Регулятор мощности

Тенденции развития радиопередающих устройств. Разработка электрической принципиальной схемы регулятора мощности. Выбор и обоснование конструкции изделия. Расчёт печатного монтажа и стабилизатора. Формирование конструкторского кода обозначения изделия.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Введение

На современном этапе научно-технического прогресса огромную роль играет развитие электроники. Электронная промышленность определяет научно-технический и экономический потенциал Республики Беларусь. В данную отрасль промышленности входит множество объединений, заводов, конструкторских бюро, исследовательских центров, ремонтных мастерских. Более 80% рабочих и служащих отрасли имеют высшее или среднеспециальное техническое образование.

Электроника прошла несколько этапов развития, за время которых сменилось несколько поколений элементной базы: электровакуумных приборов, дискретная электроника, интегральная электроника микросхем, функциональная интегральная электроника.

Элементная база первого поколения была построена с использованием электровакуумных ламп, дискретных ЭРЭ, проводных электрических связей. Сложность технологии электровакуумных приборов, небольшой срок службы, значительные габаритные размеры и масса, большое потребление электроэнергии послужили стимулом к появлению второго поколения электроники.

Ко второму поколению относят конструкции РЭС на полупроводниковых элементах, которые по сравнению с электровакуумными приборами имеют меньшие габаритные размеры, потребляемую энергию, большие КПД, срок службы и надёжность.

К третьему поколению относят конструкции на печатных платах и интегральных схем малой степени интеграции. Технология изготовления аппаратуры на микросхемах упрощается, так как уменьшается общее число деталей и соединений между ними. Благодаря этому увеличивается надёжность аппаратуры, уменьшаются её габаритные размеры и масса.

Появление ИМС сыграло решающую роль в развитии электроники, положив начало новому этапу - микроэлектроника. В конструкциях РЭС четвёртого поколения применены БИС, многослойные печатные платы, гибкие печатные шлейфы. Для поддержания постоянного режима работы двигателя необходимо, чтобы развиваемая им эффективная мощность в каждый момент была равна мощности, достаточной для преодоления внешней нагрузки. При несоблюдении этого условия число оборотов коленчатого вала будет увеличиваться при избытке мощности, развиваемой двигателем, и снижаться при ее недостатке.

Работа двигателя с непрерывно меняющимся скоростным режимом нежелательна, так как это приводит к нарушениям технологического процесса выполняемых работ, вызывает повышенные износы и снижает экономические показатели.

Кроме того, при отсутствии регулятора внезапное снятие внешней нагрузки (обрыв кардана, самопроизвольное выключение шестерен в коробке перемены передач, соскакивание или обрыв ремня при работе на стационаре и др.) резко повышает скоростной режим двигателя, при котором возможно его аварийное разрушение из-за разрыва шатунных болтов и даже шатунов. Поэтому все современные двигатели тракторов и комбайнов, а также двигатели, предназначенные для выполнения работ с переменной нагрузкой, снабжены центробежными регуляторами, автоматически поддерживающими мощность двигателя в соответствии с величиной внешних сопротивлений. Изменение мощности двигателя достигается за счет поворота регулятором дроссельной заслонки в карбюраторных двигателях или перемещения рейки топливного насоса в дизелях. Почти все современные стационарные двигатели, а также двигатели некоторых грузовых автомобилей, тракторов и комбайнов снабжены центробежными регуляторами, в связи с чем регуляторы прочих типов здесь не рассматриваются.

В настоящее время развиваются РЭС пятого поколения, в которых находят применение приборы функциональной микроэлектроники.

Основными тенденциями и перспективами в современном производстве РЭС является применение безвыводных ЭРЭ - чипов, уменьшение потребляемой мощности, повышение надёжности и срока службы, упрощение технологии.

Перспективы развития технологии РЭС:

миниатюризация изделий;

усложнение функций РЭС;

- внедрение новых материалов.

Современная техника имеет тенденцию все большей микроминиатюризации, уменьшению стоимости производства и эксплуатации. В настоящее время развиваются такие области электроники как: биоэлектроника, оптоэлектроника, хемотроника, микроэлектроника. Их развитие в свою очередь связано с развитием технологии изготовления элементарной базы.

