Обґрунтування конструкційних матеріалів

Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

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 та падіння 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 та падіння 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

Вступ

Розроблюваний в даному курсовому проекті, сенсорний вимикач з пультом дистанційного керування (ПДК), призначений для сенсорного (безконтактного) вмикання та вимикання освітлення, а також для вмикання та вимикання освітлення за допомогою ПДК. Областю застосування даного приладу є будь-яке жиле або нежиле приміщення, в якому потрібен доступ до неприродного освітлення.

Основною технічною задачею, що виконується приладом є вмикання та вимикання освітлення.

По функціональному признаку розроблюваний прилад є РЕП( Радіо електронний пристрій). По конструкційному – блоком. По конструкторскому – складальною одиницею.

Розроблюваний блок є новою розробкою.

Аналіз ТЗ

Розглянемо основні обмеження на проектування. Даний пристрій повинен знаходитись в приміщеннях в стаціонарному режимі. Тому немає великих запитів на віброміцність та удароміцність, але для забезпечення вимог до транспортування необхідна наявність упаковки пристрою. В якості матеріалу корпусу краще застосовувати пластмасу для зменшення маси корпусу. Для забезпечення умов стандартизації та уніфікації в пристрої необхідно використовувати стандартні та уніфіковані деталі. Для забезпечення умов безпеки у пристрої повинні бути відсутні гострі кромки, а всі частини пристрою які знаходяться під струмом захищені корпусом, при цьому користувач повинен мати доступ тільки до органів індикації, які знаходяться на передній панелі корпусу. При розгляді схеми електричної принципової будемо намагатися використовувати вітчизняну елементну базу. Пристрій повинен відповідати вимогам до електромагнітної сумісності до індустріальних радіозавад. Пристрій не має елементів, для яких необхідно було б використовувати штучні системи охолодження.

Принцип функціонування

Передавач.

На рис.1 приведена схема випромінювача коротких імпульсів. Що дозволяє зменшити споживаний передавачем струм від джерела живлення, а значить продовжити термін служби на одній батареї живлення. На елементах DD1.1, DD1.2 зібраний генератор імпульсів, слідуючих з частотою 30...35 Гц. Короткі, тривалістю 13...15 мкс, імпульси формує диференціюючий ланцюг C2R3. Елементи DD1.4-DD1.6 і нормально закритий транзистор VT1 утворюють імпульсний підсилювач з ІЧ діодом VD1 в навантаженні.

рис.1

Приймач (з вбудованим передавачем).

Приймач зібраний по класичній схемі прийнятій в російській промисловості (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, які ввімкнкні по схемі із загальним емітером. На транзисторі VT2 зібраний емітерний повторювач, що узгоджує опір динамічного навантаження фотодіода VD1 і транзистора VT1 з вхідним опором підсилювального каскаду на транзисторі VT3. Діоди VD2,VD3 оберігають імпульсний підсилювач на транзисторі VT4 від перевантажень. Всі вхідні підсилювальні каскади приймача охоплені глибоким зворотним зв'язком по струму. Це забезпечує постійне положення робочої точки транзисторів незалежно від зовнішнього рівня освітлення, особливо це важливо при роботі приймача в приміщеннях з штучним освітленням або на вулиці при яскравому денному світлі, коли рівень сторонніх ІЧ-випромінювань дуже високий.

Далі сигнал проходить через активний фільтр з подвійним Т-мостом, що зібраний на транзисторі VT5, резисторах R12-R14 і конденсаторах C7-C9. Транзистор VT5 повинен мати коефіцієнт передачі струму Н21э=30, в іншому випадки фільтр може почати збуджуватися. Фільтр очищає сигнал передавача від перешкод мережі змінного струму, які випромінюються електричними лампами. Лампи створюють модульований потік випромінювання з частотою 100 Гц і не тільки видимої частини спектру, але і в ІЧ області. Відфільтрований сигнал кодової посилки формується на транзисторі VT6. В результаті на його колекторі з'являються короткі імпульси (якщо поступали із зовнішнього передавача) або пропорційні з частотою 30...35 Гц (якщо поступали від вбудованого передавача).

