Разработка лабораторного блока питания на основе микроконтроллера - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника дипломная работа

Главная

Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Разработка лабораторного блока питания на основе микроконтроллера

Сравнительная характеристика лабораторных блоков питания. Описание принципа работы электрической схемы устройства. Описание конструкции лабораторного стенда, его основные функциональные узлы. Расчет трансформатора, выпрямителя, надежности устройства.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Министерство образования и науки Российской Федерации
Профессионально-педагогический колледж
федерального государственного бюджетного образовательного учреждения
высшего профессионального образования
Саратовский государственный технический университет
09.02.01 Компьютерные системы и комплексы
Разработка лабораторного блока питания на основе микроконтроллера
Консультант по конструкторской части преподаватель ППК СГТУ имени
Консультант по экономической части методист НМО ППК СГТУ имени
Рецензент начальник сервисного центра ООО «Ганимед СБ»
Нормоконтроль преподаватель ППК СГТУ имени Гагарина Ю.А.
1.1 Общиее сведения об источниках питания
1.2 Сравнительная характеристика лабораторных блоков питания
1.3 Выбор и обоснование схемы лаборатоного блока питаня
2.1 Описание принципа работы электрической схемы устройства
2.3 Описание конструкции лабораторного стенда
4.1 Исходные данные для расчета затрат
4.2 Расчет затрат на проектирование
4.4 Расчет эксплуатационных расходов
4.5 Расчет и постороение диаграммы общей стоимости системы
4.6 Расчет прибыли разработчика системы
5.1 Мероприятия по технике безопасности при выполнение ЭМР
5.2 Экологическая безопасность объекта
Лист 1 Схема электрическая приципиальная лабораторного блока питания.
Лист 2 Сборочный чертеж печатной платы.
Лист 3 Лабораторный блок питания. Вид общий.
Современное состояние техники и производства характеризуется высоким уровнем автоматизации, применением сложнейших электронных устройств на основе компьютерных систем и комплексов. В этих условиях все более жесткие требования предъявляются к знаниям и умениям специалистов работающих с этими устройствами и тем более к разработчикам новых устройств. В связи с этим все более востребованными на рынке труда становятся специалисты с техническим профилем образования, появляются новые специальности, к которым можно и отнести специальность «Компьютерные системы и комплексы». Одной из областей профессиональной деятельности выпускников данной специальности является совокупность методов и средств по разработке и производству компьютерных систем и комплексов; сопровождение и настройка компьютерных систем и комплексов. Объектами профессиональной деятельностью являются цифровые устройства, системы автоматизированного проектирования, микропроцессорные системы, компьютерные системы, комплексы и сети и т.п.
Тема дипломного проекта является актуальной, поскольку рассматривается конкретное электронное устройство с применением микропроцессора и соответствует тематике работ по специальности «Компьютерные системы и комплексы».
Целью дипломного проекта является разработка лабораторного блока питания с управление микроконтроллером. На основе анализа целого ряда вариантов схем блоков питания был взят за основу один из них и после некоторого усовершенствования схемы произведена окончательная доработка устройства. Дополнением к основной схеме лабораторного блока питания было предложено применение аналогового калиброванного температурного датчика, который позволяет контролировать температуру устройства и отключать выходное напряжение в случае превышения температуры на 2 о С выше установленного порога. Полезными функциями разработанного блока питания является также возможность регулирования выходного стабилизированного напряжения в пределах от 0 до 15В и порога ограничения выходного тока от 0.1 до 1.0А. Кроме того блок питания содержит таймер позволяющий отключать выходное напряжение по истечении заданного отрезка времени, что расширяет функциональные возможности устройства и позволяет использовать его в качестве зарядного устройства аккумуляторов.
Дипломный проект содержит пояснительную записку на 49листах формата А4 и графическую часть на трех листах формата А1.
1.1 Общие сведения об источниках питания
Для работы электронных приборов и устройств необходимы источники питания, которые подразделяются на первичные и вторичные.
