Зміст
Вступ…………………………………………………………………………..3
Розробка виробу………………………………………………………….4
1.1Огляд існуючих прототипів……………………………………………4
1.2Розробка конструкторської документації…………………………….9
1.3Аргументація схемних рішень та використаної елементної бази…..10
Описання роботи стенду…………………………………………………12
2.1Призначення виробу…………………………………………………...12
2.2Характеристики виробу………………………………………………..12
2.3Склад виробу і призначення його частин…………………………….13
2.4Будова та робота стенду……………………………………………….14
2.5Маркування…………………………………………………………….14
Використання за призначенням…………………………………………15
Технічне обслуговування, поточний ремонт, зберігання……………...16
Економічна частина……………………………………………………...19
Охорона праці і міри безпеки…………………………………………...
Висновки……………………………………………………………………..
Список використаних джерел………………………………………………
Вступ
У сучасній техніці широко використовується принцип керування енергією, що дозволяє за допомогою витрати невеликої кількості енергії управляти енергією, але в багато разів більшою. Форма як керованої, так і керуючої енергії може бути: механічною, електричною, світловою, тепловою і т.д.
Окремий випадок керування енергією, при якому процес керування є плавним й однозначним і керованим потужність перевищує керуючу, зветься посилення потужності або просто посилення; пристрій, що здійснює таке керування, називають підсилювачем.
Дуже широке застосування в сучасній техніці мають підсилювачі, у яких як керуюча, так і керована енергія являє собою електричну енергію. Такі підсилювачі називають підсилювачами електричних сигналів.
Керуюче джерело електричної енергії, від якого посилювані електричні коливання надходять на підсилювач, називають джерелом сигналу, а ланцюг підсилювача, у яку ці коливання вводяться, - вхідним ланцюгом або входом підсилювача. Джерело, від якого підсилювач одержує енергію, перетворену їм у посилені електричні коливання, назвемо основним джерелом живлення. Крім нього, підсилювач може мати й інші джерела живлення, енергія яких не перетвориться в електричні коливання. Пристрій, що є споживачем посилених електричних коливань, називають навантаженням підсилювача або просто навантаженням; ланцюг підсилювача, до якого підключається навантаження, називають вихідним ланцюгом або виходом підсилювача.
Підсилювачі електричних сигналів, застосовуються в багатьох областях сучасної науки й техніки. Особливо широке застосування підсилювачі мають у радіозв'язку й радіомовленні, радіолокації, радіонавігації, радіопеленгації, техніці радіовимірювань, де вони є основою побудови всієї апаратури [1].
Метою дипломного проекту є розробити схему генератора низьких частот та керівництво по експлуатації.
1 Розробка виробу
1.1. Огляд існуючих прототипів
Генератори низької частоти (ГНЧ) використовують для отримання незатухаючих періодичних коливань електричного струму в діапазоні частот від часток Гц до десятків кГц. Такі генератори, як правило, являють собою підсилювачі, охоплені позитивним зворотним зв’язком (рис. 1.1) через фазоздвигаючі ланки. Для здійснення цього зв’язку і для збудження генератора необхідні наступні умови: сигнал з виходу підсилювача повинен надходити на вхід зі зрушенням по фазі 360 градусів, а сам підсилювач повинен мати деякий запас коефіцієнта посилення, KycMIN. Оскільки умова оптимального зсуву фаз для виникнення генерації може виконуватися тільки на одній частоті, саме на цій частоті і збуджується підсилювач з позитивним зворотним зв’язком.
Рис. 1.1 – Генератори низької частоти у вигляді підсилювачів, охоплених позитивним зворотним зв’язком [2].
Рис. 1.2 - Генератори низької частоти у вигляді RC-фільтра [3].
Для зсуву сигналу по фазі використовують RC- та LC- ланки, крім того, сам підсилювач вносить в сигнал фазовий зсув. Для отримання позитивного зворотного зв’язку в генераторах (рис. 1.1, 1.5, 1.7) використаний подвійний Т-подібний RC-міст; у генераторах (рис. 1.2, 1.6, 1.8) – міст Віна; в генераторах (рис. 1.3 – 1.4) – фазозсуваючі RC-ланки. У генераторах з RC-ланками число ланок може бути досить великим. На практиці ж для спрощення схеми число не перевищує двох, трьох.
