Проектування еквалайзера з активними фільтрами

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

Курсовий проект

з курсу "Конструювання РЕУ"

на тему: "Проектування еквалайзера з активними фільтрами"


Зміст

Введення

1. Аналіз технічного завдання, електричної схеми та оцінка елементної бази

2. Розширене технічне завдання

3. Розробка конструкції
4. Конструкторські розрахунки
4.1 Розрахунок об'ємно-компонувальних характеристик пристрою
4.2 Розрахунок параметрів електричних з'єднань
4.3 Розрахунок теплового режиму
4.4 Розрахунок на механічні дії
4.5 Розрахунок надійності
4.6 Розрахунок показників якості
Висновки і укладання
Література

Введення
Конструювання - логічний розумовий процес (не виключає елементів інтуїції - "осяяння").
Основи структури конструювання як процесу - зв'язок між ТЗ і найкращим його варіантом (рішенням) - яка дозволяє визначати основні положення для підрозділу істотних робочих етапів конструювання:
а. У ТЗ міститися (в явній або не явній формі) необхідні і достатні дані для всіх можливих рішень;
б. Кожне окреме рішення є комбінацією функціонуючих елементів (ТР), характеризуються певною дією;
в. Кожне рішення має недоліки (помилки), число яких можливо мінімізувати;
р. ТР з мінімальним числом недоліків є оптимальним.
Ці положення визначають сувору (єдино можливу) послідовність дій при конструюванні об'єктів: повторення (повернення) припустимі й необхідні.
Звідси випливає основні етапи конструювання як процесу:
1. Проаналізувати ТЗ.
2. Виявити ТР, доцільні комбінації, які дають усі можливі рішення задачі
3. Знайти містяться в кожному рішенні недоліки та вжити заходів до зменшення їх кількості (помилки повинні бути виключені повністю) або їх дії (Покращені робочі принципи).
4. Виявити ТР з мінімальним числом недоліків - шляхом порівняльної оцінки (Оптимальний робочий принцип).
5. Виготовити КД для практичної реалізації об'єкта.
Основні вимоги до об'єкта, які повинні забезпечувати максимальне його відповідність конкретним умовам застосування:
- Відповідність своєму призначенню і висока продуктивність; високу якість, надійність і ремонтопридатність. Результат виконання цих вимог - забезпечення призначеного (гарантійного) ресурсу;
- Зручність застосування, функціональні властивості, необхідні для виконання потрібних операцій; (спеціалізація чи універсальність)
- Відповідність конструкції об'єкта умовам виготовлення його конкретними технологічними способами, на конкретному виробництві в конкретному кількості. (Лиття, штампування, зварювання і т.д.; - одиничне - серійне - масове; одне - серія (і) - багато).
- Можливість виготовлення об'єкта на конкретній виробничій базі підприємства-виробника з мінімальними витратами (конструктор повинен враховувати наявні обладнання, інструмент, оснащення для виготовлення, збирання і контролю; кваліфікацію персоналу і стан технологічної дисципліни тощо).
- Відповідність конкретним умовам технологічної підготовки виробництва (це - матеріали, напівфабрикати, заготівлі їх наявність і дефіцитність).
- Відповідність вимогам СТ (ГОСТ, ОСТ, СТП), ТУ, правил, інструкцій, норм, так звані нормативно-технічні матеріали
- КД на об'єкт повинен відповідати вимогам ЄСКД.
У процесі вивчення та аналізу ТЗ конструктор:
- Наводить довідки;
- Знайомиться з літературою;
- Вивчає креслення, докладені до ТЗ, і аналогів;
- Уточнює ТТ до об'єкта і з'ясовує обмеження (умови, які обов'язково повинні бути дотримані при виконанні завдання).
При Виявленні ТР Рекомендується керуватися такими міркуваннями:
- Слід йти від необхідного до бажаного, а від бажаного до допустимого.
- Якість конструкції об'єкта залежить від якості ідеї чи принципу, використаного в ТР об'єкта. Слід знаходити побільше ТР для вибору найкращого; розробляти варіанти відомих ТР; прагнути з'ясувати всі необхідні деталі, здатні вплинути на конструюються об'єкт.
- Оцінювати порівняльну важливість кожного варіанту, щоб полегшити вибір оптимального або створити компромісний. Уникати поспішних рішень і надмірного впливу авторитетних рішень. Правильно оцінювати результати розрахунків і раціонально їх використати.
- Домагатися простоти конструкції. Наприклад, якщо передбачається ввести новий вузол або змінити вже існуючий, треба уточнити, чи не можна взагалі обійтися без них.
- Уникати складних, многодетальних конструкцій. Не використовувати в конструкції об'єкта елементи (вузли і механізми), працездатність яких сумнівна і вимагає експериментальної перевірки.
