Реферат на тему: Изучение работы сумеречного переключателя освещения
Скачать 141.41 Kb.
|
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова» Колледж педагогического образования, информатики и права ПЦК естественнонаучных дисциплин и математика РЕФЕРАТ на тему: Изучение работы сумеречного переключателя освещения Автор реферата: _______________ Изгагин Р.А. (подпись) (инициалы, фамилия) Специальность: 230113 «компьютерные системы и комплексы» Курс: _________________________________________________________________ Группа: _______________________________________________________________ Зачет/незачет:__________________________________________________________ Руководитель: ______________ Замаруев М.В. (подпись, дата) (инициалы, фамилия) г. Абакан, 2013г. Введение 3
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 18 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 19 Введение Повышение качества выпускаемой продукции, снижение затрат на её производство, повышение срока службы и надёжности выпускаемых изделий, рациональное использование материалов, дальнейшее развитие унификации и нормализации являются основными задачами современной радиоэлектронной промышленности. Это тесно связано с повышением качественных показателей составляющих их электрорадиоэлементов (ЭРЭ). Поэтому вопросы проектирования и рационального использования этих элементов очень важны для разработчиков радиоэлектронной аппаратуры. Практически все исполнительные системы, в том числе и радиоэлектронные, содержат различные элементы коммутации. Их функциональные возможности обусловили широкое применение таких элементов в системах: автоматики и телемеханики; сигнализации; контроля и защиты; распределения электрической энергии; коммутации линий связи и передачи информации; резервирования и сопряжение устройств, работающих на различных принципах действия или энергетических уровнях; дистанционного управления исполнительными устройствами, а так же в системах ручного управления электронных аппаратов (ЭА). С ростом уровня автоматизации и функциональным усложнением ЭА непрерывно возрастает число применяемых коммутационных устройств и возрастает ответственность выполняемых ими функций. Разнообразие требований, возникающих в процессе проектирования современных ЭА, привело к появлению большого числа разновидностей коммутационных устройств, различающихся по назначению, принципу действия, конструктивному исполнению, схемотехническим параметрам и другим признакам, определяющим их технические возможности и область применения. Развитие каждой разновидности коммутационных устройств отражает непрерывное повышение требований к их эксплуатационным и функциональным параметрам. Общие требования сводятся к снижению энергии, используемой для управления, увеличению быстродействия, улучшению качества коммутации (недопустимость вибрации контактов, формирование импульсов с крутыми фронтом и срезом и т.п.), повышению надёжности, обеспечению конструктивно-параметрической совместимости с другими элементами ЭА. Одними из самых сложных для проектирования коммутационных устройств являются ВЧ и СВЧ элементы коммутации, что связано с ростом паразитных параметров и нестабильности, обусловленных физическим эффектом протекания переменного тока. Данный курсовой проект посвящен разработке высокочастотного переключателя, который предназначен для коммутации сигналов частотой до 10 МГц. В ходе выполнения проекта на основе анализа требований технического задания, обзора аналогичных конструкций сформулированы дополнительные требования к будущему изделию и произведен выбор направления проектирования. Произведен расчет переключателя, выполнена эскизная проработка его элементов и разработана общая конструкция изделия. Все принятые конструкторские решения подкреплены соответствующими расчетами. Цель исследования: Изучение принципа работы сумеречного переключателя, позволяющего продемонстрировать в каких областях он используется. Задачи исследования:
Высокочастотный переключатель предназначен для коммутации сигналов частотой до 10 МГц в стационарных электронных аппаратах и относится к коммутационным устройствам ручного управления. Согласно техническому заданию переключатель должен обеспечивать замыкание на четыре положения при следующих характеристиках: - коммутируемое напряжение до 250 В; - коммутируемый ток до 0,15 А; - сопротивление изоляции около 1 ГОм; - ёмкость между соседними контактами 1 пФ. Исходя из этих параметров, нужно обеспечить надёжную изоляцию между контактными парами, а также корпусом. Высокочастотный переключатель предназначен для эксплуатации в радиоизмерительной аппаратуре, то есть в помещениях и на открытом пространстве. Климатическое исполнение переключателя должно соответствовать категории УХЛ 4.2 ГОСТ 15150-69, что предполагает следующие нормы воздействий: - воздействия температуры: 1) предельное верхнее значение +40°С; 2) верхнее значение +35°С; 3) среднее значение +20°С; 4) нижнее значение +10°С; 5) предельное нижнее значение +1°С. - воздействия относительной влажности при +20°С: 98%, - атмосферное давление воздуха окружающей среды: 86-104 кПа. Данные условия эксплуатации не предусматривают необходимости в особых конструктивных мерах по защите изделия от воздействий факторов внешней среды. Габариты и масса разрабатываемого переключателя должны быть незначительные, что обусловлено не большими рабочими значениями коммутируемых токов и рабочих напряжений. Запланированная программа выпуска 2000 шт. в год обусловливает изготовление переключателя в условиях мелкосерийного производства. При этом его конструкция должна быть не сложной, выполнена с учетом типовых технологических операций и при ее изготовлении должен быть использован распространенный сортамент конструкционных материалов. Использование при производстве переключателя операций типового технологического процесса изготовления призвано увеличить экономический эффект и снизить себестоимость производства.
