Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Радиотехническое конструирование. Учебно-методические рекомендации для магистров
.pdf
монтаже. Наиболее легко ошибиться с установкой электролитических
конденсаторов, особенно импортного производства, так как справочную
информацию по ним найти трудно, а на корпусе полярность не указана.
Рис. 4.1. Схема для определения полярности электролитических конденсаторов
В этом случае удобно воспользоваться схемой, приведенной на рис. 4.1,
которая позволит по минимуму тока утечки конденсатора легко определить его
полярность. Утечка замеряется косвенным методом по падению напряжения на
резисторе R1 после окончания заряда подключенного конденсатора.
Напряжение, подаваемое с блока питания, не должно превышать допустимое
рабочее для конденсатора. При неправильном подключении полярности у
конденсатора утечка будет в 10...100 раз больше по сравнению с правильной.
Вольтметр для этих измерений необходим с большим входным
сопротивлением, например, В7-38А.
После окончания пайки выступающие выводы деталей укорачиваем и
растворителем смываем остатки канифоли, что позволит проконтролировать
качество монтажа: на плате не должно остаться капель припоя и
междорожечных замыканий.
Тема 4. Поиск замыканий в печатных платах
Нередко после завершения монтажа печатной платы обнаруживается
замыкание между проводниками, которое трудно найти из-за разветвленности
проводников. В разделе описывается эффективный способ поиска замыканий в
платах, не требующий специального оборудования и пригодный для работы как
с чистыми, так и со смонтированными платами.
Рассмотрим предлагаемый способ на примере поиска замыкания между
проводниками питания и общего провода в сложном устройстве, содержащем
много микросхем. Этот случай весьма распространен, поскольку указанные
проводники распределены по всей плате и подходят к каждой микросхеме.
Фрагмент варианта расположения проводников на условной плате
приведен на рис. 4.2. К ним в соответствии с полярностью при нормальной
работе устройства (это важно лишь в случае смонтированной платы) следует
подключить источник питания G1 с напряжением, на превышающим номиналь-
ное, через резистор R1. Этот резистор установлен для ограничения тока через
проводники на уровне 2...3 А и его мощность должна быть соответствующей
величины.
31
Рис. 4.2.
Далее к одному из проводников платы (например, к общему проводу)
следует подключить первый вывод милливольтметра РА1 с чувствительностью
100...200 мВ на всю шкалу. Второй вывод должен быть снабжен острой иглой.
Подключая поочередно второй вывод милливольтметра к различным точкам
другого проводника платы, следует найти такую, после которой перенос щупа в
любую другую точку проводника, кроме одной из соседних, не приводит к
изменению показаний милливольтметра, а переход к одной точке - увеличивает.
Как это выглядит для конкретного случая, показанного на рис. 4.2?
Напряжение в точке 1 максимально, в точке 2 оно меньше. При переходе к
точкам 3 или 4 напряжение не изменится, но при установке щупа на точку 5 оно
уменьшится, значит, поиск надо продолжить в сторону точки 5. В точке 6
напряжение еще меньше, но в точках 7 и 8 оно такое же, как в точке 6, поэтому
именно точка 6 отвечает указанным выше требованиям и является в данном
случае местом замыкания проводников питания и общего провода.
В качестве милливольтметра удобнее использовать цифровой прибор,
поскольку в процессе поиска необходимо запоминать достаточно точно
предыдущее показание и сравнивать его с очередным. Можно применить и
любой микроамперметр с возможно большей шкалой.
При работе со смонтированными платами следует очень внимательно
подходить к выбору напряжения источника питания, его полярности и
ограничительного резистора. Если в процессе поиска замыкание исчезнет,
поданное напряжение не должно приводить к порче устройства. Достаточно
безопасным можно считать вариант подачи напряжения 0,5 В (при таком
напряжении р-n переходы полупроводниковых приборов не открываются) с
ограничением тока в самом источнике на уровне 1...2 А (многие лабораторные
источники питания имеют такую возможность). Если имеющийся источник
32
позволяет регулировать напряжение от нуля, можно подобрать такое
напряжение, при котором роль токоограничительного резистора будут
выполнять соединительные провода.
