Расчет элементов схемы

3 4 5 6 7 8 9

2.5.1 Расчёт делителя напряжения

Исходные данные:

1. напряжения питания U_вх,– 6 В;

2. сопротивление датчика начальное R_нач=20 Ом;

3. сопротивление нагрузки датчика в соответствии с рекомендациями изготовителя R_{датч.нагр.}=50 Ом.

Рисунок 2.12 – Рассчитываемая схема

Порядок расчета:

Определяем общее сопротивление R _общ, Ом

(2.1)

Рассчитываем ток протекающей в цепи I, А по формуле

(2.2)

Рассчитываем рассеиваемую мощность на резисторе R _n, Ом по формуле

(2.3)

В связи с тем, что резисторы для поверхностного монтажа могут рассеивать мощность ≤ 0,125 Вт при необходимой 0,29 Вт параллельно включаем несколько резисторов, количество которых определяем по формуле:

(2.4)

где P_R – мощность рассеивания одного резистора поверхностного монтажа.

Принимаем количество параллельно соединённых резисторов,
равное 3 шт.

Сопротивление каждого из трёх параллельно соединённых резисторов выражаем из формулы:

(2.5)

откуда:

(2.6)

Из справочника выбираем резистор для поверхностного монтажа типоразмера 0805-0,125Вт-120Ом±5%.

2.5.2 Расчет ограничивающего резистора

Рисунок 2.13 – Рассчитываемая схема

В качестве HL1 примем двухцветный светодиод АЛС 331 А, со следующими параметрами:

- максимально допустимое прямое падение напряжения – U _{пр. max}=2,5 Вт;

- максимально допустимое обратное напряжение – U _{обр. max}=5В;

- максимально допустимое прямой ток – I _{пр. max}=20 мА, примем
I _пр=15 мА.

Порядок расчета:

Высокий уровень выходного сигнала с МК:

U¹ _{вых DD1}= U _пит–0,7=4,3 В

Рассчитываем сопротивление R 1, по формуле:

(2.7)

Рассчитываем рассеиваемую мощность на резисторе R 1, по формуле:

(2.8)

Из справочника выбираем резистор для поверхностного монтажа типоразмера 0805-0,125 Вт-120 Ом±5%.

2.5.3 Расчёт микросхем стабилизаторов напряжения

Исходные данные:

- входное напряжение – U _вх= 9 В;

- напряжение питания датчика – U _датч=6В;

- мощность нагревателя датчика– P _{нагрев.датч.} =100мВт;

- для питания датчика, необходимо 6В, исходя их необходимыхпараметров выбираем микросхему стабилизатор 78L06, с параметрами:

- максимальный ток нагрузки – I_max _.вых= 0,1А;

- максимальное выходное напряжение – U _{вх. max}=20В;

- выходное напряжение – U _вых=6В.

Для питания микроконтроллера, необходимо 5В, исходя их необходимых параметров выбираем микросхему стабилизатор 78L05.

Микросхема стабилизатор обладает следующими параметрами:

- максимальный ток нагрузки – I_max _.вых= 0,1А;

- максимальное выходное напряжение – U _{вх. max}=20В;

- выходное напряжение – U _вых=5В.

Ток нагрузки датчика I _{датч.нагр.,А} определяем по формуле

(2.9)

где P _{нагрев.датч.} – мощность нагревателя датчика

Ток нагрузки микросхемы стабилизатора DA1, I _{нагр. DA1}, определяется по формуле:

I _{нагр. DA1}= I _{датч.нагр}+ I', (2.10)

где I'–ток протекающий в цепи датчика, который рассчитанв пункте 2.5.1.

I_{нагр. DA1}=0,016+0,086 = 0,102А.

Ток нагрузки микросхемы стабилизатора DA2, I _{нагр. DA2}, определяется по формуле:

I _{нагр. DA2}= I _{потр.макс HA1}+ I _{пр HL1}+ I_maxDD1 + I_max_HG₁ + I_R6, (2.11)

где I _{потр.макс} HA1 –максимальный ток потребления звукоизлучателя;

I_прHL1–ток протекающий через светодиод АЛС331А;

I_maxDD1–максимальный ток потребления МК;

I_max_HG₁–максимальный ток потребления семисегментной индикации;

I_R6–ток протекающий через резистор R6.

Рисунок 2.14 – Рассчитываемая схема

При всех условиях эксплуатации, ёмкость конденсатора С1, должна быть не менее 10 мкФ.Из справочника выбираем электролитический конденсаторК56-35 100мкФ.Ёмкость конденсаторовС3 и С5 должна быть не менее 10 мкФ и С4 не менее 1мкФ. Из справочника выбираем электролитический конденсаторК56-35 10мкФ.

Рассчитываем мощность рассеивания на микросхемах, по формуле:

(2.12)