Выбор резисторов. Рассмотрим общие тенденции развития и существующие конструктивные решения относительно переключателей с ручным управлением. Коммутационные устройства ручного управления предназначены для коммутации электрических цепей с помощью ручного привода. В зависимости от способа управления приводным механизмом они подразделяются на следующие группы: - нажимные (кнопочные); - перекидные (тумблеры); - поворотные (галетные и барабанные); - движковые. Каждый из способов управления имеет свои преимущества и недостатки. Например, с точки зрения оперативности (быстродействия) и удобства работы оператора предпочтение отдаётся нажимному способу управления. Однако при этом способе управления усложняются устройства надёжной фиксации кнопок в определённых положениях. В настоящее время более или менее чёткая фиксация обеспечивается не более чем в двух положениях, что является недостатком нажимного управления. Кроме того, для индикации фиксированного положения кнопок нужны специальные индикаторы и защита от случайного нажатия. При перекидном способе управления в тумблерах обеспечивается более надёжная фиксация положения приводного механизма, а индикация состояния определяется положением рычага. Недостатками перекидного способа являются значительные усилия на рычаг для перевода тумблера из одного положения в другое, а также малое число положений (полюсов) при переключении (не более трёх). Наибольшая многополюсность (множество положений) реализуется при поворотном способе управления. Благодаря особенностям конструкции в поворотных переключателях обеспечивается малое и стабильное сопротивление контактов. При движковом способе управления надёжная фиксация переключателя обеспечивается в двух положениях. Применяются движковые переключатели в аппаратуре, у которой выступающая часть приводного механизма должна быть малой. Коммутационные устройства ручного управления бывают, как мгновенного действия, когда скорость их перехода из одного состояния в другое практически не зависит от скорости перемещения привода, так и обычного. К коммутационным устройствам мгновенного действия относятся кнопки и микротумблеры на базе микропереключателей. В зависимости от степени защищённости от факторов окружающей среды коммутационные устройства ручного управления бывают: - пылебрызгозащищенные; - герметические; - с применением герконов и др. Для нормальных условий эксплуатации применяются обычные конструктивные меры обеспечения работоспособности. Коммутационные устройства ручного управления в зависимости от рабочей частоты подразделяются на: - низкочастотные; - высокочастотные. Рабочая частота определяет номенклатуру материалов, использующихся для изготовления переключателей, зазоры и размещение токоведущих элементов в конструкции. К основным, контролируемым при проектировании, параметрам коммутационных устройств ручного управления относятся: - усилие или момент переключения; - число положений переключения; - способ фиксации; - диапазон коммутируемых напряжений; - диапазон коммутируемых токов; - максимальная коммутируемая мощность; - сопротивление электрических контактов; - максимальное число переключений; - сопротивление изоляции; - электрическая прочность изоляции; - ёмкость между соседними контактами; - диапазон окружающей температуры; - диапазон атмосферного давления; - вибро- и ударостойкость; - габаритные масса и размеры и др. На основании вышесказанного для проектируемого переключателя в качестве способа управления приводным механизмом выбираем – поворотный. Достоинством поворотных переключателей является их большая коммутационная способность. Она обеспечивается значительным числом положений и направлений переключателя. Число направлений переключателя определяется при повороте на одно положение. Особенностью поворотных переключателей является скользящий контакт, который обеспечивает более высокую стабильность переходного сопротивления и надёжность коммутации по сравнению с разрывными контактами. Однако, у скользящих контактов активней протекают процессы износа, поэтому, число переключений у поворотных переключателей примерно на порядок меньше, чем у перекидных и кнопочных. Рассмотрим в качестве аналога разрабатываемого переключателя – конструкцию высокочастотного переключателя МПВ-1. 1 – замыкатель; 3 – элементы крепления 2 – основной блок; 4 - выводы Рисунок 1 - Высокочастотный переключатель МПВ-1 Высокочастотный переключатель МПВ-1 рассчитан на переключение цепей переменного тока до 0,25 А на частотах до 15 МГц. Емкость между любым контактом и корпусом не превышает 1пФ, сопротивление изоляции – не менее 100 Мом. Такие переключатели выпускаются двух видов: с одним замыкателем на 8 положений (одно направление) и двумя замыкателями на 4 положения (два направления). Габаритные размеры переключателя – 22х13х12 мм; масса – 4 г. Элементы крепления позволяют установить переключатель МПВ-1, как на печатный модуль, так и на панель ЭА. Согласно проведенному анализу, в качестве дополнительных требований к конструкции сформулируем следующие требования: - способ управления приводным механизмом переключателя – поворотный; - крепление переключателя предусмотреть для панельного монтажа. Определяем площадь перекрытия контактов, через которую ток подводятся непосредственно к месту контакта и контактное усилие. В случае, когда контакты соприкасаются по поверхности, принимают плотность тока j = 0,3 А/мм2; удельное давление ρ = 0,5 кгс/мм2. Площадь перекрытия контактов
