 |
Анализ электромагнитной совместимости схемы.
|
|
|
|
Введение
В данной работе предлагается схема регулятора, который позволяет дистанционно при помощи акустических звуков управлять нагрузками, например, светильниками, двигателями и т.д. Исследования схемы позволит управлять нагрузками плавно, что увеличит срок службы нагрузки. В будущем, собрав схему и исследуя ее режим работы, можно выработать очень широкий спектр рекомендаций по применению выбранной схемы.
Физические основы работы акустического светорегулятора: волны на поверхности воды или вдоль резинового шнура можно непосредственно видеть. В прозрачной среде - воздухе или жидкости - волны невидимы. Но при определённых условиях их можно слышать.
Наше ухо воспринимает в виде звука колебания, частота которых лежит в пределах от 17 до 20 000 Гц. Наибольшее количество информации мы получаем с помощью света. Испущенный источниками (солнцем, лампой и т.д.) свет отражается от окружающих предметов и, попадая в глаз, позволяет судить об их положении и движении. Многие предметы светятся сами.
Объект исследования: дистанционные схемы управления объектами.
Предмет исследования: исследование акустического регулятора управления нагрузками.
Цель исследования: изучить возможные области применения регуляторов выбранного класса.
Гипотеза: настраивая регулятор на определенные акустические характеристики, можно расширить возможные области применения для управления нагрузками.
В работе приведены схема регулятора, его возможные формы и параметры сигналов, а также печатная плата и компоновка деталей на плате.
Анализ технического задания, разработка технических требований к проектированию
Анализ схемы электрической.
|
|
|
Описание работы схемы.
Сигнал, принятый микрофоном ВМ1, поступает на усилитель - ОУ DA1.1. Делитель напряжения R2R3 задает рабочую точку ОУ. Через резистор R1 на электретный микрофон подано напряжение питания. Конденсатор С1 - разделительный. Коэффициент усиления отрицательных полуволн сигнала на единицу больше отношения значений сопротивления резисторов R5 к R4. Положительные «срезает» диод VD1.
При достаточной амплитуде (более 0,9 В) сигнал с выхода усилителя запускает одновибратор DA3, генерирующий прямоугольный импульс длительностью приблизительно 0,4 с, зависящей от постоянной времени цепи R11C6. Пока импульс не закончился, никакие шумовые воздействия на микрофон ВМ1 не имеют эффекта, что предотвращает непредсказуемые изменения состояния регулятора.
Резисторы R9 и R10 не только задают начальное напряжение на выводе 2 одно-вибратора DA3, но и вместе с конденсатором С4 образуют фильтр. Он пропускает только высокочастотные составляющие, которыми богат спектр хлопка в ладоши, и подавляет низкочастотные, свойственные другим сигналам и помехам.
Два триггера микросхемы DD1 образуют счетчик, подсчитывающий число хлопков (импульсов одновибратора DA3). Резисторы R19-R21 и диоды VD6, VD7 - АЦП, напряжение на выходе которого (инвертирующем входе ОУ DA1.2) зависит от состояния триггеров, т. е. от числа хлопков. Конденсатор С11 обеспечивает сравнительно медленный переход от одного уровня напряжения к другому.
При включении питания положительный импульс, сформированный цепью R13C9VD4, устанавливает счетчик в исходное состояние с высоким логическим уровнем на выводах 1 и 13. Напряжение на инвертирующем входе ОУ DA1.2 максимально, так как резисторы R19 и R20 соединены, по существу, параллельно через открытые диоды VD6 и VD7. В этом же состоянии открыт транзистор VT4, так как на его эмиттере - низкий логический уровень с инверсного выхода триггера DD1.2 (вывод 12), а через резистор R17 в цепи базы течет ток. О назначении этого транзистора будет сказано ниже.
|
|
|
После первого хлопка оба триггера изменят свое состояние и напряжение на инвертирующем входе ОУ DA1.2 станет нулевым, так как диоды VD6 и VD7 будут закрыты.Второй хлопок установит высокий уровень на выходе триггера DD1.1, оставляя состояние триггера DD1.2 неизменным. Теперь диод VD6 открыт, VD7 закрыт, а выходное напряжение АЦП формирует резистивный делитель R19R21. Третий хлопок изменит состояние обоих триггеров. Диод VD6 будет закрыт, a VD7 открыт. Выходное напряжение задаст делитель R20R21. И, наконец, четвертый хлопок вернет устройство в исходное состояние. Дальнейшие хлопки приведут к повторению того же цикла.
