Расчет схемы запуска и управления насосом

 

Схема запуска представляет собой переключатель "Сеть", при замыкании которого подается сетевое напряжение. Выберем перекидной переключатель ТВ1-2, предназначенный для коммутации цепей постоянного и переменного тока с коммутируемой мощностью 25…600 ВА. Рычаг предназначен не только для переключения, но и для зрительного контроля за рабочим состоянием переключателя (включено - выключено).

Таблица 3.23

Основные электрические параметры переключателя ТВ1-2

Сопротивление контактов, Ом	0,01
Допускаемое коммутируемое напряжение, В	1,6…220
Допускаемый коммутируемый ток, А	0,01…1,0
Максимальное число коммутаций	104

 

Схема управления же состоит из реле, размыкающего контакты и выключающего таким образом насос. Выберем двухпозиционное двухстабильное реле РПС32 (РС4.520.205) - это герметичное поляризованное реле-переключатель для коммутации цепей постоянного и переменного тока частотой до 10 кГц.

 

Таблица 3.24

Основные электрические параметры реле РПС32

Рабочее напряжение, В12
Сопротивление обмотки, Ом	110±16,5
Напряжение срабатывания, В	3,2…6,4
Время срабатывания, мс	5
Допускаемое коммутируемое переменное напряжение, В	12…220
Допускаемый коммутируемый переменный ток, А	0,1…1,0
Максимальное число коммутаций	105

 

Рис.3.17. Схема запуска и управления насосом

 

Рассчитаем сопротивление R и выберем транзистор VT.

 

Согласно формуле (3.17) Iк= =0,11 А.

Тогда по формуле (3.18) I_Б= =2,75 мА.

И из (3.19) R= =1564 Ом.

 

Выбираем резистор Р1-4-0,25-1,5 кОм±1%, транзистор КТ815А.

В качестве DA1 используем микросхему аналоговых ключей КР590КН4, состоящую из нормально-замкнутого и нормально-разомкнутого контактов, управляемых одним сигналом.

 

Таблица 3.25

Параметры микросхемы КР590КН4

Напряжение питания	±15 В ±10%
Ток потребления от Uпит1, не более	50 мкА
Ток утечки аналоговых входов, не более	70 нА
Время включения, не более	300 нс
Сопротивление в открытом состоянии, не более	75 Ом
Входное напряжение высокого уровня	4…16,5 В
Входное напряжение низкого уровня	0…0,8 В
Коммутируемое напряжение	±15 В

 

Расчет блока питания

 

Для питания схемы необходимы источники постоянного напряжения на ±15В, ±12 В, +9 В, +5 В и +3 В. Определим ток потребления для каждого напряжения питания:

 

Таблица 3.26

Ток потребления схемы

Микросхема	Кол-во	Потребляемый ток одной микросхемой, мА
		±15 В	±12В	+5В
КР544УД2А	6	7
К1113ПВ1А	1	18		10
КР1533ИР33	3			50
КР580ИР83	1			160
КР1816ВЕ31	1			150
КР573РФ5	1			100
К170АП2	1		22
К170УП2	1			42
КР580ВВ79	1			140
АЛС324Б	5			100
К555ИЕ19	2			26
К555ИД4	1			10
логич. эл-ты К555	3			8,8
К564ТМ2	1			0,001
К564ИЕ9	1			0,005
КР590КН9	6	0,05
К554СА3А	6	6
КР590КН4	6	0,05
логич. эл-ты К564	1			0,00005
Всего:		96,6	22	1340,41

Рис.3.18. Схема блока питания

Для формирования напряжения ±15 В будем использовать трехвыводные интегральные стабилизаторы напряжения: положительной полярности - микросхема DA21 типа LM7815 и отрицательного напряжения - микросхема DA22 типа LM7915. Микросхемы рассчитаны на максимальный ток нагрузки 1,5 А и максимальную рассеиваемую мощность 8 Вт. Расчет приведен для одного канала +15В, т.к. источник - 15В абсолютно ему идентичен. Напряжение на входе стабилизатора (напряжение на фильтре):

 

Uф= (Uвых+1В) × (1+Кп), (3.20)

 

где Uвых - выходное напряжение стабилизатора; 1В - падение напряжения на стабилизаторе; Кп - коэффициент пульсаций.

Задаемся коэффициентом пульсаций Кп=5%. Uф= (15+1) × (1+0.05) =16,8 В.

Емкость конденсаторов фильтра С9 (С10):

 

С9= , (3.21)

 

где Iн - максимальный ток нагрузки; fс - частота питающей сети.

 

C9= =404 мкФ, выбираем К50-12-25В-390мкФ-20…+80%.