К элементам управления (обслуживания) радиоаппаратурой, устанавливаемым на механизмах и пультах управления, относятся поворотные ручки, маховички и кнопки. При конструировании элементов управления необходимо придавать им такие формы, чтобы они соответствовали естественному положению рук. В радиоаппаратуре применяют поворотные ручки различных видов и конфигураций. Наиболее удобными являются ручки круглой формы, на цилиндрической или конической поверхности которых делаются скругленные выступы или впадины различных профилей. В радиоаппаратуре наиболее распространены пластмассовые ручки. Широко используются ручки типа «клювик», заостренный носик является указателем положения, в котором находится исполнительное устройство. Сумеречный переключатель состоит из фотоприёмника, триггера Шмита, транзисторного ключа, электромагнитного реле и источника питания. Триггер Шмита выполнен на операционном усилителе DA1 КР544УД1Б, охваченном положительной обратной связью через резистор R6. Hеинвертирующий вход DA1 через резистор R5 подключён к движку переменного резистора R2, который служит для регулировки порога переключения. Выходное напряжение триггера Шмита через резистор R7 управляет работой электронного ключа, выполненного на транзисторе VT1 КТ3102АМ. В цепь коллектора VT1, через параллельно соединённые резистор R9 и конденсатор C2, включена обмотка электромагнитного реле K1, контактная группа K1.1 которого замыкает цепь питания нагрузки, подключённой через разъём XS2. При замыкании электронного ключа VT1, конденсатор C2, заряжаясь через обмотку реле K1, создаёт импульс тока, достаточный для притяжения якоря этого реле. После заряда конденсатора якорь реле удерживается меньшим током, протекающим через резистор R9, что делает устройство экономичнее. Источник питания состоит из резистора R10, стабилитрона VD2, конденсатора C3 и диодного моста VD3. На диодный мост через гасящий резистор R11 и конденсатор C4, соединёнными параллельно, поступает сетевое напряжение 220 В (разъём XS2).
Действие устройства основано на изменении сопротивления фоторезистора в зависимости от его освещённости. Когда свет падает на фоточувствительный элемент фоторезистора, его сопротивление значительно падает, следовательно, на базе транзистора VT1 присутствует высокий потенциал, что приводит к его открыванию. База транзистора VT2 соединяется с общим проводом схемы, поэтому VT2 заперт. Нижний по схеме вывод обмотки электромагнитного реле К1 оказывается обесточенным, а нагрузка отключённой. Если освещённость фотоэлемента уменьшается, сопротивление фоторезистора увеличивается. При достижении определённого порога его сопротивления, транзистор VT1 закрывается, что приводит к отпиранию транзистора VT2. Светодиод НL1 через токовый ограничитель R5 соединяется с общим проводом схемы и начинает светиться. На обмотке реле К1 появляется напряжение источника питания электронной схемы переключателя, а контакты реле замыкаются. Нагрузка оказывается подключённой к сети 220 В. Подстроечным резистором, задающим рабочую точку транзистора VT1, устанавливается необходимый порог срабатывания реле. Диод VD2 необходим для защиты транзистора VT2 от импульсного пробоя в момент его закрытия. Цепочка, состоящая из диода VD1 и резистора R1, предотвращает дребезг контактов реле, когда освещённость на фоторезисторе близка к порогу срабатывания. Конструктивно сумеречный переключатель выполнен на односторонней печатной плате из фольгированного стеклотекстолита с размерами 59x33 мм. Для удобства установки устройства в корпус по краям платы предусмотрены монтажные отверстия Ø3 мм. Прежде чем приступить к настройке электронной схемы сумеречного переключателя, в первую очередь необходимо проверить правильность монтажа и полярность подключения источника питания. Для простоты настройки сумеречного переключателя можно порекомендовать разбить её на два этапа: настройка электронной схемы устройства и проверка работоспособности схемы на реальной нагрузке. На схему переключателя подают напряжение питания 12 В, при нормальной освещенности фоторезистора реле сумеречного переключателя остаётся