фотореле. Фотореле программа. 1. Схема подключение Обзор существующих схем, описание выбранной схемы

• Название: 1. Схема подключение Обзор существующих схем, описание выбранной схемы
• Анкор: фотореле
• Дата: 30.01.2023
• Размер: 1.18 Mb.
• Имя файла: Фотореле программа.doc
• Тип: Реферат; #912426

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

1. Схема подключение

2. Обзор существующих схем, описание выбранной схемы

2.1 Фотореле с выносным фотоэлементом

2.2 Фотореле со встроенным фотоэлементом

2.3 Фотореле с датчиками присутствия и движения

2.4 Фотореле с таймером

2.5 Описание выбранной схемы

3. Расчет выбранной схемы

3. Программная часть

Список литературы

Введение

Работа фотодатчика, контролирующего уровень уличной освещенности, лежит в основе принципа работы любого фотореле. Существует два типа таких фотодатчиков:

1. 
   встроенные, когда датчик установлен вместе с реле непосредственно в самом электрощитке;
   
2. 
   выносные, когда датчик расположен вне корпуса реле.
   

Корпус выносных фотореле должен быть обязательно прочным и иметь повышенный уровень герметичности и защищенности от воздействий окружающей среды.

Это устройство имеет достаточно простой принцип действия и состоит оно из встроенного или выносного датчика. Учитывая интенсивность освещения, такой датчик передает информацию электронной плате или блоку, которые, в свою очередь, при достижении определенного порога срабатывания, срабатывают и включают освещение, замыкая электрическую цепь.

Следует отметить, что любое фотореле может быть запрограммировано в индивидуальном режиме. Это значит, что, если, к примеру, в летнее время года фотореле установлено в гараже, то диапазон его срабатывания будет отличаться от устройства, установленного на крыльце дома. Данный нюанс необходимо учитывать и, по возможности, выставлять наиболее подходящий к условиям размещения фотореле диапазон его чувствительности к свету.

1. Схема подключение
Элементарная схема подключения сумеречного выключателя (схема подключения фотореле) вмещает в себе тиристорный ключ или электромагнитное реле, которое пропускает напряжение при подаче сигнала от фоторезистора.



Рис. 1.1 - Схема подключения сумеречного включателя

При этом есть две схемы, как видно, отличающиеся лишь тем, что в левой подключение фазы для подачи напряжения во внутреннюю сеть осуществляется отдельно, а во второй же используется фаза, которая питает сам прибор сумеречного освещении.

Фотореле, которое используется на правой схеме, более подходит для маломощного освещения.
2. Обзор существующих схем, описание выбранной схемы
2.1 Фотореле с выносным фотоэлементом
С выносным фотоэлементом. Чувствительный светодиод, фототиристор, фототранзистор или другой датчик, реагирующий на степень освещенности, находится вне корпуса реле. Его располагают на улице, а само управляющее электрической цепью устройство – внутри здания или под навесом. Блок управления вставляют в электрощит, а фотоэлемент может находиться и за 100-150 метров от него.

Назначение

Для автоматического включения/отключения освещения в зависимости от уровня освещенности.

Применение

-управление уличным освещением: подсветка дорог, автостоянок, остановочных пунктов, парков, садов, наружной рекламы, зданий и сооружений и др.

-управление внутренним освещением: витрины, офисные центры, подъезды, производственные помещения и др.

Материалы

-корпус реле выполнен из не поддерживающего горение пластика

Конструкция

-фотореле устанавливается в щитке на DIN-рейку 35 мм, внешний фотодатчик можно вынести на расстояние до 50 метров;

-имеется возможность регулировки порога срабатывания от 2 до 100 лк.

Преимущества

-вынесение фотодатчика от фотореле позволяет установить датчик в любом удобном месте, а само фотореле в щитке, чтобы собрать схему управления любой сложности;

-внешний датчик имеет степень защиты IP65, что позволяет устанавливать его в любом удобном месте на улице;

-фотореле может коммутировать нагрузку до 20А, что превышает показатели большинства аналогов;

-имеет самую доступную цену на рынке по сравнению с имеющимися аналогами.


