
- •1 Загальний розділ
- •1.1 Область застосування та призначення
- •1.2 Технічні вимоги
- •1.3 Опис роботи приладу
- •2 Розрахунковий розділ
- •2.1 Електроконструктивний розрахунок плати друкованої
- •2.2 Електричний розрахунок вузла схеми (стабілізатора напруги)
- •2.3 Розрахунок показників надійності
- •3 Конструкторський розділ
- •3.1 Опис і обґрунтування конструкції
- •3.2 Обґрунтування вибору матеріалів та покриттів
- •3.3 Елементи художнього конструювання
- •4 Технологічний розділ
- •4.1 Технологічні процеси виготовлення приладу
- •4.2 Аналіз технологічності конструкції
- •4.3 Розробка технологічного процесу складання та монтажу друкованого вузла
- •4.4 Розробка схеми складання приладу
2.2 Електричний розрахунок вузла схеми (стабілізатора напруги)
2.2.1 Дані для розрахунку стабілізатора напруги на інтегральній мікросхемі:
Вихідні дані:
значення вхідної напруги Uст вх = 9 В;
номінальне значення вихідної напруги Uст вих ном= 5 В;
граничні значення вихідної напруги Uст вих мін= 4,8 В, Uст вих макс= 5,2 В;
температурна нестабільність вхідної напруги α=0,02 %/°С;
коефіцієнт пульсацій Кп=0,05.
Малюнок 2.1 Стабілізатор напруги
2.2.2 Вибираємо мікросхему стабілізатора. При цьому мають виконуватися умови [7]:
U ІМС вих. ≥ Uст вих.;
ІІМС вих. макс ≥ Ін макс; (2.4)
КІМС ст > Кст
На основі отриманих даних вибираємо мікросхему [8] типу 7805 з наступними параметрами:
значення вихідної напруги Uст вих ном= 5 В;
максимальний струм навантаження Ін макс=2,2 А;
мінімальний струм навантаження Ін мін=1,5 А;
коефіцієнт стабілізації напруги Кст =0,8.
коефіцієнт стабілізації напруги Кст =1.
Для якої виконуються умови:
U ІМС вих. =4,5 В ≥ Uст вих.=5 В;
ІІМС вих. макс=3 А ≥ Ін макс=2,5 А;
КІМС ст.=1 > Кст=0,8
2.2.5 Визначаємо номінальне значення вхідної напруги [7]:
Uст вх ном= Uст вх мін /(1- α) (2.5)
Uст вх ном= 8 /(1- 0,02) =8,16 В
2.2.6 Визначаємо граничні значення коефіцієнта корисної дії [7]:
ηмакс= Uст вих макс / Uст вх ном (2.6)
ηмін= Uст вих мін / Uст вх ном
ηмакс= 5,2 / 8,16=0,64
ηмін= 4,8 / 8,16=0,59
2.2.7 Визначаємо величини ємності конденсаторів [7].
Вхідний конденсатор С1 необхідний для усунення генерації при стрибкоподібному ввімкненні вхідної напруги. Вихідний конденсатор С2 забезпечує стійку роботу інтегральної схеми стабілізатора при імпульсній зміні струму у навантаженні і знижує рівень пульсації.
Їх величини вибирають виходячи із наступного: С1>2,2 мкФ для танталових і С1>8 мкФ для алюмінієвих оксидних конденсаторів.
Приймаємо С1=С2=10 мкФ.
В результаті проведеного розрахунку інтегрального стабілізатора напруги визначені наступні елементи схеми: мікросхема – 7805 “AMD”, конденсатор К50-35-16В-10 мкФ ОЖ0.464.214 ТУ.
2.3 Розрахунок показників надійності
2.3.1 Завдання для розрахунку: зробити розрахунок і дати оцінку надійності конструкції.
2.3.2 Початкові дані для розрахунку:
а) схема електрична принципова;
б) перелік елементів.
