Рекомендации по разработке схем и выбору элементов. Генератор для запитки датчика ВТ может быть выполнен по одной из трёх схем, обеспечивающих требуемую частоту

Генератор для запитки датчика ВТ может быть выполнен по одной из трёх схем, обеспечивающих требуемую частоту, амплитуду и форму сигнала.

В первом случае он должен иметь в своем составе аналоговый генератор сигнала синусоидальной формы, от которого запитываться одна из обмоток ВТ. На вторую обмотку ВТ необходимо подать точно такой же сигнал, сдвинутый по фазе относительно сигнала первой обмотки ровно на π/2, для чего можно использовать простейшие фазосдвигающие цепи (например, фильтры низких частот ФНЧ), выполненные на ОУ широкого применения типа К140УД7, LM324. Погрешность частоты генератора во всем диапазоне температур не должна превышать 0,1%.

Во втором случае генератор запитки ВТ должен состоять из цифрового двухканального генератора прямоугольных импульсов «меандр», выходные сигналы которого сдвинуты по фазе на π/2 и подаются на два отдельных полосовых фильтра (ПФ), настроенных на частоту генератора. На выходе ПФ получаем сигнал питания ВТ.

В третьем случае генератор запитки ВТ должен содержать высокочастотный генератор прямоугольных импульсов, сигнал с которого подается на счетный вход двоичного 10-разрядного цифрового счетчика. Выходной код счетчика поступает на адресные входы двух микросхем постоянных запоминающих устройств (ПЗУ), с выхода которых данные подаются на два 8-разрядных ЦАПа. Усиленный выходной сигнал ЦАПов можно использовать для питания ВТ. В первом ПЗУ должна быть зашита таблица перехода нарастающего двоичного кода в код, соответствующий одному периоду синусоидального напряжения, а во втором ПЗУ – одному

периоду косинусоидального напряжения. Частота высокочастотного генератора должна быть в 2¹º раз больше частоты запитки ВТ. Желательно использовать счетчики и другие цифровые микросхемы серий К555, К1533, К561, К1561, ПЗУ с объемом памяти не менее 1 КБайт, например, КР537РТ5, ЦАП КР572ПА1. Прошивку ПЗУ разрабатывать не нужно.

От угла поворота вала ВТ зависит сдвиг фазы его выходного сигнала относительно сигнала запитки. Схему для формирования кода, обратно пропорционального сдвигу фазы, можно выполнить в соответствии с рисунке 3.

код

к ЭВМ

Рисунок 3 - Схема оцифровки сдвига фазы выходного сигнала ВТ

Компараторы 1 и 2 формируют импульсы при переходе выходного сигнала ВТ и сигнала его запитки через ноль. На выходе схемы «И»

формируется пачка импульсов, длительность которой равна половине периода выходного сигнала ВТ.

В начале каждого периода сигнала запитки ВТ счетчик импульсов сбрасывается в 0 по R-входу выходным сигналом формирователя импульсов и затем начинает считать импульсы с выхода схемы «И». Чем меньше сдвиг по фазе между выходным сигналом ВТ и сигналом запитки, тем больше импульсов высокочастотного (ВЧ) генератора сосчитает счетчик. Код с выхода счетчика в начале очередного периода сигнала запитки ВТ переписывается в параллельный регистр по приходу фронта на его С-вход и может быть считан ЭВМ.

Фотоимпульсный датчик при повороте его вала на один оборот вырабатывает один импульс по своей выходной линии «начало оборота"» («н.о.») и определенное количество импульсов (256,1024 или 4096 в зависимости от типа) по выходным линиям «sin» и «cos», причем сигналы на этих линиях сдвинуты друг относительно друга на π/2. Для формирования

кода пропорционального углу поворота вала фотоимпульсного датчика может быть использована схема, приведенная на рисунке 4.

С Счет- чик имп-в ±   R

Фотоим- пульсный датчик

к ЭВМ

Схе- ма И

ФИ

sin

к

ФИ

cos

н.о.

Триг- S гер     R

направл.

