Автоматическая система управления объектом
Курсовой проект - Компьютеры, программирование
Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование
ети она сгорает.
По аналогичной схеме можно построить пороговый датчик измерения напряжения, где часть измеряемого напряжения с помощью делителя R1 - R2 подается на вход компаратора, где сравнивается с опорным напряжением.
Рисунок 43. Схема порогового датчика измерения напряжения
Если Ud < Uоп, то Uвых ="1".
Если Ud ? Uоп, то Uвых ="0".
Датчик состояния силовых полупроводниковых ключей
При управлении силовыми полупроводниковыми преобразователями необходима информация о состоянии силовых ключей, о соответствии этого состояния управляющим сигналам.
Закрытому состоянию ключа соответствует высокое напряжение между анодом и катодом, открытому - остаточное напряжение, равное (1,52,5) В.
Рассмотрим работу датчиков состояния на примере двух последовательно включенных тиристоров в одном плече преобразователя.
Рисунок 44. Датчик состояния силовых ключей с двумя последовательно включенными тиристорами в одном плече преобразователя
Определение состояния ключей VS1 и VS2 производится с помощью двух оптронных пар U1 и U2, которые состоят из светодиода и составного фототранзистора.
В закрытом состоянии высокий потенциал на аноде тиристоров, равный Ud/2, определяет прямой ток включения светодиодов оптронов. Этот прямой ток равен (1020) мА. Для получения этого тока подбираются R1 и R2 таким образом, чтобы
При отпирании светодиода открывается фототранзистор и на выходе имеем низкий уровень: Uвых1= Uвых2= "0".
В открытом состоянии между анодом и катодом тиристоров VS1 и VS2 есть напряжение Uостаточное= (1,52,5) В. При таком напряжении светодиоды и светотранзисторы закрыты: Uвых1= Uвых2= "1".
Чтобы на обоих выходах были "0" или "1", нужно поставить логический элемент "исключающее ИЛИ".
Оптические бесконтактные датчики
Оптические бесконтактные датчики выполняются на основе оптронных пар типа фотодиод-светодиод или светодиод-фотодиод с открытым оптическим каналом.
Рисунок 45. Оптический бесконтактный щелевой П-образный датчик
Рисунок 46. Простейшая схема фотодатчика
Рисунок 47. Схема применения фотодатчика
Принцип работы схемы:
Изменение освещенности фотодиода VD2 приводит к изменению ЭДС, которая усиливается операционным усилителем. Для придания сигналам прямоугольного вида выходной импульс операционного усилителя пропускается через компаратор.
Бесконтактные датчики на основе элементов Холла
Элемент Холла - это магниточувствительный датчик, представляющий собой сложную полупроводниковую структуру с четырьмя выводами.
Рисунок 48. Датчик Холла
Принцип работы датчика:
Если через токовые выводы, расположенные на разных концах, пропустить ток определенной величины, то при действии магнитного поля силовые линии индукции, которые направлены перпендикулярно плоскости кристалла, на второй паре выводов возникает ЭДС Холла, прямо пропорциональная величине индукции.
Вольт-веберная характеристика (ВВХ) такого датчика имеет вид:
Ех = (0,50,6) В на 1 Тл; Iр до 10 мА.
Бесконтактные датчики на основе элементов Холла применяются в качестве первичных датчиков в датчиках тока, напряжения, датчиков угла поворота и частоты вращения, в качестве бесконтактных концевых выключателей и т.д.
Принцип построения двоичного датчика с элементом Холла
Рисунок 49. Структурная схема двоичного датчика с элементом Холла
В структурную схему входят элемент Холла, дифференциальный усилитель, компаратор с гистерезисом и выходной каскад в виде транзистора с открытым коллектором.
Конструктивно такие датчики выпускаются в виде микросхемы с тремя выводами в пластмассовом корпусе стандартного маломощного транзистора.
В зависимости от реакции на воздействие внешнего магнитного поля датчики разделяют на униполярные и биполярные.
Униполярные датчики - это датчики, в которых уровень выходного напряжения зависит от индукции одного знака и направления.
Биполярные датчики - это датчики, в которых уровень выходного напряжения зависит от величины и направления индукции.
а) б)
Рисунок 50. а) Вольт-веберная характеристика униполярного датчика
б) Вольт-веберная характеристика биполярного датчика
Рабочие характеристики бесконтактных датчиков на основе элементов Холла
ХарактеристикиUпит, ВUном, ВIпотр, мАВсраб, мТлВотп, мТлtвкл/tоткл, мксt, СТип дат чикаК1116КП3516с ОК 151613не более 55не менее 100,2/0,5-45+125К1116КП4512Встроенный нагрузочный резистор7,5+ 30 - 301/1-10+70
Выход таких датчиков легко согласуется с ТТЛ логикой и логикой КМОП.
Многие типы таких датчиков выпускаются в виде законченной конструкции для использования в датчиках частоты вращения, угла поворота, положения и т.д. Такая конструкция имеет вид П-образной системы: с одной стороны размещен датчик Холла, а с другой постоянный магнит. Это щелевые датчики.
П-образная магнитная система представлена на рисунке:
Рисунок 51. Датчик Холла в качестве щелевого датчика
Если зазор большой, то индукция рассеивания маленькая. Поэтому датчик Холла не сработает. Но если в зазор поместить магнитопровод, то зазор уменьшится, соответственно, значение индукции увеличится