Блок коммутации сигналов
Блок коммутации сигналов выполняет следующие функции:
питания гиромотора датчика угловой скорости трехфазным напряжением (36±3,6 В, 400±8 Гц);
питания потенциометра ДУС постоянным током 5÷30 В;
питания фотодатчика постоянным током 5 В;
деление (уменьшение) выходного напряжения ДУС и его передача на аналоговый вход платы аналого-цифрового преобразования ЛА-1,5PCI;
передача сигнала фотодатчика на цифровой вход платы аналого-цифрового преобразования ЛА-1,5PCI.
Разъемы и делитель напряжения смонтированы на макетной плате и установлены в пластиковом корпусе. Схема размещения разъемов на плате показана на Рис.12. Для возможности исследовательской работы, дальнейшей модернизации и использования блока для других целей для коммутации применяются разъемные соединения. Для этого на плате расположены штыревые разъемы типа PLS (шаг 2,54 мм), а для коммутации применяются провода с гнездами типа BLS на концах.
Рис. 12. Схема размещения разъемов на плате блока коммутации
Расчет делителя напряжения
Так как максимальное выходное напряжение ДУС превышает максимально допустимое входное напряжение платы АЦП, его необходимо уменьшить, используя делитель напряжения.
Используя закон Ома, и пренебрегая малым током нагрузки, делитель напряжения можно описать соотношением:
.
После преобразования можно определить:
.
Выходной сигнал ДУС – разность потенциалов между щеткой и средней точкой потенциометра (см. принципиальную электрическую схему блока коммутации). Вследствие этого делить нужно два напряжения: щетки и средней точки, и подавать их на дифференциальный вход платы АЦП (Рис.13.). Для фильтрации (подавления) высокочастотных шумов в цепь добавляют конденсатор.
Рис. 13. Схема делителя выходного напряжения ДУС
Уточненный коэффициент делителя равен:
.
Расчет фильтра нижних частот
Чтобы
уменьшить влияние высокочастотных
шумовых помех на качество выходного
сигнала ДУС, в цепь делителя добавлен
конденсатор (Рис.13.). Полученная таким
образом RC-цепь
(
)
реализует электронный фильтр нижних
частот, эффективно пропускающий частотный
спектр сигнала ниже частоты среза ДУС
и подавляющий частоты сигнала выше этой
частоты.
Для настройки фильтра используется соотношение:
,
где 
‑ частота настройки фильтра, принимаемая
равной частоте среза ДУС.
Учитывая, что круговая частота среза ДУС-У1 около 20 рад/с, и используя соотношение, получим значение емкости конденсатора:
.
Ближайшее меньшее значение емкости стандартного конденсатора является 47 нФ.
Схемотехническая проверка фаз питающего напряжения
Очень важно соблюдать правильный порядок следования фаз питающего напряжения гиромотора. Для исключения возможных ошибок подключения фаз можно реализовать схемотехническую проверку, которая в случае ошибки будет либо информировать об этом, либо блокировать подачу трехфазного напряжения.
На Рис. 14 представлен один из вариантов реализации такой проверки на основе триггерного фазометра. Напряжения фаз 1 и 3, а также фаз 2 и 3 поступают на компараторы. Формирующие устройства создают импульсы по переднему фронту и по спаду сигналов с компараторов. Эти импульсы поступают на входы триггеров, меняя их состояние. Чем дольше триггер в состоянии логической единицы, тем больше заряд на интеграторе на пассивных элементах RC-цепи. Сравнивая на компараторе заряды интеграторов, можно определить, какой из триггеров был открыт дольше, а, следовательно, и соотношение разности фаз трех сигналов. Если фазы в правильной последовательности, на верхнем интеграторе заряд должен быть меньше, и на выходе компаратора будет логическая единица. В противном случае на выходе будет нуль.
Рис. 14. Структурная схема проверки фаз
Временные диаграммы работы схемы представлены на Рис.15.
Рис. 15. Временные диаграммы работы схемы проверки фаз
Реализация данного варианта показана на принципиальной электрической схеме проверки фаз на основе триггерного фазометра.