Рис. 2.1 - Принципиальная схема ФР-2 с выносным фотоэлементом
2.2 Фотореле со встроенным фотоэлементом
С встроенным фотоэлементом. Данная модель предназначена для монтажа непосредственно на самом источнике света. Из недостатков этого вида стоит отметить тот пункт, что фотореле нужно оснащать защитной противовандальной поверхностью. Причем она должна быть чистой и пропускать свет, иначе чувствительность фотореле будет снижена.

1.1Назначение:

Для автоматического включения и отключения освещения в зависимости от уровня освещенности в однофазных электрических сетях переменного тока напряжением 230В и частотой 50Гц.

1.2Применение:

-Управление уличным освещением: включение/отключение освещения дорог, автостоянок, остановочных пунктов, парков, садов, световой рекламы, коттеджей и др.;

-Управление внутренним освещением: включение/отключение освещения витрин, офисных центров, производственных территорий, подъездов и др.

1.3Материалы:

Корпус фотореле выполнен из не поддерживающего горение пластика.

1.4Конструкция:

-В качестве коммутирующего нагрузку элемента использовано электромеханическое реле;

-В исполнениях ФРЛ-02, ФРЛ-03 имеется возможность регулировки порога срабатывания в зависимости от уровня освещенности от 5 до 50 Лк;

-Монтаж к стене осуществляется при помощи крепежного уголка, входящего в комплектацию.

1.5Преимущества:

-Экономит электроэнергию;

-Автоматизирует процесс управления освещением;

-Создает комфорт.

-Фотореле ФРЛ-Т-Е27 устанавливается в патрон Е27 без дополнительных электрических соединений.

Фотореле ФРЛ-Т-Е27 имеет встроенный таймер, который позволяет ограничить время работы в темное время суток от 1 до 12 часов.


Рис. 2.2 - Схема фотореле со встроенным фотоэлементом
2.3 Фотореле с датчиками присутствия и движения
С датчиками присутствия и движения. В начале статьи был описан пример, когда с помощью объединения датчиков освещенности, движения и присутствия можно добиться максимального удобства использования своего уличного фонаря. Конечно, подобная конструкция будет стоить дороже. Но и удобство от нее будет максимальным.

1.6Фотореле

Назначение

Для автоматического включения и отключения освещения в зависимости от уровня внешней освещенности в однофазных электрических сетях переменного тока напряжением 230 В и частотой 50 Гц.

Применение

-Управление уличным освещением: включение/отключение освещения дорог, автостоянок, остановочных пунктов, парков, садов, световой рекламы, коттеджей и др.;

-Управление внутренним освещением: включение/отключение освещения витрин, офисных центров, производственных территорий, подъездов и др.

Материалы

Корпус фотореле выполнен из не поддерживающего горение пластика.

Конструкция

-В качестве коммутирующего нагрузку элемента использовано электромеханическое реле;

-В исполнениях ФРЛ-02, ФРЛ-03 имеется возможность регулировки порога срабатывания в зависимости от уровня освещенности от 5 до 50 Лк;

-Монтаж к стене осуществляется при помощи крепежного уголка, входящего в комплектацию.

Преимущества

-Экономят электроэнергию;

-Автоматизируют процесс управления освещением;

-Создают комфорт.

1.7Датчики движения

Назначение

Для автоматического включения и отключения нагрузки в заданном интервале времени при появлении движущихся объектов в зоне обнаружения датчика и в зависимости от уровня освещенности в однофазных электрических сетях переменного тока напряжением 230 В и частотой 50 Гц.

Применение

Управление уличным и внутренним освещением, электроприборами, устройствами сигнализации и др.

Материалы

Корпус датчика выполнен из не поддерживающего горение пластика.

