<< Előző oldal   Címlap   Következő oldal >>

 

A TT-A-A20 hangerősítő vezérlő egysége a készenléti tápegységgel

Hálózati zavarszűrő
Lágyindító áramkör
Készenléti tápegység
Logikai egység a kezelőszervekkel
Kapcsolási rajz
Alkatrészjegyzék
Huzalozási vázlat
Nyomtatott áramkör
Mérési eredmények

      Fejlesztés alatt!

Vissza a lap tetejére

      A következő ábra a zavarszűrő áramkör számított csillapítását mutatja be a zavarfrekvencia függvényében, a hálózati transzformátor primer tekercsének megfelelő műterhelés esetén.

Vissza a lap tetejére

      A lágyindító áramkör végzi a nagyáramú tápegység hálózatra kapcsolását, valamint a bekapcsolási áramcsúcs 3 A-re korlátozását.

      A lágyindítás elvét és az R₃ áramkorlátozó ellenállás értékének számítását a nagyáramú tápegységet bemutató fejezet ismerteti.
      A kétfokozatú bekapcsolás első fázisában a Re₁ relé a hálózati transzformátort az R₃ ellenálláson keresztül kapcsolja a hálózatra. Majd 2 s múlva a Re₂ relé biztosítja a közvetlen táplálást.
      A be- és kikapcsolási időzítést mutatja a következő idődiagram:

Vissza a lap tetejére

      A Re₁ relé érintkezőjének áramcsúcsa: 3 A.
      A Re₁ relé tápfeszültsége (U_TRe1): 5 V.
      A Re₁ relé vezérlő feszültsége (U_VEZ1): 5 V.
      A célnak megfelelő Fujitsu-Takamisawa gyártmányú NY 5W-K típusú relé (5A/250V) vezérlő tekercsének ellenállása: R_Re1 = 208 Ω.
      A T₁ kapcsolótranzisztor kollektorárama:

I_CT1 = (U_TRe1 - U_CE) / R_Re1) = (5 V - 0,1V) / 208 Ω = 23,5 mA.

      A T₁ kapcsolótranzisztor statikus áramerősítési tényezője I_CT1 = 23,5 mA-es kollektoráram mellett: B = min.100.
      Az R₁ áramkorlátozó ellenállás értéke:

R₁ = (U_VEZ1 - U_BE) / (I_CT1 / B) = (5 V - 0,6 V ) / (0,0235 A / 100) = 18,7 kΩ,

szabványos értékkel: R₁ = 18 kΩ.

      A T₁ tranzisztor működtetéséhez szükséges bázisáram:

I_BT1 = I_CT1 / B = 23,5 mA / 100 = 0,235 mA,

amit a vezérlő egység PIC16F54 mikrovezérlője biztosítani tud.

Vissza a lap tetejére

      A Re₂ relé érintkezőjének maximális árama:

I_Re2maxEff = P_KI / U_KI = 75 W / 230 V = 0,326 A.

      A Re₂ relé tápfeszültsége (U_TRe2): 24 V.
      A Re₂ relé vezérlő feszültsége (U_VEZ2): 5 V.
      A célnak megfelelő Fujitsu-Takamisawa gyártmányú NY 24W-K típusú relé (5A/250V) vezérlő tekercsének ellenállása: R_Re2 = 4800 Ω.
      A T₂ kapcsolótranzisztor kollektorárama:

I_CT2 = (U_TRe2 - U_CE) / R_Re2) = (24 V - 0,1V) / 4800 Ω = 4,8 mA.

      A T₂ kapcsolótranzisztor statikus áramerősítési tényezője I_CT1 = 5 mA-es kollektoráram mellett: B = min.120.
      Az R₂ áramkorlátozó ellenállás értéke:

R₂ = (U_VEZ2 - U_BE) / (I_CT2 / B) = (5 V - 0,6 V ) / (0,005 A / 120) = 105,6 kΩ,

szabványos értékkel: R₂ = 100 kΩ.

      A T₂ tranzisztor működtetéséhez szükséges bázisáram:

I_BT2 = I_CT2 / B = 5 mA / 120 = 0,042 mA,

amit a vezérlő egység PIC16F54 mikrovezérlője biztosítani tud.

      A D₁ és D₂ gyors működésű diódák a relé kikapcsolásakor megjelenő negatív feszültségimpulzus hatásától védik meg a kapcsolótranzisztorokat.

