Разработка устройства логического управления (стр. 3 из 4)
4.2 Тактовый генератор
В качестве тактового генератора будем использовать микросхему КР531ГГ1. Данная микросхема удобна тем, что на выходе мы получаем стандартный сигнал ТТЛ логики и простоту управления частотой.
Микросхема представляет собой два независимых генератора, частота которых определяется напряжением.
Каждый генератор имеет два входа для управления частотой: U – управление частотой, DU – управление диапазоном частоты. Если на вход U подан высокий уровень, а на DU низкий, то для фиксации частоты следует подсоединить между входами Свн внешний элемент – конденсатор или кварцевый резонатор.
На выходах мультивибраторов получается меандр с частотой
Приведенное выше выражение справедливо только для ТТЛ серии.
По входу ЕI входную последовательность можно запретить, если подать напряжение высокого уровня.
Рис. 9. Схема подключения генератора
находим емкость, необходимая длячастоты 100Гц из уравнения:
Отсюда
Выбираем конденсатор: К10-17А М47 5000пФ, 5%
4.3 Устройство начального пуска
Устройство представляет собой RC – цепь, формирующую при включении низкий потенциал на входе сброса D – триггеров, для принудительного установления начального состояния.
Схема устройства приведена ниже:
Рис. 10 Устройство начального сброса
.
Величины элементов выбираем следующие: R25=1 кОм, С10=25 нФ.
Резистор типа: С2-29В-0.125-1кОм±1%.
Конденсатор: К50-35-25В-24нФ.
4.4 Устройство реализации функции F1
Фильтр низких частот второго порядка (F1)
F1 – ФНЧ второго порядка, fгр = 100Гц, Ку =3дБ, подъём на fгр +3 дБ, х1=+3 дБ.
Передаточная функция ФНЧ описывается следующим уравнением:
Для данного фильтра
Если
; 
Для сравнения сигнала с фильтра и сравнения его с заданным воспользуемся формулой
Отсюда для сравнения будем брать величину
Для получения Uоп используем источник тока REF200 с выходом 100мкА и резистором 141 кОм.
Схема реализации функции
представлена на рис. 9.Схема реализации Uоп представлена на рис. 10.
R1 С2-23имп. 0.25 Вт, 1%, 39 кОм
R2 С2-23имп. 0.25 Вт, 1%, 56 кОм
R3 С2-23имп. 0.25 Вт, 1%, 3.9 кОм
С2-(К50-35) 0,47 мкф х 50 в,85 гр., эл-лит.конд.
С2-23 0,125/0,25 1% 1 кОм
С2-23 0,125/0,25 1% 300 Ом
C2 - К50-35-25В-0.47 мкФ
C1 - К50-35-25В-20 нФ
Устройство сравнения:
DA1 - К140УД17Б
DA – K1401CA1
ФНЧ 2-го порядка
Рис. 11. ФНЧ 2-го порядка.
Рис 12. Источник опорного нпряжения
4.5 Устройство реализации функции F2
Аппроксимирующий преобразователь.
Реализация функции F2:
Аппроксимирующий преобразователь – преобразователь реализующий принцип кусочно-линейной аппроксимации.
Рис.16 . Аппроксимирующий преобразователь.
Зависимость выходного напряжения от входного представлена на рис.17
Статическая характеристика.
На первом и втором участке преобразователь работает как услилтель:
на первом участке с коэф. усления
выбираем R1=10koM 
на втором участке коэф. усиления
Переход на 2 участок осущсетвляется когда выходное напряжение
, тогда открываются диоды D4 и D3. переход на третий участок осуществляется за счет ограничения тока двух-анодного стабилитрона.Операционный усилитель - TL082,
Ризисторы:
R1: С2-23имп. 0.25 Вт, 1%, 10 кОм
R2: С2-23имп. 0.25 Вт, 1%, 20 кОм
R5=R6: С2-23имп. 0.25 Вт, 1%, 430 Ом
R3=R4: С2-23имп. 0.25 Вт, 1%, 82 кОм
Стабилитроны: D1N4469
Диоды: D1N3900
Для получения Uоп используем источник тока REF200 с выходом 100мкА и резистор С2-23 0,125/0,25 82кОм.
4.6 Устройство индикации
Индикациясостояния таймера.
Для индикации состояния таймера были использованы семисегментные индикаторы типа АЛС324Б. Схема соединения индикаторов показана на рис.1
При конструировании устройства индикаторы устанавливаются на передней панели, слева направо, начиная с HL1. Стабисторы D1 и D2 (1N4732A) служат для предотвращения перегрузки преобразователя кода. Принцип их действия заключается в том что напряжение источника питания +5V распределяется между тремя сопротивлениями нагрузки и сопротивлениями D1 и D2, сопротивлением сегмента индикатора и сопротивлением транзисторного ключа микросхемы. Поскольку суммарное падение напряжения на сегменте индикатора и ключа микросхемы не должно превышать 2 – 2,5 V (при этом ток через эти элементы будет в пределах допустимого), в большинстве подобных схем раньше использовался ограничительный резистор, который устанавливался в разрыв провода между микросхемой и индикатором. При этом на каждый индикатор требовалось 7 таких резисторов.
Установить один общий резистор мешала его линейность, из–за которой, например, цифра 1 светилась очень ярко, а цифра 8 была практически не видна. Использование нелинейных элементов (стабисторов) позволило решить эту проблему. Благодаря нелинейной ВАХ падение напряжения на них остается практически постоянным, независимо от количества горящих сегментов, и поэтому яркость всех цифр одинакова. Применение такой схемы питания индикаторов позволило отказаться от использования 14 резисторов.
Преобразователь кода.
Преобразователь кода предназначен для перевода двоично – десятичного кода с выходов разрядов счетчиков код семисегментных индикаторов. Принципиальная схема этого блока показана на рис. 2
Он состоит из четырех специализированных микросхем этого КР514ИД1. На входы этих микросхем подается четырех разрядный двоично – десятичный код а выходы подключаются к соответствующим разрядам индикатора. Как видно из схемы для управления индикатором применяется статический метод. Это позволило значительно упростить устройство индикации, хотя и потребовало использование большого количества соединительных линий. (14 штук).
Состояние выходов микросхемы КР514ИД1, сведены в таблицу. 3
Таблица.3
| Цифра | Двоичный код8421 | Состояние элементов (A,B,C,D,E,F,G) и значение управляющих сигналов (У1…У7) | |||||||||
| X4 | X3 | X2 | X1 | A | B | C | D | E | F | G | |
| У1 | У2 | У3 | У4 | У5 | У6 | У7 | |||||
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 |
| 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 2 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 |
| 3 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 |
| 4 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 |
| 5 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 |
| 6 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 7 | 0 | 1 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 8 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 9 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 |
ИД1 для индикаторов с общим катодом, ИД2 с общим анодом. И для ИД1 были маломощные индикаторы типа АЛС304, которые могли работать напрямую. С малым током сегментов.
Индикация текущего значения таймера (в мин).
4.7 Разработка устройств реализующих В1, В2
По заданию В1=
, В2= 
, где 
логический сигнал ( ТТЛ ).