МЕНЮ


Фестивали и конкурсы
Семинары
Издания
О МОДНТ
Приглашения
Поздравляем

НАУЧНЫЕ РАБОТЫ


  • Инновационный менеджмент
  • Инвестиции
  • ИГП
  • Земельное право
  • Журналистика
  • Жилищное право
  • Радиоэлектроника
  • Психология
  • Программирование и комп-ры
  • Предпринимательство
  • Право
  • Политология
  • Полиграфия
  • Педагогика
  • Оккультизм и уфология
  • Начертательная геометрия
  • Бухучет управленчучет
  • Биология
  • Бизнес-план
  • Безопасность жизнедеятельности
  • Банковское дело
  • АХД экпред финансы предприятий
  • Аудит
  • Ветеринария
  • Валютные отношения
  • Бухгалтерский учет и аудит
  • Ботаника и сельское хозяйство
  • Биржевое дело
  • Банковское дело
  • Астрономия
  • Архитектура
  • Арбитражный процесс
  • Безопасность жизнедеятельности
  • Административное право
  • Авиация и космонавтика
  • Кулинария
  • Наука и техника
  • Криминология
  • Криминалистика
  • Косметология
  • Коммуникации и связь
  • Кибернетика
  • Исторические личности
  • Информатика
  • Инвестиции
  • по Зоология
  • Журналистика
  • Карта сайта
  • Электронное устройство счета и сортировки

    В основу расчета приняты 2 условия:

    1. Минимальное влияние входных токов Iвх компаратора

    2. Минимальное влияние величины напряжения смещения Uсм на формирование

    выходного сигнала (на точность работы).

    Первое требует равенства эквивалентных сопротивлений, подключаемых к

    инвертирующему и не инвертирующему входам компаратора:

    3. [pic], [pic].

    Условие (3) приводит к необходимости включения дополнительных резисторов

    R19 и R20 на соответствующие входы компараторов DA1.1 и DA1.2.

    Второе условие ограничивает величину эквивалентных сопротивлений,

    подключаемых к входам компаратора:

    4. [pic],

    где:

    Uсм – напряжение смещения выбранного компаратора,

    Iвх – входной ток выбранного компаратора.

    Определим точнее условие (4). Будем считать, что снижение эквивалентного

    сопротивления по отношению к значению Uсм/Iвх на порядок, является

    достаточным. Тогда условие (4) будет иметь вид:

    5. [pic].

    При этом следует иметь ввиду, что влияние Uсм на точность не исключено.

    Сведено до минимума влияние входных токов Iвх выполнением условий (3) и

    (4).

    При выборе типа компаратора учтём два положения:

    а) возможность формирования выходного цифрового сигнала,

    соответствующего стандартному уровню КМОП серии логических элементов,

    б) численное значение напряжения смещения Uсм, приведенное в справочных

    данных.

    Если напряжение Uсм велико, то необходимо применить дополнительную схему

    балансировки, подключаемую к дополнительным выводам NC компаратора в

    соответствии с рекомендацией, приводимой в литературе . Напряжение Uсм

    будем считать большим, если:

    6. [pic].

    А мы имеем следующее:[pic][pic] это условие выполняется при исползовании

    компаратора К597СА3.Параметры UСМ = 0,005 В,IВХ = 0,25мкА

    3. Расчет параметров элементов принципиальной схемы.

    При расчете сопротивлений резисторов делителей, задающих требуемые

    пороговые значения напряжений, определим ток, протекающий через делитель.

    Рассмотрим делитель напряжения R1, R2, R3 для задания порогового уровня

    UД1min (рисунок 5). Делитель напряжения необходимо спроектировать так,

    чтобы с выхода R2 можно было получить UД1min при выборе стандартных (по

    ГОСТ) значений сопротивлений резисторов R1, R2, R3. Задача расчета

    существенно упрощается, если выбрать ток делителя R1, R2, R3 – Iд,

    значительно превышающий входной ток компаратора Iвх.

    Если

    7. [pic],

    то входной ток компаратора можно не учитывать при расчете сопротивлений

    резисторов.

    Для точной установки напряжения порогового уровня используется

    регулировочный резистор R2. Осью потенциометра можно плавно изменить

    величину порогового напряжения в пределах от 0,9UД1min до 1,1UД1min.

    [pic]

    Рисунок 5.Схема делителя

    Для определения тока делителя (Iд). необходимо воспользоваться формулой

    (3) с учетом выражения (5) :

    8. [pic],

    9. [pic],

    10. [pic],

    11. [pic].

