Разработка конструкции ШИ -стабилизатора тока (стр. 1 из 4)
КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
ИМЕНИ А. Н. ТУПОЛЕВА
Кафедра конструирования и производства микроэлектронной аппаратуры
Разработка конструкции ШИ -стабилизатора тока
Расчетно-пояснительная записка к курсовой работе
по дисциплине
Основы эргономики и дизайна
Руководитель : Ю.И. Фетистов
Выполнил: студент группы 5403 Гарипов Р.Р.
Казань 2008 г.
Реферат
В данной курсовом проекте составлен набор документации, состоящий из схемы электрической принципиальной и перечня элементов, чертежа общего вида и электромонтажного чертежа. Также в таблицы соединений начальных и конечных пунктов проводов, их марок и диаметров сечения. Обоснованно выбран способ конструирования, конструкция корпуса прибора, состав лицевой панели.
В работе были произведены следующие расчеты:
- печатных плат, выбор коэффициента заполнения элементов на печатной плате,
- расчет внутренних размеров корпуса,
- размеров функциональных групп на надписей,
- расчет размеров лицевой панели.
Рисунок прибора представлен в приложении.
Содержание
Введение 7
1. Анализ задания 9
2. Обоснование выбора конструкции 12
2.1. Выбор конструкции корпуса прибора 12
2.2. Состав лицевой панели прибора 15
3. Расчетная часть 17
3.1. Расчет платы печатной 19
3.2. Определение внутренних размеров корпуса 22
3.3. Расчёт размеров надписей 24
3.4. Расчет размеров функциональных групп 25
3.5. Расчет размеров лицевой панели 28
Заключение 30
Список литературы 31
Приложение 1. Рисунок прибора 32
Приложение 2. СЭП 33
Приложение 3. Перечень элементов 35
Приложение 4. Таблица общего вида 37
Приложение 5. Таблица соединений 38
Введение
В мире радиоэлектроники существует большое количество различных стабилизаторов тока.Одним из разновидностей таких устройств является ШИ-стабилизатор тока разрабатываемый в данной курсовой работе.
В настоящее время импульсные стабилизаторы благодаря своей высокой экономичности и оптимальным массо-габаритным показателям вытесняют устройства линейного регулирования. Один из эффективных способов регулирования напряжения и мощности на нагрузке – широтно-импульсное (ШИ) управление,когда частота импульсов остается неизменной, а варьируется их скважность. Именно так регулируется выходное напряже-ние в большинстве импульсных источнико питания, в том числе и самых современных телевизионных приемниках и другой аппаратуре. Тем не менее существуют устройства, где необходимо стабилизировать не напряжение, а ток в нагрузке – нити накаливания (подогревателя) в кинескопе и осветительных приборах, при управление процессами гальванизации и электролиза и для зарядки автомобильных аккумуляторных батарей.
Описываемый ШИ-стабилизатор тока может быть использован при решении перечисленных задач.
1.Анализ задания
Прибор является переносным, поэтому к корпусу источника питания предъявляются такие требования как: малогабаритность, легкость, прочность. Для обеспечения этих требований выбирается металлический корпус. Материал выбираем КП8- толщина 0.7 мм.
Анализ элементной базы:
В стабилизаторе тока применены постоянные резисторы С3:33; подстроечные резисторы R2 и R13 – СП3-38б.Резистор R11 может быть либо самодельный проволочный, либо заводского и изготовления мощностью не менее 4 Вт. Конденсатор С2 – К50-35, остальные – керамические К10-17-1б, возможна их замена на КМ, КЛС и др. Дроссель L1 – высокочастотный – ДМ-0,2 индуктивностью от 60 до 200 мкГн. Стабилитрон VD1 – любой с напряжением стабилизации 12…14 В. Светодиод HL1 желательно выбрать с красным цветом свечения: АЛ307А, АЛ307АМ, АЛ307Б, АЛ307БМ или серии АЛ102, а светодиод HL2 – зеленным или желтым: АЛ307В – АЛ307Е. Вместо микросхемы К561ТР2 можно установить К564ТР2, если с помощью пинцета предварительно отформовать ее выводы .Однопереходный транзистор – КТ117 с любым буквенным индексом;в крайнем случае его можно заменить на общеизвестный аналог из двух маломощных кремниевых транзисторов различной структуры. Транзисторы КТ208А и КТ312В заменимы на приборы серий КТ361, КТ3107 и КТ3102 соответственно,с любым буквенным индексом. По коэффициенту усиления подборка транзисторов не требуется. Мощный составной транзистор КТ825 тоже может быть с любым индексом, но если их несколько, желательно после измерений выбрать с наименьшим напряжением насыщения коллектор – эмиттер при токе коллектора 3…6 А.
