Элементы контроля

Элементами контроля в нашей системе являются датчики магнитного поля. Согласно заданию их у нас два. Первый контролирует срабатывание электромагнита во время открывания двери. Второй следит за положением двери, то есть она открыта или закрыта. Для обоих случаев выберем микросхему УР1101ХП29. Рекомендуема схема включения ИМС показана на рисунке 4.4.

Рисунок 4.4 - Типовая схема включения УР1101ХП29

Эта микросхема представляет собой датчик положения с магниточувствительным элементом, работающим на основе эффекта Холла. Датчик имеет двухуровневый логический выход. В выключенном состоянии присутствует логическая единица «1», во включенном - логический «0». Выход датчика представляет собой открытый коллектор транзистора структуры n-p-n. Для его включения требуется магнитное поле положительной полярности (B(K) - северный полюс) с индукцией выше индукции срабатывания Bср. Для выключения этого датчика необходимо магнитное поле с индукцией ниже значения индукции отпускания Bотп.

Внешний резистор R1 = 100-500 Ом совместно с внутренним стабилитроном образует цепь защиты микросхемы от высоковольтных всплесков. Внешний диод VD предназначен для защиты микросхемы от переполюсовки напряжения питания. Внешний резистор R2 является нагрузкой для выходного транзистора микросхемы. Сопротивление резистора R2 выбирается таким, чтобы ток выходного транзистора не превышал 20 мА.

Напряжение питания Ucc = 5В, выберем ток нагрузки (логического нуля) I0 равный 10мА. Тогда падение напряжения Ud при уровне логического нуля на выходе микросхемы равно:

Отсюда сопротивление резистора R2:

Согласно расчетам выберем резисторы R11, R13 с сопротивлением 4,7 кОм (из ряда Е24) и мощностью 0.25 Вт. Сопротивления резисторов R10, R12 из допустимого диапазона и согласно ряду Е24 выберем 150 Ом, а мощность 0.25Вт. Внешний диод VD выберем КД243В с параметрами Uпр = 1.1В, Iпр = 1А, Uобр = 200В.

Основные электрические параметры микросхемы УР1101ХП29 приведены в таблице 2

Таблица 2 - Электрические параметры УР1101ХП29

Логика управления однополярным датчиком положения показана на рисунке 4.5.

Рисунок 4.5 - Временные диаграммы работы датчика

Для микросхемы УР1101ХП29 построим амплитудную характеристику, то есть зависимость выходного логического сигнала от магнитной индукции двухполярного магнита (рисунок 4.6).

Рисунок 4.6 - Амплитудная характеристика микросхемы УП1101ХП29

Подберем магнит, вычислим радиус диска и высоту зазора между магнитом и датчиком таким образом, чтобы переключение между состояниями происходило четко.

По закону Био - Савара - Лапласа магнитная индукция в точке зависит от расстояния до магнита. Выведем зависимость магнитной индукции маленького стандартного цилиндрического магнита (неодим-железо-бор, 3 мм × 3 мм, Br = 1,32) от расстояния до магнита. Постоянный цилиндрический магнит можно рассматривать как однослойный соленоид с бесконечно тонкой обмоткой, геометрически соответствующей боковой поверхности магнита, по которой течет намагничивающий ток I (рисунок 4.7). Условием эквивалентности магнита и соленоида является равенство их магнитных моментов. Магнитный момент магнита (P) может быть найден по формуле:

Интересное из раздела

Обзор современных систем спутниковой навигации
спутниковая навигационная глобальное позиционирование На сегодняшний день в мире существует несколько навигационных систем, использующих искусственные спутни ...

Автоматическая система управления
В настоящее время широко используются микропроцессорные устройства и системы. Их назначение и область применения очень велика. Так, различного рода микропроцессорные сист ...

Анализ и синтез линейной системы автоматического управления
Анализ системы автоматического управления Исходные данные: Рассмотрим структурную схему III изображенную в табл. П-1.1. Параметры ...