Імпульси, що поступають з приймача, поступають на буферний елемент DD1.1, а з нього на випрямний ланцюг. Випрямний ланцюг VD4, R19, C12 працює так: коли на виході елементу логічний 0, то діод VD4 закритий і конденсатор С12 розряджений. Як тільки на виході елементу виникають імпульси, конденсатор починає заряджати, але поступово (не з першого імпульсу), а діод перешкоджає його розрядці. Резистор R19 вибраний так, щоб конденсатор встиг заряджати до напруги рівного логічною 1 тільки з 3...6 імпульсу, що приходить з приймача. Це ще один захист від перешкод, коротких ІЧ спалахів (наприклад, від фотоспалаху фотоапарата, розряду блискавки і т. п.). Розряд конденсатора відбувається через резистор R19 і займає за часом 1...2 секунди. Це дозволяє запобігти довільному ввімкнення і вимкненню світла. Далі встановлений підсилювач DD1.2, DD1.3 із зворотним зв'язком (C3) для отримання на його виході різких прямокутних спадів (при ввімкненні і вимкненні). Ці перепади поступають на вхід тригера дільника на 2 зібраного на мікросхемі DD2. Не інверсний його вихід підключений до підсилювача на транзисторі VT10, який управляє тиристором VS1, і транзистора VT9. Інверсний подано на транзистор VT8. Обидва ці транзистора (VT8, VТ9) служать для засвічення відповідного кольору на світлодіоді VD6 при ввімкненні і вимкненні світла. Він виконує ще і функцію "маяка" при вимкненому світлі. На вхід R трігера дільника підключений RC ланцюг, який здійснює скидання. Він потрібен для того, щоб якщо відключили напруги в квартирі, то після ввімкнення світло випадково не запалилося.

Вбудований передавач служить для ввімкнення світла без пульта дистанційного керування (при піднесенні долоні до вимикача). Він зібраний на елементах DD1.4-DD1.6, R20-R23, C14, VT7, VD5. Вбудований передавач є генератором імпульсів з частотою слідування 30...35 Гц і підсилювач в навантаження каторгою ввімкнений ІЧ світлодіод. ІЧ світлодіод встановлюється поряд з ІЧ фотодіодом і повинен бути направлений з ним в одну сторону, і вони повинні бути розділені світлонепроникною перегородкою. Резистор R20 підбирається так, щоб відстань спрацьовування, при підносі долоні, була рівна 50...200 мм. Блок живлення зібраний по класичній схемі на КРЕН9Б і вихідна напруга рівна 9В. Він включає DA1, C15-C18, VD12-VD15, T1. Конденсатор С19 служить для захисту пристрою від стрибків напруги в електромережі.

Обґрунтування конструкції

Для обґрунтування конструкції скористаємося рейтинговою системою, в якій по кожному признаку найкращому варіанту конструкції присвоюється 1 бал, а найгіршому 3 балів (бо розглядаємо 3 варіанти конструкції). Варіант конструкції, що за оцінками набере найменшу кількість балів будемо вважати найкращим для застосування.

Варіант №1

Опис варіанту:

- Тансформатор живлення закріплюємо круглою шайбою, яка накриває його зверху і кріпиться у гвинтом, трансформатор розміщено у центрі плати;

- Плата розміщена вертикально і прикріплена до каркасу гвинтами.

Ескіз варіанту №1 показано на рис. 2.

рис. 2

Варіант №2

Опис варіанту:

- Тансформатор живлення закріплюємо круглою шайбою, яка накриває його зверху і кріпиться у гвинтом, трансформатор розміщено у центрі верхньої бокової сторони плати;

- Плата розміщена вертикально і прикріплена до каркасу гвинтами.

Ескіз варіанту №2 показано на рис. 3.

рис. 3

Варіант №3

Опис варіанту:

- Трансформатор живлення закріплюємо двома скобами до каркасу. Це покращує технологічність виробу, бо відпадає необхідність робити додаткові елементи каркасу, а також покращує теплообмін трансформатора з середовищем, трансформатор розміщено у центрі заглиблення, за платою;

- Плата розміщена вертикально і прикріплена до каркасу гвинтами.

Ескіз варіанту №3 показано на рис. 4.

рис. 4

Вибір варіанту конструкції

Аналіз вищезазначених варіантів конструкції зведемо в табл. 1

Таблиця 1

Аналіз варіантів конструкції

	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 даними порівняння найкращим є варіант конструкції №3.