Vissza a lap tetejére

      A készenléti tápegységet (U_KI = 5V) terhelő áramkörök maximális áramfelvételei:
     · a bemeneti fokozat jeldetektor áramkörei (1db MC33202 műveleti erősítő): 1,125 mA (tipikusan 0,9 mA);
     · a hangsugárzó védelem logikai egysége (1db 74HCT00 kapuáramkör): 0,25 mA (tipikusan 0,002 mA);
     · a hangsugárzó védelem működését kijelző LED: 10 mA (tipikusan 0 mA);
     · a vezérlő egység stabilizátora (1db 7805 feszültségszabályzó): 6 mA (tipikusan: 3 mA);
     · a vezérlő egység lágyindító reléje (NY 5W-K): 24 mA (tipikusan: 0 mA);
     · a vezérlő egység mikrovezérlője (PIC16F54): 0,5 mA (tipikusan: 0 mA);
     · a vezérlő egység LED-jei (egyidőben 2db): 4 mA (tipikusan: 2 mA);
      A készenléti tápegység normál üzemi árama: 6 mA.
      A készenléti tápegység maximális terhelőárama: I_KImax = 40 mA.

      A minimálisan szükséges transzformátor teljesítmény a feszültségszabályzó maximális hőleadása mellett (P_HŐmax = 0,22 W):

P_Tr = P_HŐmax + (U_KI · I_KImax) = 0,22 W + (5 V · 0,04 A) = 0,42 W.

Vissza a lap tetejére

      Megfelel-e a kívánalmaknak a következő, Gerth gyártmányú, 304.06 típusú, 6 V-os kimenő feszültségű, 1,8 VA teljesítményű hálózati transzformátor?

      (Az 1,8 VA-os hálózati transzformátorok jelentik a teljesítmény-palettán a körülbelüli árminimumot, ezért kisebb teljesítmények esetén is célszerű ezek alkalmazása, ha a plusz súly és méret nem kizáró okok.)

      A mért adatok:
     · Hálózati feszültség (U_Hmért): 215 V.
     · Kimenő üresjárási feszültség (U_Ümért): 9,4 V.
     · A primer tekercs egyenáramú ellenállása (R_P): 2910 Ω.
     · A szekunder tekercs egyenáramú ellenállása (R_S): 6,6 Ω.
      A transzformátor áttétele:

a = U_Hmért / U_Ümért = 215 V / 9,4 V = 22,9.

Vissza a lap tetejére

      A hálózati feszültség adatai:
     · Megengedett minimális érték (U_Hmin): 210 V.
     · Névleges érték (U_H): 230 V.
     · Megengedett maximális érték (U_Hmax): 242 V.

      Egy jól méretezett tápegységnek természetesen a minimálisan megengedett hálózati feszültségen (210 V) is hibátlanul kell működnie.
      A minimális üresjárási feszültség:

U_Ümin = U_Hmin / a = 210 V / 22,9 = 9,17 V.

      A maximális üresjárási feszültség:

U_Ümax = U_Hmax / a = 242 V / 22,9 = 10,56 V.

      Az 1,8 VA teljesítményű EI vasmagos transzformátor reciprok veszteségi tényezője jellemzően η_v = 1,48.
      A szekunder tekercs belső ellenállása:

R_G = U_Ünévl · (η_v - 1) / I_KInévl = U_Ünévl · (η_v - 1) / (P_KInévl / U_KInévl) = 6 V · (1,48 - 1) / (1,8 W / 6 V) = 9,6 Ω.

Vissza a lap tetejére

      A stabilizálatlan hálózati egyenirányító kapcsolási vázlata:

      A névleges terhelésnek megfelelő terhelő ellenállás:

R_T = U_KImin / I_KImax = 7 V / 0,04 A = 175 Ω,

ahol U_KImin = 7 V a későbbiekben bemutatásra kerülő feszültségszabályzó áramkör megengedett minimális bemeneti feszültsége.

      Az áramkör terheletlen kimeneti feszültsége a minimális hálózati feszültség esetén:

U_KIü = 1,414 · U_Ümin - 2 · U_D = 1,414 · 9,17 V - 2 · 0,6 V = 11,768 V,

ahol U_D az egyenirányító diódákon eső feszültség az adott terhelés mellett.

      Az áramkör kimeneti feszültsége maximális terhelés és minimális hálózati feszültség esetén:

Vissza a lap tetejére

      A minimális pillanatnyi kimenő feszültség:

      Behelyettesítve a búgófeszültséget megadó összefüggést:

      Behelyettesítve az ismert értékeket:

      Egyszerűsítve:

      Végül:

      Ebből a kondenzátor kapacitása:

      A C kondenzátor szabványos értéke: C = 100 μF.