Конструкция

-В ассортименте имеются датчики 5-х типов установки: ДДС (настенные), ДДП (потолочные), ДДВ (встраиваемые в нишу), ДДУ (на внешний угол стены), ДДПр (на прожектор);

-Имеется возможность регулировки порога срабатывания датчика в зависимости от уровня освещенности от 5 Лк до уровня солнечного света;

-Имеется возможность регулировки времени отключения датчика от 5 до 480 с;

-В ассортименте имеются датчики с возможностью регулировки максимальной дальности обнаружения объектов от 2 метров до максимального значения каждого датчика;

-Датчик ДДВ-03 имеет дополнительный акустический датчик с регулировкой срабатывания от звука 30-90 Дб;

-Датчики типа ДДС, ДДУ и ДДПр имеют степень защиты IP44 и могут устанавливаться на улице;

-Монтаж к поверхности осуществляется при помощи саморезов и дюбелей, входящих в комплектацию;

-В качестве коммутирующего нагрузку элемента использовано электромеханическое реле.

Преимущества

-Экономят электроэнергию;

-Автоматизируют процесс управления освещением и другими видами нагрузки;

-Создают комфорт.


Рис. 2.3 - Схема фотореле с датчиком движения
2.4 Фотореле с таймером
Таймер для уличного освещения с программным обеспечением позволяет задавать широкий диапазон реагирования. Можно установить разные режимы включения фотореле для будних и выходных, настроить его на включение на несколько минут каждый час, более рационально использовать с датчиком присутствия и так далее. Годовая программа позволяет устанавливать свои графики для каждого сезона. Можно запрограммировать таймер на выключение фотореле в дневное время, чтобы прибор «отдыхал» и не тратил попусту энергию.


Рис. 2.4 - Схема фотореле с таймером
2.5 Описание выбранной схемы
Усилители с релейным выходом широко применяются в электрических схемах автоматики, управления и защиты. На базе таких усилителей строят схемы нуль-индикаторов с мощностью срабатывания нескольких десятков микроватт, схемы измерительных органов защиты, подключаемые к маломощным датчикам, и исполнительные элементы с выходной мощностью до нескольких киловатт. Релейное действие этого усилителя проявляется в том, что при определенном изменении величины входного сигнала или его знака усилитель практически мгновенно переходит из одного устойчивого состояния в другое. Принципиальная схема усилителя приведена на рисунок 2.5.


Рис. 2.5 - Принципиальная схема двухкаскадного усилителя с релейным выходом
Она содержит два усилительных каскада на транзисторах VT1,VT2 работающих в ключевом режиме. В цепь коллектора транзистора VT2 включена катушка малогабаритного электромагнитного реле Р1. Усилитель питается от источника постоянного тока через параметрический стабилизатор напряжения (стабилитрон VD4 и резистор R6).

Схема работает следующим образом. При отсутствии входного сигнала транзистор VT1 открыт и насыщен, а транзистор VT2 закрыт, реле Р1 обесточено. Открытое состояние транзистора обеспечивается током в цепи базы через резисторы R1 и R3 от источника коллекторного питания ЕК . Транзистор VT2 при этом находится в режиме отсечки, так как напряжение на его базе положительно относительно эмиттера и примерно равно напряжению смещения, которое задается диодом VD2. Появление отрицательного входного сигнала (минус на базе транзистора) не приводит к изменению состояния транзисторов усилителя.

При появлении положительного входного сигнала появляется входной ток, уменьшающий ток в цепи базы открытого транзистора VT1. При некотором входном токе транзистор VT1 переходит из режима насыщения в усилительный режим. В усилительном режиме уменьшение тока в цепи базы приводит к уменьшению тока в цепи коллектора транзистора, что приводит к увеличению отрицательного потенциала на базе транзистора VT2 и его отпиранию.

В момент переключения транзисторов действует положительная обратная связь (резистор R3). Отпирание транзистора VT2 приводит к уменьшению напряжения на его коллекторе, следовательно, уменьшается ток через резистор R3 и ток в цепи базы транзистора VT1. Этот процесс ускоряет запирание транзистора VT1, что в свою очередь ускоряет отпирание транзистора VT2, т.е. наступает лавинообразный процесс, приводящий практически к мгновенному насыщению транзистора VT2. Положительная обратная связь обеспечивает релейный эффект. При уменьшении или исчезновении входного тока транзисторы усилителя переключаются в исходное состояние.

