Проектирование усилительного устройства

  Определяем  коэффициент А. Вспомогательные  коэффициенты В_о, D_о, F_о находим по графикам на рис. 
 

                           

  Рис.   – Коэффициенты для выпрямителя  с емкостным фильтром 
 
 
 
 

Напряжения  на вторичных обмотках: 
 

  Ток вторичной обмотки: 

  Действующее значение тока через вентиль: 

  Габаритная  мощность трансформатора: 
 
 
 

  Составляющая  тока первичной обработки трансформатора: 
 

  U₁ - номинальное напряжение сети. 
 
 

  Расчет  силового трансформатора

  Заданными величинами при расчете трансформатора являются напряжение всех обмоток, токи обмоток, и мощность трансформатора.

  Дано: 
 
 
 
 
 
 

    Определяем  габаритную мощность трансформатора: 

    Где η – КПД, значение для маломощного  трансформатора выбираем по рис.          

    И равный: η = 0,75. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

  Рис.     – КПД трансформатора 

По габаритам  мощности трансформатора выбираем магнитопровод:

Сечение стержня сердечника: 

Из условия где - ширина стержня магнитопровода, с – толщиной магнитопровода, находим ориентировочное значение ширины стержня: 
 
 

       Находим произведение сечения стержня сердечника на площадь окна: 

   Где:

   В - магнитная индукция для броневых трансформаторов В =1,3;

   I – плотность тока в обмотках

   К_м – коэффициент заполнения сталью площади стержня магнитопровода принимаем равным: 0,95. 

  Выбираем  магнитопровод ШЛ 12*25. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

  Рис.       – Ленточный магнитопровод 

  Параметры магнитопровода: 
 
 
 
 
 
 

             Определяем число  витков в обмотках: 
 

             Для первичной обмотки: 
 

              Для вторичной обмотки: 

           Определим диаметры проводов обмоток трансформаторов  без учета толщины изоляции по действующему значению тока в обмотке  n и заданной плотности тока J: 
 

  Полученные  значения диаметров округляем до ближайших  стандартных и выбираем марку обмоточных проводов, указывая его диаметр с изоляцией:

  d₁=0.090 (ПЭВ – 1 диаметр с изоляцией D=0.115);

  d₂=0.180 (ПЭВ-1 диаметр с изоляцией D=0.210)/  

     Проектирование  источника питания 

     Обоснование выбора схемы блока  питания 

     Источник  питания состоит из силового трансформатора, выпрямителей, сглаживающих фильтров, и во многих случаях стабилизатора  напряжения или тока. Расчет и проектирование источника питания ведут, начиная с конечного элемента-стабилизатора или выпрямителя с фильтром, а затем рассчитывает трансформатор.

     Расчет  и проектирование источника питания для разрабатываемого узла следует начинать с определения основных напряжений и соответствующих токов, которые должен вырабатывать блок. Эти данные из предыдущих разделов курсовой работы.

     Токи, потребляемые операционных усилителем, берут из справочника.

     Ток, потребляемый усилителем мощности, берут  из расчета усилителя мощности.

     При этом необходимо определить, какие напряжения должны стабили зироваться. Обычно стабилизируют питание транзисторных усилительных каскадов, собранных на дискретных элементах. Т. к. они температурной нестабильности. Для питания же операционного усилителя достаточно использовать простые параметрические стабилизаторы. Но при этом нагружать их более тремя операционными усилителями, без развязывающих фильтров нельзя, т. к. может возникнуть самовозбуждение схемы. Выходные каскады усилителя мощности, собраны по двухконтактной схеме, могут питаться нестабилизированным напряжением.

     В современных блоках питания широко применяются стабилизаторы напряжения ни интегральных микросхемах, обеспечивающий большие рабочие токи и высокий коэффициент стабилизации при минимуме дополнительных навесных элементов.  

     Поэтому в курсовой работе желательно использовать интегральные стабилизаторы.

     . Структурная схема блока питания 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Рис.      Схема принципиального цифрового  частотомера с ЖК

Разработка  цифрового узла

Выбор схемы прибора 

     Принципиальную  схему частотомера можно предельно  упростить, если построить ее на базе процессора PIC 16F84 фирмы Microchip. Этот процессор обладает высоким быстродействием, широким функциональными возможностями. Встроенное энергонезависимое запоминающее устройство позволяет записывать и оперативно изменять величину промежуточной частоты цифровой шкалы.

     В этом случае вся работа по измерению, преобразованию и динамической индикации перенесена на программное обеспечение, а аппаратная часть содержит всего две микросхемы.

Принципиальная  схема 

     Принципиальная  схема частотомера - цифровой шкалы  приведена на рис. 14. Она состоит  из:  

     

• формирователя входного сигнала, выполненного на транзисторе  УТ 1.

