4 Обоснование базовой функциональной схемы
УПРАВЛЯЕМОГО ИСТОЧНИКА ДЛЯ ПИТАНИЯ
МНОГОСЕКЦИОННОГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПРИВОДА
Для питания электромагнитного привода необходимо устройство, которое согласно заданному алгоритму подает напряжение на требуемую секцию. Функциональная схема этого устройства представлена на рисунке 34.
ТК – транзисторный ключ, ИЭ – исполнительные элементы.
Рисунок 34 – Функциональная схема управляемого источника для питания
семисекционного электромагнитного привода
Данная функциональная схема включает в себя импульсный источник питания, работающий от сети, имеющий на выходе напряжение 12 Вольт и ток до 10 Ампер; микроконтроллер, который согласно заданной программе посылает управляющие импульсы на транзисторные ключи.
Программа микроконтроллера управляет портом В. Коммутация происходит по обратной логике, то есть, при наличии низкого уровня сигнала на ножке микропроцессора происходит коммутация соответствующей нагрузки. В этом случае транзисторный ключ (на биполярном транзисторе) закрывается, и через резистор начинает заряжаться затвор полевого силового ключа. В итоге на нагрузку подается рабочее напряжение.
5 ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СХЕМА ИСТОЧНИКА
ПИТАНИЯ
5.1 Описание схемы
Электрическая схема источника для питания многосекционного электромагнитного привода представлена на рисунке 35.
Рисунок 35 – Принципиальная электрическая схема источника питания
5.2 Описание элементов
5.2.1 Микроконтроллер. Схема базируется на микроконтроллере DD1, которым является микросхема PIC16F84A.
Микроконтроллер относится к RISC-типу. Обладает следующими характеристиками:
а) всего 35 простых для изучения инструкций;
б) все инструкции исполняются за один такт, кроме инструкций перехода, выполняемых за два такта;
в) тактовая частота до 20 МГц;
г) минимальная длительность такта 200 нс.
д) 14 битовые команды;
е) 8 битовые данные;
ж) 15 аппаратных регистров специального назначения;
з) 8-уровневый аппаратный стек;
и) прямой, косвенный и относительный режимы адресации для данных и инструкций;
к) четыре источника прерывания: 1) внешний вход RB0/INT; 2) переполнение таймера TMR0; 3) прерывание при изменении сигналов на линии порта B ; 4) по завершению записи данных в ЭСППЗУ (EEPROM);
л) 1000 циклов записи/стирания FLASH памяти программы;
м) 1 000 000 циклов записи/стирания памяти данных ЭСППЗУ;
н) период хранения данных ЭСППЗУ > 40 лет.
Основные параметры микроконтроллера представлены в таблице 2.
Таблица 2 – Основные параметры микроконтроллера PIC16F84A
|
Устройство |
Память программ, слов |
Память данных ОЗУ, байт |
Память данных ЭСППЗУ, байт |
|
PIC16F84A |
1024 FLASH |
68 |
64 |
В состав микроконтроллера входят следующие периферийные устройства:
а) 13 линий ввода/вывода с индивидуальным контролем направления;
б) сильноточные схемы для управления светодиодными индикаторами: 1) 25 мА макс. вытек. ток, 2) 25 мА макс. втек. ток;
в) Timer0: 8-разрядный таймер/счетчик с 8-разрядным программируемым предварительным делителем;
Особенности микроконтроллера:
а) программирование на плате через последовательный порт (ICSPT) (с использованием двух выводов);
б) сброс при включении питания (POR);
в) таймер включения питания (PWRT) и таймер запуска генератора (OST);
г) сброс по падению напряжения питания;
д) сторожевой таймер (WDT) с собственным встроенным RC-генератором для повышения надежности работы;
е) программируемая защита кода;
ж) режим экономии энергии (SLEEP);
з) выбираемые режимы тактового генератора.
Цоколевка.
Рисунок 36 – Цоколевка микроконтроллера PIC16F84A
Технология КМОП, по которой изготовлен микроконтроллер, обладает следующими показателями:
а) экономичная, высокоскоростная технология КМОП ЭСППЗУ;
б) полностью статическая архитектура;
в) широкий рабочий диапазон напряжений питания - от 2,0В до 5,5В;
г) коммерческий, промышленный и расширенный температурный диапазоны;
д) низкое потребление энергии: 1) менее 2 мА при 5,0 В, 4,0 МГц; 2) 15 мкА (типичное значение) при 2 В, 32 кГц; 3) менее 0,5 мкА (типичное значение) в режиме STANDBY при 2В.
Микроконтроллер выпускается в корпусе DIP-20
Рисунок 37 – Габаритные размеры корпуса DIP-20
Регулятор напряжения L7805CV
Регулятор напряжения поддерживает напряжение бортовой сети в заданных пределах во всех режимах работы при изменении частоты вращения ротора генератора, электрической нагрузки, температуры окружающей среды. Кроме того, он может выполнять дополнительные функции — защищать элементы генераторной установки от аварийных режимов и перегрузок, автоматически включать в бортовую сеть силовую цепь генераторной установки или обмотку возбуждения.
L7805CV является регулятором напряжения положительной полярности. При нормальных температурных условиях данные стабилизаторы способны выдавать ток до 1 Ампера.
Несмотря на то, что данная серия предусмотрена как фиксированные стабилизаторы, ее элементы могут использоваться в совокупности с другими радиоэлементами с целью изменения значений величин электрического напряжения и тока. Таблица 3 – Параметры регулятора напряжения L7805CV
|
Параметр |
Значение |
|
Корпус |
TO220 |
|
Номинальный выходной ток, А |
1.5 |
|
Максимальное входное напряжение, В |
40 |
|
Выходное напряжение, В |
5 |
5.2.2 Диоды. Диод выпрямительный кремниевый малой мощности. Выпускается в пластмассовом корпусе DO-41. Обозначение типа приводится на корпусе. Полярность обозначается полосой со стороны катода. Является аналогом диода КД243Ж.
Таблица 4 – Технические параметры диода 1N4007
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
Рисунок 38 – Габаритный чертеж и расположение выводов 1N4007