ВВЕДЕНИЕ

Задачей курсового проекта является развитие и закрепление навыков самостоятельной работы при решении конкретной задачи, освоение методов расчетов и конструирования ЭАВТ.

Цель курсового проекта – разработать изделие «акустический автомат», научиться пользоваться нормативно-технической документацией при разработке изделия, ознакомление с порядком построения, изложение и оформление конструкторской документации.

Акустический автомат применяется для коммутации нагрузок по количеству звуковых сигналов (хлопков), а также может быть использован для управления светодинамической установкой.

Для дистанционного управления устройствами применяются различные автоматы, основанные на разных способах передачи управляющего воздействия (инфракрасные лучи, радиоволны, звуковые волны).

В устройствах дистанционного управления на инфракрасных лучах излучение светодиода передатчика модулируется по амплитуде сигналом кодовой посылки. В приемнике кодовая посылка декодируется и производит необходимое воздействие на объект управления.

В устройствах дистанционного радиоуправления реализуется тот же принцип, но сигнал радиопередатчика может быть промодулирован не только по амплитуде, но и по частоте.

Устройства с применением в качестве несущей среды ИК лучей или радиоволн обладают практически неограниченным числом команд, хорошей помехозащищенностью и позволяют оператору находится относительно далеко от объекта управления. Однако передатчики и приемники сложны в изготовлении и требуют тщательной наладки.

Модели реализующие управление посредством звуковых колебаний достаточно просты в изготовлении, однако эта простота накладывает большое ограничение на количество команд передаваемых оператором.

Важной особенностью таких устройств является возможное отсутствие передатчика в качестве которого можно использовать свист различной тональности или, как в конструируемом устройстве, хлопки в ладоши.

1. Расширенное техническое задание

1.1. Назначение акустического автомата – для коммутации четырех нагрузок от звукового импульса.

Область применения – устройства дистанционного управления и устройства световых эффектов.

1.2.Состав изделия:

• основной модуль;

• блок коммутации.

1.3.Технические требования:

- питание осуществляется от источника постоянного тока напряжением 9-15В;

- потребляемая мощность от электрической сети не более 3 Вт.

- эксплуатация в жилых помещениях :

температура ,С от +10 до +35 ;

влажность при температуре 25 С и атмосферном давлении 86-106 кПа,

не более  80 .

- транспортировка: на всех видах транспорта.

1.4.Требования по надежности:

- наработка на отказ 10-15 тыс. часов;

- интенсивность отказа 10^-4 – 10^-9 ч^-1.

1.5.Конструктивные требования:

- использование интегральной и дискретной элементной базы;

- органы управления и сигнализации вынести на панель;

- масса, форма и габариты устанавливаются в процессе проектирования;

- окраска в любой цвет.

1.6.Ориентировочная номенклатура конструкторской документации:

- схема электрическая принципиальная А3;

- сборочный чертеж А2

- спецификация А4;

- перечень элементов А4;

- печатный узел А 2;

- печатная плата А2.

2. Анализ технического задания, электрической схемы, оценка элементной базы

2.1. Сравнительный анализ аналогов.

Разработанный акустический автомат, по сравнению с уже существующим его аналогом, описанным в [1], отличается меньшим количеством элементов при сохранении всех функций и дополнительно – индикацией включенных каналов.

Технические характеристики	Устройства
	(1)	(2)	Разрабатываемое устройство
Напряжение питания, В	12	9	9-15
Потребляемый ток, мА	120	50	110
Число каналов коммутации	4	1	4
Коммутируемая мощность каждого канала, Вт	100	90	100
Наличие индикации включенных каналов	нет	нет	есть

Из таблицы видно, что разрабатываемое устройство отличается от своих аналогов большим разбросом питающих напряжений, меньшим отношением потребляемого тока на число каналов коммутации, а также наличием светодиодной индикации включенных каналов.

2.2. Анализ работы электрической схемы.

Принципиальная схема акустического автомата представлена в приложении А.

В устройство входят: усилитель сигнала с микрофона на микросхеме DA1, блок ждущих мультивибраторов на микросхеме DD3, блок счетчика-дешифратора на микросхемах DD1 и DD2, и четырех блоков коммутации нагрузок.

После подачи питания триггеры блоков коммутации устанавливаются в нулевое состояние за счет заряда конденсатора C3. После заряда конденсатора C3 устройство готово к работе при этом все реле находятся в отключенном состоянии.

С микрофона ВМ1 сигнал поступает на вход усилителя-ограничителя на микросхеме К538УН1. После усиления сигнал детектируется диодами VD5, VD6 и поступает на базу транзистора VT1. В его коллекторную цепь включен резисторный оптрон U1, который управляет генератором устройства световых эффектов. С увеличением громкости звука приоткрывается транзистор VT1, выходное сопротивление оптрона уменьшается, что приводит к повышению скорости переключения гирлянд.