- Поліпшення конструкції за деякими параметрами за рахунок погіршення якості, надійності і безпеки роботи її неприпустимо.
Вимоги пред'являються до конструкції зазвичай суперечливі. Тому, покращуючи один параметр об'єкта, конструктор впливає на ін, нерідко погіршуючи їх. Важливо оцінити ці впливи, приймаючи компромісне рішення, яке в конкретному випадку буде оптимальним.
При оцінки вимог, що висуваються до об'єктів розробки, необхідно враховувати наступне:
- Зменшення маси об'єкта викликає зменшення міцності і жорсткості.
- Компактна, малогабаритна конструкція тягне за собою поліпшення умов збирання, обслуговування, регулювання і ремонту.
- Застосування дешевих матеріалів викликає погіршення міцності, зносостійкості і довговічності.
- Створення простої конструкції об'єкта накладає обмеження на технічні та технологічні можливості його роботи.
- Збільшення швидкості дії механізму призводить до зростання інерційних сил і навантажень на деталі і вузли.
- Розбиття конструкції на модулі (вузли) для полегшення організації їх складання (або транспортування) веде до зменшення жорсткості конструкції, підвищує трудомісткість складання.
- Створення конструкції для різних режимів роботи і різних операцій (універсальної) завдає економічних втрат при експлуатації об'єкта на одній операції.
Для знаходження кращого конструктивного рішення конструктор повинен створити якомога більше варіантів конструкції, тому що у кожному варіанті можливе вирішення тих чи інших питань у різному ступені.
Методи, які активізують і спрямовують творче мислення на шляху створення нових, нешаблонних, нестандартних рішень:
- Інверсія (зроби навпаки) - метод отримання нового ТР шляхом відмови від традиційного погляду на завдання. При цьому погляд на завдання здійснюється звичайно з діаметрально протилежної позиції. Якщо говорити про елементи об'єкт, то вони зазвичай міняються місцями;
- Аналогія (метод прецеденту) - використання ТР з ін галузей науки і техніки. Аналогічні рішення, що використовуються для вирішення інженерних завдань, можуть бути запозичені з живої природи як конструкції і елементи біомеханіки.
- Емпатія - ототожнення особистості конструктора з об'єктом розробки, тобто елементом або процесом: "входження в образ". Цей метод призводить до нового погляду на завдання;
- Комбінування - використання в конструкції в різному порядку і в різних поєднаннях окремих ТР, процесів, елементів. При цьому можна знайти нову якість, що доповнює позитивний ефект;
- Компенсація - урівноваження небажаних і шкідливих факторів засобами протилежної дії;
намізація - перетворення нерухомих і незмінних елементів конструкції в рухливі і змінюваної форми;
- Агрегатування - створення безлічі об'єктів або їх комплексів, здатних виконувати різні функції, або існувати в різних умовах. Досягається шляхом зміни складу об'єкта або структури його складових частин.
- Компаундування - полягає в тому, що для збільшення продуктивності паралельно з'єднуються дві технічні об'єкта. Поєднання виробляється різними прийомами:
а) блочно-модульне конструювання - передбачає створення виробів на основі модулів і блоків. Модуль - складова частина виробу, яка складається переважно з уніфікованих або стандартних елементів різного функціонального призначення;
б) резервування (дублювання) - збільшення кількості технічних об'єктів для підвищення надійності виробу в цілому;
в) мультиплікація - підвищення ефективності за рахунок використання декількох робочих органів, що виконують одні й ті ж функції (по місцях; многодетальная обробка; багатоповерхові конструкції; багатошарові конструкції тощо);
г) метод розчленування - полягає в уявному поділі традиційних технічних об'єктів з метою спрощення виконуваних або функцій та операцій;
д) секціонування передбачає дроблення ТО на конструктивно подібні складові частини - секції, осередки, блоки, ланки;
е) асоціація - використання властивості психіки при появі одних об'єктів у певних умовах викликати активність інших, пов'язаних з першими. Збіг певних ознак різних об'єктів дозволяє знайти нехарактерні рішення;
ж) ідеалізація - падіння реальних об'єктів нереальними, нездійсненними властивостями і вивчення їх як ідеальних (точка, лінія, абсолютно тверде (чорне) тіло та ін.) Цей метод дозволяє значно спростити складні системи, виявити суттєві зв'язки і застосувати математичні методи дослідження;
з) перенесення властивостей (або метод "фокальних" об'єктів) - конструюються об'єкт поміщають в "фокус" уваги і переносять на нього властивості чи функції декількох довільно вибраних об'єктів.

