Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
Металодетектор Quasar AVR
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Національний університет Львівська політехніка
Інститут:
ІТРЕ
Факультет:
Телекомунікації
Кафедра:
Кафедра ЕЗІКТ
Інформація про роботу
Рік:
2015
Тип роботи:
Розрахунково - графічна робота
Предмет:
Конструювання РЕП
Група:
РТ 3
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
НУ “ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА”
Інститут телекомунікацій, радіоелектроніки та електронної техніки
Кафедра ЕЗІКТ
/
Звіт
про виконання конструкторського розрахункового завдання
з дисципліни “Конструювання та технологія РЕЗ”
на тему:
“Металодетектор Quasar AVR ”
Зміст.
Технічне завдання на розробку конструкції металодетектора Quasar AVR.………………………………………….………………………………….…....3
Електрично-принципова схема металодетектора Quasar AVR …………….....5
Конструкторський аналіз принципової електричної схеми металодетектора Quasar AVR ……………………………………………………...………………......6
Синтез конструкції приладу…………………………………………….…….....8
Розрахунок теплового режиму……………………………………………..…...9
Розрахунок показників надійності металодетектора ……………………........11
Розрахунок власної частоти коливань друкованої плати……………………..15
Розробка способів захисту РЕЗ від дії вологи…………………………………16
Висновки…………………………………………………………………………16
Список використаної літератури………………………..………………………17
Додатки:
1. Специфікація.
2. Схема електрична-принципова.
3.Друкована плата.
4.Складальне креслення.
1. Технічне завдання на розроблення металодтектора Quasar Avr.
1. Назва, шифр і підстава для виконання дослідно-конструкторської роботи.
1.1 Розроблення конструкторсько-технологічної документації металодетектора Quasar Avr, шифр “QAVR”.
1.2 Підставою для виконання є завдання на графічно–розрахункову роботу.
1.3 Виконавцем роботи є студент групи РТ-31 Цвик С. П.
2. Мета виконання графічно-розрахункової роботи.
Метою виконання графічно–розрахункової роботи є розроблення конструкції і технології виготовлення металодетектора Quasar Avr, що використовується в стаціонарних умовах.
3. Техніко-економічне обґрунтування.
Розроблюваний металодетектора Quasar Avr відповідає технічному рівню існуючих аналогів, але менший за габаритами, значно простіший у використанні і дешевший інших аналогів за рахунок використання сучасної елементної бази з кращими малогабаритними характеристиками.
4. Технічні вимоги до проектованого пристрою.
Даний металодетектор має задовольняти вимогам ГОСТ 11.478-88 з уточненнями і доповненнями, поданими нижче.
4.1 Вимоги до конструкції:
4.1.1 Габарити не більше 120х120х40 мм.
4.1.2 Маса не більше 0,5 кг.
4.1.3 Кліматичне виконання згідно ГОСТ 15.150-69
4.2 Електричні параметри металодетектора Quasar Avr при нормальних умовах експлуатації повинні відповідати таблиці 1.
Частота
Баланс
землі
Глибина
пошуку, м
Номінальна напруга живлення, В
10кГц
20
0.8
12
10
1.4
Табл.1
4.3 Номінальне значення напруги живлення 12 В від трьох послідовно з’єднаних літій-іонних акумуляторів по 4 В.
4.4 Максимальне допустиме відхилення напруги живлення від номінального значення (10%.
4.5 Значення гранично допустимих режимів експлуатації вказані в таблиці 2.
Табл. 2
№
Назва параметру, одиниці вимірювання
Норма
не менше
не більше
1
Напруга живлення, В
10
14
2
Максимальна потужність споживання, Вт
3
7
4.6 Вимоги по стійкості до зовнішніх впливових факторів:
1) металодетектор повинен бути механічно стійким і зберігати свої параметри в процесі і після дії на нього механічних навантажень по ГОСТ 11.478-88;
2) повинен зберігати параметри в межах норм, встановлених в технічному завданні, в процесі і після впливу на нього кліматичних факторів по ГОСТ 11.478-88.
5. Вимоги по надійності.
Мінімальний час напрацювання пристрою в нормальних умовах до відмови складає не менше 10000 годин.
6. Вимоги по стандартизації і уніфікації.
Розроблення металодетектора Quasar Avr має виконуватись на односторонній друкованій платі з використанням методів ручної пайки і монтажу радіоелементів.
7. Вимоги ергономіки та естетики.
7.1 Передня панель повинна бути виконана з пластмаси.
7.2 Всі пристрої керування та під’єднання (крім зовнішнього живлення) повинні бути виконані на задній панелі.
