Промышленная безопасность

Расчет затрат на стадии изготовления макетного образца

5.4 Расчет производственной себестоимости

ОХРАНА ТРУДА

6.1 Производственная санитария

Промышленная безопасность

6.3 Пожарная безопасность

7 Защита населения и хозяйственных объектов в чрезвычайных ситуациях

7.1 Чрезвычайные ситуации, характерные для проектируемого объекта 92

7.2 Меры по ликвидации ЧС

7.3 Защита населения

7.4 Оказание первой медицинской помощи пострадавшим в ЧС

7.5 Повышение устойчивости радиоэлектронной и оптической

аппаратуры

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЛИТЕРАТУРА

РИЛОЖЕНИЕ А Перечень элементов ПАЛ.437293.001 ПЭ3

ПРИЛОЖЕНИЕ Б Спецификация ПАЛ.302821.001

ПРИЛОЖЕНИЕ В Спецификация ПАЛ.302822.001

ПРИЛОЖЕНИЕ Г Спецификация ПАЛ.437293.001

ПРИЛОЖЕНИЕ Д Деталировки корпуса, оригинальных изделий…108

ПРИЛОЖЕНИЕ Е Комплект документов на технологический процесс сборки и монтажа

ВВЕДЕНИЕ

 

В настоящее время практически 60% всей вырабатываемой электроэнергии потребляется электродвигателями. Они используются в различных технологических процессах, работают на всевозможных установках. Поэтому достаточно остро стоит задача экономии электроэнергии и уменьшения стоимости электродвигателей. Трехфазные асинхронные двигатели считаются достаточно универсальными и наиболее дешевыми, но в то же самое время подключать их к однофазной сети и управлять частотой вращения достаточно сложно.

Частотные преобразователи используются для управления скоростью вращения трёхфазных асинхронных двигателей. Позволяют существенно сократить энергопотребление устройств с электродвигателями. Обеспечивают защиту двигателя. Позволяют очень точно изменять скорость вращения двигателя. С помощью частотных преобразователей можно осуществлять дистанционное наблюдение и управление асинхронным двигателем. Их можно использовать везде, где есть электродвигатели. Применение преобразователей частоты может быть самым разнообразным, в силу их обширной функциональности.

Управление частотой вращения электродвигателя требуют различные автоматические линии (конвейеры, линии фасовки и упаковки, устройства обдува и охлаждения и т. д.) на которых невозможно применение многоскоростных редукторов из-за необходимости непрерывной работы установки. Заманчива перспектива, увеличения номинальной частоты вращения двигателя, вдвое и более раз или использование малогабаритных двигателей рассчитанных на частоту питающей сети 400-1000 Гц и имеющие меньшую массу и стоимость.

Предлагаемая система управления работает от однофазной сети 220 вольт и позволяет плавно менять обороты двигателя и отображать частоту инвертора на двухразрядном цифровом индикаторе. Дискретность изменения частоты инвертора составляет 1 Гц и регулируется в пределах от 1 до 99 Гц. В предлагаемой схеме используется число-импульсный метод управления асинхронным двигателем с частотой модуляции 10 кГц позволяющий получать синусоидальный ток на обмотках двигателя [1].

Данная модель является довольно простой по сравнению с большинством существующих аналогов в плане функциональности, но вместе с тем она проста в управлении. А также предполагается, что ее себестоимость будет ниже себестоимости частотных преобразователей такой же мощности.

Целью данного дипломного проекта является разработка конструкции и технологии изготовления блока РЭА – частотного преобразователя, позволяющего регулировать частоту вращения вала электродвигателя. Задачами дипломного проекта являются: анализ исходных данных, схемы электрической принципиальной и условий эксплуатации изделия; составление расширенного технического задания; разработка конструкции блока; проведение конструкторских расчетов; проектирование технологического процесса сборки и монтажа РЭА; расчет экономической эффективности изделия; формулировка требований по технике безопасности и охране труда. В результате выполнения дипломного проекта будет разработан комплект конструкторской и технологической документации.

