Проектирование высоковольтного стабилизатора

Министерство образования Украины

Сумской государственный университет

Кафедра промышленной электроники

Обязательное домашнее задание

 
по курсу:

АВТОМАТИЗАЦИЯ СХЕМОТЕХНИЧЕСКОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ

 

тема:

«Проектирование высоковольтного стабилизатора»

 

  

 

  Выполнил:                                                

студент группы
ПЭ-61                                        Аль Лахам
И.                                                                           

  Руководитель:                                                     
Арбузов В. В.

Сумы  2000

 

При
построении высоковольтных стабилизаторов (Uвых > З0 В)
целесообразно ис­пользовать схемы высоковольтных усилителей. На рис. 7.6
показана схема высоковольт­ного стабилизатора, где ОУ «взвешен» относительно
входа эмиттерного повторителя, построенного на транзисторе V3.
Характерной особенностью схемы является наличие как ООС, так и ПОС в усилителе.
В момент включения питания цепь ООС выключена (стабилитрон VI заперт),
вследствие чего выходное напряжение нарастает релаксационно до уровня, при
котором происходит пробой стабилитрона VI. Уровень выходного стаби­лизированного
напряжения определяется из условия равенства напряжений на резисто­рах R1 и R5, т. е.

отсюда

 

Рисунок 1. Схема высоковольтного
стабилизатора.

Из показанной схемы видно, что
независимо от уровня выходного напряжения раз­ность потенциалов между
инвертирующим входом и выходом ОУ равна UV1, разность потенциалов между выходом ОУ и клеммой
питания ОУ не превышает UV4, потенциал
неинвертирующего входа ОУ примерно равен потенциалу инвертирующего входа ОУ, т.
е. все напряжения между электродами ОУ не превышают допустимой величины. В
динамике потенциал неинвертирующего входа ОУ может существенно отличаться от
потенциала инвертирующего входа ОУ в связи с низким быстродействием усилителя.
Поэтому между входами ОУ целесообразно включить диод, защищающий ОУ от опасных
напряжений.

 

1. Наименование и область применения

1.1.     
Созданию подлежит
система автоматизированного проектирова­ния высоковольтного стабилизатора

(наименование
изделий, организационных систем, процессов и т. п.)

 Сумский
государственный университет                                        

(наименование
организации, в которой создается САПР)

1.2. Объем
проектных работ в организации за год составляет: 100 грн.

1.3  Среднегодовая численность
проектировщиков в организации по категориям (должностям) составляет:

Студент                   
1   

(указывается категория)          
(численность)

Общая численность проектировщиков в организации составляет 1
чел.

1.4.
Создаваемая САПР распространяется на следующие подразделе­ния организации:
отдел главного конструктора, отдел контроля

(указывается наименование и (или)
функциональное назначение подразделений, на которые распространяется САПР)

1.5.
Создаваемая САПР     разрабатывается впервые

        
(разрабатывается впервые, развивается)

1.6. Для
создаваемой САПР в соответствии с ГОСТ 23501.108—85 ус­танавливается следующее
кодовое обозначение 1.СВН.3.3.1.2.4.3.

Примечание. Код разновидностей
объектов проектирования установлен

по классификатору     Классификатор
новый

(наименование)

2. Основание для создания

      2.1. Основанием для проведения
работ по созданию САПР в

___СумГУ__________ является постановление
о создании САПР в качестве

(наименование организации)                                                 (указывается
полное наименование

обязательного домашнего задания по
курсу “Автоматизация схемотехнического

директивных
документов, разделов директивных документов, на основании которых создают САПР,
кем утверждены документы, дата

проектирования ”, утверждено зав.каф. Промышленной
электроники Борисенко А.А.

утверждения,
тема)

тема: «Проектирование высоковольтного
стабилизатора»

      2.2. В создании САПР участвует Студент
(1шт),

      2.3. Финансирование работ
осуществляют (ет) Сумский Государственный университет в размере полной
стоимости (100 грн.)

(дается перечень  организаций и сумма, выделяемая на
финансирование выработки)

   2.4. Начало работ по созданию
САПР  2000. 04

(год, месяц)

Окончание
работ   2000. 05

3. Характеристика объектов проектирования

      3.1. Объекты проектирования,
подлежащие автоматизации, являются наиболее типичными   для данной организации.