8. Вимоги щодо безпеки
Забезпечити електричну ізоляцію всіх електричних частин приладу та мінімізувати можливість її пробою.
9. Вимоги щодо електросумісності.
Підсилювач потужністю 20Вт повинен відповідати вимогам щодо електросумісності згідно системи забезпечення якості ISO-9001.
10. Вимоги до ремонтопридатності.
Доступ до будь якої частини металодетектора повинен виконуватись шляхом зняття задньої кришки пристрою.
11. Нормативна документація.
Конструкторська документація повинна виконуватись згідно з вимогами ЕСКД.
2. Електрична-принципова схема пpистpою.
Прилад розробляється для особистого користування, без роз'ємів та інших комерційних уніфікацій. Перемичок немає, регулятор контрастності індикатора встановлений на виводах самого індикатора, відсутні захисні діоди із живленням вихідного каскаду. Плата розрахована під малогабаритні елементи. Електролітичні конденсатори застосовуються з малим діаметром корпусу ("комп'ютерні").
Після складання і першого включення:
R29 - підбирається, щоб величина напруги на індикаторі відповідала напрузі на виводах акумулятора;
R9 - підбирається, щоб значення струму споживання вихідного каскаду відповідало істинному;
R3 - встановлюється струм вихідного каскаду, С6 (якщо не встановлений в датчику) - настроювання частоти ТХ, якщо встановлений в датчику - ставиться перемичка;
R7 - установка КУ вхідного каскаду, рівне 100 - осцилографом або міллівольтметром перевіряється величина змінної напруги остаточного розбалансу датчика на вході ОП, підбором цього резистора відрегулювати так, щоб на виході ОП змінна напруга була приблизно в 100 разів більше.
Після цього можна перевірити схильність даної розводки плати до шумів. З підключеним датчиком (щоб вихідний каскад "тягнув" по доріжках реальний струм на себе), заходимо в Coil balance. Бачимо напруга остаточного розбалансу, помножене на 100, тобто після вхідного підсилювача. Замикаємо на платі контактні п'ятачки RX між собою. На індикаторі має стати 0 мВ - рівень напруги власних шумів вхідної частини приладу, розведеною на даній платі. При включених поруч ЛДС, комп'ютері і т.п. джерелах перешкод це значення не повинно перевищувати 1-2 мВ.
3. Конструкторський аналіз принципової електричної схеми.
3.1 Вид монтажу.
Оскільки в розроблюваному пристрої з’єднання виконуються як друкованими провідниками, так і об’ємними, то ми використовуємо комбінований монтаж.
3.2 Форма і розміри друкованої плати.
Оскільки для розроблюваного пристрою не вимагається спеціальної форми друкованої плати, вибираємо прямокутну форму. Конструкція друкованого вузла металодетектора Quasar Avr представляє собою односторонню друковану плату розміром 83х88 мм.
3.3 Варіанти встановлення елементів .
В даному пристрої встановлення елементів і формування виводів елементів при їх монтажі на друковану плату визначаються стандартними варіантами встановлення згідно ОСТ 4.010.038-81 .
Варіанти встановлення елементів приведені в таблиці 3.
Табл.3
№
Елементи
Варіант встановлення
1
К-73-63
IIв
2
К53-25-63
IIв
3
К50-35-63
IIв
4
МЛТ
Іа
5
1N4148
IIв
6
IRF7105
VIIа
7
BC846BL
VIIа
8
BC857BL
VIIа
9
Atmega32A
VIIIа
10
MCP3201
VIIIа
11
LM2941S
VIIIа
3.4 Розміри монтажних отворів. Розміри контактних площадок.
Діаметри виводів радіоелементів і отворів, що відповідають даним виводам наведені в таблиці 4.
Табл.4
№
Елемент
Діаметр виводу, мм
Діаметр отвору, мм
Вибране значення, мм
Діаметр контактної площадки, мм
не менше
не більше
1
К-73-63
0,8
0,8
1
1
1,5
2
К53-25-63
0,6
0,6
0,8
0,8
1,5
3
К50-35-63
0,6
0,6
1
1
1,5
4
МЛТ
0,7
0,7
1,1
1,2
1.5
5
1n4148
0,5
0,5
0,9
0,8
1
6
IRF7105
0.5
0.5
0.7
0.8
1.5
7
BC846BL
0.5
0.5
0.7
0.8
1.5
8
BC857BL
0.5
0.5
0.7
0.8
1.5
9
Atmega32A
0.5
0.5
0.7
0.8
1
10
MCP3201
0.5
0.5
0.7
0.8
1
11
LM2941S
0.5
0.5
0.7
0.8
1
3.5 Вимоги до друкованих провідників.
