WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 6 |
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ УДК 681.3.01(075.8) Государственное образовательное учреждение высшего ББК 32.81я73 профессионального образования С60 Солдатов А.И., Макаров В.С., Сорокин П.В.

«ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» С60 РАСЧЕТ СХЕМ УПРАВЛЕНИЯ ДИСКРЕТНЫМИ ИНДИКАТОРАМИ: Учебное пособие/А.И.Солдатов. – Томск: Изд-во ТПУ, 2009. – 105 с.

А.И. Солдатов, В.С.Макаров, П.В.Сорокин В учебном пособии приведена методика расчета схем управления дискретными индикаторами, при работе в статическом непрерывном, статическом импульсном и динамическом режимах.

Методика расчета каждого типа индикаторов показана на конкретных примерах с подробным пояснением. Пособие РАСЧЕТ СХЕМ УПРАВЛЕНИЯ ДИСКРЕТНЫМИ предназначено для студентов направления 200100 ИНДИКАТОРАМИ «Приборостроение».

УДК 681.3.01(075.8) ББК 32.81я73 Учебное пособие Рекомендовано к печати Редакционно-издательским советом Томского политехнического университета Рецензенты Кандидат технических наук, профессор, зав. кафедрой медицинской и биологической кибернетики ГОУВПО СибГМУ РОСЗДРАВА Я.С. Пеккер Кандидат технических наук, доцент кафедры СВЧиКР ТУСУР Н.Д. Хатьков © Солдатов А.И., 2009 ©Макаров В.С., 2009 ©Сорокин П.В., 2009 © Томский политехнический университет, © Оформление. Издательство Томского Издательство Политехнического университета, 2009 Томского политехнического университета Томск 2009 1 2 ВВЕДЕНИЕ 1. УСТРОЙСТВА ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ НА Значительные успехи, достигнутые в области вычислительной ОСНОВЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ИНДИКАТОРОВ техники и разрабатываемых на ее основе цифровых аппаратных комплексов, стимулировали широкий фронт работ по созданию Наиболее распространенными применениями полупроводниковых электронных индикаторных устройств и систем. индикаторов являются: индикация состояния интегральных схем (панелей) В настоящее время в аппаратурном обеспечении цифровых и аппаратуры в целом, подсвет надписей и кнопок, создание шкал и табло.

комплексов в качестве элементов индикации широко применяются Все эти преимущества полупроводниковых индикаторов перед жидкокристаллические, газоразрядные, полупроводниковые, вакуумные индикаторной элементной базой, применявшейся ранее, позволяют люминесцентные и другие дискретные индикаторы. проектировать приборы с меньшими габаритными размерами, Каждый из указанных типов индикаторов, основанных на энергоемкостью, повышенной эксплуатационной надежностью и более использовании различных физических принципов, предъявляет низкими затратами на проведение регламентных работ по замене определенные требования к амплитудам управляющих напряжений и виду индикаторов.

тока. Полупроводниковые индикаторы могут работать в статическом непрерывном, статическом импульсном и динамическом режимах работы.

Поскольку полупроводниковые индикаторы имеют чрезвычайно низкое динамическое сопротивление при напряжениях, больших напряжения отсечки, то их необходимо подключать к источникам тока.

Схема подключения светодиода к источнику напряжения, приведенная на рис. 1.1, может быть рассмотрена как подключение к источнику тока в случае, если напряжение питания Uип больше падения напряжения на светодиоде Uпр при прохождении через него прямого тока Iпр и если сопротивление токоограничивающего резистора R больше дифференциального сопротивления полупроводникового индикатора [7].

Рис. 1.1. Схема включения индикатора Вследствие низкого дифференциального сопротивления светодиодов их не следует включать параллельно, так как незначительное изменение Uип и различие в дифференциальном сопротивлении может привести к резкому возрастанию тока светодиода с меньшим Uпp, к резкому возрастанию его светоотдачи и рассеиваемой мощности. Таким образом, при подключении к источнику напряжения Uип каждый 3 полупроводниковый индикатор должен быть защищен своим резистором.

