RPZ (805228), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Конденсатор C3 пока разряжен, чтоспособствует протеканию тока через него. Положительный ток базытранзистора VT4 идет по пути: источник тока — резистор R5 — конденсаторC3 — база-эмиттер транзистора VT4 — общий. Конденсатор C4 находится взаряженном состоянии, происходит его разряд по цепи: источник питания —резистор R7 — конденсатор C4 – переход коллектор-эмиттер транзистора VT4— общий, а напряжение, снимаемое с его отрицательной обкладки, дает на базеVT3 отрицательный потенциал.Разряжаясь, конденсатор C4 будет поддерживать VT3 в закрытомсостоянии. Достигнув нулевой разности потенциалов, через резистор R7транзистор VT3 получит потенциал, достаточный для его открытия.
Базаэмиттер VT3 начнет пропускать ток, конденсатор C4 начнет заряжаться, а C3разряжаться через переход эмиттер-коллектор. Подавая в процессе разрядки C3на базу VT4 отрицательный потенциал, VT4 закроется. Так устройствоперейдет в симметричное состояние, когда VT4 закрыт, а VT3 открыт инаходится в насыщении. Такие переходы могут повторяться бесконечноеколичество раз, образуя генератор прямоугольных импульсов, снимаемых сколлектора каждого из транзисторов.Стробоскопический генератор устроен схожим образом, с той лишьразницей, что структура транзисторов здесь — PNP, и задача его — негенерировать гасящие импульсы на правый и левый канал, а в перерывах междуними создавать новые, «положительные», задавая тем самым такую разностьпотенциалов, при которой PN-переход светодиодов сможет открыться.Исходя из принципа работы генераторов, каждый из транзисторов будетнаходиться в закрытом состоянии до тех пор, покуда не разрядитсяконденсатор, отрицательная обкладка которого присоединена к базе данноготранзистора, и значит будет численно равна постоянной времени τ этогопроцесса:τ = RC;Длительность же одного из двух частей периода равна:t = ln2·RC;8Тогда длительность периода из двух частей равна:T = t1 + t2 = ln2·R6C3 + ln2·R7C4 — для задающего генератора;T = t1 + t2 = ln2·R2C1 + ln2·R3C2 — для стробоскопического генератора;А их частота:f = 1/T = 1/(ln2·R6C3 + ln2·R7C4) — для задающего генератора;f = 1/T = 1/(ln2·R2C1 + ln2·R3C2) — для стробоскопического генератора.Имея эти формулы, мы можем получить желаемые данные.Оптимальной частотой для работы задающего генератора было бы 1.25 Гц.Длительность периода в таком случае равна 800 мс, полупериода - 400 мс.
Втечение одного импульса это позволит получить три-четыре небольшиевспышки света длительностью ~65 мс, легко уловимые человеческим глазом.Для обеспечения такой частоты подойдут резисторы номиналом:R6, R7 — 12 кОм;И конденсаторы:C3, C4 – 47 мкФ;Значение резисторов R5, R8 примем в 10 раз меньше — 1 кОм.Проверка:f = 1/T = 1/(ln2·R6C3 + ln2·R7C4) = 1/(2ln2·12·47·10-3) = 1.278 Гц.Так как крайне проблематично найти резисторы номиналом 12 кОм, яиспользовал в схеме один подстроечный резистор номиналом 22 кОм.Переместив его ползунок в срединное состояние, и подключив к обоим плечампо резистору номиналом 1 кОм, я получу необходимое сопротивление.Стробоскопический генератор для задания нужных интервалов междувспышками должен работать с частотой ~7.7 Гц.
То есть время двойногопериода будет приблизительно равно 130 мс. Как было сказано ранее, времявспышки должно быть равно ~65 мс. Для этого подойдет симметричнаяконфигурация из конденсатора и резистора номиналами 10 мкФ и 10 кОмсоответственно:T = ln2·R3C2 = ln2·10·10·10-3 = 138 мс.Вывод: в данном разделе была рассмотрена электрическая принципиальнаясхема устройства, его основные принципы работы и произведены всенеобходимые расчеты для правильного функционирования схемы.93.3.
Выбор элементной базы3.3.1. Основные технические характеристики светодиодов HL1, HL2В качестве светодиодов для схемы «Стробоскоп» были выбраны импортныесветодиоды фирмы "Betlux Electronics" (КНР) серии L344 — BL-L344UYC(желтый) и BL-L344UBC (синий).Внешний вид и цоколевка светодиодов представлены на рис. 3.3.1.1.Рисунок 3.3.1.1 - Внешний вид и цоколевка светодиодов серии L344Цилиндрические светодиоды серии L344 выполнены в круглом корпуседиаметром 3 мм с плоской линзой.
Для удобства монтажа светодиода в нижнейчасти корпуса имеется выступ (так называемая "юбка", с диаметром 3.8 мм).Для исключения ошибки подключения светодиода анод имеет более длинныйвывод. Все светодиоды серии L344 имеют угол рассеивания 110 градусов и токпотребления 20 мА. Диапазон рабочих температур находится в пределах от -40до +80 градусов.Основные технические характеристики светодиодов серии L344:Uoбp max - Максимальное постоянное обратное напряжение: 5 В;10Iпp max - Максимальный импульсный прямой ток: 150 мА; Uпp - Постоянное прямое напряжение: 2.1 В (желтый), 3.8 В (синий) при Iпp 20 мА; Длина волны: 590 нм — желтый, 470 нм — синий; Видимый телесный угол: 100 градусов;Pрас. - максимальная рассеиваемая мощность: 65 мВт (желтый), 120 мВт (синий).3.3.2.
