6. Вспомогательные узлы блока

управления

К таким узлам относятся собственный стабилизатор напряжения ЛСУ, узел индикации режимов работа устройства, узел защиты от неправильного включения и др. Некоторые из перечисленных вспомогательных узлов могут отсутствовать. Однако два функциональных узла - узел защиты от перегрева УЗП и узел защиты от перегрузки по току УЗТ, как правило, входят в состав большинства микросхем.

Наличие их делают в целом блок управления высоконадежным функциональным узлом.

Узел защиты от перегрузки по току УЗТ

В состав УЗТ входит компаратор на базе операционного усилителя DA1, датчик тока R_S и выносной делитель R9-R10, рис.7.1 На входе компаратора действуют два напряжения. на инверсном – опорное установочное напряжение U_оп, которое снимается с делителя R9-R10. На прямом входе – напряжение U_Rs, которое пропорционально току нагрузки I_н (току двигателя), U_Rs= I_н∙ R_S.

Рис.7.1. Формирование сигнала перегрузки по току U_i

Для уменьшения потерь на датчике тока R_S его выбирают низкоомным и устанавливают вне микросхемы. Падение напряжения в номинальном режиме U_RS ≈0,5 В. При типовых токах микродвигателей звукотехнической аппаратуры I_н=(0,6-3,0)А, сопротивление датчика будет равно (0,8-0,1)Ом. Изменяя опорное напряжение U_оп с помощью выносного делителя можно управлять значением тока I_н макс, при котором срабатывает компаратор.

Узел защиты блока от перегрева

При наличии этого узла, рис.7.2, заметно повышается надежность работы микросхемы при перегреве. Если температура p-n переходов силовых транзисторных ключей становится выше предельно допустимой, то УЗП формирует электрический сигнал U_т, с помощью которого отключается силовая цепь микросхемы.

УЗП состоит из компаратора К с ограничительными резисторами R6, R7, измерительного моста R1-VD_З-R2, R3-R4||R5. Резистор R5 – настроечный.

Рис.7.2. Узел защиты от перегрева – а,

характеристика узла – б, в

Датчиком тепловой защиты служит диод VD_З, у которого используется отрицательная температурная зависимость прямого падения напряжения, U_пр=f(Т⁰С), рис.7.2,б. К измерительному мосту подводится стабильное напряжение питания U_сс.

С измерительной диагонали моста напряжение поступает на прямой и инвертирующий входы компаратора К. Прямое падение напряжения U_пр^Т на диоде защиты при постоянном значении прямого тока I_пр линейно зависит от температуры [1]

U_пр^Т ₌ U_пр^ТН+ ТКН(Т_D-Т_Н), (7.1) где U_пр^ТН - прямое падение напряжения на диоде защиты при исходной температуре Т_Н = 20⁰С, Т_D = Т_макс – измеряемая температура. В данном случае это заданное значение максимальной температуры Т_макс, при которой должен срабатывать УЗП. ТКН – температурный коэффициент напряжения прямого падения на диоде, отрицательный и колеблется в пределах(-1 до -3,5) мВ/⁰С.

Диод тепловой защиты VD_З работает в таком же температурном режиме, что и транзисторные ключи выходного каскада, так как VD_З располагается вместе с транзисторами, на тех же радиаторах.

На инвертирующий вход 1 компаратора К подается стабильное напряжение U_оп с делителя R3-R4||R5. На прямой вход 2 поступает напряжение U_з с диода тепловой защиты VD_З.

При нормальной работе микросхемы (отсутствует перегрузка) соблюдается условие

U_З > U_оп (7.2)

В этом случае на выходе компаратора будет формироваться сигнал U_Т = 1.

При появлении тепловой перегрузки напряжение U_пр^Т на диоде защиты, в соответствии с выражением (7.1) - уменьшается. Условие (7.2) нарушается. Срабатывает компаратор К и на выходе 6 DA1 появляется сигнал U_Т = 0

Задание 6.1

Исходные данные:

- температура перегрева блока управления, при которой срабатывает тепловая защита, Т_макс = Т_D= 135⁰С;

- параметры датчика температуры VDз

I_пр = 11 мА, ТКН = -2.4 Мв/⁰с, U_пр^Т=250 мВ

при Т_н = 20⁰С.

Расчет:

1. Задаемся напряжением питания измерительного моста U_сс = 5В и током Iд=3 мА плеча R3-R4||R5;

2. Напряжение на прямом неинвертирующем входе компаратора К и исходной температуре

U_з = U_зоп+U_пр^ТН,

где U_зоп – неизменная составляющая напряжения на прямом входе К

U_зоп = n∙U_пр^ТН = 1,4∙250 = 350 мВ,

n- постоянные коэффициент.

U_з=350+200 = 550 мВ.

3. Порог срабатывания УЗП - U_з^ΔТ, т.е. напряжение на прямом входе К, при котором сигнал на его выходе U_Т изменяется скачком от логической 1 до 0, рис.7.2,в

U_з^ΔТ = U_пр^ТН+ ТКН(Т _макс-Т_мин)+ U_зоп=

= 200+(-2.4)∙(135-20)+350= 274 мВ.

УЗП сработает, если на инвертирующем входе 1 компаратора К, с помощью делителя R3-R4||R5 предварительно установить опорное напряжение U_оп= U_з^ΔТ = 274 мВ.

4. Определение параметров резисторов измерительного моста.

(R₁+R₂) = U_сс/I_пр = 5 В/(11∙10^-3А) = 455 Ом,

R₂ = U_зоп/I_пр = 0,35 В/(11∙10^-3А) = 32 Ом,

R₁ = (R₁+R₂) – R₂ = 455 – 32 = 423 Ом,

R₃+ R₄||R₅ = U_сс/I_Д = 5/(3∙10^-3А) = 1,7 кОм.

Задаемся U_оп’ = 2∙ U_з^ΔТ = 2∙0,274 = 0,55 В,

U_оп’/U_с = R₄||R₅/(R₃+ R₄||R₅)= 0,55/5 = 0,11, откуда

R₄||R₅ = (R₃+ R₄||R₅) ∙0,14 = 1700∙0,11 = 187 Ом.

Для упрощения расчетов выбираем R₄ = R₄||R₅ = 187 Ом.

Данные настроечного резистора R5 устанавливаем из условия R₅ = 10∙ R₄= 1870 Ом.

Ограничительные резисторы R₆=R₇ = 10 кОм.

Значения рассчитанных резисторов необходимо округлить до табличных значений.

В качестве компаратора выбираем ОУ общего назначения К140УД1. С помощью движка резистора R5 подбирается значение U_оп = U_з^ΔТ = 274 мВ, что будет соответствовать уровню срабатывания УЗП.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Быстрое развитие электронно-оптических технологий за последние годы определило направление развития кинематогра­фа.

Электронное кино стало современным зрелищным меро­приятием, совместимым практически со всеми известными ис­точниками информации, при сохранении высокого качества изображения на большом экране и объемного звука.

Темпы развития технологических средств кинематографа позволяют сделать вывод, что в ближайшие десятилетия элек­тронное кино получит широкое распространение, прежде всего в кинотеатрах малой и средней вместимости.

ЛИТЕРАТУРА

1. Кривозубов В.Н., Савичев С.С., Яковлева Л.П. Управление процессом считывания информации с оптических дисков: Учебное пособие. – СПб.: СПбГУКиТ, 1999.

2. Кривозубов В.Н., Савичев С.С. Автоматические системы звукотехнической аппаратуры. Блок управления бесколлекторным микродвигателем оптического диска: Учебное пособие. – СПб.: СПбГУКиТ, 2005.