Министерство образования Российской Федерации

ВОЛОГОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра управляющих и вычислительных систем

Элементы систем автоматики

Проектирование устройств индикации

Методические указания к курсовому проекту

Факультет электроэнергетический

Специальность 140604 «Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов»

Вологда

2006

УДК 621.38

Элементы систем автоматики. Проектирование устройств индикации: Методические указания к курсовому проекту. - Вологда: ВоГТУ, 2006. - 28 с., ил.

Приводятся краткие теоретические сведения по устройствам отображения информации на основе светодиодных индикаторов. Даются варианты заданий для курсовых проектов. Приводятся краткие справочные данные по элементной базе. Методические указания предназначены для студентов дневной формы обучения по специальности 140604 «Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов»

Утверждено редакционно-издательским советом ВоГТУ

Составитель: Андреев А.Н., канд. техн. наук, доцент каф. УВС ВоГТУ

Рецензент: Анкудинов В.Б., кандидат техн. наук, доцент каф. АТПП ВоГТУ

Введение

Промышленная автоматика охватывает широкий спектр устройств различного уровня и степени сложности, работающих в различных режимах, в том числе и автоматическом. Вместе с тем даже в полностью компьютеризированных системах информация об их состоянии, так или иначе, доводится до субъекта (человека-оператора, диспетчера, наладчика и т.п.). Визуализация информации в сложных технических системах - это функция, возлагаемая на устройства индикации. Уровень сложности подобных устройств весьма широк: от простейших бинарных индикаторов до табло коллективного пользования.

Далее приводятся краткие теоретические сведения об основных принципах построения устройств отображения информации. В конце главы представлены варианты заданий курсовых проектов.

Цель проектирования – разработка законченных устройств, включая конструкторскую проработку на уровне печатных плат, в соответствии с вариантом технического задания.

В работе приводятся краткие справочные данные по элементной базе, необходимой для реализации вариантов технического задания, пример схемотехнической реализации, фрагменты топологии печатного монтажа и схемы расположения элементов.

1. Светодиодные индикаторы

Не смотря на то, что существует большое количество средств для визуального отображения информации, например: лампы накаливания, лампы тлеющего разряда, светодиоды, жидкокристаллические элементы и др., в системах промышленной автоматики весьма широко распространены индикаторы на основе светодиодов. Подобное предпочтение обусловлено их высокой надежностью, достаточно высокой яркостью свечения, совместимостью с интегральными компонентами ТТЛ и ТТЛШ-серий, низким для промышленных условий энергопотреблением.

1.1. Бинарные индикаторы

Бинарный индикатор – индикатор, реализованный на одном светодиоде и находящийся в двух возможных состояниях: светящемся и несветящемся. Такой индикатор пригоден для отображения двоичного кода, информации о нормальном или аномальном режиме работы системы, о выходе технологического параметра за пределы задания, наличии или отсутствии какого-либо сигнала и т.п.

Для обеспечения хорошей видимости при дневном свете, ток, протекающий через светодиод, должен составлять 5 – 25 мА /1/.

Стандартные интегральные компоненты современных ТТЛ - серий при высоком уровне сигнала на выходе могут обеспечить уровень тока порядка 15 мА. На рисунке 1.1 изображена схема подключения светодиода к логическому инвертору.

Управление светодиодом при высоком уровне сигнала

Рис. 1.1

Для управления светодиодом при низком уровне выходного сигнала интегрального элемента (рис. 1.2) необходимо включение в схему токоограничивающего резистора.

Расчет сопротивления резистора можно выполнить по формуле:

, где

E - напряжение питания;

U_пр.VD - прямое падение напряжения на светодиоде;

U_VTттл - падение напряжения на открытом выходном транзисторе ТТЛ элемента (можно принять равным 0,2В);

I_VD - заданный ток светодиода.

При схемотехническом проектировании необходимо учитывать изменение уровней сигналов на выходах с подключенными светодиодами. Такие сигналы не могут использоваться в дальнейшем в качестве информационных.

Управление светодиодом при низком уровне сигнала

Рис. 1.2

Для схемы, изображенной на рис. 1.2, в качестве вариантов безрезисторного подключения возможно использование светодиодов со встроенными ограничителями тока или специальных микросхем с токовым выходом.