Устройство для сбора и хранения информации (стр. 2 из 2)

Рассчитаем элементы обратной связи второго ОУ.

Примем R3=R4=10 кОм, тогда:

R7=R5*Kус.2=104*250=2,5 м

Для регулировки выходного напряжения включаем делитель R5, R6 ,где R5 – подстроечный. Примем R5=1,8 кОм, R6=200 Ом.

Балансировка ОУ осуществляется резистором R2=150 кОм.

Схема включения ОУ и эмиттерного повторителя показана на рис.3.2.

Выбираем прецизионные резисторы:

R1: C2-14-0,125-10 кОм,

R2: CП3-19а-0,5-150 кОм±0,1%,

R3: C2-14-0,125-10 кОм,

R4: C2-14-0,125-10 кОм±0,1%,

R5: CП3-19а-0,5-1,8 кОм±0,1%,

R6: C2-14-0,125-200 Ом±0,1%,

R7: C2-14-0,125-2,5 м.

3.3 Расчет АЦП

Микросхема К1113ПВ1 представляют собой 10-разрядный АЦП, рассчитанный на входные напряжения от 0 до 10,24 В или -5,12…5,12 В. Переключение режима работы производится по входу V: если V=1, то преобразуются сигналы Uвх от 0 до 10,24 В, если же V=0, то преобразователь работает в двухполярном режиме (Uвх=-5,12…5,12 В).

Режим работы АЦП определяется импульсами управления.

Для АЦП необходимо рассчитать частоту опроса АЦП:

fАЦП=40 Гц.

Рассчитаем длительность импульса запуска АЦП:

T1=1/(2*fАЦП)=1/80=12,5 мс.

3.4 Расчет формирователя контрольного разряда

Эта схема осуществляет действие, заключающееся в добавлении контрольного разряда. В этот контрольный разряд записывается «1» или «0» таким образом, чтобы общее количество единиц было нечетным.

Т.к. микросхема К561СА1 имеет 12-разрядный код, а с выхода АЦП подается 7-разрядный, то лишние входы заземляем. Контрольный разряд снимается с вывода 8.

3.5 Расчет ОЗУ

В соответствии с техническим заданием период опроса измерительного канала равен 400 мс, время сбора информации – 60 с, количество измерительных каналов – 16, разрядность с учетом контрольного разряда – 8. Исходя из этих данных, определяем требуемую емкость ОЗУ.

Z = fАЦП*Tизм=40*60=2400

Емкость ОЗУ должна составить 2400 8-разрядных чисел, т.е. 19200 бит. Т.к. такую емкость невозможно реализовать на одной микросхеме, то необходимо применить 8 одноразрядных микросхем К537РУ3 емкостью 4096 бит.

3.6 Расчет автогенератора и делителя частоты

В соответствии с техническим заданием и уже произведенным расчетом, автогенератор и делитель частоты должны обеспечивать тактовую частоту опроса АЦП fАЦП=40 Гц.

В качестве генератора применяем кварцевый генератор, построенный на. Схема включения показана на рис. Принимаем R9=10м, R10=470 кОм, C2=C3=33 пФ. В качестве импульсного диода используем КД522А.

Примем fАВТ=32768 Гц как тактовую частоту, необходимую для схемы формирования управляющих импульсов. Тогда T=1/fАВТ=1/32768=30,5 мксек.

Период опроса измерительного канала 100 мс. Примем R11=20 кОм и рассчитаем C5 по формуле t=0,69RC:

C5=400*10-3/(0,69*20*103)=28,8 мкФ.

Роль делителя частоты выполняет счетчик К176ИЕ1. Таким образом на выходе делителя получаем частоту опроса АЦП fАЦП=40 Гц

3.7 Расчет схемы увеличения адреса ОЗУ

Схема увеличения адреса ОЗУ приведена на рис.2.3. Так как схема выполнена на микросхеме К176ИЕ1, представляющей собой 6-разрядный счетчик-делитель, необходимо сделать проверку, чтобы выходной ток счетчика был больше всех остальных входных токов блока памяти:

Iвых.счет >∑ Iвх.А,

где: Iвых.счет – выходной ток счетчика, Iвых.счет =0,6 мА;

Iвх.А – входной ток микросхемы памяти, Iвх.А=20 мкА;

∑ Iвх.А=8*20*10-6=0,16 мА<0,6 мА. Следовательно, счетчик не перегружен.

Цепочка необходима, чтобы в момент включения источник питания через элемент DD14 устанавливал триггер DD10.1 в нулевое состояние.

Выбираем: R13: C2-23-0,125-5,1 кОм±5%,

С6: К10-19-Н70-6,2 пФ±20%

3.8 Расчет блока питания

Данное проектируемое устройство имеет два напряжения питания: U1=5 В и U2=±15 В, следовательно, блок питания состоит из двух стабилизаторов напряжения.

Стабилизатор напряжения на 5 В. Микросхема К142ЕН5А. Справочные данные: Uвх=8…14 В, Uвых=4,9…5,1 В, Iпотр=10 мА, KHI=2(3)%.

В качестве диодного моста VD2-VD5 используем диодный мост КЦ407А.

Исходя из справочных данных и из таблицы 3.1. определяем, что условие

Iпот м/с<Iн:

109,93<600 мА выполняется.

Выбираем С7: К50-16-16В-2000 мкФ±20%,

С8: К50-16-16В-100 мкФ±20%

Стабилизатор напряжения на 15 В. Микросхема К142ЕН6А. Справочные данные: Uвх=18…22 В, Uвых=14,7…15,3 В, Iпотр=7,5 мА, KHI=0,2%.

