УИТС.
334180.006
ПЗ
Лист
Дата
ЛистПодпись
№ Документа
Содержание
ВВЕДЕНИЕ 3 |
3 |
1. РАСШИРЕННОЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ 4 |
4 |
2. АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ, ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ОЦЕНКА ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ 6 |
5 |
2.1 Описание и анализ работы электрической схемы 6 |
5 |
2.2 Оценка элементной базы 7 |
8 |
3. РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ РЭУ 12 |
|
3.1 Расчет габаритов основной печатной платы и платы питания 12 |
|
3.2 Объёмно-компоновочный расчёт 13 |
|
4. КОНСТРУКТОРСКИЕ РАСЧЁТЫ 16 |
|
4.1 Расчет геометрических параметров печатной платы 16 |
|
4.2 Конструктивно-технологический расчёт 17 |
|
4.3 Расчет теплового режима 21 |
|
5 ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ УСТРОЙСТВА 24 5.1Описание конструкции блока 24 5.2 Выбор типа электрического монтажа 24 5.3 Выбор конструктивных элементов электрического монтажа 24 5.4 Выбор способов маркировки деталей и сборочных единиц 25 5.5 Выбор способов защиты устройства от внешних воздействий 25 |
|
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 26 |
|
Список литературы 27 |
|
Приложение 28
Введение
Целью данного курсового проекта является систематизация, расширение и закрепление теоретических знаний в области конструирования РЭА, углубленное изучение одного из направлений радиотехники, развитие конструкторских и расчетных навыков. Кроме этого, курсовой проект должен решать комплексную задачу, включающую анализ и обоснование основных элементов и узлов проектируемого РЭУ, разработку конструкции, обоснование принятых технических решений.
Цель данной конструкторской разработки состоит в проектировании переключателя трех гирлянд. Переключатель позволяет получить эффекты "бегущие огни", "бегущая тень" и "накапливающееся" включение - выключение гирлянд. Повторившись несколько раз, один эффект сменяется другим. Направление переключения гирлянд также периодически изменяется на противоположное. В устройстве применен редко используемый способ получения упомянутых эффектов.
1. РАСШИРЕННОЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ
-
Наименование изделия:
Переключатель трех гирлянд
-
Состав изделия:
Устройство должно состоять из двух модулей — основного модуля и модуля питания.
1.3 Технические требования:
Изделие предназначено для работы в диапазоне температур -20°С…+60°С и относительной влажности 50-90% и атмосферном давлении 600-850 мм. рт.ст.
Транспортирование осуществляется любыми видами транспорта в упакованном виде.
По степени защиты от влаги изделие относиться к приборам обычного исполнения (ГОСТ 14087-80).
Хранить изделие при температуре не ниже -5°С в закрытых помещениях.
Разработанное изделие предназначено для использования по IV категории условий эксплуатации (закрытые, отапливаемые и вентилируемые помещения).
1.4 Требования надежности:
Наработка на отказ 10-15 тыс. часов
Интенсивность отказов 10-6-10-9 ч-1.
Долговечность - 10 лет
Гарантийный срок - 1 год
1.5 Конструктивные требования.
Использовать интегральную и дискретную элементную базу.
Форма и размеры конструкции определить в процессе проектирования.
Использовать печатный и объемный монтаж.
Органы коммутации вынести на панель.
Цвет любой.
Устройство выполнить в пластмассовом корпусе.
При монтаже использовать печатный и объемный монтаж.
Органы управления и индикации вывести на лицевую панель.
-
Ориентировочная номенклатура конструкторской документации.
Переключатель трех гирлянд.
Схема электрическая принципиальная – А2.
Печатная плата – А2
Печатный узел – А2
Печатная плата. Сборочный чертеж – А2.
Сборочный чертеж изделия – А2.
Пояснительная записка – А4.
Перечень элементов – А4.
Спецификация на сборочный чертеж ПП – А4.
Спецификация на сборочный чертеж изделия – А4.
Таблица соединений– А4.
