2.3 Опис роботи схеми пристрою.

Контроль постійної прямої напруги на світлодіоді проводиться слідуючим чином:

1. Заземлити пристрій;

2. Під’єднати пристрій до мережі змінного струму, ввімкнути і прогріти протягом 15хв.;

3. Перемикачем SA5 “Режим” виставити необхідне значення прямого струму, що відповідає типу контрольованого світлодіода, згідно вимог аАО.336.076ТУ.

4. Встановити контрольований світлодіод у контактне приспосіблення; закрити його, при цьому повинен погаснути світлоіндикатор HL3 “Блокування”;

5. Короткочасно натиснути кнопку SBI “Вимірювання”, при цьому повинен загорітися світлоіндикатор HL2 “Вимірювання”. При відповідності постійної прямої напруги на світлодіоді вимогам аАО.336.076ТУ буде горіти світлоіндикатор VД32 “Придатний” і при невідповідності VД31 “Брак”.

2.4. Розрахунок споживаної пристроєм потужності.

Проводимо розрахунок потужності споживаної блоком А5-вимірювальний компаратор. Воно включає в себе мікросхему КУТ53ІА х живленням 15В; струм споживання Іспож=10мА по кожній шині. Струм споживання світлоіндикатора VД31 (VД32) з вихідним ключем Іспож=15мА при напрузі 15В;

Вт

Потужність споживана генератором стабільного струму (Блок А2) складається з потужності споживаної мікросхемою КУТ531А і силового ключа на транзисторі КТ602Б з струмом споживання Іспож=50мА при напрузі 30В;

Вт

В якості стабілізуючих елементів вибираємо кремнієвий термокомпенсований стабілітрон типу КС175А з такими параметрами:

Напруга стабілізації Uст=7,57В;

Максимальний струм стабілізації Істаб.max=50мА;

Мінімальний струм стабілізації Істаб.min=5мА;

Розсіювана стабілітроном потужність 0,25 Вт;

Диференціальний опір при Іст=5мА, Rд=27.

Так як напруга живлення операційних підсилювачів +(-) 15В, в схемі стабілізації використовуємо два послідовно включені стабілітроні з напругою стабілізації (7,5+7,5)=15В;

Вихідними даними для розрахунку будуть:

Вихідна напруга Uвих=15В; допустиме відхилення вихідної напруги, яку допускають операційні підсилювачі в сторону збільшення авих і зменшення ввих рівні 10%; номінальний струм навантаження ІН(+)=(10+10)=20мА. Розрахунок проводимо для однієї шини живлення. Допустимі відхилення вхідної напруги, що допускаються ГОСТом для випробувальної апаратури від номінальної в сторону збільшення авх=10%, в сторону зменшення ввх=15%; допустимі відхилення струму навантаження в сторону збільшення С=5%; в сторону зменшення d=5%.

Розрахуємо необхідне значення коефіцієнту стабілізації:

Визначаємо максимальне значення коефіцієнта стабілізації. Номінальний струм Ін через стабілітрон приймаємо рівний 25мА.

Необхідне значення вхідної напруги, яке зможе забезпечити задані параметри стабілізації буде:

Розрахуємо величину обмежувального резистора

Ом

З стандартного ряду резисторів вибираємо резистор номіналом 43Ом. Максимальний струм , який буде протікати через стабілітрон з врахуванням відхилень вхідної напруги і відхилень струму навантаження буде:

Визначене максимальне значення струму не перевищує максимально допустиме значення струму через стабілітрон

, так як

мА

Для подальших розрахунків Істаб.max приймаємо рівне 40мА.

Розраховуємо розсіювану потужність, яка розсіється на обмежувальному резисторі:

Вт

В якості обмежувального резистора використовуємо резистор типу МЛТ-0,25-43 Ом, ГОСТ65-13-75, з потужністю розсіювання 0,25 Вт.

По визначених розрахунками даними проводимо розрахунок випрямляча для живлення схеми стабілізації. Вихідними даними для подальши розрахунків будуть: вхідна напруга на вході стабілізатора – вихідна напруга випрямляча U, для подальших розрахунків приймаємо U0=20,02B; струм навантаження І0=40мА.

