13. Ontwerp hoogspanningsdeel
13.1. Schema’s
13.2. Inleiding
Op de vorige bladzijde staat het ontwerp van de A/D-convertor en de zender. Daar de meeste overwegingen al eerder beschreven staan, zullen we ons hier beperken tot het uitleggen van de realisatie.
13.3. Meetsysteem (hoogspanningsdeel)
In de eerste figuur is het globale ontwerp opgenomen. Het ontwerp is op een andere manier uitgesplitst dan in het verslag. Het hierboven getekende schema sluit meer aan bij de realisatie van het ontwerp.
Als we de weg van het ingangssignaal volgen, komen we eerst bij de comparators. Deze zijn een onderdeel van de A/D-convertor. De camparators verzorgen de stuursignalen (u/d, tool, tooh) voor de turbo-counter, door de ingangswaarde te vergelijken met de uitgang van de D/A-convertor.
Deze signalen sturen de Turbo-counter, die in het blok ‘Digital logic’ zit. In dit blok zit ook de zenderlogica. De zenderlogica verzorgt een signaal ‘out’ dat de glasvezelzender stuurt. Aan de glasvezelzender zullen we weinig aandacht besteden, omdat deze als kant en klaar setje is gekocht.
De uitgang van de Turbo-counter (b0-b7) zijn weer de ingang van de D/A-convertor. De D/A-convertor maakt hier dan weer een signaal c van, dat vergeleken wordt met de ingangswaarde.
Tenslotte is als los blok de power supply getekend. Deze verzorgt de voeding van de afzonderlijke delen.
13.4. Digitale logica
De digitale logica bestaat uit drie delen. Allereerst zien we, dat de ingangssignalen gesynchroniseerd worden. Dit gebeurd met behulp van een register (ic21) dat op de inverse klok geladen wordt. De uitgangen worden toegevoerd aan de Turbo-counter (ic22). Functioneel bestaat de Turbo-counter uit drie blokken, een counter low-nibble, een high-nibble en een uitgangsregister. In de onderstaande figuur staat het blokdiagram.
Het laagste nibble telt met twee stapgroottes. in eerste in- stantie zijn dat 1 en 4 (bO en b2). Het is echter eenvoudig om andere stapgroottes te kiezen (als voorbeeld: 1 en 8, zie EPLD- listings) .
Als extra ingangen zien we min, max en zero. Deze zetten het byte in de tellers op de gewenste stand (Ox00, Oxff en 0x80). De ingangen zijn nodig voor het afregelen van de D/A-conversie.
Het high-nibble is een gewone teller, met weer de extra set en preset ingangen. De EPLD geeft parallel een waarde af (Alida aan de D/A-convertor aangeboden wordt.
De zenderlogica (ic23) verwacht gedurende het zenden een stabiel byte op de ingang. Dit wordt bereikt door de uitgangsregisters door de zenderlogica te laten besturen.
De zenderlogica bestaat uit een teller en een multiplexer. De teller geeft aan welke ingang de multiplexer moet gebruiken. De multiplexer heeft, behalve de databits, ook de start- en stopbits als ingang. Hieronder is het blokdiagram weergegeven.
Zowel de Turbo-counter als de zenderlogica zijn geïntegreerd in EPLD’s. De listings kunnen in de betreffende appendix gevonden worden.
13.5. D/A-conversie
De D/A-conversie bestaat uit een D/A-convertor (ic31) en een opamp (ic32). De D/A-convertor is een ZN428E. Dit ic verzorgt zijn eigen referentiespanning.
De opamp schaalt de uitgang van de D/A-convertor naar + 4.5 V. Dit is de maximale spanning die de comparators aankunnen. De nul-waarde kan worden bijgesteld met potmeter p32. Deze nulwaarde kan worden afgeregeld door de Turbo-counter de nulwaarde te geven (de ingang z hoog maken). :
Vervolgens kan de amplitude van het signaal ingesteld worden met p31. Weer kan de Turbo-counter hiervoor het juiste signaal leveren. De ingang x moet dan hoog gemaakt worden. De uitgang c kan dan tot 4.5 V geregeld worden.
13.6. Comparators
De comparators verzorgen de control-signalen voor de Turbo-counter. Het op/neer signaal wordt verkregen door het ingangssignaal te vergelijken met de uitgang van de D/A-conversie (e) .
Voor de te hoog (tooh) en te laag (tool) signalen is het nodig om een offset te geven aan c. Hiervoor wordt een optelschakeling gebruikt. De criteria kunnen worden ingesteld met behulp van de potmeters p11 en p12.
13.7. Power supply en klok
Het vermogen, dat het hoogspanningsdeel vergt, wordt geleverd via een trafo. Deze wordt door het laagspanningsdeel gestuurd met een relatief hoge frequentie. Vandaar dat we snelle diodes en kleine condensatoren gebruiken. De stabilisatie wordt verzorgd door ic1 en ic2
De klok wordt verzorgd door ic3. Ic3 wordt gebruikt als kristal- oscilator. Met behulp van de twee overige poorten (3c en 3d) wordt de uitgang gebufferd en geïnverteerd.
Meet systeem (hoogspanningsdeel)
|
Item
|
Quantity
|
Reference
|
Part
|
cem-code
|
|
1
|
3
|
IC11, IC12, IC13
|
LM360
|
01.608.7602
|
|
2
|
1
|
IC1
|
LM7805
|
01.675.7805
|
|
3
|
1
|
IC2
|
LM7905
|
01.675.7905
|
|
4
|
1
|
IC32
|
TL074
|
01.605.0742
|
|
5
|
1
|
IC31
|
ZN428E
|
los bestellen
|
|
6
|
1
|
IC3
|
7400
|
O1.709.1000
|
|
7
|
1
|
IC21
|
74LS163
|
01.727.2112
|
|
8
|
1
|
IC23
|
EP310
|
Los bestellen
|
|
9
|
1
|
IC22
|
EP1210
|
Los bestellen
|
|
10
|
1
|
R31
|
390
|
02.110.3339
|
|
11
|
2
|
R1,R2
|
470
|
02.110.3347
|
|
12
|
8
|
R11, R12, R13, R14, R15, R16 ,R17, R18
|
3k9 02.110.3439
|
|
|
13
|
4
|
R21, R22, R23, R32
|
4k7
|
02.110.3447
|
|
14
|
3
|
R34, P11, P12
|
10K
|
02,110.3510
|
|
15
|
1
|
R33
|
15K
|
02.110.3515
|
|
16
|
1
|
P31
|
10K pot
|
02.410.5510
|
|
17
|
1
|
P32
|
5K pot
|
02.,410.5450
|
|
18
|
1
|
C5
|
470pF
|
03.111.0347
|
|
19
|
2
|
C3, C4
|
10OnF
|
03.148.4610
|
|
20
|
2
|
C1, C2
|
1uF
|
03.250.6110
|
|
21
|
1
|
C31
|
100uF
|
03.215.9310
|
|
22
|
1
|
X1
|
6.144MHz
|
03.910.0614
|
|
23
|
4
|
D1,D2,D3,D4
|
BYV28100
|
01.423.2810
|
|
24
|
1
|
Hirschmann glasvezelzender
|
||