Оптопара
13.1. Цель работы.
13.1.1. Изучить принцип действия оптопары и ее применение в
схемах автоматики.
13.2. Основные теоретические сведения.
Оптропара это система совместно работающих источника света и приемника света. Источниками света могут быть лампы накаливания, светодиоды видимого и инфракрасного излучения. В качестве фотоприемников используют фотодиоды, тиристоры, фототранзисторы, фотосопротивления.
Оптопары используют в устройствах гальванической развязки, в устройствах сигнализации, в системах дистанционного управления, в системах регулирования освещенности и многих других.
Оптопару помещенную в один корпус называют оптроном. Основное применение оптрона – гальваническая развязка. Важнейшими характеристиками этого устройства являются сопротивление изоляции (1012...1014 Ом) и напряжение пробоя – от десятков до нескольких тысяч Вольт.
При проектировании оптопар и оптронов спектральный состав источника излучения и спектральные свойства приемника стремятся согласовать так, чтобы максимум чувствительности фотоприемника соответствовал диапазону длин волн с наибольшей интенсивностью излучения источника.
Входные и выходные характеристики оптопар зависят от используемых в них источников и приемников излучения.
Важным для оптопар является передаточная характеристика.
Для фоторезисторных оптопар они определяются отношением теплового сопротивления к световому Rт/Cсв, для фотодиодных и фототранзисторных – коэффициентом передачи тока
Ki = iвых/iвх,
а для фототиристорных минимальным входным током обеспечивающим спрямление характеристики.
Инерционность оптопар характеризуется временем включения tвкл и выключения tвыкл в импульсном режиме работы и граничной частотой tгр.
Наиболее быстродействующим являются диодные оптопары, наиболее медленными – фоторезисторные оптопары.
13.3. План работы.
13.3.1. Исследовать в работе оптопару как гальваническую развязку (рис. 13.1.).
Для этого разработайте систему, в которой электродвигатель включается при достижении предельной температуры. При этом должна отсутствовать электрическая связь между объектом управления (электродвигатель) и измерительным устройством. При разработке используйте транзисторы VT1 - для включения лампы, VT2 - для включения двигателя, компараторы CA1 и СА2, фоторезисторы.
Рис. 13.2.
14. Лабораторная работа N14
СВОЙСТВА СИГНАЛОВ ЛОГИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ
14.1. Цель работы.
14.1.1. Изучить принцип действия и назначение основных логических элементов.
14.1.2. Основные теоретические сведения.
При автоматизации технологических процессов чтобы операции выполнялись в определенной логической последовательности. Для описания логических операций используется математический аппарат, получивший название алгебры логики. Основным понятием алгебры логики является высказывание, или логическая переменная, которая может принимать только два значения - истинное или ложное. Логическая переменная имеет двойственный характер, поэтому ее можно назвать двоичной переменной и изобразить двоичными цифрами (1 и 0). Функциональную логическую связь можно представить в виде формулы, таблиц истинности или временной диаграммы. Над логическими переменными можно выполнять формальные математические операции: логическое сложение, логическое умножение, логическое отрицание.
Логическое сложение (ИЛИ)- это такая операция, когда результат ложный, если все аргументы ложны; во всех остальных случаях результат истинный. В табл. 14.1. дана запись операции логического сложения в виде таблицы истинности для двух аргументов.
Таблица 14.1.
|
Х1 |
Х2 |
У |
|
0 0 1 1 |
0 1 0 1 |
0 1 1 1 |
Таблица 14.2.
|
Х1 |
Х2 |
У |
|
0 0 1 1 |
0 1 0 1 |
0 0 0 1 |
Логическое умножение (И) это такая логическая операция, когда результат истинный, если все аргументы истинны; во всех остальных случаях результат ложный (табл. 14.2.).
Логическое отрицание (НЕ) это такая логическая операция, когда У истинно, если Х ложно, и наоборот (табл.14.3).
Таблица 14.3.
|
Х |
У |
|
0 1 |
1 0 |
Логическая операция "ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ" (= 1) это такая логическая операция, в которой У истинно, когда один из Х истинно, а другой Х ложно, и ложно когда оба Х истинны или ложны (табл.14.4.)
Таблица 14.4.
|
Х1 |
Х2 |
У |
|
0 0 1 1 |
0 1 0 1 |
0 1 1 0 |
14.3. План работы.
14.3.1. Составить экспериментальные таблицы состояний элементов, используемых в стенде И-НЕ, И, ИЛИ, "ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ", НЕ.
15. Лабораторная работа N15
СХЕМЫ БЛОКА СРАВНЕНИЯ
15.1. Цель работы.
15.1.1. Изучить принцип действия схем блоков сравнения.
15.2. Основные теоретические сведения.
Сравнение кодов двух чисел осуществляют с помощью сравнивающих компараторов. На выходе компаратора появляется логическая единица, если сравниваемые двоичные числа А и В равны. Если А не равно В, то на выходе компаратора будет логический нуль. Для определения равенства двух переменных Х1 и Х2 используется логический элемент, состояние которого определяется в табл. 15.1. В соответствии с табл. 15.1.
Таблица 15.1.
|
Х1 |
Х2 |
У |
|
0 0 1 1 |
0 1 0 1 |
1 0 0 1 |
Такой логический элемент называется ИСКЛЮЧАЮЩИМ ИЛИ - НЕ.
Его реализация на логических элементах НЕ, И, ИЛИ показана на
рис. 15.1.
Рис. 15.1.
Если сравниваемые переменные имеют несколько разрядов, то
подобным образом осуществляется поразрядное сравнение и схема
компаратора примет вид, приведенный на рис. 15.2.
Рис. 15.2.
В лабораторной работе исследуется схема сравнения, представленная на рис. 15.3.
Рис. 15.3.
15.3. План работы.
15.3.1. Используя элементы ИСКЛЮЧАЮЩИМ ИЛИ, НЕ, И синтезируйте схему сравнения двух четырехразрядных двоичных чисел, на
выходе которой при совпадении кодов устанавливается 1, в противоположном случае 0. Сравниваемые коды подавайте с шифраторов D10.