Развитие современной элементной базы позволяет использовать устройства, которые раньше применялись только в сложных и дорогих профессиональных комплексах. Современные мультимедийные комплексы имеют большой набор функций, представленный ниже усилитель с эквалайзером прост в обращении и предназначен для использований в составе компьютера или аудио проигрывателя

1. Общая часть

1.1 Анализ технического задания

Разрабатываемый регулятор предназначен для управления яркостью лампы накаливания мощностью не более 100 Вт, питающейся от сети переменного тока 230 вольт частотой 50 Гц. Данное устройство можно использовать для регулирования температуры жала паяльника . Это устройство малогабаритно, его легко переносить, и оно просто в использовании

Основная часть устройства выполнена на печатной плате, при этом обеспечена полная изоляция элементов друг от друга, между областями, которые не должны контактировать. Все устройство помещено в корпус из диэлектрического материала. Габаритные размеры разрабатываемого устройства составляют 170x150x140 мм, что делает его удобным в использовании.

Условия эксплуатации определяются по ГОСТ15150-69. Регулятор мощности будет работать с небольшим перепадом температур 25⁰±10⁰С. Эти условия соответствуют умеренному климатическому исполнению и четвертой категории условий эксплуатации (в помещениях с искусственным регулированием климата). Для безопасной работы присутствует предохранитель и ключ.

1.2 Разработка структурной схемы

При разработке структурных схем используются следующие методы:

- эвристический метод - основан на накопленном опыте, анализе технической литературы и интуитивных соображений. На основе их анализа создаётся несколько моделей структурных схем, из них выбирается самая надёжная, самая простая, самая дешёвая;

- математический метод - на основе исходных данных создаётся модель -математическое описание внешних воздействий. Проводится анализ модели, в который входит математический расчёт, моделирование на ЭВМ, испытание макетов. Выбирается модель, имеющая оптимальные показатели качества;

- функциональное наращивание. На основе технического задания составляется перечень функций, которые должно реализовывать разрабатываемое устройство. В соответствии с функциями приводится перечень устройств реализующих эти функции и строится структурная схема.

Разрабатываемое устройство должно выполнять следующие функции:

- измерение температуры;

- обработка измеренных данных;

- отображение полученных данных на индикаторном устройстве.

В этом случае, при проектировании структурной схемы, используется метод функционального наращивания.

В результате структурная схема разрабатываемого устройства имеет вид, представленный на рисунке 1.

Рисунок 1 - Структурная схема



1.3 Разработка электрической принципиальной схемы

Задачей разработки схемы электрической принципиальной проектируемого устройства является выбор и обоснование принципиальных схем каскадов для реализации структурной схемы.

Вначале производится анализ известных схемных решений проектируемого каскада. На основании анализа исходных данных и принятой структурной схемы выбирается наиболее подходящая электрическая схема. Критерии выбора: простота, надежность, дешевизна при выполнении заданных требований. В РЭА чаще всего используется однофазная мостовая схема выпрямителя. Данная схема позволяет получить двухполупериодное выпрямление. Она содержит четыре диода, два из которых соединены анодами, образуя общий плюс, а два других соединены катодами, образуя общий минус выпрямителя.

Схемы выпрямления бывают:

Однофазная однополупериодная схема выпрямления;

Двухполупериодная (двухфазная) схема выпрямления с нулевым выводом;

Однофазная мостовая схема выпрямления;

Трёхфазная однополупериодная схема выпрямления;

Трёхфазная мостовая схема выпрямления.

Для разрабатываемого источника питания выбираем однофазную мостовую схему выпрямления, которая имеет ряд преимуществ над остальными: меньшие значения габаритной мощности, меньшие значения обратного напряжения на диоде и напряжения вторичной обмотки. Однако необходимость использования четырёх диодов является её недостатком.

Исходя из анализа технического задания и достоинств мостовой схемы, выбираем для разрабатываемого блока питания мостовую схему в качестве выпрямителя.



Рисунок 2 - схема выпрямителя

Стабилизатор можно устанавливать для стабилизации напряжения, как отдельного взятого оборудования, так и всего объекта в целом. Это зависит от конкретных требований и возможностей.

Чтобы сделать выбор модели стабилизатора напряжения по критерию необходимой мощности, нужно...