1. Разработайте дешифратор выбора модуля вывода дискретных сигналов. Ильшат сказал сделает.

Дешифратор – это комбинационное цифровое устройсто, которое преобразует n-разрядный двоичный код в m-разрядный двоичный код, причем n>m. Если m=2^n, то такой дешифратор полный

2. Разработайте схему мультиплексирования 32-х дискретных сигналов для модуля ввода МПСУ.

Мультиплексор – КЦУ, которая в зависимости от комбинации входных сигналов на адресных входах (Ai) ставит в соответствие выходному сигналу Y значение входного сигнала одного из информационных входов (Di).

(КЦУ – комбинационное цифровое устройство – выходные сигналы зависят только от состояния входных).

Таблица истинности мультиплексора

А0	А1	А2	А3	А4	Y
0	0	0	0	0	D0
0	0	0	0	1	D1
0	0	0	1	0	D2
0	0	0	1	1	D3
0	0	1	0	0	D4
0	0	1	0	1	D5
0	0	1	1	0	D6
0	0	1	1	1	D7
0	1	0	0	0	D8
0	1	0	0	1	D9
0	1	0	1	0	D10
0	1	0	1	1	D11
0	1	1	0	0	D12
0	1	1	0	1	D13
0	1	1	1	0	D14
0	1	1	1	1	D15
1	0	0	0	0	D16
1	0	0	0	1	D17
1	0	0	1	0	D18
1	0	0	1	1	D19
1	0	1	0	0	D20
1	0	1	0	1	D21
1	0	1	1	0	D22
1	0	1	1	1	D23
1	1	0	0	0	D24
1	1	0	0	1	D25
1	1	0	1	0	D26
1	1	0	1	1	D27
1	1	1	0	0	D28
1	1	1	0	1	D29
1	1	1	1	0	D30
1	1	1	1	1	D31

Доработать надо: до 32-х сигналов, еще один мультиплексор.

3. Разработайте электронный ключ для вывода дискретных управляющих сигналов постоянного тока.

Для обеспечения гальванической развязки выходной цепи выбираем оптопару АОТ110А, которая состоит из излучающего диода и составного транзистора в металлическом корпусе. Характеристики оптопары АОТ110А.

• Коммутируемое напряжение Uк не более 30 В

• Входной ток Iвх_х= 30 мА

• Входное напряжение Uвх не более 2 В

• Коммутируемое напряжение Uк = 30 В

• Выходной ток Iвых_х = 200 мА

• Рассеиваемая мощность = 360 мВт

По справочнику: R80=100 КОм

Для подачи сигнала к электромагнитам необходимо преобразовать сигнал, поступающий с регистра, в сигнал необходимого уровня

Для обеспечения рабочих параметров оптопары используется усилитель (R78,R77,VT1), значения элементов которого определяется как:

. Примем R78=270 Ом

В качестве транзистора VT1 берем КТ315Г.

• Коэффициент усиления по току

• Максимальный ток коллектора: .

• Напряжение насыщения база-эмиттер: Umax= 1,5 В

Сопротивление R77 определяется как:. Выбираем из стандартного ряда значениеR77=560 Ом.

В качестве транзистора VT2 выбираем КТ829А. Характеристики следующие:

• Коэффициент усиления по току

• Максимальный ток коллектора: .

• Напряжение насыщения база-эмиттер при :Umax= 2 В

Если ток на электромагните будет в районе 2А и коэффициент передачи по току равен h_21э=400, то.

Сопротивление R79 равно:. ПримемR79=5,1 кОм.

Для устранения самоиндукции электромагнитов используем диод КД208А.

• Прямой максимальный ток I_ПР=1 А

• Средний обратный ток, не более 50 мкА

• Ток при одноразовой перегрузке в течении 10мс = 2,5 А

• Обратное напряжение >100В.

Оптопара АОТ110А состоит из излучающего диода и составного транзистора в металлическом корпусе. Она осуществляет гальваническую развязку сигналов. На выходе оптопары сигнал ТТЛ-уровня.

