Сопряжение датчиков и устройств ввода данных с компьютерами IBM PC

Ток в первичной обмотке  трансформатора ,А

I1=0,707*DL*I0*U2/U1        (64)

I1=0,707*1,9*1,05*20,54/220=0,13 А

S2=0,707*DL* BL*P0        (65)

S2=0,707*1,33*1,9*16,22=29 В*А

S1= S2=29 В*А

Габаритную мощность трансформатора, В*А

Sтр =29 В*А

Выпрямленный ток через  диоды Iпр., А

Iпр.=0,5*I0*DL        (66)

Iпр.=0,5*1,05*1,9=1 А

1 А< 1,57* Iпр. ср макс =1,1 А

Обратное напряжение на диодах Uобр, В

Uобр=1,41*BL*U0 макс        (67)

Uобр=1,41*1,33*15,52=29 В< Uобр. макс.=400 В

Выбранные предварительно диоды  пригодны для работы в схеме.

Посчитаем величины U2m и I0к.з. напряжение холостого хода и ток  короткого 

замыкания:

U2m=U2/         (68)

U2m=20,54/ =14,67 В

I0к.з.=m*U2* /r        (69)

I0к.з.=2*20,54*1,4/10,4=5,53 А

Строим внешнюю характеристику выпрямителя, умножая ординаты кривой рис.2.25 (см.

2.с.63) на U2m, абсциссы на I0к.з  :

Внешняя характеристика выпрямителя 

4.3.4.        Определяем максимальное выпрямленное напряжение при максимальном

напряжении сети U0x.x.макс, В:

U0x.x.макс= U2m *(1+амакс) ,        (70)

U0x.x.макс=14,67*(1+0,005)=14,74 В

4.3.5.        Из графика на рисунке 2.21 см. (2.с.62) определим коэффициент H:

H=780

4.3.6.        Определим величину емкости С4,мкФ:

С=H/Кп1*r,        (71)

где Кп1-коэффициент пульсаций  по первой гармонической составляющей см. (2.с.61)

С=780/0,1*10,4=750 мкФ.

4.3.7.        Определим амплитуду первой гармоники выпрямленного напряжения U0m1

,В:

U0m1 = U0*H/r*C        (72)

U0m1 =15,45*780/10,4*750=1,54 В

Конденсатор выбираем по величинам U0x.x.макс=14,74В, U0m1 =1,54В, выбираем

конденсатор К50-6 1000 мкФ.

5. КОНСТРУКТИВНОЕ ИСПОЛНЕНИЕ  УСТРОЙСТВА ДИСТАНЦИОННОГО УПРАВЛЕНИЯ.

5.1. Конструктивное исполнение  исполнительного устройства (ИУ).

ИУ имеет настольное оформление. Размещено в монтажном корпусе, имеющем две 

панели. На передней панели устройства размещен индикатор сети и разъем DIP-8 для 

соединения с макетной платой, вставленной в слот компьютера. На задней панели

расположены – сетевой  шнур, гнездо предохранителя и десятиштырьковый разъем, для 

соединения с интерфейсом  дистанционного управления, находящегося в передатчике.

ИУ размещено на печатной плате с двусторонним монтажом. На плате размещены:

источник питания, с двумя  выходными напряжениями; блок реле и блок оптронов.

Плата крепится к монтажному корпусу с помощью трех болтов. Оптроны на плате 

установлены в разъемах под  микросхемы (на 6 ножек). Остальные элементы крепятся

непосредственно к плате. Так как суммарная потребляемая мощность всех приборов

ИУ невелика, то устройство не нуждается в принудительном охлаждении. В приборе 

используется керамический предохранитель 1А, что является обязательным атрибутом 

в любой силовой части  электронного прибора. Если не предусмотреть  такую 

возможность, то пробой конденсатора источника питания приведет к  выходу из строя 

трансформатора.

5.2.        Конструктивное оформление устройства сопряжения.

Устройство сопряжения выполнено  на макетной плате, которая вставляется  в 

стандартный слот компьютера IBM PC. Устройство управления размещается  на

макетной плате, которая  вставляется в слот расширения PC. В качестве элементов 

макетной платы используем микросхемы серии КР1533. Это маломощные

быстродействующие интегральные микросхемы, предназначенные для  организации 

высокоскоростного обмена и  обработки информации, временного и  электрического

согласования сигналов в  вычислительных системах. Микросхемы серии КР1533 по

сравнению с известными сериями  логических ТТЛ микросхем обладают минимальным 

значением произведения быстродействия на рассеиваемую мощность. Зарубежный

аналог- серия SN74ALSxxxx фирмы Texas Instruments (США). Микросхемы

изготавливаются по усовершенствованной  эпитаксиально – планарной технологии с 

диодами Шотки.На плате расположены  цепочки гнезд, в них впаяны разъемы  под 

микросхемы. Все соединения выполнены монтажным проводом. Такой  способ

изготовления обеспечивает быстрый и точный монтаж, особенно все эти преимущества

ощутимы, если изготавливается  всего одна или две платы, при  большем количестве

рациональнее использовать печатные платы. С внешней торцевой стороны платы 

располагается разъем DIP-8, для  соединения с исполнительным устройством. Питание 

платы осуществляется от источника  питания компьютера.

