Министерство Образования РеспубликиБеларусь
Учреждение образования «Гомельскийгосударственный дорожно-строительный колледж имени Ленинского комсомолаБелоруссии»
Отделение «ЭВС»
Специальность 2-400202 гр. ЭВС-41
Допущен к защите
Заведующей отделением
Глухова И.В.
«____»__________2008г.
Пояснительная записка
дипломного проекта
Разработка системы резервногоэлектропитания
Специальность 2-400202 «Электронныевычислительные средства»
Учащийся-дипломник
группы ЭВС-41
Губатая О.В.
Руководитель
Минин Д.С.
Консультант по
экономическому разделу
Исакович О.В.
Гомель 2008
Введение
Дипломное проектирование – заключительный этап обученияучащихся технических специальностей в учреждении образования «Гомельскийгосударственный дорожно-строительный колледж имени Ленинского комсомолаБелоруссии», который имеет своей целью:
1. Систематизацию,закрепление, расширение теоретических знаний и практических навыков иприменение их для решения конкретных профессиональных задач;
2. Овладениеметодикой проектирования, формирование навыков самостоятельнойпроектно-конструкторской работы;
3. Приобретениенавыков обобщения и анализа результатов, полученных другими разработчиками илиисследователями;
4. Выявление уровняподготовленности учащихся для самостоятельной работы на производстве, впроектных организациях и учреждениях.
В соответствии с заданием надипломный проект передо мной была поставлена задача разработать системурезервного электропитания. Устройство должно обеспечивать питаниеэнергопотребителей в случае сбоев или неполадок в электрической сети.
1.Расчетно-проектировочный раздел
1.1 Назначение и области примененияВходной источник питания преобразуетпеременный ток сети (разумеется, когда она подключена) в постоянный ток,необходимый для аккумуляторной батареи. Выходной источник питания делает то жесамое в обратном порядке: он преобразует постоянный ток аккумуляторной батареив переменный ток. Источником напряжения постоянного тока ( это напряжениеподается на выходной источник) является входной источник (если он работает) илиаккумуляторная батарея. В любом случае переменный ток на выходе стабилен, безкаких-либо прерываний выходного напряжения, независимо от состояния сетипеременного тока на входе.
В системе резервного электропитаниявведен переключатель, который позволяет устранить многие проблемы. Онпереключает источники питания, когда исчезает напряжение в сети или нужнозарядить аккумуляторы. Здесь материальная выгода достигается ценой кратковременного исчезновения выходного напряжения.
Внормальных условиях переключатель подает входное переменное напряжениенепосредственно на выход. При исчезновении входного напряжения, схемауправления системой резервного электропитания подключает (с помощьюпереключателя) выходной источник питания к сети. В результате в нормальныхусловиях источник питания отключён, т.е. система резервного электропитания неперегревается, полная нагрузка входного источника уменьшается, а стоимостьсистемы резервного электропитания резко падает. Ёмкость аккумуляторовопределяет время поддержания напряжения при его исчезновении в сети.
Управление аккумуляторной батареей.Система резервного электропитания следит за емкостью аккумуляторной батареи иуровнем ее зарядки. Она подает сигнал тревоги при разрядке аккумуляторов ивыдает сообщение если нужно заменить аккумуляторы.
1.2 Разработкаструктурной схемы
Разработка структурной схемы являетсяначальным этапом проектирования любого электронного устройства.
Структурной называется схема, котораяопределяет основные функциональные части изделия и связи между ними.Структурная схема лишь в общих чертах раскрывает назначение устройства и егофункциональных частей, а также взаимосвязи между ними, и служит лишь для общегоознакомления с изделием.
Составные частипроектируемого устройства изображаются упрощенно в виде прямоугольниковпроизвольной формы, т. е. с применением условно-графических обозначений. Внутрикаждого прямоугольника, функционального узла устройства, указаны наименования,которые очень кратко описывают предназначение конкретного блока.
На основаниивыполненного аналитического и согласно перечня выполняемых функцийразработанное устройство содержит в своем составе:
- понижающийтрансформатор;
- аккумулятор снапряжением 24 В;
- преобразовательпостоянного напряжения 24В в переменное 220 В/50 Гц;
- зарядноеустройство для аккумулятора;
— схемы сравнения уровней напряжения;
— блок управления.
Исходя из этого функциональная схемасистемы резервного электропитания имеет вид в соответствии с рисунком 2.1.
/>
Рис.12.1 Структурная схема устройства
Назначение блоковследующее:
— выпрямитель – включает всебя понижающий трансформатор и зарядное устройство для аккумулятора, величинавыходного напряжения на выходе блока +29В;
— аккумулятор — обеспечиваетпостоянное напряжение +24В в аварийном режиме, которое затем преобразуется впеременное 220В, а так же является источником напряжения для стабилизатора ваварийном и нормальном режиме;
— стабилизатор — обеспечиваетпостоянное напряжение питания +5В для микросхем устройства, также являетсяисточником опорных напряжений для схем компараторов;
— инвертор – преобразуетпостоянное напряжение аккумулятора +24В в переменное 220В частотой 50 Гц ваварийном режиме;
— компаратор 1 — выполняетсравнение уровня напряжения с выхода выпрямителя и аккумулятора, в случае, еслинапряжение на аккумуляторе больше — вырабатывается управляющий сигнал, которыйсоответствует аварийному режиму (напряжение сети меньше допустимого значения);
— компаратор 2 – выполняетсравнение уровня напряжения с выхода аккумулятора и фиксированного значения Uоп2, в случае, если напряжение нааккумуляторе меньше — вырабатывается управляющий сигнал, который соответствует режимуразряженного аккумулятора (напряжение аккумулятора меньше допустимого значения);
— компаратор 3 – в аварийномрежиме выполняет сравнение уровня пониженного напряжения с выхода инвертора ификсированного значения Uоп3,в случае, если напряжение на выходе инвертора меньше — вырабатываетсяуправляющий сигнал, который соответствует режиму при котором ИБП не обеспечиваетзаданное значение на выходе источника (напряжение источника меньше допустимогозначения);
— ключ 1 – обеспечиваеткоммутацию сети и нагрузки в нормальном режиме;
— ключ 2 – обеспечивает коммутациюаккумулятора и нагрузки в аварийном режиме;
— блок управления –обрабатывает управляющие сигналы с выходов компараторов и в зависимости отсостояния компаратора 1 – управляет ключами 1 и 2, переходя в аварийный режимработы и индикатором “Аварийный режим”; состояния компаратора 2 – управляетиндикатором “Аккумулятор разряжен”; состояния компаратора 3 – управляетиндикатором “Смените источник питания”;
— индикация – обеспечиваетсветодиодную индикацию для трех режимов работы — “Аварийный режим”, “Аккумуляторразряжен”, “Смените источник питания”.
1.3 Разработка принципиальной схемы
1.3.1 Расчет узлов и блоков
Расчет схемы блока выпрямителя:
Выпрямитель включает в себяпонижающий трансформатор Тр1 и два диодных моста VD1-VD4, VD5-VD8. Принципиальная схема выпрямителя имеет вид в соответствиис рисунком 1.3.1.1.
/>
Рис. 1.3.1.1 Принципиальная схемавыпрямителя и компаратора 1
При наличии напряжения сетивыпрямитель обеспечивает оптимальный режим заряда внешней аккумуляторнойбатареи (АКБ), состоящей из двух последовательно соединенных свинцово-кислотныхаккумуляторов с номинальным напряжение 12 В и емкостью 17 А/ч каждый. Полнаямощность двух последовательно соединенных аккумуляторов будет составлять 24∙17=408(В∙А)/ч.
В качестве аккумуляторных батарейприменим герметичные необслуживаемые свинцово-кислотные аккумуляторные батареиАКБ -17 производителя Alarm Power, имеющие параметры: 12В/17,0 А/ч,максимальный ток заряда 3 А, 181х76х167 мм, 6,1 кг, -10…+50ºС (оптимально20ºС), [6]. Заряд АКБ происходит напряжением 27-29 В при максимальном токезаряда 3 А. Исходя из параметров АКБ рассчитываем выпрямитель VD1-VD4, VD5-VD8 и выбираем тип трансформатора.
Расчет мостовой схемы выпрямителя. Согласно справочных данных справедливосоотношение:
Uобр max/Uо =1,57,
где Uобр max –максимальное обратное напряжение диода, В;
Uо – постоянное выпрямленноенапряжение, В.
Iср. пр /Iо =0,5,
где Iср. пр – среднийпрямой ток диода, А;
Iо – постоянныйвыпрямленный ток, А.
Iпр max /Iо =1,57,
где Iпр max –максимальный прямой ток диода, А.
Определим режим работы диодов,учитывая что Iо=3 А, Uо=29 В:
Uобр max = 1,57·Uо=1. 57·29 = 45.53 В;
Iср. пр = 0,5·Iо = 0.5·3 = 1.5 А;
Iпр max = 1.57·Iо = 1.57·3 = 4.71 А.
Выбираем диоды, исходя их условия:
Uобрmax (диода) > Uобрmax = 45.53 В;
Iср. пр(диода) >Iср. пр = 1.5 А;
Iпр max(диода) >Iпр max = 4.71 А.
В качестве диодов VD1 ÷ VD4, VD5 ÷VD8 выбираем диод типа КД202В, имеющегопараметры: Uобр max (диода) = 70 В, Iср. пр(диода) =5 А, Iпр max(диода) = 5 А, Uпр (диода) = 0,9В.
Расчет фильтра на выходе выпрямителя. В качестве фильтра применяем емкостьС1, С2 Значение емкости определим, исходя из желаемого коэффициента пульсацийна выходе фильтра. Задаем Кп ф = 0.1.
Величину емкости фильтра определим поформуле:
Сф = tр/(2 Кпф·R0),
где tр ≈ 7 мс –время разряда емкости при f =50Гц;
R0=U0/I0=29/3=9.7 Ом – эквивалентная нагрузка.
Таким образом Сф = 7·10-3 / (2·0.1·9.7) ≈ 3.6·10-3 Ф.
Выбираем конденсатор из ряда Е24:
С1, С2 – К-50-31- 40 В- 4700 мкФ±20%.
Расчет сетевого трансформатора.
