Делитель частоты

;                                                            (11)

;                                                                        (12)

Выбран  трансформатор типа ТПК-0,7 обладающий следующими характеристиками:

Таблица 6 – Характеристики трансформатора Т1

Выходное  напряжение	9 В
Допустимый  ток нагрузки	0,08 А
Мощность	1,5 Вт

 

 

 

 

 

Для трансформатора данного типа наложенные условия [4]:

9 В ≥ 8,15 В; 0, 08 А ≥ 0,029 А;

 

С учетом параметров выбранного трансформатора, рассчитано максимальное амплитудное  значение напряжения на конденсаторе С1:

 

                                                                                           (13)

Напряжение U_{С1(ампл)}^max не превышает 15 В – максимально возможного входного напряжения стабилизатора DA1. Кроме того, точно знаяU_{С1(ампл)}^мах, можно определить тип конденсатора C1: конденсатор марки К50-35 имп: максимальное напряжение 16 В, емкость 1000 мкФ.

 

 

Таблица 7 – Характеристики конденсатора  К50-35

Тип К50-35
Рабочее напряжение,В	16
Номинальная емкость,мкФ	1000
Рабочая температура,С	-40...85
Выводы/корпус	радиал.пров.
Диаметр корпуса D,мм	10
Длина корпуса L,мм	17

 

Расчет  мощности микросхемы DA1:

         (14)

Эта мощность не превышает предельной для  выбранного типа микросхемы значения – 2 Вт.

Выбор диодного мостаVD1:

Данный диодный мост должен удовлетворять  следующим условиям:

1) обратное напряжение моста  > U_II(ампл) ^МАХ;

2) средний выпрямленный ток моста  > I_H^MAX .

Выбран  диодный мост типа КЦ405Е:

обратное напряжение 100 В, средний выпрямленный ток 1 А.

Очевидно, что условия выполняются:

     (15)

50 В >> В; 1 А >> А.

 

 

 

 

 

 

           4.2 Расчет источника питания для остальных элементов

 

Данные  блока питания:

• Напряжение нагрузки – U_н=5 В;
• Входное напряжение для блока питания U_вх=220 В;
• Частота входного напряжения f=50 Гц;
• Максимальный ток нагрузки I_н^мах =4,5мA+15мА=19,5мА
• Допустимое отклонение питающего напряжения α=0,15, т.е. ±15%

Обозначения в блоке питания:

• DA2 – Стабилизатор напряжения;
• Мост VD5 – VD8 – Выпрямитель напряжения;
• C2 – Сглаживающий конденсатор;
• Т2 – Сетевой трансформатор.
• U_I – напряжение первичной обмотки трансформатора;
• U_II – напряжение вторичной обмотки трансформатора;
• U_VD2 – падение напряжения на диодном мосте;
• U_C – напряжение на конденсаторах;
• U_DA2 – падение напряжения на микросхеме DA2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчет стабилизатора DA2 :

Характеристики  данной микросхемы должны удовлетворять  следующим условиям:

1) U_DA1^вых = U_н ;                                                                                                   (16)

2) I_DA1^max ≥ U_н^max ;                                                                                                 (17)  

В качестве DA2 выбрана микросхема типа КР142ЕН5В, которая обладает следующими параметрами:

Таблица 8 – Параметры стабилизатора DA2

Выходное  напряжение микросхемы (фиксированное)	5 В
Предельный  ток нагрузки	2 А
Разность  напряжений вход-выход	2,5 В
Предельная  рассеиваемая мощность	2 Вт
Максимальное  входное напряжение	15 В

 

Данная  микросхема удовлетворяет условиям: 5 В ≥ 4,5 В и 2 А ≥ 0,0195 А. Исходя из этого, рассчитана минимально необходимая величина постоянного напряжения U_C , которая требуется для работы DA2:

           (18)

Следовательно, напряжение на конденсаторе С₂ никогда не должно падать ниже уровня 7,5 В.

Расчет  емкости конденсатора С₂:

Напряжение  на конденсаторе С₂ представлено на рисунке 16.