Рис. 1.3 – Генератор низької частоти з фазозсуваючою RC-ланкою
Рис. 1.4 - Генератор низької частоти з фазозсуваючою RC-ланкою
Розрахункові формули і співвідношення для визначення основних характеристик RC-генераторів сигналів синусоїдальної форми наведені в таблиці 1.1. Для простоти розрахунку і спрощення підбору деталей використані елементи з однаковими номіналами. Для обчислення частоти генерації (в Гц) в формули підставляють значення опорів, виражені в Омах, ємностей – у Фарада. Для прикладу, визначимо частоту генерації RC-генератора з використанням триланкової RC-це-пі позитивного зворотного зв’язку (рис. 1.4). При R = 8,2 кОм; С = 5100 пФ (5,1 х1СГ9 Ф) робоча частота генератора буде дорівнює 9326 Гц.
Таблиця 1.1Основны характеристики RC-генераторів сигналів синусоїдальної форми.
Фазообертаюча ланка |
Назва ланки або схеми |
Частота генерації, Гц; |
Коеф. підсилення, min |
Примітка |
1.1 |
Двойной Т-мост |
0,159/RC |
11 |
С1=С2=С; С3=С/0,207; R1=R2=R;R3=0.207R |
1.2 |
Мост Віна |
0,159/RC |
3 |
R1=R2=R; C1=C2=C |
1.3 |
3*RC-Rпаралель |
0,065/ RC |
29 |
R1=R2=R3=R; C1=C2=C3=C |
1.4 |
3*RC-Спаралель |
0,039/ RC |
29 |
R1=R2=R3=R; C1=C2=C3=C |
Для того щоб співвідношення резистивної-ємнісних елементів генераторів відповідало розрахунковим значенням, вкрай бажано, щоб вхідні та вихідні ланцюга підсилювача, охопленого петлею позитивного зворотного зв’язку, не шунтувати ці елементи, не впливали на їх величину. У цьому зв’язку для побудови генераторних схем доцільно використовувати каскади посилення, що мають високий вхідний і низький вихідний опору.
На рис. 1.5, 1.7 приведені «теоретична» і нескладна практична схеми генераторів з використанням подвійного Т-моста в ланцюзі позитивного зворотного зв’язку.
Генератори з мостом Вина показані на рис. 1.6, 1.8 [1]. В якості ПНЧ використаний двохкаскадний підсилювач. Амплітуду вихідного сигналу можна регулювати потенціометром R6. Якщо потрібно створити генератор з мостом Вина, перебудовується за частотою, послідовно з резисторами R1, R2 (рис. 1.2, 1.6) включають здвоєний потенціометр. Частотою такого генератора можна також управляти, замінивши конденсатори С1 і С2 (рис. 1.2, 1.6) на здвоєний конденсатор змінної ємності. Оскільки максимальна ємність такого конденсатора рідко перевищує 500 пФ, вдається перебудовувати частоту генерації тільки в області досить високих частот (десятки, сотні кГц). Стабільність частоти генерації в цьому діапазоні невисока.
Рис. 1.5 - Схема генератора з використанням подвійного Т-моста в ланці позитивного зворотного зв’язку.
Рис. 1.6 - Генератор з мостом Віна
На практиці для зміни частоти генерації подібних пристроїв часто використовують перемикаються набори конденсаторів або резисторів, а у вхідних ланцюгах застосовують польові транзистори. Під всіх наведених схемах відсутні елементи стабілізації вихідної напруги (для спрощення), хоча для генераторів, що працюють на одній частоті або у вузькому діапазоні її перебудови, їх використання не обов’язково.
Схеми генераторів синусоїдальних сигналів з використанням триланкових фазозсуваючих RC-ланок (рис. 1.3)
Рис. 1.7 - Генератор з використанням подвійного Т-моста в ланці позитивного зворотного зв’язку
Рис. 1.8 - Генератор з мостом Віна
Представлені вище звукові генератори можуть бути використані в якості економічних індикаторів стану (ввімкнено/вимкнено) вузлів та блоків радіоелектронної апаратури, зокрема, світловипромінюючих діодів, для заміни або дублювання світлової індикації, для аварійної та тривожної індикації і т.д.