При необходимости подключения к одному источнику питания полупроводниковых индикаторов различных цветов свечения (красного, зеленого, желтого) сопротивления токоограничивающих резисторов в связи с различием Uпp рассчитываются для светодиодов каждого цвета отдельно. Один из вариантов такого подключения представлен на рис.

1.2.

Сопротивление токоограничивающего резистора в схеме рис.

Рис.1.2. Схема включениях индикаторов различных цветов свечения 2.1 может быть определено из соотношения Uип -Uпр На графике показаны только граничные нагрузочные прямые, R = определяющие максимальное и минимальное значения Iпр.

Iпр где Uип — напряжение источника питания, В; Iпр — прямой ток через полупроводниковый индикатор, А; Uпp — падение напряжения на полупроводниковом индикаторе при прохождении через него прямого тока Iпр, В.

Величины Uпp и Iпр берутся из паспорта на полупроводниковый индикатор.

Учитывая наличие допусков на величины Uип, Uпp, R минимальное и максимальное значения Iпр могут быть определены из соотношений Uим.min -Uпр.max I = пр.min Rmax Uим.max -Uпр.min I = пр.min Rmin Рис. 1.3. Графический способ определения протекающего через светодиод тока: 1, 2 -- граничные значения Iпр; 3— граничная Путем изменения напряжения источника питания и сопротивления нагрузочная прямая при максимальном значении Uип, =5,5 В и R и ужесточения допусков на них необходимо обеспечивать, чтобы Iпр.макс минимальном значении R = 270 Ом; 4 — граничная нагрузочная не превышал максимально допустимого по паспорту значения Iпр и чтобы прямая при минимальном значении Uип = 4,5 В и максимальном Iпр.мин обеспечивал минимально допустимую яркость свечения значении R = 330 Ом полупроводникового индикатора.



На рис. 1.3 показано графическое определение максимального и Схема на рис. 1.1 является основной схемой включения минимального значений прямого тока Iпр через полупроводниковый полупроводникового индикатора при работе в режиме постоянного тока.

индикатор с учетом допусков на напряжение источника питания Uип, Рассмотрим несколько дополнительных вариантов включения сопротивление токоограничивающего резистора R, падение напряжения единичных индикаторов, в том числе с элементами защиты от на полупроводниковом индикаторе Uпp. При построении приняты воздействия превышающих (для данного прибора) предельно следующие допущения: Uип = 5 В±10%, R = 300 Ом±10%, допуск на Uпp допустимые значения параметров. Критическим в данном случае для приведен на вольт-амперной характеристике полупроводникового полупроводникового индикатора являются превышения прямого тока Iпр и индикатора.

обратного пробивного напряжения Uобр. Причиной возмущений могут быть 5 переходные процессы, возникающие в источниках питания при переключениях, емкостные и индуктивные выбросы при перекоммутациях релейных и электронных схем, гальванически связанных с ППИ, наводки от рядом расположенных сильноточных цепей.

Приведенная схема подключения индикатора может быть использована при Uип, меньшем либо равном Uобр. При таком включении не существует опасности пробоя даже при установке полупроводникового индикатора в схему обратной полярностью. При положительном импульсном выбросе Uип пробоя индикатора не наступает, так как он выдерживает значительные выбросы прямого пикового тока Iпик (например, для ЗЛ341Б при Iпр=10 мА Iпик.макс = 60 мА). При отрицательных выбросах Uип, не превышающих |Uип| + |Uобр|, снижается Iпр с соответствующим, Рис. 1.4. Схема защиты индикатора при отрицательных выбросах естественно, снижением яркости свечения полупроводникового Uип последовательным включением кремниевого диода индикатора, при этом повреждения индикатора не происходит.

При отрицательных выбросах Uип превышающих |Uип| + |Uобр|, от отрицательных выбросов Uпит, превышающих |Uип| + |Uобр|.

необходима защита индикатора последовательным (рис. 1.4) включением На рис. 1.5.б [12] приведена схема защиты с использованием кремниевого диода. При расчете сопротивления токоограничивающего двух индикаторов, включенных встречно-параллельно. Яркость свечения резистора R и выборе кремниевого диода необходимо обеспечивать такого индикатора в результате использования обеих полуволн значение тока через индикатор и кремниевый диод в соответствии с переменного тока будет выше яркости индикатора на схеме рис. 1.5.а.

