Разработка прибора присутствия (стр. 3 из 4)

Прямое сопротивление вентиля

Для сглаживания пульсаций, остающихся после выпрямления, используются схемы фильтрации. В схеме используем Г – образный RC фильтр.

Найдём напряжение на входе фильтра

Определим сопротивление электрического фильтра по формуле:

Ёмкость конденсатора, входящего в состав фильтра находим как

, где

f – частота сети, 50 Гц.

m – отношение частоты пульсаций основной гармоники к частоте сети, 2.

R_ф – сопротивление электрического фильтра.

R_н – сопротивление нагрузки.

В качестве интегрального стабилизатора для фиксации напряжения питания DD1 выбираем К142ЕН1 с параметрами: U_вх = 20…40 В, U_вых = 12…30 В, максимальный пропускаемый ток I_max = 0,1 А, максимальная рассеиваемая мощность P_max = 0,8 Вт, коэффициент нестабильности напряжения по выходу микросхемы К_нс= 0,5.

Выходной ток микросхемы DD1 не соответствует заданному и для его повышения устанавливаем последовательно с нагрузкой регулирующий транзистор VТ1 cn – p – n проводимостью.

Ток транзистора определяем как

где

I_вн – ток, потребляемый схемой стабилизатора, составляет 0,006 А.

Определим минимальное напряжение на входе стабилизатора. Оно должно быть:

, где

U_п – амплитуда пульсаций на входе стабилизатора;

U_{кэ min}– минимальное падение напряжения на открытом транзисторе, 2 В.

Получаем

U_{01 min}³ 16 + 2 + 1,7 = 18,7 В

Найдём номинальное входное напряжение на стабилизаторе по формуле:

,

где

Максимальная рассеиваемая мощность на транзисторе можно рассчитать как

По найденным значениям выбираем транзистор КТ827А со следующими параметрами U_{к э max} = 100В, I_{к max} = 20 A, P_kmax = 125Вт, h_{21 э min}= 850, h_{21 э max}= 18000.

Определим ток базы транзистора по формуле

что значительно меньше допустимого тока нагрузки микросхемы ДА1 – 0,05 А.

Чтобы транзистор при номинальном токе нагрузки был закрыт и не влиял на работу стабилизатора, а открывался лишь при I_н = I_пор, пороговый ток должен заметно отличаться от номинального значения.

Сопротивление R1 определяет напряжение на эмиттерном переходе транзистора. Это напряжение пропорционально току нагрузки, поскольку резистор R3 включен последовательно с ней

Устанавливаем самодельный проволочный резистор из манганина.

Отношение R2/R3 выбираем таким, чтобы при номинальном токе нагрузки напряжение между выводами микросхемы 10 и 11 было близким к нулю.

U_10-11 = U_R1 + U_бэ1 - U_R2 = U_R3 - U_вых» 0

Принимаем R3 = 2,4 кОМ

U_R1 = I_н * R₁ = 0,5 * 0,45 = 0,23 В

U_бэ1 = 0,5 В

U_R2 = U_R1 + U_бэ1 = 0,23 + 0,5 = 0,73 В

Ток делителя R2, R3

Выходной конденсатор С2 также как и С1 повышает устойчивость стабилизатора и уменьшает пульсации на выходе. Изготовитель микросхемы К142ЕН1 рекомендует ёмкость конденсатора С1 = 0,1 мкФ. Подобную ёмкость можно использовать и для конденсатора С2. Тип конденсаторов К73 – 24.

4. РАЗРАБОТКА И МЕТОД ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЕЧАТНЫХ

ПЛАТ

Монтаж всех деталей прибора кроме антенн выполнен на печатной плате размером 120x85x1,5 мм. При монтаже деталей на плате следует установить разделительный экран, который выполняется из гнутого латунного уголка сечением 30x5x0,5 мм длиной 118 мм. Экран надежно соединяется с общей шиной устройства. Плата помещается в пластмассовый корпус определенных размеров. Внешние цепи подсоединяются с помощью штырьков и гнезд от прямоугольного разъема типа РП10.

В процессе изготовления плата подвергается действию химических реагентов: при больших размерах платы, возможно, ее коробление.