    С учетом формул (9), (10), (11) преобразуем соотношение (8) и представим

    в виде:

    12. [pic].

    Из уравнения (12) определим неизвестный ток делителя Iд:

    13. [pic].

    Ток делителя R4, R5, R6 будет определен аналогично выражению (13):

    14. [pic].

    Подставляя в выражения (13) и (14) паспортные значения компаратора

    К597СА3, Uсм= 0,005 В, Iвх= 0,25мкА и исходные данные напряжений датчиков

    Д1, Д2, Д3, получим:

    [pic]

    [pic]

    [pic]

    [pic]

    [pic]

    [pic]

    Проверяя условие [pic] делаем вывод, что входным током компаратора можно

    пренебречь из-за малой величины, и пользуясь только током делителя IД

    рассчитаем сопротивления резисторов делителя для датчика Д1:

    15. [pic],

    16. [pic],

    17. [pic],

    [pic]

    [pic]

    [pic]

    18. [pic],

    19. [pic],

    20. [pic],

    [pic]

    [pic]

    [pic]

    где: R1p, R2p, R3p, R4p, R5p, R6p – расчетные сопротивления резисторов.

    Далее по ГОСТ выбираем номиналы сопротивлений резисторов R1 R2, R3, R4,

    R5, R6 по условию:

    R1 ( R1p, R2 ( R2p, R3 ( R3p, R4 ( R4p, R5 ( R5p, R6 ( R6p,

    то есть из ряда стандартных значений выбирается равное ближайшее или

    меньшее значение.

    С учётом гостированных номиналов резисторов рассчитаем ток делителей:

    21. [pic]

    22. [pic]

    [pic]

    [pic]

    Далее делаем проверку возможности установки требуемого напряжения на

    резисторах R2 и R5:

    23. [pic]

    24. [pic]

    [pic]

    [pic]

    С резисторами, выбранными по ГОСТ мы сможем обеспечить необходимые

    напряжения на входах компаратора.

    По формуле 3 рассчитаем сопротивление эквивалентных резисторов:

    [pic],

    [pic].

    Расчёт резисторов для датчиков Д2 – Д3 проводится аналогично описанному

    выше.

    Проводя аналогичные вычисления для резистивных делителей датчиков Д2 и

    Д3 с тем же компаратором К597СА3 расчитаем сопротивления резисторов:R7 –

    R18 и R21 – R24.

    R7=3900 (OM), R8=750 (OM), R9=3300 (OM), R10=2000 (OM),

    R11=1300 (OM), R12=6200 (OM), R13=3600 (OM), R14=750 (OM),

    R15=3300 (OM), R16=2700 (OM), R17=1000 (OM), R18=4300 (OM),

    R21=2000 (OM), R22=2000 (OM), R23=2000 (OM), R24=2000 (OM),

    4. Определение мощности и тока, потребляемых ФЛУ.

    Рассчитаем рассеиваемую мощность резисторов на примере формирователя

    логического уровня для первого датчика:

    25. [pic], [pic], [pic],

    26. [pic], [pic], [pic].

    где: [pic], [pic], [pic], [pic], [pic], [pic] - расчетные значения

    рассеиваемых мощностей.

    [pic] – уточненное значение тока делителя после выбора резисторов по

    ГОСТ.

    [pic]

    [pic],

    [pic],

    [pic],

    [pic],

    [pic].

    Номинальное значение рассеиваемой мощности PHR должно быть не менее

    расчетной:

    27. [pic]

    Аналогично просчитав мощности резисторов делителей датчиков Д2 – Д3,

    определим суммарное потребление мощности резистивных делителей датчиков:

    [pic]

    [pic]

    [pic]

    [pic]

    [pic]

    Ток потребления одного корпуса микросхемы компаратора равен 3,6 мА, в

    нашем случае 3 корпуса. Мощность потребления микросхемы выполняющую функцию

    3И–НЕ (К564ЛА9) равна 20 мВт на каждый логический элемент. Общая

    потребляемая мощность ФЛУ будет равен сумме всех обозначенных ниже

    мощностей:

    28. [pic]

    Где:

    [pic]

    [pic] – ток потребляемый микросхемой от двухполярного питания.

    [pic]

    [pic]

    [pic]

    3. Проектирование цифрового автомата.

    1. Минимизация логической функции автомата.

