МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра ЭПУ

СХЕМА РАБОТАЕТ В ПРОТЕУСЕ, НО ЭТО НЕ ЗНАЧИТ, ЧТО ОНА ПРАВИЛЬНАЯ, В НЕКОТРЫХ МЕСТАХ НАДО ДОБАВИТЬ ЗЕМЛЮ, GL&HF НАЙТИ ЭТИ МЕСТА

Курсовая работа

по дисциплине «Цифровая схемотехника»

«Разработка электронного устройства»

Тема: УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ИСКУСТВЕННЫМ ОСВЕЩЕНИЕМ ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ РАСТЕНИЙ

Студент гр. 5207		Иванов А.Д.
Преподаватель		Ухов А.А.

Санкт-Петербург

2018

АННОТАЦИЯ

В данной работе представлена разработка устройства управления искусственным освещением для выращивания растений. В проекте представлены структурная, электрическая принципиальные схемы и схема питания устройства от сети 220 В.

ANNOTATION

This paper presents the development of an artificial lighting control device for growing plants. The project presents a structural, electrical circuit diagrams and a device power supply circuit from a 220 V.

Назначение устройства

Устройство предназначено для включения и выключения искусственного освещения растений по расписанию. В течение суток (23 часа) освещение включается один раз. Время включения и выключения освещения устанавливается группой из пяти микропереключателей в двоичном коде в диапазоне 0-23.

Тактирование схемы осуществляется с помощью кварцевого резонатора, что обеспечивает синхронную работу всех элементов.

Для обеспечения питания схемы был спроектирован блок питания с выходным напряжением 5 и 12 В, питающийся от сети (220 В, 50 Гц).

Содержание

СТРУКТУРНАЯ СХЕМА УСТРОЙСТВА 5

ОПИСАНИЕ РАБОТЫ УСТРОЙСТВА 6

1Блок питания 6

6

Рисунок 2 – Блок питания 6

2Генератор секундных импульсов 8

3Устройство управлением времени включения/выключения светодиодов 10

Рисунок 5 - Устройство управлением времени включения/выключения светодиодов 10

Принцип работы схемы следующий: 10

1)С помощью пяти верхних переключателей задается время включения освещения (0-23 часа), нижние переключатели отвечают за время выключения. 10

2)На цифровые компараторы поступает сигнал с переключателей и счетчиков. Когда выполняется условие: 10

, 10

то с ЛЭ «И» U10 выходит высокий потенциал, который открывает полевой транзистор. Через него идет ток на светодиодную ленту. 10

11

Рисунок 6 – Тактовая диаграмма в момент выключения светодиода 11

On – сигнал с переключателей, отвечающих за включение ленты 11

Off – сигнал с переключателей, отвечающих за выключение ленты 11

Result – итоговый сигнал (высокий потенциал – лента горит, низкий – выключается) 11

СПЕЦИФИКАЦИЯ 13

Заключение 14

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 15

Структурная схема устройства

Рисунок 1 – Структурная схема устройства.

Структурная схема устройства включает в себя:

• Сеть промышленного напряжения ~ 220 В, 50 Гц, которая питает блок питания на +12 и +5 В.

• Блок питания с выходным напряжением +12 и +5 В. +5 В питает логические элементы, +12 В питает светодиодную ленту.

• Генератор импульсов с частотой 1 Гц.

• Счетчики

• Устройство управления временем включения и выключения светодиодной ленты.

• Светодиодная лента.

Описание работы устройства

1. Блок питания

Рисунок 2 – Блок питания

На вход блока питания подается напряжение 220 В с частотой 50 Гц. Трансформатор ТП114-9 который понижает напряжение. Затем диодный мост 2W01G преобразует отрицательные полуволны в положительные. Конденсатор C1 сглаживает пульсации напряжения. Затем стабилизатор напряжения LM317K фиксирует напряжение на +5 В. Для защиты стабилизатора от перегрева можно использовать радиатор И-650. Конденсатор C2 нужен для компенсации индуктивности проводов.

Произведем расчет этой схемы:

Для трансформатора ТП114-9 напряжение холостого хода составляет 23,1 В, а напряжение при номинальной нагрузке 18 В. Точность напряжения сети составляет 10%. Максимальная амплитуда напряжения холостого хода с учетом погрешности напряжения сети составляет:

Минимальная амплитуда напряжения при номинальной нагрузке с учетом погрешности составляет:

В качестве диодного моста был использован 2W01G. Максимальное падение прямого напряжения составляет 1.1 В. Таким образом после стабилизатора напряжение будет:

Минимальное напряжение на входе стабилизатора LM317K в худшем случае составляет 3 В. Сделаем запас в 2 В.

Произведем расчет сглаживающего конденсатора:

Частота сети 50 Гц, то есть период 20 мс. После диодного моста период уменьшился до 10 мс. Максимально возможный ток не превышает 1.5 А. Тогда:

В качестве конденсатора можно использовать ёмкостью 2200 мкФ и рабочим напряжением 16 В.

С помощью делителя зададим выходное напряжение в 12 В.

На R16 поддерживается 1.25 В, тогда R15:

𝑈_вых = 1.25/𝑅16∙(𝑅16+𝑅15) => R15 = 1720 Ом;

В номинальном ряду ближайшее сопротивление R = 1690 Ом, тогда

U_вых = 11,8 В.

Последовательно включим второй стабилизатор LM317K и аналогично зададим 5 В:

R18 = 200 Ом, R17 = 600 Ом, из номинального ряда возьмем R = 590 Ом, тогда U_вых = 4,94 В.

Через R16 и R18 течет ток в 6.25 мА, поэтому нужно брать резисторы не менее 8 мВт.

Через R15 течет ток в 7 мА, поэтому резистор нужно брать не менее 85 мВт.

Через R17 течет ток в 8,4 мА, поэтому резистор нужно брать не менее 42 мВт.