Зміст

Вступ…………………………………………………………………………..3

1. Розробка виробу………………………………………………………….4

1.1 Огляд існуючих прототипів……………………………………………4

1.2 Розробка конструкторської документації…………………………….9

1.3 Аргументація схемних рішень та використаної елементної бази…..10

2. Описання роботи стенду…………………………………………………12

2.1 Призначення виробу…………………………………………………..12

2.2 Характеристики виробу……………………………………………….12

2.3 Склад виробу і призначення його частин……………………………13

2.4 Будова та робота стенду………………………………………………14

2.5 Маркування……………………………………………………………14

3. Використання за призначенням…………………………………………15

4. Технічне обслуговування, поточний ремонт, зберігання……………...16

5. Економічна частина……………………………………………………...19

6. Охорона праці і міри безпеки…………………………………………...

Висновки……………………………………………………………………..

Список використаних джерел………………………………………………

Додаток А. Генератор низьких частот. Схема електрична принципова….

Додаток Б. Генератор низьких частот. Перелік елементів……………….

Додаток В. Генератор низьких частот. Фотографія виробу……………..

Додаток Г. Генератор низьких частот. Інструкція до лабораторної роботи………………………………………………………………………………………

Вступ

У сучасній техніці широко використовується принцип керування енергією, що дозволяє за допомогою витрати невеликої кількості енергії управляти енергією, але в багато разів більшою. Форма як керованої, так і керуючої енергії може бути: механічною, електричною, світловою, тепловою і т.д.

Окремий випадок керування енергією, при якому процес керування є плавним й однозначним і керованим потужність перевищує керуючу, зветься посилення потужності або просто посилення; пристрій, що здійснює таке керування, називають підсилювачем.

Дуже широке застосування в сучасній техніці мають підсилювачі, у яких як керуюча, так і керована енергія являє собою електричну енергію. Такі підсилювачі називають підсилювачами електричних сигналів.

Керуюче джерело електричної енергії, від якого посилювані електричні коливання надходять на підсилювач, називають джерелом сигналу, а ланцюг підсилювача, у яку ці коливання вводяться, - вхідним ланцюгом або входом підсилювача. Джерело, від якого підсилювач одержує енергію, перетворену їм у посилені електричні коливання, назвемо основним джерелом живлення. Крім нього, підсилювач може мати й інші джерела живлення, енергія яких не перетвориться в електричні коливання. Пристрій, що є споживачем посилених електричних коливань, називають навантаженням підсилювача або просто навантаженням; ланцюг підсилювача, до якого підключається навантаження, називають вихідним ланцюгом або виходом підсилювача.

Підсилювачі електричних сигналів, застосовуються в багатьох областях сучасної науки й техніки. Особливо широке застосування підсилювачі мають у радіозв'язку й радіомовленні, радіолокації, радіонавігації, радіопеленгації, техніці радіовимірювань, де вони є основою побудови всієї апаратури [1].

Метою дипломного проекту є розробити схему генератора низьких частот та керівництво по експлуатації.

1 Розробка виробу

1.1. Огляд існуючих прототипів

Генератори низької частоти (ГНЧ) використовують для отримання незатухаючих періодичних коливань електричного струму в діапазоні частот від часток Гц до десятків кГц. Такі генератори, як правило, являють собою підсилювачі, охоплені позитивним зворотним зв’язком (рис. 1.1) через фазоздвигаючі ланки. Для здійснення цього зв’язку і для збудження генератора необхідні наступні умови: сигнал з виходу підсилювача повинен надходити на вхід зі зрушенням по фазі 360 градусів, а сам підсилювач повинен мати деякий запас коефіцієнта посилення, KycMIN. Оскільки умова оптимального зсуву фаз для виникнення генерації може виконуватися тільки на одній частоті, саме на цій частоті і збуджується підсилювач з позитивним зворотним зв’язком.

Рисунок 1.1 – Генератори низької частоти у вигляді підсилювачів, охоплених позитивним зворотним зв’язком [2]

Рисунок 1.2 - Генератори низької частоти у вигляді RC-фільтра [3]

Для зсуву сигналу по фазі використовують RC- та LC- ланки, крім того, сам підсилювач вносить в сигнал фазовий зсув. Для отримання позитивного зворотного зв’язку в генераторах (рис. 1.1, 1.5, 1.7) використаний подвійний Т-подібний RC-міст; у генераторах (рис. 1.2, 1.6, 1.8) – міст Віна; в генераторах (рис. 1.3 – 1.4) – фазозсуваючі RC-ланки. У генераторах з RC-ланками число ланок може бути досить великим. На практиці ж для спрощення схеми число не перевищує двох, трьох.