К первичным относятся источники, непосредственно вырабатывающие электрическую энергию: аккумуляторы, батареи, солнечные батареи, генераторы постоянного и переменного тока.
Вторичные источники питания преобразуют энергию первичного источника в энергию питания конкретных электронных устройств, радиоэлектронной аппаратуры, измерительных приборов.
Питание широко используемых электронных устройств и бытовой радиоэлектронной аппаратуры осуществляется в основном вторичными источниками питания, преобразующими энергию переменного тока с номиналами напряжения 5, 9, 12, 15 и 27 В.
Электронная аппаратура разделяется на маломощную (до10 Вт - переносные радиоприемники), средней мощности (от 10 до 300Вт - звуковая аппаратура и телевизоры), большой мощности (от 300 до 1000 Вт - мощная звуковая аппаратура, радио передатчики). Для очень мощной аппаратуры (1 ... 100кВт - звуковая аппаратура концертных залов, радиостанции.), а также для управления электродвигателями используются мощные выпрямительные установки трехфазного напряжения и электрические генераторы постоянного тока, вращаемые трехфазными двигателями. В.Ш. Берикашвили Электронная техника: учеб.пособие для студ. сред. проф. образования. Издательский центр М.: «Академия» 2008. - 368с. (стр.45)
В электронной технике применяют также преобразователи напряжений и частоты. В частности, преобразователь постоянного напряжения в переменное напряжение заданной частоты называется инвертором. Такие преобразователи распространены в авиационной технике, где с целью уменьшения веса трансформаторов и двигателей используют нестандартную частоту 400 Гц.
Структурная схема типового вторичного источника питания представлена на Рисунке1.
Рисунок 1 - Структурная схема типового вторичного источника питания
В этой схеме цепь с выключателем (Вк) и предохранителем (Пр) необходима для подключения и отключения сетевого напряжения. Защита от замыканий в аппаратуре осуществляется с помощью предохранителя. Трансформатор (Т) служит для понижения сетевого напряжения до напряжения питания, требуемого для аппаратуры. Выпрямитель (Вп) с помощью диодов преобразует переменное напряжение в пульсирующее напряжение одной полярности. Сглаживающий фильтр (СФ) строится на основе RC- и RLC-цепочек и обеспечивает снижение пульсации напряжения питания. Стабилизатор постоянного напряжения (СПН) обеспечивает дальнейшее снижение пульсации напряжения, а также его стабильность на выходе преобразователя при наличии колебаний сетевого напряжения или изменениях тока в нагрузочной цепи. При необходимости задачу обеспечения стабилизации тока нагрузки выполняет стабилизатор постоянного тока (СПТ). Потребляемая мощность и ток нагрузки (Н) изменяются в широких пределах. При этом резко меняется внутреннее сопротивление нагрузки, что вызывает резкое падение напряжения на выходе источника питания.рассмотрим возможные схемы и принципы работы наиболее сложных элементов источников питания.
Выпрямители могут быть управляемые и неуправляемые, однофазные и трехфазные. Они также могут иметь сглаживающие фильтры и устройства стабилизации выходного тока или напряжения.
Однофазные неуправляемые выпрямители. Электрические схемы и диаграммы напряжений на входе и выходе полупериодного и двухпериодного выпрямителей представлены на рисунок 2. Из диаграммы на рисунок 2, а видно, что в этой схеме диод пропускает только положительный полупериод входного напряжения U ВХ (t) и на выходе выпрямителя наблюдается пульсирующее напряжения U вых (t). В схеме на рисунок 2, б диоды пропускают два полупериода напряжений, сдвинутых по фазе на 180 o во вторичной обмотке трансформатора со средней точкой ( по времени на половину периода). В этом случае пульсации напряжения на нагрузке U H (t) значительно снижаются.