Ширина друкованих провідників визначається максимальними струмами, що протікають в колах схеми. Найбільший струм в схемі протікає через потужні транзистори Q1A і Q1B. Розрахуємо максимальний струм, що може протікати по цій ланці.
0,08 А
В такому випадку мінімальна ширина друкованих провідників tmin буде визначатися за формулою tmin= мм.
jmax- максимально допустима густина струму, А/мм2 (для друкованих провідників=20 А/мм2)
hф-товщина фольги друкованої плати, мм (у вибраного склотекстоліту hф=0,05 мм)
Мінімальна розрахункова ширина друкованого провідника 0,08 мм. Для зручності виготовлення вибирається ширина в 1 мм усіх провідників на друкованій платі.
В якості матеріалу друкованої плати використовується односторонній фольгований склотекстоліт СФ1-35-1,5.
В даній конструкції немає високочастотних вузлів, що можуть чинити вплив на інші вузли чи елементи пристрою, тому додаткове екранування не потрібне.
4. Синтез конструкції приладу.
Корпус приладу складається з двох частин: передньої та задньої кришки, Деталі корпусу виготовляються методом литва під тиском з пластмаси. Цей метод застосовується для передньої і задньої частин корпусу. Переваги такої конструкції над традиційною:
проста технологія виготовлення деталей корпусу;
менша кількість різьбових з’єднань;
краща ремонтопридатність приладу за рахунок можливості легкого роз’єднання двох частин корпусу.
У верхній лівій та нижній правій частині задньої кришки знаходяться отвори для з’єднання передньої та задньої частин корпусу. На передній панелі розташовані кнопки управління приладом та РК дисплей. Розташування елементів на передній панелі обґрунтовано ергономічними вимогами.
Друкована плата кріпиться до корпусу на чотирьох підставках.
5. Розрахунок теплового режиму.
Для розрахунку теплового режиму пристрою приймаємо наступні вихідні дані:
Р0=5 Вт – потужність, яка розсіюється в апараті;
L1=0,120 м – довжина апарата;
L2=0,09 м – ширина апарата;
L3=0,038 м – висота апарата;
Кз=0,5 – коефіцієнт заповнення апарата;
Н1=0,1 МПа – тиск на поверхні апарата;
Н2=0,1 МПа – тиск всередині апарата;
tс=25 оС – температура середовища.
1. Визначаємо площу поверхні корпусу апарата.
Sк=2(L1·L2+(L1+L2)·L3)
Sк =0,038 м2
2. Визначаємо площу поверхні нагрітої зони.
Sз=2(L1·L2+(L1+L2)·L3·Kз)
Sз =0,03 м2
3. Визначаємо питомі потужності розсіювання корпусу та нагрітої зони.
;
qк=133 Вт/м2
qз=169 Вт/м2
4. Визначаємо перегрів корпусу апарата, що працює в нормальних кліматичних умовах.
V1=0,1472· qк – 0,2962·10-3· qк 2 +0,3127·10-6· qк 3
V1=14,35оС
5. Визначаємо перегрів нагрітої зони над оточуючим середовищем.
V2=0,1390· qз – 0,1223·10-3· qз 2 +0,0698·10-6· qз 3
V2=20 оС
6. Зміна атмосферного тиску назовні та всередині апарату враховується з допомогою коефіцієнтів Кн1 і Кн2:
Кн1=0,82+1/(0,925+4,6·10-5·Н1)
Кн2=0,8+1/(1,25+3,8·10-6·Н2)
Кн1=1,9
Кн2=1,6
7. Враховуючи зміну тиску назовні та всередині апарату, перегрів нагрітої зони визначається як:
Vз=Vк+(V1-V2)·Кн2 , де Vк = V1· Кн1
Vк =27 оС
Vз =18 оС
8. По отриманим даним визначаємо перегрів повітря всередині апарату.
Vп=0,5(Vк+V3)
Vп=26,4 оС
9. Визначаємо середню температуру повітря в апараті.
tп=Vп+tс
tп=51,4 оС
Визначаємо температуру корпуса.
tк=Vк+tс
tк=52,3 оС
Визначаємо температуру нагрітої зони.
tз=Vз+tс
tз=43 оС
Для розрахунку теплового режиму найбільш теплонавантаженого елемента враховуємо наступні дані:
Рел=0,5 Вт – потужність, яка розсіюється елементом;
Sел=0,001 м2 – площа поверхні теплонавантаженого елемента.