Пусть ∆U_C = 1 В. Конденсатор С₂ можно рассчитать по следующей формуле:

=                                                       (19)

При этом минимально необходимое амплитудное  значение напряжения на конденсаторе U_C2 составит:

                        (20)

 

Расчет  минимального амплитудного значения напряжения вторичной обмотки трансформатора Т1:

                        (21)

Рассчитываем минимальное действующее  значение на вторичной обмотке трансформатора:

                                                (22)

Расчет номинального действующего значения напряжения на вторичной обмотке, т.е. при U_BX=220 B:

       (23)

Трансформатор выбирается исходя из следующих условий:

;                                                                                (24)

;                                                                                            (25)

Выбран трансформатор типа ТПК-0,7, обладающий следующими характеристиками:

Выходное  напряжение	9 В
Допустимый  ток нагрузки	0,08 А
Мощность	1,5 Вт

  Таблица 9- Характеристики трансформатора Т2

 

 

 

 

 

Для трансформатора данного типа наложенные условия и выполняются:

9 В ≥ 8,05 В; 0,08 А ≥ 0,0195 А;

С учетом параметров выбранного трансформатора рассчитано максимальное амплитудное  значение напряжения на конденсаторе С2:

 

                                                                    (26)

 

 

Напряжение U_{С2(дейст)}^мах не превышает 15 В – максимально возможного входного напряжения стабилизатора DA2. Кроме того, точно зная U_{С2(ампл)}^мах, можно определить тип конденсатора C₂: выбран конденсатор марки К50-35 максимальное напряжение 16 В, емкость 1000 мкФ (полное описание в Таблице 7).

Расчет мощности микросхемы DA1:

         (27)

Эта мощность не превышает предельной для выбранного типа микросхемы значения – 2 Вт.

Выбор диодного мостаVD2:

Данный диодный мост должен удовлетворять  следующим условиям:

1) обратное  напряжение моста > U_II(ампл) ^мах;

2) средний  выпрямленный ток моста > I_н^max .

Выбран диодный мост типа КЦ405Е: обратное напряжение 100 В, средний выпрямленный ток 1 А.

Очевидно, что условия выполняются:

    (28)

 100 В >>13,09 В; 1 А >> 0,0195 А.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.3 Расчет остальных устройств принципиальной схемы

 

Рассчитываем  сопротивление R1, оно необходимо для работы светодиода. Ток, потребляемый счетчиком составляет 0,08 А. Тогда ток на выходе из делителя: I_VU1 = 0,029А – 0,08А=0,021А Падение напряжения на диоде равно U_VU1=2 В. Напряжение на выходе счетчика равно U_DD1(вых) = 8 В. Следовательно, R₁ рассчитывается по формуле:

                                                       (29)               

Сопротивление R₂ необходимо для создания падения напряжения на фоторезисторе, которое не должно быть более 0,5 В ( ).

                                                 (30)

    Сопротивление R3 необходимо для усилителя. Так как падение напряжения на открытом транзисторе составляет 0,5 В, коэффициент усиления должен быть равен 9. Коэффициент усиления в данной работе рассчитывается по формуле:

                                                                                        (31)

Следовательно, сопротивления R3 и R4 можно выбрать, как 1 кОм и 8 кОм соответственно.

В соответствии с расчётом выбраны  резисторы типов:

R1: С2-10-0,5 – 280Ом ±0,5%,  R2: С2-10-0,5 – 360Ом ±0,5% , R3: С2-10-0,5 – 1кОм ±0,5%, R4: С2-10-0,5 – 8кОм ±0,5%.

Поскольку электролитические конденсаторы большой емкости хорошо фильтруют  низкочастотные колебания, в схему  необходимо включить керамические конденсаторы малой емкости, которые, в свою очередь, хорошо фильтруют высокочастотные  колебания. Выбраны два конденсатора типа     К10-50б. Добавление в  схему данных устройств повышает стабильность входного сигнала стабилизаторов.

 

Заключение

 

В данной работе было необходимо разработать  делитель частоты с коэффициентом деления 2, а так же блок питания, работающий от сети 220 В. Устройство, разработанное по данной схеме, обеспечивает деление входной частоты импульсов в 2 раза.  В качестве основной микросхемы выбрана К561ТМ2, из-за её простоты и соответствия требованиям, предъявляемым к делителю. Счетчик, как таковой, является делителем частоты, поскольку происходит отбор импульсов по определенному правилу (с определенным коэффициентом деления). Данная часть курсового проекта содержит необходимое количество рисунков и схем, которые наглядным образом отражают особенности элементов.

Разработанная схема отличается простотой реализации и стабильностью сигнала на выходе.

Так же в  данной схеме использовалась гальваническая развязка, что повлияло на надежность работы в целом,  и операционный усилитель, необходимый для усиления подаваемого с гальванической развязки сигнала и обеспечения стабильности её работы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список  литературы:

 

1. Гусев В.Г., Гусев Ю.М. Электроника: Учеб. Пособие для приборостроит. Спец. Вузов. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. Шк. 1991. – 622 с.: ил.
2. Вениаминов В.Н. Микросхемы и их применение, - М.: Радио и связь, 1989.
3. Справочник: Логические ИС под редакцией  – ч.1
4. Вильнин А.Д. Методические указания: расчет однополярного блока питания.
5. Чурсин Ю.А. Основы схемотехники. Учебное пособие.- Томск: Издательство Томского политехнического университета,2008.-124с.