При запирании транзистора VT2 на катушке реле Р1, обладающей индуктивностью, наводится ЭДС самоиндукции, которая, складываясь с напряжением коллекторного питания, может привести к пробою транзистора. Для защиты от наводимых перенапряжений применяется цепочка VD3, R4. Появляющееся перенапряжение открывает диод VD3 и ток реле Р1 при запирании транзистора VT2 будет уменьшаться постепенно, замыкаясь через цепочку VD3, R4. Напряжение на транзисторе VT2 в этом случае увеличится только на величину падения напряжения в этой цепочке.

Постепенное уменьшение тока в катушке Р1 при запирании транзистора VT2 приводит к увеличению времени возврата реле, что не всегда приемлемо. Для уменьшения времени возврата реле увеличивают сопротивление резистора R4.

3. Расчет выбранной схемы
Исходные данные:
I =300 µA ± 10 % → 0.0003 A → 0.00027÷0.00033 А

U =220 V ± 10% → 198÷242 V

tº = 203÷343 K → -70÷70 ºC

Реле:

U  = 12 V

R  =320 Ohm

K  =0.7÷1.2 → 8.4÷14.4 V
Расчет.

Начнем с выбора элементов схемы параметрического стабилизатора. Определяем напряжение надежного срабатывания реле Р1 , которое находится в пределах 0.7÷1.2 U   т.е. 8.4÷14.4 V.
I= U  /R =12/320=0.0375 А.
Обеспечить эти параметры можно с помощью стабилитрона КС512А с номинальным напряжением стабилизации 12 V. Основные параметры этого стабилитрона приведены ниже.
I =1 мА.

I =67 мА.

Р = 1 Вт.

R ≤ 25 Ом.
Разброс напряжений стабилизации в зависимости от температур при токе стабилизации 5 мА приведен в таблице 1.
Таблица 1 - Разброс напряжений стабилизации в зависимости от температур при токе стабилизации 5 мА

Температура К	Напряжение стабилизации В
303	10.8 ÷ 13.2
213	9.9 ÷ 13.2
273	10.8 ÷ 14.5

Окончательный расчет параметрического стабилизатора будет проведен после расчета усилителя.

Выберем транзисторы усилителя. Для повышения надежности работы транзисторов рекомендуется выбирать рабочие напряжения и токи так, чтобы они не превышали

0.7 ÷ 0.8 предельных значений. Учитывая максимальное коллекторное напряжение, для нашей схемы нужен транзистор, у которого постоянное напряжение, коллектор – эмиттер
U › Е  / 0.7 =14.5/0.7=20.7 V.
А постоянный ток коллектора
I › E / R =14.5/320=0.0453 А.
Для обоих каскадов усилителя выбираем транзистор КТ3107Б, параметры которого приведены ниже
Таблица 2

h	I =2 mA	120 ÷ 220
I =0.01 mA	≥ 30
I =100 mA	≥50
U  V.	I =100 мА. I =5 мА.	≤0.5
I =10 мА. I =0.5 мА.	≤0.2
U  V.	I =100 мА. I =5 мА.	≤1
I =10 мА. I =0.5 мА.	≤0.8
I  µA.		≤0.1
I  µA.		≤0.1
U V.		50
U V.		45
U V.		5
I mA.		100
P  мВт.	t=213÷298 K	300

Усилитель рассчитываем при номинальном напряжении коллекторного питания и температуре 298 К. Расчет начинаем с выходного каскада.

Для создания источника запирающего напряжения в цепи транзистора VT2 выбираем кремниевый диод VD2 КД102А.

Параметры диода:
U = 250 V.

I = 0.1 A.

I = 0.1 µA.

U = 1 V.
Выбираем прямой ток диода VD2 2мА. И определяем прямое напряжение на диоде,

Равное U =0.8 V. при температуре 298 К. Тогда сопротивление резистора R5
R5=(Е - U )/I =(12-0.8)/0.002=5600 Ом.
Выбираем номинальное сопротивление 5.6 кОм. ±5%

Мощность рассеиваемая на резисторе учитывая максимальное коллекторное напряжение будет:
P ≈ Е2  / R5 =14.42/5600=0.037 Вт.
Выбираем резистор R5 МЛТ-0,125 5,6 кОм. ±5%.

