варіант №1

варіант №2

варіант №3

Тепловий режим

2

3

1

Вібраційна та ударна міцність

3

2

1

Складність виконання

1

1

3

Масогабарити

3

3

1

∑

9

9

6

Тип матеріалу

Міцність на відшаровування, Н

Час стійкості до впливу розплавленого припою, с

Стріла прогину на довжині 1мм, мм

Інтервал робочих температур, °С

Вартість ,

м² /грн

Короблен

ня

S

1

2

3

4

5

6

7

8

Ваговий коеф.

0.3

0.1

0.2

0.1

0.2

0.1

1.0

ГФ-2-50

2.7

5

27

-60/+85

2.7

2

3.3

3

Отже, згідно сумарного коефіцієнту ефективності, у якості матеріалу друкованої плати обираємо фольгований двосторонній склотекстоліт СФ-2-50Г(ГОСТ 25922-83).

Проектування оригінального вузла

В якості оригінального вузла в даному курсовому проекті використано трансформатор живлення Т1(див. РВ12.464311.001Е3).

Вихідні дані для розрахунку випрямляча

випрямлена напруга на навантаженні U_вих = 9В

випрямлений струм на навантаженні I_вих = 0.125А

напруга мережі U₁=220В(-15%…+10%)

частота мережі f = 48…60Гц

Розрахунок випрямляча вторинної обмотки

Для розрахунку випрямляча вторинної обмотки попередньо необхідно визначити значення напруги та струму, що випрямлені випрямлячем U₀₂ та І₀₂ відповідно.

, де - напруга, що споживається мікросхемою КРЕН9Б,

Оскільки напруга живлення має розкид параметрів U₁=220В(-15%…+10%), то для забезпечення стабільної напруги на виході, при U₁=187В потрібно збільшити сумарну випрямлену напругу на 15%, отже

≈ 13.5 + 2 ≈ 15.5В.

,

де - струм, що споживається мікросхемою КPЕН9Б.

По наближеним формулам [2, табл.VIII.5], знаходимо значення зворотної напруги на

діодах U_зв2, середнього струму I_ср2 та амплітуди струму I_м2, через діоди:

, де U₀₂ та І₀₂ – значення напруги та струму, що випрямлені випрямлячем.

Вибираємо діоди КД405А [2, табл.IV.4] зі наступними параметрами:

= 50В, , U_пр2 = 1В, ΔT_роб = -60°С...+130°С.

Визначаємо опір навантаження випрямляча:

Приймаємо опір вторинної обмотки трансформатора рівним:

,[3, с.505]

Визначаємо прямий опір діода,[2, с.505]:

Визначаємо активний опір фази випрямляча,[2, с.505]:

Визначаємо основний розрахунковий коефіцієнт по формулам в [2, табл.VIII.5]:

В залежності від знайденого коефіцієнта А₂, з (рис.5) та (рис.6) знаходимо допоміжні коефіцієнти B₂, D₂, F₂, H₂.

B₂ = 1.1, D₂ = 2.2, F₂ = 11, H₂ = 470 Ом·мкФ.

Визначимо деякі параметри вторинної обмотки[2, табл.VIII.5]:

,

де - напруга холостого ходу вторинної обмотки,

І₂ - струм вторинної обмотки.

Визначаємо уточнені параметри діодів[2, табл.VIII.5]:

Параметри діодів, що були вибрані раніше, не перевищують максиммальних, тобто діоди вибрані правильно.

Розрахунок згладжуючого конденсатора

Визначаємо вихідну ємність випрямляча, [2, с.506]:

де - коефіцієнт пульсацій (0.05...0.15).

Вибираємо конденсатор К50-5 [2, табл.II.10] з слідуючими параметрами:

С18 = 220(-10...+50%)мкФ, U_ном = 25В, ΔT_роб = -40°С...+70°С.

Вибір елементної бази

В трансформаторах, потужність яких не перевищує 100Вт, а напруга не перевищує 1000В при частоті f = 50Гц, для забезпечення мінімальної маси, найменших габаритів, менших втрат та забезпечення найменшого зовнішнього поля застосовуються кільцеві стрічкові магнітопроводи типу ОЛ. Для забезпечення найменшої вартості при достатніх магнітних властивостях магнітопроводу доцільно застосувати сталь 2411 з товщиною листа, що відповідає даній частоті - 0.35мм. Обмотки трансформаторів даних потужностей виконуються з емальованих провідників ПЕВ-1.