Особенности питания макетной платы. Обычно источники питания  способны выдавать

на платы установленные  в слоты расширения 4А. Если во все  слоты системной шины

вставить специализированные платы, то ток потребляемый одной  шиной 

соответственно уменьшится в n-количество раз, где n- количество плат. Поскольку 

у цифровых систем потребность  в мощности изменяется в очень  широких пределах и 

часто зависит от особенностей операции, выполняющейся за очень  короткое время, в 

цепях питания следует  вводить конденсаторную развязку, для  удовлетворения

краткосрочных потребностей в такой мощности. Благодаря этому  мгновенная мощность

необходимой величины не должна будет поступать непосредственно  от системного

источника питания. Для компенсации  значительных по амплитуде низкочастотных

колебаний мощности используются монолитные конденсаторы емкостью от 10 до 50

мкФ. Введение конденсаторной развязки в шину питания с напряжением +5В имеет 

исключительно большое значение, поскольку в стандартных конфигурациях  именно от

этой шины будет, потребляться наибольший ток. В случае работы на высоких 

частотах и при меньшей  переходной мощности следует использовать керамические

конденсаторы с номиналами 10-100 нФ. Эти конденсаторы обычно включаются между 

земляным выводом и  выводом питания таких схем с  большими переходными 

характеристиками, как ТТЛ  ИС, шинные формирователи и приемопередатчики, БИС и 

приборы с высокой скоростью  переключения.

Нагрузочная и управляющая  способность системной шины. При  подключении устройства

к системной шине необходимо учитывать ее нагрузочную и управляющую  способность.

Что касается выходных сигналов шины, то шинный формирователь должен обеспечивать

ток, достаточный для управления системой пользователя. В случае входных  сигналов

шины подключаемая к ней  система пользователя должна обладать способностью,

управлять системной шиной.

Как правило, нужно производить  расчет нагрузки, чтобы получить ее точное

значение для конкретного  устройства. На практике, однако, для  этого пользуются

несколькими полезными эмпирическими  правилами.

1. Нельзя подключать n-канальные  МОП БИС непосредственно к  системной шине. В 

типичном случае эти ИС обладают малой нагрузочной способностью и не выдерживают 

воздействия отрицательных  выбросов, которые могут появляться на шине.

2. Не следует нагружать  никакую сигнальную линию более  чем двумя ТТЛ БИС.

3. Нельзя делать сигнальные  линии шины на макетной плате  чрезмерно длинными, так 

как при этом в их эквивалентную  нагрузку будет вводиться избыточная емкостная 

составляющая, что приведет к искажению шинных сигналов и  их запаздыванию.

Следовательно, вблизи шинных соединителей необходимо устанавливать  схемы 

сигнальных буферов.

6. ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ  ПРИ РАБОТЕ С КОМПЬЮТЕРОМ

Правила при работе с компьютером. Проверка напряжения сети. Перед первым

включением компьютера следует  проверить, соответствует ли напряжение в сети

тому, на которое рассчитан  компьютер (многие компьютеры могут  работать при 

нескольких значениях  входного напряжения, например при 220 и 110 В). При 

необходимости надо установить переключатель напряжения на компьютере в 

правильное положение. Стабилизация напряжения. Во многих населенных пунктах 

нашей страны напряжение в  сети может сильно колебаться. Для  компьютера такие 

изменения напряжения являются нежелательными (особенно вредны резкие понижения 

напряжения), поэтому лучше  подключать компьютеры через стабилизаторы. Наиболее

надежную защиту от неприятностей, связанных с нестабильностью  электропитания,

осуществляют специальные  устройства непрерывного питания (UPS), которые не

только обеспечивают строго постоянное напряжение питания, но и  дают возможность 

работы компьютеров при  полном отключении электропитания в  течение от 5 мин до

нескольких часов (в зависимости  от мощности устройства). За это время  можно, во

всяком случае, полностью  завершить ведущиеся на компьютере работы, чтобы при его 

выключении не произошло  потери информации.