2 АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ
2.1 Описание и анализ работы электрической схемы
На мультиплексоре DD1.1 и транзисторе VT1 собран задающий генератор. Частоту вырабатываемых им импульсов можно плавно изменять переменным резистором R2 в широких пределах. Построение генератора на одном из мультиплексоров микросхемы DD1 позволило сократить общее число корпусов микросхем. Информационные входы мультиплексора DD1.1 соединены вместе, поэтому при любых сигналах на адресном входе он работает как повторитель.
Сигнал с выхода задающего генератора поступает на делитель частоты на три, выполненный на триггерах DD2.1 и DD2.2. Скважность сигнала на выходе триггера DD2.1 равна 3/2, а на выходе триггера DD2.2 - 3. К одному из выходов делителя частоты подключен восьмиразрядный счетчик, собранный на микросхеме DD3.
На микросхеме DD4 построен трехразрядный реверсивный регистр сдвига. Роль информационного входа регистра играют соединенные вместе входы D0 и D3. При низком логическом уровне на входе EL происходит сдвиг информации вправо, а при высоком - влево. От уровня напряжения на этом входе зависит направление переключения гирлянд. На объединенные тактовые входы С1 и С2 поступают импульсы с задающего генератора.
Последовательность импульсов, поступающая на вход регистра, формируется с помощью мультиплексора DD1.2. Если на адресный вход подан код 0, на вход регистра DD4 поступают импульсы высокого уровня со скважностью 3/2, их частота в три раза меньше частоты задающего генератора. При этом последовательность зажигания гирлянд соответствует эффекту "бегущие огни'. Когда на адресном входе присутствует код 2, на выходе мультиплексора появляются импульсы скважности 3. В этом случае образуется эффект "бегущая тень'. Если же не адресном входе код 1 или 3, на вход мультиплексора поступает сигнал с выхода первого разряда счетчика DD3.1 Сигнал имеет форму меандра, а частота импульсов в шесть раз меньше частоты задающего генератора. Такая последовательность импульсов необходима для получения "накапливающегося" включения- выключения гирлянд.
Автоматическая смена эффектов и направления переключения гирлянд происходит благодаря тому, что адресные входы мультиплексора DD1.2, а также управляющий вход EL регистра DD4 подключены к старшим разрядам счетчика на микросхеме DD3.
При включении питания в регистре DD4 оказывается случайная информация, однако предварительной установки его не требуется, поскольку в течении трех первых периодов генератора эта информация "выталкивается' из регистра.
На транзисторах VT2-VT4 и тринисторах VS1-VS3 собраны электронные ключи управляющие гирляндами, включенными в розетки X2- X4.
В блок питания устройства входят понижающий сетевой трансформатор Т1, выпрямительные мосты VD1 и VD2 и стабилизатор на микросхеме DA1.
2.2 Оценка элементной базы
Используемая элементная база широко применяется в отечественной промышленности, обладает свойствами безотказности, долговечности, сохраняемости и хорошими электрическими показателями, а также имеет много отечественных и зарубежных аналогов, что повышает ремонтопригодность изделия.
2.2.1 Микросхемы. В разрабатываемом устройстве применяются цифровые микросхемы серий К155, K555, КР1533, КР142.
Микросхема К155ИР1 представляет собой четырехразрядный сдвиговый регистр. Корпус типа 201.16-1, масса не более 1г.
Микросхемы K555ИЕ19, КР1533КП2, КР1533ТМ2 упакованы в корпус 201.14-1.
Микросхема KР142ЕН5А представляет собой мощный стабилизатор напряжения с фиксированными выходными параметрами положительной полярности 5 и 6В и током нагрузки 2 и 3А. Микросхема KР142ЕН5А содержит 39 интегральных элементов, упакована в корпус типа КТ-28-2, масса не более 2,5г.
2.2.2 Элементы сопротивления. В качестве распределителей электрической энергии между цепями и элементами схемы проектируемого устройства применены металлопленочные резисторы общего назначения типа МЛТ-0.125 постоянного сопротивления, предназначенные для работы в цепях постоянного, переменного и импульсного тока. Характеризуются высокой стабильностью параметров, слабой зависимостью сопротивления от частоты и рабочего напряжения, высокой надежностью, теплостойкие, с повышенной механической прочностью, защищены эмалью.