     Сигнал  измеряемой частоты, поданный на вход J5, ограничивается, усиливается и подается на вход PIC процессора для измерения;

• центрального процессора Иl, преобразования, управления динамической индикацией и динамического опроса входных сигналов. Выводы 13 и J4 используются для выбора режима цифровой шкалы. Тактовая частота процессора определяется кварцевых резистором У 1 и может изменяться в небольших пределах конденсаторами СЗ и С4;
• индикатора И2 для отображения частоты;
• микросхемы ИЗ - дешифратора позиции отображаемой цифры;
• интегрального стабилизатора питающего напряжения И4. Напряжение частотомера величиной 8 ... 12 вольт подается на выводы Jl (+) и J2( - ).

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Заключение 

     В результате расчета мы проектировали  усилитель, источник питания, подобрали  по исходным данным схему цифрового  устройства.

     Применяли в устройствах цифровые элементы: стабилизаторы напряжения, операционные усилители. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Библиографический список 

     

1. Промышленная  электроника [Текст]: методические указания к выполнению курсовой работы для студентов очной и заочной форм обучения специальностей 220301, 050501, 230100, 2301 051В.В. Меньшиков - Красноярск: СиБГТУ, 2009. - 52 с.
2. Лурье М.С. Промышленная электроника. Аналоговые устройства промышленной электронике [Текст]: учебное пособие к курсовому проектированию для студентов специальностей 210201, 210214, 030528, 540459. Красноярск: КГТ А, 1996. - 180 с.
3. Промышленная электроника [Текст]: методические указания к выполнению курсовой работы для студентов специальностей и направлений 2103, 5502, 0305 дневной и заочной формы обучения. - Красноярск: КГТ А, 1995.-48с.
4. Яркова С.А. Рекомендации к написанию курсовых работ: Методические указания для студентов специальностей 022900 (031202) «Перевод и переводоведение», 260200 (250303) «Технология деревообработки» всех форм обучения [Текст]/С.А. Яркова, С.Н. Баринова, С.В. Трапезников - Красноярск: СиБГТУ, 2006. - 48 с.

 
 
 
 
 
 
 
 

     1.3.3 Программная часть 

     Предлагается  конструкция простого частотомера  на микроконтроллере PIC 16F84A. Рабочий  диапазон 0-9999 кГц, однако, путем минимальных изменений в программе (выбор интервала счета) его можно перестроить на любой диапазон до 50 МГц - это ограничение связано с быстродействием счетного входа микроконтроллера. При необходимости можно использовать предделитель на быстодейстующей цифровой микросхеме.

     Схема очень проста, необходимые комментарии  даны на рисунке и в тексте программы. Транзисторы использованы KT315, диоды  КД522. Частота измеряется два раза в секунду, это облегчает чтение показаний при плавании частоты, и в то же время не задерживает  работу при перестройке измеряемой частоты. По сравнению с другими  конструкциями, в данной отсутствует мерцание дисплея, так как показания обновляются очень часто.

     Резистор  и диоды на входе частотомера  ограничивают входной сигнал, дроссель в цепи коллектора компенсирует спад усиления на высоких частотах, для измерения низких частот его ставить не нужно. При включении питания частотомер отображает 8888 в течение 0.5 с, затем переходит в режим измерения. Частота измеряется два раза в секунду в течение 0.001 с, в остальное время измеренная частота отображается на дисплее. Для измерения частоты используется предделитель (он устанавливается на 256) и таймер микроконтроллера, таким образом после окончания измерения таймер содержит старший байт частоты, а предделитель - младший байт. Поскольку прямое обращение к предделителю невозможно, его содержимое извлекается путем программной подачи импульсов на вход и подсчета их количества, необходимого для переполнения предделителя. Двухбайтное шестнадцатеричное число преобразуется в четырехбайтное двоично-десятичное, потом разряды преобразуются в 7-сегментный код и отображаются на дисплее.

     Программа скомпилирована в среде MicroChip MPLAB и записана в микроконтроллер с помощью самодельного простейшего программатора

     .10М и бесплатной программы IC-Prog.  
 
 
 
 
 
 
 

Задание

Студентке группы 03-05 Сериковой Олеси Юрьевны

на  курсовую работу (КР)

по дисциплине "Промышленная электроника"

Тема  курсовой работы: Проектирование усилительного устройства

Курсовая  работа включает в себя три части:

1. Проектирование усилительной части устройства с усилителем мощности.

2. Разработка цифрового узла, функционально связанного с усилительной частью.

3   Выбор и расчет блока питания всей схемы.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Руководитель:

____________В.В.Меньшиков (подпись)

_________________________оценка, дата)

Разработала:

Студентка гр. 03 05 ___________ О. Ю. Серикова