135861 (593918), страница 4

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

После отработки заданного счётчиком DD3 числа дозвонов до абонента (в нашем случае – шесть), через элемент DD1.4 схема приводится в исходное состояние и переходит в режим ожидания.

Практически, для активизации охранного устройства необходимо сделать следующее:

• проложить охранный шлейф от устройства до датчика (микропереключатель или геркон в двери, окнах и т.п.);

• при не включённом переключателе SA1 функции телефона остаются неизменными;

• при необходимости поставить помещение под охрану - набрать номер и дозвониться до выбранного абонента (всё это без включения SA1);

• после чего нажать режим «охрана» переключателем SA1 и в течение 30 секунд выйти из квартиры (замкнуть датчик охраны).

Информация о набранном номере удерживается в памяти 1008ВЖ10 до тех пор, пока на входе устройства – 60 В от реальной телефонной линии. В случае кратковременного разрыва охранного шлейфа (размыкания датчика) устройство автоматически «снимает трубку», шесть раз с интервалом в одну минуту дозванивается до заранее записанного в память номера и подаёт характерный сигнал тревоги.

Главным достоинством схемного решения разрабатываемого устройства является то, что питание схемы осуществляется от напряжения телефонной линии, в связи с очень малым энергопотреблением применённых микросхем, выполненных по КМДП-технологии. Учитывая, что наличие питающего напряжения в современных телефонных линиях очень высока, можно обойтись и без резервирования питания устройства охраны, что в значительной степени удешевляет конструкцию прибора. Кроме того, резервирование питания устройства приводит (при срабатывании системы резервирования) к меньшей помехозащищённости схемы и повышению вероятности ложного срабатывания охранного устройства. В этом отношении разрабатываемое устройство свободно от перечисленных недостатков.

Схема охранного устройства по своим характеристикам соответствует ГОСТ 7153-85 – «Аппараты телефонные общего применения. Технические условия» и может применяться в качестве индивидуального охранного устройства для помещений.

4.4. Расчёт элементов принципиальной схемы.

Электрический расчёт электронного ключа.

Аналоговые ключи предназначены для коммутации аналоговых сигналов от источника на нагрузку с малыми искажениями. Они широко применяются в ЦАП, АЦП, устройствах выборки и запоминания сигналов, для коммутации аналоговых сигналов источников на общую нагрузку и для других целей. Аналоговые ключи могут коммутировать ток и напряжение. В нашем случае необходим коммутатор напряжения.

В цепи для коммутации напряжения нагрузка должна иметь достаточно высокое сопротивление по сравнению с выходным сопротивлением источника сигнала. Реальные аналоговые ключи вносят погрешность при передаче сигнала от источника в нагрузку. Основными параметрами ключа, определяющими величину погрешности, являются: остаточное напряжение на замкнутом ключе, остаточный ток разомкнутого ключа и конечное время переключения. Основной задачей проектирования аналоговых ключей является минимизация перечисленных параметров, и тем самым уменьшение погрешности, вносимой ключами при коммутации сигнала.

Рис. 4.9. Транзисторный ключ с гальванической цепью управления.

Источником питания аналогового ключа служит коммутируемое напряжение U_вх, значение которого может изменяться в широких пределах и достигать весьма малых значений (десятков милливольт). При подаче отрицательного управляющего нарпяжения U_упр< 0 транзистор закрывается, через резистор R_к будет протекать тепловой ток коллектора и напряжение между коллектором и эмиттером U_кэ = U_вх – I_к0 R_к U_вх. Пусть под действием отпирающего напряжения U_упр > 0 в базовой цепи проходит ток I_б. Для всех значений коллекторного тока I_к<< β I_б(I_к= U_вх/R_к , β – коэффициент передачи базового тока) транзистор будет насыщен и напряжение U_кэ очень мало. В режиме насыщения коллекторный и эмиттерный переходы открыты, выходное напряжение U_кэ = U_бэ- U_бк. При глубоком насыщении транзистора (I_б β/ I_к > 3…4) остаточное напряжение на замкнутом ключе

U_кэ φ_т/β_I+I_б r_эн ,

где β_I – коэффициент передачи базового тока при инверсном включении транзистора; φ_т – тепловой потенциал, пропорциональный абсолютной температуре (при 300 К φ_т 26 мВ); r_эн – объёмное сопротивление области эмиттера насыщенного транзистора.

