 ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ Сила воли ведет к действию, а позитивные действия формируют позитивное отношение Как определить диапазон голоса - ваш вокал Игровые автоматы с быстрым выводом Как самому избавиться от обидчивости Противоречивые взгляды на качества, присущие мужчинам Вкуснейший "Салат из свеклы с чесноком" Натюрморт и его изобразительные возможности Применение, как принимать мумие? Мумие для волос, лица, при переломах, при кровотечении и т.д. Как научиться брать на себя ответственность Зачем нужны границы в отношениях с детьми? Световозвращающие элементы на детской одежде Как победить свой возраст? Восемь уникальных способов, которые помогут достичь долголетия Классификация ожирения по ИМТ (ВОЗ) Глава 3. Завет мужчины с женщиной
Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.
| Статические цифровые индикаторы
Министерство образования Российской Федерации ВОЛОГОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра управляющих и вычислительных систем Элементы систем автоматики Проектирование устройств индикации
Методические указания к курсовому проекту Факультет электроэнергетический Специальность 140604 «Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов» Вологда УДК 621.38
Элементы систем автоматики. Проектирование устройств индикации: Методические указания к курсовому проекту. - Вологда: ВоГТУ, 2006. - 28 с., ил.
Приводятся краткие теоретические сведения по устройствам отображения информации на основе светодиодных индикаторов. Даются варианты заданий для курсовых проектов. Приводятся краткие справочные данные по элементной базе. Методические указания предназначены для студентов дневной формы обучения по специальности 140604 «Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов»
Утверждено редакционно-издательским советом ВоГТУ
Составитель: Андреев А.Н., канд. техн. наук, доцент каф. УВС ВоГТУ
Рецензент: Анкудинов В.Б., кандидат техн. наук, доцент каф. АТПП ВоГТУ
Введение
Промышленная автоматика охватывает широкий спектр устройств различного уровня и степени сложности, работающих в различных режимах, в том числе и автоматическом. Вместе с тем даже в полностью компьютеризированных системах информация об их состоянии, так или иначе, доводится до субъекта (человека-оператора, диспетчера, наладчика и т.п.). Визуализация информации в сложных технических системах - это функция, возлагаемая на устройства индикации. Уровень сложности подобных устройств весьма широк: от простейших бинарных индикаторов до табло коллективного пользования. Далее приводятся краткие теоретические сведения об основных принципах построения устройств отображения информации. В конце главы представлены варианты заданий курсовых проектов. Цель проектирования – разработка законченных устройств, включая конструкторскую проработку на уровне печатных плат, в соответствии с вариантом технического задания. В работе приводятся краткие справочные данные по элементной базе, необходимой для реализации вариантов технического задания, пример схемотехнической реализации, фрагменты топологии печатного монтажа и схемы расположения элементов.
Светодиодные индикаторы
Не смотря на то, что существует большое количество средств для визуального отображения информации, например: лампы накаливания, лампы тлеющего разряда, светодиоды, жидкокристаллические элементы и др., в системах промышленной автоматики весьма широко распространены индикаторы на основе светодиодов. Подобное предпочтение обусловлено их высокой надежностью, достаточно высокой яркостью свечения, совместимостью с интегральными компонентами ТТЛ и ТТЛШ-серий, низким для промышленных условий энергопотреблением. Бинарные индикаторы
Бинарный индикатор – индикатор, реализованный на одном светодиоде и находящийся в двух возможных состояниях: светящемся и несветящемся. Такой индикатор пригоден для отображения двоичного кода, информации о нормальном или аномальном режиме работы системы, о выходе технологического параметра за пределы задания, наличии или отсутствии какого-либо сигнала и т.п. Для обеспечения хорошей видимости при дневном свете, ток, протекающий через светодиод, должен составлять 5 – 25 мА /1/. Стандартные интегральные компоненты современных ТТЛ - серий при высоком уровне сигнала на выходе могут обеспечить уровень тока порядка 15 мА. На рисунке 1.1 изображена схема подключения светодиода к логическому инвертору.
Управление светодиодом при высоком уровне сигнала
Рис. 1.1
Для управления светодиодом при низком уровне выходного сигнала интегрального элемента (рис. 1.2) необходимо включение в схему токоограничивающего резистора. Расчет сопротивления резистора можно выполнить по формуле:
E - напряжение питания; Uпр.VD - прямое падение напряжения на светодиоде; UVTттл - падение напряжения на открытом выходном транзисторе ТТЛ элемента (можно принять равным 0,2В); IVD - заданный ток светодиода. При схемотехническом проектировании необходимо учитывать изменение уровней сигналов на выходах с подключенными светодиодами. Такие сигналы не могут использоваться в дальнейшем в качестве информационных.
Управление светодиодом при низком уровне сигнала
Рис. 1.2
Для схемы, изображенной на рис. 1.2, в качестве вариантов безрезисторного подключения возможно использование светодиодов со встроенными ограничителями тока или специальных микросхем с токовым выходом.
Статические цифровые индикаторы
Для визуализации чисел требуются индикаторы, отображающие цифры в привычной для человека форме, чаще всего это цифры десятичной и шестнадцатеричной систем счисления. Простейшим из светодиодных индикаторов, выполняющих функции отображения выше названных чисел и некоторых других символов является семисегментный индикатор. Светодиоды такого индикатора пространственно распределены и обозначены буквами латинского алфавита так, как изображено на рис. 1.3.
Семисегментный светодиодный индикатор
Рис. 1.3
Десятичные и шестнадцатеричные цифры, отображаются подобным индикатором в виде, показанном на рис. 1.4.
Десятичные и шестнадцатеричные цифры на семисегментном индикаторе
Рис.1.4 Другие буквенные знаки и варианты символов половинной высоты показаны на рис. 1.5.
Буквы и символы на семисегментном индикаторе
Рис. 1.5 Светодиоды в семисегментных индикаторах обычно скомпонованы в виде матриц с объединенными катодами или анодами. Управление такими индикаторами осуществляется высокими или низкими уровнями логических сигналов соответственно. Структуры элементов индикации названного типа приведены на рис. 1.6 и 1.7.
Индикатор с общими катодами
Рис. 1.6
Индикатор с общими анодами
Рис. 1.7
Для управления семисегментными индикаторами применяются схемы дешифраторов, преобразующих двоичный входной код в выходной код сегментов. Таблица истинности дешифратора, преобразующего четырехразрядный двоичный код в коды шестнадцатеричных цифр индикатора, приведена далее.
Таблица истинности дешифратора Таблица 1.1
Таблица 1 соответствует дешифратору, работающему на индикатор с общими катодами. Для индикатора с общими анодами необходим дешифратор с таблицей истинности, в которой коды сегментов имеют инверсные значения по отношению к представленным. Дешифраторы сегментов с произвольной кодировкой (знакогенераторы для индикаторов с более сложной структурой матриц, чем семисегментные), наиболее эффективно могут быть реализованы на основе элементов ППЗУ – программируемых постоянных запоминающих устройств. Схемы включения индикаторов с общими катодами и анодами показаны на рис. 1.8 и 1.9.
Подключение индикатора с общими катодами
Рис. 1.8
Подключение индикатора с общими анодами
Рис. 1.9
Расчет параметров резисторов R1-R8 выполняется аналогично расчету для бинарного индикатора, управляемого низким уровнем сигнала.
|
, где