 

Конденсаторы С16…С34 блокировочные, керамические К10У-5-25В - 0,1мкФ.

Амплитудное значение напряжения на обмотках трансформатора:

 

Um=Uф+Uд. пр =16,8+0,7=17,5 В.

 

Необходимое действующее напряжение на вторичных обмотках трансформатора: Uд= =12,37 В.

Эффективное значение тока вторичной обмотки:

 

Iэфф=1,81×Iн=1,81×0,097=0,1756 А.

 

В качестве VD14…VD17 выбираем диодный мост КЦ402Е:

Iпр. max=1 А;

Uобр. max=100 В.

Аналогичным образом для формирования напряжения ±12 В будем использовать трехвыводные интегральные стабилизаторы напряжения: положительной полярности - микросхема DA23 типа LM7812 и отрицательного напряжения - микросхема DA24 типа LM7912. Микросхемы рассчитаны на максимальный ток нагрузки 1,5 А и максимальную рассеиваемую мощность 8 Вт. Расчет приведен для одного канала +12В, т.к. источник - 12В абсолютно ему идентичен.

Напряжение на входе стабилизатора (напряжение на фильтре) согласно формуле (3.20): Uф= (12+1) × (1+0.05) =13.65 В.

Емкость конденсаторов фильтра С11 (С12) по формуле (3.21): C11= =1128 мкФ, выбираем К50-12-25В-1100мкФ-20…+80%.

Амплитудное значение напряжения на обмотках трансформатора:

 

Um=Uф+Uд. пр =13,65+0,7=14,35 В.

 

Необходимое действующее напряжение на вторичных обмотках трансформатора: Uд= =10,15 В.

Эффективное значение тока вторичной обмотки:

 

Iэфф=1,81×Iн=1,81×0,022=0,04 А.

 

В качестве VD18…VD21 выбираем диодный мост КЦ402Е.

Напряжение +9 В необходимо для сравнения на компараторах с сигналом, снимаемым с фильтра, поэтому в качестве интегрального стабилизатора можно использовать КР142ЕН8А - микросхема рассчитана на максимальный ток нагрузки 1,5 А при выходном напряжении 9±0,27 В.

Напряжение на входе стабилизатора (напряжение на фильтре) согласно формуле (3.20): Uф= (9+3) × (1+0.2) =14,4 В,

где 3В - минимально-допустимое падение на микросхеме, Кп=20%.

Конденсатор фильтра С13 выбираем К50-12-25В-100 мкФ - 20…+80%.

Амплитудное значение напряжения на обмотках трансформатора:

Um=Uф+2×Uд. пр =14,4+2×0,7=15,8 В.

Необходимое действующее напряжение на вторичных обмотках трансформатора: Uд= =11,17 В.

В качестве VD22…VD25 выбираем диодный мост КЦ402Е.

В источнике питания +5В используется микросхема интегрального стабилизатора КР142ЕН5А. Микросхема обеспечивает максимальный ток нагрузки Iн. max=2 А при выходном напряжении 5±0,1 В.

Согласно (3.20): Uф= (5В+3В) × (1+0,2) =9,6 В.

Емкость фильтрующего конденсатора рассчитывается по формуле (3.21):

 

С14= =2443,43 мкФ.

 

Выбираем К50-12-25В-2400мкФ - 20…+80%.

Амплитудное значение напряжения на обмотке трансформатора:

Um=Uф+2×Uд. пр. =9.6+2×0.7=11 В.

Действующее значение напряжения и тока:

Uд=7.8 В,

Iэфф=2,426 А.

В качестве VD26…VD29 выбираем диодный мост КЦ418Б:

Iпр. ср. =2,5 А;

Uобр. max. =100 В.

Для напряжения +3 В рассчитаем интегральный стабилизатор с использованием микросхемы 78L03. Ее максимальный выходной ток 0,1 А, а рассеиваемая мощность 0,5 Вт.

Напряжение на входе стабилизатора (напряжение на фильтре) согласно формуле (3.20): Uф= (3+1) × (1+0.05) =4,2 В.

Емкость конденсаторов фильтра С15 выбираем К50-12-25В-100 мкФ-20…+80%.

Амплитудное значение напряжения на обмотках трансформатора:

Um=Uф+2×Uд. пр =4,2+20,7=5,6 В.

Необходимое действующее напряжение на вторичных обмотках трансформатора: Uд= =4 В.

В качестве VD30…VD33 выбираем диодный мост КЦ402Е. В качестве трансформатора Т1 выбираем стандартный трансформатор типа ТПП323-127/220-50. Также выбираем предохранитель ВП-1А, переключатель ТВ1 - 2.