Через R5 и диод VD2 протекает ток:
I =(E - U )/R5=(12-0.8)/5600=0.002 А.
Ток в цепи коллектора транзистора VT2 когда он находится в режиме насыщения, будет:
I =(Е - U - U )/R =(12-0.8-0.5)/320=0.0334 А.
Минимальное напряжение на катушке реле Р1 когда транзистор VT2 находится в режиме насыщения, с учетом неблагоприятных сочетаний параметров элементов схемы равно:
U =E - U - U =9.9-1-0.5=8.4 V.
Что находится в допустимых пределах.

Максимальный прямой ток диода VD2, когда транзистор VT2 насыщен, с учетом неблагоприятных параметров элементов схемы равен:
IVD2.max.=IK.нас.+ IR5 ≈ EK.max. / RP1 + EK.max. / R5 =14.4/320+14.4/5600=0.0476 A.
Что меньше максимально допустимого тока для диода типа КД102А.

Расчетный статический коэффициент передачи тока транзисторов
h21Э.расч.=h21Э Кс КТ
где Кс =0.7 коэффициент учитывающий старение, КТ – коэффициент учитывающий температуру КТ = 0.6 при температуре 233 К. и КТ =1.2 при температуре 323 К.

Минимальный статический коэффициент передачи тока транзистора VT2 учитывая режим работы, определим как
h21E.min2 = 50*0.7*0.6=21
Ток в цепи базы VT2 на границе насыщения
IB2 = IK.нас. / h21E.min2 =0.0334/21=0.0016 A.
Ток в цепи базы в режиме насыщения, принимая коэффициент насыщения равным 1.2
IB.нас2. =1.2* IB2 =1.2*0.0016=0.0019 А.
Если транзистор VT2 в режиме насыщения, то VT1 в режиме отсечки. По резистору R2 проходит ток базы VT2 и обратный ток коллектора VT1
IR2 =IB.нас2. + IKB0.1=0.0016 + 0.00000001 ≈ 0.0016 A.
Сопротивление резистора R2
R2 = (EK – UBE.нас2. – UVD2) / IR2 =(12-1-0.8)/0.0016=6375 Ом
Определим максимальную мощность на R2
PR2 =  E R.max. / R2 =14.4 / 6375=0.0325 Вт.
Выбираем резистор R2 МЛТ-0.125 6.2 кОм ± 5%

Напряжение между базой и эмиттером транзистора, необходимое для создания режима отсечки
UBE0 ≥ φθ ln(1+h21E)=θ / 11600 * ln(1+ h21E)
Где φθ – температурный потенциал, θ – максимальная температура К. Принимая статический коэффициент передачи тока максимальным, находим
h21E.max =220*1.2=264
и подставляя получим
UBE0 = 343/11600*ln265≈0.1649 V.
Определим максимальное напряжение между базой и эмиттером транзистора VT2 в режиме отсечки.

На основании второго закона Кирхгофа можно записать:
UBE0 – UVD2 + UKEнас1 =1
Откуда
UBE2 = UVD2 - UKEнас1 =0.5-0.2=0.3 V.
Следовательно транзистор VT2 будет в режиме отсечки, так как напряжение на его базе, рассчитанное при минимальном напряжении на VD2, положительно относительно эмиттера и больше, чем рассчитанное UBE0.