Действующее значение вторичногонапряжения трансформатора равно:
U2=
Uо· (1+Кп)+2Uпр = 29· (1+0.1)+2·0.9 = 23.8 В, √2 √2
где: Uпр = 0,9 В – прямоепадение напряжения на диодах мостового выпрямителя.
Полная габаритная мощностьтрансформатора равна:
Sт =αтр·Ро= αтр·Uо·Iо=1.66∙29∙3=144.42 ВА,
где α тр = 1.66 –справочное значение для мостового выпрямителя, нагрузка которого начинается семкостного элемента.
Так как полная мощность двухпоследовательно соединенных аккумуляторов будет составлять 24∙17=408 (В∙А)/ч,то в качестве габаритной мощности трансформатора примем значение Sт=400 ВА.
Для мостового выпрямителя действующеезначение тока вторичной обмотки трансформатора равно: I2 = 1.11·Iо = 1.11·3= 3.33 А.
Выбираем стандартный трансформатор изусловия:
Sт > 400 ВА;
U2 > 23.8 В;
I2 > 3.33 А.
Выбираем трансформатор ТПП321 – 200,0на стержневом сердечнике ПЛМ 27х40х58, имеющий параметры, [13]:
Sн = 200 ВА; U1= 127/220 В; I1 = 2.03/1.15 А; I2 = 4 А; f = 50 Гц.
Для обеспечения расчетной мощности итока вторичной обмотки применим параллельное включение трансформаторов. Так кактрансформаторы имеют равные коэффициенты и напряжения к.з., то параллельноевключение обеспечивает
Sн = 2·200 = 400 ВА,I2 = 2·4 = 8 А.
Схема включения обмоток для получениянапряжения U2 =23.8 В
/>
Расчет схемы блока инвертора
Инвертор состоит из усилителя потоку, на двух ключах, которые поочередно работают, и повышающего трансформатораТр2. Принципиальная схема инвертора имеет вид в соответствии с рисунком1.3.1.3.
Микроконтроллер К1816ВЕ751 задаетимпульсный сигнал длительностью 45 мкс на вход ключа VT1 инвертора. После подачи сигнала по истечению 45 мкс ключ VT1 закрывается и через 5мксоткрывается ключ VT4. Ключ VT4 открывается тоже на 45мкс. Этотсигнал усиливается по току и подается на вход повышающего трансформатора Тр2.Поочередное включение и отключение ключей создает на входе трансформатора Тр2переменный магнитный поток, что обеспечивает переменный ток на выходе странсформатора Тр2. Напряжение на трансформатор Тр2 подается с аккумуляторнойбатареи 24В.
/>
Рис.1.3.1.3 Принципиальная схемавыпрямителя и компаратора 1
Микроконтроллер К1816ВЕ751 задаетимпульсный сигнал длительностью 45мкс на вход ключа VT1 инвертора. После подачи сигнала по истечению 45мкс ключ VT1 закрывается и через 5мксоткрывается ключ VT4. Ключ VT4 открывается тоже на 45мкс. Этотсигнал усиливается по току и подается на вход повышающего трансформатора Тр2.Поочередное включение и отключение ключей создает на входе трансформатора Тр2переменный магнитный поток, что обеспечивает переменный ток на выходе странсформатора Тр2. Напряжение на трансформатор Тр2 подается с аккумуляторнойбатареи 24В.
Рассчитаем индуктивность первичной обмоткии максимальный ток исходя из известных параметров схемы:
Uпит = 220 В — действующее значение напряжения;
Рн = 400 Вт — выходнаямощность;
γ = 0.5 — скважность импульсов (задаемся значением); f = 44 кГц — рабочая частота.
/>
/>
Для изготовлениятрансформатора Т выбираем разъемный Ш-образный магнитопровод марки Ш8x8 с зазором из феррита 1500 НМ. Егопараметры:
L = 32, H=16, h=11.5,S = 8, 10 = 8, l1=7.5? δ=1(все параметры, мм).
Длина магнитной линии lс = 75.1 мм, площадь поперечного сечения Sc=69.2 мм2.
Так как магнитопроводимеет воздушный зазор, магнитное сопротивление которого много больше магнитногосопротивления магнитопровода, то при определении количества витков индуктивностипервичной обмотки вместо длины магнитной линии можно использовать длинувоздушного зазора и его магнитную проницаемость.
Определим количествовитков первичной обмотки исходя из требуемой индуктивности и известныхпараметров магнитопровода:
/>
Количество витковвторичной обмотки находим из условия U1/U2=w1/w2, напряжениевторичной обмотки U21=24В и U22=10 В, на первичнойобмотке 310 В, отсюда w21=7витков и w22=3 витка.
Определим сечениепроводов. Для этого находим действующие значения токов в обмотках:
/>
Где j – плотность тока в проводнике,выбираем 4 А/мм2.
Iэф1=1.83 А, Iэф21=0.13 А, Iэф22=0.06 А.
Определим диаметрпроводов:
/>
d1=0.76 мм, d21=0.20 мм, d22=0.10 мм.
Выбираем обмоточныепровода ПЭВТВ-2 с диаметрами 0.8 мм и 0.21 мм.
Расчет параметров транзисторовинвертора.
Расчет транзисторов VT3 и VT6. Оконечные транзисторы VT3 и VT6 выбираем из условия:
Iк max > 3.33А,
Uкэ max > 24 В.
Выбираем транзистор КТ827А(n-p-n).
Параметры транзистора: Iк max=20 А, Uкэ max=90В, Рк maxт=125 Вт, h21Э=750, IКБО≤1mА, Тпер max=150 ˚С, Тпер max=125 ˚С,
Амплитуда тока базы транзисторов VT3 и VT6 равна:
I Бm3,6 =
I Кm3,6 = 3.33
= 4.4·10-3 А.
β 3,6 750
Расчет транзисторов VT2 и V56. Для обеспечения тока базы транзисторовVT3 и VT6 используем транзисторы VT2 и VT5.Ток коллектора транзисторов выбираем из условия:
IКm2,5 =(10 ÷ 20) IБm3,6,
IКm2,5 =10IБm3,6=10∙4.4·10-3 = 44 мА.
Транзисторы VT2 и VT5выбираем из условия:
Iк max > 44мА,
Uкэ max > 24 В.
Выбираем транзистор КТ 315 Д (n-p-n).
Параметры транзистора: Iк max=100 mА, Uкэ max=40 В, Рк max=0.15 Вт, h21Э ≥ 20, IКБО ≤1 mА, Тпер max=120 ˚С, IЭБО
Тогда ток базы транзисторов VT2 и VT5 равен:
I Бm2,5 =
I Кm2,5 = 0.044
= 2.2·10-3 А.
β 5,6 20
Расчет сопротивлений R12 и R17. Сопротивления делителей R12 и R17 определяем из выражения:
R12= R17 = UБЭ3,6/ IКm 2,5= 0.7/44·10-3 = 15.9 Ом,
Из ряда Е24 выбираем: R12, R17– МЛТ — 0.125-20 Ом ±5%.
Расчет сопротивлений R11 и R16.Сопротивления делителейR11 и R16 определяем из выражения:
/>
Напряжение на коллекторахтранзисторов выбираем из условия
24- UБЭ 2,5 — ΔU =24-0.7-5 =18.3 В > UКm2,5,
где ΔU=3÷5В – запас по питанию при разряженном режиме работыаккумулятора.
Принимаем UКm2,5=18 В. Тогда находим:
/>Ом.
Из ряда Е24 выбираем: R11, R16 – МЛТ — 0.125-360 Ом ±5%.
Расчет транзисторов VT1 и VT4, сопротивлений R10 и R15. Управление ключами VT1, VT4 осуществляется высоким выходным сигналом микроконтроллерК1816ВЕ751. Используясправочные данные [10] на микроконтроллер, определяем условие управлениятранзисторами VT1, VT4 от МК:
I1вых Р0imax =0,3 мА> IБm1,4.
Задаваясь током управления I0вых Рi=0.1 мА (с целью надежного насыщениятранзистора), рассчитаем номинал токоограничительного резистора R10, R15:
/>Ом.
Из ряда Е24 выбираем: R10, R15– МЛТ — 0.125-4.3 кОм ±5%.
Входные транзисторы VT1 и VT4 выбираем из условия:
Iк max > 1мА,
Uкэ max > 24 В.
Выбираем транзистор КТ 315 Д (n-p-n).
Параметры транзистора: Iк max=100 mА, Uкэ max=40 В, Рк max=0.15 Вт, h21Э ≥ 20, IКБО ≤1 mА, Тпер max=120 ˚С, IЭБО
Расчет сопротивлений R9 и R14. Переход транзисторов в режим насыщениябудет выполняться при условии:
β 1,4∙ I Бm1,4 > UБm2,5/R9,14,
где UБm2,5 = 24- UБЭ 2,5 — ΔU = 24-0.7-5 =18.3 В – напряжение на базе транзисторов VT2 и VT5,
ΔU=3÷5В – запас по питанию при разряженном режиме работыаккумулятора.
20∙0.0001=0.002 А >18.3/R9,14,
R9,14 > 9150 Ом.
Из ряда Е24 выбираем: R9, R14– МЛТ — 0.125- 20 кОм ±5%.
Ток коллектора транзисторов в режименасыщения при разряженном режиме работы аккумулятора будет ограничен до значения
I Кm1,4 = UБm2,5/R9,14 =18.3/910 = 0.0201 А.
Расчет сопротивлений R8 и R13. Сопротивления R8 и R13 определяем выражения:
R8= R13 > UБЭ2,5/ IКm 1,4= 0.7/20.1·10-3 = 34.8 Ом.
Из ряда Е24 выбираем: R8, R13– МЛТ — 0.125- 910 Ом ±5%
Расчет схемы блоков компараторов
Исходя из описания работыфункциональной схемысистемы резервного электропитания, выходное напряжениекомпараторов должно изменяться в пределах от 0 В до +5 В. Данным условиямсоответствует сдвоенный операционный усилитель с внутренней частотнойкоррекцией и защитой входа от перегрузок 140УД20А, предназначенный для использованияв активных фильтрах, сумматорах, компараторах мультивибраторах и т.д., [ 1,81].
