Реферат: Проектирование автоматического устройства

· двоичный суммирующий счетчик;

· комбинационная схема КС1, определяющая какое количество импульсов должен подсчитать двоичный счетчик;

· комбинационная схема КС2, управляющая передачей содержимого счетчика на выходную шину данных BD;

· стабилизатор компенсационного типа для питания остальных цифровых схем устройства.

Принцип действия .

Автоматическое устройство 3 после включения должно сформировать питающие схемы напряжение и под управлением запускающего импульса сгенерировать последовательность прямоугольных импульсов в заданными параметрами. Количество импульсов задается параметром К счетчика. Результат работы устройства может быть выведен на схему индикации или на какое-либо исполнительное устройство через шину данных BD.

Устройство работает следующим образом. При включении автоматического устройства напряжение сети ~220 B подается на силовой понижающий трансформатор 5, выпрямляется выпрямителем 6, сглаживается фильтром 7 и подает на вход стабилизатора мультивибратора 8 и стабилизатора напряжения для питания всех цифровых микросхем устройства (блок 13). Напряжение питания подается на все блоки схемы, кроме мультивибратора. Запускающий импульс переводит RS-триггер управления 2 в нулевое состояние и гасит суммирующий двоичный счетчик 10 сигналом R и запускает заторможенный мультивибратор 1. Выходной сигнал RS-триггера открывает электронный ключ 3 на выходе которого появляется выходное напряжение равное нулю. Это напряжение с помощью устройства сопряжения 4 формирует сигнал включения стабилизатора мультивибратора 8. Автоколебательный мультивибратор 9 начинает генерировать последовательность прямоугольных импульсов с заданными параметрами, которые подсчитываются суммирующим двоичным счетчиком 10. Двоичный код счетчика анализируется комбинационной схемой КС1 (блок 11), и как только этот код станет равным заданному числу К, вырабатывается единичный управляющий сигнал, который переключает RS-триггер в нулевое состояние. При этом ключ закрывается, устройство сопряжения 4 формирует напряжение +2В, которое отключает стабилизатор напряжения 8 и мультивибратор, счетчик фиксируется в последнем состоянии, а результат счета через комбинационную схему КС2 (блок 12) выводятся на шину данных BD. В таком состоянии автоматическое устройство будет находиться до прихода следующего запускающего импульса.

U _о.выпр. - номинальное выпрямленное напряжение выпрямителя (входное напряжение стабилизатора);

I _{о.max.выпр.} - максимальный ток выпрямителя;max

I _{о.min.выпр.} - минимальный ток выпрямителя;

a _min - относительное отклонение напряжения в сторону понижения;

a _max - относительное отклонение напряжения в сторону повышения;

K _п.выпр - коэффициент пульсации напряжения на выходе выпрямителя;

K _п.ф. - коэффициент пульсации напряжения на выходе сглаживающего фильтра должен быть в 10 раз меньше.

1.Заторможенный мультивибратор с резистивно-емкостной обратной связью на элементах. И - НЕ

1.1 Общие сведения. Принцип действия. Методика расчёта.

Мультивибратор — это простой релаксационный генератор прямоугольных импульсов, к которым не предъявляют жёстких требований по параметрам. Используется положительная обратная связь. Есть два вида возбуждения : жёсткое и мягкое. При жёстком — оба плеча в одинаковом состоянии (нет генерации).

Заторможенный мультивибратор (далее, как ЗМ) предназначен для формирования прямоугольного импульса с заданной амплитудой и длительностью в ответ на один запускающий импульс.

ЗМ можно получать из соответствующих автоколебательных мультивибраторов (далее, как АМ) путем замены одной из ветвей резистивно-емкостной обратной связи цепью запуска.

Длительность импульса запуска, с одной стороны, должна быть достаточной для переключения ИЛЭ, т.е. больше суммарной задержки их переключения (t⁰¹ _зд или t¹⁰ _зд ). С другой стороны, длительности формируемого импульса t_U . В противном случае мультивибратор во время действия запускающего импульса будет в неопределённом состоянии.

ЗМ с резистивно-емкостной обратной связью на ИЛЭ И-НЕ ТТЛ получается из АМ (рис.1.1) путём исключения, например, конденсатора С₂ , резистора R₂ и диода VD₂ . При этом резистивно-емкостная обратная связь заменяется непосредственной связью выхода ИЛЭ DD1.2 с одним из входов ИЛЭ DD1.2. Запускающие импульсы отрицательной полярности с амплитудой U_вх ”E_вых , подаётся на свободный от триггерного включения вход ИЛЭ DD1.1. В исходном состоянии ИЛЭ DD1.1 и DD1.2 находятся в нулевом и едином состояниях соответственно. Под действием запускающего импульса (t=t) логических элементов изменяют свои состояния на противоположные, времязадающий конденсатор начинает заряжаться через выход ИЛЭ DD1.1 и резистор R.

Напряжение U_вх2 на выходе ИЛЭ DD1.2 при этом экспоненциально изменяется от E_max , стремясь к нулю. Формирование рабочего импульса длительностью t_U заканчивается при U_вх2 (t_U )=U¹ _n (t=t), так как дальнейшее уменьшение входного напряжения приводит к увеличению выходного напряжения ИЛЭ DD1.2. При t > t₂ в мультивибраторе развивается регенеративный процесс, по окончании которого ИЛЭ возвращается в исходное состояние, а напряжение U_вх2 уменьшается скачком от U¹ _n до (U¹ _n - E¹ _вых ). Далее мультивибратор в два этапа возвращается в исходное состояние. Сначала конденсатор С разряжается через смещенный в прямом направлении диод VD, а затем, после запирания диода, конденсатор перезаряжается входным вытекающим током I_вх ИЛЭ DD1.2, а напряжение U_вх2 стремиться к значению U^. Если пренебречь временем разряда С через диод VD, то

t_B (R || R )*С* ln [ 10 + ].

Длительность импульса равна:

t_U2 = (R + R )*С * ln

Если период запускающих импульсов Т > t_U + t_B , то мультивибратор успеет восстановиться.

Для получения почти прямоугольной формы выходных импульсов заторможенного мультивибратора при Т >= t_U + t _B сопротивление времязадающего резистора R выбирается таким образом:

R < R¹ _вх *[(I¹ _вх * R¹ _вх / U⁰ _n ) - 1]

1.2 Расчёт заторможенного мультивибратора.