1.2. Розробка конструкторської документації
Cтадії розроблення конструкторської документації:
- технічне завдання;
- технічна пропозиція;
- ескізний проект;
- технічний проект;
- робоча документація.
Замовник, на підставі аналізу власних потреб і досягнень вітчизняної та зарубіжної науки й техніки, опрацьовує і подає проектній організації замовлення, в якому вказує свої техніко-експлуатаційні та економічні вимоги, яким повинна відповідати проектований електро пристрій.
Технічне завдання опрацьовується на підставі:
- замовлення замовника на проектування електро пристрою;
- технічних вимог та інших стандартів, що відносяться до електро пристроїв заданого типу;
- результатів теоретичних і експериментальних досліджень;
- вивчення вітчизняних та зарубіжних винаходів і патентної документації.
На цій стадії проектування розглядаються можливі варіанти загального компонування електро пристрою, різні конструктивні рішення, проводиться їх перевірка на патентну чистоту та конкурентну здатність й відповідність вимогам техніки безпеки тощо.
Ескізний проект розробляється, якщо це передбачено в технічному завданні.
Основною метою ескізного проекту є розробка конструкторської документації, яка до кінця розкриває принцип дії електро пристрою.
Технічний проект – це сукупність конструкторських документів, які описують кінцеві технічні розв’язки і дають повну інформацію про будову проектованого електричного пристрою і усі необхідні для опрацювання робочої документації конструкторські документи і дані.
Робоча документація – це сукупність конструкторських документів, які повністю визначають будову електро пристрою й усі дані для її виготовлення, контролю, приймання, експлуатації та ремонту.
Під час виконання дипломного проекту розроблена схема електрична принципова та складальне креслення генератора низької частоти , які приведені в додатку А та Б.
1.3. Аргументація схемних рішень та використаної елементної бази
Для якісного налагодження, ремонту або розробки аудіотехніки просто потрібний хороший генератор синусоїдальної напруги з мінімальним коефіцієнтом гармонік. Низькочастотний генератор має наступні характеристики:
- діапазони частот - 20-200 Гц, 200-2000 Гц, 2000-20000 Гц;
- вихідна напруга на навантаженні 3 кОм - 3 вольти.
Генератор живиться від мережі через вбудоване джерело живлення. Підсилювач, на якому виконаний генератор, зібраний на операційному підсилювачі DА1. Міст Віна утворюють резистори R1 - R3 і конденсатори С1-С6. Здвоєний змінний резистор R1 служить для плавної установки частоти. Перемикачем S1 перемикаються конденсатори мосту Віна, і таким чином перемикаються діапазони установки частоти. Ланцюг стабілізації вихідної напруги утворено стабілітроном VD1 і чотирма перемикальними його полярність діодами, зібраними на транзисторному складанні А2. Звичайно можна використати і окремі діоди, але діоди навіть в одній партії можуть істотно відрізнятися, що спричинить збільшення коефіцієнта нелінійних спотворень. Можна використати діодне складання з діодами, зробленими на одному кристалі, по тому, що тоді параметри діодів будуть однаковими.
Стабілітрон, комутований транзисторним складанням, входить до складу ООС операційного підсилювача і регулює її глибину, не дозволяючи обмежуватися синусоїдальному сигналу. До складу ООС також входять резистори R5, R4 і конденсатор С7. Резистором R4 можна встановлювати глибину ООС (рівень вихідної напруги НЧ). Резистором R6 регулюють рівень вихідного сигналу НЧ. У генераторі можна використати операційні підсилювачі: КР140УД7, КР140УД708, КР140УД6, КР140УД608. Стабілітрон КС139 можна замінити на КС133А, діоди КД105 - будь-якими малопотужними випрямними діодами. Трансформатор живлення будь-хто на 9-11 вольт. Змінні резистори бажано використати з лінійним законом регулювання (СП- 4 групи "А"). За відсутності транзисторного складання можна використати діоди КД103, включивши їх замість транзисторів складання (катод замість емітера, анод - замість сполучених колектора і бази). Але в цьому випадку збільшення коефіцієнта нелінійних спотворень може досягти 0,3 %. Налагодження полягає в підстроюванні R4 так, щоб при верхньому положенні R7, отримати вихідну напругу 3 вольти. Градуювання шкали R1 можна виконати з використанням частотоміра.