Дипломного проекта является актуальной, поскольку рассматривается конкретное электронное устройство с применением микропроцессора и соответствует тематике работ по специальности «Компьютерные системы и комплексы»
Download 0,54 Mb.
|
блок питания
|
Классическим блоком питания является трансформаторный БП. В общем случае он состоит из понижающего трансформатора, у которого первичная обмотка рассчитана на сетевое напряжение. Затем устанавливается выпрямитель, преобразующий переменное напряжение в постоянное. В большинстве случаев выпрямитель состоит из одного диода (однополупериодный выпрямитель) или четырёх диодов, образующих диодный мост (двухполупериодный выпрямитель). Иногда используются и другие схемы, например, в выпрямителях с удвоением напряжения. После выпрямителя устанавливается фильтр, сглаживающий колебания. Обычно он представляет собой просто конденсатор большой ёмкости. Основными элементами, на которых построен блок питания в данном курсовом проекте, являются: - трансформатор; - диодный мост; - интегральный стабилизатор напряжения; - усилительный каскад. Электронная аппаратура разделяется на маломощную (до10 Вт - переносные радиоприемники), средней мощности (от 10 до 300Вт - звуковая аппаратура и телевизоры), большой мощности (от 300 до 1000 Вт - мощная звуковая аппаратура, радио передатчики). Для очень мощной аппаратуры (1 ... 100кВт - звуковая аппаратура концертных залов, радиостанции.), а также для управления электродвигателями используются мощные выпрямительные установки трехфазного напряжения и электрические генераторы постоянного тока, вращаемые трехфазными двигателями.1 В электронной технике применяют также преобразователи напряжений и частоты. В частности, преобразователь постоянного напряжения в переменное напряжение заданной частоты называется инвертором. Такие преобразователи распространены в авиационной технике, где с целью уменьшения веса трансформаторов и двигателей используют нестандартную частоту 400 Гц. Структурная схема типового вторичного источника питания представлена на Рисунке1. Рисунок 1 - Структурная схема типового вторичного источника питания В этой схеме цепь с выключателем (Вк) и предохранителем (Пр) необходима для подключения и отключения сетевого напряжения. Защита от замыканий в аппаратуре осуществляется с помощью предохранителя. Трансформатор (Т) служит для понижения сетевого напряжения до напряжения питания, требуемого для аппаратуры. Выпрямитель (Вп) с помощью диодов преобразует переменное напряжение в пульсирующее напряжение одной полярности. Сглаживающий фильтр (СФ) строится на основе RC- и RLC-цепочек и обеспечивает снижение пульсации напряжения питания. Стабилизатор постоянного напряжения (СПН) обеспечивает дальнейшее снижение пульсации напряжения, а также его стабильность на выходе преобразователя при наличии колебаний сетевого напряжения или изменениях тока в нагрузочной цепи. При необходимости задачу обеспечения стабилизации тока нагрузки выполняет стабилизатор постоянного тока (СПТ). Потребляемая мощность и ток нагрузки (Н) изменяются в широких пределах. При этом резко меняется внутреннее сопротивление нагрузки, что вызывает резкое падение напряжения на выходе источника питания.рассмотрим возможные схемы и принципы работы наиболее сложных элементов источников питания. 1.1.2 Выпрямители Выпрямители могут быть управляемые и неуправляемые, однофазные и трехфазные. Они также могут иметь сглаживающие фильтры и устройства стабилизации выходного тока или напряжения. Однофазные неуправляемые выпрямители. Электрические схемы и диаграммы напряжений на входе и выходе полупериодного и двухпериодного выпрямителей представлены на рисунок 2. Из диаграммы на рисунок 2, а видно, что в этой схеме диод пропускает только положительный полупериод входного напряжения UВХ(t) и на выходе выпрямителя наблюдается пульсирующее напряжения Uвых(t). В схеме на рисунок 2, б диоды пропускают два полупериода напряжений, сдвинутых по фазе на 180oво вторичной обмотке трансформатора со средней точкой ( по времени на половину периода). В этом случае пульсации напряжения на нагрузке UH (t) значительно снижаются. Рисунок 2 - Электрические схемы и диаграммы напряжений полупериодного (а) и двухполупериодного (б) В настоящее время большее распространение получила мостовая схема двухполупериодного выпрямителя (рисунок 3, а), не требующая использования трансформатора со средней точкой. В таком