Выбрали оптопару гальванической развязки

Синтез цифрового управляющего устройства.

Пояснительная записка по курсовому проекту

По дисциплине «Электронные промышленные устройства»

 

 

Студент: Макоткин М.С.

Группа: Э405

Вариант: 13

Преподаватель: Шевцов А.А.

 

Тольятти 2005

Содержание

 

1.Техническое задание

2.Описание функциональной схемы

3.Разработка принципиальной схемы цифрового управляющего устройства

4.Разработка конструкции цифрового управляющего устройства

Вывод

Литература

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

 

Спроектировать устройство, управляющее полупроводниковыми ключами и содержащий в своём составе цифровой автомат. Необходимо разработать цифровой автомат, выбрать тип электронного ключа и рассчитать его в зависимости от параметров коммутируемого сигнала, а также рассчитать его в зависимости от параметров коммутируемого сигнала и обеспечить гальваническую развязку между ключом и управляющими цепями.

Данные для расчёта цифрового управляющего устройства приведены в таблице 1.1.

 

Таблица 1.1.

Входные и выходные сигналы управляющего устройства.

Номера внутренних состояний	Входные сигналы		Выходные сигналы
	х1	х2	y1	y2	y3	y4
1	0	0	0	0	0	0
2	0	0	0	0	0	1
3	0	0	0	0	1	1
4	0	0	0	1	1	1
5	0	0	1	1	1	1
6	0	1	0	0	1	1
7	0	1	1	1	0	0
8	0	1	1	0	1	0
9	0	1	0	1	0	1
10	1	1	1	1	1	1
11	1	1	1	1	0	0
12	1	1	1	0	0	0
13	1	1	0	0	0	0
14	1	0	1	0	1	0

 

Длительность квазистационарных состояний цифрового управляющего устройства 30 мс. Элементы, определяющие внутренние состояния цифрового автомата - D-триггеры.

Коммутируемая цепь является цепью переменного тока напряжением U=600В и силой тока I=15А.

ОПИСАНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ

 

На основании технического задания разработали функциональную схему цифрового управляющего устройства (рис.2.1).

Она состоит из входных цепей, цифрового автомата Мили, задающего генератора, определяющего длительность квазиустойчивых состояний автомата, выходных цепей.

В свою очередь цифровой автомат состоит из последовательностной и комбинационных частей.

Граф цифрового автомата приведён на рис.2.2.

РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ ЦИФРОВОГО УПРАВЛЯЮЩЕГО УСТРОЙСТВА

Разработка цифрового автомата.

Выбор типа логических элементов

С целью уменьшения стоимости цифрового управляющего устройства и увеличении его скорости переключения из одного состояния в другое, а так же повышения его надёжности в качестве логических элементов выбрали транзисторно-транзисторную логику на элементах с переходом Шоттки серии КР1533 и КМ555 (ТТЛШ-логика). Параметры выбранной серии микросхем приведены в таблице 3.1.

 

Таблица 3.1.

Основные электрические параметры микросхем серии КР1533 и КМ555[1]

Серия микросхем	Параметры выбранной логики
	Напряжение питания Ucc, В	Напряжение низкого уровня U1L, В	Напряжение высокого уровня U1Н, В	Выходной ток высокого уровня I0H, мА	Выходной ток низкого уровня I0L, мА	Время фронта нарастания и спада сигнала t0H, t0L, мкс
КР1533	4.5-5.5	0-0.8	2.0-5.5	0.4;2,6; 3; 15	8, 24	0.01-1
КМ555	4.5-5.5	0-0.8	2.0-5.5	0.4	4	0.02

 

Расчёт гальванической развязки на входах и выходах цифрового автомата

С целью защиты входа цифрового автомата от статического потенциала произвели гальваническую развязку входов и выходов его от внешних цепей.

В качестве неё выбрали схему, построенную на транзисторной оптопаре (рис.3.1).

Выходной транзистор оптоэлектронного прибора работает в качестве параллельного ключа, поэтому при высоком уровне напряжения на входе фототранзистор находит в насыщении, напряжение на выходе оптопары имеет низкий уровень, то есть происходит инверсия сигнала.

 

Структурная схема цифрового управляющего устройства

Рис.2.1.

 

Граф цифрового автомата.

 

Рис.2.2.

Схема гальванической развязки

 

 

Падение напряжения насыщенного фототранзистора мало, следовательно, при логической единице на входе источник питания, подсоединённый к выходу, будет закорочен. Для ограничения тока, протекающего через насыщенный фототранзистор, поставили резистор R2. Резистор R1 выполняет роль ограничителя тока на входе оптоэлектронного прибора.

Выбрали оптопару гальванической развязки

В качестве оптопары выбрали из [2] прибор АОТ-101БС. Параметры выбранного прибора приведены в таблице 3.2.

 

Таблица 3.2.

Параметры выбранного оптоэлектронного прибора.

Марка прибора	Справочные данные выбранного прибора
	Количество каналов	Входное напряжение Uвх, В	Постоянный входной ток Iвх, мА	Максимальный выходной ток Iвых, мА	Максимальное коммутируемое напряжение Uкэ, В	Напряжение изоляции Uиз, В
АОТ-101БС	2	1.6	20	10	15	1500

 

Входная и передаточная характеристики оптопары приведена на рис.3.1 и 3.2 соответственно.