Работа емкостных сенсоров датчиков давления основана на зависимости емкости конденсатора от расстояния между его обкладками. Чем меньше расстояние, тем больше емкость. Роль одной обкладки (подвижной) выполняет металлизация внутренней стороны мембраны, роль второй обкладки (неподвижной) - металлизация основания сенсора. Подвижная мембрана изготавливается из сверхчистой керамики, кремния или упругого металла. При изменении давления процесса (рабочей среды) мембрана с обкладкой деформируется, расстояние между ней и основанием сенсора изменяется и происходит изменение емкости.

Достоинством емкостного сенсора из сверхчистой керамики является простота конструкции, высокая точность и временная стабильность показаний, возможность измерять низкие давления и слабый вакуум благодаря отсутствию заполняющего масла. Керамическая мембрана обладает коррозионной стойкостью к химически-агрессивным средам и стойкостью к истиранию. Кроме того у емкостных керамических сенсоров отсутствует эффект прямого и обратного хода. Они в меньшей степени подвержены воздействию гидравлических ударов, так как мембрана в этом случае просто прижимается к основанию сенсора.

К недостаткам емкостных сенсоров можно отнести нелинейную зависимость емкости от приложенного давления, но эта нелинейность компенсируется электроникой датчика. Так, например, к керамическим емкостным сенсорам датчиков давления Cerabar фирмы Endress+Hauser прилагается специальный паспорт, в котором производитель указывает настроечные коэффициенты. При замене сенсора эти коэффициенты должны быть занесены во внутреннюю энергонезависимую память датчика с помощью HART-коммуникатора. В противном случае погрешность измерения давления существенно возрастает, возрастает и нелинейность измерения.

Достаточно широко в настоящее время распространены датчики с чувствительными элементами на основе монокристаллического кремния. Несмотря на схожую конструкцию с приборами на основе КНС структур они имеют на порядок большую временную и температурную стабильности, более устойчивы к воздействию ударных и знакопеременных нагрузок. Эффект прямого - обратного хода также отсутствует, что объясняется использованием идеально-упругого материала.

Данный тип сенсора (интегральный преобразователь давления), представляет собой мембрану из монокристаллического кремния с размещенными на ней методом диффузии пьезорезисторами. Пьезорезисторы соединены в мост Уинстона. Кристалл ИПД прикрепляется к диэлектрическому основанию легкоплавким стеклом или методом анодного сращивания. Для измерения давления чистых неагрессивных сред применяются, так называемые, Low cost - решения. Чувствительные элементы в датчиках данного типа либо не имеют защиты вовсе, либо защищены лишь слоем силиконового геля. При измерении агрессивных сред чувствительный элемент размещается в герметичном металлическом корпусе, с разделительной диафрагмой из нержавеющей стали, передающей давление измеряемой среды на ИПД посредством кремнийорганической жидкости.

Недостатком датчиков с пьезорезистивными сенсорами является их сравнительно невысокая предельная рабочая температура измеряемой среды - не более 150 °С.

Не зависимо от типа, сенсор является самой уязвимой частью датчика давления. Для защиты сенсора от повреждений применяют различные защитные устройства. Для предотвращения коррозии или загрязнения мембраны сенсора при измерении давления вязких, агрессивных или сильно загрязненных сред применяют разделительные мембраны или колонки. Разделительная мембрана монтируется непосредственно перед датчиком и служит для передачи давления без контакта сенсора с измеряемой жидкостью. Давление измеряемой жидкости подается в одну полость разделительной мембраны и деформирует мембрану. Датчик давления подсоединен ко второй полости, заполненной инертной жидкостью, например, силиконовым маслом, и воспринимает деформацию мембраны. Разделительные колонки чаще всего применяют для измерения давления горячего мазута. Нижнюю часть колонки и датчик заполняют водой, после этого открывают вентиль на мазутопроводе. Мазут заполняет верхнюю часть колонки, и остается сверху, так как имеет плотность чуть меньше чем находящаяся снизу вода и не растворяется в ней.

Для защиты сенсора от чрезмерного давления среды применяют специальные пружинные вентили, которые автоматически закрываются, перекрывая подачу давления на датчик при скачках давления или гидроударе. Еще одним эффективным способом защиты сенсора датчика от гидроударов является глушитель ударов давления TTR производства компании "BD Sensors Rus", работающий на многокамерном принципе. Они обладают способностью эффективно демпфировать гидроудары длительностью от 20 миллисекунд и амплитудой до 70 МПа. При пульсации давления длительностью до 100 миллисекунд, глушитель ударов давления позволяет датчику давления выдерживать четырехкратную перегрузку.

Для измерения давлений рабочих сред с температурой до 300 °С применяют радиатор-охладитель. Как правило, он изготавливается из нержавеющей стали, например, 12Х18Н10Т. Радиатор-охладитель и разделительная мембрана могут быть изготовлены и смонтированы как самостоятельные изделия или быть частью конструкции датчика, например, как в датчике S-11 фирмы WIKA.

Датчики давления могут подключаться к вторичным приборам по двух-, трех- или четырехпроводной схеме. По двухпроводной схеме подключаются только датчики, имеющие выходной сигнал 4-20 мА. Это объясняется тем, что в цепи питания (являющейся одновременно и цепью передачи выходного сигнала) всегда должен протекать небольшой ток, обеспечивающий питание электронной «начинки» датчика. В данном случае этот минимальный ток равен 4 мА. Понятно, что датчики с выходным сигналом 0-5 мА или 0-20 мА при включении по двухпроводной схеме работать не будут, так как при нулевом давлении ток в цепи также должен равняться нулю. Соответственно, в этом случае электроника датчика останется без электропитания и перестанет работать.

Если выходной токовый сигнал датчика нестабилен при стабильном входном давлении, то, как правило, это связано с наличием сильных электромагнитных помех. Уменьшить влияние помех можно установкой конденсаторов между заземленным корпусом датчика и контактом питания (и/или контактом выходного сигнала) на контактной колодке датчика. Выводы конденсаторов должны иметь минимальную длину. Для подавления высокочастотных помех достаточно высокочастотного конденсатора емкостью 300…500 пф., для подавления низкочастотной помехи - конденсатора типа К73-17 емкостью 1…2 мкф.

Некоторые датчики давления, например DS200 производства BD Sensors помимо токового выхода имеют встроенные реле с настраиваемыми порогами срабатывания. С их помощью можно реализовывать различные системы автоматики, например, АВР насосной установки и одновременно контролировать текущее значение давления среды.