Рисунок 1.3 – Генератор низької частоти з фазозсуваючою RC-ланкою

 Рисунок 1.4 - Генератор низької частоти з фазозсуваючою RC-ланкою

Розрахункові формули і співвідношення для визначення основних характеристик RC-генераторів сигналів синусоїдальної форми наведені в таблиці 1.1. Для простоти розрахунку і спрощення підбору деталей використані елементи з однаковими номіналами. Для обчислення частоти генерації (в Гц) в формули підставляють значення опорів, виражені в Омах, ємностей – у Фарада. Для прикладу, визначимо частоту генерації RC-генератора з використанням триланкової RC-це-пі позитивного зворотного зв’язку (рис. 1.4). При R = 8,2 кОм; С = 5100 пФ (5,1 х1СГ9 Ф) робоча частота генератора буде дорівнює 9326 Гц.

Таблиця 1 - Основні характеристики RC-генераторів сигналів синусоїдальної форми.

Фазообертаюча ланка	Назва ланки або схеми	Частота генерації, Гц;	Коеф. підсилення, min	Примітка
1.1	Двойной Т-мост	0,159/RC	11	С1=С2=С; С3=С/0,207; R1=R2=R;R3=0.207R
1.2	Мост Віна	0,159/RC	3	R1=R2=R; C1=C2=C
1.3	3*RC-Rпаралель	0,065/ RC	29	R1=R2=R3=R; C1=C2=C3=C
1.4	3*RC-Спаралель	0,039/ RC	29	R1=R2=R3=R; C1=C2=C3=C

Для того щоб співвідношення резистивно-ємнісних елементів генераторів відповідало розрахунковим значенням, вкрай бажано, щоб вхідні та вихідні ланцюга підсилювача, охопленого петлею позитивного зворотного зв’язку, не шунтувати ці елементи, не впливали на їх величину. У цьому зв’язку для побудови генераторних схем доцільно використовувати каскади посилення, що мають високий вхідний і низький вихідний опору.

На рис. 1.5, 1.7 приведені «теоретична» і нескладна практична схеми генераторів з використанням подвійного Т-моста в ланцюзі позитивного зворотного зв’язку.

Генератори з мостом Вина показані на рис. 1.6, 1.8 [1]. В якості ПНЧ використаний двохкаскадний підсилювач. Амплітуду вихідного сигналу можна регулювати потенціометром R6. Якщо потрібно створити генератор з мостом Вина, перебудовується за частотою, послідовно з резисторами R1, R2 (рис. 1.2, 1.6) включають здвоєний потенціометр. Частотою такого генератора можна також управляти, замінивши конденсатори С1 і С2 (рис. 1.2, 1.6) на здвоєний конденсатор змінної ємності. Оскільки максимальна ємність такого конденсатора рідко перевищує 500 пФ, вдається перебудовувати частоту генерації тільки в області досить високих частот (десятки, сотні кГц). Стабільність частоти генерації в цьому діапазоні невисока.

Рисунок 1.5 - Схема генератора з використанням подвійного Т-моста в ланці позитивного зворотного зв’язку.

Рисунок 1.6 - Генератор з мостом Віна

На практиці для зміни частоти генерації подібних пристроїв часто використовують перемикаються набори конденсаторів або резисторів, а у вхідних ланцюгах застосовують польові транзистори. Під всіх наведених схемах відсутні елементи стабілізації вихідної напруги (для спрощення), хоча для генераторів, що працюють на одній частоті або у вузькому діапазоні її перебудови, їх використання не обов’язково.

Схеми генераторів синусоїдальних сигналів з використанням триланкових фазозсуваючих RC-ланок (рис. 1.3)

Рисунок 1.7 - Генератор з використанням подвійного Т-моста в ланці позитивного зворотного зв’язку

Рис. 1.8 - Генератор з мостом Віна

Представлені вище звукові генератори можуть бути використані в якості економічних індикаторів стану (ввімкнено/вимкнено) вузлів та блоків радіоелектронної апаратури, зокрема, світловипромінюючих діодів, для заміни або дублювання світлової індикації, для аварійної та тривожної індикації і т.д.

