Й.Янсен Курс цифровой электроники. Том 3. Сложные ИС для устройств передачи данных (1987) (1092083), страница 42
Текст из файла (страница 42)
3.36,б. С учетом допусков точка включения находится в пределах г-20 В, т. е. при сетевом напряжении 220 В напряжение в точке включения не превышает б,буз амплитудного значения и не вызывает особенных неприятностей. Свила устройств обработки с енеатней средой На рис. 3.37 показано изменение тока и напряжения при включении индуктивной нагрузки. Ток отстает по фазе от напряжения, поэтому при выключении ток позже достигает нулевой точки.
Во время отрицательного периода переменного напряжения ток в катушке индуктивностн прерывается, что приводит к появлению наведенной ЭДС, которая накладывается на отрицательный период переменного напряжения. Если сразу не принять соответствующих мер, то эта ЭДС может опять вызвать включение симистора через внутренние паразитные емкости. На рис. 3.38 представлены ППР различных фирм-изготовителей.
3.19. Времяимпульсное регулирование переменного тока Как следует из сказанного выше, регулирование методом «включено-выключено» с использованием ППР используется только при управлении процессом. Пропорциональное регулирование с помощью симнсторов и тиристоров возможно как методом фазовой отсечки, так и методом «включено-выключенов; при этом для управления мощностью нагрузки используетсяопределенное количество периодов переменного напряжения. Такое управление называется времяимпульсным. В этом случае (рис.
3.39) включение происходит в нулевой точке и в зависимости от аналогового значения входного напря- Рис. 3.39. Пропуснание определенного количества периодов переменного на- пряжения при пронорпноналъном управлении. жения пропускается определенное число периодов. В результате включения нагрузки в нулевой точке исключаются такие проблемы, как возникновение пускового тока и связанные с ним причины появления помех. Но при выключении, особенно при индуктивных нагрузках, остается риск появления ников напряжения, если не будут приняты соответствующие меры, о которых уже было сказано.
Пропускание определенного количества периодов для управления мощностью нагрузки непригодно в случае использования электродвигателя и приводит в данном Глава 3 случае к таким явлениям, как неравномерное вращение и увеличение рассеиваемой мощности. Напротив, такое регулирование прекрасно подходит, например, для управления нагревательными печами, иначе говоря, для нагрузок с относительно большими постоянными времени.
Безусловно, при таком регулировании может быть также использовано н ППР, но для этого требуется дополнительная логика, в частности генератор развертки и схема сравнения, которые в наиболее распространенных интегральных схемах выполняются на одном кристалле. Сказанное справедливо также н для метода фазовой отсечки, который используется для управления коллекторными (синхронными) электродвигателями, например, в бормашинах. Призтом для обеспечения правильного регулирования, которое не зависит от скорости вращения двигателя, требуется обратная связь,так как при малом числе оборотов сила на валу настолько мала, что при уменыпении нагрузки на вал количество оборотов сразу снижается.
При фазовой отсечке регулирование мощности осуществляется благодаря тому, что для управления нагрузкой исиользуется лишь часть положительной и отрицательной фазы переменного напряжения. Принцип фазовой отсечки показан на рис.3.40. Мы видим, что фазы переменного напряжения в зависимости от мощности, которую мы хотим обеспечить, отсекаются в соответствующий момент времени. В результате в конце данной фазы происходит автоматическое отключение, если токнагрузкиопускается ниже величины тока выключения симистора или тиристора.
Чем больше площадь заштрихованного участка токовой кривой, тем больше подводимая мощность. Вследствие крутого фронта тока метод фазовой отсечки вызывает электромагнитную интерференцию, которая приводит к появлению радио- и телепомех, если не ввести фильтры для их подавления. При регулировании методом пропускания определенного числа периодов переменного напряжения используются также интегральные микросхемы, которые преобразуют аналоговое входное напряжение в пропорциональное значение частоты. Кроме того„схемы следят за тем, чтобы включение Связь устройств обработки с внешней средой происходило именно в нулевой точке. Такие интегральные микросхемы поставляет фирма Р1п!1рз под типовым обозначением ТГзА 1023.
Ее блок-схема представлена иа рис. 3.41. В описываемом примере речь идет о регулировании температуры, так как мы видим, что на входе микросхемы включен резистор с отрицательным температурным коэффициентом, который соединен с нагревательным элементом, так что образует- ср Рис. 3.41. Блок-схема интегральной микросхемы типа Т11А 1033 фирмы Р1п1! ре. ся контур регулирования. Этот контур обеспечивает сохранение постоянства температуры, установленной внешним органом регулирования. В интегральной микросхеме имеется внутренний источник напряжения для различных частей схемы, обозначенный на схеме как источник питания. Входное напряжение подается непосредственно от сети через последовательный резистор гсо.