Вибір компонентів

Вибір резисторів

При виборі резисторів враховуємо наступні показники:

- електричні характеристики;

- вартість;

- надійність;

- конструктивні характеристики;

- гранична температура;

- шуми.

Оцінку проводимо за методикою викладеною у [7].

Так як жоден тип резисторів не переважає над іншими за всіма показниками, то при виборі оптимального типу резистора варто керуватися компромісним варіантом. Кожному показнику привласнюється вага в залежності від важливості критерію, кожному типу резистора привласнюється бал. Оцінку робимо за десятибальною шкалою. Результати оцінок зібрані в таблицю 2.

Таблиця 2 Результати оцінок резисторів

Параметр	Вагов. коеф.	Тип резистора
Параметр	Вагов. коеф.	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, що набрали найбільшу кількість балів. Це металодіелектричні резистори, призначені для роботи в колах постійного, змінного та імпульсного струму.

Вибір конденсаторів

Так як не існує неелектролітичних конденсаторів, котрі перекривають весь необхідний нам діапазон, то будемо вибирати неелектролітичні конденсатори різних типів. Результати оцінок неелектролітичних конденсаторів приведені в таблицях 3, 4. Так як існують ектролітичні конденсатори, котрі перекривають весь необхідний нам діапазон, то будемо вибирати ектролітичні конденсатори одного типу. Результати оцінок ектролітичних конденсаторів приведені в таблиці 5.

Параметри оцінки:

- габаритні розміри;

- вартість;

- технологічність установки;

- вологостійкість;

- діапазон робочих температур,

- допустиме відхилення ємності від номінальної.

Таблиця 3

Результати оцінки неелектролітичних конденсаторів номінальним

значенням 180мкф-25В та 360мкф-25В

Тип	Вартість гр./шт.	Габарити, мм	Маса, г	Напрацювання на відмову мін. год.	Діапазон температур	Відхилення ємності, %	Оцінка
Тип	0,15	0,2	0,3	0,1	0,1	0,15
К50-16	-	-	-	10000	-60...+125	-20...+50	5,35
К50-16	6	5	5	7	5	5	5,35
К22-5	-	-	-	5000	-60...+85	-20...+50	5,1
К22-5	5	5	5	5	6	5	5,1
К10-23	-	-	-	10000	-60...+85	-20...+50	5,1
К10-23	5	5	5	7	4	5	5,1

Вибираємо конденсатори типу К50-16, які мають найбільший показник якості.

Таблиця 4

Результати оцінки неелектролітичних конденсаторів номінальним

значенням в діапазоні 10нф-25В…0.15мкф-25В

Тип	Вартість гр./шт.	Габарити, мм	Маса, г	Напрацювання на відмову мін. год.	Діапазон температур	Відхилення ємності, %	Оцінка
Тип	0,15	0,2	0,3	0,1	0,1	0,15
К10-19	-	-	-	15000	-60...+125	-20...+50	5,3
К10-19	6	5	5	9	5	5	5,3
К10-17	-	-	-	5000	-60...+85	-20...+50	4,85
К10-17	5	5	5	5	6	5	4,85
К10-23	-	-	-	10000	-60...+85	-20...+50	4,85
К10-23	5	5	5	7	4	5	4,85

Вибираємо конденсатори типу К10-19, які мають найбільший показник якості.

Таблиця 5

Результати оцінки електролітичних конденсаторів

Тип	Вартість гр./шт.	Габарити, мм	Волого-стійкість	Маса, г	Діапазон температур	Зміна параметра, %	Сумарний коеф.
Тип	0,25	0,3	0,15	0,1	0,1	0,1
К50-6	-	-	-	0,8	-20 +70	-10+50	5,11
К50-6	б	5	5	6	6	6	5,11
К50-5	-	-	-	0,6	-40 +70	-10+50	7.1
К50-5	7	7	7	7	9	6	7.1
К50-15	-	-	-	1,2	-20 +70	-10+35	4,85
К50-15	5	4	6	5	5	5	4,85

Вибираємо конденсатори типа К50-5, які набрали найбільшу кількість балів.