1.2. Розробка конструкторської документації

Cтадії розроблення конструкторської документації:

- технічне завдання;

- технічна пропозиція;

- ескізний проект;

- технічний проект;

- робоча документація.

Замовник, на підставі аналізу власних потреб і досягнень вітчизняної та зарубіжної науки й техніки, опрацьовує і подає проектній організації замовлення, в якому вказує свої техніко-експлуатаційні та економічні вимоги, яким повинна відповідати проектований електро пристрій.

Технічне завдання опрацьовується на підставі:

- замовлення замовника на проектування електро пристрою;

- технічних вимог та інших стандартів, що відносяться до електро пристроїв заданого типу;

- результатів теоретичних і експериментальних досліджень;

- вивчення вітчизняних та зарубіжних винаходів і патентної документації.

На цій стадії проектування розглядаються можливі варіанти загального компонування електро пристрою, різні конструктивні рішення, проводиться їх перевірка на патентну чистоту та конкурентну здатність й відповідність вимогам техніки безпеки тощо.

Ескізний проект розробляється, якщо це передбачено в технічному завданні.

Основною метою ескізного проекту є розробка конструкторської документації, яка до кінця розкриває принцип дії електро пристрою.

Технічний проект – це сукупність конструкторських документів, які описують кінцеві технічні розв’язки і дають повну інформацію про будову проектованого електричного пристрою і усі необхідні для опрацювання робочої документації конструкторські документи і дані.

Робоча документація – це сукупність конструкторських документів, які повністю визначають будову електро пристрою й усі дані для її виготовлення, контролю, приймання, експлуатації та ремонту.

Під час виконання дипломного проекту розроблена схема електрична принципова та складальне креслення генератора низької частоти, які приведені в додатку А та Б.

1.3. Аргументація схемних рішень та використаної елементної бази

Для якісного налагодження, ремонту або розробки аудіотехніки просто потрібний хороший генератор синусоїдальної напруги з мінімальним коефіцієнтом гармонік. Низькочастотний генератор має наступні характеристики:

- діапазони частот - 20-200 Гц, 200-2000 Гц, 2000-20000 Гц;

- вихідна напруга на навантаженні 3 кОм - 3 В.

Генератор живиться від мережі через вбудоване джерело живлення. Підсилювач, на якому виконаний генератор, зібраний на операційному підсилювачі DА1. Міст Віна утворюють резистори R1 - R3 і конденсатори С1-С6. Здвоєний змінний резистор R1 служить для плавного регулювання частоти. Перемикачем S1 змінюється ємність в мосту Віна, і таким чином змінюються діапазони установки частоти. Ланцюг стабілізації вихідної напруги утворено стабілітроном VD1 і чотирма перемикальними його полярність діодами, зібраними на транзисторному складанні А2. Звичайно можна використати і окремі діоди, але діоди навіть в одній партії можуть істотно відрізнятися, що спричинить збільшення коефіцієнта нелінійних спотворень. Можна використати діодне складання з діодами, зробленими на одному кристалі, по тому, що тоді параметри діодів будуть однаковими.

Стабілітрон, комутований транзисторним складанням, входить до складу від’ємного зворотнього зв’язку (ВЗЗ) операційного підсилювача і регулює її глибину, не дозволяючи обмежуватися синусоїдальному сигналу. До складу ВЗЗ також входять резистори R5, R4 і конденсатор С7. Резистором R4 можна встановлювати глибину ООС (рівень вихідної напруги НЧ). Резистором R6 регулюють рівень вихідного сигналу НЧ. У генераторі можна використати операційні підсилювачі: КР140УД7, КР140УД708, КР140УД6, КР140УД608. Стабілітрон КС139 можна замінити на КС133А, діоди КД105 - будь-якими малопотужними випрямними діодами. Для живлення даного приладу використовується трансформатор на 9-11 вольт. Змінні резистори бажано використати з лінійним законом регулювання (СП- 4 групи "А"). За відсутності транзисторного складання можна використати діоди КД103, включивши їх замість транзисторів складання (катод замість емітера, анод - замість сполучених колектора і бази). Але в цьому випадку збільшення коефіцієнта нелінійних спотворень може досягти 0,3 %. Налагодження полягає в підстроюванні R4 так, щоб при верхньому положенні R7, отримати вихідну напругу 3 В.