3.10. Расчет выходного преобразователя

В зависимости от варианта необходимо чтобы выходной преобразователь обеспечивал формирование следующего сигнала:

0-100 мВ, для структурной схемы на рисунке 2.3 исходными данными для расчета ФВС является выходное напряжение делителя напряжения U_ДН, рассчитанное в п.3.9.

(3.45)

Расчет выходного преобразователя 4-20мА

Рис. 3.20. Схема формирователя выходного сигнала 4-20мА

В данной схеме в связи с тем, что ОУ не может выдать ток более 5мА, на выход ОУ подключается двухтактный усилитель мощности, охваченный общей отрицательной обратной связью. Эта схема должна обеспечивать выходной ток 4мА при нулевом входном сигнале и 20 мА при номинальном входном сигнале.

В данной схеме резистор R3 берется равным 100 Ом, а напряжение источника ЭДС Е возьмем, например, равным 5В.

В качестве источника напряжения Е в курсовом проекте рекомендуется использовать микросхему ИОН (см. таблицу 3.2), но допустимо использование питания 5В.

Рассчитаем номиналы резисторов R1 и R2:

R1: МЛТ-0,125-1,2 кОм 5%.

R2: МЛТ-0,125-43 Ом 5%.

Транзисторы выбираются: KT315 и KT361.

3.11. Расчет блока питания

При расчете блока питания необходимо определить требуемые значения напряжения питания, ток потребляемый по каждому питанию, выбрать микросхемы ИСН и DC/DCпреобразователей, ток потребляемый от аккумуляторной батареи, необходимую емкость аккумуляторной батареи для непрерывной работы в течение 24 часов. Т.к. питание данной схемы осуществляется от автономного источника питания, то структурная схема блока питания имеет вид, представленный на рисунке 3.21.

Рис. 3.21. Структурная схема блока питания

Рисунок 3.16 - Схема блока питания

Напряжение питания микросхемы К140УД7: U_{пит.мкс}=±15В.

Напряжение питания микросхем К1561КТ3 иК1561ЛА9: U_{пит.мкс}=15В.

Рассчитаем напряжение и ток вторичной обмотки блока питания, питающего микросхемы:

(3.31)

, (3.32)

где

К_п- коэффициент пульсаций, равный 0,1;

U_пр- прямое напряжение на диодах, ;

n- количество питаемых микросхем.

Напряжение питания микросхемы К1108ПВ1: U_{пит.АЦП}=±6В.

Рассчитаем напряжение и ток вторичной обмотки блока питания, питающего АЦП:

(3.33)

(3.34)

По напряжению и току вторичных обмоток выбираем трансформатор ТПП 304-127/220-50 с параметрами[13]:

- ток первичной обмотки: 1,4/0,79 А,

- ток вторичной обмотки: 3,86 А.

- напряжения вторичных обмоток:

U_11-12=4,92 В;

U_17-18=4,92 В;

U_13-14=10 В;

U_19-20=10 В;

U_15-16=2,45 В;

U_21-22=2,45 В.

Рассчитаем диоды VD6-VD9:

U_{обр 6-9}=2·U’₂=24,9 В (3.35)

I_{пр.ср 6-9.}=0,5·I_{пит.мкс}·n=16,5 мА (3.36)

Рассчитаем диоды VD10-VD13:

U_{обр 10-13}=2·U’’₂=12.16 В (3.37)

I_{пр.ср 10-13.}=0,5·I”₂ =0.75 мА (3.38)

Рассчитаем конденсаторы С7, С8:

, (3.39)

где

t_р- время разряда конденсаторов, равное 7мс;

(3.40)

Тогда (3.41)

Рассчитаем конденсаторы С9, С10:

(3.42)

(3.43)

Тогда (3.44)

Выберем диоды VD6-VD13[6] и конденсаторы С7-С10[5]:

VD6-VD9: КД522А;

VD10-VD13: КД204Б с параметрами U_обр =50В, I_пр.ср.=1А;

С7,С8: К71-6-25В-82мкФ±10%;

С9,С10: К71-6-25В-18мкФ±10%.