Оптопара АОТ110А.

Характеристики оптопары АОТ110А.

Входной ток Iвхх, mA	30
Входное напряжение Uвх, В	2
Коммутируемое напряжение Uк, В	30
Выходной ток Iвыхх, mА	200
Рассеиваемая мощность, Вт	360

Роль ключа будет играть транзистор(p-n-p) например включенный по схеме с общим эммитером

4. Разработайте электронный ключ для вывода дискретных управляющих сигналов переменного тока.

Рис.8 Схема выходных УСО (для асинхр. двигателей).

Для обеспечения гальванической развязки входной цепи и коммутации управления выбираем оптронный тиристор ТО125-12,5-5, который состоит из кремниевого фототиристора и излучающего диода. Характеристики оптотиристора ТО125-12,5-5:

• Отпирающий входной ток Iвх_хне более 80 мА

• Отпирающее входное напряжение Uвх не более 2,5 В

• Максимально допустимый ток в открытом состоянии Iвых = 20 А

• Максимальное прямое и обратное напряжение Uвых = 500 В

Для обеспечения рабочих параметров оптопары используется усилитель (R181,R182,VT51), значения элементов которого определяется как:

.Примем R181=51 Ом

Ток коллектора транзистора VT51 равен

Ток базы транзистора равен выходному току регистра . Коэффициент усиления по току

В качестве транзистора VT51 выбираем транзистор КТ815А. Характеристики транзистора КТ815А:

• Коэффициент усиления по току

• Максимальный ток коллектора: .

• Напряжение насыщения база-эмиттер: Umax= 1,2 В

Сопротивление R182 определяется как:. Выбираем из стандартного ряда значениеR182=470 Ом.

Включение/выключение пускателей электродвигателей осуществляется с использованием двух тиристоров на обе полуволны переменного напряжения 220В.

Управление пневмоприводами осуществляется с помощью электромагнитных клапанов, управляющая обмотка которых подключается на постоянное напряжение 24В. Для обеспечения рабочих параметров электромагнитных клапанов, имеем ток, проходящий через обмотку электромагнита.

В качестве ключа для переменного тока выступать симистр, либо тиристр

Тиристор

   Тиристор - это переключающий полупроводниковый прибор, пропускающий ток в одном направлении. Этот радиоэлемент часто сравнивают с управляемым диодом и называют полупроводниковым управляемым вентилем (Silicon Controlled Rectifier, SCR).

Тиристор имеет три вывода, один из которых - управляющий электрод, можно сказать, "спусковой крючок" - используется для резкого перевода тиристора во включенное состояние.

   Тиристор совмещает в себе функции выпрямителя, выключателя и усилителя. Часто он используется как регулятор, главным образом, когда схема питается переменным напряжением. Нижеследующие пункты раскрывают четыре основных свойства тиристора:

тиристор, как и диод, проводит в одном направлении, проявляя себя как выпрямитель;

тиристор переводится из выключенного состояния во включенное при подаче сигнала на управляющий электрод и, следовательно, как выключатель имеет два устойчивых состояния. Тем не менее для возврата тиристора в выключенное (разомкнутое) состояние необходимо выполнить специальные условия;

управляющий ток, необходимый для перевода тиристора из закрытого состояния в открытое, значительно меньше (несколько миллиампер) при рабочем токе в несколько ампер и даже в несколько десятков ампер. Следовательно, тиристор обладает свойствами усилителя тока;

o средний ток через нагрузку, включенную последовательно с тиристором, можно точно регулировать в зависимости от длительности сигнала на управляющем электроде. Тиристор при этом является регулятором мощности.

Структура тиристора

   Тиристором называется управляемый трехэлектродный полупроводниковый прибор, состоящий из чередующихся четырех кремниевых слоев типа р и n. Полупроводниковый прибор с четырехслойной структурой представлен на рис. 1.

