Универсальный регулятор уровня воды

Если переключатель SA2 находится в положении "Выкачать", то работа ус­тройства изменится на противополож­ное, т. е. насос будет работать до тех пор, пока уровень воды не опустится ниже нижнего датчика уровня, а "от­дыхать" - пока вода не поднимется до верхнего датчика уровня.

Кнопка SA1 предназначена для при­нудительного включения/выключения нагрузки. Размыканием ее контактов на вход "С" триггера DD2.2 подается «лог. 1», что приводит к записи инфор­мации, находящейся на входе "D", а т. к. он соединен со своим инверсным вы­ходом, следовательно при каждом на­жатии на SA1 состояние триггера бу­дет меняться на противоположное, соответственно включая или выключая нагрузку. /2/

1.4 Расчет усилителя c электронным ключом

Рисунок 1 – Усилитель с электронным ключом

Исходные данные:

напряжение питания нагрузки U=220 В;

мощность нагрузки Р=800 Вт;

Параметры микросхемы DD1:

напряжение питания UП=12 В;

выходное напряжение логического нуля U0вых=0,05В;

выходное напряжение логической единицы U1вых=9,95 В;

выходной ток логического нуля и единицы Iвых0= Iвых1=1,3 мА.

1.4.1 Расчет электронного ключа

Определяем ток нагрузки IН, А по формуле

, (1)

где - IH –ток нагрузки, А

P- мощность потребляемая нагрузкой, Вт

U- напряжение питающей сети, В

(А)

Определяем сопротивление нагрузки RH, Ом по формуле

(2)

Т.к. в первый момент времени после подачи напряжения в нагрузку возникают «пусковые» токи превышающие номинальный ток в 2-3 раза то необходимо подобрать симистор с номинальным током превышающим ток нагрузки минимум в 4 раза.

Выбираем симистор ТС112-16 с параметрами:

максимальное напряжение в закрытом состоянии Uзак.max=1200 В;

напряжение между управляющим электродом и катодом Uу.от=3В;

напряжение в открытом состоянии Uотк=1,8 В;

ток управления Iу.от=100mA

ток в закрытом состоянии Iзкр=3 мА

максимальный допустимый ток в открытом состоянии Iотк.max=16А;

температура корпуса Тк=85˚С;

температура среды Тс=70˚С.

Рассчитаем площадь радиатора S, см2, необходимого для охлаждения корпуса симистора по формуле (6) Для этого рассчитаем значение мощности Рзак, Вт, выделяемую симистором в закрытом состоянии и значение мощности Ротк, Вт выделяемую симистором в открытом состоянии. При этом учитываем, что максимальная мощность будет при максимальном напряжении питания, которое равно 220+10%.

(3)

(Вт)

(4)

(Вт)

Следовательно, что расчёт площади радиатора следует вести для того случая, когда на симисторе выделяется больше энергии

Между корпусом и радиатором также существует сопротивление, но в данном случае этим сопротивлением можно пренебречь и поэтому будем считать, что радиатор имеет такую же температуру, как и корпус.

(5)

(С/Вт)

, (6)

где RР.С., ˚С/Вт – сопротивление перехода радиатор – среда, определяемое по формуле (5).

(см2)

Такую суммарную площадь должны иметь все грани радиатора.

Для гальванической развязки цепи питания нагрузки и транзистора выбираем импульсный трансформатор ТИ228 с параметрами:

входной максимальный ток Iвх=60 мА;

входное максимальное напряжение Uвх.max=60 В.

1.4.2 Расчет усилителя

Выберем в качестве ключа транзистор КТ814А с параметрами

Iк.max=1,5А

Uкэ.max=40В

Uбэ.нас=1.2

Uкэ.нас=0.6В

h21min=40

Находим Iбн по формуле

Iбн=1.5×Iк/h21min (7)

Iбн=1.5×0.03Iк/40=0.0011(А)

Находим значение сопротивления R11

, (8)

где Uвых1 – напряжение логической единицы на выходе микросхемы DD1, В

= 8100 (Ом)

Из стандартного ряда Е24 выбираем сопротивление 8,2 кОм и определяем мощность рассеиваемую на резисторе по формуле

(9)

Выбираем стандартное значение мощности равное 0,125 Вт.

1.4 Расчет источника питания

1.4.1 Определение тока потребления

Определяем значения токов потребляемых схемами от своих источников питания по формуле (10)

, (10)

где Iпотр –Ток потребляемый схемой, А

-суммарный ток потребляемый активными элементами, А

-суммарный ток протекающий через ограничительные, добавочные резисторы, А

Iпотр DD1=2*10-5 A

Iпотр DD2=2*10-6 A

Iпотр Т2=30*10-3 A

R5=22 кОм

R1=R2=R7=100 кОм

( А)

1.4.2 Расчет стабилизатора

Исходные данные

входное напряжение Uвх= 220 В 50Гц

напряжение питания схемы управления Uвых= 12 В

ток потребляемый схемой Iпотр= 0,03 А

допустимые пульсации – 0,15%;

Рисунок 2—Источник питания

С учётом значения тока нагрузки и напряжения нагрузки, из справочника подбираем стабилизатор КР1157ЕН12А с параметрами:

Таблица 2 -Параметры стабилизатора КР1157ЕН12А

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13