-
Минимальная наработка - 20 000 ч.
-
Срок сохраняемости - 15 лет.
-
Диапазон рабочих температур -60...+125°С.
-
Максимальная допускаемая влажность при работе до 98% при t=40°C.
-
Максимальная мощность рассеяния 0,125 Вт при tокр.среды= +70° С.
-
Диапазон рабочих температур - 60...+125°С.
В разрабатываемом устройстве применяется подстроечный резистор типа СП3-16в со стопорением вала, однооборотный с круговым перемещением подвижной системы.
Параметры подстроечного резистора:
-
диапазон сопротивлений Ом
-
температурный коэффициент сопротивления ±1000×10-61/оС
-
сопротивление изоляции 10000Мом
-
уровень собственных шумов, не более 15%
-
температура окружающей среды -60оС…+125оС
-
износоустойчивость, циклов 500
-
минимальная наработка 15 000ч
-
масса, не более 5,5г
2.2.3 Элементы емкости. В качестве оксидных конденсаторов используются оксидные конденсаторы типа К50-6.
Электролитический полярный конденсатор типа К50-6 предназначен для работы в цепях постоянного, импульсного и пульсирующего токов. Конденсатор выпускается в цилиндрическом металлическом корпусе.
- Диапазон рабочих температур -10...+85 °С.
- Срок сохраняемости 12лет.
2.2.4 Транзисторы. Транзисторы КТ315Б - кремниевые, эпитаксиально-планарные, структуры n-p-n, универсальные, применяются в низкочастотных устройствах с малым уровнем шумов, переключающих, усилительных и генераторных устройствах средней и высокой частоты, у которых:
- постоянная рассеиваемая мощность, мВт 150;
-
температура окружающей среды, °С -40...+85;
-
масса, г 0,18.
2.2.5 Диодный мост. В разрабатываемом устройстве применяются диодные мосты КЦ405И, представляющие собой блоки из кремниевых диффузионных диодов. Выпускаются в пластмассовых корпусах с жесткими выводами.
-
обратное напряжение, В 500;
-
средний выпрямленный ток на частоте fкГц, мА 600;
-
температура окружающей среды, °С -40...+85.
2.2.6 Тиристор. Тиристоры КУ201К – кремниевые ппланарно-диффузионныые, структуры p-n-p-n, триодные, незапираемые. Предназначены в качестве ключей средней мощности. Выпускаются в металлостеклянном корпусе с жесткими выводами. Масса тиристора не более 18г.
- обратное напряжение, В 300;
-
средний прямой ток, А 2;
-
напряжение на управляющем электроде, В 10;
-
рассеиваемая мощность, Вт 4;
-
температура окружающей среды, °С -60...+85.
2.2.7 Светодиод. Светодиод АЛ307А маркируется одной точкой. Масса не более 0,25г.
-
Сила света при Iпр=10мА, не менее 0,15мкд;
-
постоянный прямой ток:
при Т= -60оС…+70оС 20мА;
- обратное напряжение 2В;
- температура окружающей среды Т= -60оС…+70оС.
2.2.8 Понижающий трансформатор с напряжением на вторичной обмотке 7-10 В при токе нагрузки не менее 300 мА.
2.2.9 Тумблер Т1 - тумблер, предназначен для использования в цепях постоянного и переменного тока, используется при конструировании любой радиоэлектронной аппаратуры.
Технические характеристики:
-
Сопротивление изоляции, Мом не менее:
-
при нормальных климатических условиях 1000;
-
в условиях повышенной влажности 100;
-
Эл.прочность изоляции при нормальных климатичеких условиях, В 1500;
-
Сопротивление эл. Контактов, Ом, не более: 0,01;
-
Масса, г. : 23.
Условия эксплуатации:
-
Температура окружающей среды от –60 до +70°С;
-
Относительная влажность до 98% при температуре до +35°С;
-
Атмосферное давление от 2 до 104 кПа.