выпрямителе обратное напряжение на диодах не превышает максимального напряжение в полупериоде, в то время как в двухполупериодном выпрямителе обратное напряжение на диодах близко к удвоенному напряжению вторичной обмотки трансформатора. Диодные мостовые схемы выполняются в виде монолитных сборок в одном корпусе (выпрямительный блок и диодный мост ) с указанием мест подсоединения переменного напряжения и нагрузки. В мостовой схеме выпрямителя при больших токах может наблюдаться подмагничивание и насыщение сердечника трансформатора, что приводит к его перегреву, снижение КПД и искажению формы сигнала. Выбор трансформатора , как и типов диодов (или сборок), а также радиатора для их охлаждения , определяется мощностью, необходимой для нагрузки. Если на входе двухполупериоднго выпрямителя установить конденсатор большой емкости Сф, он будет играть роль простейшего сглаживающего фильтра-накопителя. Рисунок 3 - Электрическая схема (а) и диаграммы напряжений (б) мостового выпрямителя Рисунок 3 - Электрическая схема (а) и диаграммы напряжений (б) мостового выпрямителя Изменение напряжения на нагрузке Uн.ф.(t) при этом показано утолщенной сплошной линией на рисунок 3, б. Так как токи в диодах проходят только в одном направлении на заряд конденсатора, то в моменты максимальных значений напряжения в полупериодах конденсатор подзаряжается, а в промежутках между максимумами напряжения он медленно разряжается через нагрузку с внутренним сопротивлением RH. В качестве фильтров-накопителей обычно используют электролитические конденсаторы большой емкости с требуемым номиналом напряжения. В зависимости от мощности нагрузки и требований по стабильности напряжения на выходе, емкость конденсатора выбирают в пределах от 20 до 200 мкФ. Следует заметить, что такой фильтр-накопитель довольно хорошо сглаживает пульсации напряжения, но не может обеспечить высокой стабильности его уровня на выходе. Более сложные схемы фильтров и стабилизаторов напряжения будут рассмотрены далее. 1.2 Сравнительная характеристика лабораторных блоков питания В связи с широким распространением компьютерной техники и применением робототехники в производстве все острее встает вопрос создания новых радиоэлектронных устройств с широкими функциональными возможностями. Для налаживания и отладки таких устройств требуются регулируемые блоки питания. Недорогие лабораторные источники, которые имеются в продаже, не всегда соответствуют поставленным задачам, либо слишком дороги, да к тому же обилие органов управления не позволяет оперативно изменять характеристики подаваемого к прибору напряжения и тока. Наиболее распространенные требованиям предъявляемые к подобным блокам питания используемым при проектировании цифровых устройств можно сформулировать следующим образом: 1) напряжение от 0 до 15 В. 2) максимальный ток нагрузки до 1 А. 3) установка защиты по превышению тока от 0 до 1А. 4) удобство эксплуатации. 5) удобство ремонта и регулировки. 6) возможность использования базового микроконтроллерного модуля в других конструкциях, путем изменения конфигурации в сервисном режиме. На основе сформулированных требований был произведен обзор литературы и публикаций периодической печати по источникам питания за последние 5 лет. В качестве примера приведем несколько кратких описаний источников питания. В работе2 приведена схема представленная на рисунке 4. Рисунок 4 - Схема лабораторного блока питания Данный лабораторный блок питания обеспечивает выходное напряжение от 1 В и практически до величины выпрямительного напряжения с вторичной обмотки трансформатора. На основе транзистора VT1 составлен модуль сравнения: с бегунка потенциометра R3 на базу VT1 поступает доля образцового напряжения, которое определяется источником образцового напряжения на элементах VD5, VD6, HL1, R1. На эмиттер VT1 поступает входное напряжение делителя на элементах R14 и R15. В результате сравнения образцового и выходного уровня, сигнал рассогласования попадает на базу транзистора VT2 являющийся усилителем тока, который в свою очередь управляет силовым транзистором VT4. В результате случайного замыкания выходных выводов самодельного лабораторного блока питания или при нагрузки превышающий допустимый предел, повышается падение напряжения на мощном резисторе R8. В результате чего VT3 открывается и тем самым замыкает базовую цепь транзистора VT2, лимитируя Iнагр. на выходе БП. Визуальным сигналом о перегрузки по