Вибір матеріалу корпусу

3 урахуванням умов експлуатації і механічних впливів до матеріалу корпуса висуваються наступні вимоги:

- низька вартість;

- простота формоутворення;

- гарні естетичні характеристики;

- механічна міцність і стійкість до ударних впливів;

- висока технологічність обробки;

- корозійна і хімічна стійкість;

- мала щільність (легкість конструкції);

- гарна електроізоляція;

- нешкідливість.

Цим вимогам відповідають різні пластмаси, що знаходять широке застосування в радіотехнічній промисловості. Пластмаси в порівнянні з металами мають меншу щільність, меншу вартість, простіше формоутворення, а також пластмаси не піддаються корозії, нешкідливі, мають гарний зовнішній вигляд, гладку поверхню різних кольорів, і на відміну від металів усі пластмаси є гарними діелектриками. До недоліків пластмас є менша міцність, теплопровідність і теплостійкість у порівнянні з металами, а також явище старіння - погіршення багатьох механічних і електричних властивостей згодом. Так як особливих вимог до міцності виробу не висуваються, то цими недоліками можна зневажити і доцільно корпус системи охорони виготовити з пластмаси.

Розглянемо три найбільш придатні види пластмас, кожний з який має переваги перед іншими по окремих параметрах, але в той же час поступається за іншими. Тому вибір зробимо методом експертних оцінок. Кожному з параметрів ставляться оцінки по десятибальній системі, що надалі сумуються з урахуванням вагових коефіцієнтів. У такому випадку кращий вид пластмаси буде мати найбільшу сумарну оцінку.

Розглянемо такі види пластмас: полістирол, полістирол удароміцний і полівінілхлорид. Результати експертних оцінок зведені в таблицю 6.

Таблиця 6

Результати експертних оцінок пластмас

Параметри	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 комплексний показник має полістирол удароміцний (полістирол УПМ – 03Л, білий, ОСТ6-05-406-80).

Вибір елементної бази

В трансформаторах, потужність яких не перевищує 100Вт, а напруга не перевищує 1000В при частоті f = 50Гц, для забезпечення мінімальної маси, найменших габаритів, менших втрат та забезпечення найменшого зовнішнього поля застосовуються кільцеві стрічкові магнітопроводи типу ОЛ. Для забезпечення найменшої вартості при достатніх магнітних властивостях магнітопроводу доцільно застосувати сталь 2411 з товщиною листа, що відповідає даній частоті - 0.35мм. Обмотки трансформаторів даних потужностей виконуються з емальованих провідників ПЕВ-1.

В якості міжшарової, міжобмоточної та зовнішньої ізоляції використаємо кабельний папір товщиною 0.1 мм. Конкретний вибір матеріалу та розмірів магнітопровода, провідників, ізоляції наведено в розділі 7.4.

Проектування деталей

Розрахунок друкованої плати

8.1.1 Визначення розмірів ДП. Розрахунок площі елементів:

Під площею елемента 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;K_з - кількість задіяних виводів елемента.

Розрахунок площі плати:

де - площа і-того елемента; K_щ – коефіцієнт щільності розташування, що залежить від складності плати (0.8…1), беремо 1.

Вибираємо плату типорозміром 90х90мм.

Електромагнітна сумісність

Тепловий режим

Конструкція блоку, що розробляється, представляє собою пластмасовий корпус з природним охолодженням. Оскільки вимикач має впорядковане розташуванням елементів, плата з радіо компонентами має щільну компоновку і займає велику частину апарату, тому розрахунок будемо проводити по відповідній методиці для герметичного РЕЗ з природним охолодженням [5, с. 203]. Плата в цьому випадку представляється у вигляді однорідного анізотропного тіла з ефективною теплопровідністю уздовж відповідних осей , , і теплоємністю С.

Для ілюстрації теплового моделювання і розрахунку теплової схеми приведемо нашу конструкцію до простої з геометричними розмірами (рис.12). Враховуючи особливості теплообміну в даній конструкції, представимо теплову модель у вигляді корпусу і умовно нагрітої зони.

рис.12

Визначимо питому потужність розсіювання приладу:

де - потужність, що розсіюється приладом, Вт; - площа поверхні корпусу, м².

Визначимо питому потужність розсіювання нагрітої зони:

де - потужність, що розсіюється приладом, Вт; - площа поверхні корпусу, м².

де - коефіцієнт заповнення об’єму, у нашому випадку = 0.9.

