Разработка основных элементов цифрового блока управления электроприводом для позиционирования транспортера. Расчет фотоэлектрического импульсного датчика, формирователя и счетчика импульсов с предустановкой, командного триггера и усилителя мощности.
Аннотация к работе
Разработать цифровой блок управления (ЦБУ) электроприводом для позиционирования транспортера в соответствии с заданным количеством кодовых импульсов поступающих от датчика угла поворота электропривода.Номер зачетной книжки 20001484Рисунок 1 - функциональная схемаДатчик представляет собой оптрон, преобразующий поток излучения светодиода в импульсы тока фотодиода за счет периодического прерывания потока излучения вращающимся щелевым диском, установленным на валу привода. Ток фотодиода кроме световой составляющей Іс, имеет темновую составляющую ІТ и составляющую помехи UП, возникающую на частоте вибрации. Формирователь импульсов выполняется на основе регенеративного компаратора, который повышает крутизну фронта импульсов датчика, а также устраняет влияние помехи и темнового тока фотодиода на выходной сигнал. Счетчик обеспечивает подсчет числа импульсов датчика, сформированных компаратором, и выдает на командный триггер сигнал после поступления заданного числа импульсов. По команде "Пуск/Запись" поступающей от кнопки ручного управления (РУ) или внешнего управления (ВУ) командный триггер (КТ) переходит в состояние логической 1 и через импульсный усилитель мощности (ИУМ) включает электродвигатель (ЭД), одновременно с этим происходит запись заданного числа импульсов в СИ.Схема ФИД содержит светодиод VD1 с балансным резистором R1, который задает номинальный ток VD1. В качестве светодиода выбираем инфракрасный излучатель типа АЛ107Б, который имеет минимальные габариты и позволяет совместно с инфракрасным светофильтром исключить влияние фоновой засветки на выходной сигнал ФИД. Задаем номинальный ток из условия ІПР. МАКС что дает возможность увеличить срок службы излучателя (светодиода) и в то же время достаточно для получения необходимого потока излучения. В качестве фотоприемника выбираем кремниевый фотодиод VD2 который имеет малый темновой ток ІТ и высокую термостабильность работы (по сравнению с германиевым фотодиодом).Статическая характеристика имеет гистерезис, который позволяет исключить влияние помехи, вызванной вибрацией кромки щели, и темнового тока на выходной сигнал ФИД. Статическая характеристика с отмеченными порогами переключения показана на рисунке 4. Назначение элементов схемы следующее: Делитель R3-R4 задает опорное напряжение (нижний порог переключения) UОП»UH, резисторы R5-R6 задают верхний порог переключения UB, а диод VD3 вместе с резистором R6 создают положительную ОС, сигнал которой суммируется с опорным напряжением, что и дает гистерезис. Стабилитрон VD5 служит для стабилизации напряжения логической единицы (2.4-5В), резистор R7 задает ток стабилитрона, а резистор R8 служит для согласования входного сопротивления для ТТЛ. Он представляет собой операционный усилитель средней точности с внутренней частотной коррекцией и защитой выхода от короткого замыкания, и имеющий малое напряжение смещения нуля - UCM=не более 9 МВ, малый входной ток ІВХ= не более 400 НА и большой коэффициент усиления KU=не менее 30 000.Счетчик импульсов строим на основе делителя частоты с изменяемым коэффициентом деления Кд в соответствии с таблицей 1. Для построения делителя частоты используем типовой параллельный четырехразрядный реверсивный двоичный счетчик с входами предустановки. Для обеспечения восьмиразрядного КД используем два таких счетчика. На входы предустановки подается коэффициент деления одновременно с нулевым импульсом сигнала "Пуск/Запись" и счетчик, по мере подачи на него импульсов от регенеративного компаратора, отнимает от значения коэффициента деления по единице.Командный триггер строим по схеме асинхронного RS-триггера на логических элементах И-НЕ, которые управляются "нулями". Принцип его работы следующий: При нажатии кнопки "Пуск/Запись" или от ВУ2 на входы DD3.4 и на входы синхроимпульса счетчика подается сигнал нулевого уровня, который устанавливает триггер в единицу и устанавливает счетчик в соответствии с заданным числом кодовых импульсов.Импульсный усилитель мощности предназначен для увеличения тока и напряжения, подаваемого с командного триггера. Резистор R9 задает ток базы VT1, а диод VD6 снижает влияние индуктивности нагрузки (якорная цепь электродвигателя), которая создает ПРОТИВОЭДС до падения напряжения на самом диоде (0.6 В).
План
Содержание цифровой управление электропривод датчик импульс
1. Объект разработки
2. Исходные данные
3. Функциональная схема
3.1 Назначение элементов
3.2 Принцип работы центрального блока управления (ЦБУ)
4. Расчет блоков принципиальной схемы
4.1 Фотоэлектрический импульсный датчик
4.2 Формирователь импульсов
4.3 Счетчик импульсов
4.4 КТ - командный триггер
4.5 Импульсный усилитель мощности
Список литературы
1. ОБЪЕКТ РАЗРАБОТКИ
Список литературы
1. Интегральные микросхемы и их зарубежные аналоги: Справочник. Том 2./А. В. Нефедов. - М.:ИП РАДИОСОФТ, 1998г. - 640с.:ил.
2. Отечественные микросхемы и зарубежные аналоги Справочник. Перельман Б.Л.,Шевелев В.И. "НТЦ Микротех", 1998г.,376 с. - ISBN-5-85823-006-7
3. Основы промышленной электроники: учеб. пособие для вузов под ред. В.Г. Герасимова. - М.: Высш. шк., 1986г. -336с., ил.