1. АНАЛИЗ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ

 

1.1 Анализ схемы электрической принципиальной

 

Схема состоит из управляющего устройства DD2, применен микроконтроллер PIC16F628-20/P работающий на частоте 20 МГц, кнопок управления «Пуск» (SA4), «Стоп» (SA3), кнопки уменьшения и увеличения частоты соответственно SA1, SA2. Двоично-семисегментного дешифратора DD1, светодиодных матриц HG1, HG2. Узла торможения VT3, VT4, K1.

В силовой цепи используется трехфазный мостовой драйвер DD3 IR2130 фирмы INTERNATIONAL RECTIFIER имеющий три выхода для управления нижними ключами моста и три выхода для ключей с плавающим потенциалом управления. Данная микросхема имеет систему защиты по току, которая в случае перегрузки выключает все ключи а также предотвращает одновременное открывание верхних и нижних транзисторов и тем самым предотвращает протекание сквозных токов. Для сброса защиты необходимо установить все единицы на входах HN1 - HN3 и LN1 – LN3. В качестве силовых ключей применены IGBT транзисторы IRG4BC20KD. Цепь перегрузки состоит из датчика тока R14 делителя напряжения R11-R13 позволяющего точно установить ток срабатывания защиты, и интегрирующей цепочки R8 – C5 которая предотвращает ложное срабатывание токовой защиты в моменты коммутаций. Напряжение срабатывания защиты составляет 0,5 В по входу ITRP (DD3). После срабатывания защиты на выходе FAULT (открытый коллектор) появляется логический ноль, зажигается светодиод HL1, и закрываются все силовые ключи. Двигатель необходимо включить по схеме звезды.

Источник питания состоит из мощного диодного моста VD12-VD15, токоограничительного резистора R25, фильтрующей емкости C14, емкость C16 предотвращает всплески, которые будут возникать при коммутациях на паразитных индуктивностях схемы. А также маломощного трансформатора T1, стабилизатора напряжения 15 В DА2 для питания схемы драйвера, и стабилизатора напряжения 5 В DА1 для питания микроконтроллера и схемы индикации.

Конденсатор C16 должен быть типа К78-2 на 600-1000 вольт. Трансформатор T1 мощностью 0,5-2 Вт. Обмотка должна выдавать 19-20 вольт [1].

1.2 Анализ условий эксплуатации устройства

 

Устройство «Частотный преобразователь» используется в производственных помещениях, цехах, следовательно, имеет промышленную категорию размещения – 3. Прибор предполагается использовать в зоне с умеренным и холодным климатом (УХЛ). В соответствии с ГОСТ 15150-69 на устройство будут воздействовать следующие климатические факторы:

а) температура окружающего воздуха в пределах от минус 10 до плюс 45 °С;

б) предельное содержание коррозионно-активных веществ:

сернистого газа – от 8 до 100 мг/м² за сутки (от 0,01 до 0,125 мг/м³),

хлоридов – не более 0,12 мг/м² за сутки [2];

в) относительная влажность окружающего воздуха (при температуре плюс 25 °С) 93 %;

г) атмосферное давление от 84 до 107 кПа [3].

Так как данное устройство относится к наземной РЭС, то при транспортировке, случайных падениях и т.п. оно может подвергаться динамическим воздействиям. Изменения обобщенных параметров механических воздействий на наземную РЭА находятся в пределах:

а) вибрации от 10 до 70 Гц, виброперегрузка от 1 до 4 g;

б) ударные ускорения – до 98 м/с², длительностью от 5 до 10 мс, частотой от 40 до 80 мин^-1;

в) линейные перегрузки от 2 до 4 g [3].

В техническом задании на разрабатываемое устройство условия эксплуатации определены по ГОСТ 25467-82. Группа исполнения изделия по стойкости к механическим факторам – М2 [4].

1.3 Расширенное техническое задание

 

1. Наименование изделия: “Частотный преобразователь”.

2. Назначение: преобразователь предназначен для подключения трехфазного асинхронного двигателя к сети 220 вольт и регулировки частоты вращения вала электродвигателя.

3. Состав устройства: блок управления прибором, блок сетевого питания, управляющего устройства (микропроцессора), силового блока (коммутация нагрузки), драйвера управления силовым блоком, блок торможения, блок защиты от перегрузки, блок индикации.

