Гл2_06 (1031651), страница 13

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 13)

2.52). Следует отметить, что приводимые в примерах расчетов исходные данные и результаты являются типовыми, и для получения конкретныхрезультатов, следует пользоваться параметрами, приводимыми в технической документации на используемые компоненты.DD1D RG Q0011223344556677COE+ U вяR1UсдR3DA1Вкл0R2X1Цепь Конт.О/К 1О/Э 2X2Конт. ЦепьО/К12О/Э+ UнVD1UкUбRнVТ1KL1VD2R4Рис.

2.52Регистр DD1 доступен для записи для вычислительного ядра и, если в его 6-ой битзаписать нуль, сработает светодиод оптопары DA1. Оптопара здесь применена, чтобы согласовать сигнал вычислительного ядра с линией связи с объектом управления и гальванически развязать вычислительное ядро и объект по питанию. Это защитит вычислительное ядро от проникновения помех по цепям питания и управления, сигналы передаются отсветодиода к фототранзистору, но не наоборот.

Обратите внимание, что мы зажигаем светодиод нулем, а не единицей, так как нагрузочная способность ТТЛ и n-МОП схем выше внуле. Регистр DD1 должен быть согласован по нагрузочной способности с входным токомоптопары. Номинальный ток зажигания светодиода составляет около 10 мА и типовой регистр способен в нуле принять такой ток, но выдать его в единице не сможет.Если возникает настоятельная необходимость включать элемент объекта единицей,на месте DD1 следует применять k-МОП компонент, либо к выходу бита DD1 подключитьинвертор.Балластный резистор R1 определяет ток через светодиод IСД. Сумма напряжениянуля (U0=0,6…0,8 И), падения напряжения на светодиоде (UСД≈1,6 В) и падения напряжения на резисторе R1 (IСД*R1) должна равняться напряжению питания вычислительногоядра UВЯ.

Отсюда значение резистора R1 равно:U ВЯ − U СД − U 0.R1 =I СДФототранзистор оптопары подключен к разъему Х1, от которого начинается линиясвязи. Цепи коллектора и эмиттера оптопары названы О/К (открытый коллектор) и О/Э(открытый эмиттер). Фототранзистор гальванически не связан с вычислительным ядром ипитается напряжением Uн (напряжением нагрузки), которое формируется на объектеуправления вне вычислительного ядра.Рябов Владимир Тимофеевич. Кафедра «Электронные технологии в машиностроении»МГТУ им. Н.

Э. Баумана, V_Ryabov@mail.ru98Здесь применена оптопара с выводом от базы фототранзистора (рис. 2.13, в), в которой есть возможность ограничения его темнового тока для более надежного закрытияключевого транзистора при выключенном светодиоде. Значение резистора R2 выбираетсяиз рекомендаций по применению конкретной используемой оптопары. Его типовое значение составляет 50 кОм.Линия связи здесь сформирована как витая пара. Это сейчас наиболее распространенный, дешевый и надежный вариант ее исполнения. Внешние электромагнитные полянаводят в витках линии связи встречно направленные ЭДС индукции, что минимизируетдействие помех на сигнал в линии.

Витая пара и не излучает электромагнитных помех припередаче сигнала, точнее, минимизирует их, так как в противоположных направлениях течет равный ток. Магнитные поля прямого и встречного тока уничтожают друг друга. Такие линии связи называют симметричными, старайтесь использовать их, даже проигрываяв числе и длине проводов. При скручивании добиваются приблизительно двух витков насантиметр линии связи.Здесь сигнал передается током, что вполне естественно, так как в качестве ключаиспользован биполярный транзистор.

Но, даже если используется ключ на полевом транзисторе, формируйте управляющий потенциал на его затворе токовым сигналом, как этобыло показано на рис. 2.10. Там следует оптопару также разместить вблизи вычислительного ядра и соединить ее эмиттер и коллектор с ключом симметричной витой парой.Ток включения в линии связи следует выбирать в пределах 10…20 мА. Это разумный компромисс между энергетическими потерями, возбуждаемыми сигналом помехамии надежностью передачи сигнала, так как с увеличением тока уменьшается относительноевлияние помех на величину сигнала.

Для ключей на биполярных транзисторах Дарлингтона, очень распространенных для коммутации электрических токов в 2..3А при напряжении до 60В базового тока в 20 мА бывает достаточно для надежного включения и обеспечения режима насыщения.Резистор R3 ограничивает базовый ток транзистора VT1 и задает максимальный токв линии связи IЛС. Сумма падений напряжения на его базе UБ, на открытом фототранзисторе UФТ и на резисторе R3 (IЛС*R2) должно быть равно напряжению питания нагрузкиUH.