Параметры усилителя при Т = 25 ˚Сприведены в таблице
Параметры ОУ 140УД20А при U ип = ±15 В
U ип1,
В
U ип2,
В
U ип.min,
В
Vвых,
В/мкс Uвых, В
Rнmin, кОм
I пот, mA
I вх, нA
Uсм, mВ
Δ Uсм/ΔТ, мкВ/град
КU +15±1,5 –15±1,5 ±5 2,5 >0.3 2 ≤ 2,8 ≤ 200 ±5 ±2 ≥ 50000
Микросхема позволяет применятьоднополярное питание [ 1,81] и согласно таблицы 3.1 позволяет иметь питание U ип = +5 В.
Назначение выводов и использованиемикросхемы с однополярным питанием имеет вид в соответствии с рисунком 1.3.1.4.
/>
Рис.1.3.1.4. Назначение выводов ОУ140УД20А
Компаратор 1 -сравниваетнапряжениена выходе выпрямителя с напряжение с выхода аккумулятора в аварийном режиме. Еслинапряжение на выходе выпрямителя меньше, то напряжение на выходе компаратора равно0 В, что соответствует низкому уровню сигнала (лог.0) для блока управления.
На неинвертирующий вход DA1.1 подается напряжение с выходавыпрямителя VD5-VD8 через делитель R1, R2, R3 с коэффициентом деления обеспечивающим напряжение +5 В.Исходя из параметров ОУ и выпрямленного напряжения + 29 В выбираемсопротивления из ряда Е24 R1=47кОм, R3=5.1 кОм. Сопротивление R2=10 кОм переменное и обеспечиваетплавную подстройку напряжения срабатывания компаратора.
Напряжение на неинвертирующем входеопределяется выражением
/>
где R2* — регулируемая часть сопротивления R2, кОм.
На инвертирующий вход DA1.1 подается напряжение от источникапитания +5 В через делитель R4, R5 с коэффициентом деления меньшеединицы. Исходя из параметров ОУ, выбираем сопротивления из ряда Е24 R5=91 кОм, R4=10 кОм.
Напряжение на инвертирующем входеравно
/>
Выбираем резистор:
R1 – МЛТ — 0.125- 47 кОм ±5%;
R2 – СП-2-2а — 0.5 — 10 кОм ±10%;
R3 – МЛТ- 0.125 — 5.1 кОм ±5%;
R4 – МЛТ- 0.125 — 10 кОм ±5%;
R5 — МЛТ — 0.125- 91 кОм ±5%;
6 – МЛТ- 0.125 — 10 кОм ±5%.
Компаратор 2- сравниваетнапряжениес выхода аккумулятора с опорным напряжением Uоп2 в аварийном режиме. Если напряжение на выходе аккумулятораменьше, то напряжение на выходе компаратора равно 0 В, что соответствуетнизкому уровню сигнала (лог.0) для блока управления
На неинвертирующий вход DA1.2 подается напряжение + 24В свыхода аккумулятора через делитель R18, R19, R20 с коэффициентом деления обеспечивающим напряжение +5 В.Расчет делителя аналогичен расчету напряжения инвертирующего входа компаратора1. Сопротивление R19 позволяетточно установить напряжение разряженного аккумулятора.
На инвертирующий вход DA1.2 подается напряжение от источникапитания +5 В через делитель R21, R22 с коэффициентом деления меньшеединицы. Данное напряжение будет являться Uоп2. Расчет делителя аналогичен расчету напряженияинвертирующего входа компаратора 1.
Выбираем резистор:
R18 – МЛТ — 0.125- 47 кОм ±5%;
R19 – СП-2-2а — 0.5 — 10 кОм ±10%;
R20 – МЛТ- 0.125 — 5.1 кОм ±5%;
R21 – МЛТ- 0.125 — 10 кОм ±5%;
R22 — МЛТ — 0.125- 91 кОм ±5%;
R23 – МЛТ- 0.125 — 10 кОм ±5%.
/>
Рис.1.3.1.5. Схема подключениякомпаратора 2
Емкость C3 предназначена для сглаживания пульсаций напряжения от аккумулятора.Выбираем конденсатор: С3 – К-50-31- 40 В- 4700 мкФ ±20%.
Компаратор 3- сравниваетпониженноенапряжение с выхода инвертора опорным напряжением Uоп3 в аварийном режиме. Если напряжение на выходе инвертораменьше, то напряжение на выходе компаратора равно 0 В, что соответствуетнизкому уровню сигнала (лог.0) для блока управления.
На неинвертирующий вход DA2.1 подается напряжение с выходавыпрямителя инвертора VD9-VD12 через делитель R24, R25, R26 скоэффициентом деления обеспечивающим напряжение +5 В.
Согласно расчетов действующеезначение напряжения на входе выпрямителя VD9-VD12 равно U2=10 В.Так как был произведен выбор диодов мостовоговыпрямителя при напряжении U2=23.8 В, то диоды выбираем по даннымпредыдущего расчета.
Выбираем диоды, исходя их условия:
Uобрmax (диода) > Uобрmax = 45.53 В;
Iср. пр(диода) >Iср. пр = 1.5 А;
Iпр max(диода) >Iпр max = 4.71 А.
В качестве диодов VD9 ÷ VD12 выбираем диод типа КД213А имеющего параметры: Uобрmax (диода) =200 В, Iср. пр(диода) =1.5 А, Iпрmax(диода) =10 А, Uпр (диода)= 1В, частотныйрабочий диапазон равен 50 кГц. Постоянная составляющая на выходе мостовоговыпрямителя равна
U2/U0=1.11,
U0=U2/1.11=10/1.11=9 В.
Расчет делителя аналогичен расчетунапряжения инвертирующего входа компаратора 1. Сопротивление R25 обеспечивает плавную подстройкунапряжения срабатывания компаратора.
На инвертирующий вход DA2.21 подается напряжение от источникапитания +5 В через делитель R27, R28 с коэффициентом деления меньшеединицы. Данное напряжение будет являться Uоп3. Расчет делителя аналогичен расчету напряженияинвертирующего входа компаратора 1.
Выбираем резистор:
R24 – МЛТ — 0.125- 47 кОм ±5%;
R25 – СП-2-2а — 0.5 — 10 кОм ±10%;
R26 – МЛТ- 0.125 — 5.1 кОм ±5%;
R27 – МЛТ- 0.125 — 10 кОм ±5%;
R28 — МЛТ — 0.125- 91 кОм ±5%;
R29 – МЛТ- 0.125 — 10 кОм ±5%.
Емкость C34 предназначена для сглаживания пульсаций напряжения от выпрямителяинвертора. Выбираем конденсатор: С4 – К-50-31- 40 В- 4700 мкФ ±20%.
Расчет схемы блока управления, ключей,индикацииВ качестве устройства управленияиспользуем однокристальный микроконтроллер семейства МК51 К1816ВЕ751.
Прибор выполнен на основеоднокристального микроконтроллера К1816ВЕ751, работающего с внутренней памятьюпрограмм, что обеспечивается подачей высокого уровня напряжения на вывод /> (/>=1). Для генерациитактовой частоты fCLK микроконтроллера к выводам XTAL1и XTAL2 подключен кварцевый резонатор ZQ1 на частоту 4.8 МГц. КонденсаторыС2, С3 обеспечивают надежный запуск внутреннего генератора МК при включениипитания. Цепочка С1, R1служит для начальной установки (сброса) МК при подачи электропитания.Конденсатор С4 служит для фильтрации импульсных помех, возникающих на выводахисточника питания при работе цифровых микросхем.
/>
Рис.1.3.1.6. Схема электрическая принципиальнаяблока управления ключами и светодиодной индикации
Приведенные параметры являютсятиповой схемой подключения и расчету не подлежат.
Выбираем резисторы и конденсаторы:
R30 – МЛТ — 0.125- 8.2 кОм ±5%;
C5, C6 – КТ4-21-100 В – 20 пФ±20%;
C7 — К-50-31- 40 В- 10 мкФ ±20%;
C8 – К-53-1- 30 В- 0.1 мкФ ±20%;
Расчет ключей. Ключи обеспечивает коммутацию сети инагрузки в нормальном и аварийном режиме. Таким образом, они должныобеспечивать коммутацию напряжения и тока:
Uком = 220 В, Iком =400/220= 1.8 А.
Выбираем исходя из этих параметров вкачестве ключей двухконтактное реле РЭС-22 типа РФ 4.500.130.
Электрическая принципиальная схемареле имеет ви.
/>
Рис.1.3.1.7 Электрическаяпринципиальная схема реле РЭС-22
Параметры реле типа РФ 4.500.130:
— параметры катушки управления Rобм=2500 Ом, Iсраб=10.5 мА, Iотп=2.5 мА;
— параметры силовых контактов Uком = 220 В, Iком =0.5 А.
При расчете ток коммутации Iком =400/220= 1.8 А. Так каксрабатывание реле происходит при токе Iсраб=10.5мА, а максимальныйвыходной ток линии порта Р3 не превышает 1,6 мA, то для управления реле применяем транзисторный ключ VT7, VT8.
Выбираем транзистор типа КТ502А спараметрами:
Iкmax=150 мА; Uкэmax= 25 В; Uкэнас= 0,6 В; Pкmax = 350 мВт; β= 120.
Максимально необходимый ток базы:
/>
/>
Рис.1.3.1.8 Схема соединения линийкоммутации реле РЭС-22
Отпиранием электрического ключауправляет низкий уровень (логический 0) на выводе Р3.3 и Р3.4. Используясправочные данные [10] на микроконтроллер К1816ВЕ751, проверяем возможностьуправления транзистором VT7, VT8 от МК:
I0выхР3imax =1,6 Ма> IБVT7,8max = 0.09 Ма.
Задаваясь током управления I0вых Р3i=1 Ма (с целью надежного насыщениятранзистора), рассчитаем номинал токоограничительного резистора R31, R32:
/>
Выбираем номинал R31, R32равным 4,3 кОм. Номинал резисторов R33, R34, служащих для более надежного отпирания и запираниятранзисторов выбираем равным также 4,3 кОм.
Выбираем резисторы и конденсаторы: R31, R32, R33, R34 – МЛТ – 0.125- 4.3 кОм ±5%.