При акцентированном хлопке транзистор VT1 открывается полностью, запускается ждущий мультивибратор на элементах DD3.3, DD3.4, который формирует импульс низкого уровня длительностью около 0,1с. По фронту этого импульса запускается второй ждущий мультивибратор на элементах DD3.1, DD3.2, который также формирует импульс низкого уровня длительностью примерно 1.5с. В течение этого времени микросхема DD1 считает импульсы, соответствующие числу хлопков.

По истечении импульса управления на управляющем входе микросхемы DD2 низкий логический уровень сменится высоким. На том выходе номер которого соответствует числу хлопков появится напряжение высокого уровня. Оно поступает на вход R счетчика-дешифратора DD1, обнуляя его, и, одновременно, переключает соответствующий триггер. Тот, в свою очередь открывает транзистор, который включает соответствующее реле, при этом загорается один из светодиодов HL1-HL4.

2.3.Оценка элементной базы.

В устройстве электронного выбора программ применяются микросхемы серии К561 и К538, представляющие собой:

а) микросхема К538УН1А – малошумящий усилитель низкой частоты, содержащий 30 интегральных элементов с параметрами:

• номинальное напряжение питания 15В10%,

• потребляемый ток <8 мА,

• коэффициент усиления >100000,

• выходное напряжение >12В.

б) микросхема К561ИЕ9 – счетчик-делитель на 8:

- номинальное напряжение питания 15В  5%,

- помехоустойчивость  2 В,

- потребляемая статическая мощность 5 мВт.

в) микросхема серии К561ЛА7 представляет собой 4 логических элемента 2И-НЕ; содержит 56 интегральных элементов:

- номинальное напряжение питания 15В  5%,

• статическая потребляемая мощность на один логический элемент  19,7 мВт).

г) микросхема серии К561ЛС2 представляет собой 4 логических элемента 2И-ИЛИ:

- номинальное напряжение питания 15В  5%,

- статическая потребляемая мощность на один логический элемент  1,7 мВт).

д) микросхема серии К561ТМ2 представляет собой 2 D-триггера:

- номинальное напряжение питания 15В  5%,

- статическая потребляемая мощность на один логический элемент  1,7 мВт).

Диоды КД522Б - кремниевые эпитаксиально-планарные, импульсные; предназначены для применения в импульсных устройствах; упакованы в стеклянный корпус с гибкими выводами. Имеют следующие параметры:

• прямой средний ток 100мА,

• прямое напряжение 1.1В,

• обратное напряжение 60В,

• температура окружающей среды -40...+125С.

Транзисторы КТ315Б - кремниевые, эпитаксиально-планарные структуры

n-p-n, универсальные; применяются в низкочастотных устройствах с малым уровнем шумов, переключающих, усилительных и генераторных устройствах средней и высокой частоты, у которых

• постоянное напряжение коллектор-база 20 В,

• постоянное напряжение коллектор-эмиттер 20 В,

• максимальный ток коллектора 100мА,

• обратный ток коллектора 1мкА,

• постоянное напряжение. эмиттер-база 6 В,

• коэффициент усиления при включении по схеме с общим эмиттером 50-350,

- постоянная рассеиваемая мощность 150 мВт,

- температура окружающей среды -40...+85С,

- коэффициент шума 10 дБ.

В акустическом автомате применены резисторы МЛТ – это резисторы с металлодиэлектрическим проводящим слоем, предназначены для работы в цепях постоянного, переменного и импульсного тока в качестве элементов печатного монтажа. МЛТ относятся к неизолированным. Номинальная мощность 0,125 Вт.

Предельные эксплутационные данные:

- температура окружающей среды: -60…+70С;

- предельное рабочее напряжение постоянного и переменного тока: 200 В;

- минимальная наработка: 25000ч;

- срок сохраняемости: 15 лет.

Достоинством данного типа резисторов является широкий диапазон номинальных сопротивлений, малые габаритные размеры, большой срок сохранности, широкий диапазон рабочих температур –60 - +70 С.

В устройстве применяются также конденсаторы типов: К50-16, КМ-6 с параметрами:

тип конденсатора	Номинальное напряжение, В	группа ТКЕ	диапазон емкостей
К50-16	16	15…40	5..2000 мкФ
КМ-6	25	Н90	0.022 - 2.2мкФ

В разрабатываемом устройстве применяется подстроечный резистор R8 типа СП3-38 со следующими параметрами:

- диапазон номинальных сопротивлений 68 - 4.710⁶ Ом;

- группа по ТКС  50010^-6 1 / С;

- уровень собственных шумов 20 мкВ/В;

- функциональная характеристика А;

- минимальное сопротивление 2 Ом;

- начальный скачок 15;

- сопротивление изоляции в нормальных климатических условиях 10000МОм;

- диапазон рабочих температур –60…+155 С;

- предельное рабочее напряжение постоянного или переменного тока 100В;

- износоустойчивость 500 циклов;

- минимальная наработка 20000 ч;

- срок сохраняемости 15 лет.

Реле К1-К4 типа РЭС22 (РФ4.523.023-05) с характеристиками:

Сопротивление обмотки 552 .. 780 Ом;

Рабочее напряжение 6,2 .. 7,6 В;

Ток срабатывания 20 мА;

Ток отпускания 4 мА;

Масса 36 г.