В якості міжшарової, міжобмоточної та зовнішньої ізоляції використаємо кабельний папір товщиною 0.1 мм. Конкретний вибір матеріалу та розмірів магнітопровода, провідників, ізоляції наведено в розділі 7.4.

Конструкційний розрахунок трансформатора

Вихідні дані для розрахунку трансформатора

напруга вторинної обмотки U₂ = 17В

струм вторинної обмотки I₂ = 0.2А

напруга мережі U₁=220В(-15%…+10%)

частота мережі f = 48…60Гц

Вибір типу та матеріалу магнітопроводу

Визначимо потужність трансформатора:

де P₂ - потужності вторинної обмотки.

Згідно з рекомендаціями, що наведені в [1,c.35] вибираємо кільцевий стрічковий магніто- провід.

Як матеріал вибираємо сталь 2411 , з товщиною листа, що відповідає заданій частоті, 50Гц - 0.35мм. По знайденому значенню Р з [1, табл 2.4], [1, табл 2.6-7], отримаємо орієнтовні параметри магнітопроводу та сталі:

В_м = 1.4 Тл (магнітна індукція),

j = 8 A/мм² (густина струму),

К_в = 0.25 (коефіцієнт заповнення вікна магнітопроводу міддю),

К_ст = 0.9 (коефіцієнт заповнення магнітопроводу сталлю),

η = 0.6 (ККД),

соsφ = 0.9 (зсув фази).

Визначимо добуток площі перерізу сталі на площу вікна:

Згідно з рекомендаціями, що наведені в [1,c.35] з [1, додаток 6], по величині S_ст S_в, вибираємо магнітопровід ОЛ 25/40-12.5, (рис.7) з наступними характеристиками:

Sст = 0.94см2 (площа перерізу магнітопроводу),

lст = 10.2см (середня довжина магнітної лінії),

Vст = 9.57см3 (об’єм сталі),

Gст = 0.064кг (маса сталі),

d = 25мм, а = 7.5мм, b = 12.5мм, D = 40мм.

рис.7

Розрахунок кількості витків обмоток

, де N₁ – кількість витків первинної обмотки, N₂ - кількість витків вторинної

обмотки, ΔU₁ – відносне падіння напруги у первинній обмотці, ΔU₂ - відносне падіння напруги у вторинній обмотці [1, табл. 2.4], S_стакт = S_м(см)·К_ст .

ΔU₁ = 20В, ΔU₂ = 35В, S_стакт = 0.75·1.25·0.9 = 0.844 см².

Розрахунок струму холостого ходу

Визначимо повні втрати в сталі, при величині індукції 1.4Тл:

де p_ст – питомі втрати в сталі [1, рис. 2-9], - маса сталі [1, додаток 6].

Визначимо активну складову струму холостого ходу:

Визначимо повну потужність намагнічування, при величині індукції 1.7Тл:

, де q_ст – питома потужність намагнічування [1, рис. 2-11].

Визначимо реактивну складову струму холостого ходу:

Визначимо струм холостого ходу:

= 0.015A

Перевірка правильності вибору магнітопроводу наведена в пункті 7.4.5.

Перевірка правильності вибору магнітопроводу

Визначимо струм первинної обмотки:

Визначимо відносне значення струм холостого ходу:

Згідно з [1, с. 46], для трансформаторів, що працюють на частоті 50Гц = 49 %, є допустимим значенням, бо воно лежить в межах 30-50%, отже орієнтовне значення індукції та розміри магнітопроводу вибрані правильно.

Розрахунок діаметрів провідників

Для зменшення локального перегріву котушки, густину струму в первинній обмотці робимо на 20% менше ніж розрахункове значення, a густину струму у вторинній обмотці на 20% більше, тоді діаметри провідників будуть:

Користуючись [1, додаток 2], вибираємо провід ПЕВ-1 ГОСТ 7262-78, Т_max = 120°С.

d₁ = 0.08мм, S_пр1 = 0.005 мм², g_пр1 = 0.0448кг,

d₂ = 0.16мм, S_пр2 = 0.02 мм²,g_пр2 = 0.179кг,

,де g_пр – маса 1км проводу.

