Введение
Задачей курсового проекта является развитие и закрепление навыков самостоятельной работы при решении конкретной задачи, овладение методикой расчета и конструирования изделий ЭАВТ.
Цель данной конструкторской разработки состоит в проектировании цифрового устройства, позволяющего устанавливать необходимое время выдержки при фотопечати и отключать фотоувеличитель при окончании выдержки, а также в том, чтобы научиться использовать нормативно-конструкторскую документацию при разработке изделия и ознакомиться с порядком построения, изложения и оформления конструкторской документации.
В различных сферах человеческой деятельности (журналистика, издательство, коммерческие организации, связанные с фотоделом, фотолюбительство и т.д.) существуют фотостудии, где происходит изготовлении фотоснимков различного формата по ранее отснятой фотопленки. Для переноса изображения с фотоснимка на фотобумагу используются специальные фотоувеличивающие приборы. Время работы данного устройства может повлиять на качество получаемой фотографии, это зависит от используемой фотобумаги и фотопленки. Поэтому ставится задача установки времени выдержки работы увеличителя. Эту задачу можно решить с помощью специального таймера времени, которое через установленный пользователем промежуток времени будет отключать фотоувеличитель.
В огромном многообразии изделий электронной техники семейство таймеров времени занимает особое место. Таймеры времени применяются в различных сферах человеческой деятельности: кондитерская, медицина, промышленность и т.д. Они бывают механические и электронные. Недостаток механических – это износ движущихся механических частей и трудность выставить более точное время выдержки. По сравнению с механическими таймерами электронные таймеры имеют большее преимущество, т.к. выполняются по цифровой логической схеме или постепенной разрядке элемента накопителя энергии (емкость). Таймеры с элементами накопителя энергии не надежны, т.к. в них то же трудно выставить точное время выдержки из-за нестабильности параметров емкости, которая также со временем может и изменяться (уменьшаться).
Поэтому проектируемое устройство будет выполняться на цифровой основе с использованием логических элементов и такт отсчета времени будет задаваться с помощью генерирующего устройства на логических элементах, параметры которого не зависят от условий работы устройства. Устройство включает и выключает через установленный промежуток времени фотоувеличитель, т.е. работает по принципу электронного реле, поэтому будет называться «реле времени фотолюбителя».
1 РАСШИРЕННОЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ
1.1 Постановка задачи
Проектируемое устройство предназначено для отключения фотоувеличитель через установленный промежуток времени.
Разрабатываемое изделие должно решать следующие задачи:
-
через установленный промежуток времени отключать фотоувеличитель и подавать звуковой или световой сигнал;
-
запуск должен проходить при желании пользователя;
-
иметь функцию преждевременного отключения фотоувеличивающего устройства;
-
проектируемое устройство должно быть простым в обращении и иметь визуальную индикацию режимов работы;
-
иметь по возможности малые габариты и массу.
1.2 Технические и конструктивные требования.
Разрабатываемое реле времени должно обладать следующими техническими характеристиками
Напряжение питания (от блока питания), В 9;
Ток потребления не более, А 0,2;
Мощность управляемой нагрузки не более, Вт 200;
Поддиапазоны выдержки работы фотоувеличителя
1 диапазон, сек 0,1…9,9;
2 диапазон, сек 1…99;
3 диапазон, мин 1…99;
Частота задающего генератора, Гц 32768;
Проектируемое устройство должно удовлетворять следующим условиям эксплуатации и транспортирования (ГОСТ 16019 – 78):
Температура окружающей среды, °С от плюс 10 до +40;
Влажность окружающей среды, % не выше 80;
Воздействие линейных ускорений, м/с2 до 150;
Воздействия вибрации и ударов не допускаются;
Объект размещения стационарная;
Условия транспортировки всеми видами транспорта.
