1. Техническое задание

Введение

Настоящее техническое задание распространяется на разработку конструкции светодинамической установки (СДУ) на тональных декодерах КНФУ.408270.001

1.1 Основание для разработки

Основанием для разработки является задание на курсовое проектирование по дисциплине «Основы проектирования электронных средств».

Тема: «СДУ на тональных декодерах».

1.2. Технические требования

1.2.1 Состав изделия

В состав изделия входят: 3 тональных декодера, 1 прецизионный операционный усилитель, 16 конденсаторов, 15 резисторов общего применения, 4 светодиода, 1 электретный микрофон, 1 транзистор средней мощности, средней частоты, 5 диодов, 4 симистора.

1.2.2 Технические параметры

Напряжение питания, В 220 В

Потребляемая мощность не более, Вт 9 Вт

1.2.3 Требования к надежности

Общие требования к надежности по ГОСТ 23359-82.

Среднее время между двумя отказами 10000ч.

1.2.4 Конструктивные требования

Основные конструктивные требования по ГОСТ 14.201-83 и ГОСТ 14.205-83.

Основные требования к материалам и покрытиям несущих конструкций устройств “Материал и покрытия” по ОСТ 4.029.091-81.

Требования технической эстетики по ОСТ 4Г0.11218.

Требование эргономики по ОСТ 4Г0.10236.

Тип аппаратуры – стационарная.

1.2.5 Условия эксплуатации

Устройство должно соответствовать категории размещения УХЛ 4 по ГОСТ 15150 – 69

диапазон рабочих температур, С +1…+35

средняя температура, С +20

относительная влажность воздуха

при температуре 20 С 60%

атмосферное давление, кПа (мм.рт.ст.) 100 (750)

Механические воздействия должны соответствовать ГОСТ 25467 – 82 группа исполнения М 4

диапазон частот, Гц 1…80

амплитуда ускорения, м /с (g) 50 (5)

степень жесткости синусоидальных вибраций VI

1.2.6 Требования безопасности

Основные требования к безопасности в соответствии с требованиями ПУЭ «Правила устройств электроустановок потребителей», утвержденного Минэнерго ССР и введенного в действие 01.08.1984.

Основные требования к безопасности при эксплуатации «Правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителем», утвержденного Госэнергонадзором 10.12.1972.

1.2.7 Требование к упаковке, маркировке, транспортированию и хранению

Транспортная упаковка и условия хранения должны обеспечивать сохранность изделия при транспортировке и хранении, и выполняться по соответствующим стандартам, отраслевым нормам и инструкциям.

1.2.7Экономические показатели

Масштабность выпуска соответствует мелкосерийному производству (1000 шт.).

1.2.8 Порядок испытаний

Испытания производить на предприятии изготовителе путём проверки на предмет соответствия технических показателей устройства, в соответствии с ГОСТ 16.962-79 «Изделия электронной техники. Механические, климатические воздействия. Требования и методы испытаний».

2. Техническое предложение

1. Обзор литературы

Наверное, нет на свете человека, который не был бы знаком со светодинамической установкой (СДУ). Просто не многие придают значение, что это такое, а между тем самая простая светодинамическая установка – это новогодняя гирлянда, мигающая по заданному циклу. Кто не помнит школьных дискотек с мигающей светомузыкой? Мигающая иллюминация ночного города, так же относится к светодинамическим установкам. Светодинамические установки нашли самое широкое применение в оформлении банкетных залов, дискотек, рекламных щитов, подсветках зданий и во многих других местах жизнедеятельности человека. Особенностью практически всех светодинамических установок является то, что они в качестве светящихся элементов используют лампы накаливания.

В качестве аналогом разрабатываемого устройства были рассмотрены цветомузыкальное устройство и схема цветомузыкальной приставки.