току в цепи служит светодиод HL2. В случае короткого замыкания в лабораторном блоке питания, активация режима ограничения протекающего тока происходит не сразу. Установленный в схему дроссель L1 мешает стремительному увеличению тока через VT4, а диод VD7 понижает скачок напряжения при неосторожном выключении нагрузки от блока питания. Недостатком данной схемы являются ограниченные возможности схемы, например отсутствие возможности регулировки выходного тока. В работе рассматривается регулируемый блок питания с защитой в котором предусмотрена программная установка порогов выходного напряжения и тока, превышение которых невозможно не только в результате наиболее вероятных неисправностей блока, но и при неосторожном воздействии на его оперативные органы регулировки. Это эффективно защищает питаемую от блока аппаратуру. А в работе4 представлена схема лабораторного блока питания с управлением от микроконтроллера. Необходимо отметить,что схемы источников питания управляемые микроконтроллером наиболее полно удовлетворяют сформулированным выше требованиям. Достоинством таких схем является возможность получения новых функциональных возможностей программными, а не аппаратными средствами. Однако схемы источников предлагаемые в 3 и 4 достаточно громоздки и очевидно потребуют немалых усилий при изготовлении и отладке устройства. Например, только одна схема стабилизатора напряжения и тока имеет вид представленный на рисунке 3. Это без схемы индикации, первичного источника питания, схемы компенсации напряжения. Рисунок 5 - Схема стабилизатора напряжения и тока Наиболее близкой по техническим характеристикам и относительно простой является схема лабораторного блока питания с управлением на микроконтроллере предложенная в работе5. Данная схема была взята за основу разработки лабораторного блока питания в настоящем дипломном проекте. Принципиальная схема разработанного лабораторного блока питания на основе микроконтроллера приведена в Лист 1 данного дипломного проекта. 1.3 Выбор и обоснование схемы лаборатоного блока питаня На основании требований поставленных в задании на дипломный проект должен быть спроектирован лабораторный блок питания на основе микроконтроллера обеспечивающий следующие технические характеристики: 1) напряжение от 0 до 15 В. 2) максимальный ток нагрузки до 1 А. 3) установка защиты по превышению тока от 0 до 1А. 4) удобство эксплуатации. 5) удобство ремонта и регулировки. Реализовать данные требования позволяет устройство выполненное по предлагаемой ниже функциональной схеме представленной на рисунке 6. Рисунок 6 - Функциональная схема блока питания Функциональная схема состоит из четырех блоков: 1) Первичный источник- предназначен для гальванической развязки от питающей сети и понижения напряжениядля регулятора. В зависимости от примененного первичного источника (импульсный блок или трансформатор с секционной вторичной обмоткой) используются разные подпрограммы микроконтроллера (об этом будет описано ниже). 2) Регулятор - собственно основная силовая аналоговая часть, которая осуществляет регулирование напряжения и тока в зависимости от параметров установленных микроконтроллером, а также обеспечивает компенсацию падения напряжения на токоизмерительном резисторе. 3)Микроконтроллер (МК) - обеспечивает управление всей этой системой, сбор данных о текущих значениях - напряжении на выходе блока, потребляемый ток нагрузкой. Индикация напряжения, тока и текущем состоянии блока, установка конфигурации, индикация превышения тока нагрузки сверх установленных значений. Запоминание последних установленных параметров. 4) Управление и индикация- то что мы видим и то чем мы управляем. Управление производится всего двумя органами управления, это энкодер с кнопкой, и просто кнопка. 2. Конструкторская часть 2.1 Описание принципа работы электрической схемы устройства Лабораторный блок питания состоит из следующих основных функциональных узлов: выпрямитель выполненый по мостовой схеме, стабилизатора напряжения выполненого на микросхеме DA1, регулятора выходного напряжения, выходного стабилизированного напряжения, ограничитель выходного тока, измерителя температуры и жидкокрисстиличиеского индикатора. Кроме того ценртральным элементом блока питания который осуществляет управление работы всей схемы блока является микроконтроллер PIC16F88-I/P. Принципиальная электрическая схема лабораторного блока питания представлена вЛист 1.
