Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Національний університет Львівська політехніка
Інститут:
Не вказано
Факультет:
Не вказано
Кафедра:
Кафедра автоматизованих систем управління
Інформація про роботу
Рік:
2012
Тип роботи:
Лабораторна робота
Предмет:
Елементи і вузли поліграфічної техніки
Група:
ВП
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ "ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА"
Інститут комп’ютерних наук і інформаційних технологій
Кафедра автоматизованих систем управління
ДОСЛІДЖЕННЯ ГЕНЕРАТОРІВ ЛІНІЙНО-ЗМІННОЇ НАПРУГИ
НА ДИСКРЕТНИХ ЕЛЕМЕНТАХ.
Лабораторна робота № 9
з дисципліни
"Елементи і вузли поліграфічної техніки"
Львів – 2012
ДОСЛІДЖЕННЯ ГЕНЕРАТОРІВ ЛІНІЙНО-ЗМІННОЇ НАПРУГИ
НА ДИСКРЕТНИХ ЕЛЕМЕНТАХ.
Мета роботи - вивчення принципів роботи і розрахунку генераторів лінійно-змінної напруги, реалізація їх на дискретних елементах та набуття досвіду наладки і дослідження в реальних умовах.
1.ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ.
Основна вимога до лінійно-змінної напруги - це лінійність її зміни під час робочого ходу (τроб). Така напруга має широке застосування в різних пристроях автоматики. Так наприклад, тільки лінійно-змінна напруга дозволяє отримати постійну швидкість розгортки електронного променя в осцилографі.
Розглянемо заряд конденсатора в електричному колі . Згідно з другим законом Кіргофа
E = uR + uC = iзар • R + uC , / 1 /
де uC = (1/ С) •( iзар dt = E (1- e -t/τ), τ = R • C - постійна часу. / 2 /
Струм заряду
iзар = (E - uC ) / R = (E / R) • e -t/τ / 3 /
зменшується по мірі заряду конденсатора .
Оскільки напруга заряду або розряду конденсатора будь-якої часовизначальної RC ланки має експоненційний характер, тому для отримання лінійно-змінної напруги необхідно використати початкову ділянку експоненти або використати спеціальні методи стабілізації зарядного струму протягом робочого ходу (τроб).
Якщо струм заряду постійний iзар = Iзар , то згідно з формулою /2/:
uC = (1/ С) •( Iзар dt = (1/C ) • Iзар • t = K • t , / 4 /
де K - швидкість наростання (крутизна) лінійно-змінної напруги,
тобто напруга на ємності змінюється в часі за лінійним законом. За час робочого ходу t = τроб напруга на ємності досягає максимального значення uс = UC max . Згідно з формулою /4/:
UC max = K • τроб. / 5 /
Швидкість наростання (крутизна) лінійно-змінної напруги відповідно рівна K = UC max / τроб
або через струм заряду згідно з формулою /4/ - K = Iзар / C .
Розглянемо схему генератора лінійно-змінної напруги (ГЛЗН), в якій стабілізація зарядного струму досягається за рахунок введення повторювального зворотнього зв’язку, так звана схема із «слідкуючим» зв’язком ( мал.1, тип VT - р-п-р , Ек зі знаком "+", а загальна шина ┴ - зі знаком "-").
Схема працює в очікувальному режимі і запускається вхідними додатніми достатньо тривалими (τзап) імпульсами з амплітудою Uзап . В початковому стані транзистор VT1 відкритий і шунтує конденсатор С (конденсатор через невеликий опір «колектор-емітер» відкритого транзистора повністю розряджений). Діод VD відкритий і йде швидкий заряд конденсатора C1 (ділянка кола: - Eк, VD , ліва обкладка C1 зі знаком "-",права обкладка C1 - зі знаком "+",RE, ┴). На конденсаторі C1 встановлюється напруга UC1 max ( Eк.