1. Аналіз технічного завдання, електричної схеми, оцінка елементної бази
Сучасна аудіоапаратура і акустичні системи в повній мірі забезпечують високоякісне відтворення звуку лише у спеціально обладнаному приміщенні, призначеному для прослуховування музики. Більшість же житлових приміщень, особливо невеликих розмірів, непридатне для цієї мети. У будь-якій точці подібних приміщень має місце таке явище, як інтерференція (додавання з різними фазами) звукових хвиль, які прийшли безпосередньо від акустичних систем і відбитих від стін, стелі, підлоги, меблів. При цьому на деяких частотах виникають стоячі хвилі - пучності і провали інтенсивності звуку з нерівномірністю до 20 дБ, що викликає необхідність регулювання АЧХ аудіосистеми в визначених смугах частот.
Недостатня звукоізоляція приміщення призводить до того, що прослуховувати звукові програми доводиться з рівнем, значно зниженими по відношенню до того, на якому вони формуються (приблизно 90 фон). У результаті, для збереження тембру звучання потрібно підйом рівня гучності на частотах нижче 200 і вище 5000 Гц. Відповідна компенсація, яку вводять в регулятори гучності, як правило, буває неповна.
Регулювання АЧХ необхідно і для вирішення інших завдань: коригування звучання фонограм невисокої якості і похибок АЧХ апаратури, компенсування вікових змін слуху, підбору тембрального звучання до смаку слухача. Для цього застосовуються еквалайзери.
Еквалайзери користуються заслуженою популярністю у любителів звуковідтворення. Тільки ці пристрої дозволяють істотно змінювати якість акустичного звукового сигналу і тим самим виправляти деяке «недосконалість» тракту джерело сигналу - підсилювач - акустика з урахуванням індивідуального сприйняття конкретного слухача. Регулюючи коефіцієнт передачі еквалайзера на обраних частотних інтервалах звукового сигналу, можна домогтися поліпшення звуковідтворення навіть апаратів середнього рівня, в тому числі і монофонических конструкцій.
Застосування в еквалайзерах активних смугових фільтрів дозволяє збільшити еквівалентну добротність фільтрів, а значить, зменшити їх смугу пропускання і збільшити крутість спаду. Це в свою чергу дозволяє збільшити кількість регульованих інтервалів і сконструювати так званий графічний еквалайзер.
Варіант виконання пристрою - стаціонарна РЕА, що працює на відкритому повітрі, що відповідає:
роботі на відкритому повітрі з наступними кліматичними умовами: діапазон температур від 233до 333К; вологість 93%; удари відсутні, вібрація від 10 до 30Гц, віброприскорення 19,6 м / с2, знижений атмосферний тиск 61 кПа;
відсутністю механічних перевантажень під час роботи;
транспортуванням в амортизуючою упаковці;
зберіганням в складських умовах в кліматичних зонах виробника і споживача.
При конструюванні такої апаратури виникає загальне завдання захисту від вібрації, ударів, пилу в умовах нормального атмосферного тиску.
Цей варіант - еквалайзер із сімома смугами і глибиною регулювання ± 15 дБ на всіх частотах. Операційний підсилювач DА1 виконує роль нормує підсилювача. У ланцюзі зворотного зв'язку операційного підсилювача DA2 включено сім фільтрів з центральними частотами 40, 100, 270, 700, 2000, 5000, 12 500 Гц. Ширина смуги фільтра визначається параметрами двухзвенной RС-цепи.
При проектуванні виникає завдання вибору ЕРЕ. Основними параметрами вибору є: номінальні значення відповідають схемі електричної принципової, а умови експлуатації повинні відповідати ТУ.
Оскільки даний пристрій відноситься до класу побутової апаратури, то в якості роз'єму для підведення живлення обраний стандартний роз'єм А16М500; як роз'ємів для вхідного і вихідного сигналу - А10F330 (роз'єм типу "Jack").
Регулювання коефіцієнта передачі в окремих смугах виробляють змінними резисторами, тому для зручності використання еквалайзера вибираються змінні резистори серії SL-30V1 (з лінійним регулятором, так що становище їх движків на панелі регулювань наочно відображає форму АЧХ).
Для збереження стереобаланса при будь-якому положенні регуляторів необхідно, щоб значення резонансної частоти та добротності фільтрів у лівому і правому каналах відрізнялися один від одного не більше ніж на 5%. Відмінність їх від розрахункових значень менш істотно. Для цього в пристрої використовуються пасивні компоненти з малим допуском (танталові чіп конденсатори і товстоплівкові чіп резистори).
Для зменшення маси та габаритних розмірів готового пристрою вибираються планарні корпусу мікросхем мА741, R01374 і вМ324.

2. Розширене технічне завдання
Назва виробу: "Еквалайзер з активними фільтрами".
Еквалайзер є багатосмуговий регулятори тембру, що дозволяє здійснювати одночасну і взаємонезалежні регулювання на декількох частотах, призначений для формування потрібної амплітудно-частотної характеристики.
Основні параметри РЕА, що впливають на конструкцію приладу: напруга живлення (плюс 5В); Номінальна величина вхідного сигналу 250 мВ. центральні частоти фільтрів: 40, 100, 270, 700, 2000, 5000, 12 500 Гц; глибина регулювання ± 15 дБ.
Конструкція повинна забезпечувати необхідний рівень стандартизації і уніфікації.
При проектуванні повинні враховуватися вимоги до зовнішнього вигляду виробу, які визначаються правилами технічної естетики та умовами експлуатації. Форма виробу прямокутна, корпус з легкого і міцного сплаву алюмінію з покриттям чорного кольору. Габаритні розміри корпусу визначаються розмірами друкованої плати.
Даний прилад відноситься до стаціонарної РЕА, що працює на відкритому повітрі, що відповідає 2 групи по ГОСТ16019-78. Характеристики зовнішніх впливів однакові для режимів зберігання, перевезення та роботи: діапазон температур від 233до 333К; вологість 93%; удари відсутні, вібрація від 10 до 30Гц, віброприскорення 19,6 м/с2, знижений атмосферний тиск 61кПа.
При конструюванні повинні враховуватися вимоги ергономіки до конструкції РЕА. Вона повинна бути пристосована до експлуатації некваліфікованим людиною. З цією метою корпус повинен бути забезпечений усіма необхідними перемикачами, розташованими на видному та легкодоступному місці з написами, що пояснюють їх призначення. Всі струмоведучі частини апаратури повинні бути надійно ізольовані від випадкового контакту з людиною.
Середній час напрацювання на відмову має бути не менше 10 тисяч годин.
Гарантійний термін експлуатації 2 роки. Запасний інструмент і пристосування не передбачаються.
При конструюванні повинна бути забезпечена можливість використання приладу як закінченою функціональної частини.

3. Розробка конструкції
На етапі попередньої компоновки визначено необхідність розробки друкованої плати, схеми електричної принципової і її розмірів. Основними критеріями розміщення ІС та ЕРЕ на друкованій платі є: щільність теплового режиму, рівномірний розподіл мас елементів по поверхні плати.
Установка корпусних мікросхем і ЕРЕ повинна здійснюватися відповідно до ОСТ 4.ГО.010.030 для відповідних груп експлуатації РЕА. Після трасування плати проводиться розрахунок мінімальних необхідних розмірів елементів проводить малюнка друкованої плати з урахуванням протікають струмів. Визначаються діаметри контактних площадок, ширина провідників і зазору між ними, а також зазори між провідниками та контактними майданчиками. За допомогою електромагнітної сумісності визначається завадостійкість плати.
На наступному етапі розрахунків визначається міцність осередки в умовах механічних впливів: вібрації. При необхідності слід ввести додатковий захист, наприклад, амортизатори. Для захисту від вологи друкованих провідників застосовують органічні лаки УР-231, що забезпечують тверде, міцне покриття від мінус 60 до плюс 1200С.
Корпус є основним елементом при функціонально-блочному конструюванні. Маса несучих конструкцій становить приблизно 70 відсотків загальної маси апаратури. Тому бажано дотримуватися наступних вимог:
а. спростити несучу конструкцію до найменшого числа деталей;
б. широко застосовувати легкі сплави і пластмаси;
в. використовувати гальванічні та лакофарбові покриття, що мають мінімальну масу.
Особлива увага приділяється питанням вибору технологічного варіанту виконання конструкції, вибору марки матеріалу, вибору методу здійснення роз'ємних та нероз'ємних з'єднань. Виходячи з цих вимог вибирається алюмінієвий сплав з кремнієм і міддю, який добре обробляється різанням, корозійна стійкість задовільна і за технічними характеристиками підходить для виготовлення корпусів приладів. Для додання сплаву підвищеної корозійної стійкості буде застосовуватися покриття з анілінового фарбника чорного кольору, що дозволяє поліпшити тепловіддачу випромінюванням.
Кріплення плати до корпусу здійснюється кріпленням роз'ємів в пази і прикручуванням змінних резисторів до лицьової панелі. Гвинтове з'єднання задовольняє вимогам міцності, а також простоти розбирання виробу при необхідності.
Наступний крок - проектування конструктивних елементів захисту блоку РЕА від механічних впливів: вибір і розрахунок системи амортизації. Вибираємо систему розміщення амортизаторів і їх число, типи амортизаторів, способи запобігання кріпильних виробів від самовідгвинчування; способи підвищення жорсткості елементів конструкції.
Далі проводиться вибір конструктивних елементів електричного монтажу:
- Вибір способу забезпечення електричних з'єднань;
- Вибір припою і флюсу;
- Вибір марки матеріалу, перерізу жили, виду ізоляції монтажних проводів.

4. Конструкторські розрахунки
4.1 Розрахунок об'ємно-компонувальних характеристик пристрою
а) Розраховуємо площу друкованої плати , Мм2 за формулою:
(1)
де: Кs - Коефіцієнт запасу;
Ks = 2;
Kn - коефіцієнт використання площі;
Kn = 2;
Sустi - установча площа i-го елемента, мм2;
Sуст1 = 8,0 - установча площа резистора;
Sуст2 = 12,0 - установча площа конденсатора;
Sуст3 = 446,5 - установча площа змінного резистора;
Sуст4 = 121,0 - установча площа мікросхеми мА741;
Sуст5 = 40,0 - установча площа мікросхеми R01374;
Sуст6 = 72,0 - установча площа мікросхеми вМ324;
Sуст7 = 150,0 - установча площа роз'єму А16М500;
Sуст8 = 450,0 - установча площа роз'єму А10F330;
Ki - кількість елементів i-го типорозміру;
K1 = 35 - число резисторів;
K2 = 17 - число конденсаторів;
K3 = 7 - кількість змінних резисторів;
K4 = 1 - число мікросхем мА741;
K5 = 1 - число мікросхем R01374;
K6 = 7 - кількість мікросхем вМ324;
K7 = 1 - число роз'ємів А16М500;
K8 = 2 - число роз'ємів А10F330;
n - число використаних типорозмірів;
n = 8;

Враховуючи площу затисненої зони плати (Sз = 1982, мм2) вибираємо площа плати та лінійні розміри рівні 26400 мм2 і 120'220 мм відповідно.
б) Розрахуємо коефіцієнт заповнення обсягу пристрою Kn за формулою:
(2)
де: Vуст - настановний обсяг пристрої, мм3;
Vуст = 396000;
Vустi - настановний обсяг i-го типорозміру, мм3;
Vуст1 = 8,0;
Vуст2 = 19,2;
Vуст3 = 6697,5;
Vуст4 = 242,0;
Vуст5 = 80,0;
Vуст6 = 144,0;
Vуст7 = 1620,0;
Vуст8 = 6750,0;

в) Розрахуємо об'ємну масу пристрої g, г/см3;
(3)
де: MЕi - маса i-го елемента, м;
MЕ1 = 2,30;
MЕ2 = 2,10;
MЕ3 = 1,90;
MЕ4 = 1,80;
MЕ5 = 1,57;
MЕ6 = 1,50;
MЕ7 = 8,00;
MЕ8 = 8,30;

Виходячи із зроблених розрахунків, можна вважати, що пристрій призначений коректно.
4.2 Розрахунок параметрів електричних з'єднань
Для виготовлення друкованої плати застосовуємо склотекстоліт СФ-1-35 ГОСТ 10376-78.
Оскільки у схемі застосовуються поверхнево монтовані компоненти (ЧІП - компоненти), то вибираємо четвертий клас точності виготовлення.
а) Визначимо мінімальну ширину друкованого провідника bmin1, мм:
(4)

де: Imax - максимальний постійний струм, що протікає в провідниках, А;
Imax = 0,5 (виходячи з аналізу схеми електричної принципової);
jдоп - допустима щільність струму, А/мм2;
jдоп = 20 (для провідників товщиною 35 мкм, отриманих комбінованим методом);
t - товщина провідника;
t = 0,035;
.
б) Визначимо мінімальну ширину провідника виходячи з допустимого падіння напруги bmin2, мм за формулою:
(5)
де: r - питомий об'ємний опір, для плат виготовлених комбінованим методом, Ом'мм2 / м;
r = 0.05;
l - довжина провідника, м;
l = 0,33;
Uдоп - допустиме падіння напруги, В;
Uдоп = 0,5;

в) Визначимо номінальне значення діаметрів монтажних отворів d, мм за формулою:
(6)
де: dе - максимальний діаметр виведення встановлюваного елемента, мм;
dе = 1,4;
dно-нижнє граничне відхилення від номінального діаметра, мм;
;
r - різниця між мінімальним діаметром отвору і максимальним діаметром виводу, мм;
r = 0.1;

г) Визначимо максимальне значення діаметрів монтажних отворів , Мм за формулою:
(7)

Виходячи з цих розрахунків, вибираємо отвір діаметром = 1,7 мм.
д) Розрахуємо мінімальний ефективний діаметр контактних площадок D1min, мм за формулою:
(8)

де:
- Відстань від краю просвердленого отвору до краю контактної площадки, мм;
= 0,035;
і - Допуски на розташування отворів і контактних площадок, для плат виготовлених по четвертому класу точності;
= 0.20;
= 0.08;

е) Розрахуємо мінімальний діаметр контактної площадки Dmin, мм за формулою:
(9)
де: hф - товщина фольги, мм;
hф = 0,02;

ж) Розрахуємо максимальний діаметр контактної площадки Dmax, мм за формулою:
(10)

і) Визначимо мінімальну ширину провідників bmin, мм за формулою:
(11)
де: = 0.15, мм (для плат четвертого класу точності);
.
к) Визначимо мінімальну ширину провідників bmin, мм за формулою:
(12)

Визначимо мінімальну відстань між елементами проводить малюнка.
л) Мінімальна відстань між провідником і контактної майданчиком визначається за формулою, мм:
(13)
де: L0 - відстань між центрами аналізованих елементів, мм;
L0 = 3,75;
- Допуск на відстань і розташування провідників, мм;
= 0.1;

м) Мінімальна відстань між двома контактними майданчиками S2min, мм визначається за формулою:

(14)

н) Мінімальна відстань між двома провідниками S3min, мм визначається за формулою:
(15)

У таблиці 1 наведені параметри отвори з діаметром 1,7 мм
Таблиця SEQ Таблиця \ * ARABIC 1 - діаметри отворів
Діаметр виведення, dе, мм
d, мм
dmax, мм
D1min, мм
Dmin, мм
Dmax, мм
1.40
1.60
1.80
2.33
2.36
2.4
4.3 Розрахунок теплового режиму
Вихідними даними для проведення теплового розрахунку є такі величини:
а. довжина блоку L1 = 0.22 м;
б. ширина блоку L2 = 0.12 м;
в. висота блоку L3 = 0.02 м;
р. коефіцієнт заповнення Кv = 0.167;
д. потужність, що розсіюється в блоці P = 9 Вт;
тобто тиск поза корпусу блоку Рн = 101316 Па;
ж. тиск усередині корпусу блоку Рв = 101316 Па;
з. потужність, що розсіюється самим нагрівається елементом Рел = 0.3 Вт;
і. площа елемента Sп = 121 мм2;
к. гранична температура на елементі Tе.ел = 393оК
л. температура середовища Тс = 298оК;
м. матеріал корпусу - алюмінієвий сплав;
а) Площа поверхні корпусу Sk, м2 обчислимо за формулою:
(16)

б) Обчислюємо умовну поверхню нагрітої зони Sз, м2 за формулою:
(17)

в) Питома потужність корпусу приладу qk, Вт/м2 обчислюється за формулою:
(18)

г) Питома потужність нагрітої зони Qз, Вт/м2 обчислюється за формулою:
(19)

д) Коефіцієнт Q1, що залежить від питомої потужності корпусу приладу, обчислюється за формулою:
(20)

е) Коефіцієнт Q2, що залежить від питомої потужності нагрітої зони, обчислюється за формулою:
(21)

ж) Коефіцієнт Кн1, що залежить від тиску повітря поза корпусу приладу обчислюємо за формулою:
(22)

і) Коефіцієнт КН2, що залежить від тиску повітря всередині корпусу приладу обчислюємо за формулою:
(23)

к) Нагрівання корпусу приладу QK, ОК обчислюється за формулою:



л) Перегрів нагрітої зони Qз, ок:


м) Середній перегрів повітря в блоці Qв, ок:


н) Питома потужність елемента qел, Вт/мм2температуру якого потрібно визначити


п) Перегрів поверхні елемента Qел, ок:
(27)

р) Перегрів навколишнього середовища елемента Qел, ок:

(27)

з) Температура корпусу приладу Тк, ок:
(28)

т) Температура повітря в приладі Тв, ок:
(29)

у) Температура нагрітої зони Тз, ОК


ф) Температуру корпусу мікросхеми Тел, ок:


Для нормального функціонування елементів влаштування їх температура не повинна бути вище, обумовленої в ТУ. Це стосується і матеріалів корпусу, а також елементів кріплення. Повіримо дотримання умов за формулами:

(32)
(33)
(34)
(35)
Підставляючи значення у формули 32 - 35 отримуємо:
(32)
(33)
(34)
(35)
Аналізуючи отримані дані, робимо висновок, що в нашому пристрої теплові режими не порушать працездатність виробу.
4.4 Розрахунок на механічну дію
Зробимо оцінку віброміцності плати. Плата закріплена практично по всій площі. Дані для розрахунку наступні:
довжина друкованої плати 0.22 м;
ширина друкованої плати 0.12 м;
товщина друкованої плати 0.2 м;
коефіцієнт Пуасона 0.28;
маса друкованої плати з елементами 300 г;
модуль пружності 3.2 · 1010 Н/м2;
збурювальна частота 30 Гц;
дікрімент загасання матеріалу 300;
віброприскорення 19.6 м / с 2.
а) Розрахуємо власну частоту плати:
(36)
де: a - ширина друкованої плати,
b - довжина друкованої плати,
М-маса друкованого вузла,
Д-циліндрична жорсткість.
(37)
де: E - модуль пружності,
h - товщина плати,
V - коефіцієнт пуансона,


Перевіряємо умову:
f0>> f
245.477>> 30
умова виконується.
б) Розрахуємо максимальний прогин друкованої плати за формулами:
(38)

де: - Амплітуда вібросмещенія підстави
- Коефіцієнт передачі по прискоренню
(39)
де: a0 (f) - віброприскорення
(40)
де: - Коефіцієнт расстройки
e - показник загасання
К1, К2 - коефіцієнти залежать від закріплення плати
К1 = 1,2, К2 = 1,2
(41)
(42)
де: f - частота обурення,
- Діскрімент загасання,





в) Визначимо допустимий прогин друкованої плати з радіоелементу за формулою:
(43)
де: b - розмір сторони друкованої плати паралельно якою встановлено більшість елементів:

Перевіримо виконання умови:


Умова виконується, додаткових елементів для зменшення механічної дії не потрібно.
4.5 Розрахунок надійності
а) Обчислимо значення сумарної інтенсивності відмов елементів пристрої:
(44)
де - Середньо групове значення інтенсивності відмов елементів j,
nj - кількість елементів у j групі,
kHj - коефіцієнт навантаження елементів у j групі,
k - число сформованих груп однотипних елементів.
З використання узагальненого експлуатаційного коефіцієнта виконаємо наближений розрахунок електричних режимів та умов експлуатації елементів всі потрібні значення перебувають у таблиці 2:
(45)
де КЕ-узагальнений експлуатаційний коефіцієнт.
Для стаціонарної апаратури, що працює на відкритому повітрі КЕ = 2,5
Таблиця SEQ Таблиця \ * ARABIC 2 - параметри елементів
Група елементів
Кількість елементів у групі, nj
Інтенсивність відмови елементів у групі. l0j * 10-6, 1 / год
Коефіцієнт навантаження KHj
Твір * 106


Конденсатори
17
0,035
0,5
0,0175
0,175
Резистори
35
0,03
0,3
0,009
0,117
Змінні резистори
7
0,03
0,3
0,009
0,117
Мікросхеми
9
0,01
0,3
0,003
0,015
Пайка
266
0,02
0,2
0,004
0,772
З урахуванням узагальненого експлуатаційного коефіцієнта:

б) Розрахуємо час напрацювання на відмову за формулою:
(46)

в) Розрахуємо ймовірність безвідмовної роботи за час t0,
t0 = 30000 ч.
(47)

Розрахунок показав, що розрахована надійність більше, ніж задана.
4.6 Розрахунок показників якості
а) Коефіцієнт застосованості деталей:
(48)
де: NТ ор = 2 - кількість типорозмірів оригінальних деталей у виробі,
NT = 3 - загальна кількість типорозмірів деталей у виробі, без урахування нормалізованого кріплення:

б) Коефіцієнт застосованості електро радіоелементів:
(49)

де: - Кількість типорозмірів оригінальних радіоелементів у виробі
- Загальна кількість типорозмірів радіоелементів у виробі.

в) Коефіцієнт повторюваності деталей і вузлів:
(50)
де NТ = 3 - кількість типорозмірів деталей,
ЕТ = 1 - кількість типорозмірів вузлів,
Nд = 4 - загальна кількість деталей,
Е = 1 - загальне число вузлів.

г) Коефіцієнт повторюваності радіоелементів:
(51)
де NТере = 6 - кількість типорозмірів радіоелементів,
Nере = 71 - загальна кількість радіоелементів,


д) Визначимо коефіцієнт механізації підготовки радіоелементів до монтажу:
(52)
де Nмпере = 10 - число радіоелементів, підготовлених до монтажу механізованим способом,
Nмере = 71 - число монтажних радіоелементів

е) Коефіцієнт автоматизації і механізації монтажу вироби:
(53)
де Nав = 230 - число сполук, отриманих автоматизованим способом,
Nм = 266 - загальна кількість монтажних з'єднань,

ж) Визначимо комплексний показник технологічності:
(54)

де Ki - i-й показник якості,
Фi - функція, що характеризує вагову значимість i-го показника якості,

і) Розрахуємо нормативний комплексний показник:
(55)
де Ka - комплексний показник виробу аналога
Ka = 0.85,
Kсл - коефіцієнт складності нового виробу в порівнянні з виробом аналогом
Kсл = 0.89,
Kту - коефіцієнт враховує зміни технічного рівня основного виробництва заводу-виготовлювача нового виробу по відношенню до заводу-виробника вироби аналога
Kту = 0.82,
Kот, Kоп - коефіцієнт, що враховує застосування рівня організації виробництва і праці заводу виготовлювача нового виробу по відношенню до заводу - виробника вироби аналога,
Kот = 0.95,
Kоп = 0.91,
Kпр - коефіцієнт враховує зміни типу виробництва (відношення коефіцієнта серійності нового виробу до того ж коефіцієнту по виробу аналогу),
Kпр = 0.7,

к) Визначимо технологічність вироби:
(56)

Так як К> 1, то виріб технологічно.

Висновки і укладання
Розроблено пристрій «Еквалайзер з активними фільтрами».
У процесі розробки були зроблені необхідні розрахунки такі як: конструкторські розрахунки, електричних з'єднань, теплового режиму, розрахунок на механічні дії, показників якості, надійності, що підтверджують що пристрій призначений коректно.
Креслення і пояснювальна записка виконані у відповідності зі стандартами ЕСКД.

Література
1. Tehnium, 1991, N 5, pag. 8-10. "Еквалайзери" - РАДІО № 12, 1991 р.
2. Арзуманов С. "Електронна обробка гітарного сигналу" - http:/www.guitar.ru
3. "Витяги з Госту по оформленню текстових документів ГОСТ 2.105-95" - http:/www.standards.ru
4. КОЗЛОВА. "Графічний еквалайзер" - Радіо, 1988р.
5. "Несучі конструкції РЕА" - під редакцією Овсіщера.
6. "Розробка та оформлення конструкторської документації РЕА" - під редакцією Романичева Е.Т. Москва "Радіо і зв'язок" 1989р.
7. Уваров А. "P-CAD, ACCEL EDA. Конструювання друкованих плат. Навчальний курс. "- Санкт-Петербург" Пітер ", 2001р.
Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Комунікації, зв'язок, цифрові прилади і радіоелектроніка | Курсова
105.3кб. | скачати


Схожі роботи:
Взаємодія ПАР з поверхнево активними полімерами
Проектування багатоповерхового будинку 2 Проектування майданчики
Стадії проектування систем автоматизованого проектування
Проектування трепанатора
Проектування передавача 2
Автоматизоване проектування
Логічне проектування
Проектування готелю
Проектування інфраструктури
© Усі права захищені
написати до нас