Уточнюємо значення густини струмів в обмотках:

Розрахунок геометричних розмірів обмоток

Розрахунок геометричних розмірів обмоток будемо проводити згідно з [4, стр.197 - 203,218 - 225].

Знайдемо зовнішній та внутрішній діаметри магнітопровода з ізоляцією:

,

де - товщина та кількість витків міжобмоточної ізоляції.

Знайдемо довжину середньої лінії первинної обмотки:

,

де - коефіцієнт укладки, що враховує випучування проводу, залежить від його діаметру ( К_у = 1.3 ).

Визначимо кількість шарів первинної обмотки по зовнішньому діаметру магнітопровода :

Визначимо кількість шарів первинної обмотки по внутрішньому діаметру магнітопровода:

Знайдемо зовнішній та внутрішній діаметри трансформатора з намотаною первинною обмоткою не враховуючи міжобмоточну ізоляцію:

,

Знайдемо зовнішній та внутрішній діаметри трансформатора з намотаною первинною обмоткою враховуючи міжобмоточну ізоляцію:

Знайдемо середню довжину витка первинної обмотки:

,

де - товщина та висота магнітопроводу; - товщина міжобмоточної ізоляції зовні та всередині магнітопроводу; - товщина витків первинної обмотки зовні та всередині магнітопроводу.

Знайдемо довжину середньої лінії вторинної обмотки:

,

де - коефіцієнт укладки, що враховує випучування проводу, залежить від його діаметру ( К_у = 1.25 ).

Визначимо кількість шарів вторинної обмотки по зовнішньому діаметру магнітопровода :

Визначимо кількість шарів вторинної обмотки по внутрішньому діаметру магнітопровода:

Знайдемо зовнішній та внутрішній діаметри трансформатора з намотаною вторинною обмоткою не враховуючи міжобмоточну ізоляцію:

,

Знайдемо зовнішній та внутрішній діаметри трансформатора з намотаною вторинною обмоткою враховуючи міжобмоточну ізоляцію:

Знайдемо середню довжину витка вторинної обмотки:

,

де - товщина витків вторинної обмотки зовні та всередині магнітопроводу.

Визначаємо кінцеві габаритні розміри трансформатора:

,,

Визначимо масу міді первинної обмотки:

, де g_пр1 – маса 1м проводу в грамах.

Визначимо масу міді вторинної обмотки:

де g_пр2 – маса 1м проводу в грамах.

Визначимо втрати в міді первинної обмотки:

де ρ – множник, що береться при перегріві Т = 105^оС – 2.7, [3, c. 47].

Визначимо втрати в міді вторинної обмотки:

Визначимо сумарні втрати в міді котушки:

Розрахунок теплового режиму трансформатора

Визначимо поверхню охолодження трансформатора:

Визначимо питому поверхню охолодження первинної обмотки:

Визначимо питому поверхню охолодження вторинної обмотки:

Згідно з графіка залежності температури перегріву від питомої поверхні охолодження

(рис. 8), якщо питома поверхня охолодження більше ніж 20Вт/см², то перегрів складатиме не більше ніж 25^оС, навіть коли температура навколишнього середовища буде + 40^оС, то температура обмоток складе , що допустимо при встановленні трансформатора на шасі.

рис.8

Розрахунок опорів обмоток трансформатора та падіння напруг

Визначимо опір первинної обмотки за Т=20°С:

Визначимо опір вторинної обмотки за Т=20°С:

Визначимо фактичне падіння напруги первинної обмотки за Т=20°С:

Визначимо фактичне падіння напруги вторинної обмотки за Т=20°С:

Визначимо опір первинної обмотки за Т=65°С:

,

де - ТКО; - різниця температур.

Визначимо опір вторинної обмотки за Т=65°С:

Визначимо фактичне падіння напруги первинної обмотки за Т=65°С:

Визначимо фактичне падіння напруги вторинної обмотки за Т=65°С:

Оскільки фактичне падіння напруг обмоток трансформатора значно відрізняється від взятих при розрахунку скоректуємо число витків обмоток.

