Проектирование устройства логического управления (разработка электронного автомата) (стр. 3 из 4)
Через заданный интервал времени после сигнала запуска, который придет с автомата, высокий уровень на выходе таймера сменится на низкий. Так как через
нам необходимо получить “1” то подключим к выходам таймеров инверторы. Тогда через 3с сигналы 
примут истинные значения.Из блок-схемы (Рис.2) видно, что 3-секундный таймер должен запускается при выходном состоянии автомата "001".Т. к. таймер запускается отрицательным импульсом, то на вход элементов таймера подключим КЛУ.
Выходной импульс заданной длительности начинается сразу после входного сигнала, но длительность его может отличаться от заданной на какое-то время, меньшее периода тактового сигнала. Иногда это более приемлемое решение, особенно при больших длительностях выходного сигнала, значительно больших, чем период тактового сигнала. Схема формирователя временного интервала показана на рис.11.
Работа схемы начинается с подачи короткого отрицательного импульса -Старт. Он перебрасывает триггер, который разрешает работу счетчиков снятием сигнала параллельной записи -WR. По отрицательному фронту входного сигнала начинается положительный выходной сигнал заданной длительности. Счетчики начинают считать на уменьшение кода по положительным фронтам тактового сигнала с генератора. Когда они досчитают до нуля, вырабатывается сигнал переноса, перебрасывающий триггер в исходное состояние. Работа схемы возобновится после следующего сигнала - Старт.
Рис.11. Формирователь временного интервала.
Если входной код равен 300, то длительность выходного сигнала составит от 300Т до 301Т, где Т - период тактового сигнала, в зависимости от момента прихода входного сигнала по отношению к тактовому сигналу. Абсолютная погрешность выдержки длительности выходного сигнала в любом случае не превышает периода тактового сигнала Т. Погрешность при Т=0.01с равна
3.6 Устройство реализации функции F1
Задание: F1=ФВЧ 1го порядка, fгр=2,5 кГц, Ку=6дб, х1=-6Дб.
На рисунке 11а изображены амплитудо-частотные характеристики ФВЧ.
Передаточной функцией ФВЧ 1го порядка является передаточная функция апериодического звена 1го порядка. Рассчитаем ФВЧ с помощью передаточной функции звена 1го порядка.
Рис 11а.
Резистор и конденсатор выбираем из стандартного ряда Е48 или Е96 для обеспечения допустимого класса точности.
Для выполнения условия
ставим на выходе ФНЧ компаратор, который сравнивает выходное напряжение ФНЧ и опорное напряжение.Т. к. датчик освещённости приведенный потенциальный выход 0…10В, то опорное напряжение рассчитаем от уровня 10В.
Для сравнения сигнала с фильтра и сравнения его с заданным воспользуемся формулой: - 6дБ=20lg (Uвых/Uвх). Отсюда для сравнения будем брать величину
Uвых= Uвх*10-6/20=0,5 Uвх.
Т.о. Uоп =
Для получения Uоп используем источник тока REF200 с выходом 100мкА и резисторы R 50 кОм.
Схема реализации Uоп представлена на рис.
Схема реализации функции
представлена на рис.Используемые элементы С1 К50-35-25В-22нФ
R1 С2-23 0,125/0,25 1% 2,9кОм
Отсюда,
R2 С2-23 0,125/0,25 1% 2,9кОм
R3 С2-23 0,125/0,25 1% 2,9кОм
Компаратор К554СА2.
Рис 12.
Рис 13.
Схема реализации функции F1 в программе OrCAD представлена на рис.
Рис 14.
Полученные графики представлены на рис 15.
При f=2500 Гц.
При f=10000 Гц.
При f=500 Гц.
Рис 15. Графики зависимости Uвых (t) и Uвх (t)
3.7 Устройство реализации функции F2
Задание: F2=Uвых=5lnUH-UH, Х2 = 5В.
Для реализации задания потребуется логарифматор и аналоговый вычитатель. Схема реализации функции F2>X2 представлена на рис16.