Расчет индикации. Светодиодная индикацию обеспечиваеттри режима работы — “Аварийный режим”, “Аккумулятор разряжен”, “Сменитеисточник питания”. В качестве индикаторов VD13, VD14, VD15 применяем светодиоды типа АЛ336Б. Параметры светодиодов: Uпр=2.0 В, Iпр=10 мА. Диоды подключены к МК через мощные инверторы соткрытым коллектором DD2.1,DD2.2, DD2.3 (микросхема К155ЛН5). Это объясняется тем, что максимальныйвыходной ток линии порта Р3 не превышает 1,6 мA [10], а для нормального свечения светодиода необходимозадать через него ток 10 мA.Инвертор микросхемы К155ЛН5 обеспечивает: I0вых=40 мА при U0вых=0.7 В, I1пот=48 мА [2].
Таким образом включение светодиодовследует производить выводом логического 0 на выход инвертора. Так как посленачальной установки (сброса) МК все его порты настроены на ввод информации,т.е. на их выводах будут логические 1, то в программе работы МК необходимосразу же после включения электропитания вывести логический 0 в разряды Р3.5,Р3.6, Р3.7 для гашения светодиодов.
Рассчитаем номиналытокоограничительных резисторов R35, R36, R37:
/>Ом.
Выбираем из ряда Е24 резисторы: R35, R36, R37 – МЛТ– 0.125- 220 Ом ±5%.
Расчет блока стабилизатора
Стабилизатор обеспечивает постоянноенапряжение питания +5В для микросхем устройства, также является источникомопорных напряжений для схем компараторов.
Мощность потребляемая ИМС, ОЭВМ,светодиодной индикацией и ключами равна:
Рпот=3∙РDA+РМК+3∙РVD+РDD+2∙Ркл,
где Р=Uип∙Iпот – активная мощность потребляемаяэлементами схемы.
Используя данные расчетов п.3.1-3.4 иприложения А находим
Рпот=3∙5∙2.8+5∙220+3∙2∙10+5∙48+2∙5∙10.5=1547 мВт.
С учетом мощности потребляемойактивными сопротивлениями цепи принимаем Рпот=2 Вт.
Ток который должен обеспечиватьстабилизатор равен:
Iстаб=Рпот/Uип=2/5=0.4 А.
В качестве схемы стабилизаторавыбираем ИМС типа К142ЕН4. Справочные параметры ИМС приведены в таблице
Таблица — Справочные параметры ИМСК142ЕН4
Uвх min, В
Uвх max, В
Iвых max, mA
К нс U, %
К нс I, %
Uвых, В
Pрасmax, Вт ≥ 9 ≤ 45
≤ 103 ≤ 0,05 ≤ 0,25 3 ÷ 30 ≤ 6
Схема подключения ИМС имеет видсогласно рисунка 1.3.1.9. ИМС является регулируемым стабилизатором напряженияповышенной защиты от перегрева и перегрузки по току.
/>
Рис.1.3.1.9 Схема подключения ИМСК142ЕН4
Рекомендуемые справочные значения C9, C10, R38 и R39 равны: C9= 2.2 мкФ, C10=4700 нФ, R38= 1.6 кОм, R39= 22кОм.
Выбираем резисторы и конденсаторы:
R38 – МЛТ — 0.125- 1.6 кОм ±5%;
R39 – СП-2-2а — 0.5 — 22 кОм ±10%;
C9 — К-53-25- 40 В- 2.2 мкФ ±20%;
C10 – К-53-25- 40 В- 4.7 мкФ ±20%.
1.3.2 Выбор элементной базы
Описание и общие сведения омикроконтроллере К1816ВЕ751
Восьмиразрядныевысокопроизводительные однокристальные микроЭВМ (ОМЭВМ) семейства МК51выполнены по высококачественной п-МОП технологий (серия 1816) и КМОП технологии(серия 1830).
Использование ОМЭВМ семейства МК51 посравнению с МК48 обеспечивает увеличение. объема памяти команд и памяти данных.Новые возможности ввода-вывода и периферийных устройств расширяют диапазонприменения и снижают общие затраты системы. В зависимости от условийиспользования, быстродействие системы увеличивается минимум в два с половинойраза и максимум в десять раз.
Семейство МК51 включает пятьмодификаций ОМЭВМ (имеющих идентичные основные характеристики), основноеразличие между которыми состоит в реализации памяти программ и мощности потребления.
ОМЭВМ КР1816ВЕ51 и КР1830ВЕ51содержат масочно-программируемое в процессе изготовления кристалла ПЗУ памятипрограмм емкостью 4096 байт и рассчитаны на применение в массовой продукции. Засчет использования внешних микросхем памяти общий объем памяти программ можетбыть расширен до 64 Кбайт.
ОМЭВМ КМ1816ВЕ751 содержит ППЗУемкостью 4096 байт со стиранием ультрафиолетовым излучением и удобна на этаперазработки системы при отладке программ, а также при производстве небольшимипартиями или при создании систем, требующих в процессе эксплуатациипериодической подстройки. За счет использования внешних микросхем памяти общийобъем памяти программ может быть расширен до 64 Кбайт.
ОМЭВМ КР1816ВЕ31 и КР1830ВЕ31 несодержат встроенной памяти программ, однако могут использовать до 64 Кбайтвнешней постоянной или перепрограммируемой памяти программ и эффективноиспользоваться в системах, требующих существенно большего по объему (чем 4Кбайт на кристалле) ПЗУ памяти программ.Каждая из перечисленных выше микросхемявляется соответственно аналогом БИС 8051, 80С51, 8751, 8031, 80С31 семействаMCS-51 фирмы Intel (США).Каждая ОМЭВМ рассматриваемого семействасодержит встроенное ОЗУ памяти данных емкостью 128 байт с возможностьюрасширения общего объема оперативной памяти данных до 64 Кбайт за счетиспользования внешних микросхем ЗУПВ.Общий объем памяти ОМЭВМ семейства МК51может достигать 128 Кбайт: 64 Кбайт памяти программ и 64 Кбайт памяти данных.При разработке на базе ОМЭВМ болеесложных систем могут быть использованы стандартные ИС с байтовой организацией,например, серии КР580. В дальнейшем обозначение «МК51» будет общимдля всех моделей семейства, за исключением случаев, которые будут оговореныособо.ОМЭВМ содержат все узлы, необходимые дляавтономной работы:1) центральный восьмиразрядный процессор;2) память программ объемом 4 Кбайт(только КМ1816ВЕ751, КР1816ВЕ51 и КР1830ВЕ51);3) память данных объемом 128 байт;4) четыре восьмиразрядных программируемыхканала ввода-вывода;5) два 16-битовых многорежимных таймера/счетчика;6) систему прерываний с пятью векторами идвумя уровнями;7) последовательный интерфейс;8) тактовый генератор.Система команд ОМЭВМ содержит 111 базовыхкоманд с форматом 1, 2, или 3 байта.ОМЭВМ имеет:— 32 РОН;— 128 определяемых пользователемпрограммно-управляемых флагов;— набор регистров специальных функций.РОН и определяемые пользователемпрограммно-управляемые флаги расположены в адресном пространстве внутреннегоОЗУ данных. Регистры специальных функций (SFR, SPECIAL FUNCTION REGISTERS) суказанием их адресов приведены в таблице 1.3.2.1.
Таблица 1.3.2.1 Регистры специальных функций
/>
Ниже кратко описываются функциирегистров, приведенных в таблице А1.
АСС — регистр аккумулятора. Команды,предназначенные для работы с аккумулятором, используют мнемонику «А»,например, MOV A, P2. Мнемоника «АСС» используется, к примеру, припобитовой адресации аккумулятора. Так, символическое имя пятого битааккумулятора при использовании ассемблера ASM51 будет следующим: АСС. 5.РегистрВ. Используется во время операций умножения и деления. Для других инструкцийрегистр В может рассматриваться как дополнительный сверхоперативныйрегистр.Регистр состояния программы. Регистр PSW содержит информацию о состояниипрограммы.Указатель стека SP. 8-битовый регистр, содержимое которого инкрементируетсяперед записью данных в стек при выполнении команд PUSH и CALL. При начальномсбросе указатель стека устанавливается в 07Н, а область стека в ОЗУ данныхначинается с адреса 08Н. При необходимости путем переопределения указателястека область стека может быть расположена в любом месте внутреннего ОЗУ данныхмикроЭВМ. Указатель данных. Указатель данных(DPTR) состоит из старшего байта (DPH) и младшего байта (DPL). Содержит16-битовый адрес при обращении к внешней памяти. Может использоваться как16-битовый регистр или как два независимых восьмибитовых регистра.Порт0-ПортЗ. Регистрами специальныхфункций Р0, Р1, P2, РЗ являются регистры-«защелки» соответственнопортов Р0, Р1, P2, РЗ.Буфер последовательного порта. SBUFпредставляет собой два отдельных регистра: буфер передатчика и буфер приемника.Когда данные записываются в SBUF, они поступают в буфер передатчика, причемзапись байта в SBUF автоматически инициирует его передачу черезпоследовательный порт. Когда данные читаются из SBUF, они выбираются из буфераприемника.Регистры таймера. Регистровые пары(TH0,TL0) и (TH1.TL1) образуют 16-битовые регистры соответственнотаймера/счетчика 0 и таймера/счетчика 1.Регистры управления. Регистры специальныхфункций IP, IE, TMOD, TCON, SCON и PCON содержат биты управления и битысостояния системы прерываний, таймеров/счетчиков и последовательного порта.ОМЭВМ при функционировании обеспечивает:— минимальное время выполнения командсложения — 1 мкс;— аппаратное умножение и деление сминимальным временем выполнения команд умножения/деления — 4 мксВ ОМЭВМ предусмотрена возможность заданиячастоты внутреннего генератора с помощью кварца, LC-цепочки или внешнего генератора.Архитектура семейства МК51 несмотря нато, что она основана на архитектуре семейства МК48, все же не являетсяполностью совместимой с ней. В новом семействе имеется ряд новых режимовадресации, дополнительные инструкции, расширенное адресное пространство и ряддругих аппаратных отличий. Расширенная система команд обеспечивает побайтовую ипобитовую адресацию, двоичную и двоично-десятичную арифметику, индикациюпереполнения и определения четности/нечетности, возможность реализациилогического процессора.Важнейшей и отличительной чертойархитектуры семейства МК51 является то, что АЛУ может наряду с выполнениемопераций над 8-разрядными типами данных манипулировать одноразрядными данными.Отдельные программно-доступные биты могут быть установлены, сброшены илизаменены их дополнением, могут пересылаться, проверяться и использоваться в логическихвычислениях.Тогда как поддержка простых типов данных(при существующей тенденции к увеличению длины слова) может с первого взглядапоказаться шагом назад, это качество делает микроЭВМ семейства МК51 особенноудобными для применений, в которых используются контроллеры. Алгоритмы работыпоследних по своей сути предполагают наличие входных и выходных булевыхпеременных, которые сложно реализовать при помощи стандартных микропроцессоров.Все эти свойства в целом называются булевым процессором семейства МК51. Благодаря такому мощному АЛУ наборинструкций микроЭВМ семейства МК51 одинаково хорошо подходит как для примененийуправления в реальном масштабе времени, так и для алгоритмов с большим объемомданных.Сравнительные данные микросхем приведеныв таблице 1.3.2.2
Сравнительные данные ОМЭВМ семействаМК51Микросхема Объем внутренней памяти программ, Кбайт Тип памяти Объем внутренней памяти данных, байт Максимальная частота тактовых сигналов, МГц Потребляемый ток, мА КР1816ВЕ31 - Внеш. 128 12 150 КР1816ВЕ51 4 ПЗУ 128 12 150 КР1816ВЕ751 4 ППЗУ 128 12 220 КР1830ВЕ31 - Внеш 128 12 18 КР1830ВЕ51 4 ПХУ 128 12 18
В качестве диодов VD1 ÷ VD4, VD5 ÷VD8 выберу диод типа КД202В, имеющий параметры:Uобр max (диода) = 70 В, Iср. пр(диода) = 5А, Iпр max(диода) = 5 А, Uпр (диода) = 0,9 В.
Выберу конденсаторы из ряда Е24:
С1, С2 – К-50-31- 40 В- 4700 мкФ±20%.
С3 – К-50-31- 40 В- 4700 мкФ ±20%.
С4 – К-50-31- 40 В- 4700 мкФ ±20%.
C5, C6 – КТ4-21-100 В – 20 пФ±20%;
C7 — К-50-31- 40 В- 10 мкФ ±20%;
C8 – К-53-1- 30 В- 0.1 мкФ ±20%;
C9 — К-53-25- 40 В- 2.2 мкФ ±20%;
C10 – К-53-25- 40 В- 4.7 мкФ ±20%.
В качестве трансформатора выберу трансформаторТПП321 – 200,0 на стержневом сердечнике ПЛМ 27х40х58, имеющий параметры Sн= 200 ВА; U1 = 127/220 В; I1 = 2.03/1.15 А; I2= 4 А; f = 50 Гц.
В качестве обмоточныхпроводов выберу провода ПЭВТВ-2 с диаметрами 0.8 мм и 0.21 мм.
В качестве транзисторов VT3 и VT6выберу транзисторы КТ827А(n-p-n). Параметры транзистора: Iк max=20 А, Uкэ max=90 В, Рк maxт=125 Вт, h21Э=750, IКБО≤1mА,Тпер max=150 ˚С, Тпер max=125 ˚С
В качестве транзисторов VT1 – VT2выберу транзистор КТ315Д (n-p-n).
Параметры транзистора: Iк max=100 mА, Uкэ max=40 В, Рк max=0.15 Вт, h21Э ≥ 20, IКБО ≤1 mА, Тпер max=120 ˚С, IЭБО
Из ряда Е24 выберу резисторы:
R1 – МЛТ — 0.125- 47 кОм ±5%;
R2 – СП-2-2а — 0.5 — 10 кОм ±10%;
R3 – МЛТ- 0.125 — 5.1 кОм ±5%;
R4 – МЛТ- 0.125 — 10 кОм ±5%;
R5 — МЛТ — 0.125- 91 кОм ±5%;
R6 – МЛТ- 0.125 — 10 кОм ±5%.
R8, R13– МЛТ — 0.125- 910 Ом ±5%
R9, R14– МЛТ — 0.125- 20 кОм ±5%.
R10, R15– МЛТ — 0.125-4.3 кОм ±5%.
R11, R16 – МЛТ — 0.125-360 Ом ±5%.
R12, R17– МЛТ — 0.125 — 20 Ом ±5%.
R18 – МЛТ — 0.125- 47 кОм ±5%;
R19 – СП-2-2а — 0.5 — 10 кОм ±10%;
R20 – МЛТ- 0.125 — 5.1 кОм ±5%;
R21 – МЛТ- 0.125 — 10 кОм ±5%;
R22 — МЛТ — 0.125- 91 кОм ±5%;
R23 – МЛТ- 0.125 — 10 кОм ±5%.
R24 – МЛТ — 0.125- 47 кОм ±5%;
R25 – СП-2-2а — 0.5 — 10 кОм ±10%;
R26 – МЛТ- 0.125 — 5.1 кОм ±5%;
R27 – МЛТ- 0.125 — 10 кОм ±5%;
R28 — МЛТ — 0.125- 91 кОм ±5%;
R29 – МЛТ- 0.125 — 10 кОм ±5%.
R30 – МЛТ — 0.125- 8.2 кОм ±5%;
R31, R32, R33, R34 – МЛТ – 0.125- 4.3 кОм ±5%.
R35, R36, R37 –МЛТ – 0.125- 220 Ом ±5%.
R38 – МЛТ — 0.125- 1.6 кОм ±5%;
R39 – СП-2-2а — 0.5 — 22 кОм ±10%;
В качестве диодов VD9 ÷ VD12 выберу диоды типа КД213А имеющие параметры: Uобр max(диода) =200 В, Iср. пр(диода) =1.5 А, Iпрmax(диода) =10 А, Uпр (диода)= 1В, частотныйрабочий диапазон равен 50 кГц.
Исходя из параметров в качествеключей выберу двухконтактное реле РЭС-22 типа РФ 4.500.130
В качестве транзисторов VT7 – VT8выберу транзисторы типа КТ502А с параметрами: Iк max=150 мА; Uкэmax= 25 В; Uкэ нас=0,6 В; Pк max = 350 мВт; β= 120.
1.3.3 Описаниепринципа действия
Разработанное устройство поддерживаетдва режима работы:
1) нормальный режим работы – нагрузкаполучает питание непосредственно от сети 220В;
2) аварийный режим работы — нагрузкаполучает питание от источника
бесперебойного питания в случае, еслинапряжение сети отсутствует или менее значения нижнего предела напряжения сети.
Нормальный режим работы системырезервного электропитания:
В нормальном режиме напряжение навыходе выпрямителя больше, чем напряжение с выхода аккумулятора, поэтомунапряжение на выходе компаратора 1 равно +5В, что соответствует высокому уровнюсигнала (лог.1) для блока управления.
В качестве блока управленияиспользуется однокристальныймикроконтроллера семейства МК51 (К1816ВЕ751). Состояние лог.1 соответствуетнормальному режиму работы системы резервного электропитания, а значит, блок управления формирует управляющие сигналы дляключ 1 и 2 при которых ключ 1 – замкнут), напряжение сети подается нанагрузку), а ключ 2 – разомкнут (аккумулятор отключен от инвертора).
В этом режиме происходит зарядаккумулятора, а питание микросхем устройства осуществляется от стабилизатораподключенного к аккумулятору.
Состояние сигналов на выходекомпаратора 2 и 3 равно +5 В и 0 В и в данном случае блоком управления необрабатывается.
Аварийный режим работы системырезервного электропитания:
В аварийном режиме напряжение навыходе выпрямителя меньше, чем напряжение с выхода аккумулятора, поэтомунапряжение на выходе компаратора 1 равно 0 В, что соответствует низкому уровнюсигнала (лог.0) для блока управления.
Состояние лог.0 соответствуетаварийному режиму работы системырезервного электропитания,а значит, блок управления формирует управляющие сигналы для ключ 1 и 2 прикоторых ключ 1 – разомкнут (сеть отключена от нагрузки), а ключ 2 – замкнут(аккумулятор подключен к инвертору).
Так же блок управления формируетуправляющие импульсные сигналы длительностью 45 мкс для ключей инвертора ивключает индикатор “Аварийныйрежим”.
В этом режиме напряжение аккумуляторапреобразуется инвертором в переменное напряжение 220 В, а питание микросхемустройства осуществляется от стабилизатора подключенного к аккумулятору.
Состояние выходов компараторов 2 и 3отслеживается блоком управления.
В случае, если напряжение нааккумуляторе становится меньше, чем заданное опорное Uоп2, то на выходе компаратора 2 формируется лог.0 (0 В),который соответствует режиму разряженного аккумулятора (напряжение аккумулятораменьше допустимого значения) и блок управления включает индикатор “Аккумуляторразряжен”.
При появлении напряжения на выходеинвертора его пониженное значение сравнивается с фиксированным значением Uоп3. При соответствии выходногонапряжения системы резервного электропитания значению 220 В на выходекомпаратора 3 устанавливается лог.1 (+5В). В случае если напряжение на выходеинвертора становится меньше — вырабатывается управляющий сигнал (лог.0),который соответствует режиму при котором система резервного электропитания необеспечивает заданное значение на выходе источника (напряжение источника меньшедопустимого значения) и блок управления включает индикатор “Смените источникпитания”.
При восстановлении напряжения сети системырезервного электропитания опять переходит в режим нормальной работы.
2. Конструкторско-технологическийраздел
2.1 Разработка печатной платы
Печатные платы представляют собойдиэлектрическую пластину с нанесенным на нее токопроводящим рисунком (печатныммонтажом) и отверстиями для монтажа элементов.
При конструировании РЭА на печатныхплатах используют следующие методы:
1.Моносхемный применяют длянесложной РЭА. В том случае вся электрическая схема располагается на одной ПП.Моносхемный метод имеет ограниченное применение, так как очень сложные ППнеудобны при настройке и ремонте РЭА. Недостаток – сложность системысоединительных проводов, связывающих отдельные платы.