Для випрямляча вибираємо однофазну мостову схему. При таких схемах випрямляння коефіцієнта використання силового трансформатора досягає 0,9. Зворотня напруга, що діє на кожний діод моста і напруга вторинної обмотки силового трансформатора приблизно в 2 рази менша, чим в двохнапівперіодних випрямлячах з середньою точкою. Амплітуда і частота першої гармоніки пульсації така ж як і в схемах з середньою точкою.

Розрахуємо значення активного опору обмоток трансформатора приведених до вторинної обмотки:

; де

Вт – магнітна індукція в магнітопроводі для трансформаторів до 1000 Вт приймається 1,2-1,6 Тл, приймаємо Вт =1,3 Тл;

S – число стержнів трансформатора на яких розміщені обмотки S=1 для магнітопроводів типу ШЛ;

кrc – коефіцієнт, який залежить від схеми випрямлення, визначається по табл.3.2. [ЛІ]; кrc=3,5·103;

Розраховуємо параметр А, який залежить від кута відсічки діода в мості випрямляча:

де р – число імпульсів випрямленої напруги;

р=2 – для однофазної мостової схеми випрямлення.

По визначеному значенню коефіцієнта А визначаємо додаткові параметри B, D, F, H по графіках на рис.3-7, 3-9 [ЛІ]. Вони становлять:

B=1.01; D=2.2; F=6; H=400;

Розраховуємо необхідні параметри для вибору діодного моста і подальшого конструктивного розрахунку трансформатора.

Необхідне значення діючої напруги вторинної обмотки трансформатора:

Діюче значення струму вторинної обмотки трансформатора

Зворотня напруга на діоді моста:

Середнє значення випрямленого струму через діод:

Діюче значення струму через діод:

Розрахуємо ємність конденсатора фільтру:

де r – опір обмотки трансформатора; кен – коефіцієнт пульсації в %, приймаємо кен=10%.

Тоді мкФ. Згідно стандартного ряду вибираємо ємність номіналом 50 мкФ типу К50-6 з робочою напругою 25В, ОЖО.464.042ТУ.

Згідно розрахованих параметрів вибираємо для моста випрямляча діоди типу КД102А, ТТЗ.362.083ТУ з параметрами:

Uзвор.max =250 В; Іпр.max=100 мА;

Uпр.max=1 B; Дfmax=1 Гц.

2.7. Конструктивний розрахунок силового трансформатора.

Для розрахунку основного параметру трансформатора знаходимо QC=Q0, добуток площі поперечного перерізу вікна на поперечне січення магнітопроводу:

густина струму в обмотках j=4 А/мм2; амплітуда магнітної індукції Bm=1.1Т; з=0,77.

По графіках 1.5 [Л2] визначаємо:

см2

по таблицях 1.11, 1.12 знаходимо km – коефіцієнт заповнення міддя=0,22; kс – коефіцієнт заповнення сталлю рівний 0,96.

Згідно розрахованого Qc?Q0 по таблиці 1.6 [Л2] вибираємо магнітопровід типу ШЛ 12х12,5 з електромагнітної сталі Э42, товщина листа 0,35 мм, з розмірами:

а=12; h=30; c=12;C=48; H=42; b=12,5;

Активна площа перерізу магнітопроводу Qc.А=1,31 см2;

Активний об’єм магнітопроводу Vст.=13,36 см2;

Розраховуємо витрати в сталі магнітопроводу Рсталі=G?G’ де G – питомі втрати (Вт/кг), які залежать від марки сталі, товщини листа, магнітної індукції, частоти мережі.

G’ – маса магнітопроводу, кг (визначається з рис. 1.6[Л2]),

1.7 [Л2] G=2 Вт/кг; G’=0,1 кг;

Рсталі=G?G’=2?0,1=0,2 Вт/кг;

b

C

Рис. 6

Визначаємо активну складову струму холостого ходу, вона виражається у відсотках від номінального струму споживання:

реактивна складова струму