СОДЕРЖАНИЕ

Введение 3

1. Расширенное техническое задание 4

1.1 Назначение изделия 4

1.2 Технические и конструктивные требования 4

2 Анализ схемы электрической принципиальной 6

2.1 Сравнительный анализ аналогов 6

2.2 Описание принципа работы устройства 6

2.3 Оценка элементной базы 8

3 Разработка конструкции РЭУ 13

3.1 Выбор варианта компоновки устройства 13

3.2 Расчет объемно-компоновочных характеристик устройства 14

3.3 Разработка основных элементов и узлов конструкции устройства 16

4 Конструкторские расчеты 19

4.1 Расчет печатного монтажа 19

4.2 Расчет теплового режима 26

Заключение 29

Список использованных источников 30

Приложение А 31

ВВЕДЕНИЕ

Задача курсового проекта – развитие и закрепление навыков самостоятельной работы при решении конкретной задачи, овладение методикой расчета и конструирования изделия ЭВА.

Цель курсового проекта – рассмотреть разработанные ранее аналогичные устройства, выяснить их недостатки, и спроектировать устройство, лишенное этих недостатков, а также отвечающее требованиям экономичности, минимальной стоимости и максимальной надежности, а также научиться использовать нормативно-конструкторскую документацию при разработке изделия и ознакомиться с порядком построения, изложения и оформления конструкторской документации.

В данном курсовом проекте необходимо произвести расчет основных параметров разрабатываемого изделия, выполнить компоновку модулей в корпусе прибора, разместить навесные ЭРЭ на печатной плате модуля, разработать конструкцию корпуса прибора и коммутацию между модулями, при условии выполнения всех требований, предъявляемых к сенсорному выключателю.

На сегодняшний день существует множество аналогичных разработок, и их главными недостатками, кроме значительной стоимости – отсутствие возможности оперативного изменения структуры изделия, а в некоторых случаях и необходимость применения редких комплектующих изделий.

Предполагаемая проектируемая конструкторская разработка будет иметь достаточно низкую стоимость, будет технологична, надежна, ремонтопригодна, проста в обращении и эксплуатации. Это изделие можно будет собрать из деталей, которые доступны в любом радиомагазине, так как данная разработка будет выполнена на широко распространенных электрорадиоэлементах и деталях и недорогих материалов.

1. Расширенное техническое задание

   1. Назначение изделия

Момент, когда помещение покинули все находившиеся в нем люди, это устройство определяет путем подсчета числа вошедших и вышедших. Данное устройство применяется при автоматическом выключении освещения.

Низкая себестоимость и низкое энергопотребление выделяют данное устройство из ряда аналогов. По сравнению с подобными устройствами данная конструкция имеет ряд преимуществ: устройство не содержит дорогостоящих деталей и радиоэлементов, имеет сравнительно невысокую стоимость при массовом производстве. Устройство удобно в обращении, имеет небольшие габаритные размеры, отвечает требованиям техники.

В состав изделия входят три микросхемы различного назначения серии К561, конденсаторы, резисторы МЛТ, диоды, транзистор, тринистор, сигнальная лампа, кнопка и сенсоры.

2. Технические и конструктивные требования

Разрабатываемое устройство должно обладать следующими техническими характеристиками:

Постоянное напряжение питания , В 12;

Отклонение от номинального напряжения, % ± 10;

Проектируемое устройство должно удовлетворять следующим условиям эксплуатации и транспортирования (ГОСТ 16019 – 78):

Температура окружающей среды, от нуля до +40;

Влажность окружающей среды, % не выше 80;

Воздействия вибрации и ударов не допускается;

Объект размещения портативная;

Условия транспортировки всеми видами транспорта.

Применяемые радиоэлектронные элементы могут быть как отечественного, так и импортного производства, и предназначены для общего применения, а также должны удовлетворять условиям ремонтопригодности и взаимозаменяемости.

