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;

• модуль коммутации.

1.3.Технические требования:

• питание осуществляется от источника постоянного тока

напряжением, В 9-15;

- потребляемая мощность от источника питания не более, Вт 3.

- 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.

Схема электрическая принципиальная акустического автомата представлена в приложении А.

В устройство входят следующие функциональные узлы:

• усилитель сигнала с микрофона на микросхеме DA1;

• узел ждущих мультивибраторов на микросхеме DD3;

• узел счетчика-дешифратора на микросхемах DD1 и DD2;

• четыре узла коммутации нагрузок.

После подачи питания триггеры узлов 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.

В результате анализа схемы электрической принципиальной устройство можно разделить на основной модуль, модуль коммутации и модуль индикации.

2.3.Оценка элементной базы.

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

а) микросхема К538УН1А – ПП микросхема серии 538 широкого применения, выполняет функции усилителя низкой частоты, порядковый номер разработки 2, упакована в корпус 301.8-2 с штыревыми выводами.

- номинальное напряжение питания, В 15;

• потребляемый ток не более,мА 8.

б) микросхема К561ИЕ9 – ПП микросхема серии 561 широкого применения, выполняет функции счетчика-делителя на 8, порядковый номер разработки 9, упакована в корпус 238.16-1 с штыревыми выводами:

• номинальное напряжение питания, В 15;

• помехоустойчивость, не менее, В 2;

• потребляемая статическая мощность не более, мкВт 10.

в) микросхема К561ЛА7 – ПП микросхема серии 561 широкого применения, содержит 4 логических элемента 2И-НЕ, порядковый номер разработки 7, упакована в корпус 201.14-1 с штыревыми выводами:

• номинальное напряжение питания, В 15;

• помехоустойчивость, не менее, В 2;

- статическая потребляемая мощность на один

логический элемент, не более, мкВт 3.

г) микросхема К561ЛС2 – ПП микросхема серии 561 широкого применения, содержит 4 логических элемента 2И-ИЛИ, порядковый номер разработки 2, упакована в корпус 201.16-1 с штыревыми выводами:

• номинальное напряжение питания, В 15;

• помехоустойчивость, не менее, В 2;

• статическая потребляемая мощность на один

логический элемент не более, мкВт 3.

д) микросхема К561ТМ2 – ПП микросхема серии 561 широкого применения, содержит 2 D-триггера, порядковый номер разработки 2, упакована в корпус 201.14-1 с штыревыми выводами:

• номинальное напряжение питания, В 15;

• помехоустойчивость, не менее, В 2;

• потребляемая статическая мощность, не более, мкВт 8.

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

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

• масса, г 0,15.

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:

- постоянная рассеиваемая мощность, мВт 150;

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

• масса, г 0,18.

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 сохраняемости, 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:

• группа по ТКС  50010^-6 1 / С;

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

• износоустойчивость 500 циклов;

• минимальная наработка 20000 ч;

• срок сохраняемости 15 лет.

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

- Износостойкость, циклов переключений 10⁴-10⁵;

- Масса 36 г.