Разработка следящего привода, обеспечивающего слежение объектом регулирования за углом поворота задающего устройства с требуемой точностью, страница 3

Коэффициент передачи потенциометра определяется:

k_δ = U/γ                                                                                                            (15)

P = I*U = I²R = U²/R                                                                                       (16)

Для элементов рекомендуется коэффициент нагрузки в интервале 0,5-0,9. Если k_п = 0,5, тогда рассеиваемая мощность потенциометра P_р = 0,5*р = 2,5 Вт.

  В  =>

k_δ = 100*57/320 = 17,8  В/рад

Так как напряжение питания U_пит = 220 В, его необходимо погасить балансным резистором согласно схеме рисунка 4.     

           220 В 

R_δ

100 В

α       R_п       ПП ПД      R_д        β

Рисунок 4 – Схема погашения напряжения U_пит балансным резистором

ΔU_бал = 220 – 100 = 120 В;

I_бал = 2I_п = 2*100/10000 = 0,02 A;

R_бал = ΔU_бал/ I_бал = 120/0,02 = 6 кОм;

Вычислим мощность резистора P_бал = I_бал * ΔU_бал = 0,02*120 = 2,4 Вт.

Коэффициент усиления усилителя согласно выражению (14) будет равен:

k_у = 205,2 / 17,8*1,81*0,0028 = 2280

Напряжение управления U_y = 220 В, ток управления I_у = 0,75 А

По справочнику транзисторы характеризуются параметром U_к.э.мах. По схеме включения  U_{к.э.мах.расч} = 2*U_y + U_к.э.нас = 2 В.

U_{к.э.расч} = 2*220 + 2 = 442 В

Выбираем коэффициент нагрузки k_н = 0,9. Тогда U_к.э.мах = U_{к.э.расч}/0,9 = 442/0,9 = 491 В.

Ток транзистора равен рабочему току двигателя. Учитывая допускаемые перегрузки I_{к.э.мах.расч} = 2*I_y = 2*0,75 = 1,5 А.

Выбираем коэффициент нагрузки по току k_I = 0,8, тогда

I_к.э.мах = I_{к.э.мах.расч}/0,8 = 1,875 А

По справочнику выбираем следующие транзисторы:

n-p-n                                               p-n-p

тип             D60T50410                                     TKD 123-25-7  

P_k, Вт        885                                                  14000

U_кб, В        550                                                   800

U_кэ, В        500                                                   560

U_эб, В          -                                                      7

I_k,   А         40                                                    125      

h₂₁            >10

Выполним проверку выбранного транзистора по мощности:

P_k.max = I_k*U_k => I_k = P_k.max / U_k

Как видно из рисунка 5 транзистор работает при мощности менее 885 Вт, следовательно он подходит.

Рисунок 5 – График мощности транзистора

Определяем ток базы:

 А

Операционный усилитель (ОУ) необходимо выбрать таким, чтобы его выходной ток I_{оу вых} был больше или равен току базы транзистора I_б.

Данному условию удовлетворяет ОУ К157УД1, выходной ток которого равен I_{оу вых} = 0,6 А

Выпишем параметры ОУ:

- коэффициент усиления, k                                                                       50000;

- напряжение питания, U_n                                                                           15 В;

- потребляемый ток, I_n                                                                                9 мА;

- частота работы, f                                                                                 0,5 МГц;

- входной ток, i_вх                                                                                      500 нА.

Стабилитрон выбираем с напряжением стабилизации, равным напряжению питания ОУ.

Должно выполняться условие:

I_Rб < | I_СТ |

I_СТ = (1 – 1,5)(I_оу + I_{оу вых})

I_Rб = (2 – 2,5)( I_оу + I_{оу вых})

I_СТ = 0,009+0,6 = 0,609 А

I_Rб = 2*(0,009 + 6) = 1,218 А

R_б =

R_б = (220 - 15)/1,218 = 168,3 Ом