Рисунок 2 - Электрические схемы и диаграммы напряжений полупериодного (а) и двухполупериодного (б)
В настоящее время большее распространение получила мостовая схема двухполупериодного выпрямителя (рисунок 3, а), не требующая использования трансформатора со средней точкой. В таком выпрямителе обратное напряжение на диодах не превышает максимального напряжение в полупериоде, в то время как в двухполупериодном выпрямителе обратное напряжение на диодах близко к удвоенному напряжению вторичной обмотки трансформатора. Диодные мостовые схемы выполняются в виде монолитных сборок в одном корпусе (выпрямительный блок и диодный мост ) с указанием мест подсоединения переменного напряжения и нагрузки.
В мостовой схеме выпрямителя при больших токах может наблюдаться подмагничивание и насыщение сердечника трансформатора, что приводит к его перегреву, снижение КПД и искажению формы сигнала. Выбор трансформатора , как и типов диодов (или сборок), а также радиатора для их охлаждения , определяется мощностью, необходимой для нагрузки. Если на входе двухполупериоднго выпрямителя установить конденсатор большой емкости С ф , он будет играть роль простейшего сглаживающего фильтра-накопителя.
Рисунок 3 - Электрическая схема (а) и диаграммы напряжений (б) мостового выпрямителя
Рисунок 3 - Электрическая схема (а) и диаграммы напряжений (б) мостового выпрямителя
Изменение напряжения на нагрузке U н.ф. (t) при этом показано утолщенной сплошной линией на рисунок 3, б. Так как токи в диодах проходят только в одном направлении на заряд конденсатора, то в моменты максимальных значений напряжения в полупериодах конденсатор подзаряжается, а в промежутках между максимумами напряжения он медленно разряжается через нагрузку с внутренним сопротивлением R H . В качестве фильтров-накопителей обычно используют электролитические конденсаторы большой емкости с требуемым номиналом напряжения. В зависимости от мощности нагрузки и требований по стабильности напряжения на выходе, емкость конденсатора выбирают в пределах от 20 до 200 мкФ. Следует заметить, что такой фильтр-накопитель довольно хорошо сглаживает пульсации напряжения, но не может обеспечить высокой стабильности его уровня на выходе. Более сложные схемы фильтров и стабилизаторов напряжения будут рассмотрены далее.
1.2 Сравнительная характеристика лабораторных блоков питания
В связи с широким распространением компьютерной техники и применением робототехники в производстве все острее встает вопрос создания новых радиоэлектронных устройств с широкими функциональными возможностями. Для налаживания и отладки таких устройств требуются регулируемые блоки питания. Недорогие лабораторные источники, которые имеются в продаже, не всегда соответствуют поставленным задачам, либо слишком дороги, да к тому же обилие органов управления не позволяет оперативно изменять характеристики подаваемого к прибору напряжения и тока.
Наиболее распространенные требованиям предъявляемые к подобным блокам питания используемым при проектировании цифровых устройств можно сформулировать следующим образом:
2) максимальный ток нагрузки до 1 А.
3) установка защиты по превышению тока от 0 до 1А.
6) возможность использования базового микроконтроллерного модуля в других конструкциях, путем изменения конфигурации в сервисном режиме.
На основе сформулированных требований был произведен обзор литературы и публикаций периодической печати по источникам питания за последние 5 лет.
В качестве примера приведем несколько кратких описаний источников питания.
В работе http://avr.ru/ready/contr/power/power приведена схема представленная на рисунке 4.
Рисунок 4 - Схема лабораторного блока питания
Данный лабораторный блок питания обеспечивает выходное напряжение от 1 В и практически до величины выпрямительного напряжения с вторичной обмотки трансформатора.
На основе транзистора VT1 составлен модуль сравнения: с бегунка потенциометра R3 на базу VT1 поступает доля образцового напряжения, которое определяется источником образцового напряжения на элементах VD5, VD6, HL1, R1. На эмиттер VT1 поступает входное напряжение делителя на элементах R14 и R15. В результате сравнения образцового и выходного уровня, сигнал рассогласования попадает на базу транзистора VT2 являющийся усилителем тока, который в свою очередь управляет силовым транзистором VT4.