4. Устройство относится к группе переносной РЭА.

5. Класс климатического исполнения - УХЛ (макроклиматический район с умеренным и холодным климатом).

6. Категория размещения - 3 (эксплуатация в закрытых помещениях без искусственного регулирования температуры при отсутствии прямого солнечного излучения, воздействия осадков и ветра).

7. Конструктивные характеристики:

7.1. на передней панели прибора находятся элементы ручного управления оператором и блок индикации;

7.2. элемент коммутации располагается на передней стороне устройства снизу (клемник);

7.3. конструкция устройства должна обеспечивать подключение его к сети переменного тока напряжением 220В и подключение к преобразователю двигателя мощностью до 2 кВт;

7.4. габаритные размеры изделия: не более 250Ч160Ч120;

7.5. масса: не более 2 кг.

8. Электрические характеристики:

8.1. питание частотного преобразователя осуществляется от сети переменного тока напряжением 220 В;

8.2. потребляемый ток в зависимости от мощности двигателя (не более 9 А).

9. Требования по стойкости к климатическим воздействиям:

9.1. температура окружающего воздуха от минус 10 °С до плюс 45 °С;

9.2. максимальная относительная влажность воздуха – 93%;

9.3. атмосферное давление от 84 до 107 кПа.

10. Требования по стойкости к механическим воздействиям:

10.1. прибор не должен иметь конструктивных элементов с резонансными частотами в диапазоне от 10 до 70 Гц.

10.2. прибор должен быть устойчив перед ударными ускорениями до 98 м/с², длительностью от 5 до 10 мс, частотой от 40 до 80 мин^-1;

11. Среднее время наработки на отказ: не менее 5 тыс. ч.

 

1.4 Анализ и сравнение аналогов

 

При разработке любого устройства необходимо оценивать целесообразность его производства. Создаваемое оборудование, должно иметь малую себестоимость производства наряду с повышенными техническими характеристиками по отношению к аналогам. Устройство «Частотный преобразователь» востребовано на рынке промышленного оборудования, т.к. это относительно новый вид оборудования. Оно позволяет плавно изменять параметры различных техпроцессов (скорость подачи, вентиляции и т. д.) и при этом экономить электроэнергию. Именно в этих качествах данного вида оборудования заинтересованы предприятия-потребители. Спрос на преобразователи частоты растет, а значит и растет предложение. В данной ситуации конкуренция между основными производителями быстро нарастает. Оборудование становится дешевле, но в то же время оно не лишается своих технических характеристик.

Предлагаемая модель преобразователя частоты отличается своей функциональной простотой, а следовательно и простотой в управлении. Однако это не делает ее не конкурентно-способной по отношению к аналогам, учитывая то, что ее стоимость ориентировочно не будет превышать 80$. Приведем несколько аналогов данного оборудования и сравним их характеристики.

Модель серии ЕI-8000 производство фирмы «Веспер» со встроенным промышленным PLC контролером. Рекомендуется для управления приводами с постоянной, быстроменяющейся, а также вентиляторной нагрузкой. Подъемно-транспортное оборудование, транспортеры, конвейеры, экструдеры, куттера, упаковочные и дозирующие машины, сушильные агрегаты, сепараторы, мельницы, дробилки, вентиляторы, насосы, компрессоры и т.д.

- мощность: до 1,5 кВт.

- выходная частота от 0,1 до 650 Гц.

- полная защита двигателя от перегрузок.

- векторное управление без обратной связи.

- встроенный ПИД-регулятор.

- встроенный контроллер.

- программирование групп преобразователей с помощью модуля копирования.

- возможность дистанционного управления и мониторинга по RS-232/RS-485 (протокол MODBUS).

- встроенный ЭМИ фильтр класса А.

- аналоговые и цифровые входы/выходы для регулирования и дистанционного управления.

Преобразователь фирмы HITACHI серии L200. Инвертор совмещает в себе отлаженную внутреннюю структуру и самые современные компоненты для обеспечения наилучшей производительности.