Цветомузыкальное устройство, для использования совместно с переносным радиоприемником ВЭФ-201 или аналогичным. Благодаря расположению экрана на передней стенке рядом с громкоговорителем выполняется основной принцип цветомузыки: цвет органически связан со звуком и отображает его. Применение специальной системы рассеивания дало возможность расположить лампы накаливания почти непосредственно перед экраном. Кроме того, система излучатели — экран представляет собой разъемную конструкцию, что значительно упростило всю установку.  В основу действия устройства положено разделение звукового диапазона на три частотных поддиапазона: низших, средних и высоких частот (возможна также разбивка и на четыре поддиапазона, в этом случае следует несколько изменить схему и печатную плату, а также расположение ламп перед экраном).  Цветомузыкальное устройство (рис. 1) состоит из трех основных блоков: предварительного усилителя на транзисторах Т1 и Т2, необходимого для усиления звуковой частоты, снимаемой с НЧ детектора, трех фильтров на транзисторе ТЗ и трех усилителей мощности, собранных по аналогичным составным схемам (на рис. 1 — на транзисторах Т4 и Т5). Нагрузками усилителей служат микролампы.

В зависимости от пропускаемых частот (выбранного числа каналов) в фильтре каждого канала емкости конденсаторов C3—С5 имеют номиналы, указанные в табл. 1, 2. Диод Д1 необходим для выделения на входе усилителя мощности отрицательной составляющей с тем, чтобы транзистор Т4 был всегда открыт. На вход подается сигнал непосредственно с НЧ детектора приемника.

На рис.2 приведена принципиальная схема простой цветомузыкальной приставки на тринисторах Д1—ДЗ. Она содержит три цветовых и один фоновый канал. Питание приставки осуществляется от сети переменного тока напряжением 220 В с помощью выпрямителя, смонтированного на диодах Д4—Д7 по мостовой схеме. Минусовый провод выпрямителя подключен к катодам всех тринисторов, а плюсовый — через лампы накаливания Л1, Л2, Л3 подключен к анодам тринисторов. Общая мощность ламп, включенных в каждый канал, не должна превышать 300 Вт. Лампа фоновой подсветки Л4 подключена параллельно тринистору Д2.

Рис.2 схема простой цветомузыкальной приставки

2.2Технические характеристики

Напряжение сети - 220В

Напряжение питания – 9 В

Количество тональных декодеров – 3

Ток срабатывания – 12 мА

2.3 Описание вариантов конструкции

На данном этапе конструирования мы должны определить вариант будущей конструкции прибора. К ней предъявляются следующие требования:

- конструкция должна быть технологичной;

- прибор должен быть адоптирован под условия эксплуатации, указанные в техническом задании;

- в изделии должен работать критерий минимального, но достаточного уровня используемого материала в целях экономии исходного сырья.

- прибор должен быть эргономичным, особенно если он имеет переднюю панель;

- разрабатываемое изделие должно быть рентабельно и конкурентоспособно, т.е. пользоваться спросом у потребителя.

2.4 Элементная база светодинамической установки

Высокие эксплуатационные показатели надежности радиоаппаратуры достигаются, прежде всего, правильным подбором элементов, с учетом всех требований, которые будут предъявлены в процессе эксплуатации к аппаратуре. Радиоэлементы, выбираемые для использования в проектируемом изделии должны удовлетворять следующим требованиям:

- технические параметры элементов должны обеспечивать заданные выходные характеристики изготавливаемого прибора, с необходимым коэффициентом запаса;

- элементы должны соответствовать требованиям, предъявляемым к радиоаппаратуре климатическими, механическими и электрическими условиями эксплуатации;

- стоимость комплектующих должна быть по возможности минимальной, а элементы при этом применятся по своему прямому назначению в соответствии с требованиями ТУ;

- работоспособность в диапазоне температур и других климатических факторов заданного климатического исполнения;

- конструктивной и технологической совместимости всех типов элементов, возможности их автоматизированной установки;

- допустимости их в новых разработках.

Выбору конкретного типа радиоэлемента должен предшествовать детальный анализ функций и условий работы в конкретной электрической схеме и изделии в целом. На основе этого анализа составляют перечень требований, предъявляемых к функциональному назначению и основным параметрам элементов. Исходя из детального анализа всех требований, выбирается тип радиоэлементов, которые войдут в состав элементной базы устройства, описываемого в данном курсовом проекте.

Для выбора резисторов применяемых в устройстве, необходимо учитывать следующие их параметры: параметры и режимы работы при электрических нагрузках, мощность, рассеиваемая на резисторе, эксплуатационные факторы, необходимая стабильность электрических параметров, допустимые размеры и масса резисторов, конфигурация выводов и способ монтажа, показатели безопасности, стоимость резисторов.