2.Функционально-узловой методприменяют в РЭА с использованием микроэлектронных элементов. При этом ППсодержит проводники коммутации функциональных модулей в единую схему. На однойплате можно собрать очень сложную схему. Недостаток этого метода – резкоеувеличение сложности ПП. В ряде случаев все проводники не могут бытьрасположены на одной и даже обеих сторонах платы. При этом используютмногослойные печатные платы МПП, объединяющие в единую конструкцию несколькослоёв печатных проводников, разделённых слоями диэлектрика. В соответствии сГОСТом различают три метода выполнения ПП:
3.ручной;
4.полуавтоматизированный;
5.автоматизированный;
Предпочтительными являютсяполуавтоматизированный, автоматизированный методы.
Метод металлизации сквозных отверстийприменяют при изготовлении многослойных печатных плат. Заготовки изфольгированного диэлектрика отрезают с припуском 30 мм на сторону. После снятия заусенцев по периметру заготовок и в отверстиях, поверхность фольгизащищают на крацевальном станке и обезжиривают химически соляной кислотой вванне. Рисунок схемы внутренних слоёв выполняют при помощи сухого фоторезиста.При этом противоположная сторона платы должна не иметь механических поврежденийи подтравливания фольги. Базовые отверстия получают высверливанием науниверсальном станке с ЧПУ. Ориентируясь на метки совмещения, расположенные натехнологическом поле. Полученные заготовки собирают в пакет. Перекладывая ихскладывающимися прокладками из стеклоткани, содержащими до 50% термореактивнойэпоксидной смолы. Совмещение отдельных слоёв производится по базовымотверстиям. Прессование пакета осуществляется горячим способом. Приспособлениес пакетами слоёв устанавливают на плиты пресса, подогретые до 120…130° С.Первый цикл прессования осуществляют при давлении 0,5 МПа и выдержке15…20минут. Затем температуру повышают до 150…160° С, а давление – до 4…6 МПа. Приэтом давлении плата выдерживается из расчёта 10 минут на каждый миллиметртолщины платы. Охлаждение ведётся без снижения давления. Сверление отверстийпроизводится на универсальных станках с ЧПУ СМ-600-Ф2. В процессе механическойобработки платы загрязняются. Для устранения загрязнения отверстия подвергаютгидроабразивному воздействию. При большом количестве отверстий целесообразноприменять ультразвуковую очистку. После обезжиривания и очистки плату промываютв горячей и холодной воде. Затем выполняется химическую и гальваническуюметаллизации отверстий. После этого удаляют маску. Механическая обработка поконтуру, получение конструктивных отверстий осуществляют на универсальных,координатно-сверлильных станках. Выходной контроль осуществляетсяавтоматизированным способом на специальном стенде, где происходит проверкаработоспособности платы, т.е. её электрических параметров. Затем идет операциягальванического осаждения меди. Операция проводиться на автооператорной линииАГ-44. На тонкий слой осаждается медь до нужной толщины. После этогопроизводится контроль на толщину меди и качество её нанесения. Далеепроизводиться обработка по контуру печатной платы. В этой операции удаляетсяненужный стеклотекстолит по краям платы и подгонка до требуемого размера. Затемметодом сеткографии производиться маркировка печатной платы. Весь циклпроизводства печатных плат заканчивается контролем платы. Здесь используетсяавтоматизируемая проверка на специальных стендах.
2.2 Компоновка проектируемогоустройства
Процесс компоновки элементовпроектируемой мной светодиодной информационной панели можно подразделить на несколькоэтапов:
○ Функциональная компоновка — это размещение и установка функциональных элементов на печатных платах сучетом функциональных и энергетических требований, а также плотности компоновкии установки элементов, плотности топологии печатных проводников. Функциональнаякомпоновка проводится для определения основных размеров печатной платы, выбораспособов ее проектирования и изготовления. Прежде чем приступить к изготовлениюпечатной платы, нужно сделать её рисунок, т.е. скомпоновать все радиоэлементы имикросхемы. Компоновка устройства подразумевает под собой примерноерасположение на печатной плате радиоэлементов и микросхем, входящих в составустройства. Для определения положения элементовна плате в первую очередь делают рисунок платы в соответствии с заданнымигабаритами устройства, далее компонуются все радиоэлементы и микросхемы нарисунке в соответствии с их реальными размерами.
После расположения радиоэлементов имикросхем наносятся отверстия для контактных площадок и отверстия для крепленияпечатной платы в корпусе устройства.
Заключительным этапом являетсяпроведение соединительных линий (печатных проводников) в соответствии спринципиальной схемой устройства.
○ Внутренняя компоновка — заключается в размещении входящих в состав нашего устройства блоков внутриего корпуса с учетом требований удобства сборки, контроля, ремонта,механического и электрического соединения, требований по обеспечениюоптимального теплового режима и эргономики.
○ Внешняя компоновка — это компоновка устройства в конструкциях старшего уровня, например в составерабочего места студента, при этом, прежде всего, учитываются эргономическиетребования. К эргономическим критериям компоновки разрабатываемой намиприставки относятся: эффективность работы и сохранение здоровья в процессеэксплуатации.
Для определения размеров печатнойплаты произведу расчёты по определению площади каждого элемента:
2.3 Поиск и устранение неисправностей
Существует несколько способовотыскания неисправностей. Выбор того или иного способа зависит от назначенияустройства и особенностей схемы. Поэтому от техника-электроника требуетсяхорошее знание, как минимум принципиальной схемы и конструкции ремонтируемогоустройства.
Все неисправности любого радиоэлектрического устройства можно подразделить на механические и электрические.
К механическим неисправностямотносятся неисправности в механических узлах устройства (для моего случая, кданному типу неисправностей можно отнести выход из строя переключателейвходящих в состав блока задания исходной информации и блок индикации).
К электрическим неисправностямотносятся такие, которые приводят к изменению электрического сопротивленияцепей (например, к обрыву цепи), Значительному увеличению сопротивления,значительному уменьшению его или короткому замыканию. Для моего учебного стендак таким неисправностям можно отнести: выход из строя резисторов, микросхем, ит. п.
При поиске неисправностейрадиоэлектричекого устройства применяют пять способов:
1) Внешний осмотр позволяетвыявить большинство механических неисправностей, а также некоторыеэлектрические. Внешним осмотром проверяется качество сборки и монтажа. Припроверке качества сборки вручную следует проверить механическое креплениеотдельных узлов, таких как переключатели, переменные резисторы, штепсельныесоединения (разъемы). В случае нарушения крепления оно восстанавливается.Внешним осмотром проверяют также качество электрического монтажа. При этомвыявляют целостность соединительных проводников, наличие затеков припоя, которыемогут привести к коротким замыканиям между отдельными участками схемы,обнаруживают провода с нарушенной изоляцией, проверяют качество паек и т. п.Внешним осмотром можно убедиться в правильности номиналов резисторов иконденсаторов (блока питания), выявить дефекты отдельных элементов (обрыввыводов, резисторов, механическое повреждение керамических конденсаторов идругие).
Внешний осмотр, как правило, делаютпри отключенном питании аппаратуры. При его проведении особое вниманиенеобходимо обращать на то, чтобы в монтаж не попали случайные предметы, которыепри включении устройства могут вызвать короткое замыкание.
Внешним осмотром можно выявитьнеисправный светоэлемент (по яркости свечения), резисторов (по изменению цветаили обугливанию поверхностного слоя) и других элементов.
Во включенном состоянии можноопределить перегрев трансформаторов, электролитических конденсаторов,полупроводниковых элементов. Появление запахов от перегретых обмоток,резисторов, пропиточного материала трансформаторов также сигнализирует о наличиинеисправностей в схеме устройства. О неисправности может свидетельствовать иизменение частоты или тона звуковых колебаний воздушной среды, вызываемыхработой трансформаторов и других элементов, которые обычно либо вообще неслышны во время работы, либо имеют звучание другого тона.
Для проверки отсутствия короткихзамыканий используют омметр. В качестве опорной точки чаще всего принимают плюсили минус источника питания. Иногда входе осмотра возникает сомнение висправности отдельных элементов. Тогда следует выпаять элемент и проверить егоисправность более тщательно.
2) Способ промежуточных измерений– заключается в последовательной проверке прохождения сигнала от блока к блокудо обнаружения неисправного участка.
3) Способ исключения –заключается в последовательном исключении исправных узлов и блоков.
4)Способ замены отдельныхэлементов, узлов или блоков на заведомо исправные, широко используется приремонте радио электрических устройств. Например, можно заменить элемент(транзистор, трансформатор, микросхему) или блок на заведомо исправный иубедиться в наличии неисправности на этом участке.
5) Способ сравнения –заключается в сравнении параметров неисправного аппарата с параметрамиисправного аппарата того же типа или марки.
Использование того или иного способапоиска неисправности зависит от способностей схемы устройства.
Поиск неисправностей осуществляют поопределенному правилу (алгоритму), позволяющему максимально сократить время ихотыскания. Поиск проводится поэтапно, от более крупных конструктивных единиц кболее мелким, т. е. в последовательности: Блок – Узел (модуль) – Каскад – Неисправныйэлемент.
При проверке отдельных элементовсхемы следует убедиться в исправности постоянных резисторов, как внешнимосмотром, так и проверкой омметром. При исправном резисторе омметр долженпоказать номинальное значение сопротивления.
Неэлектролитические конденсаторыможно проверить на пробой омметром. В случае пробоя омметр покажет короткоезамыкание. Множитель омметра при проверке конденсаторов необходимо поставить вположение “x100” или “x1000”. Конденсаторы при подобной проверке дают отклонениестрелки прибора вправо и быстрое ее возвращение в начальное положение к отметке¥.
Электролитические конденсаторы такжепроверяют омметром. Для этого переключатель омметра надо установить на “x100” или “x1000”. Дальнейшая проверка конденсатора аналогичнапредыдущему, только стрелка в начальное положение будет возвращаться медленнее.
Конденсаторы при замене выбирают пономинальной емкости, рабочему напряжению, классу точности, температурномукоэффициенту емкости (ТКЕ). Номинальные значения емкостей конденсаторовприведены в справочниках.