Выходное сопротивление насыщенного транзистора (сопротивление замкнутого ключа) R_вых обычно составляет единицы и десятки Ом и может быть определено по формуле

R_вых ,

где r_кн - объёмное сопротивление области коллектора, насыщенного транзистора.

Рассмотрим влияние цепи управления на свойства ключа. Состояние его определяется уровнем управляющего напряжения U_упр и значением сопротивления R_б. Стоит отметить, что схема может коммутировать как положительное, так и отрицательное напряжение U_вх. При отрицательном управляющем напряжении U_упр' транзистор должен быть заперт (U_бк< 0, U_бэ < 0) и напряжение U_вых= 0. Если на входе действует положительное напряжение U_упр'', транзистор будет насыщен, а напряжение U_вых= U_вх . В насыщенном режиме в схеме установятся следующие токи: I_б = (U_упр'' – U_бэ – U_вх) / R_б , I_н = U_вых / R_н .

Исходя из приведённых формул рассчитаем R_б :

R_б = (U_упр'' – U_бэ – U_вх) / I_б

R_б = ( 3 - 0,6 – 0,4) / 0,00002 = 100 кОм.

5. Конструкторско-технологическая часть.

5.1. Разработка конструкции устройства.

Печатная плата охранного устройства является основным элементом при проектировании РЭА. Она объединяет печатные узлы и другие элементы. Разработку конструкции печатной платы можно производить исходя из базовых несущих конструкций, то есть исходя из размеров корпуса стандартного кнопочного телефона-трубки, величина которых, независимо от производителя, отличается незначительно, в зависимости от образцов. Это позволяет повысить коэффициент заполнения объема, уменьшить массу и габаритные размеры изделия. Таким образом, применяем пластмассовый корпус телефона-трубки, производством которых занимаются многие отечественные цеха по выпуску пластмассовой продукции.

Для пайки применяют припой ПОС – 61.

Габаритные размеры печатной платы в длину и ширину соответственно: 150 мм и 60 мм.

Высота определяется высотой установки применяемых радиоэлементов на печатной плате и составляет 15 мм.

5.2. Выбор и определение типа платы, ее технологии изготовления, класса точности, габаритных размеров, материала, толщины, шага координатной сетки.

По конструкции печатные платы с жестким и гибким основанием делятся на типы:

• односторонние;

• двусторонние;

• многослойные.

Для данного изделия достаточно использовать одностороннюю печатную плату с металлизированными монтажными и переходными отверстиями. ОПП с металлизированными отверстиями характеризуются высокими коммутационными свойствами и повышенной прочностью соединения вывода навесного элемента с проводящим рисунком платы.

Для изготовления печатной платы в соответствии с ОСТ 4.010.022 и исходя из особенностей производства выбираем комбинированный позитивный метод.

В соответствии с ГОСТ 2.3751-86 для данного изделия необходимо выбрать четвертый класс точности печатной платы.

Габаритные размеры печатных плат должны соответствовать ГОСТ 10317-79. Для ОПП максимальные размеры могут быть 600 х 600 мм. Габаритные размеры данной печатной платы удовлетворяют требованиям данного ГОСТа.

В соответствии с требованиями ОСТ 4.077.000 выбираем материал для платы на основании стеклоткани – стеклотекстолит СФ-2-50-2 ГОСТ 10316-78. Толщина 2 мм.

В соответствии с ГОСТ 24140-78 и исходя из особенностей схемы, выбираем шаг координатной сетки 1,25 мм.

Способ получения рисунка – фотохимический.

6. Номинальное значение диаметров монтажных отверстий:

а) для микросхем

d_э=0,5 мм d=0,9 мм

б) для резисторов

d_э=0,5 мм d=0,9 мм

в) для диодов и стабилитронов

d_э=0,5 мм d=0,9 мм

г) для транзисторов

d_э=0,5 мм d=0,9 мм

д) для конденсаторов

d_э=0,5 мм d=0,9 мм

е) для разъема

d_э=1 мм d=1,4 мм

Значения диаметров сводятся к предпочтительному ряду размеров монтажных отверстий:

0,7; 0,9; 1,1; 1,3; 1,5 мм.

Номинальное значение диаметров монтажных отверстий для разъема: d=1,5 мм.

5.3. Расчёт показателей надёжности охранного устройства.

Расчёт надёжности разрабатываемого устройства произведён на IBM-совместимом компьютере на кафедре Радиотехники СЗПИ с помощью Basic-программы для расчёта показателей надёжности радиоэлектронных средств при внезапных отказах их электрорадиоэлементов.

Ниже приводится листинг программы расчёта и распечатка расчётов программы.

5.4. Оценка вероятности ложного срабатывания устройства охранной сигнализации.

В общем случае вероятность ложного срабатывания определяется надёжностью всего устройства в целом, которая, по произведённым выше расчётам очень велика – 0,9983391. Поэтому, в большей степени вероятность ложного срабатывания будет зависеть от надёжности применяемых датчиков, а так как датчиков используется несколько (в зависимости от особенностей объекта), то общая вероятность ложного срабатывания будет определяться суммой надёжности применяемых датчиков.

В нашем случае предпочтительнее всего использовать герконовые датчики, состоящие из герметизированных магнитоуправляемых контактов, представляющих собой контактные ферромагнитные пружины, помещённые в герметичные стеклянные баллоны, заполненные инертным газом, азотом высокой чистоты или водородом. Контактные элементы являются одновременно элементами магнитной цепи. Под действием магнитного поля достаточной напряжённости ферромагнитные контактные пружины деформируются и замыкают или размыкают контакты. Достоинство магнитоуправляемых контактов – большая износоустойчивость и очень малое время срабатывания. В связи с высокой износоустойчивостью срок службы самих датчиков очень большой.

Поэтому вероятность ложного срабатывания устройства ничтожна, даже если используется несколько герконовых датчиков, надёжность которых в сумме очень велика.

6. Экономическое обоснование проекта.

6.1. Выбор базового варианта.

В качестве устройства-аналога для сравнения с проектируемым устройством выбираем объектовый прибор DLR-100, изготавливаемый НТКФ “C.NORD” г. Санкт-Петербурга. DLR-100 представляет собой коммуникатор для связи между контрольной панелью и центральной станцией и/или частным лицом. Объектовый прибор DLR-100 может передавать сообщения по телефонной линии и радиоканалу при комплектации радиопередатчиком. Он поддерживает все основные форматы передачи данных и позволяет передавать на центральную станцию широкий спектр сообщений

Его основные технико-экономические показатели :

- 4 номера для дозвона по частным телефонным номерам;

• 5 входных линий;

• программирование каждой линии как на размыкание, так и на замыкание;

• Масса 1,5 кГ;

• Габаритные размеры 300х250х100 мм;

• Потребляемая мощность 50 Вт;

• Оптовая цена 3080 руб.

6.2. Расчёт себестоимости. Определение оптовой цены.

Расчет себестоимости устройства можно осуществить с помощью расчетно-аналитического метода. Его сущность сводится к тому, что прямые затраты на единицу продукции определяются путем нормативного расчета себестоимости проектируемого устройства по статьям калькуляции. По существующей классификации затрат принят следующий состав статей калькуляции:

1. Сырье и материалы.

2. Возвратные отходы.

3. Покупные комплектующие изделия.

4. Основная заработная плата производственных рабочих.

5. Дополнительная заработная плата производственных рабочих.

6. Отчисления на социальные нужды с заработной платы производственных рабочих.

7. Расходы на подготовку и освоение производства.

8. Износ инструментов и приспособлений целевого назначения и социальные расходы.

9. Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования.

10. Цеховые расходы.

11. Общезаводские расходы.

12. Прочие производственные расходы.

13. Внепроизводственные расходы.

6.2.1. Сырьё и материалы.

Эта статья включает в себя затраты на основные материалы, расходуемые в нашем случае на изготовление печатного узла.

Таблица расхода материалов в расчете на 1 печатную плату:

Итого: 7,46

Характеристики

Список файлов ВКР