Кроме того, в схеме нмеются нуль-детектор и блок защиты, препятствующий отпиранию симистора в случае размыкания или короткого замыкания на входе. В этих случаях управление прекращается и мощность к нагрузке ие поступает. Прн этом регулирование нагревательного элемента также прекращается. Генератор развертки вырабатывает пилообразный сигнал, который поступает в схему сравнения. Путем сдвига опорного уровня мы можем с помощью схемы сравнения выделить определен- 17 — 807 Глава 3 ную часть этого напряжения и задать, таким образом, число периодов, используемых для управления снмистором (рис.3.42).
Управляющим напряжением, сдвнгающнм опорный уровень, является входное напряжение времяимпульсного регулирующего устройства, которое складывается из напри>кения на резисторе с отрицательным температурным коэффициентом и напряжения на потенциометре 1гр. Резистор с отрицательным тем- 3пггргм /7_#_глп дплпобпоьнпр нплдулелпе ' Запллллм лпгв клинга гуол2 йуолл Гурлг Рно 3.42.
Временная днигрвммв пропорционального управления. эталонное нзлрнжение сравинвается с неболмввм возрвстающии участком яигообразвого нзврямсеявя, поэтому яля уоравления нагрузкОЙ остаетса меньшее количество ларионов неременного тока. пературным коэффициентом, находящийся в цепи обратной связи, служит для поддержания постоянства температуры в пределах +:1%. Требуемую температуру можно установить с помощью управляющего напряжения на выводе 9.
В приведенном примере управляющее напряжение снимается с потенциометра Яр. В процессе управления это напряжение может задаваться автоматом или вычислительной машиной, т. е. приборами, следящими за общим ходом процесса и управляющими им. На рис. 3.43, а представлена практическая схема регулирования нагрева, в которой используются микросхема типа ТьтА 1023 и симистор ВТ138 нли ВТ139, рассчитанный на мощность !200 или 2000 Вт соответственно. К симистору подключен варистор для предотвращения появления пиков напряжения при отключении нагревательного элемента.
Чтобы нагрузка имела индуктивный характер, используется нагревательная спираль. Спецификация схемы представлена на рис, 3.43, б, 3.20. Управление электромагнитным реле с помощью логического сигнала ППР разработаны в последние годы, и при их проектировании учитывалось, что управление ими должно осуществляться логическими уровнями напряжений, которые обеспечивают микросхемы ТТЛ н КМОП.
Иначе обстоит дело с ЭМР, особенно с реле для сильноточных схем. Обычно здесь требуется разделительный каскад между логической схемой и реле, так как эти реле требуют достаточно большой управляющей мощности. Уп- Связь устройств обработки с внешней средой Напряжение переменного тока: 220 В, 50 Гц Вариант А: 400 †12 Вт, вариант В: 1200 †20 Вт Перечень компонентов Примечания Симистор Варистор О~ Ро Кат. № 2322 594 !3512 Допуск 1Уе Кат. № 2322 642 !2223 антс Потенциометр '! С н яао можно нснояьаонать нместо О, н я .
Рис. 3.43. Схема управления нагревательными элементами с использованием микросхемы типа ТОА 1023 (а) и ее спецификация (б). равля1ощая мощность определяется произведением напряжении на ток и достигается либо прн большом напряжении и малом токе, либо при низком напряжении и большом токе. Поясним это на примере: реле фирмы Яегпепэ для схемы 2ОО В в )6 А должно управляться подачей на катушку электро- 17* Но мо ко Йа Са С, С, Соч Пнпп ВТ138 350В, 1 мА ВУХ10 18,7 кОм Наь 22 кОм В=4200 К 22 ьОм 4,3 кОм/6,8 Вт 110 Ом 430 кОм 4? нФ 220 мкФ, 16 В 15 мкФ (пост.
ток) 680 нФ 390 Ом)1,2 Вт ВТ 139 350 В,! мА ВУХ!0 18,7 кОм Рта=22 кОм В=4200 К 22 кОм 6,2 кОм(4,8 Вт 110 Ом !80 кОм 47 нФ 220 мкФ, 16 В 68 мкФ (пост. ток) 4?0 нФ 390 Ом(0,6 Вт Глава 8 магнита напряжения 24 В и тока 80 мА. В данном случае между логикой и этим реле требуется включить дополнительный управляющий усилитель. Часто даже для такого небольшого слаботочного реле, как гребенчатое реле фирмы Яегпепз, требуется разделительный каскад, поскольку большие интегральные Ой~и их игилимвлт' б булле 'с "аП 2003 Люба лмш О у Плл грб-.
ллмосукур Ю д ам Рис. 3.44. Схема типа И.И 20011к-сЛ Х 2004Х. а — вкектркееская схема; б — распоаомекке выводов корпусе О!Е. микросхемы ТТЛ н особенно КМОП имеют очень малую выходную мощность. Наиболее приемлемыми для управления реле являются транзисторные схемы типа (Л 1ч2001-(Л И 2004 в корпусах с двухрядным расположением выводов (РтЦ, которые используются при напряжении питания 20 В п вырабатывают ток 600 мА (максимальный пусковой ток реле составляет 600 мА). Схемы отличаются друг от друга управлением.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
