Зміст
1 Вступ
2 Аналіз ТЗ
3 Принцип функціонування
4 Обґрунтування конструкції
4.1 Варіант №1
4.2 Варіант №2
4.3 Варіант №3
4.4 Вибір варіанту конструкції
5 Вибір компонентів
5.1 Вибір резисторів
5.2 Вибір конденсаторів
6 Обґрунтування конструкційних матеріалів
6.1 Вибір матеріалу корпусу
6.2 Вибір матеріалу друкованої плати
7 Проектування оригінального вузла
7.1 Вихідні дані для розрахунку випрямляча
7.2 Розрахунок випрямляча вторинної обмотки
7.2.1 Розрахунок згладжуючого конденсатора
7.3 Вибір елементної бази
7.4 Конструкційний розрахунок трансформатора
7.4.1 Вихідні дані для розрахунку трансформатора
7.4.2 Вибір типу та матеріалу магнітопроводу
7.4.3 Розрахунок кількості витків обмоток
7.4.4 Розрахунок струму холостого ходу
7.4.5 Перевірка правильності вибору магнітопроводу
7.4.6 Розрахунок діаметрів провідників
7.4.7 Розрахунок геометричних розмірів обмоток
7.4.8 Розрахунок теплового режиму трансформатора
7.4.9 Розрахунок опорів обмоток трансформатора тападіння напруг
7.4.10 Перерахунок кількості витків
7.4.11 Перерахунок геометричних розмірів обмоток
7.4.12 Перерахунок теплового режиму трансформатора
7.4.13 Розрахунок опорів обмоток трансформатора тападіння напруг
8 Проектування деталей
8.1 Розрахунок друкованої плати
8.1.1 Визначення розмірів ДП
8.1.2 Розрахунок кількості шарів плати
8.1.3 Визначення технологічних параметрів
9 Розрахунки, що підтверджують працездатність
9.1 Електромагнітна сумісність
9.1.1 Визначення паразитної ємності
9.1.2 Визначення паразитної індуктивності
9.2 Тепловий режим
9.3 Механічні впливи
9.3.1 Розрахунок вібраційної та ударної міцності плати
9.4 Надійність за раптовими
10 Висновки
Література
Додатки
1 Вступ
Розроблюваний вданому курсовому проекті, сенсорний вимикач з пультом дистанційного керування(ПДК), призначений для сенсорного (безконтактного) вмикання та вимиканняосвітлення, а також для вмикання та вимикання освітлення за допомогою ПДК.Областю застосування даного приладу є будь-яке жиле або нежиле приміщення, вякому потрібен доступ до неприродного освітлення.
Основноютехнічною задачею, що виконується приладом є вмикання та вимикання освітлення.
Пофункціональному признаку розроблюваний прилад є РЕП( Радіо електроннийпристрій). По конструкційному – блоком. Поконструкторскому – складальною одиницею.
Розроблюванийблок є новою розробкою.
2 АналізТЗ
Розглянемоосновні обмеження на проектування. Даний пристрій повинен знаходитись вприміщеннях в стаціонарному режимі. Тому немає великих запитів на віброміцністьта удароміцність, але для забезпечення вимог до транспортування необхіднанаявність упаковки пристрою. В якості матеріалу корпусу краще застосовуватипластмасу для зменшення маси корпусу. Для забезпечення умов стандартизації тауніфікації в пристрої необхідно використовувати стандартні та уніфікованідеталі. Для забезпечення умов безпеки у пристрої повинні бути відсутні гострікромки, а всі частини пристрою які знаходяться під струмом захищені корпусом,при цьому користувач повинен мати доступ тільки до органів індикації, які знаходятьсяна передній панелі корпусу. При розгляді схеми електричної принципової будемонамагатися використовувати вітчизняну елементну базу. Пристрій повиненвідповідати вимогам до електромагнітної сумісності до індустріальнихрадіозавад. Пристрій не має елементів, для яких необхідно було бвикористовувати штучні системи охолодження.
3 Принципфункціонування
Передавач.
На рис.1 приведена схема випромінювача коротких імпульсів. Що дозволяєзменшити споживаний передавачем струм від джерела живлення, а значитьпродовжити термін служби на одній батареї живлення. На елементах DD1.1, DD1.2зібраний генератор імпульсів, слідуючих з частотою 30...35 Гц. Короткі,тривалістю 13...15 мкс, імпульси формує диференціюючий ланцюг C2R3. Елементи DD1.4-DD1.6і нормально закритий транзистор VT1 утворюють імпульсний підсилювач з ІЧ діодомVD1 в навантаженні.
/>
рис.1
Приймач (з вбудованим передавачем).
Приймач зібраний по класичній схемі прийнятій в російськійпромисловості (зокрема в телевізорах Рубін, Темп і т.п.). Його схема приведена кресленні РВ12.464311.001Е3. Імпульси ІЧ-випромінювача потрапляють на ІЧ фотодіод VD1,перетворяться в електричні сигнали і підсилюються транзисторами VT3, VT4, яківвімкнкні по схемі із загальним емітером. На транзисторі VT2 зібраний емітернийповторювач, що узгоджує опір динамічного навантаження фотодіода VD1 ітранзистора VT1 з вхідним опором підсилювального каскаду на транзисторі VT3.Діоди VD2,VD3 оберігають імпульсний підсилювач на транзисторі VT4 відперевантажень. Всі вхідні підсилювальні каскади приймача охоплені глибокимзворотним зв'язком по струму. Це забезпечує постійне положення робочої точкитранзисторів незалежно від зовнішнього рівня освітлення, особливо це важливопри роботі приймача в приміщеннях з штучним освітленням або на вулиці прияскравому денному світлі, коли рівень сторонніх ІЧ-випромінювань дуже високий.
Далі сигнал проходить через активний фільтр з подвійнимТ-мостом, що зібраний на транзисторі VT5, резисторах R12-R14 і конденсаторахC7-C9. Транзистор VT5 повинен мати коефіцієнт передачі струму Н21э=30, в іншомувипадки фільтр може почати збуджуватися. Фільтр очищає сигнал передавача відперешкод мережі змінного струму, які випромінюються електричними лампами. Лампистворюють модульований потік випромінювання з частотою 100 Гц і не тількивидимої частини спектру, але і в ІЧ області. Відфільтрований сигнал кодовоїпосилки формується на транзисторі VT6. В результаті на його колекторіз'являються короткі імпульси (якщо поступали із зовнішнього передавача) абопропорційні з частотою 30...35 Гц (якщо поступали від вбудованого передавача).