    Задачи в цифровой технике, как правило, формируются в виде таблиц

    истинности. Решение задачи сводится к нахождению аналитического выражения

    логической функции, которое соответствовало бы этой таблице. В данной

    задаче программа сортировки заданна следующей таблицей истинности:

    Таблица 6.Программа сортировки.

    |Номер набора |Х1 |Х2 |Х3 |Y |

    |0 |0 |0 |0 |0 |

    |1 |0 |0 |1 |0 |

    |2 |0 |1 |0 |0 |

    |3 |0 |1 |1 |1 |

    |4 |1 |0 |0 |1 |

    |5 |1 |0 |1 |0 |

    |6 |1 |1 |0 |1 |

    |7 |1 |1 |1 |0 |

    В таблице истинности выделим строки, в которых выходная переменная Y

    принимает значение 1. Для каждой строки таблицы составляем конъюнктивный

    терм (контерм) – логическое умножение всех входных переменных. Причем

    записывают сомножитель в прямом виде – Xi, если рассматриваемая переменная

    равна “1”, в противном случае записывают в инверсном виде – [pic]i.. Таким

    образом составляем столько выражений, сколько имеется строк с Y=1;

    Записывая логическую сумму всех найденных контермов, получаем искомую

    функцию в дизъюнктивной форме.

    В соответствии с таблицей истинности (таблица 6) в строках 3, 4, 6

    функция Y=1. Контермы для каждой из строк имеют следующий вид:

    а) строка 3 – [pic];

    б) строка 4 – [pic];

    в) строка 6 – [pic].

    Искомая функция записывается в виде логической суммы конъюнктивных

    термов:

    29. [pic]

    или

    30. [pic]

    Преобразуем выражение (30) по правилам алгебры логики. В соответствии с

    дистрибутивным законом:

    31. [pic].

    Логическая схема, построенная по выражению (31), приведена на рисунке 6.

    [pic]

    Рисунок 6.Схема функциональная логического устройства.

    2. Разработка принципиальной схемы автомата.

    В КМОП – серии, логических элементов И не выпускают, да и целесообразно

    наиболее полно использовать элементы одной микросхемы, так как увеличение

    числа корпусов микросхем ведёт к увеличению потребляемой мощности всей

    схемы и стоимости. Поэтому логическое выражение (31) преобразуем с помощью

    теоремы Де Моргана:

    32. [pic]

    В связи с необходимостью применения элемента 3И-НЕ, в схеме сброса

    счётчиков, и в целях уменьшения количества корпусов микросхем и как

    следствие уменьшения энергопотребления, целесообразно использовать такие же

    элементы (3И-НЕ) в схеме ФЛУ+ЦА. Поэтому функцию (32) реализуема на 3-х

    элементах 3-И-НЕ и двух инверторах. Функциональная схема приведена на

    рисунке 7.

    [pic]

    Рисунок 7.Схема цифрового автомата

    3. Определение мощности и тока, потребляемых цифровым автоматом.

    Мощность потребления микросхемы DD3 (К561ЛА9) равна 20мВт на каждый

    логический элемент. Учтём потребление мощности инверторов применённых в ФЛУ

    и выполненных на микросхеме DD2 (К561ЛА9).

    33. [pic]

    4. Разработка двоично-десятичного счетчика.

    1. Обоснование и выбор типа интегральной микросхемы двоично-

    десятичного счетчика.

    В интегральном исполнении выпускаются асинхронные и синхронные

    импульсные счетчики. По способу кодирования внутренних состояний указанные

    счетчики делятся на двоичные, двоично-десятичные (декадные) и др. Кроме

    того, следует различать суммирующие (UP – counter), вычитающие

    (Down–counter) и реверсивные (Up – down – counter) счетчики.

    Для решения поставленной задачи целесообразно использовать синхронные

    двоично-десятичные счетчики в интегральном исполнении. Возможен выбор

    реверсивного, хотя для простого счета предметов достаточным является

    использование суммирующего. Общим недостатком асинхронных импульсных

    счетчиков является последовательное срабатывание триггеров, а значит,

    большое время реакции на поступивший входной сигнал. Переключение триггеров

    в синхронных счетчиках происходит одновременно в течении времени задержки

    распространения. Последнее обстоятельство исключает появление помех

    (сигналов малой длительности и нестандартной амплитуды) особенно на выходе

    дешифраторов, фиксирующих достижение счетчиком определенного состояния.

    Для счёта предметов в нашем случае и для согласования корпусов микросхем

    по входам, выделим из КМОП – серии реверсивный программируемый счётчик

    561ИЕ14. На рисунке 8 приведено УГО микросхем К564ИЕ14.