(наиболее типичными, нетипичными)

      3.2. Номенклатура объектов
проектирования, подлежащих автомати­зации, является      стабильной

(стабильной, нестабильной)

      3.3. Специализация проектных
подразделений, на которые распрост­раняется САПР, осуществлена по функциональному
признаку

(объектному, функциональному, другому
признаку)

4. Цель и назначение

      4.1. Целью создания САПР в  СумГУ

(наименование организции)

является повышение производительности
труда проектировщиков на 10 %.

(повышение
производительности труда проектировщиков, конструкторов технологов на       %.

сокращение сроков проектирования на
15 %

сокращение
сроков проектирования на       %. ускорение технологической подготовки
производства, снижение материало- и энергоемкости изделий (объектов)

       4.2. Критерием эффективности
функционирования САПР является

(отношение эффективности, получаемой
от повышения производительности труда проектировщиков, сокращения сроков
проектирования  к затратам.

       4.3. Создаваемая САПР   
является    типовой для организации в       отрасли

(является,
не является)                                                       (отрасли,
подотрасли)

5. Характеристика процесса проектирования

       5.1. Перечень и характеристики
процессов проектирования, подлежа­щих автоматизации, приведены в табл. 1.

                                                                                                Таблица
1.

>

Наименова­ние объек­та проекти­рования	Число объектов, проекти­руемых за год	Прогнози­руемое число объектов проектирова­ния на момент ввода в действие САПР	Длительность (средняя) проектиро­вания одного объекта	Трудоемкость (средняя) проектирова­ния одного объекта
СВН	5	2	10 дней

                                                                                                                       

Таблица 3

>

Трудоем­кость (сред­няя), ста­дии проек­тирования одного объекта	Подразде­ления, участвую­щие в рабо­те на ста­дии проек­тирования	Категории проекти­ровщи­ков, участвую­щих в ра­боте	Наимено­вание ис­точников информа­ции, ис­пользуе­мых при проекти­ровании	Объем источни­ков ин­формации	Виды до­кументов, создавае­мых на стадии проекти­рования	Затраты времени на обсуж­дение, согласование, утвержде­ние
	нет	студент	Учебная литература	3кн.

5.2. Общий
объем, %, проектных процедур, подлежащих автоматиза­ции,  10 %

6. Требования к САПР

     6.1. Общие требования

     6.1.1. Создаваемая САПР
должна являться системой с количеством автоматизированных проектных процедур до
25 % общего количества проектных процедур

     6.1.2. САПР должна быть одноэтапной

     6.1.3. САПР должна выпускать
документы на машинных носителях (винчестер)

6.1.4. Создаваемая
САПР должна быть системой, выпускающей до 105 проектных документов в
пересчете на формат 11 за год.

Примечание.
Допускается производительность САПР измерять другими единицами.

     6.1.5. САПР  должна   
разрабатываться одноуровневая система, построения на основе ЭВМ высокого
класса.

6.1.6.
САПР    должна    разрабатываться  как одноцелевая

(одноцелевая, система многоцелевая)

6.1.7. В
САПР   не должны   быть организованы системы обучения пользователей

(должны, не должны)

6.1.8. В
создаваемую САПР должны быть включены Turbo Pascal

(наименование подсистем и компонентов, заимствованных из
других САПР)

     6.1.9. В создаваемой САПР     не
должна   быть предусмотрена возможность взаимодействия с АСУ    
функционирующей в организации

(АСУ, АСУТП и т.д.)

6.2. Требования к техническому обеспечению

      6.2.1. Центральный
вычислительный комплекс (ЦВК) должен быть по­строен на основе ЭВМ IBM 286 и выше

Примечание. Допускается использовать
имеющийся в организации ЦВК или вычислительные ресурсы другой организации.

6.2.2. ЦВК
должен удовлетворять следующим требованиям: обеспечи­вать работу в

 

режимах
диалога

(диалога,
пакетной обработки) и т. д. ,

 не иметь сопряженный с ЭВМ накопитель на
микрофильмах с дистанционным

(иметь,
не иметь)

управлением;

обеспечивать возможность подготовки и прямого
ввода да

нных в ЭВМ, минуя перфорацию;

не иметь     аппаратурно-программные средства
сбора данных о функционировании системы;

 не иметь средства вывода больших объемов
информации из ЭВМ на (иметь, не иметь) микрофильм;

 не иметь аппаратуру мультиплексирования и
сопряжения с каналами передачи данных

6.2.3. Объем
оперативной памяти ЦВК    должен позволять использовать базовые
операционные системы, допускающие реализацию графического метода доступа
теледоступа, пакетов прикладных программ

6.2.4.
Система передачи данных   должна    обеспечивать подключение и обмен
данными ЦВК с сетью терминальных станций и одиночных терминалов организации

      6.2.5. Терминальные станции
должны создаваться на основе IBM

6.2.6. В
состав  терминальной  станции  необходимо  включить:

алфавитно-цифровые печатающие
устройства, устройство ввода-вывода на  дисплей

(алфавитно-цифровые печатающие устройства; устройство
ввода-вывода на дисплей)

6.3. Требования к программному обеспечению

6.3.1. Общие
требования к программному обеспечению.

