Розробка активного фільтра для сабвуфера

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

скачати

ІВАН САМКА
_________________________________________________________
РЕФЕРАТ
РОЗРОБКА АКТИВНОГО ФІЛЬТРА
ДЛЯ САБВУФЕРА

___________________________________________________
ã МІФІ 2007
ã МОСКВА 2007
ã Ivan Samkov
1. ПРИЗНАЧЕННЯ І ОБЛАСТЬ ЗАСТОСУВАННЯ.
При малих габаритах акустичної системи (АС) комп'ютера сабвуфер часто розміщується поза полем зору користувача, забезпечує відтворення низькочастотних звучань без порушення стереофонічного ефекту. Самостійне виготовлення сабвуфера дозволяє виключити недоліки багатьох промислових аналогів.
Найбільш оптимальне рішення - це виготовлення сабвуфера з активним розділовим фільтром.
Розробка активного фільтра велася на основі виконаної і випробуваної раніше схеми, що складається з мікроконтролера Z8 (DD1), що виконує функцію аналізатора зовнішнього впливу від BQ1 і генератора імпульсів для ультразвукового випромінювача BQ3. Селекцію відбитого сигналу забезпечує трьохкаскадні резонансний підсилювач на транзисторах VT1 ... VT3. Така схема забезпечує виконання заданих акустичних характеристик.

2. ТЕХНІЧНА ХАРАКТЕРИСТИКА.
Принцип дії локатора заснований на випромінюванні пачки імпульсів ультразвукової частоти і подальшому прийомі відбитого сигналу перешкодою. Час від моменту випромінювання до моменту прийому відбитого сигналу прямо пропорційно відстані до об'єкта. У залежності від відстані до об'єкта локатор формує один з двох звукових сигналів: якщо воно менше 1 метра, генеруються часті тональні посилки, якщо від 1 до 2 метрів - рідкісні. При відстані більше 2 метрів звуковий сигнал відсутній. Час очікування відбитого сигналу - 60 мс, після чого випромінюється наступна пачка імпульсів і процес повторюється.
Локатор харчується напругою 12 2,5 В від ланцюга сигнальних ліхтарів заднього ходу автомобіля. Мікросхема DA1 стабілізує напругу живлення на рівні +5 В, необхідному для нормальної роботи МК. У ланцюзі живлення пристрою встановлений фільтр, що складається з конденсаторів С2, С8, С13 і резистора R6.
Вибором елементів електричної схеми блоку задоволені вимоги за максимальними (40 ° С) і мінімальним (5 ° С) робочим температур і верхньої (50 ° С) і нижньої (-30 ° С) граничним температурам, а також граничної вологості (98%).
Конструкція пристрою забезпечує його стійкість до механічних впливів і відповідає вимогам технічного завдання з
електричним і експлуатаційними характеристиками.

