135806 (Универсальный блок питания)

Содержание

Введение 3

1 Расчетно-теоретическая часть

1.1 Разработка схемы электрической структурной 5

1.2 Выбор элементной базы 6

1.3 Разработка схемы электрической принципиальной 7

1.4 Расчёт усилителя с электронным ключом 8

1.5 Расчет источника питания 12

1.6 Расчет надежности

2 Конструкторско-технологическая часть 21

2.1 Описание конструкции универсального

регулятора уровня воды. 21

2.2 Виды и объем работ по техническому обслуживанию 22

2.3 Методы поиска неисправностей и ремонт универсального

регулятора уровня воды 28

2.4 Разработка руководства по эксплуатации 31

3 Экономическая часть 33

3.1 Расчет себестоимости 33

3.2 Ценообразование, планирование прибыли. 40

4 Мероприятия по технике безопасности и противопожарной

безопасности при проведении технического обслуживания и ремонта 42

4.1 Мероприятия по технике безопасности 42

4.2 Мероприятия по противопожарной безопасности 44

5 Мероприятия по экологической защите окружающей среды 46

Заключение 48

Список использованных источников 49

Приложение A - Руководство по эксплуатации БКДП.022005.000РЭ

Введение

В современном понимании регулятор - это устройство, осуществляющее взаимосвязь между положением органа управления и текущим состоянием объекта управления. Первый регулятор изобрел в египетской Александрии грек Хсибиос примерно в третьем веке до н.э. Это был поплавковый регулятор уровня для водяных часов. Водяные часы были известны еще Вавилонянам в 14 в. до н.э. и представляли из себя сосуд с мерными делениями, из которого вытекала или капала вода, но при этом скорость истечения жидкости изменялась по мере уменьшения столба воды в сосуде. Хсибиос предложил настолько удачную конструкцию для поддержания постоянства уровня воды, что его регулятор устанавливался на водяные часы почти 16 столетий. В 1781 г. шотландский инженер Дж.Уатт создал двигатель с вращающим моментом на валу, на котором впервые был применен регулятор частоты вращения. Регулирование частоты вращения осуществлялось двумя сбалансированными на одной оси грузами, вращающимися синхронно с валом машины и соединенными с дроссельной заслонкой, перекрывающей проходное сечение парового патрубка. При увеличении частоты вращения центробежные силы вращающихся шаров поднимали с помощью тяг муфту, соединенную с заслонкой, уменьшая проходное сечение паропровода и скорость вращения двигателя.

Центробежный регулятор был известен задолго до Уатта и широко применялся на ветряных мельницах для автоматической регулировки зазора между жерновами (момента сопротивления) в зависимости от ветрового напора, т.е. скорости вращения крыльев мельницы.

В 1787 г. Уатт адаптировал существующий центробежный регулятор под паровую машину, создав более совершенную конструкцию, названную для отличия от прототипа - регулятором Уатта. Особое место в истории техники регулятор Уатта занял благодаря тому, что именно его конструкция легла в основу теории и практики регуляторостроения, новой отрасли промышленности, повлекшей за собой формирование особой области знаний - "Теории автоматического управления и регулирования", составляющей основу современных технологий управления промышленными системами.

За это время больших успехов достигла отечественная микроэлектроника. Разрабатываются и выпускаются все более сложные большие интегральные схемы(БИС), степень интеграции которых характеризуется сотнями тысяч транзисторов в полупроводниковом кристалле: микропроцессоры, контроллеры, микросхемы памяти, однокристальные микроЭВМ. Освоены новые технологические методы, значительно повышающие быстродействие микросхем и снижающие уровень их энергопотребления. Находят все более широкое применение технологии программируемых структур, базовых матричных кристаллов, которые позволяют внедрять в практику систему заказов микросхем требуемого функционального назначения при приемлемом уровне их стоимости и небольших сроках разработки. Существенно расширена номенклатура цифровых, аналоговых и аналого-цифровых микросхем. Заметна тенденция совмещения в одной микросхеме аналоговых и цифровых функциональных узлов, а также узлов, реализующих аналоговые функции цифровыми методами.

Успехи микроэлектроники сделали возможным широкое применение в системах автоматического регулирования нового поколения микросхем повышенного уровня интеграции.

Микросхемы нашли широкое применение и в регуляторе уровня воды, который способен автоматически поддерживать уровень воды в емкостях любого объема и может быть использован при откачивании грунтовых вод из подвалов и погребов, для заполнения водонагревательных баков и расширительных бачков систем водоснабжения и отопления. При этом регулятор уровня воды может работать как на заполнение емкости водой, так и на ее откачивание. /1/,/2/

1 Расчетно-теоретическая часть

1.1 Разработка схемы электрической структурной

Универсальный регулятор уровня воды представляет собой автоматическую систему регулирования уровня воды в емкостях любого объема. Устройство может работать как на заполнение так и на откачивание воды.