6.3.2. В
качестве операционных систем должны  использоваться операционные системы IBM 286: ОС DOS 

      6.3.3. Операционная система ЭВМ
должна обеспечивать: работу поль­зователей на универсальных языках
программирования Turbo Pascal

обеспечивать   защиту массивов, программ и
ресурсов от несанкционированного доступа;

обладать способностью автоматической
диагностики аппаратных неисправностей;

      6.3.4. Пакеты прикладных
программ должны быть модульными систе­мами программ    простой      структуры,
предназначенными для выполнения некоторой проектной

(простой, сложной)

процедуры или совокупности проектных
процедур

6.4. Требования к информационному обеспечиванию

      6.4.1. Информационное
обеспечение должно выполнять следующие функции: организацию массивов, поиск
информации по запросам   пользователей,   описание   массивов,  ведение 
массивов, формирование ответов и регистрацию статистики движения данных, формирование
ответов и регистрацию статистики движения данных;

сохранение данных и т. д.

     6.4.2. С помощью функций (п.
6.4.1.) должно обеспечиваться: накопление массивов данных и управление ими; 
рациональная организация обмена  данными;  размещение данных на машинных
носителях, обеспечение доступа проектировщика к данным обеспечение доступа
проектировщика к данным)

6.4.3. Для
реализации функций   информационного обеспечения должен быть создан
автоматизированный банк данных (должен, не должен) Объем базы данных должен
составлять 3 М байт

6.4.4.
Скорость роста информации в базе данных должна составлять 3М байт/год.

6.4.5. База
данных должна быть               локальной

(локальной, распределенной)

6.4.6.
Структура базы данных должна обеспечивать: объединение данных любого
количества и объема, допускающее совместное использование общих данных
различными подсистемами САПР для разных процедур; минимальное время обработки
данных; минимальную избыточность данных;

минимальный
объем памяти внешних запоминающих устройств ЭВМ для хранения данных; наиболее
эффективный доступ к данным хранения данных

      6.4.7. База данных должна
храниться на: накопителях типа винчестер

6.5. Требования к лингвистическому обеспечению

6.5.1.
Лингвистическое обеспечение САПР должно содержать следующую совокупность языков
проектирования: входной язык, базовый язык

6.5.2.
Входные языки проектирования должны: обеспечивать представление задания на
проектирование, прототипов и другие исходные данные, удобочитаемость описаний и
служить средством обмена информацией между проектировщиками в системе; быть
максимально приближенными между проектировщиками в системе; быть максимально
приближенными профессиональному          языку проектировщика; обеспечивать
компактность описаний и т. д.

6.5.3.
Базовые языки проектирования должны содержать средства для:

формирования, корректировки и
поддержания различного вида баз данных, создающих, например, условно-постоянную
информацию, исходные данные, результаты проектирования и т. д.; наблюдения и
оперативного управления процессом проектирования; отображения используемой в
САПР информации на различных терминалах и т. д.

6.5.4.
Выходные языки проектирования должны: обеспечить соответствие результатов
проектирования требованиям, излагаемым действующими стандартами,   руководящими 
и  нормативными   материалами  на  все виды документации; обеспечить
возможность совместимости с другими системами автоматизированного
проектирования, управления и производства.

6.6.
Требования к методическому обеспечению Методическое обеспечение
автоматизированного проектирования дол­жно отражать описание системы и
подсистем, методику (технологию) автоматизированного проектирования отдельных
деталей, сборочных единиц и объекта в целом

6.7.
Требования к организационному обеспечению. Организационное обеспечение
автоматизированного проектирования должно отражать изменение методов
планирования, контроля выполнения проектирования; перестройку системы
документооборота; новую структуру подразделений организации, включая положения
и должностные инструкции с указанием ответственных лиц за их разработку.