2.2 Функциональные узлы Выпрямитель блока питания выполнен по мостовой схеме, представленной на рисунке 3(а), а эпюры напряжений на элементах схемы представлены на рисунке 3(б). Данная схема является наиболее распространенной для источников питания, экономичной и особых пояснений не требует.
Данная схема содержит источник образцового напряжения. Он содержит регулируемый источник образцового напряжения и устройство сравнения напряжений. Устройство сравнения - встроенный компаратор микро контроллера, на инвертирующий вход RA1 которого через делитель R26R28 и резистор R27 подаётся выходное напряжение, а на не инвертирующий вход RA2 - образцовое. Выходной сигнал устройства сравнения управляет регулятором выходного напряжения Источник регулируемого образцового напряжения - модуль ССР микроконтроллера, работающий в режиме генерации прямоугольных импульсов с переменной длительностью на выходе RB0. Образцовое напряжение - постоянная составляющая этих импульсов, пропорциональная их коэффициенту заполнения, которым можно управлять по программе. Образцовое напряжение выделяется фильтром нижних частот R1C1R2R5C3. Подстроечным резистором R2 регулируют его при налаживании. Регулятор выходного напряжения собран на мощном составном p-n-p транзисторе VT1, включённым в плюсовой провод питания. Поскольку транзистор VT1 имеет большой коэффициент передачи тока базы, для его открывания достаточен небольшой базовый ток, который обеспечивает маломощный полевой транзистор VT2. Резистор R7 соединяет затвор транзистора VT2 c общим проводом, что удерживает этот транзистор в закрытом состоянии вовремя инициализации портов микроконтроллера в начале выполнения его программы. Конденсатор C9 корректирует АЧХ петли регулирования, предотвращая самовозбуждение стабилизатора. Аналоговый калиброванный температурный датчик LМЗ5 (ВК1), линейно преобразующий температуру в напряжение с коэффициентом l0 мВ/ОС, подключён через цепь R4С2 к выводу RА3 микроконтроллера, настроенному как аналоговый вход. Внутренний аналого-цифровой преобразователь (АЦП) микроконтроллера использован в цифровом измерителе напряжения и температуры. Вход АЦП может быть программно подключён к выводам RА1-RАЗ. Для повышения помехозащищённости измерительного тракта работа АЦП синхронизирована с периодом динамической индикации длительностью 20 мс. Результат преобразования обрабатывается программным усредняющим фильтром. В программе микроконтроллера предусмотрен счётчик времени включённого состояния блока питания. Значения регистров счётчика обновляются каждую минуту и сравниваются с заданным значением, при превышении которого выходное напряжение отключается, Это бывает необходимо, чтобы ограничить время какого-нибудь процесса, например, зарядки аккумулятора. Ограничитель выходного тока работает независимо от микроконтроллера и его программы, ограничитель защищает блок питания от замыкания на выходе и ограничивает выходной ток путём уменьшения выходного напряжения. Основа ограничителя - узел преобразователя тока нагрузки в пропорциональное ему напряжение относительно общего провода, описанный в статье И. Нечаева "Индикатор предельного тока". Этот узел собран на ОУ DA2,2, транзисторе VT4 и резисторах В2ЗR25. Резистор R25 - датчик тока нагрузки, включённый в цепь плюсового провода питания. Напряжение, пропорциональное выходному току, с истока транзистора VT4 через резистор R20 поступает на инвертирующий вход (вывод 6) ОУ DA2.1, а на его не инвертирующий вход (вывод 5) подаётся напряжение с движка переменного резистора R18. При неизменном положении этого движка напряжение на нём стабильно, так как последовательно соединённые резисторы R17 и R18 подключены к стабилизированному напряжению +5 В с выхода микросхемы DA1. Перемещая движок переменного резистора R18, регулируют порог ограничения выходного тока. Если напряжение на не инвертирующем входе ОУ DA2.1 больше напряжения на истоке транзистора VТ4, пропорционального току, то напряжение на выходе