 22,23² = 3 кОм .

Выбираем R10,R14:прецизионные С2-29В-0,125 3кОм1%(ТКС=50*10^-6).

Элементы DA3.1, DA3.2 – ИМС КР1408УД2 .

Коэффициент усиления одного ЧИУ на частоте настройки :

К_У0 = 2Q² = 247,2

Амплитуда первой гармоники при подаче на вход усилителя прямоугольного двуполярного сигнала : U1= 4E= 4*12,5/3,1416=15,9 В .

При усилении такого сигнала в 224,72 раз усилитель войдет в насыщение , поэтому на входе усилителей установлены делители напряжения на элементах R7, R8 и R11, R12, которые устанавливают амплитуду входного сигнала таким, чтобы ОУ не выходил в насыщение. Рассчитаем коэффициент ослабления входного сигнала :

для первого делителя : задаемся Uвых =1В , тогда Кд=U_ВЫХ/(U_ВХ*К_У)=2,5_*10^-4 С другой стороны Кд = R8/ (R7+R8) для второго делителя : задаемся Uвх=1В , Uвых=0,4В тогда :

Кд=U_ВЫХ/(U_ВХ*К_У)=1,61_*10^-3 ; с другой стороны Кд = R12 / (R11+R12) .

Ориентировочные значения резисторов :

R7, R11 – 1 МОм ; R8 – 280 Ом ; R12 – 1,8 кОм .

Выбираем значения резисторов :

R7, R11 : МЛТ-0,125Вт 1МОм5% ;

R8 : подстроечный СП2-2А-0,125Вт  300 Ом20% ;

R12 : подстроечный СП2-2А-0,125Вт  2 кОм20% .

Делителями подстраиваем входное напряжение 1-го усилителя т.о.,  чтобы выходной сигнал имел амплитуду 1В , 2-го усилителя так , чтобы его выходной сигнал имел амплитуду 0,4В .

Стабилизатор переменного напряжения .

Принципиальная схема стабилизатора переменного напряжения на оптроне приведена на рис.4.

Рис.4.

Рассчитаем номиналы элементов схемы стабилизатора для курсового проекта по формулам, приведенным ранее в разделе описания функцио-нальной схемы. При  этом надо учесть, что входной сигнал опорного переменного напряжения не должен превышать 1 В . Это связано с тем , что фоторезистор оптрона имеет линейную характеристику в районе малых токов и напряжений, и при слишком большой величине входного сигнала в выходном сигнале появятся искажения , т.е. дополнительные гармоники , что нежелательно . Примем входной       сигнал опорного переменного напряжения 0,4 В . В качестве стабилитрона VD4 используем прецизионный стабилитрон КС191А с напряжением стабилизации 9,1 В и током стабилизации 5 мА . Для того , чтобы интегратор не входил  в насыщение , зашунтируем его диодом VD5 . В качестве диода VD5 а также диодов VD7, VD8 прецизионного выпрямителя выберем диоды КД521А . Рассчитаем R27 :

R27= ( Е – Ucт ) / Iст = ( 15 - 9,1 ) / 0,005 = 1,18 кОм

Принимаем R27 = 1,2 кОм .

Задаемся напряжением смещения лампы Ucм=2 В , тогда k_y=2 мСм/В . При Uсм=2 В сопротивление фоторезистора Rф=0,8 кОм , оценим величину сопротивления R21 таким образом , чтобы усилитель на DA5 не входил в насыщение и имел  запас по выходному напряжению . При максимальном выходном напряжении DA5 в 12,5 В примем величину выходного сигнала Uвых=4 В , т.е. усилитель на DA5 должен усиливать сигнал в 10 раз . Тогда :

R21 = К_ус.DA5*R_ф = 10*0,8 = 8 кОм . Примем R21 : 8,2 кОм . Рассчитаем Кп : Кп=R21*k_y*U_см=8,2*2*2=33 .

Рассчитаем К_{р.необх} :         К_{р.необх} = d_В/( m*dз ) = 0,4/(0,5*0,001) = 800

Рассчитаем К₂ :                К₂ = К_{р.необх} /(Кп*Кв) = 800/(33*1/) = 76,16

Рассчитаем К₁ :                К₁ = К_З*К₂*Кв = ( 4/9,1 )*76.16*1/ = 10,66

Примем R17=1 Мом , тогда :

R28= R17/K₁= 1000 / 10,66 = 93,8 кОм  , выбираем R28= 91 кОм ;

R26= R17/K₂= 1000 / 76,16 = 13,1 кОм  , выбираем R26= 13  кОм .

Рассчитаем емкость конденсатора С5 , задаваясь коэффициентом нелиней-ных искажений Y_НИ.доп = 0,1% :

C5=Кп/( Y_{П доп}*Wп*R25*3) = 33/ ( 0.001*2*50*3*13000) = 857 мкФ

Примем С5=1000 мкФ .

Резисторы прецизионного выпрямителя R22, R23, R24 принимаем равными 10 кОм , резистор R25 равен 20 кОм .

В качестве DA4, DA5, DA6 используем ИМС К140УД17А .

Для оптрона ОЭП13 для данного режима управляющего напряжения 2В необходим ток 6 мА. Т.к. ОУ не может обеспечить необходимый ток , то применяем двухтактный эмиттерный повторитель на транзисторах VT1, VT2. Для обеспечения рабочего режима оптрона, т.е. задания управляющего напряжения, используем транзистор VT3 с делителем напряжения на резисторах R18, R19, R20 .