В результате случайного замыкания выходных выводов самодельного лабораторного блока питания или при нагрузки превышающий допустимый предел, повышается падение напряжения на мощном резисторе R8. В результате чего VT3 открывается и тем самым замыкает базовую цепь транзистора VT2, лимитируя Iнагр. на выходе БП. Визуальным сигналом о перегрузки по току в цепи служит светодиод HL2.
В случае короткого замыкания в лабораторном блоке питания, активация режима ограничения протекающего тока происходит не сразу. Установленный в схему дроссель L1 мешает стремительному увеличению тока через VT4, а диод VD7 понижает скачок напряжения при неосторожном выключении нагрузки от блока питания.
Недостатком данной схемы являются ограниченные возможности схемы, например отсутствие возможности регулировки выходного тока.
В работе рассматривается регулируемый блок питания с защитой в котором предусмотрена программная установка порогов выходного напряжения и тока, превышение которых невозможно не только в результате наиболее вероятных неисправностей блока, но и при неосторожном воздействии на его оперативные органы регулировки. Это эффективно защищает питаемую от блока аппаратуру. А в работе 4 представлена схема лабораторного блока питания с управлением от микроконтроллера. Необходимо отметить,что схемы источников питания управляемые микроконтроллером наиболее полно удовлетворяют сформулированным выше требованиям. Достоинством таких схем является возможность получения новых функциональных возможностей программными, а не аппаратными средствами. Однако схемы источников предлагаемые в http://acule.ru/laboratornyj-blok-pitaniya-iz-kompyuternogo-atx/ и П.Кожухин Регулируемый блок питания с защитой. Радио №10, 2014 (стр.28-32). достаточно громоздки и очевидно потребуют немалых усилий при изготовлении и отладке устройства. Например, только одна схема стабилизатора напряжения и тока имеет вид представленный на рисунке 3. Это без схемы индикации, первичного источника питания, схемы компенсации напряжения.
Рисунок 5 - Схема стабилизатора напряжения и тока
Наиболее близкой по техническим характеристикам и относительно простой является схема лабораторного блока питания с управлением на микроконтроллере предложенная в работеА.Кузнецов Лабораторный блок питания с управлением на микроконтроллере. Радио №7, 2012 (стр.22) . Данная схема была взята за основу разработки лабораторного блока питания в настоящем дипломном проекте. Принципиальная схема разработанного лабораторного блока питания на основе микроконтроллера приведена в Лист 1 данного дипломного проекта.
1.3 Выбор и обоснование схемы лаборатоного блока питаня
На основании требований поставленных в задании на дипломный проект должен быть спроектирован лабораторный блок питания на основе микроконтроллера обеспечивающий следующие технические характеристики:
2) максимальный ток нагрузки до 1 А.
3) установка защиты по превышению тока от 0 до 1А.
Реализовать данные требования позволяет устройство выполненное по предлагаемой ниже функциональной схеме представленной на рисунке 6.
Рисунок 6 - Функциональная схема блока питания
Функциональная схема состоит из четырех блоков:
1) Первичный источник- предназначен для гальванической развязки от питающей сети и понижения напряжениядля регулятора. В зависимости от примененного первичного источника (импульсный блок или трансформатор с секционной вторичной обмоткой) используются разные подпрограммы микроконтроллера (об этом будет описано ниже).
2) Регулятор - собственно основная силовая аналоговая часть, которая осуществляет регулирование напряжения и тока в зависимости от параметров установленных микроконтроллером, а также обеспечивает компенсацию падения напряжения на токоизмерительном резисторе.
3)Микроконтроллер (МК) - обеспечивает управление всей этой системой, сбор данных о текущих значениях - напряжении на выходе блока, потребляемый ток нагрузкой. Индикация напряжения, тока и текущем состоянии блока, установка конфигурации, индикация превышения тока нагрузки сверх установленных значений. Запоминание последних установленных параметров.
