Сенсорний вимикач з пультом дистанцiйного керування

Змiст

1 Вступ

2 Аналiз ТЗ

3 Принцип функцiонування

4 ОбТСрунтування конструкцii

4.1 Варiант №1

4.2 Варiант №2

4.3 Варiант №3

4.4 Вибiр варiанту конструкцii

5 Вибiр компонентiв

5.1 Вибiр резисторiв

5.2 Вибiр конденсаторiв

6 ОбТСрунтування конструкцiйних матерiалiв

6.1 Вибiр матерiалу корпусу

6.2 Вибiр матерiалу друкованоi плати

7 Проектування оригiнального вузла

7.1 Вихiднi данi для розрахунку випрямляча

7.2 Розрахунок випрямляча вторинноi обмотки

7.2.1 Розрахунок згладжуючого конденсатора

7.3 Вибiр елементноi бази

7.4 Конструкцiйний розрахунок трансформатора

7.4.1 Вихiднi данi для розрахунку трансформатора

7.4.2 Вибiр типу та матерiалу магнiтопроводу

7.4.3 Розрахунок кiлькостi виткiв обмоток

7.4.4 Розрахунок струму холостого ходу

7.4.5 Перевiрка правильностi вибору магнiтопроводу

7.4.6 Розрахунок дiаметрiв провiдникiв

7.4.7 Розрахунок геометричних розмiрiв обмоток

7.4.8 Розрахунок теплового режиму трансформатора

7.4.9 Розрахунок опорiв обмоток трансформатора та падiння напруг

7.4.10 Перерахунок кiлькостi виткiв

7.4.11 Перерахунок геометричних розмiрiв обмоток

7.4.12 Перерахунок теплового режиму трансформатора

7.4.13 Розрахунок опорiв обмоток трансформатора та падiння напруг

8 Проектування деталей

8.1 Розрахунок друкованоi плати

8.1.1 Визначення розмiрiв ДП

8.1.2 Розрахунок кiлькостi шарiв плати

8.1.3 Визначення технологiчних параметрiв

9 Розрахунки, що пiдтверджують працездатнiсть

9.1 Електромагнiтна сумiснiсть

9.1.1 Визначення паразитноi iмностi

9.1.2 Визначення паразитноi iндуктивностi

9.2 Тепловий режим

9.3 Механiчнi впливи

9.3.1 Розрахунок вiбрацiйноi та ударноi мiцностi плати

9.4 Надiйнiсть за раптовими

10 Висновки

Лiтература

Додатки


1 Вступ

Розроблюваний в даному курсовому проектi, сенсорний вимикач з пультом дистанцiйного керування (ПДК), призначений для сенсорного (безконтактного) вмикання та вимикання освiтлення, а також для вмикання та вимикання освiтлення за допомогою ПДК. Областю застосування даного приладу i будь-яке жиле або нежиле примiщення, в якому потрiбен доступ до неприродного освiтлення.

Основною технiчною задачею, що виконуiться приладом i вмикання та вимикання освiтлення.

По функцiональному признаку розроблюваний прилад i РЕП( Радiо електронний пристрiй). По конструкцiйному тАУ блоком. По конструкторскому тАУ складальною одиницею.

Розроблюваний блок i новою розробкою.


2 Аналiз ТЗ

Розглянемо основнi обмеження на проектування. Даний пристрiй повинен знаходитись в примiщеннях в стацiонарному режимi. Тому немаi великих запитiв на вiбромiцнiсть та ударомiцнiсть, але для забезпечення вимог до транспортування необхiдна наявнiсть упаковки пристрою. В якостi матерiалу корпусу краще застосовувати пластмасу для зменшення маси корпусу. Для забезпечення умов стандартизацii та унiфiкацii в пристроi необхiдно використовувати стандартнi та унiфiкованi деталi. Для забезпечення умов безпеки у пристроi повиннi бути вiдсутнi гострi кромки, а всi частини пристрою якi знаходяться пiд струмом захищенi корпусом, при цьому користувач повинен мати доступ тiльки до органiв iндикацii, якi знаходяться на переднiй панелi корпусу. При розглядi схеми електричноi принциповоi будемо намагатися використовувати вiтчизняну елементну базу. Пристрiй повинен вiдповiдати вимогам до електромагнiтноi сумiсностi до iндустрiальних радiозавад. Пристрiй не маi елементiв, для яких необхiдно було б використовувати штучнi системи охолодження.


3 Принцип функцiонування

Передавач.