2.3.3 Умови розрахунку: кліматичні-нормальні.
2.3.4 Розрахунок:
Заповнюємо таблицю даних для розрахунку надійності.
Таблиця 2.2 – Початкові дані
Номер типу елемен-ту, і |
Найменування елементів |
Кіл. штук, nі |
Інтенсив-ність відмов і×10-6 |
Поправоч-ний коефіцієнт і |
Добуток і×nі×і× ×10-6 |
1 |
Плата 1,2,3,4. |
4 |
0,1 |
0,1 |
0,04 |
2 |
Кришка |
1 |
0,1 |
0,1 |
0,01 |
3 |
Основа |
1 |
0,1 |
0,1 |
0.01 |
4 |
Шнур жвлення |
1 |
0,2 |
0,5 |
0,1 |
5 |
Запобіжник |
1 |
0,2 |
0,5 |
0,1 |
6 |
Ілюмінатор |
1 |
0,5 |
0,81 |
0,41 |
7 |
Індикатор |
1 |
0,28 |
0,45 |
0,13 |
8 |
Перемикач |
1 |
0,05 |
0,5 |
1,03 |
9 |
Конденсатори |
10 |
0,05 |
0,5 |
0.25 |
10 |
Резистори |
20 |
0,01 |
0,49 |
0,1 |
11 |
Мікросхеми |
2 |
1,0 |
0,7 |
1,4 |
12 |
Діод |
2 |
0,5 |
0,35 |
0,35 |
13 |
Стабілізатор |
1 |
0,5 |
0,81 |
0,41 |
14 |
Транзистори |
3 |
0,6 |
0,25 |
0,45 |
15 |
Пайка |
154 |
0,05 |
0,81 |
6,24 |
16 |
Монтажні дроти |
16 |
0,05 |
0,1 |
0,08 |
17 |
Гвинти з’єднувальні |
8 |
0,4 |
0,5 |
1,6 |
2.3.4.1 Визначаємо значення інтенсивності відмов радіоелементів з таблиці 2 [9] і записуємо в таблицю 2.2.
2.3.4.2 Визначаємо наближені коефіцієнти навантаження для кожної групи радіоелементів і порівнюємо їх з рекомендованими коефіцієнтами навантаження, які наведені в таблиці 4 [9].
2.3.4.3 За значенням коефіцієнта навантаження з таблиці 3 [9] вибираємо поправочний коефіцієнт, який заносимо в таблицю 2.2.
2.3.4.4 За відомим з переліку елементів типом радіоелементів з таблиці 2 [9] вибираємо інтенсивність відмов для кожної групи радіоелементів і записуємо їх у таблицю 2.2.
2.3.4.5 Визначаємо сумарну інтенсивність відмов за формулою (2.7):
,
(2.7)
де λсум – сумарна інтенсивність відмов, 1/год.;
ni – кількість елементів і-ого типу;
λ0і – інтенсивність відмов елементів і-ого типу;
αі – поправочний коефіцієнт елементів і-ого типу;
N – кількість типів елементів.
λсум = 12,06×10-6 (1/год.)
2.3.4.6 Визначаємо середнє напрацювання на відмову за формулою (2.8):
T=1/
(2.8)
Т=1/12,06×10-6=8292 (год.)
2.3.4.7 Визначаємо ймовірність безвідмовної роботи за формулою (2.9):
Р(t)=
(2.9)
Р(1000)=
=
0,99
Р(10000)=
=
0,89
Р(20000)=
=
0,79
Р(40000)=
=
0,62
Р(60000)=
=
0,38
2.3.4.8
Будуємо графік залежності Р(t)=
Рисунок 2.2 – Графік залежності ймовірності безвідмовної роботи від часу
В результаті розрахунку надійності визначено, що напрацювання на відмову складає 8800 годин при рівні ймовірності безвідмовної роботи 0,8.