паспортными значениями.

При расчете резистора R необходимо руководствоваться не столько Как указывалось выше, полупроводниковый индикатор работает обеспечением равенства проходящего через него тока паспортному только при протекании тока через него в прямом направлении. При значению Iпр, сколько превышением паспортного значения Uобр на необходимости работы индикатора на переменном токе требуется непроводящем полупроводниковом индикаторе.

предусмотреть его защиту от воздействия обратного напряжения, если ожидается превышение максимально допустимого обратного напряжения для данного индикатора. На рис. 1.5.а приведена схема защиты индикатора от воздействия Uобр с помощью кремниевого диода.

При выборе диода необходимо обеспечить соответствие протекающих через него токов паспортным значениям.

Параллельно-встречное включение кремниевого диода, приведенное на рис. 1.5.а, может быть также использовано для защиты индикатора, используемого в режиме работы при постоянном токе, для защиты Рис. 1.5. Схема включения индикаторов в сеть переменного тока с защитой от пробоя: а — встречным включением кремниевого диода; б — встречным включением второго индикатора На рис. 1.6 представлена схема защиты индикатора при помощи резистора R1, обеспечивающего ограничение падения напряжения на 7 единичном индикаторе, когда он находится в непроводящем состоянии, до единичном уровне напряжения на выходе ИМС. При этом значения, меньшего максимально допустимого Uобр. подключении используются только схемы с открытым коллектором.

Сопротивление токоограничивающего резистора При этом выходное напряжение низкого уровня ИМС должно быть значительно ниже напряжения индикатора при прохождении через него прямого тока, т. е.

Приведенные на рис. 1.7, а и б схемы возбуждения индикаторов в выключенном состоянии потребляют по сравнению с включенным их состоянием пренебрежительно малые мощности.

Рис. 1.6. Схема защиты индикатора параллельным включением резистора Схемы управления индикаторами в статическом режиме.

Наиболее часто используемые схемы подключения, базирующиеся [13] на возбуждении единичных индикаторов непосредственно с выходов ТТЛ-схем, приведены на рис. 1.7.

Рис.1.7. Схема возбуждения индикаторов с выхода ТТЛНа схеме рис. 2.7, а включение индикатора происходит при вентелей единичном уровне напряжения на выходе ИМС. Сопротивление токоограничивающего резистора R определяется из выражения Предлагаемые схемы управления предусматривают необходимость коммутатора напряжения для каждого индикатора.

Однако в практике проектирования бывает необходимо создание где Iпр — прямой ток через индикатор;

дисплеев позиционного типа, т. е. с включением одного индикатора — напряжение логической единицы на выходе ИМС;

из некоторого числа N. С целью сокращения объема оборудования — падение напряжения на индикаторе при протекании в качестве коммутатора напряжения могут быть применены через него прямого тока Iпр. дешифраторы 1 из 4, 1 из 8, 1 из 16. На рис. 1.8 приведена На рис. 1.7,б включение индикатора происходит при нулевом структурная схема управления дешифратором типа 533ИД7.





уровне напряжения на выходе ИМС. При этом типе включения можно Приведенные схемы (рис. 1.7,а, б, в) возбуждения использовать схемы с открытым коллектором. Сопротивление индикаторов имеют недостаток, заключающийся в ограниченности токоограничивающего резистора: коэффициента разветвления из-за значительных токов потребления индикатором, сравнимых с нагрузочной способностью ТТЛ-вентилей.

С целью устранения этого недостатка в схему подключения вводят дополнительный буферный транзистор. Такие схемы где Uип — напряжение источника питания;

подключения [14] приведены на рис. 1.9.

- нулевой логический уровень выходного напряжения ИМС.

На рис. 1.7, в включение индикатора происходит при 9 Рис. 1.8. Схема управления индикаторами позиционного дисплея дешифратором двоично-десятичного кода в десятичный:

1 — информационные входы ИМС; 2— вход ИМС «контроль», DC— дешифратор двоично-десятичного кода в позиционный; R1 – R— токоограничивающие резисторы; ЕИ1- ЕИ8 - единичные индикаторы позиционного дисплея.