Для реализации такого устройства необходимо чтобы при достижении заданного уровня срабатывал датчик и вырабатывал электрический сигнал удобный для дальнейшего преобразования. Для достижения этой цели можно воспользоваться датчиками уровня которые реагируют на наличие воды и выдают в качестве сигнала управления изменение сопротивления.

Для управления и контроля состояния датчиков можно использовать схему на основе дискретных элементов или цифровых микросхем. Схема на дискретных элементах менее надежна и обладает повышенным энергопотреблением. Схема на цифровых микросхемах более надежна, обладает низким энергопотреблением и не требует точной настройки. При этом в качестве выходного сигнала будет «1» или «0».

Для анализа схемы управления и передачи управляющего сигнала необходимо использовать электронный ключ который будет менять свое состояние в зависимости от сигнала на выходе схемы управления.

В качестве источника управляющего сигнала можно использовать генератор прямоугольных импульсов. При этом он может быть как на дискретных элементах так и на цифровых микросхемах. Наиболее целесообразно использовать генератор на цифровых микросхемах в виду высокой надежности, низким энергопотреблением и габаритами.

Управление нагрузкой можно осуществлять при помощи реле или полупроводниковых элементов. В данном случае применение реле неоправданно в следствие больших габаритов и большой потребляемой мощностью. В качестве управляющего элемента целесообразно использовать симистор достоинством которого является малые габариты и небольшая потребляемая мощность.

Для питания устройства необходим блок питания с стабилизированным напряжением. Схему стабилизатора можно использовать на дискретных элементах и на микросхемах. Стабилизатор на дискретных элементах обладает большими габаритами и поэтому использование его является нецелесообразным.

Таким образом разрабатываемое устройство регулирования воды состоит из следующих узлов.

-датчики уровня

-схема управления

-элемент «И»

-усилитель

-электронный ключ

-генератор прямоугольных импульсов

-источник питания

Структурная схема данного устройства представлена на чертеже (БКДП.022005.100Э1). /2/, /3/

1.2 Выбор элементной базы

Все микросхемы в схеме берем КМДП логики т.к. она обладает низким потреблением энергии.

Схему управления строим на микросхеме К561ТМ2, которая представляет собой D триггер с динамическим управлением. Установка триггера по входам R и S принудительна, поэтому сигналы синхронизации С и информационного входа D не изменяют состояние триггера на выходе во время действия сигналов R и S. Микросхема имеет следующие параметры: , , , , , .

Таблица1—Таблица истинности триггера

В качестве логических элементов используем микросхему К561ТЛ1 которая представляет собой два триггера Шмитта с логическим элементом 2И-НЕ на входе. Микросхема имеет следующие параметры: , , , , , .

Элемент «И» строим на элементе И-НЕ микросхемы К561ТЛ1

Так же в состав схемы управления входят переключатели SA1, SA2, дискретные элементы: конденсаторов С1, С3, резисторах R1-R3, R5.

Усилитель строим транзисторе КТ814А(Iк.max=1,5А, U_кэ.max=40В

U_бэ.нас=1.2, U_кэ.нас=0.6В,h_21min=40)

Генератор прямоугольных импульсов выполняем на микросхеме D триггера К561ТМ2, элементов RC цепи: С6, С7, R9, R10.

В качестве электронного ключа используем импульсный трансформатор ТИ228, который предназначен для обеспечения определенных условий передачи мощности от непосредственного источника сигнала к выходному сигналу, резистор R13, конденсаторы С9 и С10, симистор TC112-16(U_зак.max=1200 В, U_у.от=3В, напряжение в открытом состоянии U_отк=1,8 В, ток управления I_у.от=100mA, I_зкр=3 мА, I_отк.max=16А)

Блок питания строим на трансформаторе типа ТПП204 c последовательным соединением обмоток, диодном мосте и интегральном стабилизаторе напряжения КP1157ЕН12A (U_вых=12±0.24В, минимальное падение напряжение между входом и выходом 2В, I_потр≤5mA, U_{вх.макс}≤35В, I_{вых.макс}=100мА, P_рас=1,3Вт)

В схеме применены оксидно-электролитические конденсаторы типа К50-35 номинальным напряжением 25В, отклонением емкости от номинального значения ±20%, керамические монолитные конденсаторы К10-17б номинальным напряжением 50В и отклонением емкости от номинального значения ±20%, постоянные тонкопленочные резисторы С2-33Н номинальной мощностью 0.125Вт и 0.25Вт. /4/,/5/

1.3 Разработка схемы электрической принципиальной

В начальный момент времени конденсатор С1 находится в разряженном состоянии и после подачи питания удерживает уро­вень логического 0 на время, достаточ­ное для установки триггера DD2.2 в со­стояние логической 1 на выводе 13 и логического 0 на выводе 12.