4) Управление и индикация- то что мы видим и то чем мы управляем. Управление производится всего двумя органами управления, это энкодер с кнопкой, и просто кнопка.
2.1 Описание принципа работы электрической схемы устройства
Лабораторный блок питания состоит из следующих основных функциональных узлов: выпрямитель выполненый по мостовой схеме, стабилизатора напряжения выполненого на микросхеме DA1, регулятора выходного напряжения, выходного стабилизированного напряжения, ограничитель выходного тока, измерителя температуры и жидкокрисстиличиеского индикатора. Кроме того ценртральным элементом блока питания который осуществляет управление работы всей схемы блока является микроконтроллер PIC16F88-I/P. Принципиальная электрическая схема лабораторного блока питания представлена вЛист 1.
После включения блока напряжение питания 5В со стабилизатора DA1 поступает на микроконтроллер DD1, который настраивает порты ввода-вывода, конфигурацию и режимы встроенных периферийных модулей согласно программе, считывает из EEPROM (энергонезависимой памяти) в регистры значения выходного напряжения, установки температуры и выдержки времени. На индикатор HG1 выводятся на две секунды номер версии программы и далее, с пониженной яркостью, значение напряжения, которое должно быть на выходе, но оно в это время ещё не включено. Нажатием на кнопку SB1 включают выходное напряжение со значением, записанным ранее в EEPROM, индикатор HG1 будет его показывать с полной яркостью, Следующее нажатие на эту кнопку вновь отключит выходное напряжение и так далее. Нажатием на SВЗ и SB4 соответственно увеличивают или уменьшают выходное напряжение. Коротким нажатием осуществляют точную установку выходного напряжения, удержанием кнопок - грубую. Если необходимо, чтобы при следующем включении источника питания на выходе было новое значение напряжения, то нужно записать его в память нажатием и удержанием кнопки SB2. Когда на индикаторе появится надпись "SAU", кнопку отпускают, новое значение будет сохранено в ЕЕРROМ.
Короткое нажатие на SB2 позволяет просматривать на индикаторе температуру и значение счётчика времени с дискретностью 10 мин. Значения установок температуры и времени можно посмотреть удержанием этой кнопки, при этом индикатор покажет мигающие значения соответствующих установок, изменить которые можно кнопками SB3 и SB4. Нажатие и удержание кнопки SB2 сохранят новые значения в EEPROM.
Если во время работы устройства с включённым выходным напряжением температура датчика ВК1 превысит установленную, то выходное напряжение отключится. На индикаторе появится мигающая надпись "o.t", что означает превышение температуры. Как только температура снизится менее установленной на 2 о С, будет включено выходное напряжение, а на индикаторе HG1 - показано его значение. Если значение счётчика времени совпадёт сустановленным, выходное напряжение будет отключено, а на индикаторе появится мигающая надпись "o.h", что означает превышение времени. Включить выходное напряжение после этого можно, если передвинуть установку времени вперёд или в "0".
Выпрямитель блока питания выполнен по мостовой схеме, представленной на рисунке 3(а), а эпюры напряжений на элементах схемы представлены на рисунке 3(б). Данная схема является наиболее распространенной для источников питания, экономичной и особых пояснений не требует.
Регулятор выходного напряжения представляет собой линейный регулируемый стабилизатор напряжения компенсационного типа. Структурная схема такого стабилизатора представлена на рисунке 7.
Рисунок 7- Структурная схема компенсационного стабилизатора напряжения последовательного типа
Данная схема содержит источник образцового напряжения. Он содержит регулируемый источник образцового напряжения и устройство сравнения напряжений. Устройство сравнения - встроенный компаратор микро контроллера, на инвертирующий вход RA1 которого через делитель R26R28 и резистор R27 подаётся выходное напряжение, а на не инвертирующий вход RA2 - образцовое. Выходной сигнал устройства сравнения управляет регулятором выходного напряжения
Источник регулируемого образцового напряжения - модуль ССР микроконтроллера, работающий в режиме генерации прямоугольных импульсов с переменной длительностью на выходе RB0. Образцовое напряжение - постоянная составляющая этих импульсов, пропорциональная их коэффициенту заполнения, которым можно управлять по программе. Образцовое напряжение выделяется фильтром нижних частот R1C1R2R5C3. Подстроечным резистором R2 регулируют его при налаживании.