Тема 5. Расчет сетевого трансформатора
Целью расчета является получение заданных выходных параметров
трансформатора (для сети с частотой 50 Гц) при его минимальных габаритах и
массе. Расчет трансформатора целесообразно начать с выбора магнитопровода,
т.е. определения его конфигурации и геометрических размеров. Наиболее
широко распространены три вида конструкции магнитопроводов, приведенные
на рис. 5.1.
Рис. 5.1. Конструкции магнитопроводов трансформаторов: а) броневого пластинчатого;
б) броневого ленточного; в) кольцевого ленточного
Для малых мощностей, от единиц до десятков Вт, наиболее удобны
броневые трансформаторы. Они имеют один каркас с обмотками и просты в
изготовлении.
Трансформатор с кольцевым сердечником (тороидальный) может
использоваться при мощностях от 30 до 1000 Вт, когда требуется минимальное
рассеяние магнитного потока или, когда требование минимального объема
является первостепенным. Имея некоторые преимущества в объеме и массе
перед другими типами конструкций трансформаторов, торроидальные являются
вместе с тем и наименее технологичными (удобными) в изготовлении.
Исходными начальными данными для упрощенного расчета являются:
— напряжение первичной обмотки Ui;
— напряжение вторичной обмотки Uz;
— ток вторичной обмотки l2;
— мощность вторичной обмотки Р2 =I2 * U2 = Рвых
Если обмоток много, то мощность, отдаваемая трансформатором,
определяется суммой всех мощностей вторичных обмоток (Рвых).
33
Расчет трансформатора
Конструкция
магнитопровода
Магнитная индукция Вмах, [Тл] при Рвых, [Вт]
5—15
15—50
50—150
150—300
300—1000
Броневая
(пластинчатая)
1,1—1,3
1,3
1,3—1,35
1,35
1,35—1,2
Броневая
(ленточная)
1,55
1,65
1,65
1,65
1,65
Кольцевая
1,7
1,7
1,7
1,65
1,6
Конструкция
магнитопровода
Плотность тока J, [а/мм кв.] при Рвых, [Вт]
5—15
15—50
50—150
150—300
300—1000
Броневая (пластинчатая)
3,9—3,0
3,0—2,4
2,4—2,0
2,0—1,7
1,7—1,4
Броневая (ленточная)
3,8—3,5
3,5—2,7
2,7—2,4
2,4—2,3
2,3—1,8
Кольцевая
5—4,5
4,–3,5
3,5
3,0
Конструкция
магнитопровода
Рабочее
напряж. [В]
Коэффициент заполнения окна Кок при Рвых, [Вт]
5-15
15-50
50-150
150-300
300-1000
Броневая
(пластинчатая)
до 100
0,22-0,29
0,29-0,30
0,30-0,32
0,32-0,34
0,34-0,38
100-1000
0,19-0,25
0,25-0,26
0,26-0,27
0,27-0,30
0,30-0,33
Броневая
до 100
0,15-0,27
0,27-0,29
0,29-0,32
0,32-0,34
0,34-0,38
Размеры магнитопровода выбранной конструкции, необходимые для
получения от трансформаторов заданной мощности, могут быть найдены на
основании выражения:
где:
Sст — сечение стали магнитопровода в месте расположения катушки;
Sок — площадь окна в магнитопроводе;
Вмах — магнитная индукция, см. табл. 5.1;
J — плотность тока, см. табл. 5.2;
Кок — коэффициент заполнения окна, см. табл. 5.3;
Кст — коэффициент заполнения магнитопровода сталью, см. табл. 5.4;
Величины электромагнитных нагрузок Вмах и J зависят от мощности,
снимаемой со вторичной обмотки цепи трансформатора, и берутся для расчетов
из таблиц 5.1 и 5.2.
Таблица 5.1
Таблица 5.2
Коэффициент заполнения окна Кок приведен в таблице 5.3 для обмоток,
выполненных проводом круглого сечения с эмалевой изоляцией.