Устройство должно удовлетворять следующим требованиям надежности:

Наработка на отказ 10-15 тыс. часов;

Интенсивность отказов 10^-7-10^-9 ч^-1.

Долговечность 5 лет

Гарантийный срок 1 год

Органы управления и индикации необходимо вывести на лицевую панель. Размеры блока определяются в процессе разработки.

2 Анализ схемы электрической принципиальной

2.1 Сравнительный анализ аналогов

При проведении поиска аналогов проектируемого устройства был найден следующий аналог: сенсорный выключатель «Сапфир-2503».

Предлагаемый аналог-выключатель состоит из усилителя сигнала с фотодатчика, генератора импульсов на однопереходном транзисторе и симисторного коммутатора. По сравнению с представленным аналогом, проектируемое устройство имеет меньшие габариты и проще в изготовлении и подключении.

Главным недостатком данного сенсорного выключателя является наличие импортных радиоэлементов, в частности симисторного коммутатора. Также в состав данного выключателя входит трансформатор, имеющий довольно громоздкие размеры (87х125х93, масса 0,6 кг).

Данное устройство питается от напряжения в 18 В, в то время как проектируемое устройство от напряжения 12 В.

Таким образом, аналог существенно отличается от проектируемого устройства, исходя из этого:

- необходимо существенно минимизировать габариты и массу разрабатываемого устройства по сравнению с аналогом;

- необходимо исключить из схемы аналога дорогостоящие импортные радиодетали.

2.2 Описание принципа работы устройства

При касании рукой одного из сенсоров, например Е1, напряжение сетевой наводки через резистор R1 поступает на вход логического элемента DD1.1. Появившиеся на выходе элемента импульсы заряжают через диод VD1 конденсатор С1. Как только напряжение на конденсаторе достигнет порога переключения элемента DD1.3, уровень на выходе последнего станет низким. Это приведет к переключению триггера на элементах DD2.2, DD2.3 в состояние с высоким уровнем на выходе элемента DD2.2, что переключит реверсивный счетчик DD3 в режим сложения. Аналогичным образом при касании сенсора Е2 триггер перейдет в состояние с низким уровнем на выходе элемента DD2.2, а счетчик — в режим вычитания.

Прикосновение к любому сенсору приведет и к тому, что низким уровнем с выхода элемента DD1.3 (через диод VD3) или DD1.4 (через диод VD4) будет запущен одновибратор на элементах DD2.1 и DD2.4, который сформирует импульс, поступающий на вход С счетчика DD3 и изменяющий его содержимое. Длительность импульса — несколько секунд, до его окончания устройство не реагирует на случайные прикосновения к сенсорам.

Сенсор Е1 устанавливают на наружной дверной ручке, а сенсор Е2 — на внутренней. После включения питания необходимо нажать на кнопку SB1, обнуляя счетчик. Входящий в помещение человек, открывая дверь снаружи, прикоснется сначала к сенсору Е1, увеличив содержимое счетчика на единицу на последующее (до окончания времени блокировки) прикосновение к внутренней ручке (сенсору Е2) счетчик не среагирует. Выходящий человек прикоснется к дверным ручкам (сенсорам) в обратном порядке, что уменьшит содержимое счетчика на единицу.

Таким образом, число, накопленное в счетчике, всегда равно числу находящихся в помещении людей. Когда оно отличается от нуля (то есть в помещении кто-то есть), на одном или нескольких выходах счетчика обязательно установлен высокий логический уровень. Он открывает транзистор VT1, поступая на его базу через диоды VD5—VD8 и резистор R5. Вместе с транзистором открывается тринистор VS1, замыкая цепь питания осветительной или сигнальной лампы EL1, вместо которой может быть подключено другое исполнительное устройство.

Налаживание собранного выключателя заключается в подборке конденсаторов С1 и С2 такой емкости, при которой достигается надежная фиксация касания сенсоров и отсутствуют ложные срабатывания. Если в помещение входят или выходят из него чаще, чем раз в 5 с, может потребоваться и подборка конденсатора С3.