Перерахунок кількості витків

Визначаємо число витків обмоток при яких фактичне падіння напруг обмоток відповідає раніше взятим:

Перерахунок геометричних розмірів обмоток

Розрахунок геометричних розмірів обмоток будемо проводити згідно з [4, стр.197 - 203,218 - 225].

Знайдемо зовнішній та внутрішній діаметри магнітопровода з ізоляцією:

,

де - товщина та кількість витків міжобмоточної ізоляції.

Знайдемо довжину середньої лінії первинної обмотки:

,

де - коефіцієнт укладки, що враховує випучування проводу, залежить від його діаметру ( К_у = 1.3 ).

Визначимо кількість шарів первинної обмотки по зовнішньому діаметру магнітопровода :

Визначимо кількість шарів первинної обмотки по внутрішньому діаметру магнітопровода:

Знайдемо зовнішній та внутрішній діаметри трансформатора з намотаною первинною обмоткою не враховуючи міжобмоточну ізоляцію:

Знайдемо зовнішній та внутрішній діаметри трансформатора з намотаною первинною обмоткою враховуючи міжобмоточну ізоляцію:

Знайдемо середню довжину витка первинної обмотки:

,

де - товщина та висота магнітопроводу; - товщина міжобмоточної ізоляції зовні та

всередині магнітопроводу; - товщина витків первинної обмотки зовні та

всередині магнітопроводу.

Знайдемо довжину середньої лінії вторинної обмотки:

,

де - коефіцієнт укладки, що враховує випучування проводу, залежить від його діаметру ( К_у

= 1.25 ).

Визначимо кількість шарів вторинної обмотки по зовнішньому діаметру магнітопровода :

Визначимо кількість шарів вторинної обмотки по внутрішньому діаметру магнітопровода:

Знайдемо зовнішній та внутрішній діаметри трансформатора з намотаною вторинною обмоткою не враховуючи міжобмоточну ізоляцію:

,

Знайдемо зовнішній та внутрішній діаметри трансформатора з намотаною вторинною обмоткою враховуючи міжобмоточну ізоляцію:

Знайдемо середню довжину витка вторинної обмотки:

,

де - товщина витків вторинної обмотки зовні та всередині магнітопроводу.

Визначаємо кінцеві габаритні розміри трансформатора:

,,

Визначимо масу міді первинної обмотки:

де g_пр1 – маса 1м проводу в грамах.

Визначимо масу міді вторинної обмотки:

де g_пр2 – маса 1м проводу в грамах.

Визначимо втрати в міді первинної обмотки:

де ρ – множник, що береться при перегріві Т = 105^оС – 2.7, [3, c. 47].

Визначимо втрати в міді вторинної обмотки:

Визначимо сумарні втрати в міді котушки:

Перерахунок теплового режиму трансформатора

Визначимо поверхню охолодження трансформатора:

Визначимо питому поверхню охолодження первинної обмотки:

Визначимо питому поверхню охолодження вторинної обмотки:

Згідно з графіка залежності температури перегріву від питомої поверхні охолодження

(рис. 4), якщо питома поверхня охолодження більше ніж 20Вт/см², то перегрів складатиме не більше ніж 20^оС, навіть коли температура навколишнього середовища буде + 40^оС, то температура обмоток складе , що допустимо при встановленні трансформатора на шасі.

Розрахунок опорів обмоток трансформатора та падіння напруг

Визначимо опір первинної обмотки за Т=20°С:

Визначимо опір вторинної обмотки за Т=20°С:

Визначимо фактичне падіння напруги первинної обмотки за Т=20°С:

Визначимо фактичне падіння напруги вторинної обмотки за Т=20°С:

Визначимо опір первинної обмотки за Т=65°С:

,

де - ТКО; - різниця температур.

Визначимо опір вторинної обмотки за Т=65°С:

Визначимо фактичне падіння напруги первинної обмотки за Т=65°С:

Визначимо фактичне падіння напруги вторинної обмотки за Т=65°С:

Проектування деталей

Розрахунок друкованої плати

Визначення розмірів ДП. Розрахунок площі елементів:

Під площею елемента розуміється площа самого елемента плюс площа необхідна для трасування. Площа і-того елемента розраховується за формулою:

,

де a та b – габаритні розміри елемента; m – коефіцієнт, що залежить від складності плати

(0.85…0.9), беремо 0.9; n = 0.2; K – кількість виводів елемента;K_з - кількість задіяних виводів елемента.

Розрахунок площі плати:

,

де - площа і-того елемента; K_щ – коефіцієнт щільності розташування, що залежить від складності плати (0.8…1), беремо 1.

Вибираємо плату типорозміром 90х90мм.

Розрахунок кількості шарів плати

Визначимо коефіцієнт завантаженості комутаційного поля за формулою:

де - величина дискрета (1.25мм); S – кількість шарів плати; AxB – розміри плати; m –

кількість ланок в схемі; - кількість контактів в і-й ланці; r - коефіцієнт, що залежить від складності плати (2…3), беремо 2.5; K – загальна кількість контактів в схемі (у тому числі і незадіяних); p – середня площа контактної площинки p = (1…1.2)·d;

Плата може бути реалізована при = 0.2…0.4.

Отже, кількість шарів плати дорівнює двом.

Визначення технологічних параметрів

Визначення ширини провідників:

Розрахунок ширини провідників будемо проводити згідно критеріїв технологічності та максимально допустимої густини струму в провіднику.

Ширина провідника кола N52 – Корпус (див. PLATA.alt, додаток 1), для зменшення опору вибираємо шириною 1мм.

Ширина провідника кіл N1,N18, N20 – Живлення +9В (див. PLATA.alt, додаток 1), для зменшення опору вибираємо шириною 1мм.

Ширина провідників всіх інших кіл (див. PLATA.alt, додаток 1):

мм

Визначення ширини зазорів між провідниками:

Величину зазорів вибираємо з точки зору технології 0.3мм, оскільки великих напруг на платі між провідниками нема.

Визначення типу і розмірів контактних площинок:

Згідно з рекомендаціями наведеними в [5, табл. 12.10], всі компоненти розбиваємо на три групи по розміру виводу: 0.4...0.6мм, 0.6...0.8мм, 0.8...1.3мм.

Контактні площинки (КП) для неполярних компонентів будуть мати вигляд восьмикутника, а КП для виводу АНОД(напівпровідникові елементи), ЕМІТЕР(транзистори), ПЛЮС(полярні компоненти) та перші за номером виводи мікросхеми будуть мати вигляд прямокутника.

Розрахунок контактних площинок для елементів діаметр виводу яких знаходиться в межах 0.4...0.6мм:

Для даної групи КП діаметр монтажного отвору становить 0.8мм [5, табл. 12.10], отже розрахуємо мінімальний діаметр КП навколо монтажного отвору:

де - діаметр монтажного отвору; - верхнє крайове відхилення діаметру отвору; - величина гарантійного пояску в зовнішньому шар; та - верхнє та нижнє крайове відхилення ширини провідника; - допуск на розташування отворів; - допуск на розташування КП.

Для даної групи компонентів діаметр восьмикутної КП буде 1.4мм, а розміри прямокутної – 1.4х1.4мм (рис.9).

рис.9

Розрахунок контактних площинок для елементів діаметр виводу яких знаходиться в межах 0.6...0.8мм:

Для даної групи КП діаметр монтажного отвору становить 1.0мм [5, табл. 12.10], отже розрахуємо мінімальний діаметр КП навколо монтажного отвору:

де - діаметр монтажного отвору; - верхнє крайове відхилення діаметру отвору; - величина гарантійного папку в зовнішньому шар; та - верхнє та нижнє крайове відхилення ширини провідника; - допуск на розташування отворів; - допуск на розташування КП.

Для даної групи компонентів діаметр восьмикутної КП буде 1.7мм, а розміри прямокутної – 1.7х1.7мм.(рис.10)

рис.10

Розрахунок контактних площинок для елементів діаметр виводу яких знаходиться в межах 0.8...1.3мм:

Для даної групи КП діаметр монтажного отвору становить 1.5мм [5, табл. 12.10], отже розрахуємо

мінімальний діаметр КП навколо монтажного отвору:

де - діаметр монтажного отвору; - верхнє крайове відхилення діаметру отвору; - величина гарантійного папку в зовнішньому шар; та - верхнє та нижнє крайове відхилення ширини провідника; - допуск на розташування отворів; - допуск на розташування КП.

Для даної групи компонентів діаметр восьмикутної КП буде 2.2мм, а розміри прямокутної – 2.2х2.2мм (рис.11)

рис.11

Розрахунки, що підтверджують працездатність

Електромагнітна сумісність

Визначення паразитної ємності

Паразитна ємність між двома паралельними провідниками визначається за формулою:

,

де = K_п·ε^| - погонна ємність між провідниками, пФ/см; - довжина взаємного перекриття

провідників, см; K_п – коефіцієнт пропорційності [5, рис.12.6];

,

де - діелектрична проникність повітря; - діелектрична проникність плати.

Паразитна ємність між двома паралельними буде:

,

Визначення паразитної індуктивності

Взаємоіндукція між двома паралельними найдовшими та найтоншими провідниками визначається за формулою:

де - довжина взаємного перекриття провідників, см; - відстань між провідниками, см;

та - ширина провідників, см.

Паразитна індуктивність найдовшого та найтоншого провідника визначається за формулою:

,

де - погонна індуктивність провідника, мкГн/см, визначається з [5, рис.12.8]; - довжина

провідника, см.

Тепловий режим

Конструкція блоку, що розробляється, представляє собою пластмасовий корпус з природним охолодженням. Оскільки вимикач має впорядковане розташуванням елементів, плата з радіо компонентами має щільну компоновку і займає велику частину апарату, тому розрахунок будемо проводити по відповідній методиці для герметичного РЕЗ з природним охолодженням [5, с. 203]. Плата в цьому випадку представляється у вигляді однорідного анізотропного тіла з ефективною теплопровідністю уздовж відповідних осей ,, і теплоємністю С.

Для ілюстрації теплового моделювання і розрахунку теплової схеми приведемо нашу конструкцію до простої з геометричними розмірами (рис.12). Враховуючи особливості теплообміну в даній конструкції, представимо теплову модель у вигляді корпусу і умовно нагрітої зони.

рис.12

Визначимо питому потужність розсіювання приладу:

,

де - потужність, що розсіюється приладом, Вт; - площа поверхні корпусу, м².

Визначимо питому потужність розсіювання нагрітої зони:

,

де - потужність, що розсіюється приладом, Вт; - площа поверхні корпусу, м².

,

де - коефіцієнт заповнення об’єму, у нашому випадку = 0.9.

Визначимо перегрів корпусу:

Визначимо перегрів нагрітої зони:

Визначимо перегрів нагрітої зони з урахуванням тиску повітря зовні корпусу:

де - перегрів корпусу; та - коефіцієнти, що визначаються тиском повітря зовні та всередині приладу відповідно.

де та - атмосферний тиск повітря зовні та всередині приладу відповідно, МПа.

Визначимо перегрів нагрітої зони з урахуванням тиску повітря зовні корпусу:

Визначимо перегрів повітря в блоці:

Визначимо середню температуру повітря в блоці:

Визначимо середню температуру повітря корпусу:

Визначимо температуру повітря нагрітої зони:

Отже, максимальна температура вибраних раніше ЕРЕ не буде перевищувати максимальних температур експлуатації.

Механічні впливи

Розрахунок вібраційної та ударної міцності плати

Визначимо сумарну масу ЕРЕ розташованих на платі:

Згідно з рекомендаціями наведеними в [6, с. 44] для розрахунку вібраційної та ударної міцності плати використаємо програму Plata2ver21.

Файл вхідних даних має такий вигляд:

Файл PLATA2.TXT - исходные данные

Размеры платы:

90.0 - длина, мм

90.0 - ширина, мм

1.5 - толщина, мм

Механические характеристики материала:

9.8 - модуль упругости E, ГПа

0.28 - коэффициент Пуассона

1.85 - плотность, г/см^3

0.032 - коэффициент механических потерь

245.0 - предел прочности при изгибе, МПа

55.0 - предел выносливости при изгибе, МПа

Параметры ЭРЭ, установленных на плате:

с условно сосредоточенной массой -

1 - число ЭРЭ (не более 10)

0.025 - массы, кг

23.75 - координаты по оси x, мм:

66.25 - координаты по оси y, мм:

0.095 - масса равномерно распределенных по плате ЭРЭ, кг

1 Код способа закрепления сторон:

1 - четыре вершины свободно оперты

2 - опирание на шесть точек вдоль длинных сторон

3 - все четыре стороны свободно опёрты

4 - две вертикальные опёрты, две горизонтальные защемлены

5 - две вертикальные и нижняя горизонтальная защемлены,

верхняя свободна

6 - все четыре стороны защемлены

7 - две горизонтальные и левая вертикальная оперты,

правая вертикальная защемлена

8 - две вертикальные оперты, нижняя горизонтальная защемлена,

верхняя свободна

9 - две горизонтальные и левая вертикальная оперты,

правая свободна

10 - левая вертикальная и нижняя горизонтальная защемлены,

остальные свободны

11 - левая вертикальная защемлена, нижняя горизонтальная

оперта, остальные свободны

12 - левая вертикальная и нижняя горизонтальная оперты,

остальные свободны

Вводимо розрахункові точки рис. 13

рис. 13

Умовне зображення плати зображено на рис.14

рис.14

Отримані результати показано на рис.15

рис.15

Надійність за раптовими

Раптові експлуатаційні відмови є раптовими відмовами повноцінної по надійності радіоелектронної апаратури, що виникають в період нормальної експлуатації, коли прироблення пристрою вже закінчилося, а знос і природне старіння ще не настали. Раптові експлуатаційні відмови обумовлені чисто випадковими чинниками, такими як приховані внутрішні дефекти, які не можуть бути виявлені встановленою системою технологічного контролю; маловірогідні і тому не передбачені схемою і конструкцією відхилення режимів роботи, поєднання параметрів, концентрації зовнішніх навантажень і внутрішніх напружень, помилки операторів в період експлуатації.

Розрахунок ведеться по методиці, приведеній в [5, с. 96]. Початковими даними є схема електрична принципова з переліком елементів.

При визначенні надійності системи через відомі показники надійності її елементів вводять два припущення:

- відмови елементів системи статичноне залежні

- відмова будь-якого елементу приводить до відмови системи, по аналогії з електричними ланками таку систему в теорії надійності називають послідовною.

Прийняті припущення дозволяють використовувати теорему множення вірогідності, яка після групування рівнонадійних елементів виглядає таким чином:

Розбиваємо елементи на рівнонадійні групи.

Розрахунок значень надійності для всіх рівнонадійних груп, що входять до складу ДВ

приведений в таблиці 8.

Таблиця 8

Розрахунок значень надійності рівнонадійних груп ЕРЕ

В табл. 8 використані наступні скорочення:

- λ_0і - інтенсивність відмов елементів i - ої рівнонадійної групи в номінальному режимі

роботи;

- Кн – коефіцієнт навантаження;

- аі – поправочний коефіцієнт, що враховує вплив температури навколишнього середовища

та електричного навантаження елемента. Для знаходження значень коефіцієнтів приведених в табл. 8використано [5, с. 96], Т = 60°С.

Інтенсивність потоку відмов всього блоку визначається по формулі :

,

де - поправочний коефіцієнт, що враховує умови експлуатації;

,

де = 1.07; = 2; = 1, [5, табл. 4.3, 4.4, 4.5].

Інтенсивність потоку відмов всього блоку буде:

Тоді, середнє напрацювання на відмову буде визначається по формулі:

Отже, середнє напрацювання на відмову задовольняє умови ТЗ.

Середній час відмовлення виробу складатиме:

,

де - коефіцієнт одночасної заміни елементів, = 2.5, - середній час відновлення елементу, год.

Визначимо коефіцієнт готовності:

Висновки

У курсовому проекті був розроблений сенсорний вимикач з пультом дистанційного керування. У ході розробки були проведені розрахунки внутрішньої електромагнітної сумісності, теплового режиму, механічних впливів, надійності за раптовими відмовами. Також була розроблена конструкція корпусу та друкованого вузла, зроблено вибір та аналіз матеріалів для друкованої плати, корпусу пристрою, проведено вибір елементної бази.

В якості оригінального вузла розраховано конструкцію трансформатора живлення.

Результатом курсового проекту стало створення комплекту конструкторської документації на розробку сенсорного вимикача з ПДК.

Блок сенсорного вимикача з пультом дистанційного керування повністю відповідає умовам технічного завдання.