- •Назначение устройства
- •Содержание
- •Структурная схема устройства
- •Описание работы устройства
- •Блок питания
- •Генератор секундных импульсов
- •Устройство управлением времени включения/выключения светодиодов
- •С помощью пяти верхних переключателей задается время включения освещения (0-23 часа), нижние переключатели отвечают за время выключения.
- •На цифровые компараторы поступает сигнал с переключателей и счетчиков. Когда выполняется условие:
- •Спецификация
- •Заключение
- •Список использованных источников
МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Санкт-Петербургский государственный
электротехнический университет
«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)
Кафедра ЭПУ
СХЕМА РАБОТАЕТ В ПРОТЕУСЕ, НО ЭТО НЕ ЗНАЧИТ, ЧТО ОНА ПРАВИЛЬНАЯ, В НЕКОТРЫХ МЕСТАХ НАДО ДОБАВИТЬ ЗЕМЛЮ, GL&HF НАЙТИ ЭТИ МЕСТА
Курсовая работа
по дисциплине «Цифровая схемотехника»
«Разработка электронного устройства»
Тема: УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ИСКУСТВЕННЫМ ОСВЕЩЕНИЕМ ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ РАСТЕНИЙ
Студент гр. 5207 |
|
Иванов А.Д. |
Преподаватель |
|
Ухов А.А. |
Санкт-Петербург
2018
АННОТАЦИЯ
В данной работе представлена разработка устройства управления искусственным освещением для выращивания растений. В проекте представлены структурная, электрическая принципиальные схемы и схема питания устройства от сети 220 В.
ANNOTATION
This paper presents the development of an artificial lighting control device for growing plants. The project presents a structural, electrical circuit diagrams and a device power supply circuit from a 220 V.
Назначение устройства
Устройство предназначено для включения и выключения искусственного освещения растений по расписанию. В течение суток (23 часа) освещение включается один раз. Время включения и выключения освещения устанавливается группой из пяти микропереключателей в двоичном коде в диапазоне 0-23.
Тактирование схемы осуществляется с помощью кварцевого резонатора, что обеспечивает синхронную работу всех элементов.
Для обеспечения питания схемы был спроектирован блок питания с выходным напряжением 5 и 12 В, питающийся от сети (220 В, 50 Гц).
Содержание
СТРУКТУРНАЯ СХЕМА УСТРОЙСТВА 5
ОПИСАНИЕ РАБОТЫ УСТРОЙСТВА 6
1Блок питания 6
6
Рисунок 2 – Блок питания 6
2Генератор секундных импульсов 8
3Устройство управлением времени включения/выключения светодиодов 10
Рисунок 5 - Устройство управлением времени включения/выключения светодиодов 10
Принцип работы схемы следующий: 10
1)С помощью пяти верхних переключателей задается время включения освещения (0-23 часа), нижние переключатели отвечают за время выключения. 10
2)На цифровые компараторы поступает сигнал с переключателей и счетчиков. Когда выполняется условие: 10
, 10
то с ЛЭ «И» U10 выходит высокий потенциал, который открывает полевой транзистор. Через него идет ток на светодиодную ленту. 10
11
Рисунок 6 – Тактовая диаграмма в момент выключения светодиода 11
On – сигнал с переключателей, отвечающих за включение ленты 11
Off – сигнал с переключателей, отвечающих за выключение ленты 11
Result – итоговый сигнал (высокий потенциал – лента горит, низкий – выключается) 11
СПЕЦИФИКАЦИЯ 13
Заключение 14
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 15
Структурная схема устройства
Рисунок 1 – Структурная схема устройства.
Структурная схема устройства включает в себя:
-
Сеть промышленного напряжения ~ 220 В, 50 Гц, которая питает блок питания на +12 и +5 В.
-
Блок питания с выходным напряжением +12 и +5 В. +5 В питает логические элементы, +12 В питает светодиодную ленту.
-
Генератор импульсов с частотой 1 Гц.
-
Счетчики
-
Устройство управления временем включения и выключения светодиодной ленты.
-
Светодиодная лента.
Описание работы устройства
-
Блок питания
Рисунок 2 – Блок питания
На вход блока питания подается напряжение 220 В с частотой 50 Гц. Трансформатор ТП114-9 который понижает напряжение. Затем диодный мост 2W01G преобразует отрицательные полуволны в положительные. Конденсатор C1 сглаживает пульсации напряжения. Затем стабилизатор напряжения LM317K фиксирует напряжение на +5 В. Для защиты стабилизатора от перегрева можно использовать радиатор И-650. Конденсатор C2 нужен для компенсации индуктивности проводов.
Произведем расчет этой схемы:
Для трансформатора ТП114-9 напряжение холостого хода составляет 23,1 В, а напряжение при номинальной нагрузке 18 В. Точность напряжения сети составляет 10%. Максимальная амплитуда напряжения холостого хода с учетом погрешности напряжения сети составляет:
Минимальная амплитуда напряжения при номинальной нагрузке с учетом погрешности составляет:
В качестве диодного моста был использован 2W01G. Максимальное падение прямого напряжения составляет 1.1 В. Таким образом после стабилизатора напряжение будет:
Минимальное напряжение на входе стабилизатора LM317K в худшем случае составляет 3 В. Сделаем запас в 2 В.
Произведем расчет сглаживающего конденсатора:
Частота сети 50 Гц, то есть период 20 мс. После диодного моста период уменьшился до 10 мс. Максимально возможный ток не превышает 1.5 А. Тогда:
В качестве конденсатора можно использовать ёмкостью 2200 мкФ и рабочим напряжением 16 В.
С помощью делителя зададим выходное напряжение в 12 В.
На R16 поддерживается 1.25 В, тогда R15:
𝑈вых = 1.25/𝑅16∙(𝑅16+𝑅15) => R15 = 1720 Ом;
В номинальном ряду ближайшее сопротивление R = 1690 Ом, тогда
Uвых = 11,8 В.
Последовательно включим второй стабилизатор LM317K и аналогично зададим 5 В:
R18 = 200 Ом, R17 = 600 Ом, из номинального ряда возьмем R = 590 Ом, тогда Uвых = 4,94 В.
Через R16 и R18 течет ток в 6.25 мА, поэтому нужно брать резисторы не менее 8 мВт.
Через R15 течет ток в 7 мА, поэтому резистор нужно брать не менее 85 мВт.
Через R17 течет ток в 8,4 мА, поэтому резистор нужно брать не менее 42 мВт.