Расчет коэффициента передачи усилителя

Здесь необходимо определить коэффициент передачи усилителя(K_y; рис.11.1), так как сигнал от задатчика очень мал (порядка единиц милливольт). Для линейных САУ коэффициент передачи разомкнутой системы стабилизации определяет ее точность. Но так как студенты еще не владеют опытом синтеза таких САУ, то в курсовом проекте предлагается методика расчета точности с учетом одной нелинейности (зона нечувствительности двигателя). Эта нелинейность обычно определяется экспериментально, но для расчетов можно принять порядка (0,2 – 0,3)U_н двигателя, т.е. U_зн =(0,2 – 0,3)U_н = 0.2 * 110 = 22 В. Если к якорю двигателя приложить напряжение меньшее U_зн , то он останется неподвижным. Это напряжение необходимо пересчитать в ширину импульса с амплитудой U_пит=U_в (рис 1.2). Напряжение двигателя в соответствии с временными диаграммами зависит от длительности импульса t_н.

Для симметричного закона управления для модулятора на ШИМ – контроллере TL494 (рис 2.3, 6.1) напряжение при обеспечивает равенство площадей и ( ) и двигатель не будет вращаться. Отклонение напряжения на входе модулятора от этой величины на ±Δ приводит к тому , что и вал двигателя будет вращаться в ту или другую сторону. При этом законе управления отсчет величины необходимо проводить от прямой y = . Графическое решение дает:

Рис. 6.1. Временные диаграммы симметричного закона управления (ШИМ-контроллер TL494)

S₁= (T/2 ± ) ; S₂= (T/2 ) ; S₃=U_зн * T.

Из рис. 6.1 очевидно уравнение:

.

Или

.

Отсюда получим:

, = 32,2 мкс;

Далее в соответствии с уравнением “пилы” на промежутке [0;T] прямая y = kt, где k = определяется значение , подставив в уравнение пилы значение: t =

Затем находится значение из уравнения “пилы” при t = + (рис 6.1).

Окончательно рассчитывается величина :

= .

;

= В.

Обычно в структурных схемах указывается коэффициент передачи узлов при изменении входного сигнала на единичную ступеньку (изменении температуры задатчика на 4,1^оС). Поэтому коэффициент усилителя равен:

;

Выбор схемы усилителя

В курсовом проекте мостовую схему с датчиком температуры подключим к специальной интегральной микросхеме, которую называют измерительным усилителем (ИУ). Схема согласования задатчика и измерительного усилителя приведена на рис. 7.1.

Рис 7.1. Схема включения измерительного усилителя к мостовой схеме

Входные сигналы обрабатываются с помощью неинвертирующих усилителей. Это позволяет исключить влияние R_д-т от температуры (R_вых моста) на величину коэффициента усиления К_из. Его величина однозначно определяется резистором R_из. Разные фирмы при синтезе микросхемы используют сопротивление разного номинала и для расчета К_из приводят оригинальные формулы. Диапазон коэффициента усиления приводят как справочную величину. Таблица параметров выбранного измерительного усилителя предоставлена ниже:

Таблица 7.1

Модель	Коэффициент усиления	Коэфф. подавления синфазных помех, дБ	Дрейф входного напряжения смещения, мкВ/°С	Максимальный ток утечки по входу, нА	Минимальное напряжение питания, В	Максимальное напряжение питания, В	Собственный ток потребления, мА	Частотный диапазон (при G=100), кГц
INA 2126	5…10000						0,175

Исходя из сайта производителя выбранного измерительного усилителя, формула для рассчета коэффициента усиления приняла вид:

где Rизимеет размерность кОм.

Откуда найдем номинал резистора :

Выберим резистор МЛТ по ГОСТ номиналом 5,6 КОм и мощностью рассеивания 0,125 Вт;

Защиты

В курсовом проекте предусматриваются защиты:

- от длительного пускового режима, когда по какой-то причине двигатель не набирает обороты;

- от больших токов, протекающих через транзистор (защита от токов короткого замыкания).