4.5 Расчет потребляемой мощности

Пиковое значение тока, протекающего через генераторную рамку равно I_п=8 А, максимальная длительность импульса накачки – t_н=100 мкс, минимальный период повторения импульсов – Т_п =1500 мкс (666 Гц). Для того, рассчитать потребляемую мощность, определим сперва среднюю за период повторения величину тока I_ср. Для этого найдем средний ток за время действия импульса t_н и разделим его на скважность импульсов W:

.

(4.19)

Так как импульс t_н практический треугольный, то среднее значение тока за время его действия равно половине пикового значения. С учетом 4.19 выражение для среднего за период повторения тока I_ср примет вид:

.

(4.20)

Примем пик потребляения всеми микросхемами металлодетектора 100 мА, что возможно крайне в редком случае. В окончательном виде формулу для расчета мощности, потребляемой металлодетектором, можно записать в следующем виде:

.

(4.21)

Суммарная потребляемая мощность не превысит 20 Вт.

На этом расчет схемы можно считать законченным.

4.6 Расчет параметров генераторной и приемной рамок

В устройстве используются рамки классической конструкции – прямоугольные. Для выполнения условий компактности рамки конструктивно располагаются одна в другой. При различных значениях длины/ширины рамки имеют одинаковую площадь равную 0,01 см².

Для оптимизации расчетов примем рамки за катушки индуктивности с заданным и незвестным числом витков.

При изменении тока в катушке возникает ЭДС самоиндукции, значение которой

,

(4.21)

где L – индуктивность катушки, Гн; I – сила тока через обмотку, А; t – время, с; N – число витков катушки,  – необходимый магнитный поток, Вб.

Индуктивность катушки пропорциональна линейным размерам катушки, магнитной проницаемости сердечника и квадрату числа витков намотки

,

(4.22)

где μ0 — магнитная постоянная, μi — магнитная проницаемость материала сердечника (зависит от частоты), S — площадь катушки (рамки), N — число витков, l – длина провода обмотки.

Величину необходимого для срабатывания устройства магнитного потока можно найти:

,

(4.23)

где I – среднее значение тока, по формуле (4.20).

Зная длительность импульса, равную 100 мкс, количество витков приемной рамки (12 по начальным условиям), диаметр провода, применяемого при изготовлении катушек (0,3 мм), получим, что для обеспечения работы прибора будут удовлетворительны следующие параметры рамок:

– генераторная: 18 витков, 160×80 мм;

– приемная: 12 витков, 120×60 мм.

Заданные условия по компактности можно считать выполненными.

5 Выбор материалов, конструкции, комплектующих узлов

5.1 Выбор материала платы печатной

Для изготовления печатных плат в РЭА наиболее широкое применение получили такие материалы как стеклотекстолит, гетинакс. При выборе материала печатной платы необходимо иметь ввиду следующие рекомендации: материал печатной платы должен иметь высокие электроизоляционные показатели в заданных условиях эксплуатации РЭА, т.е. иметь большую электрическую прочность, малые диэлектрические потери, обладать химической стойкостью к действию химических растворов, используемых при изготовлении печатных плат, допускать штамповку, выдерживать кратковременные воздействия температуры до 240С в процессе пайки на плате ЭРЭ, иметь высокую влагостойкость, быть дешевым[5, 11, 17]. При выборе материала печатной платы также необходимо руководствоваться документами ГОСТ 10316-78, 23751-86, 23752-86.

В качестве материала для производства печатной платы выбираем стеклотекстолит с двусторонним фольгированным слоем и толщиной печатного проводника равной 35 мкм СФ-2-35 ГОСТ 10316-78 для изготовления двусторонних печатных плат. В данное время стеклотекстолит наиболее распространенный материал для изготовления печатных плат, имеет хорошие технологические и эксплуатационно-технологические свойства, среди которых:

• широкий диапазон рабочих температур (от минус 60 до плюс 105°С);

• низкое водопоглощение (0.2…0.8 %);

• большое объемное и поверхностное сопротивления;

• стойкость к короблению;

• повышенная жесткость и прочность.