этого ОУ близко к напряжению его питания, диод VD2 закрыт и не влияет на стабилизацию выходного напряжения. Светодиод HL1 погашен и защищён от обратного напряжения диодом VDЗ. Если напряжение на истоке транзистора VT4 превысит напряжение на не инвертирующем входе ОУ DA2.1, напряжение на выходе этого ОУ DA2.1 упадёт практически до нуля, Через резистор R19, диод VDЗ и светодиод HL1 начнёт протекать ток. Диод VD2 открывается, в результате чего выходное напряжение уменьшится так, чтобы выходной ток не превышал порога ограничения. Включится светодиод HL1 - индикатор режима ограничения тока нагрузки. 2.3 Описание конструкции разработанного блока питания Электрическая схема разработанного блока питания реализуется с помощью технологии печатного монтажа. С этой целью осуществляется разводка электрической принципиальной схемы с помощью специализированных программ типа SPRINT, PICAD, или др. для платы из двухстороннего фольгированного гетинакса. После этого методом фотолитографии изготавливается сама печатная плата. В лабораторных условиях плата изготавливается методом травления двухстороннего фольгированного гетинакса в хлорном железе с предварительно нанесенном на нее рисунком схемы. После изготовления печатной платы производится формовка выводов элементов схемы: резисторы, конденсаторы, транзисторы, микросхемы и так далее, в соответствии со сборочным чертежом платы, представленном в Приложении 2 дипломного проекта. Далее эти элементы устанавливают в соответствии со сборочным чертежом платы и осуществляют распайку этих элементов. Блок питания собирают без диода VD2, проверяют правильность монтажа и отсутствие замыканий. В первый раз подключают блок к сети без микроконтроллера DD1 и нагрузки. С помощью вольтметра проверяют, что напряжение в гнезде 14 панели DD1 равно 5 В, на эмиттере транзистора VТ1 - 17...20В, на его коллекторе - около 0 В, Блок выключают и устанавливают в панель микроконтроллер DD1 с заранее записанной программой, коды которой приведены в Приложении А. Листинг. К выходу подключают образцовый вольтметр и включают блок. При безошибочном монтаже и исправных деталях на индикаторе должен появиться номер версии программы, далее с пониженной яркостью отобразится некоторое значение напряжения. Нажимают на кнопку SB1, на выходе появится напряжение. Подстроечным резистором R28 на индикаторе HG1 устанавливают значение, которое показывает образцовый вольтметр. Подстроечным резистором R2 устанавливают максимальное напряжение, и с помощью кнопок SВЗ и SB4 проверяют регулировку выходного напряжения в пределах 0...15 В. При необходимости построечным резистором R28 снова подстраивают показания индикатора HG1 по образцовому вольтметру. Проверяют правильность показаний температуры по контрольному термометру, а счётчика времени - по контрольному таймеру. При налаживании ограничителя тока к выходу последовательно с амперметром подключают нагрузку резистор сопротивлением 10...15Ом достаточной мощности и монтируют диод VD2. Устанавливают максимальное напряжение на выходе. При крайнем верхнем положении движка R1 В ток должен ограничиваться на уровне 1...1 ,2 А, при необходимости подбирают резистор R17. Корпус блока питания изготавливают из пластмассы, например, винипласта, поливинила или подобного материала. Выбор материала обусловлен его достаточно хорошей прочностью, простотой механической обработки, покраски и высокими электроизоляциционными свойствами, что очень важно поскольку блок питания подключается к сети переменного тока напряжением 220 В. Конструктивно корпус выполняется из отдельных деталей в виде передней и задней панелей, боковых стенок и верхней и нижней крышек. Печатная плата в сборе устанавливается внутри корпуса прибора согласно чертежа общего вида представленного в Лист 3. 3. Расчётная часть 3.1 Расчёт трансформатора Зная необходимое напряжение на вторичной обмотке (U2) и максимальный ток нагрузки (Iн), трансформатор (рисунок 8) рассчитывают в такой последовательности.
