Поулпроводниковые стабилизаторы напряжения и тока

Стабилизаторы напряжения и тока находят широкое применение в различных отраслях и устройствах автоматики. В одних случаях их применяют как высокостабильные источники питания, обеспечивающие необходимую надежность работы, в других, как источники эталонного напряжения. Последнее необходимо во многих системах автоматического регулирования измерительных устройств, преобразователях аналогового регулирования измерительных устройств, преобразователях аналоговых величин в цифровую форму, в системах электрического моделирования и т.д.

Стабилизатор состоит из следующих узлов (рис.5)

Рис.5. Принципиальная электрическая схема стабилизатора напряжения

Здесь РЭ – регулирующий элемент, УЭ – управляющий элемент, ДН – мостовой делитель напряжения, С1 и С2 – конденсаторы – фильтры.

Входное напряжение снимается с выпрямителя, включенного к понижающей обмотке сетевого трансформатора. Выходное напряжение подают к нагрузке. Схематическое построение РЭ определяется максимальным значением тока нагрузки Iн стабилизатора. РО для тока нагрузки 2А представляет собой тройной составной транзистор Т1 – Т3. УЭ стабилизатора выполнен на операционном усилителе (ОУ). ОУ питается двуполярным напряжением 2х12,6В от стабилизированного выпрямителя. Делителем напряжения (ДН) служат резисторы R1 – R3. Источниками образцового напряжения служат стабисторы и стабилитроны. Фильтром служат конденсаторы С1 и С2.

Таблица 1

U	B	-5	-4	-3	-2	-1	0	+1	+2	+3
τ	мкс	450	400	340	300	260	240	220	200	180
F	Гц	2220	2500	2940	3330	3845	4165	4545	5000	5555

Порядок выполнения работы

1. Включить тумблер 220В;

2. Включить тумблер +9В;

3. На вход Х1 подать 10В;

4. К выходу Х2 подключить частотометр или осциллограф для измерения зависимости «напряжение – частота»;

5. Снять зависимости F = f(U). Определить величину f(F);

6. Сравнить данные с таблицей №1;

7. Стенд привести в исходное положение.

Контрольные вопросы

1. Рассказать о методах дискретизации непрерывных сигналов.

2. Объяснить зависимость и точность измерения (преобразования) от параметров схемы преобразователя «напряжение – частота».

3. Рассказать о принципе преобразования аналоговых величин в частоту следования импульсов.

Л и т е р а т у р а

2.Малинин В.А. Аналого-цифровые преобразователи. –М.: Сов. Радио, 1980.

3. Попов В.В. Измерительные преобразователи параметров электрических цепей в частоту. -М.: Сов. Радио, 1979.

Лабораторная работа № 7

ИЗУЧЕНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ ВРЕМЯ-ИМПУЛЬСНОЙ СИСТЕМЫ ИЗМЕРЕНИЯ

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

1. Ознакомление с построением функциональных блоков и принципом действия время-импульсной системы телеизмерения (ВИСТ).

2. Исследование работы выходного узла – электронного ключа.

3. Измерение (регистрация) режимов работы объектов (узлов).

4. Определение частоты работы узлов ВИСТ и проверка их работоспособности.

5. Определение погрешностей измерений.

Принцип действия, назначение. Функциональные блоки и временная диаграмма работы ВИСТ показана на рис.1. ВИСТ предназначена для автоматического (полуавтоматического) измерения, контроля количества циклов и длительности работы объектов телемеханических систем; работы узлов механизма, агрегата и т.д.

Устройства телеизмерения построено на основе транзисторных логических элементов (может быть построено на основе интегральных микросхем). Оно состоит из следующих блоков: мультивибратор (М), делитель частоты (Д), распределитель импульсов (РИ), логические схемы совпадений (И) и электронные ключи (ЭК) показывающих элементов (электромеханических счетчиков), блок автоматического поиска неисправностей (АПН). В комплект ВИСТ еще входят индуктивные датчики типа БК-А-0 и микровыключатели типа МП-1.