Основные характеристики:

- встроенный фильтр ЭМИ категории С3;

- мощность 1,5кВт;

- соотвествие мировым стандартам;

- встроенный ПИД-регулятор;

- встроенный интерфейс RS485 с протоколом Modbus;

- вход датчика тепловой защиты электродвигателя;

- цифровой дисплей с встроенным потенциометром;

- функция быстрого запуска;

- функции защиты от перегрузки по току, от повышенного и пониженного напряжения, от перегрева, от короткого замыкания;

- функцию ограничения перегрузки и т.д;

- возможность подключения выносного пульта управления.

Преобразователь частоты VFD-S фирмы «DELTA». Предназначен для управления скоростью вращения, плавного пуска/останова и защиты трехфазных асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором. Работа преобразователя в составе конкретного устройства может быть оптимизирована с помощью его параметрирования (всего 100 программируемых параметров, разбитых на 9 функциональных групп). Параметрирование осуществляется пользователем со встроенного пульта управления или по последовательному интерфейсу.

Особенности:

- современный компактный транзисторный преобразователь частоты с микропроцессорным управлением.

- реализует частотный способ управления двигателем, с широкой возможностью корректировки зависимостей Uвых = f(Fвых) и Fвых = f(Uупр).

- частота ШИМ устанавливается пользователем в диапазоне от 3 до 10 кГц.

- подъем начального пускового момента и компенсация скольжения.

- встроенный тормозной ключ - динамическое торможение двигателя и торможение постоянным током.

- встроенный программируемый логический контроллер.

- последовательный интерфейс RS-485 (MODBUS со скоростью обмена до 38 400 бод).

- автоматический рестарт после кратковременного пропадания питающего напряжения.

- перегрузочная способность – 150% от номинального момента в течение 60 сек.

Характеристики рассмотренных аналогов и разрабатываемого устройства приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 - Сравнительные характеристики частотных преобразователей

Параметр	«Веспер» EI-8000	«HITACHI» L200	«DELTA» VFD-S	Разрабатываемое изделие
Напряжение питания, В
Мощность, кВт	1,5	1,5	1,5
Выходная частота, Гц	от 0,1 до 650	от 1 до 400	от 0,1 до 400	от 1 до 99
Защита двигателя от перегрузки по току	да	да	да	да
Защита двигателя от повышенного и пониженного напряжения	да	да	нет	да
Контроллерное управление	да	да	да	да
Возможность дистанционного управления и мониторинга (протокол MODBUS)	да	да	да	нет
Встроенный фильтр ЭМИ	класс А	класс С3	нет	нет
Аналоговые и цифровые входы/выходы для регулирования и дистанционного управления	да	нет	нет	нет
Вход датчика тепловой защиты электродвигателя	нет	да	нет	нет
Функция быстрого запуска	нет	да	нет	нет
Возможность подключения выносного пульта управления	нет	да	нет	нет
Диапазон частот ШИМ, кГц	до 10	до 10	до 10	до 10
Встроенный тормозной ключ	нет	нет	да	да
Автоматический рестарт после кратковременного пропадания питающего напряжения	нет	нет	да	нет
Стоимость, у.е.

 

 

1.5 Анализ элементной базы

 

В современных устройствах необходимо стараться применять элементную базу, характеризующуюся высокими функциональными возможностями, гибкостью использования, высокой надежностью и массогабаритными показателями. По возможности следует использовать технологию поверхностного монтажа, так как она способствует уменьшению габаритов печатных плат, а также упрощает технологию производства.Для того чтобы у разрабатываемого изделия была более высокая технологичность число различных типоразмеров электрорадиоэлементов должно быть минимальным. На основании описанной в п.1.1 схемы электрической принципиальной, выбрана элементная база частотного преобразователя. Выбор всех элементов осуществлялся по следующим критериям: соответствие заданному рабочему диапазону температур; устойчивость к заданным внешним механическим воздействиям; выбранные элементы не ухудшают электрические характеристики схемы. Также при выборе элементов осуществлялся анализ экономической целесообразности использования данного элемента в устройстве.