Для выбора нужного типа конденсатора необходимо учитывать следующие технические параметры: значение номинальных параметров и допустимых их изменений в процессе эксплуатации, допустимые режимы работы и рабочие электрические нагрузки, эксплуатационные факторы, величины механических нагрузок и относительная влажность окружающей среды, показатели надежности, способ монтажа, масса и конструкция конденсаторов.

Используемые микросхемы выбираются исходя из назначения, конструкции и функциональных возможностей, а так же учитываются следующие параметры: функциональные возможности, выполняемые микросхемами, способ монтажа, напряжение питания, конфигурация выводов.

2.5 Корпус устройства

Корпус прибора должен выполнять ряд функций: обеспечивать механическое крепление составных частей изделия, защищать элементы конструкции от внешних климатических и механических воздействий, исполнять роль экрана. Кроме того, к конструкции корпуса предъявляются ряд требований: малые массогабаритные показатели, технологичность изготовления, легкость при сборке и монтаже элементов, ремонтопригодность.

2.6 Лицевая панель

При взаимодействии с РА восприятие информации человеком производится с помощью органов чувств, являющихся для неё входом. Наиболее задействованными в этом случае являются: зрительный, слуховой и тактильный анализаторы. При работе человека-оператора с РЭС основное количество информации поступает к нему через зрение. Способность человека зрительно воспринимать информацию характеризуется полем зрения обоих глаз, остротой зрения, аккомодацией (способностью фокусирования хрусталика), адаптацией (способностью изменять чувствительность глаза в зависимости от уровня освещённости), конвергенцией (нацеливанием глаз на одну точку с помощью совместного воздействия глазных мышц и хрусталика при переводе взгляда), цветовым восприятием. Зона оптимального зрения находится в пределах отклонения по 15⁰ от оси зрения во все стороны. Несмотря на сравнительно небольшие пределы этой зоны, большинство лицевых панелей приборных корпусов, имеющих максимальную ширину 480 мм и находящихся на расстоянии 500…600 мм от глаз оператора, почти целиком попадают в оптимальную зону зрения.

При компоновке передней панели необходимо решить ряд задач:

- осуществить группировку элементов лицевой панели (индикаторов, регуляторов, разъемов, а также соответствующих им надписей и символов);

- расположить группы элементов с учетом требований эргономики и инженерной психологии;

- отработать композиционное и художественно-стилевое решение панели.

При компоновке групп на лицевой панели необходимо учитывать следующие рекомендации:

- наиболее значимые, ответственные группы, располагают в центральной зоне панели;

- траектория движения рук оператора должна быть плавной, предпочтительно по одной линии или по кругу;

- наиболее значимые регулировки должны осуществляться правой рукой.

2.7 Печатная плата

Электрическая принципиальная схема устройства имеет ряд особенностей, таких как объемный монтаж проводов для ламп накаливания, присутствие 4 аналоговых микросхем, поэтому печатную плату делаем двустороннюю. Существует достаточно большое количество методов изготовления печатных плат, с целью повышения процента выхода годных плат, применения на предприятиях единого унифицированного технологического оборудования и снижения трудоёмкости изготовления ГОСТ24322-80 (Печатные платы. Требования к последовательности выполнения типовых технологических процессов). После установки и пайки всех радиоэлементов на плату, её необходимо покрыть защитным слоем лака. Плёнка лака создаёт барьер воздействию влаги и загрязнению на диэлектрическое основание, предохраняет тонкие проводники от повреждений, увеличивает механическую жёсткость платы. Но такое покрытие увеличивает паразитную ёмкость на 20-30%, что следует учитывать при расчётах. Следует так же предусмотреть предохранение некоторых областей от покрытия их лаком (например, контактные площадки для пайки и контактирующие части разъёмов).

2.8 Элементы электромонтажа

Электрические соединения между печатной платой и между элементами, расположенными на лицевой панели и боковой стенке корпуса выполняются объемными проводниками. Сечение провода выбирается исходя из максимального тока, протекающего через проводник.