В качестве диодного моста VD6-VD9 используем диодный мост КЦ407А.Исходя из справочных данных и из таблицы 3.1. определяем, что условие

Iпот м/с<Iн:

38,1<600 мА выполняется

Выбираем С9: К50-16-25В-2000 мкФ±20%,

С10: К50-16-25В-2000 мкФ±20%,

С11: К50-16-25В-2000 мкФ±20%,

С12: К50-16-25В-100 мкФ±20%,

С13: К50-16-25В-100 мкФ±20%,

С14: К50-16-25В-100 мкФ±20%,

В соответствии с рассчитанными стабилизаторами напряжения выяснили, что вторичные обмотки трансформатора должны иметь напряжение U1=10 В и U2=35 В со средним выводом. Данным требованиям удовлетворяет трансформатор ТПП227-127/220/50. Токи вторичных обмоток: I1=1А, I2=0,5 А.

После внешнего запуска блок управления после внешнего запуска формирует сигнал «Начало цикла», который устанавливает в «0» схему управления ключами и счетчик адреса БЗУ, а также формирует операцию записи в БЗУ (W/R) и импульсы запуска АЦП fАЦП, начинается работа по передаче информации из АЦП в БЗУ. На АЦП поступают импульсы запуска АЦП. АЦП последовательно преобразует аналоговый сигнал в цифровой 7-разрядный код, формирует контрольный разряд и передает все 8 разрядов в БЗУ для записи и хранения. После каждого преобразования АЦП формирует сигнал «Конец преобразования», который запускает схему формирования управляющих сигналов с БЗУ. После запоминания всех 2400 8-разрядных чисел части БЗУ с выхода счетчика адреса выдается сигнал «Конец цикла измерений», который запускает схему задержки. После прихода запросных сигналов с ЭВМ по этим сигналам из БЗУ в ЭВМ выдается вся хранимая в БЗУ информация. После выдачи всей информации с БЗУ формируется сигнал «Конец цикла измерений», и все устройство переходит в режим ожидания прихода следующего сигнала внешнего запуска.

Таблица

Формат	Зона	Поз.	Обозначение	Наименование	Кол.	Прим.
Конденсаторы
С1,С4,С6	К10-19-Н70-6,2 пФ±20%	3
С2,С3	К10-19-Н70-33 пФ±20%	2
С5	К50-16-25В-28,8 мкФ	1
С8,С12,С13,С14	К50-16-25В-100 мкФ	4
С7,С9,С10,С11	К50-16-25В-2000 мкФ	4
Микросхемы
DA1	К140УД17А	1
DA2	К140УД17	1
DA3	К1113ПВ1	1
DA4	К142ЕН5А	1
DA5	К142ЕН6А	1
DD1, DD8, DD11, DD12	К176ИЕ1	4
DD2, DD10, DD23	К176ТМ1	3
DD3, DD4	К561КП2	2
DD5	К561СА1	1
DD6, DD13, DD14	К176ЛА7	3
DD7	К176ИЕ12	1
DD9	К561ЛА8	1
DD15-DD22	К537РУ3	8
DD24	К561ИЕ8	1
Резисторы
R1, R3	C2-14-0,125-10 кОм	2
R2	CП3-19а-0,5-150 кОм±0,1%	1
Формат	Зона	Поз.	Обозначение	Наименование	Кол.	Прим.
R4, R8	C2-14-0,125-10 кОм±0,1%	2
R5	CП3-19а-0,5-1,8 кОм±0,1%	1
R6	C2-14-0,125-200 Ом±0,1%,	1
R7	C2-14-0,125-2,5 м	1
R8, R11, R13	C2-23-0,125-5,1 кОм±5%,	3
R9	C2-14-0,125-10 м±0,1%	1
R10	C2-14-0,125-470 кОм±0,1%	1
R12	C2-14-0,125-40 кОм±0,1%	1
Трансформатор
ТА1	ТПП227-127/220/50	1
Диод
VD1	KD522A	1
Диодные мосты
VD2-VD9	КЦ407А	2
Соединители
SA1, SA2, SA3	Онп-КГ-57	3

Заключение

Устройство для сбора и хранения информации разработано в соответствии с техническим заданием на курсовой проект и полностью удовлетворяет требованиям, предъявляемым к устройствам, предназначенным для экспериментальных исследований.

Курсовой проект состоит из расчетно-пояснительной записки и графической части.

Расчетно-пояснительная записка разделена на несколько частей, основными из которых являются: выбор элементной базы и принципиальной схемы, электрический расчет принципиальной схемы и отдельных узлов.

Графическая часть состоит из принципиальной схемы устройства для сбора и хранения информации и перечня элементов. Графическая часть выполнена в соответствии с ЕСКД.

Список используемой литературы

1.Ф. Лаврентьев. Аналоговая и цифровая электроника: Учебное пособие. – Йошкар-Ола, МарГТУ, 2001 г.

2.Б.Ф. Лаврентьев. Схемотехника электронных средств. Методические указания к выполнению курсового проекта по специальности 220500, 200800, 211000. Йошкар-Ола, МарГТУ, 2001 г.

3.Цифровые и аналоговые интегральные схемы. Под редакцией Якубовского. – М.: Радио и связь, 1990 г.

4.Ф. Мейзда. Интегральные схемы: технология и применения. Пер. с англ. – М.: Мир, 1981 г.

5.Микросхемы и их применение. Справочное пособие. В.А. Батушев и др. М.: Радио и связь. 1985 г.