3. ОПИС і обгрунтування вибраного
КОНСТРУКЦІЇ.
Аналіз технічного завдання показує, що акустичний локатор буде працювати в стаціонарних умовах. При цьому жорстких обмежень на габарити і вага пристрою не накладається. Режим роботи і характеристики навколишнього середовища також не вимагають розробки спеціальних конструкцій. Величина ймовірності безвідмовної роботи також не накладає особливих вимог на акустичний локатор. Було вирішено акустичний локатор виготовити у вигляді окремого блоку з використанням друкованих схем, до якого через роз'єми підключаються акустичні прилади.
За умовами експлуатації і виробництва виготовлення друкованої плати доцільно проводити комбінованим негативним методом, заснованому на травленні міді з пробеленних місць фольгированного одностороннього матеріалу з подальшим здійсненням і металізацією отворів.
Навісні елементи на друкованій платі кріпляться паянням. Друкована плата з навісними елементами утворює друкований вузол. Установка навісних елементів проводиться відповідно до ОСТ ГО.010.030-81.
Для забезпечення працездатності блоку при дії вологи і підвищених температур передбачено покриття після складання друкованої плати спеціальним лаком УР231 або Е4100.
Для виготовлення пристрою не використовуються дефіцитні вироби і матеріали, і не потрібна розробка чи придбання нового обладнання.
При розробці використовувалися відомі технічні рішення, що не потребують одержання спеціального дозволу. Застосовувані в пристрої складові частини, покупні вироби і матеріали за своїми технічними характеристиками відповідають режимам роботи, гарантійним термінів і умов експлуатації даного виробу.
Акустичний локатор дозволяється підключати до мережі тільки постійного струму з напругою, обумовленим технічним завданням.
4. РОЗРАХУНКИ, ПІДТВЕРДЖУЮЧІ НАДІЙНІСТЬ ВИРОБИ.
Відповідно до завдання на курсове проектування проведемо оцінку надійності стробоскопічного блоку. Для цього визначимо інтенсивність відмов друкованого вузла і ймовірність його безвідмовної роботи за 24 години, використавши статичний метод.
Для даного блоку інтенсивність відмов буде визначатися таким чином:
,
де k - кількість інтегральних схем (у даному випадку k = 1), - Кількість транзисторів ( = 3); - Сумарна кількість резисторів і конденсаторів ( = 36); - Кількість висновків на друкованому вузлі ( = 12); - Кількість висновків i-й інтегральної схеми ( = 18); - Інтенсивність відмови одного з `єднання ( = 10 -9 ч -1); - Коефіцієнт режиму транзистора залежить тільки від температури (для Т = 50 ° С = 2,6); інтенсивність відмови i-й мікросхеми знаходиться з формули:
,
де , - Число транзисторів, діодів (резисторів, конденсаторів) в ІС, - Коефіцієнт режиму діода (резистора, конденсатора); , - Інтенсивність відмов інтегрального транзистора і діода ( = 10 -8 год -1, = 0,6 * 10 -8 год -1); - Інтенсивність відмови навісних елементів ( = ). Для розглянутого виробу необхідні параметри зведені в табл.1 і 2.
Таблиця 1. Параметри дискретних компонентів.
Елемент

10 -6 год -1



10 -6 год -1


10 -6 год -1
R1 ... R20
0,7
0,1
0,34
0,24
20
4,8
C1, C3 ... C7,
C9 ... C16
1,4
0,2
0,07
0,098
18
1,76
C2, C8
2,4
0,7
1,24
2,98
2
5,95
L1
0,5
0,005
1
0,005
VT1 ... VT3
0,01
0,026
3
0,078
VD1 ... VD3
0,006
0,012
3
0,036
ZQ1
0,1
0,1
0,34
0,034
1
0,034
12,97
Таблиця 2. Параметри ІС.
ІС