Во время эксплуатации датчиков давления часто возникает необходимость изменить значение шкалы измерения или выполнить подстройку нуля. Не все датчики (в том числе и самые современные) позволяют сделать это. Как правило, бюджетные приборы являются однопредельными, то есть не перенастраиваемыми.  В лучшем случае имеется возможность подстройки нуля и шкалы в небольшом диапазоне. Более дорогие модели позволяют осуществлять корректировку нулевых показаний и шкалы в больших пределах, устанавливать нестандартные значения «нуля» и шкалы и даже инвертировать выходной сигнал (в этом случае нулевому давлению будет соответствовать максимальный выходной ток датчика 20 мА, который будет уменьшаться с ростом давления).

Подстройку шкалы в многопредельных датчиках давления выполняют либо для увеличения точности представления измеренной величины, либо для расширения диапазона измерения, либо для согласования с вторичным прибором, имеющим определенные настройки. Подстройку шкалы для увеличения точности представления осуществляют в том случае, если максимальное значение шкалы датчика существенно превышает давление среды. В этом случае целесообразно уменьшить шкалу датчика, при этом увеличиться точность представления, так как на единицу измеряемого давления будет приходиться большее изменение выходного токового сигнала.

Корректировать ноль датчиков давления (особенно датчиков перепада давления) приходиться довольно часто. Это связано с тем, что у многих датчиков ноль «уходит» если пространственное положение датчика изменить относительно той ориентации, при которой была выполнена настройка нуля (например, наклонить).  Либо, если датчик давления соединяется с трубопроводом импульсной трассой и место подсоединения импульсной трассы к трубопроводу находиться выше места соединения датчика с импульсной трассой. В результате этого, если измеряемой средой является пар, вода или другая жидкость, столб этой жидкости создает дополнительное давление на мембрану датчика, вызывая отклонение его показаний от нулевых значений. 

3.2.1.3 Датчик пожарной сигнализации

Любые противопожарные системы - автономные пожарные, или входящие в структуру охранно-пожарных сигнализаций, базируются на безупречной работе датчиков пожарной сигнализации. Именно датчики обеспечивают своевременное и надежное обнаружение очагов возгорания и локальных пожаров, они не только определяют эффективную работу комплекса мероприятий, направленных на защиту и быструю эвакуацию сотрудников и посетителей из здания, но и способствуют локализации и устранению возгорания. Датчики пожарно охранной сигнализации базируются на технологии распознавания физических явлений и изменения состояния окружающего пространства, происходящих в результате любого вида возгорания. Это и задымленность помещения, и резкое или постепенное повышение температуры воздуха или материалов, появление инфракрасных излучений или излучений другого типа, выделение продуктов сгорания и прочие изменения.

Самый характерный отличительный признак возникновения пожара или начинающегося тления самовозгорающих материалов - появление дыма, задымленность помещения. Обнаружить частицы дыма в воздухе после подключения пожарной сигнализации по схемеможно несколькими способами. Радиоизотопный (ионизационный) датчик ориентируется на характерную способность свободных ионов, находящихся в воздухе, притягиваться к частицам дыма. В датчике имеется специальная камера, где в электрическом поле воздух специально ионизируется слабым радиоактивным источником. Ионы заряжены и способствуют протеканию между электродами электрического тока. Как только появляется дым, интенсивность тока уменьшается - датчик пожарной сигнализации незамедлительно реагирует. Оптический дымовой датчик основан на реагировании на уменьшение интенсивности светового потока, так как дым препятствует распространению света. Источник света в таком датчике направлен прямо на принимающий фотоэлемент. Другой вид оптического дымового датчика работает по-другому. Фотоэлемент в нем в нормальном состоянии не освещен, так как источник света направлен в другую сторону. Появившиеся частицы дыма рассеивают узконаправленный поток света, и высокочувствительный фотоэлемент улавливает слабое свечение, а датчик пожарной сигнализации подает сигнал на приемник.

В основе принципа их работы лежит изменение дифференциального (относительного) или абсолютного (максимального) значения температуры воздуха в подконтрольном помещении или комнате. В качестве улавливающих изменения чувствительных элементов здесь могут применяться легкоплавкие перемычки, биметаллические пластины, разного рода термисторы или устройства, работающие на основе принципа расширения жидкости даже при незначительном нагреве. Для подобных датчиков пожарной сигнализации заранее устанавливается предельный порог допускаемого уровня температуры, по достижении которого на приборы контроля незамедлительно подается соответствующий сигнал. Дифференциальные тепловые датчики реагируют не только на факт возрастания температуру, но и на скорость изменения значений. Они измеряют и абсолютную температуру окружающего воздуха, и относительную, имея в наличии два устройства измерения (чувствительных элемента. Дифференциальные датчики пожарной сигнализации очень успешно применяются для обнаружения очагов открытого огня, а качество их работы никак не зависит от погодных условий и общей температуры окружающей среды.

3.2.1.4 Датчик охранной сигнализации

Микросхема К1056УП1(TBA2800).

На рисунке 3.4 показано условное графическое обозначение (УГО), на рисунке 3.5 показана функциональная схема микросхемы К1056УП1.

Рисунок 3.4 - УГО микросхемы К1056УП1(TBA2800)

Рисунок 3.5 - Функциональная схема ИС К1056УП1

Предварительный усилитель ИК сигнала К1056УП1(ТВА2800) предназначен для предварительно-го усиления импульсных сигналов. Усилитель содержит четыре узла: управляемый усилитель I, усилитель II, усилитель выделения импульсов III и инвертор IV [1](рисунок 3.5).

Назначение выводов микросхемы ТВА2800: 1 -- общий вывод входного сигнала; 2 -- вывод подключения конденса-тора к усилителю I; 3 -- вывод напряжения питания; 4 -- вход усилителя III; 5 -- выход усилителя II; 6 -- вывод для регулировки соотношения сигнал/шум; 7 -- выход отрица-тельных импульсов; 8 -- выход положительных импульсов; 9 -- общий вывод выхода; 10 -- тестовый вывод; 11 -- вход усилителя II; 12 -- выход усилителя I; 13 -- общий вывод усилителя II; 14 -- вход усилителя I.

