3. Функциональная схема системы.

Рис.2. Функциональная схема стабилизатора.

Описание функциональной схемы:

Драйвер АЦП осуществляет опрос выходного напряжения с датчика и обновляет значение сигнала обратной связи X_ОС .

Драйвер клавиатуры опрашивает порт клавиатуры и обновляет значение сигнала задания X_З .

Регулятор нужен для задания нужного управляющего воздействия при отклонении X_ОС от X_З.

Драйвер РСА загружает в РСА-модуль значение, соответствующее управляющему воздействию.

Драйвер индикатора осуществляет индикацию действующего значения напряжения на выходе преобразователя.

Все блоки работают параллельно, т.е. по прерыванию от таймера РСА.

4. Описание основных функциональных блоков системы и выбор элементной базы.

Получение сигнала обратной связи

Для получения сигнала обратной связи используется датчик действующего значения напряжения ДНХ-03 RMS (сайт http://www.niiem46.ru) и аналого-цифровой преобразователь.

Преобразователь ДНХ-03 RMS (рис.3) преобразует входное переменное напряжение в действующее выпрямленное значение стандартного токового выхода 4-20 мА, а также обеспечивает гальваническую развязку с системой управления.

Рис.3. ДНХ-03 RMS.

Характеристики преобразователя:

Диапазон измеряемого напряжения, В........................500

Допустимая перегрузка по изм. напряжению, раз......1,3

Напряжение питания, В.................................................8,5-36

Начальный выходной ток, мА.......................................

Номинальный выходной ток, мА..................................20

Максимальный выходной ток, мА................................25

На рис.4. представлен график зависимости выходного тока преобразователя (мА) от входного напряжения (напряжение на полезной нагрузке, В):

Рис.4. Зависимость от

Для подключения этого преобразователя необходимо рассчитать входной токоограничивающий резистор

,

Рассеиваемая мощность :

Выбираем проволочный резистор С5-35 В 25 Вт-39 кОм 5%.

Так как в качестве нагрузки датчика используется резистор, то величина этого резистора должна удовлетворять условию:

где - напряжение питания датчика.

Рассчитаем значение сопротивления резистора исходя из требований АЦП микроконтроллера:

Максимальное напряжение, подаваемое на аналоговый вход АЦП МК не более 2,5 В (опорное напряжение АЦП). Пусть максимальному выходному напряжению на полезной нагрузке (500 В) соответствует напряжение на входе АЦП , тогда при токе 20 мА (см. рис.2) :

Тогда :

Напряжение на входе АЦП при минимальном выходном напряжении:

Напряжение на входе АЦП при номинальном выходном напряжении:

Формирование сигналов управления ключами

Для формирования управляющих сигналов ключей используется функция микроконтроллера под названием «РСА» – Programmable Counter Array (программируемый массив счётчиков).

Выбор микроконтроллера

Выбран микроконтроллер AT89C51AC3 (сайт производителя www.atmel.com):

максимальная частота 60МГц при питании 4,5…5,5 В.

Функции, используемые в работе:

РСА

один 16-битный таймер, пять модулей

АЦП

разрешение 8 бит,

опорное напряжение _с

допустимое входное .

Выберем источник опорного напряжения AD680 (пр-во Analog Devices):

Рис.5. Цоколевка ИОН.

Параметры:

Напряжение питания..................4,5...36 В

Выходное напряжение...............2,5 В

Максимальный выходной ток...10 мА

Ввод и отображение информации

Для ввода требуемого на выходе напряжения используется клавиатура с 12-ю клавишами:

10 цифровых (0-9) и 2 сервисных (Ввод, Сброс). Клавиатуру набираем из отдельных тактовых кнопок TS-A2PS-130.

Для отображения выходного напряжения выбран 7-сегментный 3-х разрядный индикатор BA56-12 (пр-во Kingbright). Информационные входы каждого разряда (A – H, DP) соединены внутри индикатора, т.е. специально для динамической индикации.

Рис.6. Размеры индикатора.

Для выбора подключаемого разряда используются биполярные PNP транзисторы. Рассчитаем их параметры, зная, что максимальный ток через один сегмент составляет 30 мА.

Максимальный ток через один разряд при свечении семи сегментов составляет .

Выберем 3 транзистора BC807-40MTF ( пр-во Fairchild Semiconductor):

Параметры транзистора:

Максимальное напряжение К-Э, В.................45

Максимальный ток коллектора, А..................0,8

Статический коэффициент h_21Эmin...................250

Максимальная рассеиваемая мощность, Вт..0,31