10 -6 год -1


10 -6 год -1
КР142ЕН5А
9
12
3
0,43
1
0,43
Z86E0208PSC
300000
300000
18
12900
1
12900
12900,43
Аналіз цих даних показує, що внесок в надійність ІС і навісних елементів різниться на 3 порядки.
= 12,97 * 10 -6 год -1                               = 12900,43 * 10 -6 год -1
Це пов'язано з тим, що одна з ІС - це мікроконтроллер. Оскільки це НВІС, можна приблизно оцінити кількість інтегральних елементів. Точна кількість інтегральних елементів в мікроконтролері дізнатися неможливо, тому що ця ИС імпортна.
На підставі отриманих даних знаходимо = 18853,65 * 10 -6 год -1. Таким чином, ймовірність безвідмовної роботи акустичного локатора за 24 години оцінюється наступної величиною
P = exp {-24 * 0,018854} »0,6338,
що задовольняє технічним завданням.
5. ОПИС ОРГАНІЗАЦІЇ РОБІТ З
Застосувань розробляються ВИРОБИ.
Акустичний локатор розміщується в салоні автомобіля і кріпиться до кузова чотирма гвинтами, розташованими в корпусі пристрою. Ультразвуковий випромінювач і приймач розташовуються на зовнішній стороні задньої частини кузова і кріпляться до заднього бампера автомобіля. Зв'язок ультразвукового випромінювача і приймача з акустичним локатором здійснюється з використанням проводу, який підключається до пристрою через два роз'єми PLS-10R, розташованих на корпусі акустичного локатора. Пристроєм оповіщення водія є динамік, який розташовується в салоні автомобіля і з'єднується з корпусом акустичного локатора через роз'єм PLS-10R.
Включення локатора відбувається при включенні сигнальних ліхтарів заднього ходу автомобіля. При включенні живлення пристрій переходить в режим формування ультразвукового сигналу з подальшим переходом в режим прийому відбитого сигналу. Час від моменту випромінювання до моменту прийому відбитого сигналу прямо пропорційно відстані до об'єкта. У залежності від відстані до об'єкта локатор формує один з двох попереджувальних сигналів: якщо воно менше 1 м, генеруються часті тональні посилки, якщо від 1 до 2 м - рідкісні. При відстані більше 2 м звуковий сигнал відсутній.
Конструкція акустичного локатора передбачає можливість легкого доступу до друкованої плати з метою необхідного ремонту. Для заміни будь-якого елемента на друкованій платі його необхідно випаяти з друкованої плати. Елемент випоюють наступним чином: на його висновки з боку пайки кистю наносять шар флюсу ФСК, нагрівають висновок і видаляють припой по черзі з кожного отвору за допомогою паяльника з вакуумним відсмоктуванням. При заміні елементів температура жала паяльника повинна бути 523 К (250 ± 10 ° С), час видалення припою або пайки - 1-2 секунди. У разі потреби після видалення елемента знімають залишки припою з отворів плати за допомогою електропаяльника з вакуумним відсмоктуванням. Після цього зону демонтажу готують для встановлення нового елемента, промиваючи її бязевих тампоном, змоченим в спирто-бензиновою суміші. При демонтажі інтегральних мікросхем використовують пристосування зі спеціальною насадкою для випайкі ІС. Насадкою стосуються одночасно всіх висновків ІС з монтажною сторони плати і прогрівають її до розплавлення припою, осаджуючи і орієнтуючи насадку в процесі прогріву (температура насадки 250 ± 10 ° С, час операції 1-2 секунди). При повному расплавлении припою спочатку видаляють ІС, а потім - і припой з монтажних отворів.
Для експлуатації і ремонту даного виробу не потрібно висококваліфікованого обслуговуючого персоналу.
6. ТИПОВИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ПРОЦЕС
СКЛАДАННЯ ДРУКОВАНОГО ВУЗЛА.
У сучасних блоках електронної апаратури широко використовуються інтегральні мікросхеми. Тому розглянемо типовий технологічний процес складання друкованих вузлів, до складу яких входять інтегральні мікросхеми.
Основними етапами технологічного монтажу мікросхем на друкованій платі є такі операції:
1) вхідний контроль мікросхем, який полягає у візуальному огляді їх за допомогою лупи. У випадках, передбачених технічними умовами, перевіряють електричні параметри ІС. Логічні інтегральні мікросхеми перевіряють у статичному і динамічному режимах. У статичному режимі контролюють рівні вхідних напруг і відсутність обривів у ланцюги, а в динамічному режимі - тимчасові параметри вхідних імпульсів;
2) захист маркування ІС. У процесі подальших операцій складання можливий вплив на маркування ІС температури та інших агресивних середовищ. Для запобігання порушення написів на ІВ їх покривають одним шаром лаку у ванні (операція проводиться у витяжній шафі);
3) формування та обрізка висновків мікросхем. Мікросхеми встановлюють на друковану плату з формуванням і обрізанням висновків, для чого використовуються спеціальні пристосування. При цьому проводиться вибірковий візуальний контроль якості формування й обрізки (дві - три мікросхеми з партії);
4) лудіння висновків мікросхем. Для цього висновки флюсующие зануренням у флюс ФСК, лудятся зануренням у припой ПОС 61 (температура припою 250 ° С, час лудіння 1-1,5 с) і проводиться візуальний контроль;
5) підготовка друкованої плати до складання. Друковану плату перевіряють на відсутність механічних пошкоджень (сколовши, третій, відшаровування провідників тощо), а також окислів і забруднень на провідниках, що підлягають пайку. Далі при необхідності видаляється консервирующее покриття, друковану плату знежирюють в спеціальній ванні, сушать, перевіряють візуально на спеціальному пристосуванні, лудять контактні майданчики;
6) установка мікросхем на друковану плату. Операція проводиться на верстаті, друкована плата міститься на технологічних стійках. Мікросхеми встановлюють у металізовані отвори або на контактні площадки (попередньо облуженние) з орієнтацією по ключу і закріплюють за допомогою пристроїв. Мікросхеми з планарними висновками зміцнюють на друкованій платі за допомогою епоксидного клею холодного затвердіння. Для цього до установки шприцом наноситься клей, сушиться протягом 2-3 хв. Далі ИС встановлюють за місцем, притискаються до друкованої плати і утримуються 4 - 5 с. У випадку використання клею плата знімається з технологічних стійок, поміщається в витяжну шафу і сушиться протягом 2 годин;
7) пайка висновків мікросхем. Друкована плата з мікросхемами встановлюється на спеціальну підставку, місце пайки флюсу. Пайка проводиться паяльником з дозуючим пристроєм припоєм ПОС-61 (температура 240 ° С, час 1,5-2 с). При автоматичної пайку (груповим способом) можливе використання методів пайки зануренням у розплавлений припій зануренням в касеті або хвилею припою. Після цього плату знімають, відмивають від залишків флюсу і проводять візуальний контроль. Форма паяних з'єднань повинна бути, по можливості, скелетної з увігнутими жолобниками припою по шву і без його надлишку. Через тонкі шари припою повинні "проглядатися" контури висновків. Допускається відсутність припою на торцях висновків і заливна форма пайки, при якій контури сполук повністю сховані припоєм;
8) контроль електричних параметрів. Дана операція проводиться на стенді, обладнаному комплектом вимірювальних приладів. При необхідності здійснюється настройка друкованого вузла;
9) вологозахист. Для зменшення впливу вологи друкований вузол покривається лаком УР-231 або Е-4100 з подальшим контролем електричних параметрів.