Отсюда выбирается значение резистора R3:U − U ФТ − U БR3 = H.I ЛСМаксимальный ток в линии связи (ток включения) снизу ограничен помехозащищенностью линии (10 мА) и возможностью открытия ключевого транзистора (20 мА для биполярных транзисторов Дарлингтона). Более 20 мА токи обычно не используют и просто добавляют дополнительные усилительные элементы к ключевому транзистору. С цельюунификации обычно задают единый ток IЛС для всех ключевых элементов в 20 мА. Этостандарт «дефакто», такого тока вполне достаточно для включения оригинальных ключейсобственных разработок, широкой гаммы покупных ключей в интегральном исполнении,твердотельных реле и других ключевых элементов широкого применения.Резистор R4 обеспечивает закрытие ключевого транзистора при отсутствие сигналана линии.

Даже если светодиод не горит, через фототранзистор протекает темновой ток IT,который может составлять для некоторых типов оптопар до миллиампера. Резистор R4отводит этот ток и не дает ему течь через базовый переход ключевого транзистора. Значение этого резистора должно быть настолько мало, чтобы при протекании максимальноготемнового тока падение напряжение на нем не превышало половины вольта и настольковелико, чтобы не отводить более 2мА (10% тока линии связи) при открытом ключевомтранзисторе. Обычно его для биполярных дарлингтоновских транзисторов принимаютоколо 200 Ом.

Особое внимание при выборе резистора R4 следует уделять при использовании более дешевых оптопар без компенсации темнового тока.Рябов Владимир Тимофеевич. Кафедра «Электронные технологии в машиностроении»МГТУ им. Н. Э. Баумана, V_Ryabov@mail.ru99Диоды VD1 и VD2 шунтируют ЭДС самоиндукции при включении и выключениинагрузки. Мы уже рассматривали ранее их назначение.

По параметрам они должны выдерживать номинальный ток нагрузки и иметь хороший запас по обратному напряжению.Обратное напряжение в 300…400В – типовое значение большинства диодов широкогоприменения. Их и следует использовать в ключах.Одной из задач при проектировании линий дискретного управления является обеспечение требуемого начального состояния объекта при включении. Дело в том, что информация, которая может оказаться в регистрах связи с объектом, подчас бывает не определена.

Из-за этого на объекте могут «самопроизвольно» включиться некоторые элементы, если не принять специальных мер.Часто на платах связи с объектом предусмотрены средства программной активизации регистров. После подачи питания и автоматического сброса или содержимое этих регистров аппаратно обнуляется или, наоборот, в них записываются единицы, или регистрыпереводятся в высокоимпедансное состояние. В последнем случае перед активизацией линий разрешения выдачи ОЕ следует записать в регистры допустимое начальное состояниеэлементов объекта. В случае, если выводы регистров после включения будут активны иинформация в них определена, нужно проектировать линии связи так, чтобы по каждойлинии после включения устанавливалось допустимое начальное состояние управляемогоэлемента.

Этого можно добиться, при необходимости инвертируя сигналы.В портах микроконтроллера семейства MCS-51, который описан в третьей главе,после включения питания и автоматического сброса бывает установлены сигналы высокого уровня. Это удобно, поскольку все элементы объекта при использовании линий по рис.2.52 будут выключены.Грамотно проектируя средства сопряжения и линии связи с объектом можно обеспечить повышенную надежность его функционирования в случае «зависания» микроконтроллера. Чтобы не потерять управление и сохранить состояние объекта на момент обнаружения и устранения последствий программных сбоев, линии связи делают триггерноготипа.

Например, управляют ответственным приводом не по одной линии, включая его активным уровнем и выключая пассивным, а по двум. По одной линии передают импульсный сигнал «включить», а по другой «выключить». На рис. 2.53 приведен пример такогосопряжения. Трехфазный привод М1 включается управляющим импульсом (током вK1.120 мА) по линии М1on и выK1K2ключается импульсом по лиK2.1K2.2 K2.3 K2.4M1onнии M1off.Каждая линия связи поOS2строенакак и на рис. 2.51.

РеOS1M1гистр связи зажигает светодиM1offод транзисторной оптопары(на рис. 2.53 не показана), фототранзистор которой, открыРис. 2.53ваясь, формирует ток черезсветодиод оптосемисторов OS1 и OS2. Необходимо предусмотреть питание линий и балластные резисторы светодиодов, ограничивающие ток через них. Запитать линии лучшепостоянным напряжением 12 или 24В, гальванически не связанным с вычислительнымядром. Тогда получим надежную двойную гальваническую развязку от привода. Самостоятельно прорисуйте и рассчитайте эту часть схемы.При подаче сигнала на линию М1on включается оптосемистор OS2 и катушка силового контактора К2. Он своим контактом К2.1 шунтирует оптосемистор и остаетсявключенным через нормально замкнутый контакт К1.1 вспомогательного реле К1 дажеРябов Владимир Тимофеевич.

Характеристики

Список файлов учебной работы