Регулятор выходного напряжения собран на мощном составном p-n-p транзисторе VT1, включённым в плюсовой провод питания. Поскольку транзистор VT1 имеет большой коэффициент передачи тока базы, для его открывания достаточен небольшой базовый ток, который обеспечивает маломощный полевой транзистор VT2. Резистор R7 соединяет затвор транзистора VT2 c общим проводом, что удерживает этот транзистор в закрытом состоянии вовремя инициализации портов микроконтроллера в начале выполнения его программы. Конденсатор C9 корректирует АЧХ петли регулирования, предотвращая самовозбуждение стабилизатора.
Аналоговый калиброванный температурный датчик LМЗ5 (ВК1), линейно преобразующий температуру в напряжение с коэффициентом l0 мВ/ О С, подключён через цепь R4С2 к выводу RА3 микроконтроллера, настроенному как аналоговый вход. Внутренний аналого-цифровой преобразователь (АЦП) микроконтроллера использован в цифровом измерителе напряжения и температуры. Вход АЦП может быть программно подключён к выводам RА1-RАЗ. Для повышения помехозащищённости измерительного тракта работа АЦП синхронизирована с периодом динамической индикации длительностью 20 мс. Результат преобразования обрабатывается программным усредняющим фильтром.
В программе микроконтроллера предусмотрен счётчик времени включённого состояния блока питания. Значения регистров счётчика обновляются каждую минуту и сравниваются с заданным значением, при превышении которого выходное напряжение отключается, Это бывает необходимо, чтобы ограничить время какого-нибудь процесса, например, зарядки аккумулятора.
Ограничитель выходного тока работает независимо от микроконтроллера и его программы, ограничитель защищает блок питания от замыкания на выходе и ограничивает выходной ток путём уменьшения выходного напряжения. Основа ограничителя - узел преобразователя тока нагрузки в пропорциональное ему напряжение относительно общего провода, описанный в статье И. Нечаева "Индикатор предельного тока". Этот узел собран на ОУ DA2,2, транзисторе VT4 и резисторах В2ЗR25. Резистор R25 - датчик тока нагрузки, включённый в цепь плюсового провода питания.
Напряжение, пропорциональное выходному току, с истока транзистора VT4 через резистор R20 поступает на инвертирующий вход (вывод 6) ОУ DA2.1, а на его не инвертирующий вход (вывод 5) подаётся напряжение с движка переменного резистора R18. При неизменном положении этого движка напряжение на нём стабильно, так как последовательно соединённые резисторы R17 и R18 подключены к стабилизированному напряжению +5 В с выхода микросхемы DA1. Перемещая движок переменного резистора R18, регулируют порог ограничения выходного тока. Если напряжение на не инвертирующем входе ОУ DA2.1 больше напряжения на истоке транзистора VТ4, пропорционального току, то напряжение на выходе этого ОУ близко к напряжению его питания, диод VD2 закрыт и не влияет на стабилизацию выходного напряжения. Светодиод HL1 погашен и защищён от обратного напряжения диодом VDЗ.
Если напряжение на истоке транзистора VT4 превысит напряжение на не инвертирующем входе ОУ DA2.1, напряжение на выходе этого ОУ DA2.1 упадёт практически до нуля, Через резистор R19, диод VDЗ и светодиод HL1 начнёт протекать ток. Диод VD2 открывается, в результате чего выходное напряжение уменьшится так, чтобы выходной ток не превышал порога ограничения. Включится светодиод HL1 - индикатор режима ограничения тока нагрузки.