Усилитель I имеет большой динамический диапазон. Бла-годаря этому гарантируется работоспособность при ярком ок-ружающем свете и в условиях засветки модулированным светом частотой 50 Гц от флуоресцентных ламп (ламп дневного света). Кроме того, работоспо-собность сохраняется и при засветке интен-сивным ИК излучени-ем. Такая ситуация возможна при непос-редственной близости отражающей поверх-ности объекта от излу-чателя и фотоприем-ника. Усилитель II служит для дальней-шего усиления сигна-ла, а усилитель III -- для отделения им-пульсной составляю-щей от шумов. Инвер-тор IV обеспечивает дополнительное ин-вертирование отрица-тельных импульсов с выхода усилителя III (вывод 7) в положитель-ные (вывод 8). Введение дополнительного ре-зистора между выводом 6 и общим проводом увеличивает шумовую устойчивость, но снижает чувствительность по входу. Микросхема сохраняет работоспособность при изменении напряжения питания в пределах 4.5…6В. Максимальный потребляемый ток - не более 2мА.

3.2.1.5 Датчик наличия напряжения в сети

Схема датчика наличия напряжения, состоит из следующих элементов:

Микросхема К561ЛА7 - четыре логических элемента 2И - НЕ.

Один двухвходовой канал из микросхемы K56IЛА7 содержит четыре разноканальных. VT1 и VT2 - n, а VT3, VT4 - p канальные. На эквива-лентной ключевой схеме выходы А и В получают че-тыре возможных логических сигнала от переключа-телей S1 и S2.

Если последовательно перебрать все комбинации напряжений высоких и низких уровней, поступаю-щих на входы А и В от S1 и S2, и рассмотреть уровни на выходе Q, получим таблицу состояний инвертора . Когда от S1 и S2 на входы A и B поданы напряжения высокого уровня B, n - каналы транзисторов VT1 и VT2 будут замкнуты, а каналы VT3 и VT4 разомкнуты. На выходе Q окажется напряжение низкого уровня Н. Если на вход A или В поступает хотя бы один низкий уровень, один из каналов VT3 или VT4 оказывается замкнутым и на выходе Q появляется напряжение высокого уровня. В результате вертикальная колонка данных на выходе соответствует функции .

Если на входы А и В подать два положительных импульса, сигнал на выходе Q будет соответствовать площади их совпадения но с инверсией.

Таблица истинности ИС К561ЛА7

Вход	Выход
A	B	Q
H	H	B
H	B	B
B	H	B
B	B	H

Таблица характеристик микросхемы К561ЛА7

Тип микросхемы	К561ЛА7
Функциональное назначение	4 элемента 2И - НЕ
Т,С	-10…+70
	-0,5…+18
Рпот,мВт	300
Iвх, при Uп = 5В	1,5
Iвх, при Uп = 5В	3,5
Iпот,мкА при Uп = 5В	<0,25
,нс при Uп = 5В	60
,нс при Uп = 5В	60

Микросхема К561ЛН2 - шесть логических элементов НЕ с буферным выходом и с повышенной нагрузочной способностью.

3.2.2 Линии связи

В проекте будет использоваться мультиплексор Metropolis AMS компании Lucent Technologies предназначенный для сетей доступа. Он поможет расширить границы сети, обеспечить рентабельный мультисервисный доступ и предоставить большую передачу данных. Транспорт данных по существующей инфраструктуре SDH позволит обойтись без наложенной сети.

Устройство имеет небольшие габаритные размеры и энергопотребление. Может работать как терминальный мультиплексор или мультиплексор вставки/выделения. Области применения: экономичный доступ для данных, в многоточечном режиме или режиме «точка-точка». Преимущества: поддержка пакетных и коммутируемых служб, высокая надежность за счет сетевого резервирования, небольшие затраты на эксплуатацию при широких возможностях управления.

Мультиплексор Metropolis AMS

Основное применение

- недорогой доступ к услугам передачи данных для распределенных офисов и мобильных сетей;

- связь локальных сетей 10/100 Base-T «точка-точка» и «точка-многоточка»;

- организация каналов E1 по медным проводам (SHDSL).

- мультиплексор ввода-вывод

- терминальный мультиплексор

Наличие функций защиты обеспечивает непрерывность оказания услуг. Мультиплексор может применяться в кольцевых и линейных конфигурациях. Малые габариты допускают установку в уличных шкафах и в помещении клиента.Управление мультиплексором Metropolis AMS осуществляется настраиваемой системой Lucent Navis® Optical Management Solution. Поддерживается консольный интерфейс на базе ПК для локального и удаленного управления STM-1.

Таблица Характеристики мультиплексора Metropolis AMS

Габаритные размеры	Один блок 447,6 x 70 x 204,3 мм
Питание	Постоянного и переменного тока с автонастройкой напряжения (100-240 VAC, от -24 до -48/-60 VDC).
Материнская плата	Два посадочных места для приемо-передатчиков SFP и 16 портов 2 Мбит/с G.703 (E1). Посадочное место для одного добавочного интерфейсного модуля
Типы SFP для комплектации мультиплексора терминирования или вставки/выделения	Оптический STM-1, 1310 нм, короткое расстояние, G.957 S-1.1 Оптический  STM-1, 1310 нм, дальнее расстояние, G.957 L-1.1 Оптический  STM-1, 1550 нм, дальнее расстояние, G.957 L-1.2
Добавочные интерфейсные модули	16 x 2 Мбит/с G.703 (E1) 2 x 34 Мбит/с (E3) 4 x 2 Мбит/с X.21 12 x SHDSL (доступна версия SHDSL Lucent NTU) 4 x 10/100 Base-T Ethernet 8 x 10/100 Base-T Ethernet (для выделенных линий Ethernet  - Ethernet Private Line)
Службы Ethernet	Fast Ethernet (10/100 Base-T) ITU-T G.7041 с упаковкой GFP-F Конкатенция виртуальных контейнеров Коммутация IEEE 802.1D«Точка-точка» Ethernet Private Line«Точка-много точек» Ethernet Private LAN Services (TLS)«Точка-много точек» для служб виртуальных локальных сетей VLAN в пакетном кольце при разделении полосы пропускания и статическом мультиплексировании Алгоритм быстрого покрывающего дерева RSTP по IEEE 802.1w Маркировка/транкинг VLAN по IEEE 802.1Q и стеки меток VLAN GVRP IEEE 802.1p/DiffServ QoS Управление уровнем CIR/PIR
Резервирование	1+1 многосекционное резервирование MSP VC-12 и VC-3SNPRSTP по IEEE 802.1w
Сетевое управление	Система управления элементами Wavestar ITM-SC Система сетевого управления оптическими сетями Navis Локальный терминал ITM-CIT с функциями удаленного доступа и поллинга в режиме реального времени.

3.2.3 Модем

Модем AVC-5610 предназначен для передачи данных в формате CWDM.  Устойчивое соединение модема достигается за счет использования качественной аппаратной базы и специально адаптированной микропрограммы управления. Благодаря этому модем уверенно распознает все электрические сигналы, обладает высокой помехоустойчивостью, надежностью и уникальными возможностями по настройке на каждый конкретный канал связи.