Обмотки трансформатора. При обрывеобмотки омметр покажет бесконечно большое сопротивление. При замене трансформаторовучитывается приводимая в справочных данных маркировка их выходов. Неисправныетрансформаторы заменяют на аналогичные.
Исправность полупроводниковыхприборов можно также проверять омметром. Сопротивление диода в обратномнаправлении будет намного больше, чем в прямом. Такой диод исправен. Впротивном случае диод следует заменить.
Транзисторы также проверяют омметром,для этого омметр подключают между базой и эмиттером. В первом случае приборпокажет малое сопротивление, во втором – сравнительно большое.
Полупроводниковые приборы(транзисторы, диоды и микросхемы) имеют различную маркировку выходов. Призамене используют приборы того же типа или их аналоги, указываемые в перечнеэлементов схемы
3. Экономический раздел
3.1 Расчет затрат на сырье и материалы
См = SНi* Цi,
где См —стоимость сырья и материалов,руб.;
Нi — норма расхода i-го материала, в натуральных показателях;
Цi — цена за единицу измерения i-го материала, руб.
Результаты расчетов оформляем втаблицу:
Таблица 3.1 — Расчет затрат на сырьеи материалы
№
n/n
Наименование
материала Единицы измерения Норма расхода на устройство
Цена за ед. измерения,
( руб.)
Сумма,
(руб.) 1 2 3 4 5 6 1 Припой ПОС 61 ГОСТ 21931 – 76 кг 0,03 9630 288,9 2
Хлорное железо
ТУ6-09-3084-82 кг 0,04 3000 120 3 Краска ТНПФ-53 черная кг 0,02 14240 284,8 4 Ацетон (УАЙТ-СПИРИТ) ГОСТ 2603-79 кг 0,03 3070 92,1 5
Стеклотекстолит СФ-2-35Г-1,5 1с
ГОСТ 10316-78 кг 0,2 9330 1866 6 Канифоль сосновая ГОСТ 19113 – 72 кг 0,02 16500 330 Итого 2 981,8
3.2 Расчет затрат на покупные комплектующиеизделия и полуфабрикаты
Ск = S(Кi* Цi,)
где Ск — стоимость покупныхкомплектующих изделий и полуфабрикатов на одно устройство, руб.
Кi — количество комплектующих изделий и полуфабрикатов i-го наименования на одно устройство,шт.
Цi — цена за единицу, руб.
Результаты расчетов оформляем втаблицу:
Таблица 3.2 — Расчет затрат напокупные комплектующие изделия и полуфабрикаты № п/п Наименование комплектующих изделий и полуфабрикаты Количество на 1 устройства Цена за единицу (руб.) Сумма (руб.) 1 2 3 4 5 1 Диод КД202В 8 700 5600 2 Диод КД213А 4 650 2600 3 Диод АЛ336Б 3 700 2100 4 Конденсатор К-50-31- 40 В- 4700 мкФ 4 1000 4000 5 Конденсатор КТ4-21-100 В – 20 пФ 2 100 200 6 Конденсатор К-50-31- 40 В- 10 мкФ 1 400 400 7 Конденсатор К-53-1- 30 В- 0.1 мкФ 1 200 200 8 Конденсатор К-53-25- 40 В- 2.2 мкФ 1 300 300 9 Конденсатор К-53-25- 40 В- 4.7 мкФ 1 500 500 10 140УД20А 3 1000 3000 11 К1816ВЕ751 1 1000 1000 12 К155ЛН5 2 900 1800 13 К142ЕН4 1 900 900 14 Резонатор 4.8 МГц 1 600 600 15 Резистор МЛТ — 0.125- 47 кОм 3 150 450 16 Резистор СП-2-2а — 0.5 — 10 кОм 2 150 300 17 Резистор МЛТ- 0.125 — 5.1 кОм 3 150 450 18 Резистор МЛТ- 0.125 — 10 кОм 5 150 750 19 Резистор МЛТ — 0.125- 91 кОм 3 200 600 20 Резистор МЛТ — 0.125- 910 Ом 2 150 300 21 Резистор МЛТ — 0.125- 20 кОм 4 150 600 22 Резистор МЛТ — 0.125-4.3 кОм 3 150 450 23 Резистор МЛТ — 0.125-360 Ом 2 150 300 24 Резистор МЛТ — 0.125- 8.2 кОм 4 150 600 25 Резистор МЛТ – 0.125- 220 Ом 3 150 450 26 Резистор МЛТ — 0.125- 1.6 кОм 1 150 150 27 Резистор СП-2-2а — 0.5 — 22 кОм 1 150 150 28 Реле РЭС-22 2 1100 1100 29 Транзистор КТ 315 Д 4 500 2000 30 Транзистор КТ827 2 400 800 31 Транзистор КТ502А 2 400 800 32 Трансформатор ТПП321 – 200,0 2 47000 94000 33 Трансформатор ТП 1 7000 7000 Итого 134 450 /> /> /> /> /> />
3.3 Расчет тарифной заработной платыпроизводственных рабочих
ЗПтар = S(Счij* Тei),
где ЗПтар — тарифная заработная платапроизводственных рабочих, руб.;
Счij — часовая тарифная ставка по i-той операции, j-го разряда работ, руб.;
Тei — трудоемкость i-той операции, чел-час.;
Результаты расчетов оформляем втаблицу:
Таблица 3.3- Расчет тарифнойзаработной платы производственных рабочих
№
п/п Наименование операции
Разряд
работ
Часовая
тарифная ставка
Трудоемкость,
(чел-час.)
Сумма тарифной
зарплаты, 1 Слесарные 2 922 1 922 2 Монтажные 3 1248 4 4992 3 Лакокрасочные 2 922 2 1844 4 Регулировочные 3 1248 4 4992 5 Механические 2 922 2 1844 Итого 14 594
3.4 Расчет основной заработной платыпроизводственных рабочих
ЗПосн = ЗПтар + Пр
Зпосн = 14594 + 4378,2 = 18 972,2руб.,
где ЗПосн — основная заработная платапроизводственных рабочих, руб.;
Пр — сумма премии, руб.Пр =
ЗПтар
100 *%Пр =(14594/100) * 30 = 4 378,2 руб.
где %Пр — процент премии основнымпроизводственным рабочим — 30%.
3.5 Расчет дополнительной заработнойплаты производственных рабочих ( ЗПдоп)
ЗПдоп = ЗПосн * 8,1 / 100,
где 8,1 — % дополнительной зарплаты попредприятию.
ЗПдоп= 18972,2 * 8,1 / 100 =1 536,7 руб.
3.6Расчет отчислений от заработной платы производственных рабочих (Озп)
а) в фонд соц.защиты — 35% отзаработной платы;
б) отчисления по обязательномустрахованию – 0,3 %.
Озп= 0,353* (ЗПосн + ЗПдоп)
Озп= 0,353 * (18972,2 + 1536,7) = 7 239,6 руб.
3.7 Итого прямые затраты (Зпр)
Зпр= М+ ЗПосн+ ЗПдоп+ Озп
Зпр = 2 981,8+134 450+ 18972,2 +1536,7 +7239,6 = 165 180,3 руб.
3.8 Расчет накладных расходов (Нр)
Нр=
ЗПосн
100 *169,2=(18972,2/100)*169,2=32 101руб
где 169,2 — процент накладныхрасходов по предприятию за базисный период,%.
3.9 Калькуляция себестоимостипроектируемого устройства. Расчет отпускной цены проектируемого устройства
Таблица 3.4 — калькуляция себестоимостипроектируемого устройства
№
n/n
Статьи затрат калькуляции
Условные обозначения
Сумма, руб.
1
Материальные затраты
М
137 431,8
2
Заработная плата производственных рабочих
ЗПосн + ЗПдоп
20 508,9
3
Отчисления от заработной платы производственных рабочих
Озп
7 239,6
4
Итого прямые затраты
Зпр
165 180,3
5
Накладные расходы
Нр
32 101
6
Итого полная себестоимость ( С = Зпр + Нр)
С
197 281,3
7
Плановая прибыль (П = Ур * Сп / 100; где Ур — уровень плановой рентабельности 20%)
П
39 456,3
8
Сбор в республиканский фонд поддержки производителей сельскохозяйственной продукции, продовольствия и аграрной науки – 2%, Сб = (С + П) * 2 / (100 – 2).
Сб
4 831,4
9
Итого стоимость проектируемого устройства без НДС
Сндс = С + П + Сб
Сндс
236 737,6
10
Налог на добавленную стоимость
НДС =
(С + П + Сб)* 18
,
100
НДС
42 612,8
11
Отпускная цена проектируемого устройства с учетом НДС
Цо = С + П + Сб + НДС,
Цо
284 182
Исходя из произведенных расчетов отпускнаяцена проектируемого устройства составит 284 182 рублей при его полнойсебестоимости в 197 281,3 рублей и материальных затратах на покупкукомплектующих в 137 431,8 рублей. Заработная плата производственныхрабочих составит 20 508,9 рублей.
Расчёты по данному устройству былипроведены по данным предприятия РУП «Гомель ВТИ» за апрель 2008 года.
4. Охрана труда
При выполнениямонтажных, слесарных и столярных работ приходится иметь дело и с высоким, и сострыми и быстро вращающимися инструментами или звеньями механизмов, и сагрессивными химическими веществами.
Для предохраненияот поражения высоким напряжением запрещается выполнять электромонтажные работыв работающей радиоаппаратуре. Снятие статического заряда обеспечиваетсяприменением заземляющего браслета. Можно использовать обычный металлическийбраслет от часов, соединённый с проводом заземления через резисторсопротивлением 1 МОм.
При работе сэлектрическим паяльником надо соблюдать следующие правила:
1. Периодическипроверять омметром отсутствие замыкания между корпусом паяльника инагревательным элементом. Такое замыкание может стать причиной поражения токоми порчи припаиваемых элементов. Поэтому рекомендуется работать с паяльником,жало которого заземлено.
2. Использоватьустойчивую подставку для паяльника, что предохранит его от падения, а работающегоот ожогов.
3. Нив коем случае не выполнять пайку в работающем устройстве, так как случайноезамыкание может вывести устройство из строя и быть причиной травмы.