Основные технические характеристики конденсаторов C1, C2, C3, C4В качестве конденсаторов на каждом из генераторов используютсяалюминиевые электролитические конденсаторы с емкостью: C1, C2 – 10 мкФ,рабочим напряжением 16В; C3, C4 – 47 мкФ, рабочим напряжением 16В. Всеконденсаторы выполнены в корпусе типа К50-35.Внешний вид и цоколевка конденсаторов представлены на рис.
3.3.2.1.Рисунок 3.3.2.1 - Внешний вид и цоколевка конденсаторов типа К50-35Алюминиевыеэлектрохимическомупреимуществами:электролитическиеконденсаторы,принципуработы,обладаютблагодаряследующими высокая удельная емкость, позволяющая изготавливать конденсаторыемкостью свыше 1Ф; высокий максимально допустимый ток пульсации; высокая надежность.11Основные технические характеристики конденсаторов C1, C2, C3, C4: Номинальная емкость: C1, C2 – 10 мкФ, C3, C4 – 47 мкФ; Точность: 20% Максимальное рабочее напряжение: 16 В.3.3.3.
Основные технические характеристики резисторов R1 – R8В качестве резисторов, применяемых в мультивибраторах (R1 — R8), быливыбраны резисторы в корпусе С1-4 с сопротивлениями 1 и 10 кОм, мощностью0.25 Вт.Внешний вид и цоколевка резисторов представлены на рис. 3.3.3.1.Рисунок 3.3.3.1 - Внешний вид и цоколевка резисторов С1-4Резисторы с углеродным проводящим слоем предназначены для работы вцепях постоянного, переменного и импульсного тока.Основные технические характеристики резисторов: Номинальное сопротивление: R1-R8 — 1 кОм, R2, R3 – 10 кОм; Точность: 5% Номинальная мощность: 0.25 Вт.123.3.4.
Основные технические характеристики транзисторов VT1 – VT4В качестве транзисторов для задающего генератора была пара транзисторовКТ315А (VT3, VT4.) Стробоскопического генератора — КТ361А (VT1, VT2).Внешний вид и цоколевка комплиментарных транзисторов КТ315А иКТ361А представлены на рис. 3.3.4.1.Рисунок 3.3.4.1 Внешний вид и цоколевка транзисторов КТ315А и КТ361АОсновные технические характеристики транзистора КТ361А:Структура транзистора: КТ315А — NPN, КТ361А — PNP;Рк т max - Постоянная рассеиваемая мощность коллектора с теплоотводом: 150 мВт;Uкэr max - Максимальное напряжение коллектор-эмиттер при заданном токеколлектора и заданном сопротивлении в цепи база-эмиттер: 25 В (10 кОм);Uэбо max - Максимальное напряжение эмиттер-база при заданном обратномтоке эмиттера и разомкнутой цепи коллектора: 4 В;Iк max - Максимально допустимый постоянный ток коллектора: 0.05 А;Iкбо - Обратный ток коллектора: не более 0.001 мА (10В);h21э - Статический коэффициент передачи тока транзистора для схем с общимэмиттером: более 90;Ск - Емкость коллекторного перехода: не более 9 пФ.133.3.5.
Основные технические характеристики подстроечного резистора RP1Внешний вид и цоколевка подстроечного резистора RP1 в корпусе СП3-19Апредставлены на рис. 3.3.5.1.Рисунок 3.3.5.1 Внешний вид и цоколевка подстроечного резистора СП3-19АОсновные технические характеристики подстроечного резистора СП3-19А: Диапазон сопротивлений: 2 — 22·103 Ом; Минимальный скачок: ≤10%; Предельное рабочее напряжение: 150В;Угол поворота подвижной системы: 265°; Минимальная наработка: 15000 ч; Номинальная мощность при температуре до 70°C: 0.5 Вт.Вывод: В данном разделе была рассмотрена элементная база устройства, атакже технические характеристики каждого элемента.143.4 Моделирование и проведение экспериментов в среде «NI Multisim 14.1»Моделирование работы устройства было проведено в программном пакете«NI Multisim 14.1».Рабочее поле программы с моделью стробоскопа представлено на рис.
3.4.1.Рисунок 3.4.1 Модель устройства в среде «NI Multisim 14.1»1. Сигнал с задающего генератора представлен на рис. 3.4.2Рисунок 3.4.2 Сигнал с задающего генератора152. Сигнал со стробоскопического генератора представлен на рис. 3.4.3Рисунок 3.4.3 Сигнал со стробоскопического генератора3. Сигнал, снимаемый с анода светодиодов представлен на рисунке 3.4.4Рисунок 3.4.4 Сигнал на аноде светодиодаВывод: в данном разделе проведено моделирование и получены теоретическиеданные схемы.163.5 Разработка топологии печатной платыВ качестве среды разработки была выбрана программа для трассировкипечатных плат «Altium Designer 18», результат работы представлен нарисунке 3.5.1.Рисунок 3.5.1 Трассировка ПП в программе «Altium Designer 18»После была разработана топология печатной платы.
На рисунке 3.5.2представлена часть чертежа ПП.Рисунок 3.5.2 Часть чертежа ПП17Разработаннаяпечатнаяплатапредставляетсобойодностороннююпечатную плату с КМО.Ширина сигнальных проводников 1 мм. Шаг сетки 0.5 мм.Материал ПП – СФ-1-18Г-1.5 ГОСТ 10316-78.Плата была изготовлена химическим методом.Габаритные размеры платы 75 х 55 мм.В плате всего 45 отверстий.
Из них: монтажных диаметром 1 мм – 45 отв.Минимальное расстояние между печатными проводниками составляет 0.5 мм.Плата соответствует 2 классу точности ГОСТ Р 53429-2009.3.6 Изготовление печатной платыДля изготовления ПП был выбран химический метод изготовления.Этапы изготовления:1.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