На рис.1 приведена схема випромiнювача коротких iмпульсiв. Що дозволяi зменшити споживаний передавачем струм вiд джерела живлення, а значить продовжити термiн служби на однiй батареi живлення. На елементах DD1.1, DD1.2 зiбраний генератор iмпульсiв, слiдуючих з частотою 30..35 Гц. Короткi, тривалiстю 13..15 мкс, iмпульси формуi диференцiюючий ланцюг C2R3. Елементи DD1.4-DD1.6 i нормально закритий транзистор VT1 утворюють iмпульсний пiдсилювач з РЖЧ дiодом VD1 в навантаженнi.

рис.1

Приймач (з вбудованим передавачем).

Приймач зiбраний по класичнiй схемi прийнятiй в росiйськiй промисловостi (зокрема в телевiзорах Рубiн, Темп i т.п.). Його схема приведена кресленнi РВ12.464311.001Е3. РЖмпульси РЖЧ-випромiнювача потрапляють на РЖЧ фотодiод VD1, перетворяться в електричнi сигнали i пiдсилюються транзисторами VT3, VT4, якi ввiмкнкнi по схемi iз загальним емiтером. На транзисторi VT2 зiбраний емiтерний повторювач, що узгоджуi опiр динамiчного навантаження фотодiода VD1 i транзистора VT1 з вхiдним опором пiдсилювального каскаду на транзисторi VT3. Дiоди VD2,VD3 оберiгають iмпульсний пiдсилювач на транзисторi VT4 вiд перевантажень. Всi вхiднi пiдсилювальнi каскади приймача охопленi глибоким зворотним зв'язком по струму. Це забезпечуi постiйне положення робочоi точки транзисторiв незалежно вiд зовнiшнього рiвня освiтлення, особливо це важливо при роботi приймача в примiщеннях з штучним освiтленням або на вулицi при яскравому денному свiтлi, коли рiвень стороннiх РЖЧ-випромiнювань дуже високий.

Далi сигнал проходить через активний фiльтр з подвiйним Т-мостом, що зiбраний на транзисторi VT5, резисторах R12-R14 i конденсаторах C7-C9. Транзистор VT5 повинен мати коефiцiiнт передачi струму Н21э=30, в iншому випадки фiльтр може почати збуджуватися. Фiльтр очищаi сигнал передавача вiд перешкод мережi змiнного струму, якi випромiнюються електричними лампами. Лампи створюють модульований потiк випромiнювання з частотою 100 Гц i не тiльки видимоi частини спектру, але i в РЖЧ областi. Вiдфiльтрований сигнал кодовоi посилки формуiться на транзисторi VT6. В результатi на його колекторi з'являються короткi iмпульси (якщо поступали iз зовнiшнього передавача) або пропорцiйнi з частотою 30..35 Гц (якщо поступали вiд вбудованого передавача).

РЖмпульси, що поступають з приймача, поступають на буферний елемент DD1.1, а з нього на випрямний ланцюг. Випрямний ланцюг VD4, R19, C12 працюi так: коли на виходi елементу логiчний 0, то дiод VD4 закритий i конденсатор С12 розряджений. Як тiльки на виходi елементу виникають iмпульси, конденсатор починаi заряджати, але поступово (не з першого iмпульсу), а дiод перешкоджаi його розрядцi. Резистор R19 вибраний так, щоб конденсатор встиг заряджати до напруги рiвного логiчною 1 тiльки з 3..6 iмпульсу, що приходить з приймача. Це ще один захист вiд перешкод, коротких РЖЧ спалахiв (наприклад, вiд фотоспалаху фотоапарата, розряду блискавки i т. п.). Розряд конденсатора вiдбуваiться через резистор R19 i займаi за часом 1..2 секунди. Це дозволяi запобiгти довiльному ввiмкнення i вимкненню свiтла. Далi встановлений пiдсилювач DD1.2, DD1.3 iз зворотним зв'язком (C3) для отримання на його виходi рiзких прямокутних спадiв (при ввiмкненнi i вимкненнi). Цi перепади поступають на вхiд тригера дiльника на 2 зiбраного на мiкросхемi DD2. Не iнверсний його вихiд пiдключений до пiдсилювача на транзисторi VT10, який управляi тиристором VS1, i транзистора VT9. РЖнверсний подано на транзистор VT8. Обидва цi транзистора (VT8, VТ9) служать для засвiчення вiдповiдного кольору на свiтлодiодi VD6 при ввiмкненнi i вимкненнi свiтла. Вiн виконуi ще i функцiю "маяка" при вимкненому свiтлi. На вхiд R трiгера дiльника пiдключений RC ланцюг, який здiйснюi скидання. Вiн потрiбен для того, щоб якщо вiдключили напруги в квартирi, то пiсля ввiмкнення свiтло випадково не запалилося.