Ток в цепи коллектора транзистора VT1 в режиме насыщения
IK.нас1=(EK – UKЕ.нас1)/R2=(12-0.2)/6300=0.0019 A.
Минимальный статический коэффициент передачи тока транзистора VT1 учитывая величину тока в цепи эмиттера и то, что
h21E.рас. = h21Э Кс КТ

h21E.min1=120*0.7*0.6=50
Ток в цепи базы VT1 на границе насыщения
IB1=IK.нас1 / h21E.min1 =0.0019/50=0.000038 A.
Сопротивление резистора R3 в цепи обратной связи
R3 ≤ (h21E.min1 h21E.min2 – 1)*RP =(50*21-1)*320=335680 Ом
Выбираем резистор R3 МЛТ-0.125 330 кОм ±5% (мощность выделяющаяся на резисторе меньше 0.125 Вт). Ток в цепи обратной связи (если VT1 открыт а VT2 закрыт)
Ioc=IR3=(EK-UBE.нас1) / (R3 + RP) =(12-0.8) / (330000+320)=0.000034 A.
Определим сопротивление R1 из условия обеспечения заданного входного тока срабатывания усилителя. Усилитель срабатывает, если под воздействием входного тока транзистор VT1 из режима насыщения переходит в усилительный при котором ток в цепи базы пропорционален току в цепи коллектора. Составим для точки А выражение в соответствии с первым законом Кирхгофа
Iвх.ср.+ IB1 = IR1 + Ioc
Отсюда ток в резисторе R1 при срабатывании усилителя
IR1 = Iвх.ср.+ IB1 – Ioc = Iвх.ср.+ IKE.нас.1 / h21E.1 - Ioc
Определим величину тока в резисторе R1 при крайних значениях коэффициента передачи тока транзистора VT1:
IR1.max = 0.0003 + 0.0019/50-0.000034=0.000304 A.

IR1.min = 0.0003 + 0.0019/264-0.000034=0.000273 A.
Предельные значения сопротивлений резистора R1
R1min = (EK – UBЕ.нас1.) / IR1.max =(12-0.8) / 0.000304=36842 Ом.

R1max = (EK – UBЕ.нас1.) / IR1.min =(12-0.8) / 0.000273=41025 Ом.
Из расчета следует, что для обеспечения тока срабатывания усилителя в заданной точностью ±10% сопротивление резистора R1 подбираем при настройке схемы усилителя. Для дальнейших расчетов принимаем сопротивление резистора R1 39 кОм ±5%, при этом
IR1 = EK / R1 =12/39000=0.000308 A.
Мощность потребляемая усилителем от источника сигнала при срабатывании
Pср = Iвх.ср. * UBE0 =0.0003*0.1649=0.000049 Вт.
Определим величину сопротивления резистора R4 из условия, чтобы при запирании транзистора VT2 напряжение на нем не превысило максимально допустимое. При запирании VT2 на обмотке реле Р1, обладающей индуктивностью, наводится ЭДС самоиндукции, под воздействием которой открывается диод VD3. Будем считать, что ток IК.нас.2. замыкается по цепочке VD3 R4, создавая дополнительное падение напряжения. Следовательно, напряжение на запирающемся транзисторе VT2
UEK2.= EK + IК.нас.2. * R4 + UVD3 < UKE.max.
Отсюда, принимая прямое падение напряжения на диоде VD3 1v, получим
R4 < (UKE.max. - EK - UVD3)/IK.нас2.=(45-12-1)/0.0334=958 Ом.
Выбираем резистор R4 МЛТ-0.125 910 Ом ±5%.

Выбираем диод VD3 Д223.

Максимальное постоянное напряжение эмиттер – база транзистора VT1 U =5v., поэтому для защиты от обратных напряжений включен диод VD1. При появлении на входе усилителя обратных напряжений открывается диод VD1 , и напряжение между эмиттером и базой VT1 будет равно прямому напряжению на диоде VD1 . Для этой цели выбираем диод Д223.

