Разработка электронного микропроцессорного устройства

Неприхотлив в настройке и эксплуатации, не требует дополнительных внешних цепей частотной коррекции.Рис. 6. – Операционный усилитель LM358Основные параметры ОУ LM358:Максимальное напряжение питания 32В или ±16В при двуполярном питании.Температурный диапазон -55оС + 125оС.Интегральный стабилизатор серии КР142ЕН8Б – трехвыводной стабилизатор с фиксированным выходным напряжением 12 В (рис.7). Рис. 7. – Интегральный стабилизатор КР142ЕН8БОсобенности:Встроенная защита от перегрева.Встроенный ограничитель тока короткого замыкания.Коррекция зоны безопасной работы выходного транзистора.Максимальные значения параметров и режимов:Рассеиваемая мощность – внутренне ограничена.Диапазон рабочих температур кристалла -45 … +125оС.Технические характеристики интегрального стабилизатора представлены в таблице 1.Таблица 1.Технические характеристики интегрального стабилизатора КР142ЕН8БПараметрыUвыхном.ВUвыхмин.ВUвыхмакс.ВIвыхмакс.AUвхмакс.ВKнест.напр.макс.%Kнест.токамакс.%1211,6412,361,5350,051,0Номиналы резисторов выбираем из стандартного ряда E24. В цепях, где требуется более точное соблюдение параметров (делитель формирования опорного напряжения, цепи обратной связи ОУ) используем стандартный ряд номиналов сопротивленийE96.4Разработка схемы электрической принципиальнойСхема электрическая принципиальная ПИ – регулятора представлена на рисунке 8.Рис. 8. - Принципиальная схема ПИ - регулятора4.1. Интегрирующее звено.Интегрирующее звено регулятора выполнено на ОУ DA2.1. Параметры звена задаются номиналами элементов цепи обратной связи R1, R2, C1. Так, постоянная интегрирования(4.1)C1 – неполярный конденсатор. Принимаем его номинал, подставляем это значение в (4.1)Выбираем ближайшее значение из стандартного ряда номиналов сопротивлений Е964.2. Пропорциональное звено.Пропорциональное звено регулятора выполнено на ОУ DA1.1.Коэффициент пропорциональности регулятора определяется соотношениемПо условиям Задания Принимаем Выбираем ближайшее значение из стандартного ряда номиналов сопротивлений Е244.3. Сумматор.С выхода регулятора выходное напряжение подается на вход инвертирующего сумматора, выполненного на ОУ DA1.2.Выходное напряжение сумматора связано с входными напряжениями выражением(4.2)При выполнении условия выражение (4.2) приобретает видДля инвертирующего сумматора с единичным усилением принимаемРезистор предназначен для компенсации различия входных токов смещения операционного усилителя. Величина сопротивления определяется соотношениемПреобразуемВыбираем ближайшее значение из стандартного ряда номиналов сопротивлений Е244.4. Источник опорного напряжения.Источник опорного напряжения 5,1 В выполнен по схеме простейшего параметрического стабилизатора на элементах VD1, R3. Ток, протекающий через стабилитронПринимаем ток стабилизации стабилитрона VD1 равным 20 мА. ОтсюдаВыбираем ближайшее значение из стандартного ряда номиналов сопротивлений Е24Конденсатор C2 выполняет роль фильтра для снижения уровня импульсных помех в цепи источника опорного напряжения.Опорное напряжение регулируемого параметра 0,7В формируется делителем R4, R5.(5.2)Принимаем значение R5=1 кОм, подставляем в (5.2)Выбираем ближайшее значение из стандартного ряда номиналов сопротивлений Е965 Разработка блока питанияДля питания операционного усилителя применяем двуполярный источник с выходным напряжением+12В.Ток потребления узлов и элементов схемы представлен в таблице 5.2.Таблица 5.2.Ток потребления узлов и элементов схемыУзел схемыЭлементКоличествоПотребляемый ток(мА)Суммарный ток потребления (мА)ИОНVD112020ОУDA1, DA222,55Итого:25Потребляемая мощность:Принципиальная схема блока питания представлена на рисунке 7.Рис. 7. – Принципиальная схема блока питанияТрансформатор Т1 понижает напряжение бытовой сети переменного тока 220В 50 Гц до уровня, где – требуемое постоянное напряжение нагрузки; – коэффициент, зависящий от тока нагрузки. Для тока нагрузки до 0,1 А Выбираем трансформатор с выходной обмоткой 12 В.Определим ток, протекающий через каждый диод выпрямительного моста. , где С – коэффициент, зависящий от тока нагрузки. Для тока нагрузки до 0,1 А Подсчитаем обратное напряжение, которое будет приложено к диодам выпрямителяВ соответствии с полученными данными выбираем диодный мост КЦ407А (Iпр=500 мА; Uобр=400 В;Uпр=2,7 В).Определим емкости конденсаторов фильтров., где Iн – ток, потребляемый нагрузкой источника;dU – пульсации напряжения (принято 5 мВ);Fc= 50 Гц – частота питающей сети.Для источника + 12 В, 25 мА:Принимаем C3=10мкФ.Блокировочные конденсаторы C4 = C6 = 100 нФ.Для стабилизации выходного напряжения +12 В применяем интегральный стабилизатор КР142ЕН8Б. ЗаключениеВ процессе выполнения курсового проекта решены следующие задачи:Выполнен анализ исходных данных, рассмотреныпередаточные функции, типовых регуляторов.Обоснованно выбрана структурная схемы регулятора.Рассмотренаи подобрана элементная база, необходимая для реализации ПИ - регулятора.Разработана принципиальная электрическая схема устройства.Разработан блок питания.Список используемых источниковВолович, Г. И. Схемотехника аналоговых и аналогово-цифровых электронных устройств / Г. И. Волович. – М. : Издательский дом «Додэка-XXI», 2005. – 528 с.Гусев, В. Г. Электроника : учеб. пособие для приборостроительных специальностей вузов / В. Г. Гусев, Ю. М. Гусев. – 2-е изд., перераб. и доп. – М. : Высш. шк., 2003. – 622 с.3 Забродин, Ю. С. Промышленная электроника : учеб. для вузов /Ю. С. Забродин. – М. :Высш. шк., 2008. – 496 с.http://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/3067/MOTOROLA/LM358.htmlПриложение А. Перечень элементовПоз. обознач.НаименованиеКол.ПримечаниеМикросхемыDA1, DA2LM3582ИмпортСтабилизаторыDА3КР142ЕН8Б1КонденсаторыC1К73-17-2,2 мкФ-63В, ±5%1C2, C4К10-17Б-Н90 - 100нФ ±10%2С3К50 – 35 – 1 мкФ х 25В1Резисторы МЛТ 0,125 - В ГОСТ 7113 - 77R1, R6, R7, R910кОм ± 1% 4R220кОм ± 1%1R3360 Ом ± 5%1R46,34 кОм ± 1%1R51,00 кОм ± 1%1R890,9 кОм ± 1%1R1033 кОм ± 5%1ДиодыVD12C102A1VD2КЦ407А1ТрансформаторыT1ТП-112-2, 12В1