Коэффициент заполнения сечения магнитопровода сталью Кст зависит от
толщины стали, конструкции магнитопровода и способа изоляции пластин или
лент друг от друга. Величина коэффициента Кст для наиболее часто
используемой толщины пластин может быть найдена из таблицы 5.4.
Таблица 5.3
34
(ленточная)
100-1000
0,13-0,23
0,23-0,26
0,26-0,27
0,27-0,30
0,30-0,33
Кольцевая
0,18-0,20
0,20-0,26
0,26-0,27
0,27-0,28
Таблица 5.4
Конструкция
магнитопровода
Коэффициент заполнения
Кст п
при толщине стали,
мм
0,08
0,1
0,15
0,2
0,35
Броневая
(пластинчатая)
-
0,7(0,75)
-
0,85
(0,89)
0,9 (0,95)
Броневая (ленточная)
0,87
-
0,90
0,91
0,93
Кольцевая
0,85
0,88
Величина
Суммарная мощность вторичных обмоток Рвых, [Вт]
2—15
15—50
50—150
150—300
300—1000
η броневой
ленточный
0,5-0,6
0,6—0,8
0,8—0,9
0,90—0,93
0,93—0,95
0,76—8,88
0,88—0,92
0,92—0,95
0,95—0,96
Cos φ
0,85—0,90
0,90—0,93
0,93—0,95
0,95—0,93
0,93—0,94
Примечание:
1. Коэффициенты заполнения для пластинчатых сердечников указаны в
скобках при изоляции пластин лаком или фосфатной пленкой.
2. Коэффициент заполнения для ленточных магнитопроводов указаны при
изготовлении их методом штамповки и гибки ленты.
Определив величину Sст*Sок, можно выбрать необходимый линейный
размер магнитопровода, имеющий соотношение площадей не менее, чем
получено в результате расчета.
Величину номинального тока первичной обмотки находим по формуле:
, где величина η и cosφ трансформатора, входящие
в выражение, зависят от мощности трансформатора и могут быть
ориентировочно определены по таблице 5.5.
Таблица 5.5
Токи вторичных обмоток обычно заданы. Теперь можно определить
диаметр проводов в каждой обмотке без учета толщины изоляции. Сечение
провода в обмотке: Snp = I/J, диаметр
Определяем число витков в обмотках трансформатора:
, где n — номер обмотки,
35
◊U — падение напряжения в обмотках, выраженное в процентах от
Конструкция
броневая,
величина ◊U
Суммарная мощность вторичных обмоток Рвых, Вт
5—15
15—50
50—150
150—
300
300—1000
◊U1
20—13
13—6
6—4.5
4,5—3
3—1
◊U2
25—18
18—10
10—8
8—6
6—2
Конструкция кольцевая,
величина OU
Суммарная мощность вторичных обмоток Рвых, Вт
8-25
25-60
60-125
125-250
250—600
OU1
7 6 5
3,5
2,5
OU2
7 6 5
3.5
2.5
номинального значения, см. таблицы 5.6 и 5.7. Следует отметить, что данные
для — U, приведенные в таблице 5.6, для многообмоточных трансформаторов
требуют уточнения. Рекомендуется принимать значения ◊U для обмоток,
расположенных непосредственно на первичной обмотке на 10...20% меньше, а
для наружных обмоток на 10...20% больше указанных в таблице.
В тороидальных трансформаторах относительная величина полного
падения напряжения в обмотках значительно меньше по сравнению с
броневыми трансформаторами. Это следует учитывать при определении числа
витков обмоток — значения ОU берутся из таблицы 7.11.
Таблица 5.6
Таблица 5.7
Пример расчета сетевого тороидального трансформатора
Исходные данные:
Входное напряжение U1 = 220 В
Выходное напряжение U2 = 22 В
Максимальный ток нагрузки I2 = 10 А
Мощность вторичной цепи определяем из формулы:
P2 = U2 * l2 =220 Вт
Имеется кольцевой ленточный магнитопровод с размерами: в = 4 см, с =
7,5 см, а = 2 см (рис. 5.1в).