В приборе будет одна печатная плата. Стабилизатор напряжения будет сильно нагреваться, его теплоотводом будет задняя стенка прибора.
Заполним таблицу элементов:
Таблица 1. Таблица элементов
| Позиционное обозначение | Тип | Позиционное обозначение | Тип |
| С2 | К50-35 | T1 | ТП-201 |
| С1-С7 | К10-17 | VD1 | Д814Д |
| DD1 | K561TP2 | VD2 | КС133А |
| HL1 | АЛ307А | VD3 | КД 521А |
| FU1 | ВПБ6-1 (0,5А) | VT1 | КТ117А |
| R1,R3-R12,R14-R22 | C2-33 | VT2,VT8,VT9 | KT312B |
| R2 | СП3-38А | VT3-VT7 | KT208A |
| R13 | СП4-1б | XS1-XS4 | КП-1А |
| L1 | ДМ-0.2 | ||
| SA1 | ВК-42 10А |
Исходя из работы схемы и анализа работы оператора с прибором, можно определить функции прибора.
Таблица 2. Таблица функций(инструментальная)
| № | Функция | Органы управления | Индикаторы | Надписи | ||||
| Подготовка к работе и работа | ||||||||
| 1 | Собрать схему | |||||||
| 2 | Проверка предохранителей | Держатель предохранителя FU1: ДВП4-2 | - | ‘ 0,5 А’ | ||||
| 3 | Присоединение к сети | Шнур питания | - | “220В” | ||||
| 4 | Включение прибора | Переключатель SA1: ВК-42 10А | При этом загорается индикатор, встроенный в кнопку | «Сеть» | ||||
| 5 | Калибровка | Переменный резистор R13 СП4-1б | Светодиод HL2 АЛ307А | Калибровка | ||||
| Работа | ||||||||
| 6 | Переключение режимов | Переключатель SA2: ВК-42 10А | При этом загорается индикатор | КАЛИБР/ДИАПАЗОН | ||||
| 7 | Установка диапазонов | Переключатель диапазонов ПР2-5П2Н | «10», «50» , «500» | «10», «50» , «500» ДИАПАЗОН | ||||
Исходя из принципа работы прибора, составлена схема электрическая функциональная
Рис. 1: Схема электрическая функциональная
На основании таблицы функций составить сортировочную таблицу.
Таблица № 3 Сортировочная таблица
Элемент | Размещение | Размер внутренний | Размер внешний | ||||||
| ЛП | ЗП | Внут | X | Y | Z | X | Y | Z | |
| Переключатель “Сеть”SA1: ВК-42 10А | + | 8 | 24 | 16,5 | 10 | 27 | 5 | ||
| Держатель предохранителя “0,5A”FU2: ДВП4-2 | + | 8 | 8 | 15 | 8 | 8 | 4 | ||
| Держатель светодиода RTF 5010 | + | 8 | 8 | 10 | 10 | 10 | 2,5 | ||
| Трансформатор питания Т1: ТП-201 | + | 63,5 | 66 | 64 | - | - | - | ||
| Переменный резистор “Калибровка” R13: СП4-1б | + | 16 | 16 | 20 | 20 | 20 | 18 | ||
| Клеммы “вход” XS1, XS2:КП-1 | + | 10 | 10 | 18 | 14 | 14 | 18 | ||
| Клеммы “выход” XS3, XS4: КП-1 | + | 10 | 10 | 18 | 14 | 14 | 18 | ||
| Переключатель SA2: ВК-42 10А | + | 8 | 24 | 16,5 | 10 | 27 | 5 | ||
| Переключатель диапазонов ПР2-5П2Н | + | 16 | 16 | 20 | 20 | 20 | 18 | ||
2. Обоснование выбранного конструирования.
2.1. Выбор варианта конструкции корпуса.
Рассмотрим теперь какие варианты корпуса могут использоваться при конструирования устройства и выберем наиболее оптимальную форму. Выбор формы будет осуществляться согласно заданию, т.е. из расчета хорошей ремонтопригодности, возможности перевозить всеми видами транспорта без каких либо негативных последствий.
Но специфика данного прибора накладывает некоторые другие условия. Прежде всего, оно должно быть максимально привлекательным с точки зрения дизайна, удобным в использовании, т.е. занимать по возможности меньшее пространство.
Рис. 2 Варианты формы корпуса.
Вариант корпуса на рис. 2.1 характеризуется прямоугольным корпусом и малой высотой. В таком корпусе печатные платы лучше расположить в горизонтальном положении. Трансформатор будет расположен на одной половине прибора, а печатная плата и остальные органы управления с другой стороны, это сделано для сохранения центра тяжести в центре прибора. Это улучшает устойчивость конструкции.