К сожалению, большая часть современных модемов, за редкими исключениями, проектируется и изготавливается не в России, и приспособлена к помеховой обстановке, значительно отличающейся от отечественной в лучшую сторону. Слабым местом таких модемов обычно является ненадежность удержания соединения в тяжелых условиях и низкая скорость приема/передачи данных. Модем AVC-5610 лишен большинства этих недостатков, так как ориентирован исключительно на российские условия и внутренний рынок. Он устойчиво и надежно работает на сильно зашумленных каналах низкого качества, на которых "обычные" модемы могут даже не соединяться.

Технология CWDM. Весьма эффективным является метод уплотнения несущих -- WDM (Wavelength Division Multiplexing). Суть данного метода заключается в том, что ряд информационных потоков, переносимых каждый на своей несущей, с помощью специальных устройств --мультиплексоров -- объединяется в один сигнал. На приемной стороне производится обратная операция демультиплексирования.

Преимущества технологии CWDM:

- передача 16-ти независимых сервисов по двум парам ОВ;

- низкая стоимость по сравнению с DWDM;

- гибкость в реализации различных топологий;

- передача данных на большие расстояния;

- единая система управления всеми узлами CWDM сети.

Рисунок Пример системы CWDM

Грубое спектральное мультиплексирование -- CWDM (Coarse Wavelength Division Multiplexing) -- является технологией передачи данных, позволяющей одновременную передачу различных протоколов по одной паре волокон. CWDM базируется на использовании оптических каналов, отстоящих друг от друга на расстоянии 20 нм. 

3.3 Выбор и расчет нейрочипа

Нейрочип необходим для обучения входным эталонным сигналам и для обработки информации.

Схема нейрочипа NM6403 приведена на рисунке 3.5.

Рисунок 3.5 Нейрочип.

Основные характеристики процессора NeuroMatrix NM6403:

- тактовая частота - 40 МГц (машинный такт - 25 нс);

- число эквивалентных вентилей - 115.000;

- технология 0,5 мкм;

корпус 256BGA;

- малое напряжение питания, от 2.7В до 3.6В;

- адресное пространство - 16 Гбайт;

- формат скалярных и векторных данных:

32-разрядные скаляры;

вектора с элементами переменной разрядности от 1 до 64, упакованные в 64- разрядные блоки данных;

аппаратная поддержка операций умножения вектора на матрицу или матрицы на матрицу;

аппаратная реализация функции насыщения два устройства генерации адреса;

- регистры:

8 32-разрядных регистров общего назначения;

8 32-разрядных адресных регистров;

3 внутренних памяти по 32*64 бит;

специальные регистры управления и состояния;

- команды процессора NM6403 32- и 64-разрядные (одна команда обычно задаёт две операции);

- два 64-разрядных программируемых интерфейса для работы с любым типом внешней памяти. Каждый интерфейс поддерживает;

- обмен с двумя банками памяти разного типа (статическая или динамическая память);

- два скоростных байтовых коммуникационных порта ввода/вывода, аппаратно совместимых с портами TMS320C4x.

3.4 Выбор и обоснование модема и периферийных устройств

Все ОЗУ делятся на две большие группы: статические и динамические. В накопителях статических ОЗУ применяются триггерные элементы памяти. В ОЗУ динамического типа запоминающим элементом служит конденсатор, в котором информация хранится в форме наличия или отсутствия заряда.

Статические ОЗУ образуются матрицей запоминающего элемента , каждый из которых может быть установлен в одно из двух состояний, сохраняющихся при поданном напряжении питания.

Наибольшим быстродействием обладают биполярные ОЗУ, построенные на основе элементов ЭСЛ и ТТЛШ, однако эти МС имеют самый высокий уровень энергопотребления .

Схема ОЗУ представлена на рисунке 3.6.

Рисунок 3.6 Оперативное запоминающие устройство

В данном дипломном проекте ОЗУ предназначено для хранения программных настроек, весовых коэфициентов, набора динамограм, соответствующим разным видам неполадок, результаты сравнения эталонных значений с полученными данными.

Основными параметрами микросхем ОЗУ являются: емкость хранящаяся в ОЗУ, быстродействие, мощность.

В качестве запоминающего устройства в разрабатываемом устройстве была выбрана микросхема Flash памяти - M25P80 фирмы STMicroelectronics.

Микросхема имеет встроенный последовательный интерфейс. Последовательный формат записи позволяет упростить процедуру программирования и уменьшить величину корпуса (у данной микросхемы - DIP8) и количество управляющих сигналов.

Схема, выбранного постоянного запоминающего устройства представлена на рисунке 3.7.

Рисунок 3.7 Постоянное запоминающее устройство

В отличие от модулей оперативно запоминающих устройств (ОЗУ) данное решение обеспечивает сохранность информации при непредвиденном отключении питания, что позволяет исключить использование резервного питания, которое создает большие трудности в обслуживании.

Также данный выбор имеет преимущество и перед модулями перепрограммируемых постоянных запоминающих устройств (ППЗУ), так как для записи информации в ППЗУ обычно требуется подавать кратковременно напряжение, значительно большее напряжения штатного питания. Это неудобно тем, что значительно увеличивает количество элементов питания и требует добавления в схему дополнительных средств аналоговой коммутации.

Основные характеристики микросхемы Flash памяти M25P80:

· Емкость - 8 Мбит

· Запись страницы (256 байт) - 1.5 мс

· Стирание сектора (512 Кбит) - 2 с

· Полное стирание (8 Мбит) - 10 с

· Напряжение питания - 2.7-5.5 В (однополярное)

· Максимальная тактовая частота - 25 МГц

· Режим пониженного потребления - 1 мкА

· Более 100000 циклов стирания/записи для каждого сектора

· Более 20 лет хранения информации

Для проектируемоой системы в качестве интерфейса был выбран USB (UniversalSerial Bus). Он удобен тем, что данный интерфейс входит в состав практически всех персональных компьютеров, выпускаемых на данный момент.

Схема, выбранного интерфейса представлена на рисунке 3.6.

Рисунок 3.8 Универсальный последовательный интерфейс

Выбранный интерфейс позволяет производить обмен информацией в последовательном формате со скоростью до 12 Мбит/сек и хотя для самого комплекса скорость обмена не является принципиальной характеристикой, ПК используемый для ввода информации может быть критичен ко времени, отводимому на обмен.

Также данный интерфейс имеет значительное преимущество, поскольку он позволяет производить «горячее» подключение устройства к ПК. Т.е. нет необходимости производить выключение ПК, приостанавливающее выполнение текущих операций.