2.3 Описание конструкции разработанного блока питания
Электрическая схема разработанного блока питания реализуется с помощью технологии печатного монтажа. С этой целью осуществляется разводка электрической принципиальной схемы с помощью специализированных программ типа SPRINT, PICAD, или др. для платы из двухстороннего фольгированного гетинакса. После этого методом фотолитографии изготавливается сама печатная плата. В лабораторных условиях плата изготавливается методом травления двухстороннего фольгированного гетинакса в хлорном железе с предварительно нанесенном на нее рисунком схемы.
После изготовления печатной платы производится формовка выводов элементов схемы: резисторы, конденсаторы, транзисторы, микросхемы и так далее, в соответствии со сборочным чертежом платы, представленном в Приложении 2 дипломного проекта. Далее эти элементы устанавливают в соответствии со сборочным чертежом платы и осуществляют распайку этих элементов.
Блок питания собирают без диода VD2, проверяют правильность монтажа и отсутствие замыканий. В первый раз подключают блок к сети без микроконтроллера DD1 и нагрузки. С помощью вольтметра проверяют, что напряжение в гнезде 14 панели DD1 равно 5 В, на эмиттере транзистора VТ1 - 17...20В, на его коллекторе - около 0 В, Блок выключают и устанавливают в панель микроконтроллер DD1 с заранее записанной программой, коды которой приведены в Приложении А. Листинг.
К выходу подключают образцовый вольтметр и включают блок. При безошибочном монтаже и исправных деталях на индикаторе должен появиться номер версии программы, далее с пониженной яркостью отобразится некоторое значение напряжения. Нажимают на кнопку SB1, на выходе появится напряжение. Подстроечным резистором R28 на индикаторе HG1 устанавливают значение, которое показывает образцовый вольтметр. Подстроечным резистором R2 устанавливают максимальное напряжение, и с помощью кнопок SВЗ и SB4 проверяют регулировку выходного напряжения в пределах 0...15 В. При необходимости построечным резистором R28 снова подстраивают показания индикатора HG1 по образцовому вольтметру. Проверяют правильность показаний температуры по контрольному термометру, а счётчика времени - по контрольному таймеру. При налаживании ограничителя тока к выходу последовательно с амперметром подключают нагрузку резистор сопротивлением 10...15Ом достаточной мощности и монтируют диод VD2. Устанавливают максимальное напряжение на выходе. При крайнем верхнем положении движка R1 В ток должен ограничиваться на уровне 1...1 ,2 А, при необходимости подбирают резистор R17.
Корпус блока питания изготавливают из пластмассы, например, винипласта, поливинила или подобного материала. Выбор материала обусловлен его достаточно хорошей прочностью, простотой механической обработки, покраски и высокими электроизоляциционными свойствами, что очень важно поскольку блок питания подключается к сети переменного тока напряжением 220 В. Конструктивно корпус выполняется из отдельных деталей в виде передней и задней панелей, боковых стенок и верхней и нижней крышек. Печатная плата в сборе устанавливается внутри корпуса прибора согласно чертежа общего вида представленного в Лист 3.
Зная необходимое напряжение на вторичной обмотке (U 2 ) и максимальный ток нагрузки (I н ), трансформатор (рисунок 8) рассчитывают в такой последовательности.
Определение мощности, потребляемой выпрямителем от вторичной обмотки трансформатора:
где: P 2 - максимальная мощность, потребляемая от вторичной обмотки, Вт;
U 2 - напряжение на вторичной обмотке, В;
U 2 - напряжение на вторичной обмотке, В;
I 2 - максимальный ток через вторичную обмотку трансформатора, А.
где: P тр - мощность трансформатора, Вт;
P 2 - максимальная мощность, потребляемая от вторичной обмотки трансформатора, Вт.
Расчёт площади сечения сердечника магнитопровода:
где: S - сечение сердечника магнитопровода, см 2 ;
Р тр - мощность трансформатора, Вт.