Применяемые радиоэлектронные элементы должны быть отечественного производства и предназначенные для общего применения, а также должны удовлетворять условиям ремонтопригодности и взаимозаменяемости. Реле времени должен удовлетворять следующим требованиям надежности.
Среднее время безотказной работы, ч не менее 30000;
Интенсивность отказов, ч-1 2510-6;
Гарантийный срок эксплуатации, лет 3.
Проектируемое устройство должен удовлетворять следующим конструктивным требованиям
Число марок применяемых материалов не более 3;
Коэффициент применяемости не менее 0,8;
Коэффициент унификации 0,9.
Органы управления и индикации необходимо вывести на лицевую панель. Размеры блока определяются конструктивно.
Ориентировочная номенклатура конструкторской документации:
-
реле времени, спецификация – А4;
-
реле времени, схема электрическая принципиальная – А2;
-
реле времени, сборочный чертеж – А2;
-
перечень элементов схемы электрической принципиальной – А4;
-
плата, сборочный чертеж – А2;
-
плата, спецификация – А4;
-
плата, компоновочный чертеж – А2.
2 АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ
2.1 Сравнительный анализ аналогов
При проведении поиска аналогов проектируемого устройства реле времени были найдены следующие аналоги:
-
реле времени на микросхемах серии К155 [1];
-
простой таймер времени фотолюбителя [2].
Результаты сравнительного анализа представлены в таблице 1.
Таблица 1 – Сравнительный анализ
Сравниваемые параметры |
Проектируемое устройство |
Аналог 1 |
Аналог 2 |
Функциональное назначение |
Выключение фотоувеличителя через установ-ленное время |
Выключение фотоувеличителя через установ-ленное время |
Выключение фотоувеличителя через установ-ленное время |
Поддиапазоны выдержки |
0,1…9,9 сек 1…99 сек 1…99 мин |
1…99 сек 1…99 мин |
1…1000 сек |
Напряжение питания |
+9 В |
+5 В |
+12 В |
Мощность подключаемой нагрузки |
200 Вт |
120 Вт |
150 Вт |
Сигнализация об окончании |
Световая, звуковая |
Звуковая |
нет |
Задающий генератор |
Встроенный 32768 Гц |
От сети 50 Гц |
Разрядка емкости |
По результатам сравнения в таблице 1 можно сделать вывод, что проектируемое реле времени обладает как преимуществами перед своими аналогами, так и недостатками.
Достоинства проектируемого устройства:
-
по сравнению с обоими аналогами проектируемое устройство имеет поддиапазон 0,1…9,9 сек, что дает возможность в некоторых случаях получить более качественную фотографию;
-
мощность подключаемой нагрузки у проектируемого устройства самая наибольшая, что позволяет подключить более мощную лампу фотоувеличителя, но при замене соответствующих радиоэлементов у аналогов этого можно достичь;
-
проектируемое устройство имеет встроенный генератор частотой 32768 Гц задающих импульсов, выполненный на специализированной микросхеме К176ИЕ12, которая применяется в электронных часах, что позволяет устанавливать наиболее точное время выдержки. У первого аналога задающим тактом является электрическая сеть 220 В частотой 50 Гц, эта частота нестабильна, из-за чего может изменяться время выдержки. У второго аналога время выдержки зависит от постепенной разрядки элемента емкости и время устанавливается с помощью переменного резистора, что не позволяет устанавливать точно необходимое время выдержки и также со временем емкость может уменьшаться (высыхать), что приведет к изменению заданного времени.
К недостаткам можно отнести:
-
по сравнению со вторым аналогом нельзя плавно изменять установленное время;
-
имеет большее напряжение питания по сравнению с первым аналогом, это зависит от используемых элементов.
В настоящее время разработано множество устройств, позволяющих задавать время выдержки при фотопечати, проявке пленки и фотобумаги и обладающие лучшими техническими характеристиками по сравнению с проектируемым устройством, но те характеристики, которыми обладает проектируемой прибор, достаточны для выполнения поставленной задачи.