Введение

Задачей курсового проекта является развитие и закрепление навыков самостоятельной работы при решении конкретной задачи, овладение ме­тодикой расчета и конструирования изделий ЭАВТ.

Цель данной конструкторской разработки состоит в проектировании цифрового устройства, позволяющего устанавливать необходимое время выдержки при фотопечати и отключать фотоувеличитель при окончании выдержки, а также в том, чтобы научиться использовать нормативно-конструкторскую документацию при разработке изделия и ознакомиться с порядком по­строения, изложения и оформления конструкторской документации.

В различных сферах человеческой деятельности (журналистика, издательство, коммерческие организации, связанные с фотоделом, фотолюбительство и т.д.) существуют фотостудии, где происходит изготовлении фотоснимков различного формата по ранее отснятой фотопленки. Для переноса изображения с фотоснимка на фотобумагу используются специальные фотоувеличивающие приборы. Время работы данного устройства может повлиять на качество получаемой фотографии, это зависит от используемой фотобумаги и фотопленки. Поэтому ставится задача установки времени выдержки работы увеличителя. Эту задачу можно решить с помощью специального таймера времени, которое через установленный пользователем промежуток времени будет отключать фотоувеличитель.

В огромном многообразии изделий электронной техники семейство таймеров времени занимает особое место. Таймеры времени применяются в различных сферах человеческой деятельности: кондитерская, медицина, промышленность и т.д. Они бывают механические и электронные. Недостаток механических – это износ движущихся механических частей и трудность выставить более точное время выдержки. По сравнению с механическими таймерами электронные таймеры имеют большее преимущество, т.к. выполняются по цифровой логической схеме или постепенной разрядке элемента накопителя энергии (емкость). Таймеры с элементами накопителя энергии не надежны, т.к. в них то же трудно выставить точное время выдержки из-за нестабильности параметров емкости, которая также со временем может и изменяться (уменьшаться).

Поэтому проектируемое устройство будет выполняться на цифровой основе с использованием логических элементов и такт отсчета времени будет задаваться с помощью генерирующего устройства на логических элементах, параметры которого не зависят от условий работы устройства. Устройство включает и выключает через установленный промежуток времени фотоувеличитель, т.е. работает по принципу электронного реле, поэтому будет называться «реле времени фотолюбителя».

1 РАСШИРЕННОЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

1.1 Постановка задачи

Проектируемое устройство предназначено для отключения фотоувеличитель через установленный промежуток времени.

Разрабатываемое изделие должно решать следующие задачи:

• через установленный промежуток времени отключать фотоувеличитель и подавать звуковой или световой сигнал;

• запуск должен проходить при желании пользователя;

• иметь функцию преждевременного отключения фотоувеличивающего устройства;

• проектируемое устройство должно быть простым в обращении и иметь визуальную индикацию режимов работы;

• иметь по возможности малые габариты и массу.

1.2 Технические и конструктивные требования.

Разрабатываемое реле времени должно обладать следующими тех­ническими характеристиками

Напряжение питания (от блока питания), В 9;

Ток потребления не более, А 0,2;

Мощность управляемой нагрузки не более, Вт 200;

Поддиапазоны выдержки работы фотоувеличителя

1 диапазон, сек 0,1…9,9;

2 диапазон, сек 1…99;

3 диапазон, мин 1…99;

Частота задающего генератора, Гц 32768;

Проектируемое устройство должно удовлетворять следующим усло­виям эксплуатации и транспортирования (ГОСТ 16019 – 78):

Температура окружающей среды, °С от плюс 10 до +40;

Влажность окружающей среды, % не выше 80;

Воздействие линейных ускорений, м/с² до 150;

Воздействия вибрации и ударов не допускаются;

Объект размещения стационарная;

Условия транспортировки всеми видами транспорта.

Применяемые радиоэлектронные элементы должны быть отечествен­ного производства и предназначенные для общего применения, а также должны удовлетворять условиям ремонтопригодности и взаимозаменяемо­сти. Реле времени должен удовлетворять следующим требованиям надежности.

Среднее время безотказной работы, ч не менее 30000;

Интенсивность отказов, ч^-1 2510^-6;

Гарантийный срок эксплуатации, лет 3.

Проектируемое устройство должен удовлетворять следующим конструктивным требованиям

Число марок применяемых материалов не более 3;

Коэффициент применяемости не менее 0,8;

Коэффициент унификации 0,9.

Органы управления и индикации необходимо вывести на лицевую па­нель. Размеры блока определяются конструктивно.

Ориентировочная номенклатура конструкторской документации:

1. реле времени, спецификация – А4;

2. реле времени, схема электрическая принципиальная – А2;

3. реле времени, сборочный чертеж – А2;

4. перечень элементов схемы электрической принципиальной – А4;

5. плата, сборочный чертеж – А2;

6. плата, спецификация – А4;

7. плата, компоновочный чертеж – А2.

2 АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ

2.1 Сравнительный анализ аналогов

При проведении поиска аналогов проектируемого устройства реле времени были найдены следующие аналоги:

• реле времени на микросхемах серии К155 [1];

• простой таймер времени фотолюбителя [2].

Результаты сравнительного анализа представлены в таблице 1.

Таблица 1 – Сравнительный анализ

Сравниваемые параметры	Проектируемое устройство	Аналог 1	Аналог 2
Функциональное назначение	Выключение фотоувеличителя через установ-ленное время	Выключение фотоувеличителя через установ-ленное время	Выключение фотоувеличителя через установ-ленное время
Поддиапазоны выдержки	0,1…9,9 сек 1…99 сек 1…99 мин	1…99 сек 1…99 мин	1…1000 сек
Напряжение питания	+9 В	+5 В	+12 В
Мощность подключаемой нагрузки	200 Вт	120 Вт	150 Вт
Сигнализация об окончании	Световая, звуковая	Звуковая	нет
Задающий генератор	Встроенный 32768 Гц	От сети 50 Гц	Разрядка емкости

По результатам сравнения в таблице 1 можно сделать вывод, что проектируемое реле времени обладает как преимуществами перед своими аналогами, так и недостатками.

Достоинства проектируемого устройства:

• по сравнению с обоими аналогами проектируемое устройство имеет поддиапазон 0,1…9,9 сек, что дает возможность в некоторых случаях получить более качественную фотографию;

• мощность подключаемой нагрузки у проектируемого устройства самая наибольшая, что позволяет подключить более мощную лампу фотоувеличителя, но при замене соответствующих радиоэлементов у аналогов этого можно достичь;

• проектируемое устройство имеет встроенный генератор частотой 32768 Гц задающих импульсов, выполненный на специализированной микросхеме К176ИЕ12, которая применяется в электронных часах, что позволяет устанавливать наиболее точное время выдержки. У первого аналога задающим тактом является электрическая сеть 220 В частотой 50 Гц, эта частота нестабильна, из-за чего может изменяться время выдержки. У второго аналога время выдержки зависит от постепенной разрядки элемента емкости и время устанавливается с помощью переменного резистора, что не позволяет устанавливать точно необходимое время выдержки и также со временем емкость может уменьшаться (высыхать), что приведет к изменению заданного времени.

К недостаткам можно отнести:

• по сравнению со вторым аналогом нельзя плавно изменять установленное время;

• имеет большее напряжение питания по сравнению с первым аналогом, это зависит от используемых элементов.

В настоящее время разработано множество устройств, позволяющих задавать время выдержки при фотопечати, проявке пленки и фотобумаги и обладающие лучшими техническими характеристиками по сравнению с проектируемым устройством, но те характеристики, которыми обладает проектируемой прибор, достаточны для выполнения поставленной задачи.