   Крайнюю область р-структуры, к которой подключается положительный полюс источника питания, принято называть анодом, а крайнюю область n, к которой подключается отрицательный полюс этого источника, - катодом.

Рис.1. Структура и обозначение тиристора

Свойства тиристора в закрытом состоянии

   В соответствии со структурой тиристора можно выделить три электронно-дырочных перехода и заменить тиристор эквивалентной схемой, как показано на рис. 2.

   Эта эквивалентная схема позволяет понять поведение тиристора с отключенным управляющим электродом.

   Если анод положителен по отношению к катоду, то диод D2 закрыт, что приводит к закрытию тиристора, смещенного в этом случае в прямом направлении. При другой полярности диоды D1 и D2 смещены в обратном направлении, и тиристор также закрыт.

Рис.2. Представление тиристора тремя диодами

Принцип отпирания с помощью управляющего электрода

   Эквивалентное представление структуры р-n-p-n в виде двух транзисторов показано на рис. 3.

   Представление тиристора в виде двух транзисторов разного типа проводимости приводит к эквивалентной схеме, представленной на рис. 1.4. Она наглядно объясняет явление отпирания тиристора.

   Зададим ток IGT через управляющий электрод тиристора, смещенного в прямом направлении (напряжение VAK положительное), как показано на рис. 4.

   Так как ток IGT становится базовым током транзистора n-p-n, то ток коллектора этого транзистора равен B1xIGT, где B1 - коэффициент усиления по току транзистора Т1.

   Этот ток одновременно является базовым током транзистора р-n-р, что приводит к его отпиранию. Ток коллектора транзистора Т2 составляет величину B1xB2xIGT и суммируется с током IGT, что поддерживает транзистор Т1 в открытом состоянии. Поэтому, если управляющий ток IGT достаточно велик, оба транзистора переходят в режим насыщения.

   Цепь внутренней обратной связи сохраняет проводимость тиристора даже в случае исчезновения первоначального тока управляющего электрода IGT, при этом ток анода (1А ) остается достаточно высоким.

   Типовая схема запуска тиристора приведена на рис. 5

.

Рис.3. Разбиение тиристора на два транзистора

Рис.4. Представление тиристора Рис.5. Типичная схема запуска тиристора

в виде двухтранзисторной схемы

Отключение тиристора

   Тиристор перейдет в закрытое состояние, если к управляющему электроду открытого тиристора не приложен никакой сигнал, а его рабочий ток спадет до некоторого значения, называемого током удержания (гипостатическим током).

   Отключение тиристора произойдет, в частности, если была разомкнута цепь нагрузки (рис. 6а) или напряжение, приложенное к внешней цепи, поменяло полярность (это случается в конце каждого полупериода переменного напряжения питания).

   Когда тиристор работает при постоянном токе, отключение может быть произведено с помощью механического выключателя.

   Включенный последовательно с нагрузкой этот ключ используется для отключения рабочей цепи.

   Включенный параллельно основным электродам тиристора (рис. 6б) ключ шунтирует анодный ток, и тиристор при этом переходит в закрытое состояние. Некоторые тиристоры повторно включаются после размыкания ключа. Это объясняется тем, что при размыкании ключа заряжается паразитная емкость р-n перехода тиристора, вызывая помехи.

Поэтому предпочитают размещать ключ между управляющим электродом и катодом тиристора (рис. 1.6в), что гарантирует правильное отключение посредством отсечения удерживающего тока. Одновременно смещается в обратном направлении переход р-n, Рис.6. Способы соответствующий диоду D2 из схемы замещения тиристора тремя диодами (рис. 2).

отключения тиристора

   На рис. 6а-д представлены различные варианты схем отключения тиристора, среди них и ранее упоминавшиеся. Другие, как правило, применяются, когда требуется отключать тиристор с помощью дополнительной цепи. В этих случаях механический выключатель можно заменить вспомогательным тиристором или ключевым транзистором, как показано на рис. 7.

Рис.7. Классические схемы отключения тиристора с помощью дополнительной цепи

или