Определение числа витков первичной (сетевой) обмотки:
U 1 - напряжение на первичной обмотке, В;
S - сечение сердечника магнитопровода, см.
w 1 = 50 * 220 / 8,125= 1353,8 Вит.
Определение числа витков вторичной обмотки:
где: w 2 - число витков вторичной обмотки;
U 2 - напряжение на вторичной обмотке, В;
S-сечение сердечника магнитопровода, см2.
Расчёт мощности, потребляемой выпрямителем от вторичной обмотки трансформатора:
где: P 1 - максимальная мощность, потребляемая от вторичной обмотки, Вт;
U 1 - напряжение на вторичной обмотке, В;
I 1 - максимальный ток через вторичную обмотку трансформатора, А.
Определение значения тока, текущего в первичной обмотке:
Р тр - подсчитанная мощность трансформатора, Вт;
U 1 - напряжение на первичной обмотке трансформатора (сетевое напряжение).
Определение диаметра проводов обмоток трансформатора:
Определение диаметра проводов обмоток трансформатора:
Из справочника выбираем стандартный провод и его марку:
В результате расчётов, получены следующие данные:
Выбор выпрямительного диода и конденсатора, а также определение необходимого переменного напряжения, снимаемого для выпрямления с вторичной обмотки сетевого трансформатора. Исходными данными для расчета выпрямителя служат: требуемое напряжение на нагрузке (U н ) и потребляемый ею максимальный ток (I н ). (Рисунок 9).Артамонов Б.И., Бокуляев А.А. Источники электропитания радиоустройств. М.: Энергоиздат, 1982. - 296с. (стр.143)
Расчет производится в таком порядке:
Определение переменного напряжения, которое должно быть на вторичной обмотке сетевого трансформатора:
где: U н - постоянное напряжение на нагрузке, В;
В - коэффициент, зависящий от тока нагрузки, который определяют по таблица 1.
Таблица 1.1 - Коэффициент, зависящий от тока нагрузки
По току нагрузки производится расчёт максимального тока, текущего через каждый диод выпрямительного моста:
I н - максимальный ток нагрузки, А;
С - коэффициент, зависящий от тока нагрузки (определение по табл. 1).
Расчёт обратного напряжения, которое будет приложено к каждому диоду выпрямителя:
где: U обр - обратное напряжение, В;
Выбор диодов,
Разработка лабораторного блока питания на основе микроконтроллера дипломная работа. Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника.
Летних Каникул Эссе
Курсовая Работа На Тему Место Транспортного Налога С Системе Налогообложения
Реферат: География США
Дипломная работа по теме Проект вентиляции здания столовой на 750 чел. в г. Мирном Архангельской обл.
Учебное Пособие На Тему Перша Допомога При Пораненнях. Правила Накладання Повязок
Дипломная работа: Финансовые основы медицинского страхования
Курсовая Работа На Тему Гражданство Российской Федерации
Сочинение По Роману Толстого
Политическая Культура Реферат Политология
Ответ на вопрос по теме Все формулы тригонометрии
Правовой аспект интеллектуальной собственности1
Реферат: Экологичность цеха подготовки кузовов к окраске
Реферат: A Textual Analysis Of Nothing Else Matters
Реферат: Развитие памяти младших школьников в процессе учебной деятельности
Курсовая работа по теме Технологический процесс изготовления детали 'Зубчатое колесо'
Жизнь И Творчество Пушкина Реферат 7 Класс
Курсовая работа по теме Основные этапы объектно-ориентированного проектирования
Курсовая работа по теме Оптимизация среднего времени ожидания
Дипломная работа по теме Антикризисное финансовое управление на предприятии и механизм его реализации
Курсовая работа по теме Геодезический контроль осадок зданий и сооружений промышленных предприятий
Правовые основы несостоятельности (банкротства), банкротство и уголовная ответственность - Государство и право курсовая работа
Археологічні пам’ятки в історії м.Рівного - История и исторические личности курсовая работа
Особенности перевода терминологии в сфере виртуальной реальности - Иностранные языки и языкознание дипломная работа