Визначимо перегрів корпусу:

Визначимо перегрів нагрітої зони:

Визначимо перегрів нагрітої зони з урахуванням тиску повітря зовні корпусу:

де - перегрів корпусу; та - коефіцієнти, що визначаються тиском повітря зовні та всередині приладу відповідно.

де та - атмосферний тиск повітря зовні та всередині приладу відповідно, МПа.

Визначимо перегрів нагрітої зони з урахуванням тиску повітря зовні корпусу:

Визначимо перегрів повітря в блоці:

Визначимо середню температуру повітря в блоці:

Визначимо середню температуру повітря корпусу:

Визначимо температуру повітря нагрітої зони:

Отже, максимальна температура вибраних раніше ЕРЕ не буде перевищувати максимальних температур експлуатації.

Механічні впливи

Надійність за раптовими

Раптові експлуатаційні відмови 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 обумовлені чисто випадковими чинниками, такими як приховані внутрішні дефекти, які не можуть бути виявлені встановленою системою технологічного контролю; маловірогідні і тому не передбачені схемою і конструкцією відхилення режимів роботи, поєднання параметрів, концентрації зовнішніх навантажень і внутрішніх напружень, помилки операторів в період експлуатації.

Розрахунок ведеться по методиці, приведеній в [5, с. 96]. Початковими даними є схема електрична принципова з переліком елементів.

При визначенні надійності системи через відомі показники надійності її елементів вводять два припущення:

- відмови елементів системи статичноне залежні

- відмова будь-якого елементу приводить до відмови системи, по аналогії з електричними ланками таку систему в теорії надійності називають послідовною.

Прийняті припущення дозволяють використовувати теорему множення вірогідності, яка після групування рівнонадійних елементів виглядає таким чином:

Розбиваємо елементи на рівнонадійні групи.

Розрахунок значень надійності для всіх рівнонадійних груп, що входять до складу ДВ

приведений в таблиці 8.

Таблиця 8

Розрахунок значень надійності рівнонадійних груп ЕРЕ

№	Назва ЕРЕ	Позначення	К-сть	λ0і*10^6, 1/год	Кн	аі	λ0і10^6аі,1/год	tср,год	Niλ0і10^6*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. 8 використані наступні скорочення:

- λ_0і - інтенсивність відмов елементів i - ої рівнонадійної групи в номінальному режимі

роботи;

- Кн – коефіцієнт навантаження;

- аі – поправочний коефіцієнт, що враховує вплив температури навколишнього середовища

та електричного навантаження елемента. Для знаходження значень коефіцієнтів приведених в табл. 8використано [5, с. 96], Т = 60°С.

Інтенсивність потоку відмов всього блоку визначається по формулі :

де - поправочний коефіцієнт, що враховує умови експлуатації;

де = 1.07; = 2; = 1, [5, табл. 4.3, 4.4, 4.5].

Інтенсивність потоку відмов всього блоку буде:

Тоді, середнє напрацювання на відмову буде визначається по формулі:

Отже, середнє напрацювання 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:

Висновки

У курсовому проекті був розроблений сенсорний вимикач з пультом дистанційного керування. У ході розробки були проведені розрахунки внутрішньої електромагнітної сумісності, теплового режиму, механічних впливів, надійності за раптовими відмовами. Також була розроблена конструкція корпусу та друкованого вузла, зроблено вибір та аналіз матеріалів для друкованої плати, корпусу пристрою, проведено вибір елементної бази.

В якості оригінального вузла розраховано конструкцію трансформатора живлення.

Результатом курсового проекту стало створення комплекту конструкторської документації на розробку сенсорного вимикача з ПДК.

Блок сенсорного вимикача з пультом дистанційного керування повністю відповідає умовам технічного завдання.

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 та падіння 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 та падіння 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

Вступ

Основною технічною задачею, що виконується приладом є вмикання та вимикання освітлення.

Розроблюваний блок є новою розробкою.

Аналіз ТЗ

Принцип функціонування

Передавач.

рис.1

Приймач (з вбудованим передавачем).

Обґрунтування конструкції

Варіант №1

Опис варіанту:

- Плата розміщена вертикально і прикріплена до каркасу гвинтами.

Ескіз варіанту №1 показано на рис. 2.

рис. 2

Варіант №2

Опис варіанту:

- Плата розміщена вертикально і прикріплена до каркасу гвинтами.

