Контроллер угловой информации (стр. 5 из 6)
Работа в режиме 10 - местного управления характеризуется тем, что, при наличии дополнительных сигналов МУ _Д1, МУ_Д2 или МУ _ИМ на все комплекты АС, АПД, АПОИ блок SIGNALS передает импульсы, сформированные в результате работы блоков IMITATOR, F_1 или F_2 под воздействием вышеуказанных сигналов, объединенных с помощью блока XOR_3. Общая функциональная схема проекта в системе САПР MAX+plus® BASELINE v. 10.2. представлена на рисунке 33.
4. Выбор ПЛИС и ПЗУ
Выбор микросхемы ПЛИС, в которую предполагается загрузить весь составленный проект, осуществим следующим образом:
При постепенном добавлении разработанных блоков в общий проект происходит увеличение функциональной схемы устройства, при этом увеличивается как число используемых входов и выходов, так и используемые внутренние ресурсы самой микросхемы. Все это приводит к постепенному переходу от самых простых программируемых микросхем к более сложным. Процесс выбора микросхемы помогает осуществить компилятор САПР МАХ + plus [2], проверяющий израсходованные ресурсы микросхемы.
С помощью компилятора системы остановим свой выбор на микросхемах серии FLEX. Конкретную модель выберем исходя из следующих соображений:
Так как число используемых пользователем входов-выходов микросхемы строго заданы фирмой производителем, выберем микросхему с числом входов-выходов максимально близким к требующимся разработанным проектом.
Так как напряжение оптических датчиков антенны, согласно ТО, равно 5 В выберем микросхему с напряжением питания равным 5 В. Так как максимальная частота - частота синхронизации равна 20 МГц, остановим свой выбор на микросхеме FLEX10К20ТС144 - 3.
Согласно требованиям на микросхемы FLEX 10K20TC144 - 3, в качестве ПЗУ фирма ALTERA рекомендует использовать два вида микросхем: ЕРС1 и ЕРС 2. Достоинством микросхем ЕРС1 является низкая стоимость, но данные микросхемы не позволяют в случае необходимости осуществлять перепрограммирование с помощью компьютера. Более эффективными ПЗУ являются микросхемы ЕРС2, позволяющие осуществить изменение проекта внутри ПЛИС, подключая специальный кабель BYTEBLUSTER к заранее предусмотренному разъему, находящемуся на разработанной плате. Останов* свой выбор на микросхеме ЕРС2.
5. Выбор системы индикации
Согласно ТЗ, устройство должно иметь систему индикации. В качестве основных параметров, подвергающихся визуальному контролю, целесообразно будет выбрать сигналы, приведенные в таблице 1. В качестве элементов световой индикации выберем светодиоды фирмы KingBright, имеющей большое разнообразие светодиодов различающихся между собой цветом, яркостью направленностью свечения и размерами. Сигналы не требующих каких-либо действий со стороны пользователя, и обеспечивающие нормальную работу устройства выберем зеленым цветом, а сигналы приводящие к возникновению аварии или необходимые для немедленного обращения внимания, выберем красными. Так как одним из необходимых для индицирования сигналов является сигнал UHUDSHENIE, целесообразно будет выбрать его желтым цветом Выберем следующие светодиоды:
L1464 SGD - зеленый цвет,
L1464 SR D - красный цвет,
L1464SY D -желтый цвет.
Таблица 1 - Индицируемые сигналы состояния
| Название сигнала | Цвет |
| ВЫХ АСХ НОРМА | ЗЕЛЕНЫЙ |
| ВЫХ АПОИХ НОРМА | ЗЕЛЕНЫЙ |
| ВЫХ АПД1 НОРМА | ЗЕЛЕНЫЙ |
| ВЫХ АС2 НОРМА | ЗЕЛЕНЫЙ |
| ВЫХ АПОИ2 НОРМА | ЗЕЛЕНЫЙ |
| ВЫХ АПД2 НОРМА | ЗЕЛЕНЫЙ |
| ДАТЧИК 1 РАБОТА | ЗЕЛЕНЫЙ |
| ДАТЧИК 2 РАБОТА | ЗЕЛЕНЫЙ |
| ИМИТАТОР | ЗЕЛЕНЫЙ |
| ЮСТИРОВКА | ЗЕЛЕНЫЙ |
| МУ | ЗЕЛЕНЫЙ |
| МУ ДАТЧИК 1 | ЗЕЛЕНЫЙ |
| МУ ДАТЧИК 2 | ЗЕЛЕНЫЙ |
| МУ ИМИТАТОР | ЗЕЛЕНЫЙ |
| UHUDSHENIE | ЖЕЛТЫЙ |
| ВЫХ АС\ АВАРИЯ | КРАСНЫЙ |
| ВЫХ АПОИХ АВАРИЯ | КРАСНЫЙ |
| ВЫХ АПДХ АВАРИЯ | КРАСНЫЙ |
| ВЫХ АС2 АВАРИЯ | КРАСНЫЙ |
| ВЫХ АП0И2 АВАРИЯ | КРАСНЫЙ |
| ВЫХ АПД2 АВАРИЯ | КРАСНЫЙ |
| АВАРИЯ | КРАСНЫЙ |
| АВАРИЯ 1 | КРАСНЫЙ |
| АВАРИЯ 2 | КРАСНЫЙ |
6. Описание принципиальной схемы устройства
Все активные элементы на плате требуют питания 5 В и, согласно ТЗ, необходимо осуществить преобразование входного напряжения 27 В в напряжение 5 В, а также осуществлять управление включением и выключением питания оптических датчиков, необходимо использовать дополнительные управляемые преобразователи напряжения.