Визначаємо питому потужність розсіювання елемента.
qел=500 Вт/м2
13. Знаючи питому потужність розсіювання нагрітою зоною, можна визначити перегрів елемента над оточуючим середовищем.
Vел=Vз·(0,75+0,25·qел/qз)
Vел =27.2 оС
14. Визначаємо перегрів середовища, що оточує елемент.
Vс=Vп·(0,75+0,25·qел/qз)
Vс=39,3 оС
15. Визначаємо температуру поверхні елемента.
tел=Vел+tс
tел=52,2 оС
16 .Визначаємо температуру оточуючого середовища.
tот.с=Vс+tс
tот.с=64,3 оС
Як бачимо з розрахунків, температура повітря в апараті становить 26,4 оС, температура корпусу 52,3 оС, температура нагрітої зони 43оС; температура найбільш теплонавантаженого елемента рівна 52,2 оС.
6. Розрахунок показників надійності.
Розрахунок надійності радіоелектронних пристроїв передбачає визначення показників надійності РЕП за відомими показниками надійності їх елементів та вузлів.
При розрахунку надійності беруться такі положення:
відмова будь-якого елементу пристрою призводить до його відмови загалом;
відмови елементів є події випадковими і взаємонезалежними;
інтенсивності відмов елементів і потоки їх відмов не залежать від часу;
Розрахунок надійності повинен проводитись на стадії ескізного і технічного проектування.
Уточнений розрахунок проводять на стадії технічного проектування коли відомі електричні і теплові режими роботи радіо елементів.
Параметри потоків відмов груп електричних частин пристроїв визначаються за формулами:
де λрі – робоча інтенсивність відмов і-го елемента.
Поправні коефіцієнти К1, К2, К3,Кн1, Кн2, К”3, Кt, Ке вибирають з урахуванням рекомендацій, які наведено у додатках:
Поправні коефіцієнти К1, К2, К3, Кн1, Кн2, К(3, Кt, Ке вибирають з врахуванням рекомендацій, які наведено в додатках.
К1=((Кн,Т)- поправний коефіцієнт, який враховує електричне і теплове навантаження елемента;
К2=((U)- поправний коефіцієнт, який враховує номінальну напругу конденсаторів різних видів;
К3=(( )- поправний коефіцієнт, який враховує, відносне число перемикань тумблерів, перемикачів та мікроперемикачів;
Кн1=(( )- поправний коефіцієнт, який враховує струмові навантаження контактної пари реле;
Кн2=((R,Т)- поправний коефіцієнт, який враховує вид навантаження (активне, індуктивне) реле.
К(3=(( )- поправний коефіцієнт, який враховує відносне число з’єднань роз(ємів.
Кn2=((Т(,С)- поправний коефіцієнт, який враховує температуру зовнішнього середовища і час, упродовж якого обмотка реле знаходиться під напругою.
Ке- поправний коефіцієнт, який враховує умови експлуатації пристрою.
Формули розрахунку робочої інтенсивності відмов:
1). Інтенсивність відмов резисторів визначається за формулою:
коефіцієнти електричного навантаження визначаються:
при дії на резистор постійної і змінної напруги Кн визначається за формулою:
2). Інтенсивність відмов конденсаторів визначається за формулою:
Коефіцієнт електричного навантаження:
3). Інтенсивність відмов напівпровідникових приладів визначається так:
Коефіцієнти електричного навантаження визначаються так:
а) діоди імпульсні і випрямні:
б) стабілітрони:
в) транзистори і мікросхеми:
- транзистори малої потужності:
транзистори середньої та великої потужності можна розраховувати також за формулами:
Інтегральні мікросхеми у складі радіоелектронних пристроїв розраховуються як елементи з відповідними наборами вхідних і вихідних параметрів, а також параметрів керування. Розрахунок коефіцієнтів навантаження за цими параметрами має сенс тільки у випадку відомого числового або аналітичного зв’язку між ними. У тих випадках, коли цей зв’язок не відомий, оцінку надійності пристроїв проводять з урахуванням середньостатистичних значень інтенсивності відмов мікросхем у конкретних умовах експлуатації.
г) інтенсивність відмов комунікаційних пристроїв визначається за формулою:
Коефіцієнт електричного навантаження визначаються так:
Якщо надійність елемента характеризується не одним, а декількома визначальними параметрами з відповідними коефіцієнтами навантаження, то при обчисленні його інтенсивності відмов враховується його найбільше значення.
Середній час безвідмовної роботи визначається за формулою:
05.04.2016 18:04-
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора