Обоснование выбора принципиальной электрической схемы
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА по курсовому проекту
по дисциплине
«Конструирование, производство и эксплуатация средств электронно-вычислительной техники»
на тему:
«Автомат управления освещением»
ВЫПОЛНИЛ:
СТУДЕНТ ГРУППЫ ВМ 401
МЕЛКОЗЕРОВА Е.А.
РУКОВОДИТЕЛЬ:
ЗИЯРОВА Н.Н.
| Автомат управления освещением
Пояснительная записка
|
СОДЕРЖАНИЕ
Разработка и анализ ТЗ………………………………………………………….
Введение,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
Основная часть
1.Анализ принципиальной электрической схемы
1.1. Обоснование выбора принципиальной электрической схемы………………
1.2. Анализ и обоснование выбора элементной базы…………………………………..
Введение
| Автомат управления освещением
Пояснительная записка
|
В настоящее время стало очевидным, что внедрение автоматизированной системы управления наружным освещением позволяет осуществлять телекоммуникационный контроль состояния сетей и приборов уличного освещения, управлять режимами горения светильников, дистанционно управлять освещением улиц по заранее заданному графику, а также вести учет энергопотребления и следить за эффективным использованием электроэнергии. Существует несколько типов устройств автоматического управления освещением одним, из которых является автомат управления освещением на основе фоторезистора.
Это устройство автоматически включает освещение с наступлением темноты и выключает утром, когда становится достаточно светло. Eгo можно использовать для управления освещением нeбольшого подъезда, двора и т. д.
Автомат содержит компаратор напряжения на микросхеме К P142 ЕН19, датчик освещенности (фоторезистор) и стабилизированный выпрямитель.
По мере уменьшения освещенности сопротивление фототранзистора увеличивается напряжение на eгo коллекторе повышается, и когда оно достигает значения 2,5 В, ток через микросхему резко возрастает. В результате срабатывает реле и своими контактами включает осветительные приборы, подключенные к сети.
С рассветом освещенность увеличивается, сопротивление участка фототранзистора уменьшается, поэтому напряжение на выводе управления микросхемы понижается. В какой то момент оно становится меньше 2,5 В, ток через микросхему резко уменьшается и отключает нагрузку от сети.
| Автомат управления освещением
Пояснительная записка
|
1.Анализ принципиальной электрической схемы
Обоснование выбора принципиальной электрической схемы
Рисунок 1 Схема электрическая принципиальная автомата освещения.
Проведенный анализ принципиальной электрической схемы показал следующее: Основной функциональный узел схемы – микросхема КР 142 ЕН 19 прецизионный аналог стабилитрона с регулируемым напряжением стабилизации. В отличие от обычного стабилитрона, КР142ЕН19 имеет выводы не только анода и катода, но и входа управления. Здесь под анодом будем понимать электрод, на который подается плюс стабилизируемого напряжения. Выпускается микросхема в корпусе, напоминающем транзистор.
Подавая на управляющий вход напряжение с анода или резистивного делителя, включенного между анодом и катодом, можно изменять напряжение стабилизации от 2,5 до 30 В. Ток стабилизации может лежать в пределах 1...100 мА, а дифференциальное сопротивление не превышает 0,5 Ом. Наибольшая мощность рассеяния достигает 0,4 Вт, а ток входа управления - 5 мкА. Ток через резистивный делитель желательно выбирать не менее 0,5 мА.
| Автомат управления освещением
Пояснительная записка
|
Главным чувствительным элементом схемы является фоторезистор. Фоторезисторы СФ – 025 предназначены для преобразования световых сигналов в электрические в схемах экспонометрических устройств фотоэлектрической автоматики, телемеханики и радиоэлектроники.
Рабочее напряжение, не более 1,3 В, общий ток, при Е=200лк не менее 500, мкА; темновое сопротивление, не менее 1 Мом; температурный коэффициент общего тока, ±0,7%/°С; длина волны соответствующая максимуму спектральной чувствительности, 0,55±0,02 мкм; сопротивление изоляции, не менее 500 Мом; температура окружающей среды, -60...+55°С; повышенная влажность воздуха, при Т=+25°С, 98 % наработка, 5000 ч.
Другие элементы схемы:
Реле любое с напряжением срабатывания 24...25 В при токе не более 40 мА и с двумя контактными группами, рассчитанными на коммутацию переменнoгo напряжения 220. Для нагрузки мощностью до 200 Вт можно использовать реле РЭН34 исполнения ХП4.500.00001 (номинальное сопротивление обмотки 320 Ом, ток срабатывания 40 мА), РЭК52, РЭК53 с номинальным напряжением 24 В (сопротивление обмотки соответственно 900 и 1280 Ом) и аналогичные по параметрам импортные на 24 В, например, TRIH 24VOC..SB2AMR, TRIH24VOC..SO..2CMА (сопротивление обмотки 1100 Ом, номинальный ток 21 мА) TR99..24VOC.. SB..CO (соответственно 1200 Ом и 20 мА), TRL24VOCP2C (650 Ом и 37 мА) и др.
Постоянные резисторы МЛТ C233 и подстроечные резисторы СП3 19А. Конденсаторы К7317(Сl) и серии ТК фирмы Jаmiсоп. Диодный мост КЦ407 А или четыре диода 1 N4005 или аналогичные мало габаритные.
| Автомат управления освещением
Пояснительная записка
|
1.2. Анализ и обоснование выбора элементной базы
При подсчете на принципиальной схеме присутствуют:
1. Микросхема К P142 ЕН19(DA1)
| Тип параметра
| Условное обозначение
| Параметры
|
| Выходное напряжение
| В
| 2,5 … 36
|
| Ток нагрузки
| А
| 0,1
|
| Тип корпуса
| _
| ТО 092.
|
| Максимальное входное напряжение
| В
|
|
| Мощность рассеивания
| Вт
| 0…5
|
| Температурный диапазон
| С
| -10…70
|
Таблица 1. Характеристики микросхемы К P142 ЕН19.
| Автомат управления освещением
Пояснительная записка
|
Аналогичная микросхема (TL431)
| Тип параметра
| Условное обозначение
| Параметры
|
| Выходное напряжение
| В
| 2,495 … 36
|
| Ток нагрузки
| А
| 0,15
|
| Тип корпуса
| _
| ТО 092.
|
| Максимальное входное напряжение
| В
|
|
| Мощность рассеивания
| Вт
| 0…5
|
| Температурный диапазон
| С
| -10…70
|
Таблица 2. Характеристики аналогичной микросхемы (TL431)
2.
| Автомат управления освещением
Пояснительная записка
|
Фототранзистор ФТ- 1К
| тт
Тип
| Площадь фоточувств. элемента
| Основные параметры при температуре +20…+25
|
| Диапазон
спектральной
характеристики
| Максимальная
спектральная
характеристика
| Рабочее
напряжение
| Темновой
ток
| Интегральная токовая чувств.
|
| ФТ-1К
| 2,8
| 0,5…1,2
| 0,8…0,9
|
|
| 0,4
|
| ФТ-1Г
|
| 0,4…1,8
| 1,5..1,8
| 1..5
|
| 0,2
|
Таблица 3. Характеристика фототранзисторов ФТ- 1К и ФТ – 1Г
3. Реле с напряжением срабатывания 24...25 В
| Тип
| Напряжение срабатывания, В
| Ток срабатывания,
А
| Сопротивление обмотки
Ом
| Мощность
Нагрузки
Вт
|
| РЭН 34
| 24- 25
| не более 40
|
| до 200
|
| РЭК 52
|
| не более 40
|
| от 200
|
Таблица 5. Характеристика реле.
4.
| Автомат управления освещением
Пояснительная записка
|
Резисторы.
| Тип
| Сопротивление
| Мощность рассеивания
Вт
|
| ПостоянныйR1
| 1Мом
| 0,5
|
| ПостоянныйR2
| 51Ом
| 0,5
|
| ПостоянныйR3
| 1,5КОм
| 0,5
|
| Переменный R4
| 330КОм
| __
|
| Переменный R5
| 1МОм
| __
|
| Постоянный R6
| 30КОм
| 0,125
|
| ПостоянныйR7
| 100КОм
| 0,125
|
Таблица 6. Характеристика резисторов.
5. Конденсаторы - 0,68мкФ
6. Диодный мост КЦ407 А
7. Светодиод
| Автомат управления освещением
Пояснительная записка
|
1.3. Описание схемы электрической принципиальной
Участок эмиттер-коллектор фототранзистора VT1вместе с резисторами R4-R6 образуют делитель, с которого часть напряжения питания через резистор R7 поступает на вывод управления микросхемы DA1. В светлое время суток сопротивление названного участка мало, на вывод 1 микросхемы подано напряжение менее порогового (2,5 В), ток через микросхему не превышает 1 мА, поэтому реле практически обеспечено.По мере уменьшения освещенности сопротивление фототранзистора увеличивается, напряжение на его коллекторе повышается, и когда оно достигает значения 2,5В, ток через микросхему резко возрастает. В результате срабатывает реле K1 и своими контактами K1.1включает осветительные приборы, подключенные к розетке X2.Одновременно контактамиK1.2 оно замыкает на коротко резистор R4 делителя R4-R6VT1, и напряжение на выводе управления еще более повышается.
С рассветом освещенности увеличивается, сопротивление участка эмиттер- коллектор фототранзистора уменьшается, поэтому напряжение на выводе управления микросхемы DA1 понижается. В какой-то момент оно становится меньше 2,5 В, ток через микросхему резко уменьшается и реле K1 отпускает. Контактами K1.1 оно включает нагрузку от сети, а контактами K1.2 размыкает резистор R4, благодаря чему напряжение на выводе 1 DA1 становится еще меньше. Таким образом, введение этого резистора в состав делителя R4-R6VT1 и исключение из него создают гистерезис в работе устройства, благодаря чему оно надежно переключается из одного состояния в другое. Диод VD4 ограничивает напряжение на коллекторе фототранзистора, цепь R7C3 подавляет помехи и наводки на выходе управления микросхемы DA1.
| Автомат управления освещением
Пояснительная записка
|
2. Расчетная часть
Расчет надежности
|
Наименование и тип элемента
|
Интенсивность отказов
λi*10-6, ч-1
|
Количество,
ni
|
| R4-R5
| Резистор переменный проволочный
| 0,2
|
|
| R1-R3;R7
| Резистор постоянный
| 0,08
|
|
| C1-C3
| Электролитические конденсаторы
| 0,1
|
|
| VD1- VD4
| Диод кремниевый
| 0,157
|
|
| DA1
| КР142ЕН19
| 0,008
|
|
| VD3
| Светодиод
| 0,3
|
|
| К1
| Реле
| 0,5
|
|
Таблица 7. Интенсивность отказов.
Используя значения из таблицы в результате расчетов по формуле, 
получаем суммарную интенсивность отказов устройства:
| Автомат управления освещением
Пояснительная записка
|
Найдем среднюю наработку до первого отказа по формуле:
Тср=1/L=1 /s w:ascii="Times New Roman" w:h-ansi="Times New Roman"/><wx:font wx:val="Times New Roman"/><w:i/><w:sz w:val="28"/><w:sz-cs w:val="28"/></w:rPr><m:t>-</m:t></m:r><m:r><w:rPr><w:rFonts w:ascii="Cambria Math" w:h-ansi="Times New Roman"/><wx:font wx:val="Cambria Math"/><w:i/><w:sz w:val="28"/><w:sz-cs w:val="28"/></w:rPr><m:t>6</m:t></m:r></m:sup></m:sSup></m:oMath></m:oMathPara></w:p><w:sectPr wsp:rsidR="00000000"><w:pgSz w:w="12240" w:h="15840"/><w:pgMar w:top="1134" w:right="850" w:bottom="1134" w:left="1701" w:header="720" w:footer="720" w:gutter="0"/><w:cols w:space="720"/></w:sectPr></w:body></w:wordDocument>"> 
=1/ (2,356 * 0,000001) = 434783 час.
где Тср - средняя наработка до первого отказа
Вероятность безотказной работы определяется по формуле:
и равна для времени t=1000 Часов.
Р(1000) = 1 - 2,356 * 10-6 *1000 = 0,99
Среднее время наработки на отказ определяется по формуле 
и составляет 434783 часов. Согласно ГОСТ–23.256-86 (Т*10n) = 1.00; 1.25; 1.50; 2.00; 2.50; 3.20; 4.00; 5.00; 6.50; 8.00, где n – любое целое положительное число.
Таким образом, среднее время наработки на отказ устройства составляет 434783 что вполне удовлетворяет требованиям технического задания.
Воспользуйтесь поиском по сайту:
