Главная       Продать работу       Блог       Контакты       Оплата       О нас       Как мы работаем       Регистрация       Вход в кабинет
Тех. дипломные работы
   автомобили
   спец. техника
   станки
   тех. маш.
   строительство
   электроснабжение
   пищевая промышленность
   водоснабжение
   газоснабжение
   автоматизация
   теплоснабжение
   холодильники
   машиностроение
   др. тех. специальности

Тех. курсовые работы
   автомобили
   спец. техника
   станки
   тех. маш.
   строительство
   детали машин
   электроснабжение
   газоснабжение
   водоснабжение
   пищевая промышленность
   автоматизация
   теплоснабжение
   ТММ
   ВСТИ
   гидравлика и пневматика
   машиностроение
   др. тех. специальности

Тех. дополнения
   Отчеты
   Расчетно-графические работы
   Лекции
   Задачи
   Лабораторные работы
   Литература
   Контрольные работы
   Чертежи и 3D моделирование
   Тех. soft
   Рефераты
   Общий раздел
   Технологический раздел
   Конструкторский раздел
   Эксплуатационный раздел
   БЖД раздел
   Экономический раздел
   Экологический раздел
   Автоматизация раздел
   Расчетные работы

Гум. дипломные работы
   педагогика и психология
   астрономия и космонавтика
   банковское, биржевое дело
   БЖД и экология
   биология и естествознание
   бухгалтерский счет и аудит
   военное дело
   география
   геология
   государство и право
   журналистика и СМИ
   иностранные языки
   история
   коммуникации
   краеведение
   кулинария
   культура и искусство
   литература
   экономика и торговля
   математика
   медицина
   международное отношение
   менеджмент
   политология
   музыка
   религия
   социология
   спорт и туризм
   таможенная система
   физика
   химия
   философия
   финансы
   этика и эстетика
   правознавство

Гум. курсовые работы
   педагогика и психология
   астрономия и космонавтика
   банковское, биржевое дело
   БЖД и экология
   биология и естествознание
   бухгалтерский счет и аудит
   военное дело
   география
   геология
   государство и право
   журналистика и СМИ
   иностранные языки
   история
   коммуникации
   краеведение
   кулинария
   культура и искусство
   литература
   экономика и торговля
   математика
   медицина
   международное отношение
   менеджмент
   политология
   музыка
   религия
   социология
   спорт и туризм
   таможенная система
   физика
   химия
   философия
   финансы
   этика и эстетика
   правознавство

Гум. дополнения
   Отчеты
   Расчетные работы
   Лекции
   Задачи
   Лабораторные работы
   Литература
   Контрольные работы
   Сочинения
   Гум. soft
   Рефераты

Рефераты
   Авиация и космонавтика
   Административное право
   Арбитражный процесс
   Архитектура
   Астрология
   Астрономия
   Банковское дело
   Безопасность жизнедеятельнос
   Биографии
   Биология
   Биология и химия
   Биржевое дело
   Ботаника и сельское хоз-во
   Бухгалтерский учет и аудит
   Валютные отношения
   Ветеринария
   Военная кафедра
   ГДЗ
   География
   Геодезия
   Геология
   Геополитика
   Государство и право
   Гражданское право и процесс
   Делопроизводство
   Деньги и кредит
   ЕГЭ
   Естествознание
   Журналистика
   ЗНО
   Зоология
   Издательское дело и полиграф
   Инвестиции
   Иностранный язык
   Информатика
   Информатика, программировани
   Исторические личности
   История
   История техники
   Кибернетика
   Коммуникации и связь
   Компьютерные науки
   Косметология
   Краеведение и этнография
   Краткое содержание произведе
   Криминалистика
   Криминология
   Криптология
   Кулинария
   Культура и искусство
   Культурология
   Литература : зарубежная
   Литература и русский язык
   Логика
   Логистика
   Маркетинг
   Математика
   Медицина, здоровье
   Медицинские науки
   Международное публичное прав
   Международное частное право
   Международные отношения
   Менеджмент
   Металлургия
   Москвоведение
   Музыка
   Муниципальное право
   Налоги, налогообложение
   Наука и техника
   Начертательная геометрия
   Оккультизм и уфология
   Остальные рефераты
   Педагогика
   Политология
   Право
   Право, юриспруденция
   Предпринимательство
   Прикладные науки
   Промышленность, производство
   Психология
   психология, педагогика
   Радиоэлектроника
   Реклама
   Религия и мифология
   Риторика
   Сексология
   Социология
   Статистика
   Страхование
   Строительные науки
   Строительство
   Схемотехника
   Таможенная система
   Теория государства и права
   Теория организации
   Теплотехника
   Технология
   Товароведение
   Транспорт
   Трудовое право
   Туризм
   Уголовное право и процесс
   Управление
   Управленческие науки
   Физика
   Физкультура и спорт
   Философия
   Финансовые науки
   Финансы
   Фотография
   Химия
   Хозяйственное право
   Цифровые устройства
   Экологическое право
   Экология
   Экономика
   Экономико-математическое мод
   Экономическая география
   Экономическая теория
   Этика
   Юриспруденция
   Языковедение
   Языкознание, филология

Главная > Тех. курсовые работы > др. тех. специальности
Название:
РАЗРАБОТКА ЦИФРОВОГО КОМБИНИРОВАННОГО ПРИБОРА НА PIC-КОНТРОЛЛЕРЕ

Тип: Курсовые работы
Категория: Тех. курсовые работы
Подкатегория: др. тех. специальности

Цена:
0 руб



Подробное описание:

ЗАДАНИЕ
по дипломному проектированию студенту
_____________________________

1. Тема проекта: ”Разработка цифрового комбинированного прибора на PIC-контроллере”.
2. Утверждена приказом по университету от 07.02.2007 № 330____
3. Срок сдачи студентом законченного проекта________29.05.2007_______
4. Исходные данные к проекту.
4.1. Назначение и область применения.
Прибор предназначен для проверки оксидных конденсаторов, катушек индуктивности, строчных и импульсных трансформаторов бытовой радиоэлектронной аппаратуры, а так же генерации синусоидального сигнала частотой 1 кГц и измерения частоты. Прибор можно использовать в качестве блока питания для некоторых узлов бытовой радиоэлектронной аппаратуры.
4.2. Дополнительные исходные данные:
4.2.1. Конструктивное исполнение прибора – в виде модуля;
4.2.2. Условия эксплуатации – t0 C +10…+35, влажность до 80% ;
4.2.3. Питание прибора от сети 55Гц.±10%, 220B. -23…+14%;
4.2.4. Потребляемая мощность Вт, не более 220;
4.2.5. Пределы изменения:
• Емкости – мкФ 0,1…13000, погрешность не более 10%;
• Частоты – кГц 0,001…30000,
Уровень входного сигнала В, не более 3;
4.2.6. Генерирование синусоидального напряжения – Гц 1000

Амплитуда В, не более 0,1,
Коэффициент гармоник %, не более 1;
4.2.7. Выходные напряжения В, +5, ±15;
4.2.8. Выходные токи А:
При напряжении +5В, не более 5,
При напряжении +9В, не более 0,1,
При напряжении ±15В, не более 5,5;
5. Содержание расчетно-пояснительной записки (перечень подлежащих разработке вопросов):
5.1. Выбор и обоснование направления проектирования
5.2. Разработка структурной схемы прибора
5.3. Разработка функциональной схемы
5.4. Разработка принципиальной схемы прибора
5.5. Конструкторско – технологическая разработка
5.6. Расчет характеристик надежности
5.7. Оценка и обеспечение электробезопасности прибора
5.8. Технико-экономическое обоснование проекта
6. Перечень графического материала:
– структурная схема прибора;
– функциональная схема прибора;
– схема электрическая принципиальная;
– чертеж печатной платы;
– сборочный чертеж.

КАЛЕНДАРНЫЙ ГРАФИК
работы над дипломным проектом на весь период проектирования
(с указанием сроков выполнения и трудоемкости отдельных этапов)


1. Разработка задания на дипломный проект, детализация всех видов работ, календарного графика.

9.02.07 - 24.02.07

2. Анализ задания. Информационный поиск, изучение литературы. Выбор путей решения и средств разработки.

25.02.07 - 6.03.07

3. Разработка структурной, функциональной и принципиальной схемы блока.

9.03.07 – 19.04.07

4. Проведение расчетов, оформление результатов.

20.04.07 - 25.04.07

5. Работа над экономической частью; безопасностью настройки разработки (использования).

26.04.07 – 15.05.07

6. Оформление пояснительной записки, оформление графического материала.

15.05.07 - 20.05.07

СОДЕРЖАНИЕ


Введение 7
1 Анализ технического задания 10
2 Выбор и обоснование направления проектирования 12
2.1 Качество бытовой радиоэлектронной аппаратуры 12
2.2 Проблемы ремонта бытовой радиоэлектронной аппаратуры 14
2.3 Существующие приборы для ремонта бытовой радиоэлектронной аппаратуры 20
3 Разработка структурной и функциональной схем 30
3.1 Выбор и обоснование структурной схемы 31
3.2 Выбор и обоснование функциональной схемы 33
4 Разработка схемы электрической принципиальной 35
4.1 Импульсный источник питания 37
4.2 Измерительный блок на микроконтроллере 49
5 Конструкторско – технологическая разработка 58
5.1 Расчет теплового режима 58
5.2 Конструкторский анализ схемы 60
6 Расчет характеристик надежности прибора 62
7 Безопасность проекта 66
7.1 Действие электрического тока на организм человека 67
7.2 Электробезопасность 69
7.2.1 Защитное зануление 69
7.2.2 Защитное отключение 70
7.2.3 Защитное уравнивание потенциалов 71
8 Технико-экономическое обоснование проекта 74
8.1 Выбор наиболее конкурентоспособной модели 74
8.2 Расчет затрат на изготовление прибора 77
8.3 Цены приобретения 82
Заключение 84
Список использованных источников 85

Введение


Сегодня бытовая техника занимает очень важную роль в жизни общества. Мы уже не представляем своей жизни без радио, телевизора или компьютера. Хотя радио стало входить в жизнь советских людей в начале 20-х годов прошлого века. В 1922 г. приемная радиотелефонная сеть СССР насчитывала всего 316 приемников. В 1924 г. было принято постановление "О частных приемных радиостанциях", ставшее важным шагом в развитии вещательной приемной сети и сыгравшее исключительную роль в развертывании радиолюбительского движения в стране. Теперь гражданам СССР разрешалось иметь собственную радиоприемную аппаратуру, изготовлять ее и использовать "для радио-слушания". К 1941 г. в стране работало свыше миллиона индивидуальных радиоприемников и около 6 млн.проводных трансляционных точек. Число постоянных радиослушателей превышало 30млн. человек. Через пятнадцать лет после победы в Великой Отечественной Войне в стране ежегодно производилось 6 млн. радиоприемников и 46 типов радиол.
В 1938-1939 гг. отечественная промышленность выпустила небольшую партию телевизионных приемников типа ТК-1. Несколько позже были разработаны телевизоры 17ТН-2 и 17ТН-3. Однако до серийного их выпуска дело не дошло - началась война. Первыми послевоенными телевизионными приемниками, разработанными и серийно выпущенными радиопромышленностью в 1948 г. были "Москвич Т-1" и "Ленинград Т-1". В 1949 г. начался выпуск первого массового телевизора КВН-49. Он в различных модификациях производился до 1960 г. В 1966 г. промышленность выпустила 4,3 млн. телевизоров, а парк телевизоров в стране насчитывал 19 млн.штук.
Разработкой перспективной БРЭА, в особенности унифицированных рядов аппаратуры, занимались головные НИИ и КБ по направлениям техники. Например, разработки телевизоров в отрасли возглавлял МНИТИ, приемно-усилительной техники – Всесоюзный НИИ радиовещательного приема и акустики (ВНИИРПА) в Ленинграде, магнитофонов - НПО "Маяк" в Киеве, телефонных аппаратов - НИИ абонентской телефонной техники (НИИ АТТ) в Перми, технологическое оборудование для предприятий - ЦНИТИ и т. д.
О масштабах выпуска бытовой радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) в стране свидетельствуют следующие цифры: в 1990 г., накануне распада СССР, было произведено 11 млн. телевизоров, 12 млн. радиоприемников, 6 млн. магнитофонов. К тому моменту в распоряжении советских людей было 95 млн. телевизоров и 100 млн. радиоточек. С ассортиментом продукции тоже стало лучше. Например, в 1986 г. в стране выпускалось 90 моделей телевизоров, 250 моделей радиоприемной, усилительной и акустической аппаратуры, свыше 100 моделей магнитофонов.
В настоящее время большая часть российских предприятий бывшего министерства промышленности средств связи (МПСС) входит в структуру Российского агентства по системам управления (РАСУ). С уменьшением оборонного заказа доля гражданской продукции этих предприятий значительно возросла, увеличилось и число предприятий, пытавшихся в условиях экономического кризиса освоить производство новых моделей бытовой радиоэлектронной аппаратуры, однако несмотря на это выпуск бытовой РЭА сильно снизился и доля отечественной бытовой техники на внутреннем рынке страны резко упала. Сейчас на рынке появляется множество ранее неизвестных торговых марок таких как VESTEL, VITEK. Конкуренция между такими фирмами растет интенсивными темпами.
В настоящее время с разработкой новой элементной базы в бытовой РЭА все чаще используются микроконтроллеры, микропроцессоры, импульсные источники питания (ИИП), что позволяет значительно уменьшить массогабаритные показатели аппаратуры и повысить ее отказоустойчивость. Связано это с тем, что такие схемы зачастую собраны на одной плате с минимальным колличеством элементов и соединений. ИИП обеспечивают высокую стабильность вторичных питающих напряжений в условиях значительного изменения первичного питающего напряжения и нагрузок, эффективное подавление пульсаций во вторичных питающих цепях постоянного тока, что играет немаловажную роль, требуемую форму напряжения переменного тока, постоянство сдвига фаз и высокую стабильность их частоты и, высокая надежность, экономичность и большой срок службы при их сравнительно малых габаритах и массе. В своем составе такие источники имеют немалое количество оксидных конденсаторов и импульсные трансформаторы. При этом они нередко выходят из строя.
При ремонте вышедших из строя блоков радиоэлектронной аппаратуры радиоинженеру нередко приходится определять параметры радиоэлементов. Если измерить сопротивление резистора не составляет особого труда, то с емкостью конденсаторов дело обстоит сложнее. Бывает, что надпись на корпусе детали стерта или емкость обозначена неизвестным кодом, а еще одной из проблем электролитических конденсаторов является изменение емкости и эквивалентного последовательного сопротивления в зависимости от их возраста. Имеющиеся в продаже недорогие измерители емкости достаточно хорошо справляются с оценкой емкости исправных конденсаторов, но не позволяют определить неисправный элемент, если его неисправность вызвана увеличением его ЭПС или увеличением утечки. Попадая в такие ситуации, возникает вопрос: Где взять недорогой прибор, который позволит оценить емкость и ЭПС электролитического конденсатора при его замене. А если данная процедура требует определение точного значения параметров, то рациональным решением будет использование цифрового измерительного прибора.

1 Анализ технического задания


Проектируемое устройство предназначено для проверки работоспособности оксидных конденсаторов, катушек индуктивности, импульсных и срочных трансформаторов, а также является комбинированным устройством, использование которого возможно и для выполнения других задач при ремонте бытовой радиоэлектронной аппаратуры (использование в качестве генератора синусоидального сигнала частотой 1 кГц, измерителя частоты и источника питания). Исходя из технического задания проектируемое устройство должно содержать следующие структурные узлы.
Цифровой комбинированный прибор требует наличия в составе нашего устройства микроконтроллера, индикатора и преобразователя напряжения. Конструкция прибора должна обеспечивать электробезопасность не только при нормальной работе, но и при любых внутренних неисправностях.
Согласно ТЗ проектируемое устройство должно соответствовать следующим требованиям:

1. Конструктивное исполнение прибора – в виде модуля.
2. Условия эксплуатации – 0C +10…+35,влажность до 80% .
3. Питание прибора от сети 55Гц.±10%, 220B. -23…+14%.
4. Потребляемый ток прибора не более 1А.
5. Пределы измерения:
5.1. Емкости от 0,1мкФ до 13000 мкФ
5.2. Частоты 0,001…30000 кГц.
6. Генерирование синусоидального напряжения частотой 1 кГц
7. Выходное напряжение встроенного блока питания +5 В, ±15 В.
8. Выходные токи А:
8.1. При напряжении +5 В, не более 5
8.2. При напряжении ±15В, не более 5.5.
9. Объём выпуска: 1 опытный образец.
10. В современной схемотехнике есть ряд устройств обеспечивающих выполнения этой задачи.
11. Разрабатываемое устройство, необходимое для решения поставленной задачи, целесообразно размещать в отдельном корпусе который должен сочетать в себе такие качества как эргономичность, долговечность, электробезопасность, малые габариты и вес.
12. После разработки схемы необходимо произвести расчет надежности и сравнить его с надежностью, требуемой в ТЗ.
13. В данном дипломном проекте следует провести анализ и расчет по безопасности и экологичности проекта, а также привести экономическое обоснование проведенной разработки.

2 Выбор и обоснование направления проектирования

2.1 Качество бытовой радиоэлектронной аппаратуры


На сегодняшний день, чтобы оценить качество производимой бытовой техники потребителю не обязательно скупать все новинки РЭА. Новые аппараты низшей ценовой категории не всегда соответствуют заявленным требованиям и качеству, а в некоторых случаях даже не составят конкуренции фирменным аппаратам, выпущенным 10-15 лет назад. Это связано с тем, что большинство продаваемых в России аппаратов собираются в странах с дешевой рабочей силой, Китае, Кореи, Малайзии, Тайване или нашей стране, в таких городах как Железногорск, Санкт-Петербург, Москва. Стали появляться аппараты марок LG, Tomson, Samsung, Sokol московской, красноярской, железногорской, санкт-петербургской сборок соответственно. Что не могло не сказаться на качестве выпускаемых аппаратов. Внешне аппараты, собранные не на заводе-изготовителе, практически не отличаются от оригинала, чего не скажешь о качестве комплектующих. Таким производителям известных торговых марок, что бы выжить в условиях современной рыночной экономики, приходилось устанавливать в свою продукцию детали низшей ценовой категории, в основном производства КНР, а то и отечественные неизвестного производителя. При этом надежность аппарата резко падала, но и цена была гораздо ниже, чем у фирменного аппарата.
Основная масса потребителей не способна покупать качественные и дорогие новые аппараты, каждый раз как сломается предыдущий, а срок службы обычного телевизора ценовой категории до 10 тысяч рублей лежит в пределах 7-10 лет.
Серьезный вклад в статистику отказа техники вносят электрические сети. Есть печальная истина электронного века: сеть электропитания не в состоянии давать стабильное, чистое напряжение, необходимое для питания чувствительной электроники. Качество электрических сетей в нашей стране в городах и, особенно, в сельской местности, несмотря на многочисленные нормативные документы, оставляет желать много лучшего. Согласно результатам исследований, проведенных в течение месяца, в электросети фиксируется около 120 нештатных ситуаций. Наиболее часто встречающиеся сбои питания - это провалы напряжения (85% случаев); возможны также высоковольтные импульсы (7.4%), полное отключение напряжения (4.7%) и слишком большое напряжение (0.7%). В России к "стандартному" набору добавились аномалии другого рода, специфичные для отечественных сетей электроснабжения: нестабильность частоты, искажения синусоидальной формы напряжения вследствие перегрузок и повышенное напряжение.
В связи с этим появляется необходимость ремонта бытовой техники.

2.2 Проблемы ремонта бытовой радиоэлектронной аппаратуры


При ремонте бытовой РЭА нередко возникает вопрос применения доступных средств и приборов, способствующих диагностике и контролю тех или иных узлов или агрегатов аппарата, а с развитием технологии производства, схемотехника переходит на новый уровень. Применяются микропроцессоры и микроконтроллеры, схемы занимают все меньший объем, а поиск неисправностей становится все сложнее. При этом все чаще практикуется ремонт с выездом к клиенту. В таких условиях, при ремонте аппаратуры приходится преодолевать некоторые проблемы связанные с диагностикой аппаратов, которые особенно для начинающего мастера могут оказаться весьма затруднительными и отнимут много времени. В работе инженера-электроника довольно часто приходится контролировать напряжения и токи в различных узлах бытовой РЭА, измерять параметры радиоэлементов и проверять их на работоспособность.
С задачей контроля токов, напряжений и измерения активного сопротивления легко справляется обычный авометр или мультиметр, которые нередко имеют функции прозвонки низкоомных цепей, контроля температуры и даже измерения емкости до единиц микрофарад. Но довольно часто при ремонте аппаратуры необходимо знать емкость больших электролитических конденсаторов, или проверить работоспособность катушек индуктивности или трансформаторов, а приборы способные это делать имеют большую стоимость, массу и габариты, что затрудняет их приобретение, и применение в условиях выезда в качестве переносного прибора.
При ремонте современных аппаратов было бы целесообразно использовать недорогой, цифровой прибор, имеющий небольшие габариты и массу и, позволяющий с допустимыми отклонениями, проводить диагностику элементов.
Тестирование конденсаторов мультиметром, имеющим функцию проверки конденсаторов, проблем не вызывает, если конденсатор не является электролитическим и его емкость не превышает 30 мкФ, так как предел измерения емкости большинством доступных мультиметров находится в районе 20-30 мкФ. А в схемах применяется немало электролитических конденсаторов, изменение параметров которых может существенно отразиться на работе всего аппарата в целом. Для проверки таких конденсаторов нужно применять специальные приборы.
На пробой или утечку конденсатор можно проверить обычным аналоговым омметром, включенным на измерение больших сопротивлений. Стрелка такого прибора должна отклониться, а затем вернуться в исходное состояние. Если стрелка не возвращается в исходное состояние, значит в конденсаторе наблюдается пробой или утечка, а если стрелка не отклоняется от исходного состояния, то либо у конденсатора оборваны выводы, либо его емкость меньше 0,1 мкФ. Цифровой омметр не обеспечивает 100% гарантии таких измерений.
Данный способ проверки не позволяет оценить емкость конденсатора и величину ее отклонения от номинала. Поэтому даже если аномалий не обнаружено, то совсем не обязательно, что такой конденсатор будет работать в схеме.
Кроме емкости очень важным параметром оксидного конденсатора является его эквивалентное последовательное сопротивление, на величину которого сильно влияет состояние обкладок конденсатора, его электролита и внутренних контактов. Встречаются такие случаи, что емкость конденсатора соответствует номиналу, а его ЭПС изменилось. В результате чего схема может перестать работать. Оценить ЭПС позволяют специализированные импортные приборы, стоимость которых очень высока. В условиях небольшой лаборатории оценить ЭПС можно включив конденсатор по схеме на рисунке 2.1, если он используется как разделительный или по схеме на рисунке 2.2, если он используется как сглаживающий. Частота сигнала должна находиться в районе 100 кГц.


Рисунок 2.1 – Проверка ЭПС разделительного оксидного конденсатора

Рисунок 2.2 – Проверка ЭПС сглаживающего оксидного конденсатора
В первом случае никаких искажений сигнала наблюдаться не должно, а во втором на экране осциллографа должна наблюдаться прямая линия. Это свидетельствует об исправности конденсатора.
Наиболее часто выходят из строя оксидные конденсаторы, реже слюдяные и керамические.
Тестирование катушек индуктивности начинается с внешнего осмотра, в ходе которого убеждаются в исправности каркаса, экрана, выводов; в правильности и надежности соединения всех деталей катушки между собой; в отсутствии видимых обрывов проводов, замыканий, повреждения изоляции и покрытий. Особое внимание следует обращать на места обугливания изоляции, каркаса, почернение или оплавление заливки.
Электрическая проверка катушек индуктивности включает проверку на обрыв, обнаружение короткозамкнутых витков и определение состояния изоляции обмотки.
Проверка на обрыв выполняется омметром. Иногда в паспортных данных аппарата указывается сопротивление многослойных катушек постоянному току и на его величину можно ориентироваться при их проверке. Увеличение сопротивления означает обрыв или плохой контакт намотки катушки с контактами. Уменьшение сопротивления означает наличие межвиткового замыкания. При коротком замыкании выводов сопротивление равно нулю. Сопротивление однослойных катушек должно быть равно нулю, сопротивление многослойных катушек близко к нулю. Если катушка имеет отвод, нужно проверить обе секции катушки, подключая омметр сначала к одному из крайних выводов катушки и к ее отводу, а затем ко второму крайнему выводу и отводу.
Для более точного представления о неисправности катушки необходимо измерить индуктивность
Проверка силовых трансформаторов, трансформаторов и дросселей низкой частоты. По конструкции и технологии изготовления силовые трансформаторы, трансформаторы и дроссели НЧ имеют много общего. Те и другие состоят из обмоток, выполненных изолированным проводом, и сердечника.
Неисправности трансформаторов и дросселей НЧ делятся на механические и электрические. К механическим неисправностям относятся: поломки экрана, сердечника, выводов, каркаса и крепежной арматуры, к электрическим – обрывы обмоток, замыкания между витками обмоток; короткое замыкание обмотки на корпус, сердечник, экран или арматуру; пробой между обмотками, на корпус или между витками одной обмотки; уменьшение сопротивления изоляции; местные перегревы.
Проверку исправности трансформаторов и дросселей НЧ начинают с внешнего осмотра. В ходе его выявляют и устраняют все видимые механические дефекты.
Проверка на короткое замыкание между обмотками, между обмотками и корпусом производится омметром. Прибор включают между выводами разных обмоток, а также между одним выводом и корпусом. Так же проверяется и сопротивление изоляции, которое должно быть не менее 100 МОм для герметизированных трансформаторов и не менее десятков МОм для негерметизированных. Самая сложная проверка на межвитковые замыкания. Известно несколько способов проверки трансформаторов (рис 2.3):
1. Измерение омического сопротивления обмотки и сравнение результатов с паспортными данными. (Способ простой, но неточный, особенно при малой величине сопротивления обмоток и малом числе короткозамкнутых витков).
2. Проверка катушки с помощью специального прибора – анализатора короткозамкнутых витков.
3. Проверка коэффициентов трансформации на холостом ходу. Коэффициент трансформации определяется как отношение мощностей отдаваемой в нагрузку и потребляемой от сети. При наличии межвитковых замыканий коэффициент трансформации будет меньше нормы.
4. Измерение индуктивности обмотки.
5. Измерение потребляемой мощности на холостом ходу. У силовых трансформаторов одним из признаков короткозамкнутых витков является чрезмерный нагрев обмотки.

Рис. 2.3 – Способы проверки трансформаторов


2.3 Существующие приборы для ремонта бытовой радиоэлектронной аппаратуры


Сейчас для ремонта бытовой радиоэлектронной аппаратуры широко используются различные измерительные приборы как отечественного, так и импортного производства. Из имеющихся в продаже можно использовать следующие приборы:
Осциллограф-мультиметр Россия С1-167/2 рисунок 2.4:

Рисунок 2.4 – Осциллограф-мультиметр Россия С1-167/2

Технические характеристики:
Полоса пропускания 25 МГц
2 канала
Аттенюатор 2 мВ...10 В/дел (±3%)
Развертка 0.1 мкс... 100 мс/дел (±4%)
Синхронизация: внутр. внеш.сеть
Тестер компонентов: (диоды, стабилитроны, транзисторы, полевые транзисторы)
Экран 80х100 мм (ЭЛТ из Голландии)
Габариты 140х300х380 мм
Масса 8 кг
диапазон U пост. U перем.: 1 мВ-500 В
Погрешность 0,1% (U пост); 0,3%-1% (U перем. 40 Гц-100 кГц)
Диапазон I пост., I перем.: 1 мА-2 А
Погрешность: 0,25% (I пост.); 0,5% (I перем. 40 Гц-5 кГц)
Диапазон R: 1 Ом-1 МОм
Погрешность R: 0,2%
Индикатор 3,5 разряда
Автоматический выбор пределов

Осциллограф Актаком АСК-7042 рисунок 2.5:

Рисунок 2.5 – Осциллограф Актаком АСК-7042
Технические характеристики:
Полоса пропускания 40 МГц
2 канала
вход внешней синхронизации
ТВ-синхронизация PAL (SECAM), NTSC, с выбором кадров и номера строки
чувствительность от 2 мВ/дел
развертка от 10 нс/дел
5-разрядный частотомер
питание 110/220 В, 50 Гц-400 Гц, 110 Вт
масса 7,5 кг
габаритные размеры 272x152x410 мм

Генератор сигналов низкочастотный Г3-118 рисунок 2.6:



Рисунок 2.6 – Генератор сигналов низкочастотный Г3-118

Генератор Г3-118 RС-типа с дискретной установкой частоты в пределах каждого из пяти поддиапазонов. Имеется возможность плавной расстройки частоты в пределах дискретности младшего разряда. Структурная схема генератора обеспечивает сигнал прецизионной формы во всем диапазоне частот. В генераторе имеется эффективная система стабилизации уровня выходного напряжения. Выходное напряжение регулируется в широких пределах дискретно и плавно. В комплект генератора входит пассивный режекторный фильтр на ряд дискретных частот, обеспечивающий при использовании серийных НЧ-анализаторов спектра измерение сверхмалых коэффициентов гармоник.
Основные технические характеристики:
Диапазон частот: 10 Гц - 200 кГц (5 поддиапазонов).
Выходное напряжение: 10 В/600 Ом (выход 1);
5 В/600 Ом (выход II).
Коэффициент гармоник, %: 0,05 (10-20 Гц и 100-200 кГц);
0,01 (20-100 Гц);
0,0015 (200 Гц-10 кГц);
0,005 (100-200 Гц и 10-20 кГц);
0,02 (20-100 кГц).
Нестабильность частоты: 10*10-4 f (за 15 мин);
50*10-4 f (за 3 ч).
Потребляемая мощность: 35 В*А.
Питание: 220±22 В, 50±0,5 Гц или 220±11 В, 400+28-12 Гц.
Масса: 7,5 кг; 2,5 кг.
Габариты: генератора 312х133х322мм.;
фильтра 140х244х127мм.

Генератор сигналов НЧ GAG-810 рисунок 2.7:


Рисунок 2.7 – Генератор сигналов НЧ GAG-810

Технические характеристики представлены в таблице 2.3.1.

Таблица 2.3.1 – Технические характеристики генератора сигналов НЧ GAG-810
Характеристики Параметры Значения
Синусоидальный
сигнал Диапазон частот

Погрешность установки
Выходной уровень
Коэффициент гармоник 10 Гц…1 МГц
(5 под- диапазонов)
± 3%
± 0.5 дБ
500 Гц - 20 кГц < 0.02%
100 Гц - 100 кГц < 0.05%
50 Гц - 200 кГц < 0.3%
20 Гц - 500 кГц < 0.5%
10 Гц - 1 МГц < 1.5%


Продолжение таблицы 2.3.1
Характеристики Параметры Значения
Прямоугольный
сигнал Размах сигнала
Время нарастания/среза
Выбросы на вершине
импульса

Коэф. заполнения > 10 В пик-пик
< 200 нс
< 2% на частоте 1 кГц, при максимальном выходном уровне
50% (± 5%)
Выход Выходное сопротивление
Аттенюатор, дБ
Погрешность ослабления 600 Ом (± 10%)
0, -10, -20, -30, -40, -50
± 1 дБ при нагрузке 600 Ом
Синхровход
Макс.уровень синхросигнала
Входное сопротивление 15 В (DC + AС пик.)

150 кОм
Общие данные
Напряжение питания
Габаритные размеры
Масса 110/220 В ± 10%, 50/60 Гц
132 Х 211 Х 297 мм
2,5 кг


Частотомер Ч3-63 рисунок 2.8:

Рисунок 2.8 – Частотомер Ч3-63

Технические характеристики:
Диапазон измеряемых частот 0,1 Гц-1,5 ГГц (входы А и В)
Диапазон напряжений входного сигнала 0,03-10 В (для частот 1,0-1,5 ГГц
Диапазон измерения периода: 0,1 мкс-104 с (вход Б)
Диапазон измерения длительности
импульсов любой полярности при
частоте следования импульсов ≥ 55 МГц: 0,1 мкс-104 с (вход Б)
Диапазон напряжений входного сигнала
при измерении длительности импульсов: 0,1-10 В
Питание: 220В, 50 Гц, 220 или 115 В, 400 Гц.
Потребляемая мощность: 60 ВА.
Масса: 6кг.
Габариты: 312х95х342 мм.

Универсальный частотомер АСН-1300 рисунок 2.9:


Рисунок 2.9 – Универсальный частотомер АСН-1300

Универсальный частотомер АСН-1300 предназначен для измерения частоты, периода, длительности импульса и скважности сигнала. Встроенный микропроцессор обеспечивает возможность пересчета измеряемого значения с использованием операций нормировки, масштабирования или сдвига, а также другие математические операции с полученными данными. Наличие последовательного интерфейса RS-232 позволяет подключать прибор к персональному компьютеру, что обеспечивает возможность удаленного управления прибором в системах автоматизированных измерений, а также обработку и архивирование результатов измерений.
Технические характеристики:
3 канала
Диапазон частот 0.05 Гц - 1.3 ГГц
9-разрядный светодиодный индикатор
Измерение частоты, периода, длительности импульса, скважности, скорости вращения, разности и отношения частот
Кварцевая стабилизация частоты
Режим относительных измерений
Функция удержания показаний
Фиксация минимального/ максимального/ среднего значений
Режимы часов и секундомера
Интерфейсы RS-232 для связи с ПК
Температурная стабильность 10-5/oС
Питание 220 В/ 50 Гц
Габаритные размеры 275 x 100 x 297 мм
Масса 1.9 кг

Программируемый цифровой мультиметр АМ-1041 рисунок 2.10:


Рисунок 2.10 – Программируемый цифровой мультиметр АМ-1041:

Главной особенностью этого прибора является возможность его программирования для автоматического выполнения различных измерений, в частности, в режиме "Годен/Не годен". Управление прибором может осуществляться как вручную, с передней панели, так и с персонального компьютера, для чего прибор оснащен интерфейсами RS-232 и GPIB. На дисплее, помимо численных значений измеряемой величины, может отображаться график ее зависимости во времени (некий аналог осциллографа). При этом величина "горизонтальной развертки" может принимать значения от 20 с до 5 ч на деление, а вертикальной - любое значение, в зависимости от выбранного режима измерений. Выбранные функции и настройки могут быть сохранены в памяти прибора, что облегчает его использование при проведении типовых измерений.
Технические характеристики:
измерение постоянного и переменного тока 0.001 мкА ... 10 А
измерение напряжения 0.01 мВ ... 1000 В
измерение сопротивления 0.001 Ом ... 10 МОм
измерение частоты 0.01 Гц ... 200 кГц
основная погрешность измерений составляет 0.05%
диапазоны измерения напряжения, сопротивления и частоты могут выбираться как автоматически, так и вручную
проверка диодов
прозвонка цепей
фиксация максимального, минимального и среднего значений
удержание на дисплее текущего показания
режим относительных измерений
режим "Годен/Не годен"
5 1/2-разрядным жидкокристаллический дисплей
питание 220 В
масса 1.5 кг
Измеритель иммитанса Е7-11 рисунок 2.11:

Рисунок 2.11 – Измеритель иммитанса Е7-11

Данный прибор обеспечивает обеспечивает измерение индуктивности, емкости, тангенса угла потерь, добротности различных элементов радиотехнических устройств. Наряду с основными измерениями возможно определение емкостей нелинейных элементов (варикапов, диодов, стабилитронов и др.). Расширение функциональных возможностей прибора достигается подачей на измеряемый объект поляризующего напряжения до 30 В и тока подмагничивания до 30 мА от внешнего источника. В основе принципа измерения лежит мостовой метод. Отсчет величин измерения производится по шкалам отсчетных устройств при достижении равновесия плеч моста.
Технические характеристики:
Диапазон измерения емкости (С) 0,5 пФ-1000 мкФ
индуктивности (L) 0,3 м к Г - 1000 Г
сопротивления (R) 0,1 Ом- 10 Мом
проводимости (G) 0,1 нСм - 1 См
тангенса угла потерь (tg) 0,003-0,1
добротности (Q) 0,1-30
Частота измерения 1000, 100 Гц, постоянный ток
Питание 220 В, 50 и 400 Гц
Потребляемая мощность 10 В • А
Габаритные размеры 342X173X332 мм
Масса 9 кг
Проведенный патентный поиск за последние 20 лет позволил выяснить, что подобного устройства при измерении параметров реактивных элементов используют какой-либо эталонный элемент, либо имеют большие габариты и стоимость. Проектируемый прибор удачно сочетает в себе функции нескольких более дорогих устройств, не имеет в составе своих измерительных цепей оксидных конденсаторов и элементов, параметры которых имеют свойство изменяться с возрастом, позволяет простыми средствами производить диагностику и ремонт наиболее часто отказывающих блоков бытовой радиоэлектронной аппаратуры. Также прибор позволяет измерять параметры конденсаторов, не выпаивая их из схемы.

3 Разработка структурной и функциональной схем


От правильного выбора способа решения поставленной задачи во многом зависит стоимость, масса и потребляемая мощность проектируемого прибора. Эти параметры в значительной степени определяются следующими требованиями: заданными пределами изменения рабочей частоты генератора, а также выходным напряжением и током проверочного источника питания. По мере ужесточения требований к системе она усложняется, и, следовательно, дорожает. Поэтому чрезвычайно важно выбрать наименее дорогой метод, который в то же время позволял бы построить систему соответствующую предъявляемым требованиям. Если это условие выполняется, то выбранный метод решения является оптимальным.
Из анализа технического задания следует, что проектируемый макет прибора должен быть много функционален, прост в настройке, ремонте, эксплуатации.

3.1 Выбор и обоснование структурной схемы


В техническом задании, для обеспечения многофункциональности проектируемого прибора требуется наличие микроконтроллерного блока, который будет выполнять обработку всех поступающих на него сигналов. Кроме того необходим источник питания для формирования стабилизированных напряжений внутренних устройств прибора так и для проверяемых модулей строчной развертки. Для обеспечения электробезопасности прибор должен содержать гальваническую развязку с промышленной сетью переменного тока.
Стабилизатор тока и ключевое устройство являются вспомогательными элементами при измерении параметров конденсаторов.
Для отображения измеряемых величин необходим индикатор, а для выбора режима работы – клавиатура.
Структурна схема комбинированного прибора на PIC-контроллере рисунок 3.1 содержит следующие элементы:
- источник питания;
- микроконтроллерный блок;
- блок индикации;
- клавиатуру;
- фильтр нижних частот;
- стабилизатор тока;
- ключевое устройство.


Рисунок 3.1 – Структурная схема комбинированного прибора на PIC-контроллере


3.2 Выбор и обоснование функциональной схемы


Прибор является самостоятельным устройством питающимся от промышленной сети переменного тока, напряжением 220 В и частотой 50 Гц ,поэтому включает в себя устройство включения-выключения и устройство защиты по току.
Из структурной схемы следует, что проектируемый прибор включает в себя источник питания, который осуществляет питание нескольких устройств. Источник питания в своем составе имеет:
- фильтр нижних частот.
- преобразователь напряжения
- выпрямитель с фильтрами на конденсаторах большой емкости выполняющих задачу выпрямления и фильтрации вторичных напряжений.
- два стабилизатора напряжений. Один из которых обеспечивает однополярное напряжение + 9 В по отношению к корпусу прибора для питания вспомогательных устройств измерителя. Второй стабилизатор обеспечивает однополярное напряжение +5 В используемое в качестве источника питания проверяемых устройств, микроконтроллера и индикатора.
- цепь обратной связи, для стабилизации двухполярного напряжения ±15 В, которое также используется для питания проверяемых устройств.
Измерительное устройство включает в себя следующие элементы:
- стабилизатор тока, выполняющий функцию зарядки конденсатора, при определении его емкости;
- ключевое устройство, через которое конденсатор разряжается при измерении его ЭПС;
- фильтр нижних частот, подавляющий высокочастотные составляющие ШИМ сигнала, которым формируется синусоидальный сигнал частотой 1 кГц;
- клавиатура;
- блока индикации, состоящего из контроллера вывода и индикатора;
- микроконтроллера.
Функциональная схема приведена на рисунке 3.2.

 

Рисунок 3.2 – Функциональная схема комбинированного прибора на PIC-контроллере

4 Разработка схемы электрической принципиальной


Чтобы прибор был конкурентоспособным на рынке измерительной техники он должен быть простым, удобным в эксплуатации, функциональным, должен иметь минимальные габариты, стоимость и массу. В последние годы появилось достаточно много интегральных схем, радиоэлементов решающих эти задачи.
Рассмотрим принцип работы прибора на разных режимах работы. При включении источника питания в сеть после инициализации регистров и настройки работы прерываний прибор переходит в основной режим работы – измерение емкости оксидных конденсаторов и их эквивалентного последовательного сопротивления. При нажатии на кнопку происходит переключение режимов работы в следующем порядке: пробник импульсных трансформаторов и катушек индуктивности, частотомер, испытатель трансформаторов строчной развертки, генератор сигнала частотой 1 кГц.
Прежде чем проводить измерения емкости, открывается ключ и замыкаются выводы конденсатора, чтобы разрядить его, если он не был разряжен. Время в течении которого открыт ключ составляет 300-500 мс. Этого времени вполне достаточно что бы разрядить конденсатор. После размыкания ключа запускается таймер и включается источник стабильного тока.
Таймер имеет 17 двоичных разрядов, поэтому максимальное число до которого он может считать составляет 217 = 131072. Один импульс соответствует 0,1 мкФ, а значит максимальная емкость которую может измерить прибор 13107,2 мкФ. Конденсатор будет заряжаться до тех пор, пока напряжение на нем не достигнет порогового значения, равного 1,2 В. Это значение напряжения является образцовым для АЦП, оно задается внутренним источником образцового напряжения контроллера. Это позволяет проводить измерения не выпаивая конденсатор из платы. Время, за которое конденсатор зарядится до напряжения 1,2 В, прямопропорционально его емкости. В момент равенства напряжения на конденсаторе образцовому отключается таймер и источник стабильного тока и вычисляется емкость в соответствии с формулой
мкФ.
Далее измеряется напряжение на конденсаторе. Через время равное половине времени заряда проводится повторное измерение напряжения. Если оно изменилось меньше чем на 10%, считается, что утечка конденсатора лежит в пределах нормы и проводится оценка ЭПС конденсатора. Для чего конденсатор снова заряжается и далее разряжается несколькими короткими импульсами длительностью по 1 мкс. Снова проводится измерение напряжения. Чем больше оставшееся напряжение, тем выше ЭПС конденсатора.
Результаты измерения выводятся на дисплей в виде [ЭПС – емкость].
При проверке импульсных трансформаторов образуется последовательный колебательный контур из трансформатора и конденсатора. В этом контуре генерируются колебания и происходит подсчет числа импульсов пришедших на вход микроконтроллера. Чем выше добротность трансформатора или катушки, тем больше импульсов придет на вход контроллера. На дисплей выводится число импульсов колебательного процесса.
Принцип измерения частоты основан на измерении числа импульсов пришедших на вход таймера за 1 секунду.
Для проверки блока строчной развертки его необходимо подключить к блоку питания. В этом режиме происходит измерение тока потребления блоком СР, при этом используется внешний транзисторный ключ с частотой открывания 15625 Гц, равной частоте работы строчного транзистора.


4.1 Импульсный источник питания.


Для реализации прибора нам необходим импульсный источник питания, т.к. электрические характеристики и массогабаритные показатели таких источников лучше, чем у трансформаторных, позволяющий получить разнополярное напряжение величиной ±15 В и однополярные напряжения величиной +5 В и +9 В.
Импульсный источник питания в своем составе должен иметь выпрямительный блок сетевого напряжения, ШИМ-контроллер, полумостовой преобразователь, импульсный трансформатор, выпрямительные блоки напряжений вторичных обмоток, элемент обратной связи и блок питания ШИМ-контроллера.
Выпрямительный блок сетевого напряжения должен быть рассчитан на обратное напряжение не менее 350 В, т.к. амплитудное значение сетевого напряжения составляет
,
и прямой ток не менее 1 А

Заданным параметрам полностью отвечает выпрямительный блок KBL06 с постоянным обратным напряжением 600 В и прямым током до 4 А.
Так как выпрямитель собран по мостовой схеме, его Н параметр составляет Н=200, сопротивление фазы выпрямителя r = 30 Ом. Коэффициент пульсаций примем равным КП=0,03. Емкость выпрямителя и рабочее напряжение при этом будут равны


Ближайшее значение из ряда Е6 составляет 220 мкФ, рассчитанный на рабочее напряжение 450 В.
Что бы ограничить ток заряда емкостей в момент включения источника питания в сеть дополним его терморезистором импортного производства SCK103, номиналом 10 Ом и током до 3 А.
Для получения ШИМ сигнала используем микросхему ШИМ - контроллера ТL494.
Микросхема со¬держит:
-два усилителя ошибки;
-RC-генератор;
-компаратор «паузы»;
-тактируемый триггер;
-источник опорного напряжения +5 В;
-цепи управления выходным каскадом;
-выходной каскад.
Для питания данного контроллера используем балластный конденсатор. Для питания ШИМ - контроллера нам потребуется ток не более 45 мА. Значит сопротивление конденсатора переменному току должно составить
.
Емкость конденсатора при этом составит
.
Данным требованиям удовлетворяет конденсатор К73-17 из ряда Е6 емкостью 0,47 мкФ и рассчитанный на напряжение 630 В. В качестве выпрямительного блока можно использовать RB155 или КЦ402А с обратным напряжением 600 В и прямым током 1,5 А и 1 А соответственно. Сглаживающий конденсатор, при коэффициенте пульсаций КП=0,02 будет равен:

Данному значению соответствует конденсатор К50-16 из ряда Е6, емкостью 330 мкФ рассчитанный на напряжение 25 В.
Для стабилизации напряжения применим стабилитрон КС515А, с напряжением стабилизации 15 В и током не более 53 мА.
Структурная схема микросхемы ШИМ - контроллера (рисунок 4.1.1) аналогична ИМС МВ3759 (FUJITSU), КА7500В (SAMSUNG), TL494 (MOTOROLA). Могут использо¬ваться и другие микросхемы близкие по параметрам. Некоторые характер¬ные отличия параметров микросхем различных производителей, составлен-ные на основании соответствующих PDF-файлов, представлены в таблице 4.1.1.

Таблица 4.1.1 – Сравнение параметров микросхем TL494 и ее аналогов, выпускаемых различными производителями

Микросхема TL494I(TI) TL494I(V) KA75QOB МВ3759
Диапазон рабочих температур,С0 -40…+85 -20…+85 0…+70 -20…+85
Типовое значение тока,мА 25 35 35 40
Рабочий диапазон частот колебаний RC-генератора, кГц 0,001…300 0,001…300 0,001…300 0,001…300
Полоса пропускания усилителей ошибки, кГц 800 350 650 800
Коэффициент подавления синфазного сигнала усилителем ошибки, Дб 80 90 80 80
Ток коллекторов выходного каскада, мА 200 200 250 250
Значение тока потребления в дежурном режиме, мА 9/40 7/40 6/15 7

Рисунок 4.1.1 – Структурная схема микросхемы TL494

Микросхема TL494 начинает функционировать при подаче напряже¬ния питания на вывод 12. Если рабочий диапазон питающих напряжений на этом выводе находится в пределах 7...40 В, то запускаются встроенный генератор и источник эталонного напряжения.
Генератор работает на фиксированной частоте, с этой же частотой на выводе 5 формируется пилообразное напряжение амплитудой 3,2 В. Частота следования «пилы» зависит от двух внешних компонентов: конденсатора Ст и резистора Rт; подключенным к выводам 5 и 6 соответственно. Приближенно частота генератора определяется по формуле fГ= 1,1/(RTCT).
Сигналы управления длительностью выходного импульса могут посту¬пать на вход управления «паузой» (вывод 4), входы усилителей сигнала ошибки (1, 2, 15, 16) или вход обратной связи (3). Длительность выход¬ного импульса ШИМ-компаратора устанавливается сравнением положи¬тельного нарастающего пилообразного напряжения с двумя другими управляющими сигналами, поступающими на неинвертирующие входы соответствующих компараторов.
Вывод 3 — вход обратной связи.
Вывод 4 — «пауза». В некоторой литературе используются названия: время задержки, «мертвая зона».
Выходной транзисторный каскад открывается, когда пилообразное напряжение на входах компараторов превышает сигналы управления, поэтому увеличение амплитуды управляющих сигналов вызывает соот¬ветствующее уменьшение длительности выходных импульсов микросхе¬мы. Обратное соотношение сигналов исключает наличие импульсов на выходах микросхемы.
Дополнительной мерой исключения явления «сквозного» тока в по¬лумостовом преобразователе является фиксированное смещение компа¬ратора «паузы» 0,12 В. При напряжении пилы меньшем 0,12 В и нулевом потенциале на выводе 4, на выходе компаратора будет сохраняться нуле¬вой уровень, этот интервал соответствует максимальной длительности выходного импульса и минимальной длительности интервала «пауза», величина которой в этом случае не будет превосходить 4% от периода пилообразного напряжения. Максимальная длительность паузы соответ¬ствует напряжению равному +3,3 В на выводе 4 микросхемы.
Кроме того, с помощью входа управления «паузой» довольно просто организуется режим «медленного пуска» преобразователя. Наличие этого режима позволяет плавно запустить преобразователь в первый момент включения в электрическую сеть. Следует отметить, что режим запуска является очень тяжелым режимом работы преобразователя, все фильтро¬вые конденсаторы разряжены, в связи с этим режим пуска близок к режиму короткого замыкания.
Транзисторы преобразователя до момента окончательного заряда кон-денсаторов фильтров выпрямителей должны работать в критическом режиме максимальных токов. Обеспечить комфортную работу транзисто¬ров во время запуска преобразователя до окончания заряда конденсато¬ров фильтров позволяет использование режима «медленного запуска».
Главное назначение усилителей ошибки — измерение отклонения выходного напряжения и тока нагрузки с целью поддержания напряжения на выходе источника питания на постоянном уровне. В режиме стабили¬зации модуляция длительности величины выходных управляющих импуль¬сов осуществляется изменением выходных сигналов усилителей ошибок, входное напряжение которых может изменяться в пределах от 0,5 до 3,5 В.
Оба усилителя могут работать в одинаковых режимах. Выходы усили¬телей соединены с не инвертирующим входом ШИМ – компаратора. Такая архитектура микросхемы (с управлением по цепи обратной связи) позво¬ляет поддерживать напряжения на выходе источника питания с мини¬мальным отклонением.
В двухтактном режиме вход управления выходными каскадами (вы¬вод 13) подключается к источнику опорного напряжения (вывод 14). В микросхеме имеется источник опорного напряжения (вывод 14), кото¬рый в рабочем режиме формирует напряжение +5 В с максимальным током нагрузки в 10 мА. Назначение этого источника — питание вне¬шних по отношению к микросхеме цепей.
Защита транзисторов полумостового преобразователя в микросхеме реализована на компараторах низкого напряжения: по питающему и эталонному. Опорные напряжения для компараторов подводятся к не инвертирующим входам, информационные — к инвертирующим. Уменьше¬ние значения какого-либо из контролируемых напряжений ниже уста¬новленных пределов устанавливает соответствующий компаратор в единичное состояние, при этом импульсная последовательность на выхо¬де ШИМ – компаратора прекращается.
Типовая схема включения микросхемы TL494 представлена на рисунке 4.1.2, временные диаграммы — на рисунке 4.1.3.


Рисунок 4.1.2 – Типовая схема включения микросхемы TL494

 

Рисунок 4.1.3 – Временные диаграммы работы микросхемы TL494
На схеме конденсатор, подключенный к пятой ножке микросхемы, и резистор – к шестой — элементы времязадающей цепи генератора, частота переключения составляет примерно 60 кГц, резисторы и конденсаторы, подключенные ко 2 и 15 ножке, образуют цепи коррекции усилителей ошибки 1 и 2 соответственно.
Для реализации двухтактного режима работы преобразователя вход уп-равления выходными каскадами (вывод 13) соединен с источником эталон¬ного напряжения (вывод 14). С выводов 8 и 11 микросхемы управляющие импульсы поступают на драйвер управления полевыми транзисторами.
Исходя из справочных данных выберем номиналы частотозадающих цепей ШИМ – контроллера для частоты 60 кГц. R11 – 3,9кОм, С6 – 4700 пФ. Остальные элементы обвески ШИМ – контроллера оставим стандартными.
Расчет транзисторов полумостового преобразователя:
Ток текущий через транзисторы
Напряжение сток-исток
Данным параметрам соответствует транзистор IRF820 с током стока 1,6 А и напряжением сток-исток 500 В.
Для обеспечения высокой скорости разряда высокой емкости затвор-сток оконечных транзисторов дополним ШИМ – контроллер микросхемой буферного предоконечного каскада IR2112. Его структурная схема изображена на рисунке 4.1.4.


Рисунок 4.1.4 – Структурная схема IR2112

Технические характеристики микросхемы IR2112 представлены в таблице 4.1.2. Чтобы микросхема перешла в рабочий режим необходимо вывод 11 соединить с общим проводом. Это видно из диаграмм изображенных на рисунке 4.1.5. Типовая схема включения микросхемы IR2112 приведена на рисунке 4.1.6.

Таблица 4.1.2 - Технические характеристики микросхемы IR2112

Параметр Значение
Напряжение исток-сток высоковольтного выходного каскада, В 625
Напряжение исток-сток низковольтного выходного каскада, В 25
Напряжение питания, В 25
Уровень входного сигнала, В 25
Рассеиваемая мощность, Вт 1,6
Тепловое сопротивление, оС/Вт 75
Температура перехода, оС 150
Температура пайки, оС 300
Температура окружающей среды, оС -40…125

Рисунок 4.1.5 – Диаграммы работы микросхемы IR2112

 

Рисунок 4.1.6 – Типовая схема включения микросхемы IR2112

Диод, представленный на типовой схеме должен быть рассчитан на обратное напряжение не менее 600 В и ток не менее 1 А, например FR155 или КЦ303Н.
Для расчета параметров двухтактного полумостового импульсного трансформатора воспользуемся программой Transformer 2000. Результат работы программы представлен на рисунке 4.1.7.

 

Рисунок 4.1.7 – Результат расчета трансформатора

Выпрямительные блоки вторичных цепей должны быть рассчитаны на обратное напряжение 60 В и прямой ток 5,5 А для источника ±15 В, обратное напряжение 18 В и прямой ток 0,1 А для источника +9 В, обратное напряжение 10 В и прямой ток 5 А для источника +5 В. Для реализации данных выпрямительных блоков подойдут диоды КД213Б, мост КЦ407А, диоды КД213Б соответственно.
Для осуществления обратной связи, применяется оптопара PC817, светодиод которой подключен через ограничивающий резистор R18 к шине +5 В, а фототранзистор между плюсом питания ШИМ - контроллера и неинвертирующим входом первого усилителя ошибки рисунок 4.1.8. Прямой ток, текущий через светодиод оптопары составляет 50 мА, прямое напряжение при таком токе 1.2 В.

Данному расчету соответствует резистор МЛТ, номиналом 75 Ом из ряда Е 24 и мощностью рассеивания 0,25 Вт.

Рисунок 4.1.8 – Схема включения элемента обратной связи

4.2 Измерительный блок на микроконтроллере.


Основным элементом в данном блоке является микроконтроллер. Его структурная схема приведена на рисунке 4.2.1.

Рисунок 4.2.1 – Структурная схема PIC16F876A.

Отличительной особенностью данного микроконтроллера является наличие в его составе аналого-цифрового преобразователя. Это позволяет использовать в «обвеске» микроконтроллера минимальное количество элементов и подавать сигнал непосредственно на вход после приведения к необходимому уровню. Микроконтроллер имеет три шины данных, выходы для подключения кварцевого резонатора и вход для осуществления аппаратного прерывания. Технические характеристики микроконтроллера представлены в таблице 4.2.1.

Таблица 4.2.1 - Технические характеристики микроконтроллера

Параметр Значение
Напряжение питания, В, не более 7,5
Ток потребления, А, не более 0,3
Рассеиваемая мощность, Вт 1
Ток, текущий через каждый из выходов, мА, не более 25
Суммарный ток, текущий через каждый порт, мА, не более 200
Рабочая частота, МГц 20
Температура окружающей среды, оС -55...125


Для реализации режима стабилизации тока заряда конденсатора используем интегральный стабилизатор типа КР142ЕН12А (аналог LM317Т). Управляют режимом заряда транзисторы КТ3107Б и КТ3102Б, т.к. ток заряда стабилен и не превышает 10 мА, что соответствует эксплуатационным данным транзисторов. Принципиальная схема стабилизатора тока заряда конденсатора при измерении его емкости приведена на рисунке 4.2.2.


Рисунок 4.2.2 – Принципиальная схема стабилизатора тока

Рассчитаем номиналы резисторов в базовой цепи транзистора VT6:

Ближайшие номинальные значения для резисторов R34 и R35 из ряда Е24 91 кОм и 180 кОм соответственно, тип резисторов МЛТ, мощность 0,125 Вт.
Для ограничения тока через порт RB1 микроконтроллера последовательно базе транзистора VT4 включим резистор R28. Ограничим максимальный ток до 0,1 мА. Тогда номинал резистора будет равен
,
тип резистора МЛТ, а его мощность 0,125 Вт.
Общее описание интегрального стабилизатора типа КР142ЕН12А. Интегральные схемы КР142ЕН12А представляют собой регулируемые 3-выводные стабилизаторы положительного напряжения, обеспечивающие выходной ток 1,5 А в диапазоне выходного напряжения от 1,2 до 37 В. Они очень удобны в обращении и требуют только два внешних резистора для установки выходного напряжения Стабилизация по сети (по входу) и по выходу выше, чем при использовании стандартных фиксированных (заземленных стабилизаторов). Кроме того КРЕН12А размещен в стандартных транзисторных корпусах, которые удобно устанавливать на печатные платы. Помимо того, что схемы серии КР142ЕН12 обладают лучшими характеристиками, чем фиксированные стабилизаторы, они обеспечивают полную защиту от перегрузки, что возможно только в ИМС.
Свойства:
- Регулируемый выход вплоть до 1,2 В
- Гарантированный выходной ток 1,5 А
- Типовая стабилизация по входу 0,01%,В
- Типовая стабилизация по нагрузке 0.1%
- 100%-ная повторяемость по электрическим характеристи¬кам
- Нет необходимости иметь запасы источников на различные напряжения
- Используем стандартный 3-выводный транзисторный корпус
- Ослабление пульсаций на 80 дБ

Помимо того что LM317 заменяет фиксированные стабили¬заторы, эта интегральная схема находит широкое применение и в других приложениях. В связи с тем что стабилизатор являемся «плавающим» и для него имеет значение только разность (перепад) напряжения между входом и выходом, можно строить источники напряжения до нескольких сотен вольт. При включении между выходом и выводом регули¬ровки фиксированного резистора LM317 можно использовать в качестве прецизионною стабилизатора тока. Типовая схема включения микросхемы приведена на рисунке 4.2.3.

 

Рисунок 4.2.3 – Типовая схемы включения

Рассчитаем резистор стабилизатора тока:

Ближайшее значение из ряда Е12 0,125 Вт, 120 Ом, тип резистора МЛТ.
Для измерения эквивалентного последовательного сопротивления оксидного конденсатора в соответствии со структурной схемой используем ключ, собранный на мощном полевом транзисторе BUZ11, так как при измерении ЭПС конденсаторов большой емкости через ключ будут течь большие токи, характеристики которого представлены в таблице 4.2.2.

Таблица 4.2.2 – Технические характеристики транзистора BUZ11

Параметр Значение
Напряжение сток-исток, В 50
Напряжение сток-затвор, В 50
Напряжение затвор-исток, В ±25
Ток стока, А 33
Рассеиваемая мощность, Вт 90
Температура перехода, оС 175
Тепловое сопротивление, оС/Вт 62,5

Продолжение таблицы 4.2.2

Параметр Значение
Сопротивление перехода в открытом состоянии, Ом 0,3
Входная емкость, пФ 2100
Выходная емкость, пФ 260

Для защиты порта RA0 микроконтроллера от перегрузки по току установим резистор R29, а от высокого напряжения на обкладках не разряженного конденсатора – стабилитрон VD17 КС139А.

Ближайшее значение из ряда Е24 4,3 кОм, мощность не более 0,125 Вт.
Выбор транзистора для транзисторного ключа в цепи проверки блока строчной развертки:
RСИ = 1,2А – сопротивление перехода в открытом состоянии
RТР = 4 Ом – сопротивление трансформатора

Одним из транзисторов с низким сопротивлением перехода является FQPF6N60. его характеристики представлены в таблице 4.2.3.

Таблица 4.2.3 – Технические характеристики транзистора FQPF6N60

Параметр Значение
Напряжение сток-исток, В 600
Напряжение затвор-исток, В ±30
Ток стока, А 3,6
Рассеиваемая мощность, Вт 44

Продолжение таблицы 4.2.3
Параметр Значение
Тепловое сопротивление, оС/Вт 62,5
Сопротивление перехода в открытом состоянии, Ом 1,2
Входная емкость, пФ 770
Выходная емкость, пФ 95
Рабочая температура, оС -55…150

Для защиты порта RA1 микроконтроллера от перегрузки по току установим резистор R27. Так как параметры порта полностью соответствуют параметрам порта RA0, то номинал резистора будет равен номиналу резистора R29.
Усилитель для частотомера должен обеспечивать усиление сигнала без искажения его формы в полосе частот от 0 до 30 МГц. Выберем тип транзистора:
Условию граничной частоты удовлетворяет транзистор КТ315А.
Рассчитаем R37, учитывая, что транзистор питается непосредственно от порта микроконтроллера:

Выберем резистор R37 из ряда Е24: тип МЛТ, номинал 47кОм, мощность 0,125Вт, резисторы R32 и R33 из ряда Е24: тип МЛТ, номинал 910 Ом, мощность 0,125 Вт.
Для отображения результатов измерения в комбинированном приборе будет использован 10-разрядный жидкокристаллический дисплей на контроллере HT1613C производства фирмы Holtek. Технические характеристики данного дисплея приведены в таблице 4.2.4. Структурная схема контроллера и схема включения индикатора приведены на рисунках 4.2.4. и 4.2.5 соответственно.

Таблица 4.2.4 – Технические характеристики дисплея на контроллере HT1613C.
Параметр Значение
Напряжение питания, В 1,5
Ток потребления, мА 3
Уровень логического нуля, В, не более 0,3
Уровень логической единицы, В, не менее 1,2
Сопротивление шины данных, МОм 1
Частота синхронизации, Гц 32768
Диапазон рабочих температур, оС -20…75



Рисунок 4.2.4 – Структурная схема контроллера HT1613C


Рисунок 4.2.5 – Схема включения индикатора

Для стабилизации напряжения питания используем три последовательно включенных диода КД522Б. Падение напряжения на p-n переходе данных диодов составляет 0,5 В. Напряжение стабилизации
UСТ = 3•0,5 = 1,5 В.
Чтобы ограничить ток, текущий через диоды применим резистор R23.


Выберем из ряда Е24 резистор номиналом 1,6 кОм, мощностью 0,125 Вт.
Учитывая то, что логические уровни контроллера HT1613 ниже, чем у контроллера PIC16F876A рассчитаем резисторные делители напряжения:

Ближайшие значения из ряда Е24 для резисторов R24 и R25 составляют 33 кОм, а для резисторов R20 и R21 – 15 кОм, все резисторы мощьностью 0,125 Вт.
Для переключения режимов микроконтроллера использованы токоограничивающий резистор R22 и кнопка SB1.

5 Конструкторско – технологическая разработка

5.1 Расчет теплового режима

В связи с тем, что импульсная мощность рассеиваемая на стоке транзистора составляет 100 Вт необходимо предусмотреть его охлаждение при помощи двухстороннего игольчатого радиатора.
Выбранный полевой транзистор IRF820 обладает следующими тепловыми характеристиками:
тепловое сопротивление перехода – корпус Qпк, ºС/Вт 0,7
максимальная температура перехода Тп.макс., ºС 150
максимальная рассеиваемая мощность Р, Вт 90
Допустимая температура радиатора
Тр = Тп.макс – Р (Rпк + 0,35) = 150 – 90 (0,7 + 0,35) = 55,5 оС.
Допустимый перегрев радиатора
ΔТ = Тр - Тс = 55,5 – 25 = 35,5 оС.
Температура корпусов транзисторов
Тк = Тр + 0,35 Р = 55,5 + 31,5 = 87 оС.
Допустимая рассеиваемая мощность транзистора при таком перегреве
Рдоп = (Тпмакс – Тк) / Rпк = (150 – 87) / 0,5 = 126 Вт.
Что превышает необходимую рассеиваемую мощность одного транзистора.
Необходимая проводимость радиатора при перегреве 35,5 оС и Ррас = 90Вт
1/Rрс = Ррас / ΔТ = 90 / 35,5 = 2,5 Вт / оС.
Проводимость элемента заготовки радиатора высотой 10 см
1/R = 0,29 Вт/ оС.
Проводимость боковых стенок радиатора
1/Rб = 0,06 Вт/ оС.
Уменьшение проводимости радиатора из-за выборки под установку транзистора
1/Rвыб = k/Rо = 0,01.
Проводимость радиатора
1/Rрс = n/R + 1/Rб-k/Rо.
Откуда n = 8,44 – количество игл радиатора, приходящихся на его длину.
Расстояние между иглами 7 мм, значит длина радиатора
L = 8,44 • 7 = 6 см;
Ширина радиатора D = 4,4 см;
Высота радиатора H = 10 см;
Высота иглы h = 2 см;
Толщина основания 4 мм.
Рассчитанный радиатор представлен на рисунке 5.1.1.

 

Рисунок 5.1.1 – Игольчатый радиатор

5.2 Конструкторский анализ схемы


Наиболее сложной задачей при конструировании РЭА является компоновка разрабатываемого изделия. В результате компоновки должны быть определены геометрические размеры, форма, ориентировочная масса изделия и взаимное расположение всех элементов в конструкции.
Предварительная компоновка проводится по электрической принципиальной схеме изделия, анализируя данную схему, создается модель конструкции изделия, учитывая большое количество различных факторов и требования технического задания на разработку изделия.
От качества компоновки в значительной мере зависят технические и эксплуатационные характеристики изделия, а так же его ремонтопригодность и надежность. При компоновке РЭА приходится учитывать сложную совокупность факторов, связанных с особенностями функционирования и эксплуатации, электрическими взаимосвязями и тепловыми режимами внутри РЭА, геометрическими размерами и формой отдельных элементов конструкции.
При компоновке необходимо удовлетворить основные требования:
между отдельными элементами, узлами, блоками прибора должны отсутствовать паразитные электрические связи, которые могут существенно изменить характер полезных взаимосвязей и нарушить нормальное функционирование изделия;
тепловые поля, возникающие в РЭА вследствие перегрева отдельных элементов, не должны ухудшать технические характеристики аппаратуры;
необходимо обеспечить легкий доступ к деталям, узлам, блокам в конструкции для контроля, ремонта и обслуживания изделия;
расположение элементов конструкции должно также обеспечивать технологичность монтажа и сборки с учетом использования автоматизированных систем сборки;
габариты и масса изделия должны быть минимально возможными.
Схему прибора целесообразно выполнять на двух печатных платах из стеклотекстолита с односторонней разводкой соединений. Соединительные выводы располагаются на краю печатной платы. Платы и выносные элементы соединяются между собой жгутом.
Печатные платы выполняется на фольгированном стеклотекстолите толщиной 1.5мм. Платы выполняется односторонними с шириной печатных проводников 1мм, а так как максимальный ток нагрузки может достигать 5,5А, силовые проводники выполняются шириной не менее 2,5мм и дополнительно пропаиваются припоем. Допускается использование перемычек.
Трассировка печатной платы производится при помощи программы Layout. Чертеж печатной платы приведен на 160500 ДФ 201500 Д05.

6 Расчет характеристик надежности прибора


В соответствии с приведенными требованиями в ходе опытно-конструкторской разработки производится определение характеристик надежности:
Pc(t) - вероятности безотказной работы системы;
λс- интенсивности отказов системы;
Тср - средней наработки на отказ системы.

Расчет интенсивности отказов комбинированного прибора на PIC-контроллере при основном соединении электрорадиоэлементов (ЭРЭ) производится путем суммирования интенсивностей отказов всех ЭРЭ, входящих в устройство:
λ0C = N1• λ01 + N2• λ02 +…+ Nm• λ0m = Ni • λ0i
где N1,N2, ... Nm - количество однотипных ЭРЭ;
λ01, λ02, ... λ0m - соответствующие им интенсивности отказов.

Составляем перечень элементов по группам и сносим в таблицу интенсивности отказов элементов схемы таблица 6.1.

Таблица 6.1 – Интенсивности отказов элементов схемы
Наименование элемента Кол-во λ0i, 1/ч*10-6 λ0сi, 1/ч*10-6
Конденсаторы
К50-35 5 0.02 0.1
К50-32 1 0,02 0,02
К50-16 1 0,02 0,02
Продолжение таблицы 6.1
Наименование элемента Кол-во λ0i, 1/ч*10-6 λ0сi, 1/ч*10-6
К75-12 2 0,04 0,08
К73-17 2 0,04 0,08
К10-17 11 0.04 0,44
Микросхемы
TL494 1 0.02 0.02
IR2112 1 0.02 0.02
КР142ЕН12А 1 0,03 0,03
PIC16F876A 1 0.01 0.01
Индикатор
HT1613C 1 0.1 0.1
Оптопара
PC817 1 0.05 0.05
Резисторы
МЛТ 38 0.01 0,38
SCK 1 0,05 0,05
Переключатели
ПКН-150-1 1 0.2 0.2
Диоды 12 0,04 0,48
Стабилитроны 2 0.05 0.1
Диодные мосты и сборки 3 0,05 0,15
Транзисторы
Полевые мощные 4 0.5 2

Продолжение таблицы 6.1
Наименование элемента Кол-во λ0i, 1/ч*10-6 λ0сi, 1/ч*10-6
Биполярные маломощные 3 0.05 0.15
Кварц
РКГ-12МГц 1 0.05 0.05
Плата печатная 2 0.19 0.38
Паяные соединения 270 0.002 0,54
Соединительные провода 9 0.01 0.09

Интенсивность отказов комбинированного прибора:
λ0C = Σ Ni • λ0i •а
где a – эксплуатационный коэффициент отказов, учитывающий влияние электрической нагрузки и рабочей температуры, учитывающий критичность ЭРЭ данного вида к действию механических нагрузок.

λ0C = 5,54•10-6 • 2 = 11,08•10-6 1/ч
Среднее время безотказной работы комбинированного прибора (ч)

Надежность характеризуется наработкой на отказ или вероятностью безотказной работы. Вероятность безотказной работы является важной характеристикой надежности, это вероятность того, что в заданный промежуток времени не произойдет отказа системы:
.
Зависимость вероятности безотказной работы комбинированного прибора от времени представлена на рисунке 6.1.


Рисунок 6.1 – Зависимость вероятности безотказной работы от времени.

При времени t=1000 часов P(t)  0.98.
Время наработки на отказ комбинированного прибора, при вероятности безотказной работы 0.98:

Полученные характеристики позволяют определить коэффициент готовности изделия к немедленной работе в установившемся режиме эксплуатации и коэффициент ремонтопригодности:


Как видно из расчета комбинированный прибор полностью удовлетворяет техническому заданию.

7 Безопасность проекта


При использовании комбинированного прибора на PIC-контроллере на рабочем месте ремонтника, существует опасность поражения электрическим током при прикосновении к зажимам и щупам прибора, а так же токоведущим частям проверяемых узлов РЭА, так как комбинированный прибор питается от сети переменного тока 220В. Поэтому необходимо выполнять мероприятия по предупреждению поражения электрическим током.

7.1 Действие электрического тока на организм человека


В процессе ремонта бытовой радиоэлектронной аппаратуры при случайном прикосновении к токоведущим частям, через человека может замкнуться путь тока. Электрический ток проходя через организм человека, производит термическое, электролитическое и биологическое действие /2/.
Термическое действие тока проявляется ожогами при прикосновении к разогретым проводникам.
Электролитическое действие тока выражается в разложении органической жидкости, в том числе крови, в нарушении ее физико-химического состава.
Биологическое действие тока проявляется раздражением и возбуждением живых тканей организма, центральной нервной системы, а также нарушением внутренних биологических процессов.
Электротравмы условно разделяют на общие и местные. К общим относят электрический удар, при котором процесс возбуждения различных групп мышц может привести к судорогам, остановке дыхания и сердечной деятельности. Остановка сердца связана с фибрилляцией – хаотическим сокращением отдельных волокон сердечной мышцы (фибрилл). К местным травмам относят ожоги, металлизацию кожи, механические повреждения, электроофтальмии. Металлизация кожи связана с проникновением в нее мельчайших частиц металла при его расплавлении под влиянием чаще всего электрической дуги.
Исход поражения человека электротоком зависит от многих факторов: силы тока и времени его прохождения через организм, характеристики тока (переменный или постоянный) при переменном токе - от частоты колебаний. А также от пути тока в теле человека.
Ток, проходящий через организм, зависит от напряжения прикосновения, под котором оказался пострадавший, и электрического сопротивления тела человека. В электрическое сопротивление тела человека входит сопротивление наружного кожного покрова Rн и внутреннее сопротивление Rвн (Rч=Rн+Rвн). Сопротивление наружного покрова при сухой кожи и отсутствии повреждений ее составляет сотни кОм. Внутреннее сопротивление человека составляет 800…1000 Ом. Состояние наружного покрова кожи не всегда бывает здоровым возможны ранения, порезы, увлажнение и так далее, это приводит к значительному снижению сопротивления электрическому току. В связи с этим при анализе электробезопасности в расчетах принято считать, что Rч=Rвн=1000 Ом.

7.2 Электробезопасность

В отношении опасности поражения людей электрическим током помещение производственной лаборатории относится к категории помещений с повышенной опасностью, так как существует возможность одновременного прикосновения человека к металлоконструкциям зданий, имеющим соединение с землей, технологическим аппаратам, механизмам и т.п., с одной стороны, и к металлическим корпусам электрооборудования (открытым проводящим частям), с другой /1/.
В лаборатории для защиты от поражения электрическим током, в случае повреждения изоляции, в соответствии с правилами устройства электроустановок (ПУЭ) применяются следующие меры защиты:
защитное зануление;
защитное отключение питания;
уравнивание потенциалов;
защитное заземление.


7.2.1 Защитное зануление


В вводном щите совмещенный нулевой и рабочий проводник PEN разделяется на защитный PE и нулевой рабочий N проводники и далее они вместе не соединяются. Корпус вводного щита зануляется. Нулевой рабочий и защитный проводники не допускается подключать под общий контактный зажим. Смысл этого требования заключается в необходимости в целях обеспечения условий электробезопасности, сохранения соединения защитного проводника с заземлением в случае разрушения (выгорания) контактного зажима. Соединения выполняется одним из способов показанных на рисунке 7.2.1.1.

 

Рис 7.2.1.1 – Примеры подключения проводников PE и N к PEN

В качестве PE - проводника используется специально предусмотренный изолированный проводник.


7.2.2 Защитное отключение


На рисунке 7.2.2.1 приведена схема электроснабжения производственной лаборатории. В качестве меры защиты при косвенном прикосновении человека к токоведущим частям, выполнено автоматическое отключение питания. Главный автоматический выключатель реагирующий на сверхтоки (ток короткого замыкания) установлен во вводном щитке, ток срабатывания – это максимально возможное потребление тока лабораторией. На каждой стол ремонтника подводится питание через автоматические выключатели, которые в случае короткого замыкания обесточивают одно рабочее место. Кроме автоматов реагирующих на сверхтоки применяется устройство защитного отключения например АСТРО УЗО которое обеспечивает отключение электропитания при малых токах утечки 0,03 А.
Розетки для подключения приборов, используемых при ремонте бытовой радиоэлектронной аппаратуры, применяются трехконтактные. Третий защитный контакт соединяет корпус подключаемого прибора с защитным проводником РЕ.

Рисунок 7.2.2.1 – Схема электроснабжения лаборатории


7.2.3 Защитное уравнивание потенциалов


Важное значение для обеспечения условий электробезопасности имеет выполнение системы уравнивания потенциалов. Правила выполнения системы уравнивания потенциалов определены пп.7.1.87. ПУЭ. Эти правила предусматривают подсоединение всех подлежащих заземлению проводников к общей заземляющей шине. Заземляющая шина устанавливается отдельно в доступном, удобном для подключения и обслуживания месте в близи вводного устройства. Шина должна быть из меди. Применение алюминиевых шин не допускается. В конструкции шины предусматривается возможность индивидуального отсоединения присоединенных к ней проводников. Отсоединение должно быть возможно только с использованием инструмента. На стене над шиной наносится знак . В качестве заземляющего устройства используется контур заземления.
Система уравнивания потенциалов объединяет между собой: нулевой защитный РЕ проводник, металлические трубы коммуникаций, входящих в здание: горячего и холодного водоснабжения, канализации, отопления, металлические части каркаса здания рисунок 7.2.3.1. А также все одновременно доступные прикосновению открытые металлические части оборудования в нормальном режиме не находящиеся под напряжением.
Соединение и присоединение заземляющих, защитных проводников и проводников системы уравнивания потенциалов выполняется надежно с обеспечением непрерывности электрической цепи. Для этих целей используется медный проводник поперечное сечение, которого составляет 6 мм² (допускается алюминиевый сечением 16 мм²). Присоединение заземляющих, защитных проводников и проводников системы уравнивания потенциалов к открытым проводящим частям должны быть выполнены при помощи пайки, сварки или болтовых соединений. Для болтовых соединений предусматриваются меры против ослабления контактов.

Рис.7.2.3.1 – Система уравнивания потенциалов

8 Техническо-экономическое обоснование проекта


Эффективность новых изделий закладывается на начальных этапах процесса создания и освоения новой техники (СОНТ), с первых шагов формирования концептуальных основ новой техники. Технико–экономический анализ должен быть органическим элементом процессов разработки и проектирования новой техники, направленным на повышение экономической эффективности инженерных решений, принимаемых в процессе СОНТ.


8.1 Выбор наиболее конкурентоспособной модели


Последовательность выбора наиболее конкурентоспособной модели изделия может быть выполнена бальным методом и представлена в следующем виде:
Определение значимости параметров качества изделия
Для этой цели может быть использована матрица смежности, в которой осуществлено попарное сравнение параметров изделия (каждый с каждым) но не по величине, а по их значению, влиянию на качество, технический уровень, потребительские свойства изделия.
Для удобства каждый из оцениваемых параметров следует обозначить соответствующим индексом:
Х1 – число выполняемых функций;
Х2 – цена
Х3 – безопасность;
Х4 – объем;
Сравнивая попарно все параметры, составляется квадратная матрица смежности (таблица 8.1.1), где знаки >, < = заменяются коэффициентами предпочтительности Аi (соответственно): 1.5, 0.5, 1.5.
Заполняя матрицу определяется значение Вi , B’i
Bi – абсолютная значимость параметра
B’i – искомая, относительная значимость параметров.
Bi определяется построчным суммированием коэффициентов предпочтительности (аj ).

Таблица 8.1.1 – Определение значимости параметров

X1 X2 X3 X4 аi Bi bi
X1 =1.0 =1.0 =1.0 <0.5 3.5 14 0,233
X2 =1.0 =1.0 <0.5 >1.5 4 15.75 0,263
X3 =1.0 >1.5 =1.0 =1.0 4.5 18 0,3
X4 >1.5 <0.5 =1.0 =1.0 4 12.25 0,204

16 60 1.0

Затем последовательно находятся абсолютные значимости Bi параметров, затем эти значения нормируются – bi вычисляются в долях единицы.

При расчете Bi каждая строка в матрице умножается на вектор-столбец ai :



Для дальнейшего анализа и определения наиболее конкурентоспособной модели необходимо осуществить бальную оценку каждого параметра для каждого из возможных вариантов изделия (количество баллов 1 –5). Заполнив таблицу 8.1.2 указав в одной из строк относительную значимость параметров B’i имеем экспертные оценки параметров.


Таблица 8.1.2- Бальная оценка значимости параметров

B’i
Модель 0,233
X1 0,263
X2 0,3
X3 0,204
X4
A 5 4 5 4
B 4 2 4 2
C 5 3 5 3


Где: A – Комбинированный прибор на PIC-контроллере
В – набор приборов используемых для проверки конденсаторов
С - набор комбинированных приборов
Показатель конкурентоспособности для каждой из анализируемых моделей может быть найден как сумма произведений соответствующих значений B’i на соответствующее бальное значение параметра модели. Например:

Ka = 0,233·5+0,263·4+0,3·5+0,204·4=4,533
Kb = 0,233·4+0,263·2+0,3·4+0,204·2=3,066
Kc = 0,233·5+0,263·3+0,3·5+0,204·3=4,27
Значение показателя “Ка” –максимально, следовательно модель А наиболее предпочтительна и принимается к разработке.

8.2 Расчет затрат на изготовление прибора


В данной части работы выполнен расчет затрат, связанных с изготовлением и разработкой прибора.
Существует несколько способов расчета затрат. Используем метод укрупненных нормативов. Этот метод применяется в случае, когда известны данные о составе материальных затрат, предназначенных для использования в новом изделии.
Затраты на комплектующие изделия и полуфабрикаты определяют по их требуемому количеству и оптовым ценам на них:

Таблица 8.2.1 - Затраты на комплектующие изделия


Наименование и тип комплектующих изделий. Количество компонентов, шт. Цена за единицу, руб. Сумма затрат, руб.
Конденсаторы
К50-35 5 2,5 12,5
К50-32 1 25,2 25,2
К50-16 1 3,4 3,4
К75-12 2 0,9 1,8
К73-17 2 0,8 1,6
К10-17 11 0,4 4,4

Микросхемы
TL494 1 4,7 4,7
IR2112 1 20 20
КР142ЕН12А 1 1,2 1,2
PIC16F876A 1 170 170

 

Продолжение таблицы 8.2.1

Наименование и тип комплектующих изделий. Количество компонентов, шт. Цена за единицу, руб. Сумма затрат, руб.
Индикатор
HT1613C 1 77 77

Оптопара
PC817 1 3,2 3,2

Резисторы
МЛТ 0,5 2 0,4 0,8
МЛТ 0,25 5 0,2 1
МЛТ 0,125 31 0,2 6,2
SCK 1 5 5

Переключатели
ПКН-150-1 1 0,5 0,5

Диоды
KBL06 1 12,7 12,7
КЦ402А 1 3,2 3,2
КС515А 1 2,3 2,3
КЦ303Н 1 0,9 0,9
КД213Б 8 6 48
КЦ407А 1 2,6 2,6
КД522Б 3 0,7 2,1
КС139А 1 2,3 2,3

Транзисторы
IRF820 2 7,3 14,6
FQPF6N60 1 15,8 15,8
КТ315А 2 2,1 4,2
BUZ11 1 13,35 13,35
КТ361А 1 2,1 2,1
Продолжение таблицы 8.2.1

Наименование и тип комплектующих изделий. Количество компонентов, шт. Цена за единицу, руб. Сумма затрат, руб.
Кварцевый резонатор
РКГ-12МГц 1 7 7

Разъемы
Тюльпан 6 3 15

Провода
НГТФ 0,25 1 9 9
ПЭВ 0,5 2 7,5 15
ПЭВ 0,7 1 8,3 8,3

Кольцо ферритовое
2500НМ 45×28×12 1 27 27

Итого 543,85
Итого с учетом транспортных расходов (+3%) 560,17

Стоимость комплектующих взята из прейскурантов цен сети магазинов торгующими радиоэлектронными элементами на 2007год.

Таблица 8.2.2 - Затраты на вспомогательные материалы


Наимен-я и марка материалов. Норма расхода Оптовая цена, руб./ед. Суммарные затраты, руб.
Стеклотекстолит 1,5мм 0,1кг 237 23,7
Хлористое железо 0.2 кг 8 1.6
Припой ПОС61 0.05 кг 269 13,45
Флюс ЛТИ-120 0.0024 л 433 1,05
Лак УР-231 0.04 кг 28 1,12
Болты, винты, гайки 0.05 кг 45 2.25
Продолжение таблицы 8.2.2

Наимен-я и марка материалов. Норма расхода Оптовая цена, руб./ед. Суммарные затраты, руб.
Итого 43,17
Итого с учетом с учетом транспортных расходов (+3%) 44,5

Затраты на заработную плату основных производственных рабочих включают основную заработную плату З0, дополнительную заработную плату ЗД единый социальный налог (26,2%) и отчисления на страхование в результате несчастных случаев и профессиональных заболеваний(2%) ЗС.
Основная заработная плата определяется на основе данных о трудоемкости по видам работ, часовых тарифных ставок и величин доплат к тарифному заработку [Зб]:
Заработная плата производственных рабочих ЗЗ/П , рассчитывается:
ЗЗ/П = Зо + Зд + Зс ,
где Зо - основная заработная плата, руб.;
Зд - дополнительная заработная плата, руб.;
Зс - отчисления на социальные нужды, руб.
Основная заработная плата рассчитывается:
Зо =
где ti - трудоемкость изделия по нормам на i-ой операции, н;
li - часовая тарифная ставка для соответствующего разряда работы на i-ой операции, тыс. руб.; kд - коэффициент доплат, учитывающий премиальные доплаты к тарифному заработку, доплаты по районному коэффициенту, премии и др. (kД = 1.5). результаты расчета основной заработной платы производственных рабочих сведены в таблицу 8.2.3


Таблица 8.2.3 – Расчет основной заработной платы

Наименование операции, вида работ Разряд работ Часовая тар. Ставка, руб/ч трудоемкость вып-ния опер.,ч Тарифный фонд зар. платы, руб
Установка и пайка микросхем 3 8 0,5 4
Установка и пайка резисторов, конденсаторов, диодов 3 8 2 16
Установка транзисторов 3 8 0,5 4
Установка и пайка переключателей 3 17 1 17
Пайка проводов 4 9 1 9
Промывка 3 7,41 0.05 0,37
Сборка 3 7,41 0.2 1,48
Контроль 5 10 0.3 3
Контроль работы устройства 5 10 1 10
Основная заработная плата руб 64,85
Основная заработная плата с учетом премиальных доплат руб 91,28

На основе полученных данных о стоимости материалов, комплектующих изделий и основной заработной платы, производственных рабочих, себестоимость разработанного устройства определяется по следующей формуле:

Сн=[Зм+Зк+Зо{1+Kизн+Kк+Kком+Kд}]ּ(1+Kвн).

где Зм – затраты на вспомогательные материалы с учетом транспортных расходов;
Зк – затраты на комплектующие с учетом транспортных расходов;
Kизн – коэффициент, учитывающий возмещение износа оснастки и инструмента(0,3-0,6), в расчете применяется равным 0,4;
Kк – коэффициент, учитывающий косвенные расходы, к которым относятся: расходы на содержание и эксплуатацию оборудования (0,8-1,2), принимается равными 0,9; цеховые расходы(0,5-0,8), принимаются равными 0,7; общехозяйственные расходы (0,8-1), принимаются равными 0,9;
Kд – коэффициент, учитывающий дополнительные начисления к заработной плате, равные 10% от основной заработной платы, и учитывающий отчисления на социальные нужды, определяемые как 26,2% от суммы основной и дополнительной заработных плат;
Kвн – коэффициент, учитывающий воспроизводственные расходы, равный 0,1;
Kком – коэффициент, учитывающий коммерческие расходы(0,04-0,14), в расчете принимается равным 0,14.
Исходя из выше изложенного, определяются коэффициенты, входящие в формулу себестоимости:

Здзп = 0,1ּЗо ;
Kд =0,262ּ(Зо+Здзп)+ Здзп = 0,262ּ1,1ּЗо+0,1ּЗо= 38,8% от Зо ;
Kк = 0,9+0,7+0,9=2,5
Себестоимость разработанного устройства:
Сн= (44,5+560,17+91,28(1+0,4+2,5+0,14+0,388))(1+0,1) = 1109,74 руб


8.3 Расчет цены приобретения


Затратная цена определяется по формуле:
Цн=Сн+П+НДС
Где П – прибыль принимается 30% от Сн
НДС – налог на добавленную стоимость принимается 18% от Сн
П=0,3ּСн=0,3ּ1109,74 = 332,92 руб
НДС=0,18ּСн=0,18ּ1109,74 = 199,75 руб
Цн=1109,74+332,92+199,75 = 1642,41 руб
Цена приобретения рассчитывается по формуле:
Цприоб=Цн+Зтр
Где Зтр – затраты на транспортировку РЭА, 3-5% от Цн
Зтр=0,03ּЦн=0,03ּ1642,41 = 49,27 руб
Цена приобретения равна:
Цприоб=1642,41+49,27 = 1691,68 руб

Вывод: В результате технико-экономического обоснования можно сделать вывод о том, что разрабатываемый прибор наиболее конкурентоспособен, т.к. ему по итогам бального метода присужден наивысший балл значимости параметров. Трудоемкость изготовления данного прибора невелика, а себестоимость и цена приобретения в 5 раз ниже, чем у существующих приборов. Все это позволяет судить о том, что прибор будет пользоваться спросом.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ


В результате дипломного проекта был разработан цифровой комбинированный прибор на основе PIC-контроллера, с возможностью измерения емкости оксидных конденсаторов и оценки их эквивалентного последовательного сопротивления, тестирования импульсных трансформаторов и катушек индуктивности на наличие короткозамкнутых витков в них, проверки тока потребления трансформаторами блока строчной развертки, измерения частоты в интервале 1 Гц – 30 МГЦ и генерации синусоидального сигнала частотой 1 кГц.
Были разработаны схемы: структурная, функциональная, электрическая принципиальная и печатная плата устройства.
Данный прибор полностью соответствует требованиям ТЗ и может быть использован при ремонте бытовой радиоэлектронной аппаратуры.
Так же был произведен расчет надежности и время наработки прибора на отказ. Среднее время безотказной работы составило 90252 ч. Был произведен расчет рыночной стоимости изделия которая составила 1691 рубль 68 копеек, что много ниже чем подобные приборы выпускаемые промышленностью.
Произведена оценка безопасности разработанного устройства и было выяснено, что прибор полностью удовлетворяет требованиям техники безопасности и не представляет опасности для жизни человека.


Список использованных источников

1 А.И. Горобец Справочник по конструированию радиоэлектронной аппаратуры. А.И.Горобец, А.И.Степаненко, В.М.Коронкевич. Киев книга 1985 г. – 237с.
2 В.Г. Гусев, Ю. М. Гусев. Электроника. М: Высшая школа, 1991 г.
3 И.Н. Алексеева. В помощь радиолюбителю. М: Патриот, 1991 г. – 80с
4 http://www.eduhistory.ru/view/85671.html
5 http://huba.ru/rdsref/type8/elem10920.html
6 http://www.mcrt.ru/index.php?nodeid=872
7 http://inel.stu.cn.ua/~asr/evtrans/manual/4/014.htm
8 http://ago.kulichki.com/index/radio/radio-2.htm
9 http://www.mastech.ru/catalog/mult/m890g.html
10 http://rf.atnn.ru/slizm-em.htm
11 Журнал «Ремонт и сервис» №3 2000 г., с59-61
12 Журнал «Радио» №2, 1978 г, с 44-45
13 Разработка и оформление конструкторской документации радиоэлектронной аппаратуры: Справочник/Э.Т.Романычева, А.К. Иванова,А.С.куликов и др.; Под ред. Э.Т.Романычевой.- 2-е изд., перераб.и доп.-М.: Радио и связь, 1986.-448с.:ил.
14 Основы электроники и микропроцессорной техники: Учебник/ К.А.Арестов.- М.: Колос, 2001.- 216.: ил.
15 И.П.Шелестов . Радиолюбителям полезные схемы. Москва «Салон-Р» 2002 г. – 239с.
16 http://www.holtek.com/pdf/comm/1613cv110/pdf
17 http://www.alldatasheet.com
18 Ненашев А.П. Конструирование радиоэлектронных средств: Учеб. для радиотехнич. Спец. Вузов.- М.: Высш. Шк., 1990.-432с.: ил.
19 П.Хоровиц. Искусство схемотехники ч.1 П.Хоровиц, У. Хилл. Москва «Мир» 1993г. – 425с.
20 А.Н. Чеканов, В. Б. Съедугин «Расчеты надежности ЭВА и РЭА. Методические указания по дипломному проектированию. М., ид.МВТУ, 1980
21 Технико-экономическое обоснование дипломных проектов. М.У., сост. Яричина Г.Ф., КрПИ. - Красноярск. 1990г.
22 Безопасность жизнедеятельности//С.В.Белов, А.В.Ильницкая, А.Ф. Козьяков и др./ Под общ.ред. С.В.Белова-М.:Высш.шк.1999-448с.
23 Безопасность жизнедеятельности в техносфере//Под ред. О.Н. Русака, В.Я.Кондрасенко. Красноярск. ИПЦ, КГТУ, 2001.431с.
24 Правила устройства электроустановок, 7 издание
25 Журнал «Радио» №10, 2003 г, с.7-10, с.21-23
26 Журнал «Радио» №1, 2004 г, с.14-15

 




Комментарий:

Дипломная работа отличная!


Рекомендовать другу
50/50         Партнёрка
Отзывы