      Az áramkör terheletlen kimeneti feszültsége a maximális hálózati feszültség esetén:

U_KIümax = 1,414 · U_Ümax - 2 · U_D = 1,414 · 10,56 V - 2 · 0,6 V = 13,73 V,

amiből következik, hogy a pufferkondenzátor határfeszültsége legalább 20 V legyen.

Vissza a lap tetejére

      Az egyenirányító diódák átlagárama maximális terhelés esetén:

I_D = I_KIeff / 2 = 0,04 A / 2 = 20 mA.

      Az egyenirányító diódák periodikus csúcsárama maximális terhelés esetén:

I_Dcs = U_KIümax / (2 · R_G · R_T)^0,5 = 13,73 V / (2 · 9,6 Ω · 175 Ω)^0,5 = 0,237 A.

      Az egyenirányító-kapcsolás a feszültségstabilizátorral:

      A 78L05 feszültségszabályzó üzemszerű működéséhez a bemenetén a feszültség nem eshet U_BEmin = 7 V alá, amelyet az előzőekben méretezett egyenirányító biztosít.
      A C₂ és C₃ a gyári ajánlott értékek.
      A feszültségszabályzó áramkörökön leadott hőteljesítmény:

P_HŐmax = (U_BE - U_KI) · I_KI = (10,5 V - 5 V) · 0,04 A = 0,22 W.

      A TO-92 tokozású 78L05 szabályzó áramkör plusz hűtőfelület nélkül 50 °C külső hőmérséklet mellett 0,5 W hőteljesítmény leadására képes, ezért nincs szükség kiegészítő hűtőfelületre.

Vissza a lap tetejére

      A logikai egység végzi a hangerősítő kiegészítő áramköreinek vezérlését; elvégzi az automatikus be- és kikapcsolást, az automatikus bemenetváltást, a kezelőszervek jelének feldolgozását, valamint a LED-kijelzők vezérlését.
      A logikai egység bemenő jelei:
     · a POWER nyomógomb jele, amelynek hatására bekapcsol a nagyáramú tápegység és adott késleltetés után a hangsugárzók a kimenetre kapcsolódnak;
     · az INPUT1 nyomógomb jele, amelynek hatására a kiválasztott bemenet az 1. számú lesz;
     · az INPUT2 nyomógomb jele, amelynek hatására a kiválasztott bemenet a 2. számú lesz;
     · az 1. bemenet jeldetektor áramkörének JD1 jele, amelynek hatására végbemegy az automatikus be- és kikapcsolás és bemenetváltás;
     · a 2. bemenet jeldetektor áramkörének JD2 jele, amelynek hatására végbemegy az automatikus be- és kikapcsolás és bemenetváltás.
      A logikai egység kimenő jelei:
     · az INPUT1 LED meghajtó jele ("0" - nem világít, "1" - világít); akkor aktív, ha az 1. hangfrekvenciás bemenet van kiválasztva, a VEZ vezérlő jellel ellentétes értékű; a végerősítő készenléti üzemmódjában mindig "0";
     · a bemenetváltás VEZ vezérlő jele, az INPUT2 LED meghajtó jele, amely a bemenet kiválasztó relét ("0" - 1. bemenet, "1" - 2. bemenet) és a LED-et ("0" - nem világít, "1" - világít) működteti; amikor aktív, a 2. hangfrekvenciás bemenet van kiválasztva, a végerősítő készenléti üzemmódjában mindig "0";
     · a nagyáramú tápegység lágyindító áramkörének VEZ1 jele, amelynek hatására megindul az áramhatárolt kondenzátor feltöltés ("0" - kikapcsolva, "1" - bekapcsolva);
     · a POWER ON LED piros részének meghajtó jele ("0" - nem világít, "1" - világít); a végerősítő készenléti üzemmódjában aktív;
     · a nagyáramú tápegység lágyindító áramkörének VEZ2 vezérlő jele, a POWER ON LED zöld részének meghajtó jele, ennek hatására megy végbe a tényleges bekapcsolás ("0" - kikapcsolva, "1" - bekapcsolva), valamint zöldre vált a POWER ON LED, jelezve ezzel a bekapcsolt állapotot (készenléti üzemmódban pirosan világít);
     · a hangsugárzók reléjének működését vezérlő BEKAPCS jel ("0" - kikapcsolva, "1" - bekapcsolva).