Исходные данные для расчёта: U1 = 220 В. U2 = 5В I2 = 1А Определение мощности, потребляемой выпрямителем от вторичной обмотки трансформатора: P2 = U2 * I2, (3.1) где: P2 - максимальная мощность, потребляемая от вторичной обмотки, Вт; U2 - напряжение на вторичной обмотке, В; U2 - напряжение на вторичной обмотке, В; I2 - максимальный ток через вторичную обмотку трансформатора, А. P2 = 5 * 1= 5 Вт. Расчёт мощности трансформатора: Pmp = 1,25 * P2, (3.2) где: Pтр - мощность трансформатора, Вт; P2 - максимальная мощность, потребляемая от вторичной обмотки трансформатора, Вт. Pmp = 1,25 * 5= 6,25 Вт. Расчёт площади сечения сердечника магнитопровода: S = 1,3 * Pтр, (3.3) где: S - сечение сердечника магнитопровода, см2; Ртр - мощность трансформатора, Вт. S = 1,3 * 6,25 = 8,125 см2. Определение числа витков первичной (сетевой) обмотки: w1 = 50 * U1 / S, (3.4) где: w1 - число витков обмотки; U1 - напряжение на первичной обмотке, В; S - сечение сердечника магнитопровода, см. w1 = 50 * 220 / 8,125= 1353,8 Вит. Определение числа витков вторичной обмотки: w2 = 55 * U2 / S, (3.5) где: w2 - число витков вторичной обмотки; U2 - напряжение на вторичной обмотке, В; S-сечение сердечника магнитопровода, см2. w2 = 55 * 5 / 8,125 = 33,8 Вит. Расчёт мощности, потребляемой выпрямителем от вторичной обмотки трансформатора: P1 = U1 * I1, (3.6) где: P1 - максимальная мощность, потребляемая от вторичной обмотки, Вт; U1 - напряжение на вторичной обмотке, В; I1 - максимальный ток через вторичную обмотку трансформатора, А. P1 = 220 * 0,037 = 8,14 Вт. Определение значения тока, текущего в первичной обмотке: I1 = Pтр / U1, (3.7) где: I1 - ток через обмотку I, А; Ртр - подсчитанная мощность трансформатора, Вт; U1 - напряжение на первичной обмотке трансформатора (сетевое напряжение). I1 = 8,125 / 220 = 0,037 А. Определение диаметра проводов обмоток трансформатора: d1 = 0,8* , (3.8) где: d1-диаметр провода, мм; I1-ток через обмотку, А. d1 = 0,8* √0,037 = 0,12 мм. Определение диаметра проводов обмоток трансформатора: d2 = 0,8* , (3.9) где: d2-диаметр провода, мм; I2-ток через обмотку, А. d2 = 0,8* √1 = 0,8 мм. Из справочника выбираем стандартный провод и его марку: d1 = 0,12 ПЭЛ; d2 = 0,8 ПЭЛ. В результате расчётов, получены следующие данные: U1 = 220 В. I1 = 0,037 A. P1 = 8,14Вт. w1 = 1353,8Вит. d1 = 0,12 мм. U2 = 5 В. I2 = 1 A. P2 = 5 Вт. w2 = 33,8Вит. d2 = 0,8 мм. 3.2 Расчёт выпрямителя Выбор выпрямительного диода и конденсатора, а также определение необходимого переменного напряжения, снимаемого для выпрямления с вторичной обмотки сетевого трансформатора. Исходными данными для расчета выпрямителя служат: требуемое напряжение на нагрузке (Uн) и потребляемый ею максимальный ток (Iн). (Рисунок 9).6 Рисунок 9 - Схема выпрямителя Расчет производится в таком порядке: Определение переменного напряжения, которое должно быть на вторичной обмотке сетевого трансформатора: U2 = B * Uн, (3.0) где: Uн - постоянное напряжение на нагрузке, В; В - коэффициент, зависящий от тока нагрузки, который определяют по таблица 1. U2 = 1,7 * 5 = 8,5 В. Таблица 1.1 - Коэффициент, зависящий от тока нагрузки
По току нагрузки производится расчёт максимального тока, текущего через каждый диод выпрямительного моста: Iд = 0,5 * С * Iн, (3.1) где: Iд - ток через диод, А; Iн - максимальный ток нагрузки, А; С - коэффициент, зависящий от тока нагрузки (определение по табл. 1). Iд = 0,5 * 1,8 * 1 = 0,9 А. Расчёт обратного напряжения, которое будет приложено к каждому диоду выпрямителя: Uобр = 1,5 * Uн, (3.2) где: Uобр - обратное напряжение, В; Uн - напряжение на нагрузке, В. Uобр = 1,5 * 5 = 7,5 В. Выбор диодов, у которых значения выпрямленного тока и допустимого обратного напряжения равны или превышают расчетные. Выпрямительный диод: Д9И. Uобр = 7,5; I = 0,3 А. Определение емкости конденсатора фильтра: Сф = 3200 * Iн / Uн * Kп, (3.3) где: Сф - емкость конденсатора фильтра, мкФ; Iн - максимальный ток нагрузки. A; Uн - напряжение на нагрузке, В; Kп - коэффициент пульсации выпрямленного напряжения (отношение амплитудного значения переменной составляющей частотой 100 Гц на выходе выпрямителя к среднему значению выпрямленного напряжения). Сф = 3200 * 1/ 5 * 0,053 = 12075 мкФ. Выбираем стандартный конденсатор сглаживающего фильтра: К50-35. Вывод: в результате проведённых расчётов выбраны выпрямительные диоды моста Д9И, и был выбрал стандартный конденсатор ёмкостью 12000 мкФ 20 В. 3.3 Расчет надежности Цель расчета: Рассчитать надежность блока питания. Надежность это свойство изделия выполнять заданные функции, сохраняя свои эксплуатационные показатели в заданных пределах в течении требуемого времени. Для приборов и изделий, не ремонтируемых в условиях эксплуатации, важнейшим показателем надежности является вероятность безотказной работы Р (вероятность того, что в заданном интервале времени t не возникнет отказ). В составе любого прибора можно выделить n простейших элементов, внезапный отказ которых приведет к отказу прибора в целом. Поэтому условием безотказной работы прибора является отсутствие внезапных отказов этих элементов. Исходные данные для расчета: Амортизация отсутствует Влажность воздуха 60.0% Высота над уровнем моря 1.000 км. Заданное время работы 10000.0 час. Исходными данными для расчета также являются значения интенсивностей отказов всех радиоэлементов и элементов конструкций. Расчет надежности устройства состоит из следующих этапов: Определяется суммарное значение интенсивности отказов по формуле: ,час-1 (3.14) где n - число наименований радиоэлементов и элементов конструкции устройства; - величина интенсивности отказа i‑го радиоэлемента, элемента конструкции с учетом заданных для него условий эксплуатации: коэффициента электрической нагрузки, температуры, влажности, технических нагрузок и т.п.; Ni - количество радиоэлементов, элементов конструкции i‑го наименования. Определяется значение величины наработки на отказ T по формуле: , (3.15) Определяется значение вероятности безотказной работы P(t) по формуле: (3.16) где t - заданное время безотказной работы устройства в часах. Полученные результаты сравниваются с заданными. Таблица 1.2 - Справочные и расчетные данные элементов конструкции.