Определяем мощность, потребляемую схемой усилителя от источника коллекторного питания. Если транзистор VT1 открыт, а VT2 закрыт, то суммарный ток IH потребляемый схемой, равен
IH = IR1 + Ioc + IK.нас1+ IR5 = 0.000308+0.000034+0.0019+0.002=0.004242 A.
Потребляемая мощность
PH = EK * IH = 12*0.004242 = 0,050904 Вт.
Эквивалентное сопротивление нагрузки
RH.max = EK / IH = 12 / 0.004242 = 2836 Ом.
Если транзистор VT1 закрыт, а VT2 открыт, то суммарный ток IH потребляемый схемой, равен
IH = IВ.нас2. + IК.нас2. + IR5 = 0.0019+0.0334 +0.002= 0.0373 A.
Потребляемая мощность
PH = EK * IH = 12*0.0373 = 0.4476 Вт.
Эквивалентное сопротивление нагрузки
RH.min = EK / IH = 12 / 0.0373 = 322 Ом.
Таким образом, сопротивление нагрузки подключаемой к источнику коллекторного питания, в процессе работы схемы изменяется от 322 до 2836 Ом. Определим крайние значения токов, потребляемых нагрузкой, с учетом изменения напряжения коллекторного питания
IH.max. = EK.max. / RH.min = 14.5 / 322 =0.045 A.

IH.min. = EK.min. / RH.max = 9.9 / 2836 =0.0035 A.
Рассчитаем балластное сопротивление стабилитрона и изменения напряжения питания. Ток стабилитрона при неблагоприятных сочетаниях параметров должен быть больше минимального и меньше максимального тока стабилизации, указанных в справочных данных на стабилитрон. Схема рассчитываемого стабилизатора приведена на рисунок 3.1.


Рис. 3.1 - Стабилизатор
Минимальный ток через стабилитроны
Ict.min. = IR6.min. – IH.max.
Принимая минимальный ток через стабилитрон Ict.min. = 1 мА. Определим
IR6.min = Ict.min. + IH.max. =0.001+0.045=0.046 А.
Определим сопротивление резистора R6 с учетом минимального напряжения питания и максимального напряжения стабилизации
R6 = (Uпит.min. – EK.max.) / IR6.min = (198-14.5)/0.046=3989 Ом.
Выбираем номинальное сопротивление 3.9 кОм. ±5%. Определим минимальные и максимальные токи через резистор с учетом изменения напряжения питания и напряжения стабилизации
IR6.max. =(Uпит.max. – EK.min.) / R6 = (242-9.9)/3900=0.059 А.

IR6.min. =(Uпит.min. – EK.max.) / R6 = (198-14.5)/3900=0.047 А.
Проверим токи через стабилитрон
IСТ.min. = IR6.min. - IH.max. =0.047 – 0.045=0.002 А.

IСТ.max. = IR6.max. - IH.min. =0.059 – 0.0035=0.056 A.
Расчеты подтверждают правильность выбора параметров схемы стабилизатора, так как токи стабилитронов находятся в допустимых пределах при неблагоприятных сочетаниях факторов.

Максимальная мощность, рассеиваемая резистором R6
PR6.max. =(Uпит.max. – EK.min.)2 / R6 = (242-9,9)2 / 3900 =13.81 Вт.
Выбираем резистор ПЭВ-15 3,9 кОм ±5%.
Номинальная мощность, потребляемая схемой от источника питания
Pnom. =(Uпит.nom. – EK.nom.)2 / R6 =(220-12)2 / 3900=11.09 Вт.
Определим коэффициент стабилизации выбранного параметрического стабилизатора. Будем считать, что при неизменной нагрузке на стабилизатор ток через стабилитрон изменяется только за счет изменения напряжения питания, следовательно
ΔICT =ΔUпит. / R6 = (Uпит.max. – Uпит.min.) / R6 =(242-198)/3900=0.0113 A.
Изменение напряжения на нагрузке вызвано наличием дифференциального сопротивления стабилитронов, которое в соответствии со справочными данными принимаем RVD=25 Ом.

Следовательно
ΔUH = ΔIct* RVD = 0.0113*25= 0.28 v.
Коэффициент стабилизации стабилизатора при неизменной нагрузке и изменении напряжения питания
Кст.=(ΔUпит./Uпит.nom.) / (ΔUH/UH.ном.) = (44/220) / (0.28/12) = 8.6
Необходимо отметить, что приведенный расчет коэффициента стабилизации является приближенным, так как не учитывает влияние температуры и изменение нагрузки.
3. Программная часть


Для работы с сетевыми соединениями будем использовать штатный компонет от Borland - TTcpClient. Итак, создаем простое проложение - Windows-форму и 'накидываем' на нее компоненты управления, а именно кнопки, которые будут отвечать за закрытие / открытие соединения с модулем, включение / выключение реле и кнопку запроса информации о модуле. Последним шагом перекидываем на форму компонент TTcpClient. Место его расположения показано на рисунке ниже:



В результате рабочее окно нашего приложения будет иметь примерно вот такой вид:

Далее рассмотрим сначала обработчик нажатия кнопки Connect.

procedure TForm1.Button1Click(Sender: TObject);

begin

// TcpClient1 - это экземпляр компонента TTcpClient.

// Указываем ниже реквизиты для подключения к модулю по сети.

TcpClient1.RemoteHost := '192.168.0.101';

TcpClient1.RemotePort := '2424';
// Подключаемся...

TcpClient1.Open;
CRbyte := 13; // HEX 0x0D

LFbyte := 10; // HEX 0x0A

// Создаем и запускаем поток, который будет заниматься чтением данных

MyThread := TMyThread.Create(False);

MyThread.Priority := tpNormal;

MyThread.FreeOnTerminate := True;

MyThread.Resume;
// Отправляем тестовую команду

TcpClient1.Sendln('$KE' + Char(CRbyte) + Char(LFbyte));

// Вводим пароль (по умолчанию - Laurent)

TcpClient1.Sendln('$KE,PSW,SET,Laurent' + Char(CRbyte) + Char(LFbyte));

end;

Следует обратить внимание, на то что процедура открытия соединения сделана минимально просто - в случае если соединение не будет устанволено по какой-либо причине (например, модуль к сети не подключен), то это вызовет зависание программы.

В случае успешного соединения, первым же делом можно протестировать управление реле. Рассмотрим код обработчика включения 1-го реле:

procedure TForm1.Button3Click(Sender: TObject);

begin

// Формируем команду и отправляем ее модулю

TcpClient1.Sendln('$KE,REL,1,1' + Char(CRbyte) + Char(LFbyte));

end;

Код обработчика выключения реле рассматривать не будем, ибо почти полностью аналогичен выше рассмотренному. Далее перейдем к коду выполнения потока. Он показан ниже. Просто напросто постоянно проводим чтение данных из сети. По факту приема порции данных вызывается обработчик события OnReceive компонента TTcpClient. Этот обработчик реализуется по средством функции OnDataReceive() которая рассмотрена ниже.

procedure TMyThread.Execute;

begin

Form1.TcpClient1.Receiveln(buffer);

end;

Представленный выше код тоже не является 'оптимальным'. Постоянный опрос на прием данных может 'подгрузить' систему. Простейшим решеним для улучшения ситуации является чередование вызова функции Sleep() и чтения данных (в цикле).

procedure TForm1.OnDataReceive(Sender: TObject; Buf: PAnsiChar;

var DataLen: Integer);

begin

// Отыскиваем во входящих данных ответ модуя на команду $KE,INF,

// т.е. ищем ответ в виде #INF

if(StrLComp(Buf, '#INF', 4) = 0) then

begin

// Если нашли - просто выводим текущий буфер для просмотра

ShowMessage( Buf );

end;

end;

Для того чтобы запросить у модуля команду $KE,INF предназначена кнопка Get INF, исходный код которой отдельного рассмотрения не заслуживает.

Список литературы
1. ГОСТ 2.701-84 ЕСКД Схемы. Виды и типы. Общие требования к выполнению.

2. ГОСТ 2.703-75 ЕСКД Правила выполнения электрических схем.

3. Гурлев А.С. Справочник по электронным приборам. – Киев.: Техника, 1966.

4. Румянцев К.Е. Радиоприемные устройства: учебник для студентов СПО.- М.: Академия, 2006.

5. Бобров Н.В. Расчет радиоприемников. – М.: Радио и связь, 1981.

6. Г.А. Жукова, В.П. Жуков. Курсовое и дипломное проектирование по низковольтным электрическим аппаратам.