Логарифмический усилитель предназначен для получения выходного напряжения, которое пропорционально логарифму входного напряжения. Для этого можно использовать характеристику диода или транзистора. Я использовал характеристику транзистора. В этой схеме дифференциальный усилитель на транзисторах Т1 и Т2 служит для логарифмирования. Выходное напряжение логарифматора считается по следующей формуле:
при Ue, Uопорн > 0,Ut=0,02586 В.
Величина сопротивления R5 в это выражение не входит. Этот резистор выбирают таким образом, чтобы падение напряжения на нём не превышало выходного напряжения операционного усилителя. Конденсаторы С1 и С2 служат для дополнительной частотной коррекции. Компенсация температурной зависимости Ut выполняется с помощью резистора R4, имеющего положительный температурный коэффициент порядка 0,3% К.
Выбираем следующие значения сопротивлений и конденсаторов из ряда Е96:
R1 С2-23 0,125/0,25 1% 200 Ом, R2 С2-23 0,125/0,25 1% 2кОм
R3 С2-23 0,125/0,25 1% 4 кОм, R4 ТРП-27 22 Ом.
Аналоговый вычитатель напряжения рассчитываем по следующей формуле:
Выбираем следующие значения сопротивлений из ряда Е96:
R6,R7, R8,R9 С2-23 0,125/0,25 1% 2кОм,R5 С2-23 0,125/0,25 1% 200Ом
Компаратор К554СА2.
Рис 16.
Схема получения Uопорн представлена на рис17. Использую микросхему REF200, содержащую в одном корпусе 2 источника тока. Выбираем резистор Rиз ряда Е96 С2-23 0,125/0,25 1% 100кОм. При таком значении получаю значение Uоп = 10В. Для получения напряжения сравнения Uоп = 5В выбираем резистор RС2-23 0,125/0,25 1% 50кОм.
Рис 17.
Схема реализации функции F2 в программе OrCAD представлена на рис 18.
Рис 18.
Полученный график представлен на рис 19.
Рис 19. Графики зависимости Uвых (t) и Uвх (t)
4. Разработка устройств сопряжения по выходу
4.1 Согласование электролампы с выходом автомата
По заданию требуется управлять электролампой с параметрами
В, 60Вт. 
Для сопряжения автомата с электролампой используем твёрдотельное реле DPA6119 со следующими параметрами:
Управление: постоянное напряжение 3,5…10В;
Коммутируемое переменное напряжение ~20…280В;
Максимальный ток нагрузки 1А;
Время вкл. и выкл.10мс.
Схема включения:
Рис.20 Схема включения твёрдотельного реле.
Резистор R1 предназначен для ограничения входного тока реле на уровне10 мА:
R1= (5-1,2) /0,01=380 Ом.
Ближайшее стандартное - 383 Ом из ряда Е48.
4.2 Согласование светодиодов с выходом автомата
Рис.21 Индикация исполнительных устройств.
Используемые элементы:
Выбираем резистор R1 из ряда Е96 С2-23 0,125/0,25 1% 270Ом.
Светодиод АЛ307АМ, с параметрами UПР = 2В, IПР =10 мА.
Выбираем резистор R2 из ряда Е96 С2-23 0,125/0,25 1% 5,6Ом.
Светодиод АЛ119А, с параметрами UПР = 3В, IПР =300 мА.
5. Устройство индикации мгновенного значения F2
Для реализации устройства индикации индукции воспользуемся индикатором ИЖЦ 5-4/8. Индикатор имеет 4 разряда и работает в статическом режиме. Типовая схема включения преобразователя, его соединения с жидкокристаллическим индикатором и четырьмя элементами ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, необходимыми для управления десятичными запятыми индикатора, показана на рис.22. Жидкокристаллический индикатор полностью управляется АЦП типа К572ПВ5. Также воспользуемся делителем напряжения, и повторителем.
Выбираем сопротивления для делителя напряжения: R1 - С2-23 0,125/0,25 1% 10 кОм; R2 - С2-23 0,125/0,25 1% 10 кОм.