Ескіз варіанту №2 показано на рис. 3.

рис. 3

Варіант №3

Опис варіанту:

- Плата розміщена вертикально і прикріплена до каркасу гвинтами.

Ескіз варіанту №3 показано на рис. 4.

рис. 4

Вибір варіанту конструкції

Аналіз вищезазначених варіантів конструкції зведемо в табл. 1

Таблиця 1

Аналіз варіантів конструкції

	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 даними порівняння найкращим є варіант конструкції №3.

Вибір компонентів

Вибір резисторів

При виборі резисторів враховуємо наступні показники:

- електричні характеристики;

- вартість;

- надійність;

- конструктивні характеристики;

- гранична температура;

- шуми.

Оцінку проводимо за методикою викладеною у [7].

Таблиця 2 Результати оцінок резисторів

Параметр	Вагов. коеф.	Тип резистора
Параметр	Вагов. коеф.	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

Вибір конденсаторів

Параметри оцінки:

- габаритні розміри;

- вартість;

- технологічність установки;

- вологостійкість;

- діапазон робочих температур,

- допустиме відхилення ємності від номінальної.

Таблиця 3

Результати оцінки неелектролітичних конденсаторів номінальним

значенням 180мкф-25В та 360мкф-25В

Тип	Вартість гр./шт.	Габарити, мм	Маса, г	Напрацювання на відмову мін. год.	Діапазон температур	Відхилення ємності, %	Оцінка
Тип	0,15	0,2	0,3	0,1	0,1	0,15
К50-16	-	-	-	10000	-60...+125	-20...+50	5,35
К50-16	6	5	5	7	5	5	5,35
К22-5	-	-	-	5000	-60...+85	-20...+50	5,1
К22-5	5	5	5	5	6	5	5,1
К10-23	-	-	-	10000	-60...+85	-20...+50	5,1
К10-23	5	5	5	7	4	5	5,1

Вибираємо конденсатори типу К50-16, які мають найбільший показник якості.

Таблиця 4

Результати оцінки неелектролітичних конденсаторів номінальним

значенням в діапазоні 10нф-25В…0.15мкф-25В

Тип	Вартість гр./шт.	Габарити, мм	Маса, г	Напрацювання на відмову мін. год.	Діапазон температур	Відхилення ємності, %	Оцінка
Тип	0,15	0,2	0,3	0,1	0,1	0,15
К10-19	-	-	-	15000	-60...+125	-20...+50	5,3
К10-19	6	5	5	9	5	5	5,3
К10-17	-	-	-	5000	-60...+85	-20...+50	4,85
К10-17	5	5	5	5	6	5	4,85
К10-23	-	-	-	10000	-60...+85	-20...+50	4,85
К10-23	5	5	5	7	4	5	4,85

Вибираємо конденсатори типу К10-19, які мають найбільший показник якості.

Таблиця 5

Результати оцінки електролітичних конденсаторів

Тип	Вартість гр./шт.	Габарити, мм	Волого-стійкість	Маса, г	Діапазон температур	Зміна параметра, %	Сумарний коеф.
Тип	0,25	0,3	0,15	0,1	0,1	0,1
К50-6	-	-	-	0,8	-20 +70	-10+50	5,11
К50-6	б	5	5	6	6	6	5,11
К50-5	-	-	-	0,6	-40 +70	-10+50	7.1
К50-5	7	7	7	7	9	6	7.1
К50-15	-	-	-	1,2	-20 +70	-10+35	4,85
К50-15	5	4	6	5	5	5	4,85

Вибираємо конденсатори типа К50-5, які набрали найбільшу кількість балів.

Обґрунтування конструкційних матеріалів

Вибір матеріалу корпусу

3 урахуванням умов експлуатації і механічних впливів до матеріалу корпуса висуваються наступні вимоги:

- низька вартість;

- простота формоутворення;

- гарні естетичні характеристики;

- механічна міцність і стійкість до ударних впливів;

- висока технологічність обробки;

- корозійна і хімічна стійкість;

- мала щільність (легкість конструкції);

- гарна електроізоляція;

- нешкідливість.

Таблиця 6

Результати експертних оцінок пластмас

Параметри	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

Дата: 2019-05-28, просмотров: 250.

12 3 4 5 Следующая ⇒