На базу транзистора VT1 подано не сглаженное пульсирующее напряжение с анода диода VD3 (выхода выпрямителя на диодном мосте VD2). В конце каждого полупериода и в начале следующего этот транзистор некоторое время закрыт, a VT2 - открыт и разряжает конденсатор СЮ. После закрывания транзистора VT2 конденсатор заряжается через резистор R14 и напряжение на не инвертирующем входе (выводе 6) ОУ DA1.2 растет почти линейно. ОУ DA1.2 (служащий в данном случае компаратором) формирует на выходе (выводе 10) последовательность положительных импульсов, длительность которых тем больше, чем меньше напряжение на инвертирующем входе (выводе 7) ОУ. Если оно равно нулю, на выходе ОУ - положительное постоянное напряжение, а если превышает амплитуду пилообразного на выводе 6, выходное напряжение ОУ близко к нулю, но не равно ему из-за особенностей устройства ОУ Чтобы при низком уровне напряжения на выходе ОУ DA1.2 транзистор VT3 был надежно закрыт, предусмотрен стабилитрон VD5, «отсекающий» излишек напряжения.
При некотором сочетании номиналов резисторов R19-R21 напряжение на инвертирующем входе ОУ DA1.2 в исходном состоянии регулятора может оказаться меньшим амплитуды «пилы», в результате лампа EL1 не будет выключена полностью. Для исключения такой ситуации предусмотрен транзистор VT4, речь о котором шла выше. Когда он открыт, пилообразное напряжение ограничено на очень низком уровне. Диод VD8 устраняет влияние транзистора VT4 на работу генератора, когда на выводе 13 триггера DD1.2 установлен высокий логический уровень.
|
|
|
В коллекторную цепь транзистора VT3 включен излучающий диод оптрона U1. Если транзистор открыт, открыт и фотодинистор оптрона, замыкающий через диодный мост VD9 и резистор R22 цепь управлений симистора VS1. В зависимости от доли длительности каждого полупериода, в течение которой симистор открыт, изменяются эффективное значение поступающего на лампу EL1 напряжения и яркость ее свечения. Так как симистор открывается и в положительных, и в отрицательных полупериодах, мерцание лампы незаметно и при пониженной яркости.
Налаживание светорегулятора начинают с установки необходимой акустической чувствительности. С увеличением номинала резистора R5 растет не только чувствительность, но и вероятность ложных срабатываний от посторонних звуков. Уровни промежуточных ступеней яркости можно изменить по своему усмотрению, подбирая номиналы резисторов R19 и R20. Увеличение емкости конденсатора С11 приводит к более медленному нарастанию или спаду яркости после очередного хлопка.
Анализ электромагнитной совместимости схемы.
Как правило, в схеме присутствуют источники постоянного и переменного тока. Обычно источником и преобразователем постоянного поля являются части схемы, относящиеся к источникам питания. «Генераторы» переменного поля излучают энергию в широком диапазоне частот – от низких, относящихся к участкам схемы,содержащих те же источники питания или устройства звуковой частоты, до высоких, относящихся к участкам схемы с генераторами, усилителями и преобразователями частоты не более 20 -25 МГц.
Взаимодействие постоянного и переменного полей общеизвестно.Наводки переменного поля, проникая в цепи питания, и распространяясь по всей схеме, являются причиной искажения информации в фундаментальных частях схемы.
В цепях переменного поля с частотой более 20-25МГц происходит увеличение емкостной, индуктивной и кондуктивной паразитной связи, что приводит к самовозбуждению каскадов, взаимовлиянию отдельных цепей и, как следствие, к отказу в устройстве.Эти же цепи, в силу их пониженной помехоустойчивости, могут стать, «приемниками» наводок от вблизи размещенных функциональных узлов, в составе которых есть потенциальные «генераторы» наводок с мощным «сигналом» помехи, в том числе и магнитной. Итогами анализа схемы является:
|
|
|
1) Разделение схемы на функционально-законченные части или отдельные ее участки с постоянным и переменным током;
2) Выделение в цепях переменного тока участков схемы с частотой более 20-25МГц;
3) Выделение в схеме источников и приемников помех: электрических, магнитных и электромагнитных;
4) Разработка технических требований для обеспечения электромагнитной совместимости схемы и конструкции.
Тепловой анализ схемы.
Анализ схемы посвящен выявлению:
1) Участков схемы, узлов или отдельных радиоэлементов, являющихся источниками мощных тепловых полей;
2) Теплокритичных участков схемы, узлов или отдельных радиоэлементов.
При общей мощности ламп светильника более 100 Вт симистор необходимо установить на теплоотвод.
|
|
|