Размеры и очертания печатных проводников и элементов, контактных площадок, монтажных и контактных отверстий и т.п. на чертежах печатных плат указывают с помощью координатной сетки в прямоугольной системе координат. Правила выполнения чертежей печатных плат (ГОСТ 2.417-68) предусматривается также нанесение координатной сетки в полярной системе координат и указание размеров при помощи размерных выносных линий. Допускается комбинированный способ нанесения размеров.

По ГОСТ 10317-72 шаг координатной сетки в двух взаимно перпендикулярных направлениях должен равняться 2,5 мм. Для особо малогабаритной аппаратуры, а так же в исключительных, технически обоснованных, случаях применение дополнительного шага 1,25 мм.

Схемные детали и печатные проводники размещают на координатной сетке в соответствии с принципиальной схемой. При этом необходимо более экономно использовать площадь платы и избегать пересечения схемой.

Элементы, имеющие большие габариты следует размещать вне платы, а соединение осуществлять монтажным проводом. Все навесные детали обычно располагают с одной стороны платы, а печатные проводники – на другой. На сторону печатных проводников не должны выходить за крепежные детали, так как с этой стороны выполняется пайка. В ряде случаев целесообразно применить двухсторонний монтаж. Конденсаторы, резисторы, перемычки и другие навесные детали располагают параллельно координатной сетке. Расстояние между корпусами параллельно расположенных деталей должно быть не менее 1мм, а расстояние по торцу – не менее 1,5 мм. Центры отверстий для установки навесных деталей располагают в точках пересечения координатной сетки.

Конструирование печатной платы начинают с разработки эскиза, который выполняют в увеличенном масштабе (2:1, 4:1 и т.д.). Для всех элементов, входящих в схему, изготовляют в том же масштабе шаблоны из картона и размешают на поле чертежа. После выбора лучшего варианта их расположения, наносят соединительные проводники. Печатные проводники расположенные на другой стороне платы, показывают штриховыми линиями.

Затем составляют чертеж печатной платы. В узлах координатной сетки показывают окружности, соответствующие местам установки навесных навесных элементов.

На изображении печатной платы проводники, экраны, контактные площадки и другие печатные элементы штрихуют. Проводники, ширина которых на чертеже менее 2мм., изображают сплошной утолщенной линией, равной примерно двум толщинам контурной. Контактные площадки, примыкающие к проводникам, изображены сплошной утолщенной линией, не штрихуют.

Наносим краской, лаком или специальным маркером позитивный рисунок схемы проводников. Последующим травлением в растворе хлорного железа удаляется медь с незащищенных участков, и на диэлектрике получается требуемая электрическая схема проводников.

Подготовка поверхности заготовки к нанесению рисунка заключается в очистке поверхности фольги. Зачистку целесообразно выполнять латунными или капроновыми щетками.

Химический метод при сравнительно простом технологическом процессе обеспечивают высокую прочность сцепления проводников с основанием, равномерную толщину проводников и их высокую электропроводность. В настоящее время химический метод является основными при изготовлении односторонних печатных плат. Недостатки этого метода необходимость в металлических втулках при двухстороннем монтаже и непроизводительный расход меди.

5. ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ ПРИБОРА

Пример установки реле «присутствия» в небольшом помещении для автоматического включения света показан на рис. 5.1. Антенны и реле располагают на боковой стене. Прибор стараются расположить по возможности симметрично относительно обеих антенн. Блок питания, лампу накаливания и выключатель устанавливают в удобных для пользования местах. Для повышения чувствительности вывод Х5 желательно соединить проводом 00,3...0,5 мм с заземленными элементами, например, водопроводной трубой. Антенны прячут под обоями или закрывают декоративными накладками. При входе в комнату свет автоматически зажигается и горит, пока человек находится в помещении. Как только комната опустеет, свет автоматически гаснет.

При монтаже элементов реле в помещении следует избегать близкого расположения антенн (менее 1 м) от источников электромагнитного поля, например, холодильника, работающей стиральной машины, телевизора и т.д., во избежание дестабилизирующего действия на настройку реле. Если стены выполнены из армированных панелей, то для повышения чувствительности реле антенны желательно разместить на расстоянии 40...50 мм от поверхности стен.

Рис.5.1 Пример установки прибора «присутствия»

Приложение