Разработка портативного цифрового радиометра
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
ИИ) выполнен на трех светодиодных индикаторах с общим катодом. Импульсный режим работы реализуется включением биполярных транзисторов в цепь катодов, которые работают в ключевом режиме и управляются импульсными сигналами частотой 128 Гц. Частота изменения показаний индикаторов равна 0,025 Гц. Индикаторы реализованы на интегральных микросхемах АЛС324А. Принципиальная схема БИИ приведена на рисунке 4.14
Рисунок 4.14 - Блок импульсной индикации
Для расчетов элементов схемы необходимо учесть, что ток, необходимый для зажигания одного сегмента в номинальном режиме мА.
С учетом того, что при зажигании всех семи сегментов суммарный коллекторный ток через транзистор будет равен в режиме насыщения мА, найдем соотношения для определения сопротивления в цепи коллектора транзистора
(4.15)
где В - напряжение логической единицы на выходе дешифратора;
В - падение напряжения на сегменте;
В - напряжение на коллекторе насыщенного транзистора.
При рассмотренных условиях по напряжению и току в качестве ключевого транзистора используем прибор КТ315Г. С учетом его основных параметров находим по соотношению (4.15)
,
Принимаем резисторы R1, R2, R3 типа С2-33-0,125 170 Ом 5%.
Открытый транзистор в режиме не глубокого насыщения с коэффициентом насыщения
(4.16)
где - реальный ток базы;
- ток базы на границе насыщения
(4.17)
где - коэффициент усиления по току,
мА.
Из отношения (4.16) находим ток базы при N=2.
мА
С учетом полученных значений находим сопротивление резисторов в базовой цепи транзисторов
(4.18)
где - выходное напряжение микросхемы К176ИЕ12, В.
кОм.
Выбираем резисторы R4, R5, R6 типа С2-33-0,125 27 кОм 5%.
4.10 Блок питания датчиков
Рекомендуемое напряжение питания счетчика СБМ20 - В. Устройство, преобразующее напряжение батареи, питающей радиометр, в высокое напряжение на аноде счетчика Гейгера построено на блокинг - генераторе (БГ). На повышающей обмотке W3 трансформатора формируется короткий импульс - 5..10 мкс амплитудой 440..450 В, заряжая через диоды VD3, VD2 конденсатор С4.
Принципиальная схема блока питания датчика показана на рисунке 4.15.
Рисунок 4.15 - Принципиальная схема блока питания датчика
Выбор типа транзистора является наиболее сложной задачей при расчете БГ. Это обусловлено тем, что длительность импульса зависит от постоянной времени накопления , значение которой в справочных данных не указывается, ее можно определить лишь экспериментальным путем. Сложная связь со многими параметрами схемы не позволяют использовать общие уравнения и аналитические зависимости получены только для частных случаев: ; и ; , . В этих неравенствах: - постоянная времени заряда емкости С5 ( - входное сопротивление транзистора, практически равное сопротивлению базы ); - постоянная времени индуктивности намагничивания.
Транзистор выбирается по двум параметрам: по предельной частоте и по допустимому напряжению . Рассмотрим выбор по допустимому напряжению.
, принимаем В и поэтому В.
Выбор по предельной частоте производится по следующим соображениям.
При формировании относительно длинных импульсов при необходимо выбирать низкочастотные транзисторы. Частота на должна превышать МГц. По расчетным значениям и выбираем транзистор типа КТ961Б, у которого В, В, мкА, мкА, МГц, пФ, Ом.
Найдем коэффициент трансформации
(4.19)
где В - выходное напряжение.
.
Емкость выбирается из условия или мФ.
Принимаем конденсатор C5 типа КМ-5 0,06 мкФ 5%.
Рассчитаем постоянную времени заряда конденсатора
(4.20)
мкс.
Рассчитаем индуктивность намагничивания
(4.21)
(4.22)
Для выбранного транзистора принимаем мкс, ;
,
мГн.
Определим максимальное значение коллекторного тока
(4.23)
мА.
По расчетам видно, что максимальное значение коллекторного тока меньше допустимого (150 мА).
Определим спад напряжения на конденсаторе, возникающий из-за его разряда обратным током базы
(4.24)
В
Определим сопротивление резистора R2
(4.25)
кОм
Выбираем резистор R2 типа С2-33-0,125 27 кОм 5%.
Определим обратный выброс напряжения
(4.26)
где Гн - индуктивность намагничивания;
Ом.
В.
Полученное значение амплитуды выброса недопустимо на для коллекторной, ни для базовой цепей. Поэтому необходимо включить диод с тем, чтобы уменьшить амплитуду выброса. Диод VD1 выбираем типа КД102А.
Временные диаграммы работы БГ показаны на рисунке 4.16
Рисунок 4.16 - Временные диаграммы работы БГ
Первая обмотка трансформатора W3 содержит 420 витков провода марки ПЭВ-2 0,07 мм, вторая обмотка трансформатора W2 содержит 8 витков провода марки ПЭВ-2 0,02 0,027 мм, третья обмотка трансформатора W1 содержит 3 витка провода марки ПЭВ-2 0,02 0,027 мм.
Принимаем конденсатор С4 типа К73-9-630В, диоды VD2, VD3 типа КД102А.
Для устранение помех нижних частот блока питания введен конденсатор С1 типа КМ-5 100 мкФ 5%, для устранение помех высоких частот введен конденсатор С2 типа КМ-5 0,06 мкФ 5%. Так же в цепь введен RC фильтр для сглаживания пульсаций напряжения, резистор R1 типа С2-33-0,125 10 кОм 5%, конденсатор С3 типа КМ-5 47 мкФ 5%.
5. Охрана труда и окружающей среды
.1 Общие вопросы охраны труда и окружающей