Усилители следящих систем
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
Балтийский Государственный Технический Университет
"Военмех" им. Д.Ф. Устинова
Кафедра Н1 "Мехатроника и робототехника"
Курсовой проект
Усилители следящих систем
Выполнил: Данилов А.Е
Группа: Н 182
Проверил: Логинов А.В.
Санкт-Петербург 2011г
Введение
В курсовом проекте разрабатывается полупроводниковый усилитель для управления приводным двигателем следящей системы.
Раiет усилителя начинается с оконечного каскада.
Оконечный каскад, нагруженный на обмотку управления двигателя, обычно выполняют двухтактным. В основу раiета оконечного каскада положено требование обеспечения заданной мощности в нагрузке, поэтому одним из основных параметров оконечного каскада является коэффициент усиления по мощности, потребляемой обмоткой управления.
Число остальных каскадов определяется коэффициентом усиления по напряжению, требуемым техническим заданием.
Предоконечный каскад, должен обеспечивать на выходе раiетное значение входного сигнала оконечного каскада. Раiет предоконечного каскада основан на достижении максимального значения выходного сигнала во всем диапазоне рабочих температур.
Схема входного каскада выбирается с учетом обеспечения заданного входного сопротивления усилителя. В настоящее время входные каскады выполняются на интегральных операционных усилителях. При этом гарантируется стабильность работы устройства в широком диапазоне температур, а охват обмотки управления глубокой отрицательной обратной связью по переменному току определяет высокую стабильность усилительных параметров.
Техническое задание
Вид нагрузки АДП-123Б
Чувствительность5 мВ
Входное сопротивление5 кОм
Входной сигналпеременный ток
Напряжение питания.20 В
Диапазон рабочих температур-10тАж+60С
Примечание
- Фазовый сдвиг, вносимый усилителем, не должен превышать 15 градусов
- Нестабильность коэффициента усиления, вызванная технологическим разбросом параметров транзисторов, не более 20%
- При мощности нагрузки более 5 Вт выходное сопротивление усилителя должно составлять не более 20% от сопротивления нагрузки.
Основные характеристики двигателя АДП-123Б
Напряжение на обмотке управления110 В
Потребляемая мощность обмотки управления13,5 Вт
Ток в обмотке управления0,23 А
Частота цепи400 Гц
Раiет оконечного каскада
Тип оконечного каскада выбирается по мощности, потребляемой обмоткой управления. При мощности управления более 5 Вт, оконечный каскад должен обеспечивать низкое входное сопротивление(Rвых не более 0.2Rн ), поэтому выбираем такой усилительный каскад:
Обмотка управления асинхронного двигателя представляет собой активно-индуктивную нагрузку для оконечного каскада усилителя. iелью уменьшения мощности потребляемой обмоткой управления, а также для улучшения условий пуска, индуктивная составляющая сопротивления обычно компенсируется включением конденсатора параллельно обмотке управления.
896,3 Ом
Ом
здесь: Uу, Iу, Pу - напряжение, ток в ОУ и мощность, потребляемая ОУ
Rа, RL - активная и индуктивная составляющая сопротивления ОУ
мкФ
(выбираем конденсатор К73-11-250В-0.68мкФ)
необходимость в наличии выходного трансформатора определяется следующим выражением
, где
ЕП - напряжение источника питания 20 В
UКэмин - минимально допустимое напряжение на транзисторе
UКэмин = (2тАж3)UКэнас
UКЭнас - падение напряжения на транзисторе в режиме насыщения
UЭ - падение напряжения на эмиттерном сопротивлении R12, R13
U КЭ нас = 1 В
U КЭ мин = 2 В
U Э = 0,5 Е К = 2 В
E К = 20 В
2(E К - U КЭ мин - U Э) = 44 В
В
Неравенство не выполняется, следовательно, необходим трансформатор. Для согласования с нагрузкой применяют выходной трансформатор с коэффициентом трансформации:
h=0,85- к.п.д трансформатора
Выбираем транзисторы V5, V8:
Приведенное сопротивление нагрузки:
Ом
Максимальная амплитуда напряжения между коллектором и эмиттером: U КЭ макс=2ЕП=40 В
Максимальная амплитуда коллекторного тока:
А
С учетом того, что транзистор может перегреваться во время пиков мгновенной мощности, достигающей 0,5 РНП, максимальная средняя мощность, рассеиваемая в коллекторном переходе каждого транзистора:
Рmax=РНП, где
Вт
Полученным значениям UКЭ макс, IК макс, PК выберем транзистор, параметры которого удовлетворяют условиям: Pkдоп>PK, Ikдоп>Ikmax, Ukдоп>UKэmax
Выбираю транзистор КТ819В
P kдоп = 1.5 (60) Вт - без и (с) теплоотводом,
I К доп =10 А
U К доп =60 В
Диапазон рабочих температур: -40тАж100 ?С
Статический коэффициент передачи тока в ОЭ
-средний статический коэффициент передачи тока в ОЭ
-находиться по входной характеристике транзистора при
-напряжение эмиттер-база в режиме покоя
11э 3,6=
Раiет теплового режима транзистора:
здесь RПС=41.6 - тепловое сопротивление переход-среда транзистора
tП=125С предельно допустимая температура перехода