Курсовой проект имеет объем 18 страниц, содержится восемь рисунков, использовано семь источников. Разработанное реле времени предназначено для использования в бытовой и промышленной аппаратуре в широк (стр. 1 из 2)
Реферат
Курсовой проект имеет объем 18 страниц, содержится восемь рисунков, использовано семь источников. Разработанное реле времени предназначено для использования в бытовой и промышленной аппаратуре в широком диапазоне температур. Были разработаны и рассчитаны блок питания, схема коммутации и времязадающая схема. Полученные параметры tи=0,1с…10мин, Uвых=220В, входные и выходные значения напряжений и токов удовлетворяют техническому заданию. Также была разработана печатная плата на основе рассчитанной схемы.
Содержание
| Введение | 2 |
| 1 Выбор и обоснование структурной схемы | 3 |
| 2 Выбор и обоснование принципиальной схемы | 5 |
| 3 Расчет принципиальной схемы | 9 |
| 4 Расчет КПД устройства | 14 |
| 5 Конструкторская часть | 15 |
| Заключение | 16 |
| Список литературы | 17 |
| Приложение | 18 |
Введение
Одной из наиболее важных особенностей настоящего времени является широкое развитие и внедрение электроники во все области жизни.
В промышленности и в быту часто возникает необходимость задания точного отрезка времени работы какого-либо устройства, механизма, схемы. Как-то: реле времени для фотопечати, командный механизм современных стиральных машин или станков, таймеры микроволновых печей и т.д.
Путь развития реле времени от простейших механических «часов» до микропроцессорных программно управляемых систем прошел через механические электронно-управляемые реле, примитивные реле времени на базе RC цепочек и транзисторов, электронные затворы, управляемые с помощью интегральных микросхем средней степени интеграции и т. п.
Постоянное стремление разработчиков к минимизации управляющей схемы при увеличении точности задания интервала времени привело к созданию ИМС средней и высокой степени интеграции.
1 Выбор и обоснование структурной схемы
Необходимость коммутации нагрузки, находящейся под высоким напряжением, при использовании точных ИМС приводит к необходимости гальванической развязки управляющей схемы (УС) и схемы коммутации (СК). Таким образом первоначальная структурная схема будет иметь следующий вид:
Рисунок 1.
Управляющую схему можно представить в виде схемы изображенной на рисунке 2.
Рисунок 2.
Кроме того, условие питания прибора от бытовой электросети ~220В приводит к необходимости введения блока питания (БП). Таким образом, синтезируем следующую структурную схему:
Рисунок 3.
2 Выбор и обоснование принципиальной схемы
В настоящее время существует достаточно широкий спектр ИМС, позволяющих синтезировать реле времени на их основе. От достаточно простого К155АГ1, до программируемого таймера КР580ВИ53. В данном случае необходимо формирование импульсов в очень широком диапазоне длительностей, что существенно сужает выбор элементной базы формирователя управляющих импульсов.
В качестве основы ФУИ был взят таймер КР1006ВИ1. Этот выбор был обусловлен способностью данного таймера формировать импульсы длительностью от 20 мкс, до значения, определяемого внешними навесными элементами; его неприхотливостью к напряжению питания; высокой точностью длительности формируемых импульсов, а так же тем, что выходные импульсы позволяют непосредственно управлять схемой гальванической развязки прибора.
Типовая схема включения таймера КР1006ВИ1 в качестве ждущего мультивибратора приведена на рисунке 4. 
При таком включении длительность выходного управляющего импульса определяется внешними навесными элементами R и C. Так как необходимо обеспечить широкий диапазон изменения длительности импульса, то функцию времязадающих элементов будет выполнять времязадающая схема, состоящая из переменного резистора, ограничительного резистора и двух конденсаторов различной емкости, подключаемых поочередно через галетный переключатель: 
 |
Рисунок 6.
Так как микросхема таймера допускает диапазон напряжения питания 5-15В и отличается достаточной независимостью длительности выходного импульса от напряжения питания, то для работы схемы достаточно БП с параметрической стабилизацией выходного напряжения:
 |
Рисунок 7.
Для гальванической развязки управляющей схемы и схемы коммутации применена оптопара, отличающаяся от электромагнитного реле более компактными размерами и высоким быстродействием.
В схеме коммутации в качестве ключа можно применить силовой симистор. Таким образом, общая принципиальная схема устройства без БП имеет вид представленный на рисунке 8.
| Тип микросхемы | КР1006ВИ1 |
| Напряжение питания Uпит, В | 5..15 |
| Ток потребления* Iпотр. DA1, мА | 10 |
| Ток нагрузки Iнагр. MAX, мА, не более | 100 |
| Рассеиваемая мощность PDA1, Вт, при T=500С | 0,5 |
* здесь и далее при Uпит=9 В.
3.2 Расчет схем коммутации и гальванической развязки
3.2.1 Определяем начальные данные для выбора симистора VS1.
Амплитудное напряжение в цепи нагрузки:
.Действующее значение тока в цепи нагрузки:
.В соответствии с найденными значениями выбираем симистор и выписываем его характеристики.
Таблица 2 – параметры симистора КУ208Г
| Параметр | КУ208Г |
| Максимальное напряжение UVS1 MAX, В | 400 |
| Максимальное дейст. знач. тока I VS1 MAX, А, при TК=500С | 5 |
| Ток управления, мА | 160 |
| Рассеиваемая мощность PVS1, Вт, при TК=500С | 10 |
3.2.2 Подбор оптронной пары.
Типовым решением в данных условиях коммутации сети с напряжением ~220В силовым симистором, и управления с помощью ИМС является использование тиристорной оптопары АОУ160А при R5=100 Ом.
Таблица 3 – параметры оптопары АОУ160А
| Параметр | АОУ160А |
| Ток включения IU1, мА | 10 |
| Входное напряжение UU1, В, не более, при IU1=10 мА | 1,6 |
| Наибольшее выходное напряжение, В | 400 |
| Напряжение изоляции между входом и выходом, В | 1500 |
Оптронная пара АОУ160А обеспечивает необходимую изоляцию управляющей цепи от цепи нагрузки и управление симистором VS1.
Управление излучателем осуществляется через резистор R4, который подбирается таким образом, чтобы при высоком уровне выходного напряжения таймера ток через оптрон составлял 10 мА.
Из ряда E24 выберем резистор типа МЛТ – 0,5 100 Ом ±5%.
3.3 Расчет схемы запуска
Схема запуска предназначена для подачи на вход S DA1, при нажатии на SA1, напряжения меньше 1/3Uпит в течение времени, достаточного для срабатывания таймера. На основании этих условий выберем из ряда номиналов конденсатор типа КМ-6 емкостью 1 мкФ и резистор МЛТ 0,25 1 кОм.
3.4 Расчет времязадающей схемы
Длительность выходного импульса ФУИ определяется по формуле
T=1,1RC, (1)
где R и С - навесные элементы в типовой схеме включения.
По ТЗ необходима регулировка длительности импульса в пределах от 0.1 с до 10 мин. Покрытия такого широкого диапазона можно добиться только при разбиении его на поддиапазоны с перекрытием. Одним из вариантов является использование постоянного и переменного резисторов и нескольких конденсаторов, подключаемых попеременно через тумблер или галетный переключатель.