Конкретная микросхема - SL-11 USB Controller фирмы Scan Logic - была выбрана, поскольку у нее в относительно небольшом корпусе (28PLCC) интегрированы все необходимые компоненты: приемник, передатчик, модуль буферной памяти, параллельный микропроцессорный интерфейс. Из дополнительных элементов необходимы только кварцевый резонатор, для задания тактовой частоты внутреннего генератора, и сам разъем.

Основные характеристики USB контроллера SL-11:

- стандартный микропроцессорный интерфейс;

- поддержка канала ПДП;

- двунаправленный 8-и разрядный параллельный интерфейс;

- 256 байт памяти на кристалле;

- 4 контакта USB интерфейса;

- USB передатчик;

- 5В, 0.8мк КМОП технология;

- 28PLCC корпус.

Передатчик работает полностью в соответствии со стандартом USB версии 1.0 и может вести обмен в режиме полной скорости - 12 Мбит/сек.

3.5 Разработка приемопередатчика

Для проектируемой системы в качестве усройства беспроводной передачи данных применен однокристальный трансивер XE1203, предназначенный для работы в диапазоне частот ISM (433МГц / 868МГц / 915МГц). Высокая степень интеграции позволяет достичь максимальной гибкости использования устройства при минимальном количестве внешних элементов. Трансивер XE1203 обеспечивает связь со скоростью передачи до 152,3 кБод и оптимизирован для приложений требующих малое энергопотребление, большую выходную мощность и высокую входную чувствительность. Схема приемопередатчика представлена на рисунке 3.9.

Рисунок 3.7 Приемопередатчик

Приемопередатчик функционально включает в себя приемник, передатчик, синтезатор частоты, колебательный контур и некоторые другие узлы. И для каждого блока необходимо сделать согласование цепей. В данном проекте смоделирована схема в “Micro-Cap Evaluation 7.0” и произведен расчет согласования цепей передатчика. Схемы согласования цепей остальных блоков и номиналы пассивных элементов взяты с сайта производителя.

Схема согласования цепей передатчика представлена на рисунке 3.8.

Рисунок 3.8 Согласование цепей передатчика

Рассчитаем значения конденсаторов и индуктивностей:

Примем L3=12 нГн , тогда

, откуда

С10=3.03 пФ

Примем L2=27 нГн, тогда

, откуда

С11=1.12 пФ

Смоделируем модель согласования цепей передатчика в “Micro-Cap”.

Схема модели представлена на рисунке 3.9.

Рисунок 3.9 Модель согласования цепей передатчика в Micro-Cap.

Произведем анализ частотных характеристик.

Полученный график представлен на рисунке 3.10.

Рисунок 3.10Анализ частотных характеристик

По графику видно, что при рассчитанных значениях конденсаторов и индуктивностей обеспечивается требуемая резонансная частота 915 МГц.

Основные технические характеристики XE1203:

- Выходная мощность: до +15 дБм на нагрузку 50 Ом (тип);

- Чувствительность входа: до -113 дБм (тип);

- Потребление: Rx=14 мА; Tx=62 мА (15 дБм);

- Напряжение питания: до 5 В;

- Скорость передачи: от 1,2 до 152,3 кБод (NRZ-кодирование);

- Режим Konnex-совместимости;

- 11-разр. Кодек Баркера;

- Встроенный синтезатор частоты с шагом 500Гц;

- Двух уровневая FSK модуляция с непрерывной фазовой функцией;

- Распознавание входных данных (используется для выхода из спящего режима);

- Система синхронизации входных данных (Bit-Synchronizer);

- Контроль уровня принимаемого сигнала (RSSI);

- Контроль частоты (FEI).

3.6 Структурные решения по программному обеспечению контроллера

На основе вышесказанного в настоящей работе ставится задача разработать устройство, отвечающее за контроль и своевременное оповещение о наступлении того или иного события происходящего в тепловом насосе. С необходимыми для изготовления чертежами схемами по единому российскому стандарту.

На основе широкого анализа технического задания проводятся конструкторские расчеты с целью построения устройства с помощью предприятия-изготовителя электронных устройств. Особое внимание уделено конструкторским расчетам на механические, температурные воздействия, воздействия ускорения при вибрации.

4.Разработка контроллера

Для осуществления дипломного проекта потребуются следующие устройства:

- однокристальная микроЭВМ;

- датчик скорости;

-датчик сигнализации;

-датчик давления;

-датчик температуры;

- жидкокристаллический индикатор (ЖКИ);

- клавиатура;

- драйвер управления IGBT транзистором.

МикроЭВМ (микроконтроллер) обеспечивает управление всей схемой и соответственно позволяет выполнять все заданные функции, т.о. микроконтроллер является основой всего устройства. Датчики служат для определения основных параметров теплового насоса путём измерения времени между двумя цифровыми сигналами, поступившими с него. ЖКИ и клавиатура позволяют выводить и задавать основные рабочие параметры, а драйвер управления IGBT транзистором и сам IGBT транзистор делают возможным регулирование путём широтно - импульсной модуляции (ШИМ).

В основу структурной функциональной схемы (рисунок 4.1) был положен аппаратно-программный метод реализации алгоритма, предполагающий разработку как программных, так и аппаратных средств. Сюда относятся построения устройств управления с программной логикой на основе микропроцессора. Этот вариант охватывает широкие возможности для применения больших интегральных микросхем (БИС) в аппаратуре устройств защиты и позволяет в наибольшей степени согласовать разрабатываемые аппаратно-программные устройства с особенностями решаемых задач.