При подачі запускаючого імпульсу (момент часу t1) транзистор VT1 закривається і починається заряд конденсатора, струм заряду якого визначається за формулою /3/. З ростом заряду конденсатора C зростає напруга uc і відповідно до формули /3/ зменшується струм заряду. Зміна струму і напруги має експоненційний (нелінійний) характер. Так відбувається на початковій ділянці (t1 , t2) робочого ходу, поки не запрацює емітерний повторювач на транзисторі VT2, тобто напруга на базі транзистора VT2 не досягне значення UЕо, де
UЕо = EК / RЕ. / 6 /
Далі напруга в т. А буде визначатися сумою напруг:
(UA( = ( uc1 + uЕ ( = ( uc1 + uc ( =( Eк + uc (. / 7 /
Оскільки (UA( > (Eк(, то діод VD закритий, що забезпечує відключення джерела живлення Eк від схеми на час (проміжок від t1 до t3) генерування лінійно-змінної напруги, а його роль виконує заряджений до напруги Eк конденсатор C1. При цьому напруга на резисторі R
UR = UAB = ( UA - UБ ( = ( Eк + uС (- (uС (= Eк / 8 /
практично постійна. Відповідно і струм заряду постійний
Iзар = UR / R = Eк / R . / 9 /
Таким чином, напруга uС на конденсаторі C наростає за лінійним законом до рівня Eк за час τроб згідно з формулою /4/ при умові τлзн = τроб):
τроб = C • Eк / Iзар = Eк / K / 10 /
При завершенні запускаючого імпульсу ( момент часу t3) схема переходить в початковий стан: транзистор VT1 відкривається і конденсатор C через відкритий транзистор повністю розряжається (момент часу t4). В цей час відкривається діод VD і швидко дозаряджується конденсатор C1 до напруги Eк. Напруга на конденсаторі C1 за час τроб падає на величину (UС, яка залежить від співвідношення C1/ C:
( при C1/ C = 20 ( (UС1 = 5 %; при C1/ C = 40 ( (UС1 = 2 %).
2. ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ.
1. Пiдготовка до роботи
На основі параметрів згідно з варіантом завдання (варіант № 7 ) розрахувати параметри ГЛЗН з «слідкуючим» зв'язком.
ВАРIАНТИ ЗАВДАНЬ
N варіанту
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Тип транзистора
p-n-p
n-p-n
p-n-p
n-p-n
p-n-p
n-p-n
p-n-p
n-p-n
p-n-p
n-p-n
Максимальна вихідна напруга ЛЗН Uвих max, В
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
Робоча тривалість вихідної напруги ЛЗН τроб,мС
1
1
1
1
1
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
Зарядний струм Iзар , мА
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
Нехай задані наступні параметри ГЛЗН із «слідкуючим» зв'язком:
- амплітуда вихідного імпульсу Uвих мах = 14 В;
- тривалість вихідного імпульсу τроб = 0.1 • 10-3 С;
- величина зарядного струму Iзар = 14 • 10-3 А;
- коефіцієнт нелінійності лінійно-змінної напруги ( = 1% (0,01).
Розрахунок:
а) визначаємо напругу джерела живлення Eк за даною амплітудою вихідних імпульсів
Uвих мах : Ек =(1.1-1.4) • Uвих мах =(1.1-1.4) • 14 = 18 В;
б) транзистор вибираємо за максимальними значеннями колекторних струму і напруги та швидкодією:
U Кдоп > 1.5 • UКмах , IКдоп > 1.5 • Iзар , Fдоп > 1.5 • Fмах, де
UКмах= Eк = 18 В, Iзар =14 • 10 -3 А , Fмах =1/ τ роб = 10•10 3 Гц (за умовою).