Датчики бесконтактные типа БК предназначены для коммутации электрических цепей управления и сигнализации.

Технические данные : Датчик питается от сети постоянного тока напряжением 12 вольт.

Датчики готовы к работе сразу после их включения. Срабатывание датчика производится введением в щель головки металлической пластины.

Рис.1. Функциональные блоки и временная диаграмма работы ВИСТ

Минимальные размеры пластины:

БК, БК-0, БК-5-0 - 4 х 0,5 мм;

БК-А, БК-А-0, БК-А-5-0 - 8 х 0,5 мм;

Максимальная частота срабатывания датчика при активной нагрузке – 5 кГц.

Амплитуда выходного сигнала датчика – 12В ± 20% или 24В ± 20% в зависимости от напряжения питания.

Номинальные значения выходных нагрузочных сопротивлений при работе датчика на логику:

при амплитуде выходного сигнала 12В – 330 ОМ;

при амплитуде выходного сигнала 24В –680 ОМ;

Остаточное напряжение выходного сигнала не более 2,4В.

При работе датчика на электромагнитное реле сопротивление обмоток по постоянному току не должно превышать :

при амплитуде выходного сигнала 12В – 220 ОМ;

при амплитуде выходного сигнала 24В –470 ОМ;

При этом величина остаточного напряжения выходного сигнала не более 3,5В.

Дифференциал хода, т.е. разность между точками включения и отключения, при входе и выходе пластинки, при номинальных значениях выходных нагрузочных сопротивлений и при номинальном напряжении:

датчики БК, БК-А, БК-0, БК-А-0 - не более 1,0мм;

датчики БК-5-0, БК-А-5-0 - не более 1,5мм;

Основная погрешность, т.е. допустимый разброс точек включения датчиков при номинальной температуре окружающего воздуха и напряжении питания:

датчики БК, БК-А, БК-0, БК-А-0 - не более ± 0,1мм;

датчики БК-5-0, БК-А-5-0 - не более ± 0,15мм;

Мощность, потребляемая датчиком не более 3 Вт.

Габариты и вес датчиков приведены в таблице 1.

Табл.1

Тип датчика	Габариты, (мм)	Вес, (г)	Примечание
БК, БК-А БК-0 БК-А-5-0 БК-5-0	L = 75 L = 21 L = 80 L = 80	25 10 35 35	Головка Генератор-усилитель Генератор-усилитель

Датчик специального обслуживания не требует. Магнитные шунты датчиков не подлежат регулировке потребителем.

При монтаже головок датчики (БК-0, БК-А-0) на металлическом держателе следует помнить, что держатель не должен представлять собой короткозамкнутый виток.

При работе датчиков на электромагнитном реле обмотка реле должна быть зашунтирована диодом.

Электрический монтаж датчиков следует производить так, чтобы цепи датчиков не были проложены в одну трубу вместе с сильно точными проводами и не были параллельны им на близких расстояниях. Принципиальная схема датчиков изображена на рисунке 2.

Рис.2. Принципиальная схема датчиков

Назначение и принцип работы основных узлов ВИСТ

Мультивибратор служит для получения прямоугольных импульсов. Распределитель импульсов служит для последовательного опроса состояния датчиков импульсами прямоугольной формы. Распределитель импульсов состоит из двоичных счетчиков и матричного дешифратора. Временная диаграмма работы РИ приведена на рис.1б.

Датчики служат для преобразования механических перемещений. Например, отключенное состояние узлов механизма, агрегата и т.д. в электрические сигналы (ток или напряжение).

Схема совпадения (И) или электронный ключ (ЭК) служат для выделения количества циклов работы узлов от длительности их работы. Электромеханические счетчики типа МЭС-54 служат для регистрации режимов работы объектов.