Включение компьютера. Для  включения компьютера необходимо: включить стабилизатор

напряжения, если компьютер  подключен через стабилизатор напряжения; включить

монитор компьютера; включить компьютер (переключателем на корпусе  компьютера).

После этого на экране компьютера появятся сообщения о ходе работы программ

проверки и начальной  загрузки компьютера. Когда начальная  загрузка операционной

системы будет закончена, появится приглашение операционной системы.

Выключение компьютера. Для  выключения компьютера надо: закрыть  работающие

программы, и ввести команду  завершение работы. для установки  головок 

чтения-записи на жестком  диске в положение, при котором  можно безопасно 

выключать электропитание; выключить компьютер (переключателем на корпусе 

компьютера), выключить монитор  компьютера; выключить стабилизатор, если

компьютер подключен через  стабилизатор напряжения.

Системный блок компьютера желательно поставить в таком  месте, чтобы он не

подвергался толчкам и  вибрациям. Недопустимо ставить  на системный блок матричный 

принтер – возникающие  при его работе вибрации могут  повредить компьютер. Все 

кабели, соединяющие системный  блок компьютера с другими устройствами, следует 

вставлять и вынимать только при выключенном компьютере. В  помещении, где стоят 

компьютеры, не следует курить. Раз в несколько месяцев следует  открывать 

системный блок компьютера и удалять пылесосом накопившиеся там пыль и грязь.

Использование монитора. Важнейшее  значение для эффективной работы с компьютером 

имеет правильное использование  монитора.

Монитор – это хрупкий  прибор, и если уронить его со стола, то потребуется 

покупать новый. Монитор  надо поставить так, чтобы он стоял  надежно, не на край

стола.

Надо установить монитор  так, чтобы на него было удобно смотреть. Повернуть 

монитор таким образом, чтобы  вы смотрели на экран под прямым углом, а не сбоку.

Лучше, чтобы вы смотрели на экран немножко сверху вниз, так  что экран должен

быть слегка наклонен –  нижний его край, должен быть ближе  к вам.

Надо правильно задать регулировки изображения. На экран  монитора вы, может быть,

будете смотреть много  часов подряд, и если он неправильно  отрегулирован, вы

испортите глаза.

Монитор всегда быстро загрязняется пылью. Надо регулярно стирать эту  пыль с 

экрана мягкой тряпочкой.

Если монитор установлен так, что от экрана отсвечивают блики, не портите глаза – 

либо установите монитор  так, чтобы бликов не было, либо приобретите  фильтр для 

монитора.

Кинескоп, находящийся внутри монитора, использует очень высокое  напряжение,

поэтому ни в коем случае не следует открывать крышку монитора и тем более 

трогать находящееся под  этой крышкой детали. Это должны делать только обученные 

специалисты по ремонту мониторов.

Использование клавиатуры. Хотя клавиатура является достаточно надежным и 

неприхотливым устройством, все же этим не следует злоупотреблять. Не следует 

класть на клавиатуру бутерброды и ставить рядом с ней чай, крошки и жидкости

могут вывести ее из строя. Заканчивая работу с компьютером, закройте клавиатуру

крышкой, это предотвратит попадание туда пыли.

Для того чтобы работа со схемой была более безопасной необходимо осуществить 

гальваническую развязку с электрическими цепями передатчика.  

 

Рис 7.Структурная схема  дистанционного управления с гальванической развязкой

Для устранения гальванической связи между коммутируемыми цепями и шиной 

компьютера применяем  оптические вентили.

Современная полупроводниковая  технология делает все более популярными 

интегральные оптические развязывающие устройства – оптические вентили или 

оптроны. Принцип работы оптрона иллюстрируется на рис. 9. Светодиод (СД), – 

переход которого смещен в  прямом направлении, излучает свет, воспринимаемый

фототранзистором. Таким  образом, осуществляется гальваническая развязка.

Фотодиоды используются для  повышения быстродействия этих устройств.

Выбор оптронов осуществляем по значению входного постоянного тока. Выбираем

транзисторную оптопару АОТ 128Б. Она предназначена для коммутации цепей 

постоянного тока

7. ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Используя данный метод дистанционного управления можно избавиться от ряда

недостатков других методов  управления описанных в разделе 2.1.. Достоинства 

данного метода следующие:

1. Для питания устройства  сопряжения не требуется отдельного  источника питания.

2. Скорость обработки  команд управления высока настолько,  насколько позволяет 

это сделать компьютер. Для  увеличения этой скорости достаточно лишь частично

модернизировать компьютер, ничего не изобретая и не изготавливая. Таким образом,

можно значительно сэкономить время при модернизации устройства.