Sок = R2 =3,14 3,752 =44,1 кв. см ; Sст =а в=2 4 =8 кв. см
Воспользовавшись формулой мощности и таблицами, определяем, какую
максимальную мощность можно снять сданного магнитопровода:
36
Расчетная величина превышает необходимую по исходным данным (Р2 =
220 Вт), что позволяет применить данный магнитопровод для намотки нужного
трансформатора, но если требуются минимальные габариты трансформатора, то
железо магнитопровода можно взять меньших размеров (или снять часть
ленты), в соответствии с расчетом.
Номинальный ток первичной обмотки:
Сечение провода в обмотках:
Диаметр провода в обмотках:
Выбираем ближайшие диаметры провода из ряда стандартных размеров,
выпускаемых промышленностью, — 0,64 и 2 мм, типа ПЭВ или ПЭЛ.
Число витков в обмотках трансформатора:
Практическая работа №5.
Расчѐт и изготовление сетевого трансформатора
Пользуясь описанной методикой рассчитать трансформатор для
разрабатываемой конструкции применительно к имеющемуся типу сердечника
Тема 6. Корпуса любительской аппаратуры
Пожалуй, не будет преувеличением сказать, что корпус (футляр) является одним
из важнейших элементов конструкции любого устройства. На его изготовление в
любительских условиях уходит подчас не меньше (если не больше) времени, чем на
сборку и налаживание самого устройства, для которого он предназначен. Это и
неудивительно, ведь радиолюбитель, как правило, ограничен в выборе материалов и
инструмента, а нередко ему просто недостает необходимого опыта. В то же время
известны конструкции корпусов, которые можно изготовить в любительских
условиях, даже не имея большого опыта в этом деле, и из доступных материалов.
Ряд таких конструкций и описан ниже.
Корпуса радиолюбительской аппаратуры изготавливают из листовых металлов
(сплавов), древесины (досок, фанеры) и древесно-стружечных плит (ДСП).
37
Значительно реже используют листовые пластмассы. Исключение составляет
.
прозрачное органическое стекло, широко применяемое для изготовления шкал,
фальшпанелей, крышек магнитофонов и проигрывателей, и т. п.
Корпус из листового металла обладает высокой механической прочностью и при
надлежащей отделке имеет удовлетворительный внешний вид. Такой корпус особенно
предпочтителен в тех случаях, когда конструируемое устройство необходимо
защитить (экранировать) от внешних электрических или магнитных полей (радиоизмерительные приборы, высокочувствительные усилители и т. п.).
Заслуженной популярностью в последние годы пользуется корпус из двух Побразных деталей (рис. 6.1), согнутых из пластичного листового металла или сплава.
Несущим элементом такого корпуса обычно служит основание 1, изготавливаемое
из более толстого материала, чем крышка 3. Для соединения этих деталей друг с
другом используют винты М2 или МЗ, ввинчиваемые в резьбовые отверстия в
полочках основания 1 и приклепанных к нему уголках 2. При малой толщине
материала (менее половины диаметра резьбы) отверстие под резьбу рекомендуется
вначале просверлить сверлом, диаметр которого равен половине диаметра резьбы.
Затем ударами молотка по круглому (в сечении) шилу отверстию придают
воронкообразную форму, после чего в нем нарезают резьбу. Если материал
достаточно пластичен (Ст.08кп, Ст. Юкп, Л62-М, АМц-П, АМгЗ и т. п.), можно
обойтись и без уголков 2. Их с успехом заменят отогнутые лапки на самом
основании (рис. 6.2).
Рис. 6.1. Корпус из двух П-образных деталей: 1 — основание; 2 — уголок,
2 шт., закрепить на дет. 1 заклепками; 3 — крышка.