вращения

Счет- чик ± обо- ротов C R

к ЭВМ

сброс от

ЭВМ

Рисунок 4 - Схема оцифровки сигнала фотоимпульсного датчика

Формирователи импульсов ФИ вырабатывают сигналы по приходу очередного фронта импульса с выходов фотоимпульсного датчика. Триггер формирует сигнал направления вращения, контролируя порядок следования сигналов «sin» и «cos», и переключает направление счета счетчиков. Счетчик импульсов сбрасывается сигналом «н.о.» фотоимпульсного датчика, после

чего суммирует или вычитает все импульсы с выходов ФИ в зависимости от направления вращения. Таким образом, на выходе счетчика импульсов формируется код, пропорциональный количеству выходных импульсов на интервале одного оборота фотоимпульсного датчика.

Счетчик оборотов, в свою очередь, сбрасывается сигналом от ЭВМ при выходе рабочего органа станка в точку начала координат, после чего суммирует или вычитает, в зависимости от направления вращения, импульсы начала оборота, формируя в результате код, соответствующий количеству оборотов вала от начала координат.

При реализации описанных схем следует использовать элементную базу, рекомендованную выше.

Кодовый фотодатчик можно подключать непосредственно к ЭВМ.

Схема обработки информации тахогенератора должна обеспечивать преобразование переменного напряжения в постоянный ток и передачу данных в ЭВМ с использованием либо АЦП среднего быстродействия с параллельным выходным кодом, либо преобразователя напряжение-частота. Для этого так же может использоваться рекомендованная выше элементная база.

Импульсные датчики частоты вращения вала электродвигателя можно подключать непосредственно к ЭВМ.

В качестве ЦАП э/привода могут быть использованы микросхемы К572ПА1, К572ПА2, ТС7109 и др. Как преобразователи частота-напряжение можно, как правило, использовать микросхемы преобразователей напряжение-частота, описанные выше, в соответствующей схеме включения. Преобразователь длительности импульсов в напряжение – это простейшая

RC-цепочка (ФНЧ).

Усилитель для питания ДПТ рекомендуется строить по простейшим схемам как усилитель мощности с двухтактным выходным каскадом на дискретных элементах. При этом необходимо учитывать, что пусковые токи э/двигателей могут быть в несколько раз больше рабочих токов, указанных в задании. Можно использовать микросхемы УМЗЧ: К174УН19, TDA7294, мощные ОУ: LM12CLK, ОРА541АР.

Источник питания электронных схем может быть выполнен по трансформаторной либо бестрансформаторной (с использованием высокочастотных преобразователей) схеме. Для стабилизации выходных напряжений электронных схем желательно использовать импульсные стабилизаторы на микросхемах К142ЕП1, LМ2574, LМ723.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1 Электроника. Методические указания к выполнению курсового

проекта (работы) по электронике для студентов специальности 210200 дневной и заочной форм обучения. Курган: Изд-во КГУ, 1997.

2 ГОСТ 7.32-2001 Отчет о научно-исследовательской работе. Структура и правила оформления.

3 Разработка и оформление конструкторской документации РЭА.: Справочник/ Под ред. Э.Т. Романычевой.- М.: Радио и связь, 1989.

ИВАНОВ АЛЕКСЕЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ

КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ

к выполнению курсовой работы

по курсу «Общая электротехника и электроника» для студентов

специальности 220301 «Автоматизация технологических процессов и

производств (в машиностроении)»

и курсу «Электротехника и электроника» для студентов направлений 220400 «Управление в технических системах» и 220700 «Автоматизация технологических процессов и производств

дневной и заочной форм обучения

Редактор Е.А.Устюгова

Подписано к печати Формат 60х84 1/16 Бумага тип. №1

Печать трафаретная Уч. печ. л. 1,0 Уч. изд.л. 1,0

Заказ Тираж 150 Цена свободная

Редакционно-издательский центр КГУ.

640669, г.Курган, ул. Гоголя, 25.

Курганский государственный университет.

Дата добавления: 2015-06-04