Вбудований передавач служить для ввiмкнення свiтла без пульта дистанцiйного керування (при пiднесеннi долонi до вимикача). Вiн зiбраний на елементах DD1.4-DD1.6, R20-R23, C14, VT7, VD5. Вбудований передавач i генератором iмпульсiв з частотою слiдування 30..35 Гц i пiдсилювач в навантаження каторгою ввiмкнений РЖЧ свiтлодiод. РЖЧ свiтлодiод встановлюiться поряд з РЖЧ фотодiодом i повинен бути направлений з ним в одну сторону, i вони повиннi бути роздiленi свiтлонепроникною перегородкою. Резистор R20 пiдбираiться так, щоб вiдстань спрацьовування, при пiдносi долонi, була рiвна 50..200 мм. Блок живлення зiбраний по класичнiй схемi на КРЕН9Б i вихiдна напруга рiвна 9В. Вiн включаi DA1, C15-C18, VD12-VD15, T1. Конденсатор С19 служить для захисту пристрою вiд стрибкiв напруги в електромережi.


4 ОбТСрунтування конструкцii

Для обТСрунтування конструкцii скористаiмося рейтинговою системою, в якiй по кожному признаку найкращому варiанту конструкцii присвоюiться 1 бал, а найгiршому 3 балiв (бо розглядаiмо 3 варiанти конструкцii). Варiант конструкцii, що за оцiнками набере найменшу кiлькiсть балiв будемо вважати найкращим для застосування.


4.1 Варiант №1

Опис варiанту:

- Тансформатор живлення закрiплюiмо круглою шайбою, яка накриваi його зверху i крiпиться у гвинтом, трансформатор розмiщено у центрi плати;

- Плата розмiщена вертикально i прикрiплена до каркасу гвинтами.

Ескiз варiанту №1 показано на рис. 2.

рис. 2


4.2 Варiант №2

Опис варiанту:

- Тансформатор живлення закрiплюiмо круглою шайбою, яка накриваi його зверху i крiпиться у гвинтом, трансформатор розмiщено у центрi верхньоi боковоi сторони плати;

- Плата розмiщена вертикально i прикрiплена до каркасу гвинтами.

Ескiз варiанту №2 показано на рис. 3.

рис. 3

4.3 Варiант №3

Опис варiанту:

- Трансформатор живлення закрiплюiмо двома скобами до каркасу. Це покращуi технологiчнiсть виробу, бо вiдпадаi необхiднiсть робити додатковi елементи каркасу, а також покращуi теплообмiн трансформатора з середовищем, трансформатор розмiщено у центрi заглиблення, за платою;

- Плата розмiщена вертикально i прикрiплена до каркасу гвинтами.

Ескiз варiанту №3 показано на рис. 4.

рис. 4

4.4 Вибiр варiанту конструкцii

Аналiз вищезазначених варiантiв конструкцii зведемо в табл. 1

Таблиця 1

Аналiз варiантiв конструкцii

варiант №1варiант №2варiант №3
Тепловий режим231
Вiбрацiйна та ударна мiцнiсть321
Складнiсть виконання113
Масогабарити331
∑996

Отже, за даними порiвняння найкращим i варiант конструкцii №3.


5 Вибiр компонентiв

5.1 Вибiр резисторiв

При виборi резисторiв враховуiмо наступнi показники:

- електричнi характеристики;

- вартiсть;

- надiйнiсть;

- конструктивнi характеристики;

- гранична температура;

- шуми.

Оцiнку проводимо за методикою викладеною у [7].

Так як жоден тип резисторiв не переважаi над iншими за всiма показниками, то при виборi оптимального типу резистора варто керуватися компромiсним варiантом. Кожному показнику привласнюiться вага в залежностi вiд важливостi критерiю, кожному типу резистора привласнюiться бал. Оцiнку робимо за десятибальною шкалою. Результати оцiнок зiбранi в таблицю 2.

Таблиця 2 Результати оцiнок резисторiв

ПараметрВагов. коеф.Тип резистора
С1-4С2-23С4-1
Вартiсть, гр/шт0,20,1250,160,144
Напрацювання на вiдмову мiн. год.0,2300004300004300004
Габарити(для 0,125 Вт), мм0,27,3 х2,456х2711х53
Маса, г0,151,55171,84
Максимально допустима напруга, В0,05350825062205
Рiвень шумiв, мкВ/В0,155517103
Максимальна робоча температура, В°С0,05125415553508
Сумарна кiлькiсть балiв4,96,053,9

Вместе с этим смотрят:


GPS-навигация


GPS-прийомник авиационный


IP-телефония и видеосвязь


IP-телефония. Особенности цифровой офисной связи


Unix-подобные системы