В качестве источников питания выберем модули питания фирмы ИРБИС Данные модули являются высокоэффективными преобразователями, изготовленными с использованием технологии поверхностного монтажа на импортной элементной базе. Кроме этого модули имеют гальваническую развязку, высокую стабильность выходного напряжения, защиту от перегрузки и короткого замыкания, а также малые габариты и вес.
Так как, согласно ТО на ПЛИС фирмы ALTERA, микросхема FLEX 10K20TC144 - 3 требует наличия подтягивающих к напряжению питания резисторов сопротивлением 1 КОм, выберем в качестве последних резисторы С2-33 и резистивную матрицу - Б19К-2-1 КОм±10% Обычно данным микросхемам требуется наличие емкостей по питанию для сглаживания возникающих пульсаций, согласно рекомендации фирмы ALTERA выберем следующие конденсаторы:
- керамические - К10-17в-Н90-0.1 мкФ.
- электролитические - К10-17б-Н90-2.2 мкФ.
Схемы ТТЛ имеют определенные ограничения на длительность переднего и заднего фронтов входных импульсов и не реагируют на медленно изменяющиеся сигналы, поэтому для формирования крутых фронтов будем использовать микросхемы 533ТЛ2, являющимися объединенными в один корпус 6-ю триггерами Шмидта.
Для обеспечения работы блока системы индикации будем использовать микросхемы 530ЛН2, являющиеся 6-ю элементами НЕ с открытым коллектором, так как для их работы необходимы подтягивающие к напряжению питания резисторы, выберем в качестве последних - резисторы С2-33-0.125-510 Ом±10%-А-Д-В.
Для усиления формируемых микросхемой импульсов будем использовать буферные каскады, организованные на транзисторах 2ТЗ117А.
Для создания синхроимпульсов, частотой 20 МГц, будем использовать типовую схему кварцевого генератора с резонатором - К1-4ДС-20М,
Для реализации возможности перепрограммирования микросхемы, в качестве разъема для подключения кабеля BYTEBLASTER выберем IDC BH10R.
7. Расчет тока потребления
Ток потребления микросхем серии FLEXI0K20 фирмы ALTERA и ПЗУ ЕРС2 составляет, согласно практическим данным, 65 мА.
Ток потребления системы индикации рассчитаем исходя из следующих положений: прямой ток светодиодов фирмы KingBright составляет 20 мА. Так как количество используемых нами светодиодов равно 24, общий ток потребления всей индикацией при одновременном включении всех светодиодов составит 480 мА, выберем его с запасом 500 мА.
Ток потребления оптического датчика, согласно ТО, не превышает 150 мА. Таким образом, ток потребления двумя оптическими датчиками при их совместной работе будет равен 300 мА.
Так как, согласно заданию, устройство должно формировать ТТЛ импульсы, а нагрузкой является стандартное сопротивление 75 Ом, максимальный ток нагрузки, при формировании логической единицы будет равным I1=5/75=66 mA. Так как выходной ток ПЛИС не может быть больше
25мА на один контакт, применим схему усилителя выходного тока икросхемы. Вкачестве усилительного элемента будем использовать транзистор 2Т3117А.Усилительный каскад построим по схеме с включением транзисторов с общимколлектором. Режим работы транзистора - ключевой. Так как известен ток внагрузке, ток базы транзистора найдем из следующих соображений: IK =h2l3Ib,тогда Ib = 733мкА где h2l3CP- средний коэффициент усиления, h2l3.=90.Таким образом, для работы назаданную нагрузку необходим ток базы транзистора 733 мкА.
Так как длительность формируемых импульсов не значительна 40 ± 8 мкс, искажения фронтов усиливаемых сигналов будут невелики, (так как fс = 25 кГц).
Так как, согласно ТЗ, число формируемых импульсов для АС1, АПД1, АПОИ1, АС2, АПД2 и АПОИ2 равно 12, число усилительных каскадов выберем также равным 12-и.Тогда ток потребления всеми каскадами приближенно найдем как 1П0ТР =IK -N, где N- число каскадов усиления. 1потр=66 мА *12 = 792 мА,примем ток потребления равным 1П0ТР=800 мА
Тип источников питания выберем исходя из требуемой входной мощности устройства. Так как, согласно ТЗ, необходимо осуществлять включение и выключение питания двух оптических датчиков независимо друг от друга, и ток потребления каждого из них равен 150 мА, мощность источника питания найдем как: Рист=150 мА • 5В = 750 мВт. Таким образом, для питания двух оптических датчиков выберем два источника серии МПВЗА с максимальной выходной мощностью ЗВТ каждый, так как источники питания с меньшей выходной мощностью не имеют входа управления..
Так как ток потребления всей логической схемой устройства равен: IПОТР = IПЛИС+ IИНД + IУС,где IПЛИС – ток потребления микросхемой ПЛИС, IИНД-ток потребления системой индикации, 1УС- ток потребления усилительными каскадами. IПОТР = IПЛИС+ IИНД + IУС = 66.5 мА + 0.48 А + 0.8 А = 1.34 А
Мощность потребления логической частью устройства найдем как Рлог=1.34 А*5 В = 6.7 Вт. Таким образом, выберем источник питания серии МПВ10А с максимальной выходной мощностью 10 Вт.