Імпульси, що поступають з приймача, поступають на буфернийелемент DD1.1, а з нього на випрямний ланцюг. Випрямний ланцюг VD4, R19, C12працює так: коли на виході елементу логічний 0, то діод VD4 закритий іконденсатор С12 розряджений. Як тільки на виході елементу виникають імпульси,конденсатор починає заряджати, але поступово (не з першого імпульсу), а діодперешкоджає його розрядці. Резистор R19 вибраний так, щоб конденсатор встигзаряджати до напруги рівного логічною 1 тільки з 3...6 імпульсу, що приходить зприймача. Це ще один захист від перешкод, коротких ІЧ спалахів (наприклад, відфотоспалаху фотоапарата, розряду блискавки і т. п.). Розряд конденсаторавідбувається через резистор R19 і займає за часом 1...2 секунди. Це дозволяєзапобігти довільному ввімкнення і вимкненню світла. Далі встановленийпідсилювач DD1.2, DD1.3 із зворотним зв'язком (C3) для отримання на його виходірізких прямокутних спадів (при ввімкненні і вимкненні). Ці перепади поступаютьна вхід тригера дільника на 2 зібраного на мікросхемі DD2. Не інверсний йоговихід підключений до підсилювача на транзисторі VT10, який управляє тиристоромVS1, і транзистора VT9. Інверсний подано на транзистор VT8. Обидва цітранзистора (VT8, VТ9) служать для засвічення відповідного кольору насвітлодіоді VD6 при ввімкненні і вимкненні світла. Він виконує ще і функцію«маяка» при вимкненому світлі. На вхід R трігера дільника підключенийRC ланцюг, який здійснює скидання. Він потрібен для того, щоб якщо відключилинапруги в квартирі, то після ввімкнення світло випадково не запалилося.
Вбудований передавач служить для ввімкнення світла без пультадистанційного керування (при піднесенні долоні до вимикача). Він зібраний наелементах DD1.4-DD1.6, R20-R23, C14, VT7, VD5. Вбудований передавач єгенератором імпульсів з частотою слідування 30...35 Гц і підсилювач внавантаження каторгою ввімкнений ІЧ світлодіод. ІЧ світлодіод встановлюєтьсяпоряд з ІЧ фотодіодом і повинен бути направлений з ним в одну сторону, і вониповинні бути розділені світлонепроникною перегородкою. Резистор R20підбирається так, щоб відстань спрацьовування, при підносі долоні, була рівна50...200 мм. Блок живлення зібраний по класичній схемі на КРЕН9Б і вихіднанапруга рівна 9В. Він включає DA1, C15-C18, VD12-VD15, T1. Конденсатор С19служить для захисту пристрою від стрибків напруги в електромережі.
4 Обґрунтуванняконструкції
Для обґрунтуванняконструкції скористаємося рейтинговою системою, в якій по кожному признакунайкращому варіанту конструкції присвоюється 1 бал, а найгіршому 3 балів (борозглядаємо 3 варіанти конструкції). Варіант конструкції, що за оцінками наберенайменшу кількість балів будемо вважати найкращим для застосування. 4.1 Варіант №1
Опис варіанту:
- Тансформаторживлення закріплюємо круглою шайбою, яка накриває його зверху і кріпиться угвинтом, трансформатор розміщено у центрі плати;
- Платарозміщена вертикально і прикріплена до каркасу гвинтами.
Ескіз варіанту №1показано на рис. 2.
/>
рис. 2
4.2 Варіант№2
Опис варіанту:
- Тансформаторживлення закріплюємо круглою шайбою, яка накриває його зверху і кріпиться угвинтом, трансформатор розміщено у центрі верхньої бокової сторони плати;
- Платарозміщена вертикально і прикріплена до каркасу гвинтами.
Ескіз варіанту №2показано на рис. 3.
/>
рис. 34.3 Варіант№3
Опис варіанту:
- Трансформаторживлення закріплюємо двома скобами до каркасу. Це покращує технологічністьвиробу, бо відпадає необхідність робити додаткові елементи каркасу, а такожпокращує теплообмін трансформатора з середовищем, трансформатор розміщено у центрізаглиблення, за платою;
- Платарозміщена вертикально і прикріплена до каркасу гвинтами.
Ескіз варіанту №3показано на рис. 4.
/>
рис. 44.4 Вибірваріанту конструкції
Аналізвищезазначених варіантів конструкції зведемо в табл. 1
Таблиця 1
Аналіз варіантівконструкції варіант №1 варіант №2 варіант №3 Тепловий режим 2 3 1 Вібраційна та ударна міцність 3 2 1 Складність виконання 1 1 3 Масогабарити 3 3 1 ∑ 9 9 6
Отже, за данимипорівняння найкращим є варіант конструкції №3.
5 Вибіркомпонентів5.1 Вибіррезисторів
При виборі резисторів враховуємо наступні показники:
— електричніхарактеристики;
— вартість;
— надійність;
— конструктивніхарактеристики;
— граничнатемпература;
— шуми.
Оцінку проводимоза методикою викладеною у [7].
Так як жоден типрезисторів не переважає над іншими за всіма показниками, то при виборіоптимального типу резистора варто керуватися компромісним варіантом. Кожномупоказнику привласнюється вага в залежності від важливості критерію, кожномутипу резистора привласнюється бал. Оцінку робимо за десятибальною шкалою.Результати оцінок зібрані в таблицю 2.
Таблиця2 Результати оцінокрезисторівПараметр Вагов. коеф. Тип резистора С1-4 С2-23 С4-1 Вартість, гр/шт 0,2 0,12 5 0,1 6 0,14 4 Напрацювання на відмову мін. год. 0,2 30000 4 30000 4 30000 4 Габарити(для 0,125 Вт), мм 0,2 7,3 х2,4 5 6х2 7 11х5 3 Маса, г 0,15 1,5 5 1 7 1,8 4 Максимально допустима напруга, В 0,05 350 8 250 6 220 5 Рівень шумів, мкВ/В 0,15 5 5 1 7 10 3 Максимальна робоча температура, °С 0,05 125 4 155 5 350 8 Сумарна кількість балів 4,9 6,05 3,9
Таким чином,згідно сумарного коефіцієнту ефективності вибираємо резистори типа С2-23, щонабрали найбільшу кількість балів. Це металодіелектричні резистори, призначенідля роботи в колах постійного, змінного та імпульсного струму.5.2 Вибірконденсаторів
Так як не існуєнеелектролітичних конденсаторів, котрі перекривають весь необхідний намдіапазон, то будемо вибирати неелектролітичні конденсатори різних типів.Результати оцінок неелектролітичних конденсаторів приведені в таблицях 3, 4.Так як існують ектролітичні конденсатори, котрі перекривають весь необхіднийнам діапазон, то будемо вибирати ектролітичні конденсатори одного типу.Результати оцінок ектролітичних конденсаторів приведені в таблиці 5.
Параметриоцінки:
— габаритнірозміри;
— вартість;
— технологічністьустановки;
— вологостійкість;
— діапазонробочих температур,
— допустимевідхилення ємності від номінальної.