Для вказаних значень параметрів вибираємо транзистор КТ 315Г (аналог BC 107), що має такі основні паспортні дані якого наступні:
UКдоп = 50 В, IКдоп = 200 • 10 -3 А, Fдоп = 60 • 10 3 Гц, тип транзистора - n-p-n, коефіцієнт ( = 50-350,
в) оскільки транзистор (p-n-р) типу, то Ек вимагає знаку "-", а загальна шина ┴ - "+";
г) визначаємо значення RК1 (за формулою /9/):
RК1 = (( Eк - Uvd () / Iзар ( (Eк( / Iзар = 17.5 / 14•10 -3 =1.25•10 3 Ом;
д) визначаємо (за /5/) швидкість наростання (крутизну) лінійно-змінної напруги відповідно рівна K :
K = Uвих max / τ роб = 14 / 0.1 •10 -3 = 140 •10 3 В/с;
е) визначаємо ( за /4/) значення ємності робочого конденсатора С :
C = Iзар • τ роб / Uвих max = 14•10 -3 • 0.1 • 10 -3 / 14 = 0.1 • 10 -6 Ф;
є) визначаємо ( за /11/)значення ємності робочого конденсатора С1 :
C1 = С / (0,2 • () = 0.1 • 10-6 / ( 0,2 • 0,01) = 50 • 10 -6 Ф;
ж) значення RЕ вибираємо із співвідношення:
RЕ = τ роб / ((мін • С ( ( - τ роб / (R • С1))) =
=0.1•10-3 / (50 • 0.1 •10-6 • (0.01 - 0.1 • 10-3 / (12 •103 •50 •10-6))) = 215 Ом;
з) значення опору RБ:
RБ1 = 0,7 • ( (мін • RК1 ) = 0.7 • 50 • 1.25 •10 3 = 43.75 •103 Ом;
и) неробочий проміжок часу визначається розрядом конденсатора С :
τ н.р. > 2 • (R • С).
1.2 Згідно з розрахованими значеннями здійснюємо підбір елементів відповідно до ряду елементів:
RК1 = 1.3 •10 3 Ом; RЕ = 215 Ом; RБ1 = 44 •10 3 Ом;
С = 0,1 • 10 -6 Ф; С1 = 50 • 10 -6 Ф;
Схема ГЛЗН з вказанням номіналів елементів приведена на рис.1.
Рис.1. ГЛЗН на біполярних транзисторах (р-n-p).
2. Проведення експериментальних дослiджень.
2.1 Підготували до роботи ПК: провели реєстрацію в системі, забезпечили роботу з програмою Electronics Work Bench. Забезпечили монтаж розрахованої схеми ГЛЗН з “слідкуючим” зв'язком на набірному полі Electronics Work Bench.
Дослідили роботу схеми в початковому стійкому стані без подачі запускаючих імпульсів шляхом спостереження осцилограм процесів в основних точках схеми (напруги на колекторах, емітерах і базах обох транзисторів) – рис.1:
ЕК = 18 В, UК1 = 17.15 В, UБ1 = 0.85 В, UС = UБ2 = 0.1248 В, UЕ2 = 0.006•10 -6 В, Ін.р. = 13.21 мА.
Дослідили роботу схеми ГЛЗН з періодичним запуском від генератора ( Uзап = 2В і τзап=5.0 • 10-3 С, оскільки Fзап = 200 Гц ) шляхом спостереження осцилограм процесів в основних точках схеми (напруги на колекторах, емітерах і базах обох транзисторів). Осцилограми приведені на рис.2а ( UБ1, UЕ2 ).і рис.2б ( UК1, UЕ ).
Рис.2а. ОВ на біполярних транзисторах n-p-n типу ( UБ1, UЕ2 ).
Рис.2б. ОВ на біполярних транзисторах n-p-n типу ( UС, UЕ2 ).
Визначили експериментальні значення Троб і τзарС , : Τроб ЕКС = 5 гориз.кл • 0.1 • 10 -3 = 0.5 • 10 -3 С; τзар ЕКС = 1.5 гориз.кл • 0.1 • 10 -3 = 0.15 • 10 -3 С,
Дане значення приблизно відповідає розр. τзар ЕКС = 0.1 • 10 -3 С і UC max= 19 B ( UC max= Eк ) .
2.3 Оцінили вплив зміни R і С на роботу ГЛЗН:
а) із збільшенням RК1I = RК1 * 2 = 2.2 • 103 Ом ( рис.3 ) - зменшується струм заряду IIзар і крутизна КI та збільшується тривалість лінійно-змінної напруги τIзар, (τIзар = 0.3• 10 -3 С, тобто τзар * 2 );
б) із збільшенням ємності СI = С • 2 = 2 мкФ ( рис.4 ) струм заряду без змін (RК1 = 2.2•103 Ом ), але зменшується крутизна КII та зростає тривалість наростання лінійно-змінної напруги до значення 16В (оскільки τIIзар > Троб , але UC max = 16 В , тобто UC max < Eк ).
Рис. 3. ГЛЗН на біполярних транзисторах. Ємність конденсатора збільшена вдвічі.
30.04.2013 23:04-
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора