Выбор основных функций устройства, улучшенных по сравнению со схемами-аналогами

По сравнению с четырьмя устройствами, представленными в разделе 1.2, в проектируемом устройстве значительно больше светодинамических эффектов, отсутствуют режимы, когда все нагрузки включены, и когда они все выключены. Также схема управления выходными тиристорами предусматривает стробирование импульсов управления сигналом нулевого напряжения сети, в результате чего переключатель не создает коммутационные помехи для электрооборудования, которые тем больше, чем мощнее нагрузка.

РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

Расчет генератора

Цель расчета – расчет периода следования импульсов и частоты генератора импульсов

Методика расчета

Генератор импульсов реализован на элементах: R9, R10, R11, С13, DD1.6 (см. рисунок 4.1). Рассчитывается общий период следования импульсов и частота генерации импульсов.

Рисунок 4.1 – Изображение рассчитываемой части генератора импульсов

Частота генератора вычисляется по формуле:

  ,                        (4.1)

где: f_ген – частота генерации импульсов;

Т₀ – период логического нуля;

Т₁ – период логической единицы.

В представленном генераторе частота может меняться в зависимости от положения ползунка подстроечного резистора R11. Когда ползунок находится в самом верхнем положении - частота максимальна, когда в самом нижнем – частота минимальна. Таким образом, имеется две схемы для расчета – для минимальной частоты и максимальной.

Рассматривается для начала интегрирующая RC-цепь данного генератора (в качестве сопротивления в ней выступают резисторы R9, R10, R11 – в зависимости от положения ползунка подстроечного резистора R11, в качестве конденсатора выступает С13).

Напряжение на конденсаторе U_c при его заряде через резистор R от источника постоянного напряжения E изменяется по экспоненциальному закону:

                        (4.2)

Рисунок 5.2 – Кривая заряда конденсатора

Напряжение на конденсаторе U_c при его разряде через резистор R изменяется по закону:

                     (4.3)

Рисунок 4.3 – Кривая разряда конденсатора

1,7 В – пороговое значение напряжения логической единицы для входа микросхемы типа К555ТЛ2 [1];

0,9 В – пороговое значение напряжения логического нуля для входа микросхемы типа К555ТЛ2 [1];

Напряжение питания: Е=5 В.

Выведем формулы для нахождения t через формулы (4.2) и (4.3):

1)              (4.4)

 - при верхнем положении ползунка резистора R₁₁.

 - при нижнем положении ползунка резистора R₁₁.

2) ;            (4.5)

По формуле (4.4) вычисляется Т₁ – период логической единицы, а по формуле (4.5) вычисляется Т₀ – период логического нуля.

Т_{1 min}=Т_в – Т_н                     (4.6)

Т_{o min}=Т_н – Т_в                     (4.7)

Формулы (4.6) и (4.7) применяются при верхнем положении ползунка, т.е. при минимальном сопротивлении.

Т_{1 max}=Т_в – Т_н                        (4.8)

Т_{o max}=Т_н – Т_в                        (4.9)

Формулы (4.8) и (4.9) применяются при нижнем положении ползунка, т.е. при максимальном сопротивлении.

R₉=3 кОм; R₁₀=33 Ом; R₁₁=1 кОм; С₁₃=330 мкФ.

Расчет

1)

2) Т_{1 min}=Т_в – Т_н=  

3) Т_{o min}=Т_н – Т_в=

4)

5) Т_1max=Т_в-Т_н=

6) Т_{o max}=Т_н – Т_в=