В схемах, представленных на рис. 1.9,а и 1.9,г подключение индикаторов происходит при нулевых, а в схемах на рис. 1.9, б, в, д при единичных логических уровнях на выходах ИМС. Токоограничивающие Рис. 1.9. Схема возбуждения индикаторов с использованием сопротивления для схем подключении рис. 1.9, а — в определяются из усилительного транзистора.

соотношения Учитывая, что наиболее рациональным и чаще встречающимся способом передачи информации является передача ее в виде двоичнодесятичного кода (ДДК), рассмотрим возможности дешифрации где - падение напряжения коллектор-эмиттер насыщенного информации из ДДК в позиционный семисегментный код цифровых транзистора, а для схем подключения рис. 1.9, г и 1.9, д - из соотношения индикаторов.

При передаче информации в виде ДДК наиболее простым способом управления цифровыми ППИ является способ управления в статическом Если тип проводимости транзистора безразличен, следует режиме (режиме постоянного тока), при котором каждый индикатор применять схему рис. 1.9, б, когда индикатор должен включаться обеспечивается устройствами памяти, дешифратором ДДК в логической единицей на базе транзистора, и схему рис. 1.9, а, когда позиционный код (ПК), воспринимаемый ППЦИ, а также индикатор должен включаться логическим нулем на базе транзистора. формирователями тока.

В общем виде структурная схема управления индикатором в режиме постоянного тока представлена на рис. 1.10.

Дешифратор преобразует информацию ДДК в семиразрядный позиционный код. Полупроводниковые индикаторы являются токовыми приборами, для их нормального функционирования необходимо стабилизировать прямой ток через каждый элемент. Эту задачу выполняют формирователи тока. Таким образом, преобразованная из ДДК в 11 позиционный код информация поступает с нормированными по току требуемой величине силы света. По найденному, из вольт-амперной Iпр характеристиками на управляющие входы индикатора. При характеристики, определяем Uпр.

необходимости индикации десятичных значений параметров, поступающие на схему управления данные должны содержать информацию о включении децимальной точки (ДТ). Эта информация по сигналу «Разрешение записи» запоминается устройством памяти ДТ, нормируется формирователем тока и подается на светодиод децимальной точки индикатора.

Рис.1.11. Схема управления семисегментным полупроводниковым индикатором с общим катодом в статическом режиме работы Для светодиодного индикатора с общим катодом применяется дешифратор с активным выходом высокого уровня, типа 514ИД1.

Максимальный выходной ток дешифратора должен удовлетворять условию:

Iвых1 Iпр мах Рис. 1.10. Структурная схема управления полупроводниковым индикатором (семисегментным) в режиме постоянного тока. Если это условие не выполняется, то необходимо предусмотреть в схеме усилители тока, например на биполярных или полевых транзисторах Принципиальная схема управления цифровыми ППИ содержит рис.1.12.

буферные регистры, в которые записывается отображаемая информация, преобразователи кодов, в качестве которых могут выступать дешифраторы входного двоично-десятичного кода в код семисегментного индикатора, токоограничительные резисторы и светодиодный индикатор с общим катодом (рис.1.11).

Резисторы R1R7 задают режим работы светодиода, и определяются из формулы:

U1 - Uпр вых R1 = Iпр Рис.1.12 Схема включения полупроводниковых индикаторов с общим где - выходное напряжение дешифратора высокого уровня, катодом в статическом режиме работы U1ых в - прямое падение напряжения на светодиоде при заданном.

Uпр Iпр Резисторы R1R7 для схемы рис.1.12 рассчитываются по формуле:

определяется из канделл-амперной характеристики по Iпр 13 Uп -Uкэ -Uпр U вых - выходное напряжение низкого уровня дешифратора, R1 = Iпр DD2.

где Uп - напряжение питания, Uкэ - падение напряжения на переходе коллектор- эмиттер транзистора VT1 в открытом состоянии, Uпр - прямое падение напряжения на светодиоде при токе Iпр.

Ток базы насыщения транзистора определяется из выражения:

Iкн Iпр, Iбн = = Рис.1.13 Схема включения полупроводниковых индикаторов с общим анодом в статическом режиме работы где – статический коэффициент передачи транзистора VT1.

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 6 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.