7. РІВЕНЬ СТАНДАРТИЗАЦІЇ І УНІФІКАЦІЇ.
У схемі акустичного локатора використовуються радіоелементи широкого використання, а конструкція блоку є уніфікованою, до складу якої входять стандартні елементи. Тому відсутня необхідність розробки спеціальних стандартів.
8. СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ.
1) Журнал «Радіо», № 10, 2006.
2) Методичні вказівки до курсового проекту з курсу «Конструювання і технологія виготовлення електронної апаратури». Москва 2005р.
3) Стаття «Сабвуфери» Шихатов, Герасимов
(Http://macro.by.ru/library/acoustic/sub.html)
Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Комунікації, зв'язок, цифрові прилади і радіоелектроніка | Курсова
58.3кб. | скачати


Схожі роботи:
Проектування активного фільтра
Проектування активного RC-фільтра нижніх частот з обмеженою смугою пропускання
Розробка цифрового фільтра
Розробка стратегії мерчендайзингових діяльності для супермаркета для всієї родини г Біробіджана
Пристрій для вимірювання температури в індустріальних системах і розробка програми для виведення
Дослідження узгодженого фільтра
Проектування цифрового режекторного фільтра
Проектування цифрового фільтра верхніх частот
Реалізація та аналіз цифрового фільтра з кінцевою імпульсною характеристикою 2
© Усі права захищені
написати до нас