Расчет цепи схемы управления

3.1 Расчет генератора линейно изменяющегося напряжения

Линейно изменяющимся (пилообразным) напряжением (ЛИН) называют импульсное напряжение, которое в течение некоторого времени изменяется практически по линейному закону, а затем возвращается к исходному уровню.

Как правило, высококачественные ГЛИН создают на основе операционных усилителей. Мы будем использовать схему изображенную на рис.4

Рисунок 4 - Схема ГЛИН

Как видно из схемы на рис.4.

При исключении из данной схемы тиристора, подключенного параллельно конденсатору C, получается интегратор. Выходное напряжение определяется выражением:

Когда выходное напряжение превысит напряжение U_оп, тиристор откроется и конденсатор С разрядится через него. При этом напряжение U_C = U_вых снизится до уровня напряжения U_откр на тиристоре в открытом состоянии, после чего тиристор закроется, и процесс зарядки конденсатора постоянным током повторится. Очевидно, для того чтобы операционный усилитель не входил в насыщение, необходимо выполнить условие [2,стр.212].

Далее выберем операционный усилитель К140УД5Б, он имеет следующие основные характеристики [3, стр.403]

Коэффициент усиления не менее К_ус = 3 × 10⁴

Входное дифференциальное сопротивление R_вх.диф =2,5 МОм

Напряжение питания U_пит = ±5..±18 В

Максимальное выходное напряжение U_{вых max} = ±11 В

Сопротивление нагрузки, не менее R_н =1 кОм

Так же подберем тиристор. Наиболее подходящим является тиристор КУ103К обладающий следующими основными характеристиками [6]

Напряжение в открытом состоянии U_откр = 1 В

Обратное напряжение U_обр =10 В

Прямой ток управляющего электрода I_пр =15 мА

Исходя из величины I_пр зададимся U_оп и R_б, при этом учтем условие

, т.е .

Тогда, если ,

то получаем .

Как известно управление ДПТ, как правило, осуществляют на частотах f = 10..1000 Гц. Тогда по формуле:

получим при C = 0.1 мкФ, f = 900 Гц, E = 15 В тогда R равно:

Расчет сравнивающего устройства

Сигнал с выхода ГЛИН (операционного усилителя) подается на один из входов компаратора напряжения. Наиболее подходящим компаратором является К554СА2, который имеет следующие основные характеристики [5, стр.158].

Коэффициент усиления К _u = 75 × 10³

Напряжение высокого уровня (лог. 1) U ₁ = 2,5 ¸ 4 В

Напряжение низкого уровня (лог. 0) U ₀ = 0¸0.3 В

Напряжение питания U _пит = +12; -6 В

Минимальное сопротивление нагрузки R _{n min} = 2 кОм

Рисунок 5 - Схема сравнивающего устройства

Рассчитаем работу компаратора: пусть Е =19 В. Для этого необходимо рассчитать полюса подстроечного (переменного) сопротивления R. Обозначим полюс, соединяющий +Е с неинвертирующим входом компаратора, как R’, а другой (+Е - земля) – как R”. Входным током компаратора можно пренебречь ввиду большого входного сопротивления. Т.к U_вх, на входе компаратора не превосходит 10В, необходимо, чтобы U_{max R”} =10 В, тогда получаем т.к.

,то получаем при R” = 100 кОм,

Сопротивление лучше всего взять СП-2-3б из ряда Е6, сопротивление из этого ряда наиболее распространены, имеют достаточную мощность и хорошие характеристики (точность подстройки 1%, кОм).