выключенным. Далее затемняется фоточувствительный элемент фоторезистора, при этом реле должно включиться, а светодиод HL1 загореться. Подстроечным резистором VR1 устанавливается необходимый порог срабатывания сумеречного переключателя. Первый этап настройки переключателя завершён. Теперь отключают питание электронной схемы переключателя. К контактам подсоединяют провода сетевого напряжения 220 В, а к контактам - нагрузку, например, лампу накаливания. Подают питание 12 В и напряжение 220 В. При затемнении фоторезистора лампа накаливания должна зажигаться. Для срабатывания устройства в условиях минимальной освещённости необходимо увеличить сопротивление резистора R3 в пределах 10...200 кОм. По завершении последнего этапа настройки сумеречный переключатель готов к работе. ЗАКЛЮЧЕНИЕВ курсовом проекте, согласно требованиям технического задания, был спроектирован сумеречного переключателя освещения, предназначенный для коммутации сигналов частотой до 10 МГц. В ходе выполнения проекта произведены: выбор конструкционных материалов, необходимые расчеты конструктивных, электрических, механических и тепловых параметров изделия. Конструкция отработана на технологичность с учетом ее предполагаемого выпуска в условиях мелкосерийного производства. Достоинствами конструкции разработанного переключателя являются – малые габариты, хорошие электрические характеристики, технологичность и относительная простота. Изделие имеет хорошие экономические показатели, т.к. имеет низкую себестоимость (в конструкции нет дорогостоящих материалов). К недостаткам следует отнести - необходимость соединительных проводов от переключателя к коммутируемым элементам при электрическом монтаже внутри блока ЭА, что приводит к увеличению паразитных связей. Спроектированная конструкция высокочастотного переключателя полностью отвечает требованиям технического задания и современным требованиям к подобного класса функциональным элементам. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
|
Добавить документ в свой блог или на сайт
Похожие:
 | Реферат По предмету: Экологические риски и защита от них На тему:... Я профессиональная работа, осуществляемая в условиях конкретной производственной среды, которая при несоблюдении принятых нормативных... |  | Исследование цветовой гаммы исследование естественного освещения... Исследование процентного соотношения кабинетов с люминесцентными и электрическими лампами |
| Реферат з физики на тему: «История развития электрического освещения» Самые первые осветительные приборы, работающие на электрическом токе появились в начале XIX века, когда было открыто электричество.... | | Реферат Анализ и применение временных рядов Целью моей работы является изучение статистических методов прогноза на практике и создание доступного для сверстников текста на изучаемую... |
| Реферат на тему: Изучение сигнализатора неисправности кулера с помощью Целью работы является самостоятельное углубление знаний и закрепление навыков и умений, связанных с процессом разработки практических... | | Реферат по предмету "История" на тему "Религия Древнего Египта" Целью данной работы является изучение основных постулатов религии и мифологии Египта в ранний период становления государственного... |
| Реферат по дисциплине «Французский язык» на тему: «Традиции французской кухни» ... | | Реферат на тему: «Изучение синтаксиса в основной школе (анализ умк)» Система работы по изучению синтаксиса в основной школе |
| Реферат по дисциплине "Компьютерные и информационные технологии в... Реферат раскрывает тему «Стандарты в области работы с документами и систем электронного документооборота». Предмет рассмотрения в... | | Реферат на тему: Изучение Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Хакасский государственный университет им. Н. Ф.... |
| Реферат это краткий обзор собранных первоисточников или результатов... Реферат показывает эрудицию исследова- теля, его умение самостоятельно анализировать, систематизировать, классифицировать и обобщать... | | Реферат по дисциплине «Математика» на тему : «Число» Целью нашего реферата является изучение истории возникновения числа π, его развития и применения в повседневной жизни |
| Реферат по дисциплине «Математика» на тему : «Число» Целью нашего реферата является изучение истории возникновения числа π, его развития и применения в повседневной жизни | | Реферат на тему: "Биологическая роль калия и натрия в организме" Именно поэтому важно изучение физиологической роли элементов в организме человека |
| Реферат на тему: «Методики работы со сновидениями» Школа «этол» М. в кириллов А. И. Иншаков | | Реферат по гражданской обороне на тему : “ Пути и способы повышения... Обеспечение устойчивости работы с/х предприятия “Дружба” в условиях радиоактивного заражения |