Рисунок 4.1 Структурная функциональная схема устройства

МК - микроконтроллер

ДС - датчик скорости

ДПТ - тепловой насос

ЖКИ - жидкокристаллический индикатор

4.1 Разработка структурной схемы контроллера

Генератор тактовых импульсов состоит из генератора, выполненного по схеме автогенератора на логических элементах с резонансной частотой 80000 кГц и счетчика-делителя частоты на 3, устраняющий фазовую нестабильность. Генератор тактовых импульсов тактирует импульсы для работы нейросетевого датчика и нейрочипа. Перед началом работы система производит самодиагностику, выполняя проверку блока обработки информации нейросетевого датчика с помощью таких блоков, как цифро-аналоговый преобразователь, усилитель напряжений и фильтр нижних частот. Самодиагностика заключается в следующем : нейрочип выдает кодовую комбинацию на цифро-аналоговый преобразователь, далее цифровой сигнал преобразуется в аналоговый сигнал. Выходное напряжение цифро-аналогового преобразователя равно 5 В, а входное напряжение аналого-цифрового преобразователя, расположенный в нейросетевом датчике равно 5 В, поэтому на выходе цифро-аналогового преобразователя расположен усилитель напряжений. Далее усиленный до необходимого уровня напряжения аналоговый сигнал поступает на фильтр нижних частот, где сигнал фильтруется от помех. И если кодовая комбинация с выхода нейрочипа совпадет с кодовой комбинацией на выходе аналого-цифрового преобразователя, то значит блок обработки информации в нейросетевом датчике исправен и система начинает работу. Цифровой сигнал с датчика поступает на нейрочип, где происходит обработка и сравнение полученных данных с эталонными значениями, записанных в постоянном запоминающем устройстве.Если данные совпадают, то результат записывается в оперативное запоминающее устройство. Если результаты не совпадают, то нейрочип выдает логический `0' на вход устройства отключения электродвигателя, который выполнен на оптроне АОУ103. Его работа заключается в следующем, если тепловой насос находится в нормальном режиме работы, то на входе оптрона логическая `1' светодиод и тиристор работают и в магнитном пускателе реле замкнуто, то есть электродвигатель работает. Если возникает какая-либо неисправность, то нейрочип выдает логический `0' на вход оптрона и светодиод и тиристор отключаются, и реле размыкается, электродвигатель останавливается. Параллельно информация поступает через универсальный последовательный интерфейс на пульт оператора, где по полученным значениям выстраивается динамограмма, характеризующая работу теплового насоса. И по полученной динамограмме оператор анализирует какой вид неисправности произошел. Оператор также может вносить изменения в работу системы через универсальный последовательный интерфейс или через устройство беспроводной передачи данных.

4.2Выбор элементной базы

Выбор элементной базы является важной частью разработки любого электронного устройства, так как от правильного выбора зависит как стоимость устройства, так и гарантированное выполнение своих функций в условиях, предусмотренных в техническом задании. При выборе элементной базы для разрабатываемой установки необходимо учитывать следующие требования:

обеспечение минимальной потребляемой мощности электрорадиоэлементов (ЭРЭ);

обеспечение быстродействия ЭРЭ;

обеспечение заданных габаритов платы;

обеспечение работы платы в условиях, указанных в техническом задании;

обеспечение наименьшей стоимости платы;

обеспечение простоты ремонта.

Таким образом, задача выбора типа элементной базы состоит из трех основных этапов:

выбор серий используемых интегральных схем;

выбор типов корпусов используемых интегральных схем;

выбор остальных ЭРЭ.

В качестве центрального узла могут быть применены различные микропроцессоры и микроконтроллеры, например, микропроцессоры I8086, PIC - контроллеры, семейство MCS - 51. В случае использования микропроцессора потребуется подключение большого числа БИС обрамления. Поэтому рациональнее применить микроконтроллер, имеющий ин-теграцию всех необходимых для работы центрального микропроцессора узлов в одном кристалле.

В данном устройстве в качестве управляющего органа будет использована однокристальная микроЭВМ 80С552 фирмы Philips®. Этот кристалл содержит ядро и систему известного микроконтроллера 8051 фирмы INTEL®, но значительно превосходит его набором встроенных аппаратных средств и гибкостью их применения. Из аппаратных средств можно отметить нали-чие встроенных аналого-цифрового преобразователя (АЦП) и аналогового коммутатора. Следует также отметить, что данный микроконтроллер тре-бует наличие внешнего ПЗУ. Кристалл 80C552 имеет следующие возможности:

1. систему команд и архитектуру 8051. При использовании внешнего быстродействующего ПЗУ позволяет применять кварцы до 30 МГц. Нижний порог частоты возбуждения 1,2 МГц;

2. внутреннее ОЗУ - 256 байт, не считая управляющих SFR регистров;

3. адресует по шине до 64кбайт внешнего ПЗУ и столько же дополнительной внешней памяти данных;

4. два 16 битных таймера Т0 и Т1 стандартной архитектуры от 8051;

5. дополнительный (плюс к двум стандартным) 16 - битный таймер Т2, сопряженный с 4 встроенными схемами чтения на “лету” и с 3 регистрами сравнения “на лету”. Узел защелкивания позволяет аппаратно измерять интервалы на 4 диаграммах дискретных сигналов одновременно. Узел сравнения позволяет аппаратно генерировать одновременно до 8 диаграмм дискретных сигналов;

6. 10-битный АЦП с 8-ми канальным мультиплексором и схемой выборки-хранения при входе. Время преобразования 37,5 мкс при частоте кварца 16 Мгц. Опорное напряжение задается внеш-ним источником. Аналоговые схемы имеют изолированные от цифровых цепей входы питания плюс Avdd и аналоговый общий Avss. Это позволяет значительно уменьшить шумы. Общий Avss должен подсоединяться внешними цепями к цифровому общему Vss в оптимальной для конкрет-ной схеме точке (уменьшение импульсных шумов из-за бросков тока). Положительное питание Avdd не должно превышать уровень питания цифровых цепей кристалла более чем на 0,7 В. Его следует фильтровать от им-пульсных помех. На рис. 4.2.1 приведена схема подключения некоторого источника сигнала Vin к одному из 8-ми входов аналогового мультиплек-сора ADCx.

7.

Рисунок 4.2.1. Схема питания встроенного АЦП

Здесь реализована простая RC-фильтрация питания аналоговых це-пей кристалла и опорных напряжений. Предусмотрена защита с помощью диодов входа 80С552 от электрического пробоя при случайном выбросе напряжения на входе Vin. Наилучший динамический диапазон АЦП дают значения опорных напряжений дают значения опорных напряжений равные + AVref = AVdd и - AVref = AVss. При этом опорные напряжения не должны выходить за указанные пределы более чем на 0,2 В.

1. два независимых 8 - битовых ШИМ генератора с программно регулируемым периодом следования (могут использоваться как выходы ЦАП);

2. пять стандартных портов ввода-вывода. Из них два использованы как микропроцессорная шина, а остальные имеют альтернативные функции;

3. сторожевой таймер T3.

Условное обозначение 80С552 показано на рисунке 4.2.2.

Рисунок 4.2.2 Условное обозначение 80С552

В таблице 4.1. приведены обозначения и назначение выводов кристалла 80С552.