      A hat ki- és öt bemenethez egy legalább 11 általános I/O kivezetést tartalmazó mikrovezérlő szükséges. A célnak megfelelő a Microchip gyártmányú, PIC16F54 típusú, olcsó (160,-Ft; 2007) mikrovezérlő, amelynek jellemzői:
     · DIP18, SOIC18 tokozás;
     · 12 általános, kétirányú I/O kivezetés;
     · 512 szavas újraprogramozható FLASH programmemória;
     · 25 bájt adatmemória;
     · max. 20 MHz-es órajel (5 MIPS);
     · külső R-C elemekkel hangolható belső oszcillátor áramkör 4 MHz-es órajelig;
     · kiépítés nélkül is újraprogramozható;
     · beépített 8-bites programozható számláló áramkör;
     · beépített WDT (Watchdog Timer) áramkör (biztonsági időzítő);
     · 200 kHz, 5 V mellett 0,5 mA-nél kisebb fogyasztás.

Vissza a lap tetejére

      A mikrovezérlős logikai egység kapcsolási vázlata:

Vissza a lap tetejére

      A mikrovezérlő órajelét a C₁ és R₁₁ elemek határozzák meg. A 200 kHz-es kívánt órajelfrekvencia beállításához az értékek: C₁ = 330 pF, R₁₁ = 15 kΩ.
      A beépített számláló áramkör T0CKI külső léptető bemenetét az R₁₃ ellenállás tartja logikai "0" szinten, megakadályozva ezzel a kivezetés "lebegését".
      A mikrovezérlő külső Reset bemenetét az R₁₂ ellenállás tartja logikai "1" szinten, megakadályozva ezzel a külső Reset-működést.
      A kisáramú előlapi LED-ek I_LED = 2 mA-es árammal vannak táplálva. Az R₇, R₈, R₉ és R₁₀ áramkorlátozó ellenállások értéke:

R_7,8,9,10 = (U_T − U_LED) / I_LED = (5 V − 1,8 V) / 0,002 A = 1,6 kΩ.

      A nyomógombok működtetésekor fellépő áram legyen I_N = 0,05 mA. Az ehhez tartozó R₁, R₂ és R₃ "lehúzó" ellenállások értéke:

R_1,2,3 = U_T / I_N = 5 V / 0,00005 A = 100 kΩ.

      Az R₄, R₅ és R₆ ellenállások egy programhiba esetén fellépő rövidzárkor korlátozzák a kivezetés áramát.

Vissza a lap tetejére

      A vezérlő egység kapcsolási vázlata:

Vissza a lap tetejére

      Az áramkör alkatrészjegyzéke:

Rajzjel	Db	Megnevezés	Kép
IC61	1	PIC16F54 mikrovezérlő (Microchip)
IC62	1	78L05 TO-92 +5V-os feszültségszabályzó
T61, T62	2	BC182 TO-92 NPN tranzisztor
Gr61	1	B80 D 80 V/1 A Dióda-híd (Diotec)
D61, D62	2	BAT 46 Schottky-dióda (SGS-Thomson)
Re61	1	NY 5W-K egy záróérintkezős, =5 V/5 A-os, beforrasztható relé (Fujitsu)
Re62	1	NY 24W-K egy záróérintkezős, =24 V/5 A-os, beforrasztható relé (Fujitsu)
Tr61	1	304.06 230 V/6 V, 1,8 VA-os, beforrasztható transzformátor (GERTH)
L61	1	2x3,3 mH / 1,5 A ferritmagos, beforrasztható fojtótekercs (Radiohm)
C61, C62	2	15 nF / 400 V R.66 MKT kondenzátor (Arcotronics)
C63	1	100 μF / 25 V elektrolit kondenzátor
C64	1	330 nF / 50 V kerámia kondenzátor
C65, C66	2	100 nF / 50 V kerámia kondenzátor
C67	1	330 pF / 50 V kerámia kondenzátor
R61	1	100 Ω / 5 W fémréteg teljesítmény ellenállás
R62	1	18 kΩ / 0,4 W fémréteg ellenállás
R63, R68, R613-R616	6	100 kΩ / 0,4 W fémréteg ellenállás
R64-R67	4	1,6 kΩ / 0,4 W fémréteg ellenállás
R69	1	15 kΩ / 0,4 W fémréteg ellenállás
R610-R612	3	1 kΩ / 0,4 W fémréteg ellenállás
B61	1	T 0,315A 5 x 20 mm-es lomha biztosíték
-	1	NYÁK-ba forrasztható biztosíték foglalat
-	1	DIL18 IC foglalat
-	11	2-pólusú sorkapocs
-	1	3-pólusú sorkapocs

Vissza a lap tetejére

      A vezérlő egység huzalozási vázlata:

Vissza a lap tetejére

      Fejlesztés alatt!

Tudomány és Technika (test@t-es-t.hu)

Vissza az oldal elejére

<< Előző oldal   Címlap   Következő oldal >>