7. Технико-экономические показатели

7.1.
Эффективность от создания и внедрения САПР будет обеспечивать­ся за счет повышения
производительности труда проектировщиков, сокращения сроков проектирования
эффективности, точности и достоверности работ, оптимальности принятой
конструкции, уменьшения числа макетных и опытных образцов, сокращения объема и
сроков  испытаний путем математического моделирования переходных процессов и
аварийных режимов в период эксплуатации и т. д.

7.2. Годовой
экономический эффект от внедрения САПР (Эр) опреде­ляется по формуле

Эг=Э1 +Э11 + Э111,

где Э1 — экономический
эффект в сфере проектирования изделий с помо­щью САПР; Э11 —
экономический эффект в сфере изготовления (производ­ства изделий, разработанных
с помощью САПР); Э111 —экономический эффект в сфере применения
(эксплуатации) изделий, разработанных с по­мощью САПР

7.3. Годовой
народнохозяйственный экономический эффект определя­ется по формуле

ЭГ.Н= Ер=ЕнКк

где Ен — нормативный коэффициент
эффективности; К к — капитальные вложения на основные фонды и затраты на
предпроектные исследования

Примечание.
Допускается  расчет  технико-экономических показателей выполнять в соответствии
с имеющимися отраслевыми методиками.

8. Стадии и этапы

     8.1. Создание САПР в организации
осуществляется в шесть стадий:

                                                               
начало      окончание

предпроектные исследования         02.05.00     05.05.00

техническое
задание                        05.05.00       06.05.00

техническое предложение               06.05.00      
06.05.00

эскизный
проект                               06.05.00        06.05.00

технический
проект                          06.05.00        07.05.00

рабочий
проект                                 07.05.00         09.05.00

ввод в действие                                 10.05.00        

     8.2. Ввод в действие САПР
предполагается осуществить в одну очередь

I очередь —10.05.2000

(месяц, год)

    

9. Порядок испытания и ввода в действие

     9.1. Компоненты САПР, подлежащие
изготовлению (приобретению), а также мероприятия по их адаптации, должны быть
определены на стадии эскизного проекта (наименование стадии)

     9.2. Испытания и отладку
комплекса средств автоматизации проекти­рования и компонентов САПР проводить в
соответствии с отраслевыми до­кументами

Примечание.
Мероприятия, связанные с подготовкой и вводом в действие комплекса технических
средств, допускается опускать, если эти работы не веду­тся службой САПР.

      9.3. Перечень компонентов САПР,
подлежащих отдельным испытани­ям с оформлением индивидуальных актов сдачи,
определить на стадии рабочего проекта

(наименование стадии)

      9.4. Частные технические
задания на проведение строительных, элект­ротехнических, санитарно-технических
и других подготовительных работ, должны быть разработаны и выданы
соисполнителям на стадии технического проекта

       9.5. Планы мероприятий по
обучению пользователей для работы в ус­ловиях САПР должны быть разработаны и
утверждены на стадии технического проекта

       9.6. Договоры на монтаж и
наладку технических средств должны быть заключены на стадии технического
проекта

       9.7. Контрольные примеры для
испытания компонентов САПР должны быть разработаны на стадии рабочего
проекта

       9.8. Программы и методики
испытаний комплекса средств автомати­зации проектирования должны быть
разработаны и утверждены на стадии рабочего проекта              

       9.9. Программа и методика
опытного функционирования должны быть разработаны на стадии рабочего проекта

                                             Блок-схема алгоритма 

                             ДА    

НЕТ

Листинг программы

Uses crt;

Var

   
R1,R2,Uv1,Ep,U0:real;

  Function
U_exit:real;

    begin

   
U_exit:=Uv1*(1+R1/R2)

    end 

begin

Repeat

ClrScr;

WriteLn ('Введите следующие
параметры устройства');

WriteLn;

Write('Напряжение питания,
Ер,B:  ');Read (Ep);

WriteLn;

Write ('Напряжение
стабилизации стабилитрона Uv1,B(Uv1<Ep):  ');Read (Uv1);

Until Uv1>=Ep

WriteLn

Write ('Сопротивление R1,Ом: 
'); Read (R1);

WriteLn;

Write ('Сопротивление R2,Ом:  '); Read (R2);

WriteLn;

WriteLn ('Значение
выходного напряжения Uвых=’,U_exit:2:5);

Read;

end.

Список литературы

1.   Щербаков В.И., Грездов Г.И.
Электронные схемы на операционных усилителях : Справочник.-К.: Технiка, 1983

2.   Справочник по САПР /А.П. Будя, А.Е.
Кононюк и др. ; Под ред. В.И. Скурихина.-К.: Технiка, 1988