Разработка программируемого регулятора напряжения

Содержание:

·  Постановка задачи и исходные данные.

·  Дополнительные данные.

·  Структурная схема программируемого оптотиристорного регулятора напряжения.

1.  Выбор принципиальной схемы и компонентов цифрового блока управления (ЦБ).

1.1  Описание компонентов ЦБ.

1.2  Расчёт ЦБ.

1.3  Описание принципа работы схемы ЦБ.

2. Принцип работы АБ.

3. Расчёт и выбор параметров и компонентов аналогового блока (АБ).

3.1 Дифференциальный усилитель.

3.2 Интегратор.

3.3 Компаратор.

3.4 Одновибратор.

3.5 Усилитель тока – источник сигнала возбуждения оптодиодов.

4.   Перечень использованного оборудования.

5.  Список использованной литературы.

Постановка задачи и исходные данные.

Разработать программируемый регулятор напряжения, обеспечивающий на выходе импульс заданной формы (на входе имеются источники постоянного напряжения +5 и +12 В, -5 и -12 В, а также синусоидальный генератор с напряжением 220 В и частотой 50 Гц):

1. Длительность нарастания напряжения на нагрузке: Т₁ =17 мин= 1020 с

2. Длительность пологой вершины на нагрузке: Т₂ = 100 с

3. Длительность спада напряжения на нагрузке: Т₃ = 29 мин = 1740 с

4. Минимально необходимый ток управления: Iy = 220 мА

5. Минимально необходимое время включения оптотиристора: t_0min = 22 мкс.

6. Величина сигнала обратной связи, соответствующая номинальному напряжению на нагрузке: Uoc = 10 B.

7. Максимальное значение выходного сигнала ЦАП: U_вых,max = 10 B.

Дополнительные данные.

Электрические параметры ОУ в бескорпусном исполнении для гибридных микросхем 740УД4.

1.  Максимальное входное напряжение U_вх,max = 15 В.

2.  Максимальное входное синфазное напряжение U_{вх сф}=11 В

3.  Максимальное выходное напряжение U_вых,max = 11 В.

4.  Скорость нарастания выходного напряжения n_з = DU_вых/Dt = 5 B/мкс.

5.  Длительный (номинальный) выходной ток ОУ I_{вых, д} <= 2 мА.

6.  Напряжение смещения нуля U_см,вх = Е_о = 5 мВ

Структурная схема программируемого оптотиристорного регулятора напряжения.

Программируемый оптотиристорный регулятор напряжения состоит из трех блоков: цифрового, аналогового и силового. Цифровой блок обеспечивает выработку импульса нужной формы, аналоговый блок вырабатывает управляющие сигналы для оптотиристора, силовой блок вырабатывает напряжение, подаваемое непосредственно на нагрузку. Взаимодействие этих блоков показано на структурной схеме:

1. Выбор принципиальной схемы и компонентов цифрового блока (ЦБ).

1.1 Описание компонентов ЦБ.

Триггер К155ТМ2 (D10).

Триггер ТМ2 - является D - триггером, который может работать в счётном  режиме, т.е. менять своё состояние на противоположно каждый раз, когда на его счётный вход приходит импульс. D - триггером называется триггер с одним информационным входом, работающий так, что сигнал на выходе после переключения равен сигналу на входе D до переключения.

Микросхема ТМ2 содержит два независимых комбинированных D – триггера, имеющих общую  цепь питания.

У каждого триггера имеется один информационный вход D ,
 вход синхронизации С и два дополнительных входа S и R независимой асинхронной установки триггера в единичное и нулевое состояния, а также комплементарные выходы Q и Q.

Логическая структура одного D–триггера содержит следующие элементы: основной асинхронный RS-триггер, вспомогательный синхронный RS-триггер записи логической единицы (высокого уровня) в основной триггер, вспомогательный синхронный RS-триггер записи логического нуля (низкого уровня) в основной триггер.

Входы S и R – асинхронные, потому что они работают (сбрасывают текущее состояние триггера) независимо от сигнала на тактовом входе, активный уровень для них низкий. Состояние триггера после снятия (0) со входов R и S определяется тем, с какого из входов (0) снят последним.

Если на информационном входе D - (0), то по положительному перепаду импульса на входе С триггер устанавливается в нулевое состояние. Если на информационном входе D - (1), то по положительному перепаду импульса на входе С триггер устанавливается в единичное состояние.