4. Разработка принципиальной схемы и программного обеспечения системы, выбор ее элементов

Выбираем прецизионные операционные усилители DA1…DA9 серии КР540УД17А с параметрами: Uпит=15 В, Iпотр=5 мА, напряжение смещения Uсм=0.03 мВ. Для аналогового перемножителя берем микросхему КР525ПС2А.

Для предотвращения обратной связи по питанию для всех микросхем применяем блокировочные конденсаторы С6…С25 серии К10-17-25В-0.1мкФ.

Для синтеза обратных связей по скоростям 1-ой и 2-ой массы применим тахогенераторы ТП80-20-0.2.

Для согласования выходного напряжения тахогенератора с системой управления применим делитель, представленный на Рис. 8.

Рис. 8

Примем R17=10 кОм, тогда

.

Выбираем R17 - С2-29-0.125-10кОм,

R27 - С2-29-0.125-26кОм.

Обратная связь по скорости.

Рис. 9

Выбираем конденсатор С2=1мкФ, находим

.

Выбираем R25=24 кОм, R5=2.2 кОм.

.

Выбираем R35=500 кОм.

Для обеспечения устойчивости последовательно конденсатору С2 включим демпфирующий резистор R2 номиналом:

.

Принимаем

С2 - К73-17-63В-1мкФ,

R25 - С2-29-0.125-24Ом,

R5 - С2-29-0.125-2.2кОм,

R35 - С2-29-0.5-500кОм.

Аналогично выбираем элементы для реализации обратных связей по скорости другой массы.

Реализация дополнительного задания по производной скорости.

Рис. 10

Принимая Т₀=0.02 с и С1=1 мкФ, находим

.

Для обеспечения устойчивости последовательно С1 включаем R1 номиналом 100 Ом.

Выбираем С1 - К73-17-63В-1мкФ,

R1 - С2-29-0.125-100Ом,

R16 - С2-29-0.125-20кОм.

Реализация устройства модуля входного сигнала.

Рис. 11

Выбираем R11=R12=R13=10 кОм, тогда R23=R24=20 кОм.

Принимаем R11, R12, R13 - С2-29-0.125-10кОм,

R23, R24 - С2-29-0.125-20кОм.

Реализация усилителя с коэффициентом усиления, зависящим от Uзч.

Рис. 12

Т.к. Т изменяется в пределах (0.2…0.15) с, то, выбирая Т₀=0.02 с, находим пределы изменения . Тогда сигналу Uзч=10 В пусть соответствует значение К=20, а при Uзч=0 - К=15.

Для того, чтобы Т могло изменяться в указанных пределах необходимо, чтобы Uвых менялось в интервале (10…7.5) В. тогда, если выбрать Uоп=-7.5В, то находим, что R30=100 кОм, (R14+R19) = (R15+R20) = (10+15) кОм.

Выбираем R30 - С2-29-0.25-100кОм,

R14, R15 - С2-29-0.125-10кОм,

R14, R15 - С2-29-0.125-15кОм.

Реализация операции умножения двух аналоговых сигналов.

Рис. 13

Выбираем подстроечные резисторы R37, R38, R39 - СП3-38-0.125-22кОм.

Реализация сумматора с ограничением выходного сигнала и коэффициентом умножения Ку=1.6

Рис. 14

Здесь выбираем R31, R32, R33, R34 - С2-29-0.25-100кОм, тогда

(берем R29 - С2-29-0.25-160 кОм).

Для ограничения выходного напряжения применим стабилитрон КС210Б, с параметрами: Uст=10 В, Iст=5 мА, Uст= (9…10.5) В.