Примечания: - априорная номинальная интенсивность отказов при температуре окружающей среды 200С и коэффициенте нагрузки KHi=1; - коэффициент, зависящий от температуры и коэффициента нагрузки KHi. Определяется по графикам: Парфенов Е.М. “Проектирование конструкций РЭА” стр. 176. - коэффициент, учитывающий климатические и механические нагрузки; - расчетная величина интенсивности отказов по i‑му радиоэлементу, элементу конструкции, час-1; Ni - число элементов i‑ой группы. Расчетная величина интенсивности отказов i‑го элемента, приведенная в таблице 3.1, определяется по формуле: , час-1. (3.17) Расчет выполняется для периода нормальной эксплуатации при следующих допущениях: Отказ элементов случаен и независим; Учитываются только внезапные отказы; Имеет место экспоненциальный закон надежности устройства. Определим суммарное значение интенсивности отказов по (3.14): (0,2*13+0,4*3+0,1*29+5,0*1+0,1*1+0,96*4+0,3*6+1,12*1+1,2*6+0,2*1+0,6*262)*10-7 =(6,5+1,2+2,9+5+0,1+3,84+1,8+1,12+7,2+0,2+157,2)*10-7=187,06 * 10-7 1/час Интенсивность отказов: 187,06 * 10-7 1/час Определим значение величины наработки на отказ T по формуле (3.15): =1/(187,06 * 10-7) = 53459 час. наработка на отказ Т= 53459 час. Определим значение вероятности безотказной работы P(t) по формуле (3.16) = 0,83 вероятность безотказной работы P(t) = 0,83 Полученное значение наработки на отказ Т=53459час превышает заданное, равное 10000 часов, что гарантирует надежную работу разрабатываемого прибора. 4. Экономическая часть 4.1 Исходные данные для расчета затрат В дипломном проекте разработан лабораторный блок питания на основе микроконтроллера. Определим исходные данные для расчета затрат на осуществление технического проекта системы. Сведем в таблицу 2 трудоемкость инженерно-технического персонала. Таблица 2 – Данные для расчета заработной платы
Для определения амортизационных отчислений сведем в таблицу 3. Используемое оборудование и программное обеспечение (ПО) при проектировании. Таблица 3 – Используемое оборудование и Подля проектирования системы
Определим исходные данные для расчета затрат на внедрение системы. При внедрении систем учитываются трудозатраты сотрудников, осуществляющих работы (кодирование, монтаж систем, тестирование, отладку), а также затраты на оборудование, комплектующие, материалы и специальное программное обеспечение, позволяющее физически реализовать и обеспечить качество системы. Определение суммы материальных затрат. Составим ведомость применяемых материалов на изготовление. Таблица 4 - Ведомость материалов
М = ∑i1Q×Цi , руб. (4.1) где
Ц – цена i-того материала , руб.; i=1 перечень видов материалов на изготовление проектируемого изделия; Определим стоимость и перечень покупных комплектующих изделий. Составим ведомость комплектующих изделий. Таблица 5 - Ведомость комплектующих изделий
Download 0,54 Mb. Do'stlaringiz bilan baham:
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Bosh sahifa
юртда тантана
Боғда битган
Бугун юртда
Эшитганлар жилманглар
Эшитмадим деманглар
битган бодомлар
Yangiariq tumani
qitish marakazi
Raqamli texnologiyalar
ilishida muhokamadan
tasdiqqa tavsiya
tavsiya etilgan
iqtisodiyot kafedrasi
steiermarkischen landesregierung
asarlaringizni yuboring
o'zingizning asarlaringizni
Iltimos faqat
faqat o'zingizning
steierm rkischen
landesregierung fachabteilung
rkischen landesregierung
hamshira loyihasi
loyihasi mavsum
faolyatining oqibatlari
asosiy adabiyotlar
fakulteti ahborot
ahborot havfsizligi
havfsizligi kafedrasi
fanidan bo’yicha
fakulteti iqtisodiyot
boshqaruv fakulteti
chiqarishda boshqaruv
ishlab chiqarishda
iqtisodiyot fakultet
multiservis tarmoqlari
fanidan asosiy
Uzbek fanidan
mavzulari potok
asosidagi multiservis
'aliyyil a'ziym
billahil 'aliyyil
illaa billahil
quvvata illaa
falah' deganida
Kompyuter savodxonligi
bo’yicha mustaqil
'alal falah'
Hayya 'alal
'alas soloh
Hayya 'alas
mavsum boyicha
yuklab olish