Таблиця3
Результатиоцінки неелектролітичних конденсаторів номінальним
значенням180мкф-25В та 360мкф-25ВТип Вартість гр./шт. Габарити, мм Маса, г Напрацювання на відмову мін. год. Діапазон температур Відхилення ємності, % Оцінка 0,15 0,2 0,3 0,1 0,1 0,15 К50-16 - - - 10000 -60...+125 -20...+50 5,35 6 5 5 7 5 5 К22-5 - - - 5000 -60...+85 -20...+50 5,1 5 5 5 5 6 5 К10-23 - - - 10000 -60...+85 -20...+50 5,1 5 5 5 7 4 5
Вибираємоконденсатори типу К50-16, які мають найбільший показник якості.
Таблиця4
Результатиоцінки неелектролітичних конденсаторів номінальним
значеннямв діапазоні 10нф-25В…0.15мкф-25ВТип Вартість гр./шт. Габарити, мм Маса, г Напрацювання на відмову мін. год. Діапазон температур Відхилення ємності, % Оцінка 0,15 0,2 0,3 0,1 0,1 0,15 К10-19 - - - 15000 -60...+125 -20...+50 5,3 6 5 5 9 5 5 К10-17 - - - 5000 -60...+85 -20...+50 4,85 5 5 5 5 6 5 К10-23 - - - 10000 -60...+85 -20...+50 4,85 5 5 5 7 4 5
Вибираємоконденсатори типу К10-19, які мають найбільший показник якості.
Таблиця5
Результати оцінкиелектролітичних конденсаторівТип Вартість гр./шт. Габарити, мм Волого-стійкість Маса, г Діапазон температур Зміна параметра, % Сумарний коеф. 0,25 0,3 0,15 0,1 0,1 0,1 К50-6 - - - 0,8 -20 +70 -10+50 5,11 б 5 5 6 6 6 К50-5 - - - 0,6 -40 +70 -10+50 7.1 7 7 7 7 9 6 К50-15 - - - 1,2 -20 +70 -10+35 4,85 5 4 6 5 5 5
Вибираємоконденсатори типа К50-5, які набрали найбільшу кількість балів.6 Обґрунтуванняконструкційних матеріалів6.1 Вибірматеріалу корпусу
3 урахуваннямумов експлуатації і механічних впливів до матеріалу корпуса висуваютьсянаступні вимоги:
— низькавартість;
— простотаформоутворення;
— гарні естетичніхарактеристики;
— механічнаміцність і стійкість до ударних впливів;
— високатехнологічність обробки;
— корозійна іхімічна стійкість;
— мала щільність(легкість конструкції);
— гарнаелектроізоляція;
— нешкідливість.
Цим вимогамвідповідають різні пластмаси, що знаходять широке застосування в радіотехнічнійпромисловості. Пластмаси в порівнянні з металами мають меншу щільність, меншувартість, простіше формоутворення, а також пластмаси не піддаються корозії,нешкідливі, мають гарний зовнішній вигляд, гладку поверхню різних кольорів, іна відміну від металів усі пластмаси є гарними діелектриками. До недоліківпластмас є менша міцність, теплопровідність і теплостійкість у порівнянні зметалами, а також явище старіння — погіршення багатьох механічних і електричнихвластивостей згодом. Так як особливих вимог до міцності виробу не висуваються,то цими недоліками можна зневажити і доцільно корпус системи охорони виготовитиз пластмаси.
Розглянемо тринайбільш придатні види пластмас, кожний з який має переваги перед іншими поокремих параметрах, але в той же час поступається за іншими. Тому вибір зробимометодом експертних оцінок. Кожному з параметрів ставляться оцінки подесятибальній системі, що надалі сумуються з урахуванням вагових коефіцієнтів.У такому випадку кращий вид пластмаси буде мати найбільшу сумарну оцінку.
Розглянемо таківиди пластмас: полістирол, полістирол удароміцний і полівінілхлорид. Результатиекспертних оцінок зведені в таблицю 6.
Таблиця 6
Результатиекспертних оцінок пластмасПараметри Вагов. коеф. Матеріали Полістирол Полістирол ударом. Полівінілхлорид Значення Оцінка Значення Оцінка Значення Оцінка 1 2 3 4 5 6 7 8
Густина. г/см3 0,08 1,06 7 1,14 7 0,93 10 Показник текучесті расплава 0,14 2-4 3 2-6 6 17-23 9
Руйнівна напруга при розтяганні та вигині
кгс/см2 0,16
350
1000 8
400
1000 9
25
380 3
Модуль пружності при статичн. вигині
кгс/см2 0,1 2300 6 2700 8 1700-2000 3
Твердість, по Брінелю, НВ кг/мм2 0,12 15-20 9 12 9 4,5-6 2
Деформац. теплостійкість під нагр. 18,5кгс/см2°С 0,1 78 9 78 9 70 7
Терміч. коеф. лінійн. розширення, 1051/°С 0.15 6-10 7 8,3 8 1-30 4 Усадка,% 0,15 0,2-0,8 9 0,2-0,8 9 2-3 1 Загальна оцінка 7,32 8,54 4,81
Таким чином,аналіз результатів експертного опитування показує, що найкращий комплекснийпоказник має полістирол удароміцний (полістирол УПМ – 03Л, білий,ОСТ6-05-406-80).
6.2 Вибірматеріалу друкованої плати
У якостіматеріалів для друкованої плати можна використовувати двосторонній фольгованийгетинакс типів ГФ-2-50, ГФ-2-50Г, та склотекстоліт типів СФ-2-50, СФ-2-50Г.Складаємо порівняльну таблицю 7, та визначаємо оптимальний вид матеріалу.
Таблиця 7 Результатиекспертних оцінок матеріалів ДПТип матеріалу Міцність на відшаровування, Н Час стійкості до впливу розплавленого припою, с Стріла прогину на довжині 1мм, мм Інтервал робочих температур, °С
Вартість ,
м2 /грн
Короблен
ня S 1 2 3 4 5 6 7 8 Ваговий коеф. 0.3 0.1 0.2 0.1 0.2 0.1 1.0 ГФ-2-50 2.7 5 27 -60/+85 2.7 2 3.3 3 0.9 4 0.4 2 0.4 4 0.4 5 1.0 2 0.2 СФ-2-50 3 20 11 -60/+85 6.6 1 4.0 4 1.2 6 0.6 5 10 4 0.4 2 0.4 4 0.4 ГФ-2-50Г 3 5 27 -60/+85 2.9 2 3.7 5 1.5 4 0.4 2 0.4 4 0.4 4 0.8 2 0.2 СФ-2-50Г 3 20 11 -60/+85 7.3 1 4.1 4 1.2 6 0.6 5 1.0 4 0.4 2 0.4 5 0.5
Отже, згідносумарного коефіцієнту ефективності, у якості матеріалу друкованої платиобираємо фольгований двосторонній склотекстоліт СФ-2-50Г(ГОСТ 25922-83).
7 Проектуванняоригінального вузла
В якостіоригінального вузла в даному курсовому проекті використано трансформаторживлення Т1(див. РВ12.464311.001Е3).7.1 Вихіднідані для розрахунку випрямляча
- випрямленанапруга на навантаженні Uвих = 9В
- випрямленийструм на навантаженні Iвих = 0.125А
- напруга мережі U1=220В(-15%…+10%)/>
- частотамережі f = 48…60Гц7.2 Розрахуноквипрямляча вторинної обмотки
Для розрахункувипрямляча вторинної обмотки попередньо необхідно визначити значення напруги таструму, що випрямлені випрямлячем U02 та І02 відповідно.
/>
, де /> — напруга, що споживаєтьсямікросхемою КРЕН9Б,
Оскільки напругаживлення має розкид параметрів U1=220В(-15%…+10%), то длязабезпечення стабільної напруги на виході, при U1=187В потрібнозбільшити сумарну випрямлену напругу на 15%, отже
/>≈ 13.5 + 2 ≈15.5В./>
/>/>
,
де /> — струм, що споживаєтьсямікросхемою КPЕН9Б.
По наближенимформулам [2, табл.VIII.5], знаходимо значення зворотної напруги на
діодах Uзв2,середнього струму Iср2 та амплітуди струму Iм2, черездіоди:
/>
, де U02 таІ02 – значення напруги та струму, що випрямлені випрямлячем.
Вибираємо діодиКД405А [2, табл.IV.4] зі наступними параметрами:
/>= 50В, />,Uпр2 = 1В, ΔTроб = -60°С...+130°С.
Визначаємо опірнавантаження випрямляча:
/>
Приймаємо опірвторинної обмотки трансформатора рівним:
/>,[3, с.505]
Визначаємо прямийопір діода,[2, с.505]:
/>
Визначаємоактивний опір фази випрямляча,[2, с.505]:
/>
Визначаємоосновний розрахунковий коефіцієнт по формулам в [2, табл.VIII.5]:
/>
В залежності відзнайденого коефіцієнта А2, з (рис.5) та (рис.6) знаходимо допоміжнікоефіцієнти B2, D2, F2, H2.
/>
B2 =1.1, D2 = 2.2, F2 = 11, H2 = 470 Ом·мкФ.
Визначимо деякіпараметри вторинної обмотки[2, табл.VIII.5]:
/> />
,
де /> — напруга холостого ходувторинної обмотки,
І2 — струмвторинної обмотки.
Визначаємоуточнені параметри діодів[2, табл.VIII.5]:
/>/>
Параметри діодів,що були вибрані раніше, не перевищують максиммальних, тобто діоди вибраніправильно.7.2.1 Розрахунокзгладжуючого конденсатора
Визначаємовихідну ємність випрямляча, [2, с.506]:
/>
де /> — коефіцієнт пульсацій(0.05...0.15).
Вибираємоконденсатор К50-5 [2, табл.II.10] з слідуючими параметрами:
С18 =220(-10...+50%)мкФ, Uном = 25В, ΔTроб =-40°С...+70°С.7.3 Вибірелементної бази
Втрансформаторах, потужність яких не перевищує 100Вт, а напруга не перевищує1000В при частоті f = 50Гц, для забезпечення мінімальної маси, найменшихгабаритів, менших втрат та забезпечення найменшого зовнішнього поля застосовуютьсякільцеві стрічкові магнітопроводи типу ОЛ. Для забезпечення найменшої вартостіпри достатніх магнітних властивостях магнітопроводу доцільно застосувати сталь2411 з товщиною листа, що відповідає даній частоті — 0.35мм. Обмоткитрансформаторів даних потужностей виконуються з емальованих провідників ПЕВ-1.
В якостіміжшарової, міжобмоточної та зовнішньої ізоляції використаємо кабельний папіртовщиною 0.1 мм. Конкретний вибір матеріалу та розмірів магнітопровода,провідників, ізоляції наведено в розділі 7.4.7.4 Конструкційнийрозрахунок трансформатора7.4.1 Вихіднідані для розрахунку трансформатора
- напругавторинної обмотки U2 = 17В
- струмвторинної обмотки I2 = 0.2А
- напруга мережі U1=220В(-15%…+10%)/>
- частотамережі f = 48…60Гц/>7.4.2 Вибіртипу та матеріалу магнітопроводу
Визначимопотужність трансформатора:
/>
деP2 -потужності вторинної обмотки.
Згідно зрекомендаціями, що наведені в [1,c.35] вибираємо кільцевий стрічковий магніто-провід.
Як матеріалвибираємо сталь 2411, з товщиною листа, що відповідає заданій частоті, 50Гц — 0.35мм. По знайденому значенню Р з [1, табл 2.4], [1, табл 2.6-7], отримаємоорієнтовні параметри магнітопроводу та сталі:
Вм =1.4 Тл (магнітна індукція),
j = 8 A/мм2 (густинаструму),
Кв =0.25 (коефіцієнт заповнення вікна магнітопроводу міддю),
Кст =0.9 (коефіцієнт заповнення магнітопроводу сталлю),
η = 0.6(ККД),
соsφ = 0.9(зсув фази).
Визначимо добутокплощі перерізу сталі на площу вікна:
/>/>
Згідно зрекомендаціями, що наведені в [1,c.35] з [1, додаток 6], по величині Sст/> Sв, вибираємомагнітопровід ОЛ 25/40-12.5, (рис.7) з наступними характеристиками:
Sст = 0.94см2(площа перерізу магнітопроводу),
lст = 10.2см(середня довжина магнітної лінії),
Vст = 9.57см3(об’єм сталі),
Gст = 0.064кг(маса сталі),
d = 25мм, а =7.5мм, b = 12.5мм, D = 40мм.
/> />
рис.77.4.3 Розрахуноккількості витків обмоток
/> />
, де N1– кількість витків первинної обмотки, N2 — кількість витківвторинної
обмотки, ΔU1– відносне падіння напруги у первинній обмотці, ΔU2 — відносне падіннянапруги у вторинній обмотці [1, табл. 2.4], Sстакт = Sм(см)·Кст.
ΔU1= 20В, ΔU2 = 35В, Sстакт = 0.75·1.25·0.9 = 0.844 см2.7.4.4 Розрахунокструму холостого ходу
Визначимо повнівтрати в сталі, при величині індукції 1.4Тл:
/>
де pст– питомі втрати в сталі [1, рис. 2-9], />-маса сталі [1, додаток 6].
Визначимо активнускладову струму холостого ходу:
/>
Визначимо повнупотужність намагнічування, при величині індукції 1.7Тл:
/>
, де qст– питома потужність намагнічування [1, рис. 2-11].
Визначимореактивну складову струму холостого ходу:
/>
Визначимо струмхолостого ходу:
/>= />0.015A
Перевіркаправильності вибору магнітопроводу наведена в пункті 7.4.5.7.4.5 Перевіркаправильності вибору магнітопроводу
Визначимо струмпервинної обмотки:
/>
Визначимовідносне значення струм холостого ходу:
/>
Згідно з [1, с.46], для трансформаторів, що працюють на частоті 50Гц /> = 49 %, є допустимимзначенням, бо воно лежить в межах 30-50%, отже орієнтовне значення індукції тарозміри магнітопроводу вибрані правильно.7.4.6 Розрахунокдіаметрів провідників
Для зменшеннялокального перегріву котушки, густину струму в первинній обмотці робимо на 20%менше ніж розрахункове значення, a густину струму у вторинній обмотці на 20%більше, тоді діаметри провідників будуть:
/> />
Користуючись [1,додаток 2], вибираємо провід ПЕВ-1ГОСТ 7262-78, Тmax =120°С.
d1 =0.08мм, Sпр1 = 0.005 мм2, gпр1 = 0.0448кг,
d2 =0.16мм, Sпр2 = 0.02 мм2,gпр2 = 0.179кг,
, де gпр– маса 1км проводу.
Уточнюємозначення густини струмів в обмотках:
/> /> 7.4.7 Розрахунок геометричних розмірів обмоток
Розрахунокгеометричних розмірів обмоток будемо проводити згідно з [4, стр.197 — 203,218 — 225].
Знайдемо зовнішнійта внутрішній діаметри магнітопровода з ізоляцією:
/>
/>,
де /> — товщина та кількістьвитків міжобмоточної ізоляції.
Знайдемо довжину середньоїлінії первинної обмотки:
/>,
де /> - коефіцієнт укладки, щовраховує випучування проводу, залежить від його діаметру ( Ку = 1.3).
Визначимокількість шарів первинної обмотки по зовнішньому діаметру магнітопровода :
/>
Визначимокількість шарів первинної обмотки по внутрішньому діаметру магнітопровода:
/>
Знайдемо зовнішнійта внутрішній діаметри трансформатора з намотаною первинною обмоткою невраховуючи міжобмоточну ізоляцію:
/>
/>,
Знайдемо зовнішнійта внутрішній діаметри трансформатора з намотаною первинною обмоткою враховуючиміжобмоточну ізоляцію:
/>
/>
Знайдемо середнюдовжину витка первинної обмотки:
/>,
де /> - товщина та висотамагнітопроводу; /> - товщина міжобмоточноїізоляції зовні та всередині магнітопроводу; />-товщина витків первинної обмотки зовні та всередині магнітопроводу.
Знайдемо довжину середньоїлінії вторинної обмотки:
/>,
де /> - коефіцієнт укладки, щовраховує випучування проводу, залежить від його діаметру ( Ку = 1.25).
Визначимокількість шарів вторинної обмотки по зовнішньому діаметру магнітопровода :
/>
Визначимокількість шарів вторинної обмотки по внутрішньому діаметру магнітопровода:
/>
Знайдемо зовнішнійта внутрішній діаметри трансформатора з намотаною вторинною обмоткою невраховуючи міжобмоточну ізоляцію:
/>
/>,
Знайдемо зовнішнійта внутрішній діаметри трансформатора з намотаною вторинною обмоткою враховуючиміжобмоточну ізоляцію:
/>/>
Знайдемо середнюдовжину витка вторинної обмотки:
/>,
де /> — товщина витків вторинноїобмотки зовні та всередині магнітопроводу.
Визначаємокінцеві габаритні розміри трансформатора:
/>,/>,/>
Визначимо масуміді первинної обмотки:
/>
, де gпр1– маса 1м проводу в грамах.
Визначимо масуміді вторинної обмотки:
/>
де gпр2– маса 1м проводу в грамах.
Визначимо втратив міді первинної обмотки:
/>
де ρ –множник, що береться при перегріві Т = 105оС – 2.7, [3, c. 47].
Визначимо втратив міді вторинної обмотки:
/>
Визначимо сумарнівтрати в міді котушки:
/>7.4.8 Розрахуноктеплового режиму трансформатора
Визначимоповерхню охолодження трансформатора:
/>
Визначимо питомуповерхню охолодження первинної обмотки:
/>/>
Визначимо питомуповерхню охолодження вторинної обмотки:
/>/>
Згідно з графіказалежності температури перегріву від питомої поверхні охолодження
(рис. 8), якщопитома поверхня охолодження більше ніж 20Вт/см2, то перегрівскладатиме не більше ніж 25оС, навіть коли температура навколишньогосередовища буде + 40оС, то температура обмоток складе />, що допустимо привстановленні трансформатора на шасі.
/>
рис.87.4.9 Розрахунокопорів обмоток трансформатора та падіння напруг
Визначимо опірпервинної обмотки за Т=20°С:
/>/>
Визначимо опірвторинної обмотки за Т=20°С:
/>
Визначимофактичне падіння напруги первинної обмотки за Т=20°С:
/>
Визначимофактичне падіння напруги вторинної обмотки за Т=20°С:
/>
Визначимо опірпервинної обмотки за Т=65°С:
/>,
де /> — ТКО; /> — різниця температур.
Визначимо опірвторинної обмотки за Т=65°С:
/>
Визначимофактичне падіння напруги первинної обмотки за Т=65°С:
/>
Визначимофактичне падіння напруги вторинної обмотки за Т=65°С:
/>
Оскільки фактичнепадіння напруг обмоток трансформатора значно відрізняється від взятих прирозрахунку скоректуємо число витків обмоток.7.4.10 Перерахуноккількості витків
Визначаємо числовитків обмоток при яких фактичне падіння напруг обмоток відповідає ранішевзятим:
/> />7.4.11 Перерахунокгеометричних розмірів обмоток
Розрахунокгеометричних розмірів обмоток будемо проводити згідно з [4, стр.197 — 203,218 — 225].
Знайдемо зовнішнійта внутрішній діаметри магнітопровода з ізоляцією:
/>
/>,
де /> — товщина та кількістьвитків міжобмоточної ізоляції.
Знайдемо довжину середньоїлінії первинної обмотки:
/>,
де /> - коефіцієнт укладки, щовраховує випучування проводу, залежить від його діаметру ( Ку = 1.3).
Визначимокількість шарів первинної обмотки по зовнішньому діаметру магнітопровода :
/>
Визначимокількість шарів первинної обмотки по внутрішньому діаметру магнітопровода:
/>
Знайдемо зовнішнійта внутрішній діаметри трансформатора з намотаною первинною обмоткою невраховуючи міжобмоточну ізоляцію:
/>
/>
Знайдемо зовнішнійта внутрішній діаметри трансформатора з намотаною первинною обмоткою враховуючиміжобмоточну ізоляцію:
/>
/>
Знайдемо середнюдовжину витка первинної обмотки:
/>,
де /> - товщина та висотамагнітопроводу; /> - товщинаміжобмоточної ізоляції зовні та
всередині магнітопроводу;/> — товщина витків первинноїобмотки зовні та
всередині магнітопроводу.
Знайдемо довжину середньоїлінії вторинної обмотки:
/>,
де /> - коефіцієнт укладки, щовраховує випучування проводу, залежить від його діаметру ( Ку
= 1.25 ).
Визначимокількість шарів вторинної обмотки по зовнішньому діаметру магнітопровода :
/>
Визначимокількість шарів вторинної обмотки по внутрішньому діаметру магнітопровода:
/>
Знайдемо зовнішнійта внутрішній діаметри трансформатора з намотаною вторинною обмоткою невраховуючи міжобмоточну ізоляцію:
/>
/>,
Знайдемо зовнішнійта внутрішній діаметри трансформатора з намотаною вторинною обмоткою враховуючиміжобмоточну ізоляцію:
/>
/>
Знайдемо середнюдовжину витка вторинної обмотки:
/>,
де /> — товщина витків вторинноїобмотки зовні та всередині магнітопроводу.
Визначаємокінцеві габаритні розміри трансформатора:
/>,/>,/>
Визначимо масуміді первинної обмотки:
/>
де gпр1– маса 1м проводу в грамах.
Визначимо масуміді вторинної обмотки:
/>
де gпр2– маса 1м проводу в грамах.
Визначимо втратив міді первинної обмотки:
/>
де ρ –множник, що береться при перегріві Т = 105оС – 2.7, [3, c. 47].
Визначимо втратив міді вторинної обмотки:
/>
Визначимо сумарнівтрати в міді котушки:
/>7.4.12 Перерахуноктеплового режиму трансформатора
Визначимоповерхню охолодження трансформатора:
/>
Визначимо питомуповерхню охолодження первинної обмотки:
/>/>
Визначимо питомуповерхню охолодження вторинної обмотки:
/>/>
Згідноз графіка залежності температури перегріву від питомої поверхні охолодження
(рис.4), якщо питома поверхня охолодження більше ніж 20Вт/см2, топерегрів складатиме не більше ніж 20оС, навіть коли температуранавколишнього середовища буде + 40оС, то температура обмоток складе />, що допустимо привстановленні трансформатора на шасі.7.4.13 Розрахунокопорів обмоток трансформатора та падіння напруг
Визначимо опірпервинної обмотки за Т=20°С:
/>/>
Визначимо опірвторинної обмотки за Т=20°С:
/>
Визначимофактичне падіння напруги первинної обмотки за Т=20°С:
/>
Визначимофактичне падіння напруги вторинної обмотки за Т=20°С:
/>
Визначимо опірпервинної обмотки за Т=65°С:
/>,
де /> — ТКО; /> — різниця температур.
Визначимо опірвторинної обмотки за Т=65°С:
/>
Визначимофактичне падіння напруги первинної обмотки за Т=65°С:
/>
Визначимофактичне падіння напруги вторинної обмотки за Т=65°С:
/>
8 Проектуваннядеталей8.1 Розрахунокдрукованої плати8.1.1 Визначення розмірів ДП.Розрахунок площі елементів:
Під площеюелемента розуміється площа самого елемента плюс площа необхідна для трасування.Площа і-того елемента розраховується за формулою:
/>,
де a та b –габаритні розміри елемента; m – коефіцієнт, що залежить від складності плати
(0.85…0.9),беремо 0.9; n = 0.2; K – кількість виводів елемента;Kз — кількістьзадіяних виводів елемента.
/> />
/>/>
/> />
/> />
/> />
/> />
/> />
/> />
/> />
/> />
Розрахунок площіплати:
/>,
де /> - площа і-того елемента; Kщ – коефіцієнтщільності розташування, що залежить від складності плати (0.8…1), беремо 1.
/>
/>
Вибираємо платутипорозміром 90х90мм.8.1.2 Розрахуноккількості шарів плати
Визначимокоефіцієнт завантаженості комутаційного поля за формулою:
/>
де /> — величина дискрета (1.25мм);S – кількість шарів плати; AxB – розміри плати; m –
кількість ланокв схемі; /> - кількість контактів ві-й ланці; r — коефіцієнт,що залежить від складності плати (2…3), беремо 2.5; K – загальна кількістьконтактів в схемі (у тому числі і незадіяних); p – середня площа контактноїплощинки p = (1…1.2)·d;
Плата може бутиреалізована при />= 0.2…0.4.
/>
/>/>
Отже, кількістьшарів плати дорівнює двом.8.1.2.1. Визначеннятехнологічних параметрів
Визначення ширини провідників:
Розрахунок ширинипровідників будемо проводити згідно критеріїв технологічності та максимальнодопустимої густини струму в провіднику.
Ширинапровідника кола N52 – Корпус (див. PLATA.alt, додаток 1), для зменшення опорувибираємо шириною 1мм.
Ширинапровідника кіл N1,N18, N20 – Живлення +9В (див. PLATA.alt, додаток 1), длязменшення опору вибираємо шириною 1мм.
Ширинапровідників всіх інших кіл (див. PLATA.alt, додаток 1):
/>мм
Визначення ширини зазорів між провідниками:
Величинузазорів вибираємо з точки зору технології 0.3мм, оскільки великих напруг наплаті між провідниками нема.
Визначення типу і розмірів контактних площинок:
Згідно зрекомендаціями наведеними в [5, табл. 12.10], всі компоненти розбиваємо на тригрупи по розміру виводу: 0.4...0.6мм, 0.6...0.8мм, 0.8...1.3мм.
Контактніплощинки (КП) для неполярних компонентів будуть мати вигляд восьмикутника, а КПдля виводу АНОД(напівпровідникові елементи), ЕМІТЕР(транзистори), ПЛЮС(полярнікомпоненти) та перші за номером виводи мікросхеми будуть мати виглядпрямокутника.
Розрахунокконтактних площинок для елементів діаметр виводу яких знаходиться в межах0.4...0.6мм:
Для даної групиКП діаметр монтажного отвору становить 0.8мм [5,табл. 12.10], отже розрахуємо мінімальний діаметр КП навколо монтажногоотвору:
/>
де /> — діаметр монтажногоотвору; /> — верхнє крайове відхиленнядіаметру отвору; /> — величинагарантійного пояску в зовнішньому шар; /> та/> - верхнє та нижнє крайовевідхилення ширини провідника; /> — допускна розташування отворів; /> — допускна розташування КП.
/>
Для даної групикомпонентів діаметр восьмикутної КП буде 1.4мм, а розміри прямокутної –1.4х1.4мм (рис.9).
/>
рис.9
Розрахунокконтактних площинок для елементів діаметр виводу яких знаходиться в межах0.6...0.8мм:
Для даної групиКП діаметр монтажного отвору становить 1.0мм [5, табл. 12.10], отже розрахуємомінімальний діаметр КП навколо монтажного отвору:
/>
де /> — діаметр монтажногоотвору; /> — верхнє крайове відхиленнядіаметру отвору; /> — величинагарантійного папку в зовнішньому шар; /> та/> - верхнє та нижнє крайовевідхилення ширини провідника; /> — допускна розташування отворів; /> — допускна розташування КП.
/>
Для даної групикомпонентів діаметр восьмикутної КП буде 1.7мм, а розміри прямокутної –1.7х1.7мм.(рис.10)
/>
рис.10
Розрахунокконтактних площинок для елементів діаметр виводу яких знаходиться в межах0.8...1.3мм:
Для даної групиКП діаметр монтажного отвору становить 1.5мм [5, табл. 12.10], отже розрахуємо
мінімальнийдіаметр КП навколо монтажного отвору:
/>
де /> — діаметр монтажногоотвору; /> — верхнє крайове відхиленнядіаметру отвору; /> — величинагарантійного папку в зовнішньому шар; /> та/> - верхнє та нижнє крайовевідхилення ширини провідника; /> — допускна розташування отворів; /> — допускна розташування КП.
/>
Для даної групикомпонентів діаметр восьмикутної КП буде 2.2мм, а розміри прямокутної –2.2х2.2мм (рис.11)
/>
рис.11
9 Розрахунки,що підтверджують працездатність9.1 Електромагнітнасумісність9.1.1 Визначенняпаразитної ємності
Паразитна ємністьміж двома паралельними провідниками визначається за формулою:
/>,
де />= Kп·ε| — погонна ємність між провідниками, пФ/см; />-довжина взаємного перекриття
провідників, см;Kп – коефіцієнт пропорційності [5, рис.12.6];
/>,
де /> - діелектрична проникністьповітря; /> - діелектрична проникністьплати.
Паразитна ємністьміж двома паралельними буде:
/>,9.1.2 Визначенняпаразитної індуктивності
Взаємоіндукціяміж двома паралельними найдовшими та найтоншими провідниками визначається заформулою:
/>
де /> — довжина взаємногоперекриття провідників, см; /> -відстань між провідниками, см;
/>та /> — ширина провідників, см.
/>
Паразитнаіндуктивність найдовшого та найтоншого провідника визначається за формулою:
/>,
де /> - погонна індуктивністьпровідника, мкГн/см, визначається з [5, рис.12.8]; />-довжина
провідника, см.
/>9.2 Тепловийрежим
Конструкція блоку, що розробляється, представляє собоюпластмасовий корпус з природним охолодженням. Оскільки вимикач має впорядкованерозташуванням елементів, плата з радіо компонентами має щільну компоновку ізаймає велику частину апарату, тому розрахунок будемо проводити по відповідній методицідля герметичного РЕЗ з природним охолодженням [5, с. 203]. Плата в цьомувипадку представляється у вигляді однорідного анізотропного тіла з ефективноютеплопровідністю уздовж відповідних осей />,/>,/> і теплоємністю С.
Для ілюстрації теплового моделювання і розрахунку теплової схемиприведемо нашу конструкцію до простої з геометричними розмірами (рис.12).Враховуючи особливості теплообміну в даній конструкції, представимо теплову модельу вигляді корпусу і умовно нагрітої зони.
/>
рис.12
Визначимо питому потужність розсіювання приладу:
/>,
де /> — потужність, щорозсіюється приладом, Вт; /> — площаповерхні корпусу, м2.
/>
/>
/>
Визначимо питому потужність розсіювання нагрітої зони:
/>,
де /> — потужність, щорозсіюється приладом, Вт; /> — площаповерхні корпусу, м2.
/>,
де /> — коефіцієнт заповненняоб’єму, у нашому випадку />= 0.9.
/>
Визначимоперегрів корпусу:
/>
Визначимоперегрів нагрітої зони:
/>
Визначимоперегрів нагрітої зони з урахуванням тиску повітря зовні корпусу:
/>
де /> - перегрів корпусу; /> та /> — коефіцієнти, щовизначаються тиском повітря зовні та всередині приладу відповідно.
/>
/>
де />та /> — атмосферний тиск повітрязовні та всередині приладу відповідно, МПа.
Визначимоперегрів нагрітої зони з урахуванням тиску повітря зовні корпусу:
/>
Визначимоперегрів повітря в блоці:
/>
Визначимо середнютемпературу повітря в блоці:
/>
Визначимо середнютемпературу повітря корпусу:
/>
Визначимотемпературу повітря нагрітої зони:
/>
Отже, максимальнатемпература вибраних раніше ЕРЕ не буде перевищувати максимальних температурексплуатації.9.3 Механічнівпливи9.3.1 Розрахуноквібраційної та ударної міцності плати
Визначимо сумарнумасу ЕРЕ розташованих на платі:
/>
/>
Згідно зрекомендаціями наведеними в [6, с. 44] для розрахунку вібраційної та ударноїміцності плати використаємо програму Plata2ver21.
Файл вхіднихданих має такий вигляд:
Файл PLATA2.TXT — исходные данные
Размеры платы:
90.0 — длина, мм
90.0 — ширина, мм
1.5 — толщина, мм
Механическиехарактеристики материала:
9.8 — модульупругости E, ГПа
0.28 — коэффициент Пуассона
1.85 — плотность,г/см^3
0.032 — коэффициент механических потерь
245.0 — пределпрочности при изгибе, МПа
55.0 — пределвыносливости при изгибе, МПа
Параметры ЭРЭ,установленных на плате:
с условнососредоточенной массой -
1 — число ЭРЭ (неболее 10)
0.025 — массы, кг
23.75 — координаты по оси x, мм:
66.25 — координатыпо оси y, мм:
0.095 — массаравномерно распределенных по плате ЭРЭ, кг
1 Код способазакрепления сторон:
1 — четыревершины свободно оперты
2 — опирание нашесть точек вдоль длинных сторон
3 — все четырестороны свободно опёрты
4 — двевертикальные опёрты, две горизонтальные защемлены
5 — двевертикальные и нижняя горизонтальная защемлены,
верхняя свободна
6 — все четырестороны защемлены
7 — двегоризонтальные и левая вертикальная оперты,
праваявертикальная защемлена
8 — двевертикальные оперты, нижняя горизонтальная защемлена,
верхняя свободна
9 — двегоризонтальные и левая вертикальная оперты,
правая свободна
10 — леваявертикальная и нижняя горизонтальная защемлены,
остальныесвободны
11 — леваявертикальная защемлена, нижняя горизонтальная
оперта,остальные свободны
12 — леваявертикальная и нижняя горизонтальная оперты,
остальныесвободны
/>
Вводиморозрахункові точки рис. 13
/>
рис. 13
Умовне зображенняплати зображено на рис.14
/>
рис.14
Отриманірезультати показано на рис.15
/>
рис.159.4 Надійністьза раптовими
Раптові експлуатаційнівідмови є раптовими відмовами повноцінної по надійності радіоелектронної апаратури,що виникають в період нормальної експлуатації, коли прироблення пристрою вже закінчилося,а знос і природне старіння ще не настали. Раптові експлуатаційні відмови обумовленічисто випадковими чинниками, такими як приховані внутрішні дефекти, які неможуть бути виявлені встановленою системою технологічного контролю; маловірогідніі тому не передбачені схемою і конструкцією відхилення режимів роботи, поєднанняпараметрів, концентрації зовнішніх навантажень і внутрішніх напружень, помилки операторівв період експлуатації.
