Разработка системы голосового управления электромеханическими устройствами
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
?апряжение входной сети : 220 В.
Отклонение напряжения входной сети : 5%.
Частота входного напряжения : 50 Гц.
. Параметры выходной сети:
Ток нагрузки : 0,7 А.
Напряжение нагрузки : 5,0 В.
Допустимое отклонение напряжения нагрузки : 0,9%.
Допустимый коэффициент пульсаций на выходе : .
Температура окружающей среды : .
КПД : 80%.
Выбор и обоснование структурной схемы ВИП:
Существуют различные структурные схемы реализации преобразования переменного напряжения в постоянное; есть два принципиальных отличия - наличие или отсутствие сетевого трансформатора [24].
Для заданного технического задания целесообразно выбрать схему с сетевым трансформатором исходя из следующих положений:
) Понизить напряжение со 220 до 5 В легче будет с помощью трансформатора на входе.
) Частота питающей сети 50 Гц - это значит, что массогабаритные показатели трансформатора, работающего на такой частоте, будут сравнительно выше.
Рассмотрим основные варианты построения схемы с сетевым трансформатором:
рис. 3.2. Схема с сетевым трансформатором №1.
Реализация ВИП по схеме рис 3.2 требует установки стабилизатора, который имеет недостаток. Он искажает ток питающей сети, что негативно сказывается на работе схемы. В данном случае стабилизатор целесообразно устанавливать в том случае, если необходимо на входе сделать прямоугольную форму тока.
рис. 3.3. Схема с сетевым трансформатором №2.
Вторая схема (рис. 3.3) отличается легкостью построения, но регулировка идет за счет управляемого выпрямителя реализованного на тиристорах, что увеличивает коэффициент пульсаций на входе фильтра, которому необходимо гасить их.
рис. 3.4. Схема с сетевым трансформатором №3.
ВИП, выполненный по третьей схеме (рис 3.4) будет иметь несколько заниженный КПД, из-за наличия в схеме широтно-импульсного преобразователя (ШИП). Это транзистор, на который подается сигнал управления. Схему управления на него выполняем с помощью микросхемы 1114ЕУ3. В этом случае можно остановить свой выбор на схеме рис. 3.4, поскольку она меньше всего будет искажать работу ВИП в целом.
В итоге, реализуем схему 3, исходя из следующих соображений:
) Микросхема требует стабильного напряжения, без нежелательных скачков, которые могут вывести её из рабочего состояния.
) Требования КПД в техническом задании не слишком жесткие, что позволяет поставить ШИП.
) На сетевые фильтры будут приходить значительно меньшие пульсации.
Расчет силовой схемы выпрямителя:
Расчет и выбор трансформатора:
) Произведем расчет требуемого максимально среднего значения выпрямленного напряжения по следующей формуле:
- максимальное напряжение нагрузки.
- падение напряжения на вентилях схемы.
, где - коэффициент тактности для однофазной мостовой схемы, а - выбирается приближенно около 1,5 В.
На первом этапе расчета задаемся величинами:
- падение напряжения на активном сопротивлении обмотки дросселя.
- падение напряжения на активном сопротивлении обмотки трансформатора.
- коммутационное падение напряжения.
На данном этапе расчета задается из отношения:
Определяем максимальное среднее значение выпрямленного напряжения:
Расчет напряжения вторичной обмотки трансформатора:
, где - коэффициент преобразования схемы (для однофазной мостовой схемы ).
- коэффициент преобразования сети.
Расчет требуемого значения мощности трансформатора :
, где - относительное значение мощности трансформатора (для однофазной мостовой схемы с индуктивной нагрузкой ), - мощность цепи постоянного тока с учетом потерь.
Вычисляем с некоторым запасом:
Выбор трансформатора и его массогабаритные значения:
Выбираем трансформатор ТПА-0,25-220/50 [26]. Понадобится обмотка с В, Остальные обмотки трансформатора остаются не задействованы.
Ток первичной обмотки трансформатора: А.
Габаритный чертеж приведен на рис. 3.5.
мм; мм; мм; мм; мм; ;мм.
Масса: 1010 г.
рис. 3.5. Габаритный чертеж на трансформатор ТПА-0,25-220/50.
Выбор вентилей и их тепловой расчет:
Расчет и выбор вентилей неуправляемого выпрямителя:
Определяем средний ток через вентиль :
, где - коэффициент перегрузки вентиля по току, который не учитывается в данной формуле.
- отношение среднего тока через вентиль к току нагрузки, для однофазной мостовой схемы равно 0,5.
Выбор вентилей производится по :
, где - коэффициент запаса по току.
Расчет вентиля по классификационному значению напряжения:
, где - коэффициент запаса по напряжению, - обратное максимальное напряжение диода.
Выбор вентиля по среднему току и классификационному напряжению:
Выбираем диод Д112-25 на 2 А (VD1-VD4, VD7) [13].
Динамическое сопротивление диода:
Для данного типа диодов предусмотрена возможность установки радиаторов площадью 111 На рис. 3.6 представлена габаритная схема.
рис. 3.6. Габаритный чертеж диода Д112-10
Выбор транзистора и его тепловой расчет:
Выбор транзистора схемы управления:
Для данной схемы будут верны следующие соотношения:
Исходя из этих данных выбираем транзистор КТ825В со следующими параметрами:
Расчет радиатора для транзистора:
;
;
;
Р