- •2. Разработайте схему мультиплексирования 32-х дискретных сигналов для модуля ввода мпсу.
- •3. Разработайте электронный ключ для вывода дискретных управляющих сигналов постоянного тока.
- •Эмиттерный повторитель
- •4. Разработайте электронный ключ для вывода дискретных управляющих сигналов переменного тока.
- •5. Реализуйте аппаратно схему подсчета внешних событий.
- •Счетчики с параллельным переносом
- •Реверсивный счетчик
- •7. Разработайте функциональную схему устройства ввода аналоговой информации. Используйте схему выборки-хранения для устранения динамической ошибки.
- •8. Разработайте функциональную схему устройства вывода аналоговой информации. Используйте цап с матрицей r-2r.
- •9. Организуйте опрос, нормализацию, фильтрацию и коррекцию динамической ошибки (схему выборки-хранения) 8-ми полупроводниковых датчиков температуры. Полупроводниковые датчики температуры
- •Принцип работы
- •Аналоговые полупроводниковые датчики
9. Организуйте опрос, нормализацию, фильтрацию и коррекцию динамической ошибки (схему выборки-хранения) 8-ми полупроводниковых датчиков температуры. Полупроводниковые датчики температуры
Полупроводниковые датчики температуры предназначены для измерения температуры от -55° до 150°С. В этот диапазон попадает огромное количество задач, как в бытовых, так и в промышленных приложениях. Благодаря высоким характеристикам, простоте применения и низкой стоимости полупроводниковые датчики температуры оказываются очень привлекательными для применения в микропроцессорных устройствах измерения и автоматики.
Принцип работы
|
Полупроводниковые датчики температуры |
Схемы, использующие одиночный p-n переход, отличаются низкой точностью и большим разбросом параметров, связанных с особенностями изготовления и работы полупроводниковых приборов. Поэтому промышленность выпускает множество типов специализированных датчиков, имеющих в своей основе вышеописанный принцип, но дополнительно оснащенных цепями, устраняющими негативные особенности и значительно расширяющими функционал приборов.
Аналоговые полупроводниковые датчики
|
Типовая схема включения полупроводникового термометра с коррекцией |
Основной характеристикой датчика температуры является точность измерений. Для полупроводниковых моделей она колеблется от ±1°С до ±3.5°С. Самые точные модели редко обеспечивают точность лучше чем ±0.5°С. При этом данный параметр сильно зависит от температуры. Как правило, в суженном диапазоне от -25° до 100°С точность в полтора раза выше, чем в полном диапазоне измерений -40°С до +125°С. Большинство аналоговых датчиков температуры, иначе называемых интегральными датчиками, содержит три вывода и включается по схеме диода. Третий вывод обычно используется для целей калибровки. Выходной сигнал датчика представляет собой напряжение, пропорциональное температуре. Величина изменения напряжения различна и, например, составляет 10мВ/градус. Для точного определения значения температуры необходимо знать падение напряжения при каком-либо ее фиксированном значении. Обычно в качестве такового используется значение начала диапазона измерений либо 0°С.
Схема выборки хранения:
Для запоминания изменяющихся аналоговых сигналов на время преобразования, коммутации и других операций в системах сбора информации используют схемы выборки — хранения (рис. 6, а), на котором Кл — ключ. Элементом памяти схемы выборки -хранения является конденсатор С (0,1мкФ обычно), подключаемый на время выборки к источнику сигнала. Основные параметры этого устройства: время выборки, апертурное время (интервал времени между подачей сигнала на хранение и момента завершения аналогово-цифрового преобразования) и максимальное время хранения
Характер разряда С (конденсатора):
10. Организуйте коммутацию электромагнитов пускателей переменного тока (Uпит - ~110V, Iпот – 0.63А)
Q1- оптопара она же гальваническая развязка
U1-симистр
Симистор
Симиcтop - полупроводниковый прибор, который широко используется в системах, питающихся переменным напряжением. Упрощенно он может рассматриваться как управляемый выключатель. В закрытом состоянии он ведет себя как разомкнутый выключатель. Напротив, подача управляющего тока на управляющий электрод симис-тора ведет к переходу его в проводящее состояние. В это время симистор подобен замкнутому выключателю.
При отсутствии управляющего тока симистор во время любого полупериода переменного напряжения питания неизбежно переходит из состояния проводимости в закрытое состояние.
Ограничения при использовании
Симистор накладывает ряд ограничений при использовании, в частности при индуктивной нагрузке. Ограничения касаются скорости изменения напряжения (dV/dt) между анодами симистора и скорости изменения рабочего тока di/dt.
Действительно, во время перехода симистора из закрытого состояния в проводящее внешней цепью может быть вызван значительный ток. В то же время мгновенного падения напряжения на выводах симистора не происходит. Следовательно, одновременно будут присутствовать напряжение и ток, развивающие мгновенную мощность, которая может достигнуть значительных величин. Энергия, рассеянная в малом пространстве, вызовет резкое повышение температуры р-п переходов. Если критическая температура будет превышена, то произойдет разрушение симистора, вызванное чрезмерной скоростью нарастания тока di/dt.
Ограничения также распространяются на изменение напряжения двух категорий: на dV/dt применительно к закрытому симистору и на dV/dt при открытом симисторе (последнее также называется скоростью переключения).
Чрезмерная скорость нарастания напряжения, приложенного между выводами А1 и А2 зарытого симистора, может вызвать его открытие при отсутствии сигнала на управляющем электроде. Это явление вызывается внутренней емкостью симистора. Ток заряда этой емкости может быть достаточным для отпирания симистора.
Однако не это является основной причиной несвоевременного открытия. Максимальная величина dV/dt при переключении симистора, как правило, очень мала, и слишком быстрое изменение напряжения на выводах симистора в момент его запирания может тотчас же повлечь за собой новое включение. Таким образом, симистор заново отпирается, в то время как должен закрыться.
Рис.10. Симистор с защитной RC-цепочкой
При индуктивной нагрузке симистора или при защите от внешних перенапряжений для ограничения влияния dV/dt и тока перегрузки желательно использовать защитную RC-цепочку (рис. 10).
Расчет значений R и С зависит от нескольких параметров, среди которых - величина тока в нагрузке, значения индуктивности и номинального сопротивления нагрузки, рабочего напряжения, характеристик симистора.
Совокупность этих параметров с трудом поддается точному описанию, поэтому часто принимают во внимание эмпирические значения. Включение сопротивления 100-150 Ом и конденсатора 100 нФ дает удовлетворительные результаты. Однако отметим, что значение сопротивления должно быть гораздо меньше (или одного порядка), чем величина полной нагрузки, являясь достаточно высоким для того, чтобы ограничить ток разряда конденсатора с целью соблюдения максимального значения di/dt в момент отпирания.
RC-цепочка дополнительно улучшает включение в проводящее состояние симистора, управляющего индуктивной нагрузкой. Действительно, ток разряда конденсатора устраняет влияние задержки индуктивного тока, поддерживая рабочий ток выше минимального значения удерживающего тока Iуд(Iн).