Таблица 4.1. Назначение и номера выводов 80С552

Обозначение	Ножка	Назначение выводов и альтернативные функции
VDD	2	Питание +5 В цифровых схем кристалла
STADC	3	Внешний пуск АЦП. Пуск может быть и по программе. Не оставлять этот вывод висящим в воздухе.
/PWM0	4	Инверсный Выход ШИМ генератора 0
/PWM1	5	Инверсный Выход ШИМ генератора 1
/EW	6	Инверсный Вход разрешения встроенному сторожевому таймеру Т3. Не оставлять этот вывод висящим в воздухе.
P0.0 - P0.7	57...50	Порт0. Двунаправленная мультиплексированная шина данных и младших адресов А0 - А7.
Р1.0 - Р1.7	16...23	Порт1. Двунаправленный порт. Имеет следующие альтернативные функции:
CT0I - CT3I	16...19	Входы для четырех схем захвата таймера Т2.
T2	20	Вход внешних импульсов для таймера Т2 (могут быть внутренние)
RT2	21	Вход внешнего сброса для таймера Т2
SCL	22	Линия синхронизации последовательной шины I2C SCL
SDA	23	Линия данных последовательной шины I2C SDA
Р2.0 - Р2.7	39...46	Порт2. Выход старшей половины адреса А8 - А15
Р3.0 - Р3.7	24...31	Порт3. Двунаправленный порт. Имеет следующие альтернативные функции:
RxD	24	Вход UART
TxD	25	Выход UART
/INT0	26	Инверсный вход внешнего сигнала прерывания 0
/INT1	27	Инверсный вход внешнего сигнала прерывания 1
T0	28	Вход внешних импульсов для таймера_0 (могут быть внутренние)
T1	29	Вход внешних импульсов для таймера_1 (могут быть внутренние)
/WR	30	Инверсный Выход строба записи во внешнюю память данных
/RD	31	Инверсный Выход строба чтения из внешней памяти данных
Р4.0 - Р4.7	7...14	Порт4. Двунаправленный порт. Имеет следующие альтернативные функции:
CMRS0 -CMRS5	7...12	Выходы с установкой или сбросом при достижении таймером Т2 заданного значения
CMТ0 -CMТ5	13, 14	Выходы с изменением на противоположный логического уровня при достижении таймером Т2 заданного значения
Р5.0 - Р5.7	68... 62, 1	Порт5. Двунаправленный порт. Имеет альтернативные функции в виде аналоговых каналов мультиплексора ADC0 - ADC7 АЦП
RST	15	Вход для сигнала сброса процессора. Когда срабатывает сторожевой таймер Т3, то RST генерится на этой ножке изнутри
XTAL1	35	Подключение кварца . Также вход от внешнего источника возбуждения кристалла
XTAL2	34	Подключение кварца . Когда используется внешнее возбуждение через ввод XTAL1, оставить этот вывод висящим в воздухе.
VSS	36,37	Две ножки общего вывода. Использовать обе.
/PSEN	47	Инверсный выход строба чтения из внешней памяти программ
ALE	48	Выход строба для защелкивания младшей половины адреса
/EA	49	Инверсный Вход для указания, что процессор должен использовать внешнюю память программ. Не оставлять висящим в воздухе.
-AVref	58	Подвод нижнего уровня опорного напряжения, но не ниже АVSS. Соответствует результату АЦП = 0 .
+Avref	59	Подвод верхнего уровня опорного напряжения. но не выше АVDD. Соответствует результату АЦП = 3FFН
AVSS	60	Общий вывод аналоговых цепей кристалла
AVDD	61	Плюс питания аналоговых цепей кристалла

Микроконтроллер 80С552 не имеет внутренней памяти программ, поэтому для реализации микропроцессорной системы необходимо использовать внешнюю память программ.

Для хранения программы будем использовать ПЗУ типа 27C64. Это перепрограммируемое ПЗУ. Информация стирается с помощью ультрафиолетового облучения кристалла. Основные параметры 27C64 приведены в таблице 4.2.

Таблица 4.2 Основные параметры К573РФ5

Ёмкость, байт	8к
Организация	10248
Время выборки, нс	0.45
Удельная мощность потребления мВт/бит	0.1
Время хранения информации, час	15000

Рисунок 4.2. 3Расположение и назначение выводов ПЗУ

Таблица 4.3. Назначение выводов ПЗУ

Вывод	Назначение
A0-A12	Address Inputs
CE	Chip Enable
OE	Output Enable
PGM	Program Enable
VPP	Programming Voltage
O0 - O7	Data Output
VCC	+5V Power Supply
VSS	Ground
NC	No Connection; No Internal Connections
NU	Not Used; No External Connection Is

Принимаем в качестве устройства индикации двухстрочный ЖКИ HDD44780.

В таблице 1.4 приведены команды ЖКИ.

Таблица 1.4 Команды ЖКИ

Команда	Код	Время выполнения
	RS	R/W	DB7	DB6	DB5	DB4	DB3	DB2	DB1	DB0
Очистка дисплея	0	0	0	0	0	0	0	0	0	1	1,64мкс
Курсор домой	0	0	0	0	0	0	0	0	1	*	1,64мкс
Включение изображения	0	0	0	0	0	0	1	D	C	B	40мс
Сдвиг	0	0	0	0	0	1	S/C	R/L	*	*	40мс
Запись данных	1	0	WRITE DATA	40мс

1/D=1-инкремент адреса при вводе символа (0-декремент)

S=1-сдвиг всего изображения при вводе символа

S/C=1/0-изображение сдвигается/нет R/L=1/0-сдвиг вправо/влево

D=1-включение дисплея C=1-включение курсора

B=1-мерцание символа, под которым курсор

Рисунок 4.2.4 двухстрочный ЖКИ HDD44780.

DB0-DB7 -входы данных;

R/W -чтение/запись;

V0 -яркость;

E -разрешение;

RS- данные/команды.

В качестве датчиков для выбираем датчики на основе эффекта Холла GT101DC фирмы Honeywell. Внешний вид GT101DC изображен на рисунке 4.2.5, а функциональная схема изображена на рисунке 4.2.6

Рисунок 4.2.5. Внешний вид GT101DC

Рисунок 4.2.6. Функциональная схема GT101DC

Назначение внешних выводов GT101DC представлено в таблице 4.5.

Таблица 4.5. Назначение внешних выводов GT101DC

Вывод	Обозначение	Назначение вывода
1	VDD	Напряжение питания (+5В)
3	OUT	Выходной сигнал
2	VSS	Общий вывод

GT101DC имеет следующие технические характеристики:

Тип выходного сигнала:	пороговый
Тип чувствительного элемента:	элемент Холла
Наличие встроенного магнита:	есть
Тип чувствительности к полю:	встроенный магнит
Индукция включения при 25оС, Гаусс:	-
Индукция выключения при 25оС, Гаусс:	-
Максимальная чувствительность, мВ/Гаусс:	-
Макс рабочая частота, кГц:	100
Время нарастания сигнала, мкс:	15
Мин напряжение питания, В:	4.5
Макс напряжение питания, В:	24
Макс выходной ток, мА:	20
Температурный диапазон, гр. С:	-40…150
Корпус:	1GT1
Производитель:	Honeywell Inc.