Розрахунок ведетьсяпо методиці, приведеній в [5, с. 96]. Початковими даними є схема електрична принциповаз переліком елементів.
При визначенні надійностісистеми через відомі показники надійності її елементів вводять два припущення:
- відмови елементівсистеми статичноне залежні
- відмова будь-якогоелементу приводить до відмови системи, по аналогії з електричними ланками таку системув теорії надійності називають послідовною.
Прийняті припущеннядозволяють використовувати теорему множення вірогідності, яка після групування рівнонадійнихелементів виглядає таким чином:
Розбиваємо елементина рівнонадійні групи.
Розрахунок значеньнадійності для всіх рівнонадійних груп, що входять до складу ДВ
приведений в таблиці8.
Таблиця 8
Розрахунок значеньнадійності рівнонадійних груп ЕРЕ№ Назва ЕРЕ Позначення К-сть λ0і*10^6, 1/год Кн аі λ0і*10^6*аі,1/год tср, год Ni*λ0і*10^6*аі,1/год 1 Рез. недротяний (С2-23-0.125) R1-R31 31 0,1 0,5 0,82 0,082 0,5 2,542 2 Транз. малопот. ВЧ (КТ315А) VT6-VT10 5 1 0,7 0,71 0,71 0,5 3,55 3 Транз. малопот. ВЧ (КТ3102А) VT1-VT3 3 1 0,7 0,71 0,71 0,5 2,13 4 Транз. малопот. ВЧ (КТ3107А) VT4 1 1 0,7 0,71 0,71 0,5 0,71 5 Транз. малопот. ВЧ (МП37А) VT5 1 1 0,7 0,71 0,71 0,5 0,71 6 Мікросхема (К561ЛН2) DD1 1 1 0,6 1,22 1,22 0,5 1,22 7 Мікросхема (К561TM2) DD2 1 1 0,2 1,04 1,04 0,5 1,04 8 Мікросхема (КРЕН9Б) DА1 1 1 0,4 1,11 1,11 0,5 1,11 9 Діод випрямляючий (КД405А) VD12-VD15 4 0,5 0,6 1,22 0,61 0,5 2,44 10 Діод випрямляючий (Д243) VD8-VD11 4 0,5 0,6 1,22 0,61 0,5 2,44 11 Діод випрямляючий (КД522А) VD2-VD4 3 0,5 0,6 1,22 0,61 0,5 1,83 12 Фотодіод (ТД-7К) VD1 1 0,05 0,6 1,22 0,061 0,5 0,061 13 Світлодіод (АЛ-147А) VD5 1 0,05 0,6 1,22 0,061 0,5 0,061 14 Світлодіод (АЛ-147А) VD6 1 0,05 0,6 1,3 0,065 0,5 0,065 15 Тиристор (КУ202И) VD7 1 0,5 0,6 1,22 0,61 0,5 0,61 16 Конд. керамічні (К10-19А) С1, С3, С5, С11 4 0,05 0,5 0,75 0,0375 0,6 0,15 17 Конд. керамічні (К10-19Б) С13, С14, С16, С11 4 0,05 0,5 0,75 0,0375 0,6 0,15 18 Конд. керамічні (К50-16) С7, С8, С9, 3 0,05 0,5 0,75 0,0375 0,6 0,1125 19 Конд. електролітичні (К50-5) С2, С4, С6, С10, С12, С15, С18, С19, С20 9 1 0,4 1,6 1,6 0,6 14,4 20 Плата 1 0,1 1 1 0,1 1,2 0,1 21 Пайка 209 0,01 1 1 0,01 0,2 2,09 22 Провід з'єднувальний (1м) 0,01 1 1 0,01 0,2 0,01 23 Корпус 1 1 1 1 1 0,5 1 24 Трансформатор живлення Т1 1 1 0,7 2,5 2,5 0,5 2,5 ∑ 41,0315
В табл. 8використані наступні скорочення:
— λ0і — інтенсивність відмов елементів i — ої рівнонадійної групи в номінальному режимі
роботи;
— Кн – коефіцієнтнавантаження;
— аі – поправочний коефіцієнт, що враховує вплив температури навколишньогосередовища
та електричного навантаження елемента. Для знаходження значень коефіцієнтівприведених в табл. 8використано [5, с. 96], Т = 60°С.
Інтенсивність потокувідмов всього блоку визначається по формулі :
/>,
де /> — поправочний коефіцієнт, щовраховує умови експлуатації;
/>,
де />= 1.07; />= 2; />= 1, [5, табл. 4.3, 4.4,4.5].
/>
Інтенсивність потокувідмов всього блоку буде:
/>
Тоді, середнєнапрацювання на відмову буде визначається по формулі:
/>
Отже, середнєнапрацювання на відмову задовольняє умови ТЗ.
Середній час відмовлення виробу складатиме:
/>,
де /> - коефіцієнт одночасної заміни елементів, /> = 2.5, /> - середній час відновлення елементу, год.
Визначимо коефіцієнт готовності:
/>
10 Висновки
У курсовомупроекті був розроблений сенсорний вимикач з пультом дистанційного керування. Уході розробки були проведені розрахунки внутрішньої електромагнітної сумісності,теплового режиму, механічних впливів, надійності за раптовими відмовами. Такожбула розроблена конструкція корпусу та друкованого вузла, зроблено вибір тааналіз матеріалів для друкованої плати, корпусу пристрою, проведено вибірелементної бази.
В якостіоригінального вузла розраховано конструкцію трансформатора живлення.
Результатомкурсового проекту стало створення комплекту конструкторської документації нарозробку сенсорного вимикача з ПДК.
Блок сенсорноговимикача з пультом дистанційного керування повністю відповідає умовамтехнічного завдання.