При работе сослесарными инструментами надо быть внимательным и аккуратным, чтобы не поранитьсярезаком, напильником, лобзиком, сверлом или обрабатываемой деталью. Для этогонеобходимо:
1. Надёжнозажать сверло в патроне дрели специальным ключом.
2. Просверливаемуюдеталь надёжно закреплять, иначе она в конце сверления может начать вращаться вместесо сверлом.
3. Вырубаниефасонных отверстий надо выполнять обязательно на массивной металлическойподставке.
4. Приработе с резаками обязательно подкладывать под разрезанный лист фанернуюпрокладку, чтобы не повредить пол.
При работе схимическими веществами следует строго соблюдать все рекомендации порастворению, смешиванию, последовательности выполнения операций итемпературному режиму. Работать необходимо в халате, а в отдельных случаях – вперчатках и защитных очках. Прежде всего необходимо оберегать глаза, губы ислизистые оболочки носа и горла, которые наиболее чувствительны к воздействиюхимических веществ.
На участке тела,обожжённого паяльником или брызгами припоя, надо сделать содовую примочку, апотом поражённое место смазать вазелином. Места ожогов кислотами обильнопромыть водой и смочить содовым раствором. Место ожога щёлочами нужно обильнообмыть раствором уксусной (лимонной или борной) кислоты. При порезах ицарапинах ранку обработать раствором йода и заклеить лейкопластырем.
5. Энерго — и материалосбережение
Для эффективного материалосбережениясистемы резервного электропитания мной были предприняты следующие шаги:
1. Уменьшен размерпечатной платы путем более плотной компоновки радиоэлементов, что сэкономилотекстолит, затрачиваемый на изготовление платы.
2. Печатную платуможно изготовить и без применения химикатов. Плату требуемых размеров вырезаютиз фольгированного материала, сверлят все необходимые отверстия и наносят нанее рисунок печатного монтажа. Контуры обводят острым шилом.
Кроме проблемы материалосбережениясуществует еще один не менее важный параметр, как энергосбережение.
Проблема энергосбережения вРеспублике Беларусь возведена в ранг государственной политики. Наряду с этимбыла создана республиканская система управления процессом энергосбережения.Верхним звеном этой системы является государственный комитет поэнергосбережению и Энергонадзору, который был создан в 1993г. Данным комитетомв 1998г. был принят закон об энергосбережении, который оглашает все проблемы современностисвязанные с перепотреблением, незаконным и некорректным использованиемэлектрической, тепловой и других видов энергии.
С целью экономного использованияэлектрической энергии все предприятия связанные с разработкой электрическихустройств проектируют устройства, выпускаемые в массовое производство такимобразом, чтобы оно как можно меньше потребляло электроэнергии. Для этого,например, проводятся попытки к минитюаризации отдельных элементов, чтопозволяет комбинировать их единые блоки небольших размеров. Это даётвозможность сберегать электрическую энергию за счёт использования для питанияэтих блоков уже один источник питания, а не по одному для каждого из элементов.На специализированных форумах и выставках предприятия делятся своими новымиразработками в области энергосберегающей аппаратуры.
Кромеприведённого примера существует большое количество способов сбережения, какэлектрической, так и других видов энергии.
В ходе разработки системы резервногоэлектропитания я постаралась снизить потребление электрической энергии. В этихцелях мною было сделано следующее:
1. Использованымикросхемы с пониженным энергопотреблением;
2. Были использованырезисторы малой мощности, а следовательно с не большим потреблениемэлектрической энергии.
3. Для всех элементовиспользуется один источник питания.
4. Тщательнопроизведен расчет схемы для исключения лишних функциональных узлов.
6.Охрана окружающей среды
В настоящее время – время бурногоразвития и внедрения, постоянно совершенствующихся и обновляющихся технологийпроизводства конечной продукции – все больше внимания стало уделяться влияниюэтих новых технологий на окружающую среду. Сейчас повсеместно открываются новыезаводы и фабрики и никто не обращает внимание на экологическую зону,находящуюся под надзором этого предприятии. В результате чего следуют грубыенарушения правил природопользования со стороны предприятия, самоераспространенное – загрязнение близлежащих водоемов и рек сбрасываемымиотходами производства. Эти действия уничтожают многих обитателей животного ирастительного мира; загрязняют пресную воду нефтью и отходами нефтепродуктов,веществами органического и минерального происхождения; загрязняют почвутоксичными веществами, золой, промышленными отходами, кислотами, соединениямитяжелых металлов и др. Также распространены случаи загрязнения атмосферы.Атмосфера загрязняется промышленными выбросами, содержащими оксиды серы, азота,углерода, углеводороды, частицы пыли. Такие случаи не единичны, поэтому всегосударства всерьез задумались о контроле соблюдения правил природопользования.Создаются специальные службы, комитеты и т.д. следящие за соблюдением правилприродопользования со стороны предприятий. Поэтому новые проекты производствадолжны проходить экологическую экспертизу. Экологическая экспертиза – системакомплексной проверки всех возможных экологических и социально-экономическихпоследствий осуществления проектов и реконструкций, направленная напредотвращение их отрицательного влияния на окружающую среду и на решениенамеченных задач с наименьшими затратами ресурсов.
Для развития и соблюдения правилприродопользования, также применяется экологическое образование. Во многихучебных заведениях, в том числе и в нашем оно тоже существует. Вопросамиразвития окружающей среды занимается экология – наука о взаимоотношении живыхорганизмов и среды их обитания. Рациональное решение экологических проблемвозможно лишь при оптимальном взаимодействии природы и общества.
Исходя из такого положения вещей,производство продукции и сама продукция не должны никоим образом загрязнятьокружающую среду. Поэтому на предприятиях используются разного рода очистныесооружения. Методика очистки промышленных выбросов по характеру протекания физико-химическихпроцессов делят на 4 группы:
- промывка выбросоврастворителями примесей (абсорбция);
- промывка выбросоврастворами реагентов, связывающих примеси химически (хемосорбция);
- поглощениегазообразных примесей твердыми активными веществами (адсорбция);
- термическаянейтрализация отходящих газов и поглощение примесей путем применениякаталитического превращения.
При разработке системы резервногоэлектропитания были соблюдены правила природопользования. Данная конструкция незагрязняет окружающую среду в процессе своей работы. При производстве печатнойплаты необходимо соблюдать технику безопасности, тогда никаких вредныхвоздействий на окружающую среду и человека не будет. При разработке и созданиикорпуса можно использовать любой материал, не влияющий на окружающую среду,т.к. устройство имеет малые габариты, то и материал, затрачиваемый на егоизготовление, используется рационально и в малых количествах. Устройство неизлучает никаких вредных для здоровья человека и природы излучений.
Заключение
В результате выполнения дипломногопроекта мной были разработаны структурная и принципиальная схемы, на основезнаний полученных при изучении предметов специальности «Электронныевычислительные средства». При разработке дипломного проекта понадобились нетолько знания специальных предметов, таких как «Радиоэлектроника»,«Теоретические основы электротехники», «Эксплуатация и ремонт ЭВС»,«Периферийные устройства», «Конструирование ЭВС», но и некоторыхобщеобразовательных – «Черчение», «Охрана окружающей среды и энергосбережение»,«Охрана труда», «Экономика».
В ходе проделанной работы былиразработаны функциональные узлы панели и обеспечены взаимосвязи между ними..
Также хочу отметить, чтоспроектированная мной система резервного электропитания позитивно обоснована совсех сторон жизненно необходимых факторов, экономической эффективностиприменения, материалосбережения, энергосбережения, быстродействия и конечно жеэксплуатационных качеств.
Литература
1. Аналоговыеинтегральные схемы: Справочник/ А.Л. Булычев, В.И. Галкин, В.А. Прохоренко –Мн.: Беларусь, 1993.- 382с.
2. Аналоговые ицифровые интегральные микросхемы / Под редакцией С.В. Якубовского. — М.: Радиои связь, 1984.
3. Диоды:Справочник/ О.П. Григорьев, В.Я. Замятин, Б.В. Кондратьев, С.Л. Пожидаев. – М.:Радио и связь, 1990.- 336с.
4. Достанко А.П.Технология радиоэлектронных устройств и автоматизация производства. — Мн.: Высшая школа, 2002.
5. Кожекин Г.Я.,Синица Л.М. Организация производства.: Учебное пособие. – Мн.: ИП «Экоперспектива»,1998.
6. Лаврус В.С.Батарейки и аккумуляторы. — К.: Hаука и техника, 1995.
7. Лосев В.В.,Микропроцессорные устройства обработки информации. Алгоритмы цифровой обработки:Учеб. пособие для вузов./ Мн.: Выш.шк., 1990
8. Манойлов В.Е.Основы электробезопасности. – Л.: Энергатомиздат, 1985.
9. Методическиеуказания к выполнению организационно-экономического раздела дипломного проектадля студентов спец. 20.05 “Промышленная электроника”, Гомель 1990.
10. ОднокристальныемикроЭВМ. Справочник / Борыкин В.Е. – Минск. 1994.
11. ОднокристальныемикроЭВМ. М.: МИКАП, 1994.
12. Полупроводниковыеприборы: Транзисторы широкого применения: Справочник/ В.И. Галкин, А.Л.Булычев, П.М. Лямин. – Мн.: Беларусь,1995.-383с.
13. Резисторы,конденсаторы, трансформаторы, дроссели, коммутационные устройства РЭА:Справ./Н.Н. Акимов —Мн.: Беларусь, 1994.
14. Справочноепособие по микропроцессорам и микроЭВМ./Под ред. Л.Н.Преснухина. — М.:Высш.шк., 1998.
15. Скляров В.А. ЯзыкC++ и объектно-ориентированное программирование. – Минск: Вышэйшая школа, 1997.
16. Фонталин Н.Н.Расчеты экономической эффективности в дипломах и курсовых работах Мн.: Высшаяшкола, 1984г.
17. Цифровыеинтегральные микросхемы: Справ./ М.И. Богданович, И.Н. Грель, В.А. Прохоренко,В.В. Шалимо. – Мн.: Беларусь,1991.- 493с.
18. ГОСТ 2.105-95.ЕСКД. Общие требования к текстовым документам.
19. ГОСТ 19.701-90.ЕСПД. Схемы алгоритмов, программ, данных и систем.