Принцип действия датчика заключается в наведении разности потенциалов на границах полупроводниковой пластины с током, во внешнем магнитном поле. Усиленная датчиком разность потенциалов прямо пропорциональна напряжённости магнитного поля в области его установки. Таким образом, при размещении датчика вблизи вращающейся детали на выходе будет генерироваться цифровой сигнал.

Для обеспечения ШИМ выбираем IGBT транзистор SKM75GB063D фирмы Semicon. Данный IGBT имеет следующие отличительные особенности:

N-канальная гомогенная кремниевая структура (NPT IGBT, непробиваемый биполярный транзистор с изолированным затвором)

Малый хвостовой ток с малой температурной зависимостью

Высокая стойкость к короткому замыканию, самоограничение при закорачивании затвора с эмиттером

Положительный температурный коэффициент VCEsat (напряжение коллектор-эмиттер в насыщении)

Очень малые емкости Cies, Coes, Cres

Исключено защелкивание

Быстродействующие диоды, выполненные по запатентованной технологии CAL (управляемый осевой ресурс), с плавным восстановлением

Изолированная медная базовая пластина, выполненная с использованием технологии DBC (непосредственное медное соединение) без жесткой формовки

Большой зазор (10 мм) и путь утечки (20 мм)

В таблице 1.6 указаны рабочие характеристики IGBT транзистора

Таблица 4.6 Рабочие характеристики SKM75GB063D

Обозначение	Наименование	Условия снятия характеристики	мин.	ном.	макс.	Единица измерения
IGBT-транзистор
VGE(th)	пороговое напряжение затвор-эмиттер	VGE = VCE, IC = 1 мА	4,5	5,5	6,5	В
ICES	коллекторно-эмиттерный ток отсечки при соединении затвора с эмиттером	VGE = 0, VCE = VCES, Tj = 25 (125) °C		0,1	0,3	мА
VCE(TO)	постоянное пороговое напряжение коллектор-эмиттер	Tj = 25 (125) °C		1,05 (1)		В
rCE	дифференциальное сопротивление открытого канала	VGE = 15 V, Tj = 25 (125) °C		14 (18,7)		мОм
VCE(sat)	напряжение коллектор-эмиттер насыщения	ICnom = 75 A, VGE = 15В, на уровне кристалла		2,1 (2,4)	2,5 (2,8)	В
Cies	входная емкость	при следующих условиях: VGE = 0, VCE = 25 В, f = 1 МГц		4,2		нФ
Coes	выходная емкость			0,5		нФ
Cres	обратная переходная емкость			0,3		нФ
LCE	паразитная индуктивность коллектора-эмиттера			30		нГн
RCC'+EE'	суммарное переходное сопротивление выводов коллектора и эмиттера	температура выводов полупроводника Tc = 25 (125) °C		0,75 (1)		мОм
td(on)	длительность задержки включения	VCC = 300 В, ICnom = 75 A		60		нс
tr	время нарастания	RGon = RGoff = 15 Ом, Tj = 125 °C		50		нс
td(off)	длительность задержки выключения	VGE = ± 15В		350		нс
tf	время спада			35		нс
Eon (Eoff)	рассеиваемая энергия в процессе включения (выключения)			3 (2,5)		мДж

Для управления SKM75GB063D с помощью микроконтроллера выбираем драйвер фирмы International Rectifier IR2118, которая выпускает широкую гамму микросхем драйверов для управления затворами IGBT и полевых транзисторов. Все драйверы выпускаются в DIP и SMD исполнении с возможностью управления затворами приборов, работающих под напряжением до1200 В при макс. выходном напряжении на затворе до 20 В. Выпускаемые драйверы предназначены для управления затворами верхних, нижних, полумостовых, верхних и нижних, раздельных трехфазных мостовых и трехфазных схем включения.

Рисунок 4.2.7 Схема подключения драйвера IGBT IR2118

Данный драйвер имеет следующие технические характеристики:

Функциональность:	Верхн и нижн плеча прям
Напряжение высоковольтной части:	600
Напряжение логической части:	10...25
Макс. вытекающий ток в/в части:	130
Макс. втекающий ток в/в части:	270
Макс. выходное напряжение:	20
Диапазон рабочих температур:	-40...125
Корпус:	PDIP8
Входная логика:	TTL/CMOS
Дополнительные особенности:	Задержка 50нс
Производитель:	International Rectifier

Для питания микроконтроллера и остальных элементов схемы используем стабилизатор фиксированного положительного напряжения 5 вольт типа КР142ЕН5А. Выполнен в корпусе ТО - 220. Внешний вид и типовое включение КР142ЕН5А изображены на рисунке 4.2.8.

а) б)

Рисунок 4.2.8 Внешний вид (а) и типовое включение (б) КР142ЕН5А

На рисунке 4.2.8. обозначены:

1 - вход;

2 - общий;

3 - выход.

Несмотря на то, что основное назначение этого прибора - источник фиксированного напряжения, он может быть использован и как источник с регулированием напряжения и тока путем добавления в схемы его применения внешних компонентов. Внешние компоненты могут быть использованы для успокоения переходных процессов. Входной конденсатор необходим только в том случае, если регулятор находится далеко от фильтрующего конденсатора источника питания.

Основные параметры стабилизатора фиксированного напряжения 5 вольт типа КР142ЕН5А приведены ниже:

- выходное номинальное напряжение - 5В;

- выходное минимальное напряжение - 4,9В;

- выходное максимальное напряжение - 5,1В;

- входное максимальное напряжение - 15В;

- коэффициент нестабильности напряжения, максимальный - 0,05%/B;

- коэффициент нестабильности тока, максимальный - 1,33%/A;

- выходное сопротивление - 17мОм;

- ток КЗ - 750мА;

- максимальный выходной ток - 1,5А;

- рабочий диапазон температур кристалла -45 ... +125°С.

4.3Разработка принципиальной схемы контроллера

Структурная схема, разрабатываемой системы представлена на рисунке 4.3.1

Рисунок 4.3.1 Структурная схема, разрабатываемой системы

Рассмотрим общую схему ПАК, в которой показаны все основные блоки и протоколы передачи информации между ними. Эта схема представлена на рисунке 4.3.2.



Рисунок 4.3.2. Функциональная схема ПАК