    [pic]

    Рисунок 8. УГО микросхем К564ИЕ14

    D0, D1, D2, D3 – информационные входы; Q0, Q1, Q2, Q3 – выходы; L – вход

    записи информации, установленной на входах D0, D1, D2, D3 путем подачи

    высокого уровня напряжения; Р0 – разрешение счета при низком уровне

    сигнала; С – тактовый (счетный) вход; U – при высоком уровне суммирующий

    режим, при низком уровне напряжения вычитающий режим работы; ML – высокий

    уровень сигнала на входе определяет счет в двоичном формате, при низком

    счет ведется в двоично-десятичном формате; Р4 – выход конца счета

    (переполнение).

    2. Проектирование счетчика предметов на заданное число.

    На рисунке 9 показана схема соединения трех микросхем в быстрый

    синхронный 12-разрядный счетчик до максимального десятичного числа 999.

    [pic]

    Рисунок 9. Схема соединения трех микросхем

    На вход Р0 (вывод 5) микросхемы DD1 подается низкий уровень, постоянно

    разрешая счет. Декада DD1 является младшей (единиц), декада DD3 - старшей

    (сотен). По входу 1 происходит счёт импульсов с выхода ЦА. Сигналом

    высокого уровня по входу 2 счетчик сбрасывается - ”обнуляется”. так как на

    все информационные входы D0, D1, D2, D3 поданы “нули”. Низкий уровень на

    входе ML определяет счёт в десятичной форме, Высокий уровень на входе U

    задаёт суммирующий режим.

    3. Разработка дешифратора конца счета.

    Программа сортировки предметов должна подать сигнал при достижении в

    контейнере предметов в количестве 789 шт. Разработаем дешифратора для

    окончания счёта. Счёт ведётся в десятичной форме, составим таблицу

    истинности для выходов счётчика представленного на рисунке 9:

    Таблица 7.Таблица истинности дешифратора конца счёта

    | |Единицы |Десятки |Сотни |Y1 |Y10 |Y100 |

    |0 |0 |0 |1 |

    |0 |0 |1 |1 |

    |0 |1 |0 |1 |

    |0 |1 |1 |1 |

    |1 |0 |0 |1 |

    |1 |0 |1 |1 |

    |1 |1 |0 |1 |

    |1 |1 |1 |0 |

    4. Определение мощности и тока, потребляемых счетчиком.

    Мощность потребляемая схемой двоично – десятичного счётчика (PСЧ) будет

    определяться суммой потребляемых мощностей схемы счёта (P1), дешифратора

    (P2)и схемой обнуления (P3).

    34. [pic]

    [pic],

    [pic],

    35. [pic]

    Мощность резисторов R26 R27рассчитаем по формуле (38):

    36. [pic],

    [pic],

    [pic]

    Произведём подбор мощностей резисторов R26 и R27 по ГОСТ с учётом,

    [pic],

    [pic].

    Мощность R26=0,5 Вт, R27=0,125 Вт.

    Элемент DD3.3 (3И – НЕ) входит в состав микросхемы К561ЛА9 применённой в

    схеме ФЛУ и мощность этого элемента уже учтена. Из этого следует, что

    мощность потребляемая схемой обнуления будет определяться только мощностью

    потребляемой резисторами R26 и R27:

    [pic],

    [pic].

    5. Проектирование схемы индикации в десятичной форме.

    1. Выбор типа дешифраторов и семисегментных индикаторов.

    В качестве индикаторных устройств наибольшее применение находят

    полупроводниковые и жидкокристаллические семисегментные индикаторы

    (рисунок12).

    При пропускании прямого тока через светодиод полоска (сегмент) начинает

    излучать свет красного, зеленого или желто-зеленого цвета. Определенное

    сочетание светящихся сегментов индицирует цифру или букву и при применении

    специальных дешифраторов создается возможность вывода цифровой и буквенной

    информации, отражающей состояние управляющих и вычислительных устройств.

    [pic]

    Рисунок 12. УГО семисегментного индикатора АЛС321А

    Наиболее удобочитаемым, является индикатор АЛС321А с общим катодом.

    Высота знака у этого индикатора 7,5 мм, цвет свечения жёлто–зелёный.Ток

    потребления каждого сегмента равен 0,02 (А), напряжение питания одного

    сегмента 3,6 (В)

    Специальные дешифраторы предназначены для преобразования двоичного кода

    в семисегментный код и управления полупроводниковыми семисегментными и

    жидкокристаллическими индикаторами. Рассмотрим дешифратор К176ИД2 (рисунок

    13)

    [pic]

    Рисунок 13. УГО дешифратора К176ИД2

    Входы D0 – D3 информационные входы, a-g – выходы на семисегментный

    индикатор. При подаче на вход S высокого уровня – разрешение преобразования

    двоичного кода в семисегментный код, при подаче низкого уровня – “защёлка”.