38
Рис. 6. 2. Лапка для крепления крышки
Разметка основания корпуса из П-образных частей и соотношения для расчета
его основных размеров показаны на рис. 6.3, а и б. В приведенных на нем
размерах и соотношениях приняты следующие обозначения: А, В, С и L —
размеры для разметки заготовки; а, в, с— требуемые размеры основания; s—
толщина материала, г — радиус гибки. Последний зависит от пластичности
материала, его толщины (чем она больше, тем больше г, и наоборот) и
направления изгиба (поперек проката или вдоль него). Направление проката легко
определить по характерным рискам и полосам на поверхности металла или
волнам, хорошо заметным при рассматривании поверхности в отраженном свете
под острым углом. Для пластичных металлов и сплавов при изгибе поперек проката
допустим радиус г от 0,5 s до 0, при изгибе вдоль проката — от 0,5 s и более.
Рис. 6.3. К расчету размеров заготовки при радиусе гибки, не равном нулю
(а, б) и равном нулю (в).
Свойства
металла неизвестной марки можно оценить, изгибая его кусок в
тисках: пластичный металл легко выдерживает изгиб на угол 90° и более с радиу-
сом изгиба, меньшим его толщины, малопластичный не выдерживает этого и
ломается.
Гнуть заготовку из пластичного металла или сплава лучше всего с помощью
специального приспособления, состоящего из двух отрезков стального профиля. В
крайнем случае можно обойтись двумя стальными или дюралюминиевыми
уголками, зажатыми между губками тисков. Длина уголков должна быть не менее
ширины сгибаемой заготовки.
Закрепляют заготовку так, чтобы линия изгиба (на рис. 6.3, б показана
штрихами) находилась на уровне верхней плоскости уголков. Если ширина
39
заготовки больше ширины губок тисков, свободные концы уголков необходимо
дополнительно сжать болтами или струбцинками. Гнут заготовку вначале руками,
затем ударами молотка через прокладку из текстолита или толстой фанеры (ина че
на поверхности детали появятся неустранимые вмятины).
Гибку деталей из пластичных алюминиевых сплавов (АМц, АМгЗ и т. п.)
можно облегчить если в месте изгиба сделать надрез (рис. 6.3,). Инструментом
может служить резак, изготовленный из старого ножовочного полотна пли
плоского надфиля и применяемый обычно при резке листовых пластмасс. Глубина
надреза h не должна превышать половины толщины листа s и ширины надреза /.
Фор
мулы для расчета размеров заготовки при радиусе изгиба, равном нулю,
приведены на этом же рисунке.
Если необходимо, на нижней стенке описываемого корпуса (это может быть
нижняя, по рис. 6.1, стенка основания 1 или верхняя стенка крышки 3) закрепляют
пластмассовые (текстолит, полиэтилен) или резиновые ножки.
Корпус из двух П-образных частей целесообразно применять для сравнительно некрупных устройств (наибольший размер — 200 — 250 мм, масса — до 1,5
кг). Для более тяжелых и больших по размерам устройств (настольный приемник,
трансивер, усилитель НЧ, осциллограф и т. п.) можно рекомендовать корпус,
конструкция которого показана на рис. 6.4. Он состоит из рамки (четыре
дюралюминиевых уголка 3, соединенные друг с другом заклепками или винтами с
гайками), передней 1 и задней 4 панелей (листовой дюралюминий или сталь
толщиной 2 — 4 мм) и стяжек 2, придающих конструкции дополнительную жест-
кость. Монтажную плату в таком корпусе крепят либо непосредственно к уголкам
3 (вариант /), либо к металлической панели 7 (вариант //), закрепленной на этих
же уголках. К нижним частям передней и задней стенок прикреплены уголки 5 с
ножками 6. Такие же уголки,
установленные на верхних частях стенок,
могут служить для крепления крышки.
Рис. 6.4. Устройство корпуса для крупногабаритных устройств: 1 — стенка передняя; 2 —
стяжка, 2 шт.., крепить к дет. 1 и 4 винтами; 3 —
уголки, соединить друг с другом и с дет. 1 и 4
винтами; 4 — стенка задняя; 5 — уголок-держатель
ножки, 4 шт., закрепить на дет. I и 4 винтами с
гайками; 6 — ножка, 4 шт., закрепить на дет. 5
винтом с гайкой; 7 — панель.
Крышку для такого корпуса можно изготовить как из металла (например, в
виде П-образной детали, как на рис. 1), так и из досок или фанеры (рис. 6. 5).
40
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]