    Высокий уровень на входе М определяет подключение семисегментного

    индикатора с общим анодом, низкий уровень – с общим катодом. При наличии

    “единицы” на входе К все сегменты индикатора гаснут, низкий уровень

    разрешает индикацию. Таблица истинности дешифратора представлена в таблице

    9.

    Таблица 9. Таблица истинности дешифратора К176ИД2

    | | |Резисторы | | |

    | |R1 |5,6 кОм ± 5 % МЛТ – 0,125 |1 | |

    | |R2 |560 Ом СП5-16ВВ-0,125 |1 | |

    | |R3 |2,4 кОм ± 5 % МЛТ – 0,125 |1 | |

    | |R4, R5 |1,6 кОм ± 5 % МЛТ – 0,125 |2 | |

    | |R6 |7,5 кОм ± 5 % МЛТ – 0,125 |1 | |

    | |R7 |3,9 кОм ± 5 % МЛТ – 0,125 |1 | |

    | |R8, R14 |750 Ом СП5-16ВВ-0,125 |2 | |

    | |R9, R15 |3,3 кОм ± 5 % МЛТ – 0,125 |2 | |

    | |R10, |2 кОм ± 5 % МЛТ – 0,125 |7 | |

    | |R19...R24 | | | |

    | |R11 |1,3 кОм СП5-16ВВ-0,125 |1 | |

    | |R12 |6,2 кОм ± 5 % МЛТ – 0,125 |1 | |

    | |R13 |3,6 кОм ± 5 % МЛТ – 0,125 |1 | |

    | |R16 |2,7 кОм ± 5 % МЛТ – 0,125 |1 | |

    | |R17 |1 Ом СП5-16ВВ-0,125 |1 | |

    | |R18 |4,3 кОм ± 5 % МЛТ – 0,125 |1 | |

    | |R25, R28 |180 кОм ± 5 % МЛТ – 0,125 |2 | |

    | |R26 |510 Ом СП5-16ВВ-0,125 |1 | |

    | |R27 |4,7 кОм ± 5 % МЛТ – 0,125 |1 | |

    | |R29…R49 |240 Ом ± 5 % МЛТ – 0,125 |21 | |

    | | | | | |

    | | |Конденсаторы | | |

    | |С1, С2 |560 мкФ К53-22-100В ±5%-В |2 | |

    | |С3, С4 |510 мкФ К53-22-100В ±5%-В |2 | |

    | |С5, С6, С7 |0,2 мкФ К53-22-100В ±5%-В |3 | |

    | | | | | |

    | | |Микросхемы | | |

    | |DA1...DA3 |KP597CA3 |3 | |

    | |DA4 |КР142ЕН8Б |1 | |

    | |DA5 |КР1168ЕН2А |1 | |

    | |DA6 |KP564АГ1 |1 | |

    | |DD1, DD2 |K561ЛA9 |2 | |

    | |DD3 |К564ЛА7 |1 | |

    | |DD6 |K176ЛИ1 |1 | |

    | |DD5, DD8, |K564ИЕ14 |3 | |

    | |DD10 | | | |

    | |DD4, DD7, |K176ИД2 |3 | |

    | |DD9 | | | |

    Окончание таблицы 10

    |Зон|Поз. |Н а и м е н о в а н и е |Кол. |Примечание |

    |а |обозначение | | | |

    | | |Индикаторы | | |

    | |HG1…HG3 |АЛС321А |3 | |

    | | | | | |

    | | |Диоды | | |

    | |VD1 |КЦ405А |1 | |

    | | | | | |

    | |S1 |Кнопка ПКн41 |1 | |

    | |S2 |Кнопка КМ1-1 |1 | |

    | | | | | |

    Страницы: 1, 2


    Приглашения

    09.12.2013 - 16.12.2013

    Международный конкурс хореографического искусства в рамках Международного фестиваля искусств «РОЖДЕСТВЕНСКАЯ АНДОРРА»

    09.12.2013 - 16.12.2013

    Международный конкурс хорового искусства в АНДОРРЕ «РОЖДЕСТВЕНСКАЯ АНДОРРА»




    Copyright © 2012 г.
    При использовании материалов - ссылка на сайт обязательна.