Конденсаторы С1 и С2 - GRM1885C1H330J имеют типоразмер 0603; тип ТКЕ – NPO – используются в прецизионных цепях, в рабочем диапазоне емкость практически не зависит от температуры, времени, напряжения и частоты; рабочее напряжение – 50 В; емкость - 33 пФ; точность - 5%; диапазон рабочих температур – от минус 55 до плюс 125°С.

Конденсаторы C3, C7, С8, C10 и С12 - GRM188R71H104K имеют типоразмер 0603; тип ТКЕ – X7R – стабильный диэлектрик с предсказуемой температурной, частотной и временной зависимостью; номинальное рабочее напряжение – 50 В; емкость – 0,1 мкФ; точность 10%; диапазон рабочих температур – от минус 55 до плюс 125°С.

Конденсатор C5 - GRM186R71H102C имеют типоразмер 0603; тип ТКЕ – X7R – стабильный диэлектрик с предсказуемой температурной, частотной и временной зависимостью; номинальное рабочее напряжение – 50 В; емкость – 1 нФ; точность 0,25%; диапазон рабочих температур – от минус 55 до плюс 125°С.

Рисунок 1.1 – Конденсаторы типоразмера 0603

Конденсаторы С4 и С6 – электролитические конденсаторы 038RSM6,3Ч11, конденсаторы С9, С11 и С13 – электролитические конденсаторы 038RSM5Ч7 фирмы «BC components». Данный тип конденсаторов отличается меньшими габаритными размерами. Основные технические характеристики данных конденсаторов: точность - 20%; диапазон рабочих температур - от минус 40 до плюс 85°С; тангенс угла диэлектрических потерь – 0,14.

Конденсатор С14 – электролитический конденсатор Jamicon 22Ч40, конденсатор С15 – электролитический конденсатор Jamicon 10Ч14 фирмы «Jamicon». Данный тип конденсаторов является аналогом отечественных конденсаторов К-50. Основные технические характеристики данных конденсаторов: диапазон рабочих температур - от минус 25 до плюс 85°С; тангенс угла диэлектрических потерь – 0,15 [5].

На рисунке 1.2 показан внешний вид конденсаторов С4, С6, С9, С13 -С15 а в таблице 1.2 приведены их размеры.

 

Рисунок 1.2 – Внешний вид конденсаторов С4, С6, С9, С13 - С15

 

Таблица 1.2 – Размеры конденсаторов С4, С6, С9, C11, С13 - С15

Конденсатор	D, мм	L, мм	d, мм	p, мм
C4,С6	6,3		0,5	2,5
С9, С11, С13			0,5
С14			0,8
С15			0,6

 

Конденсатор С16 – конденсатор типа К78-2 вариант исполнения 2 (рисунок 1.3) предназначен для работы в цепях постоянного, пульсирующего токов и в импульсных режимах. Основные характеристики данного конденсатора: диапазон рабочих температур - от минус 60 до плюс 85°С; тангенс угла диэлектрических потерь – 0,001; максимальная относительная влажность окружающего воздуха 93% на протяжении 21 суток [6].

 

Рисунок 1.3 – Внешний вид конденсатора С16

 

Микросхемы DA1 и DA2 – стабилизаторы напряжения на 5В (7805) и на 15В (7815) соответственно (рисунок 1.4). Основные технические характеристики DA1: выходное напряжение – 5 В; выходной ток – 1,5 А; входное напряжение – до 15В; максимальная рассеиваемая мощность –1 Вт; диапазон рабочих температур – от минус 65 до плюс 120°С. Основные технические характеристики DA2: выходное напряжение – 15 В; выходной ток – 1,5 А; входное напряжение – до 30 В; максимальная рассеиваемая мощность – 1 Вт; диапазон рабочих температур – от минус 65 до плюс 120°С.

Рисунок 1.4 – Размеры стабилизаторов напряжения 7805 и 7815

 

Микросхема DD1 – КР514ИД1 – двоично-семисигментный дешифратор (рисунок 1.5). Она выполнена в корпусе DIP14. Рабочая температура окружающей среды – от минус 20 до плюс 85°С [5].

Рисунок 1.5 – Корпус микросхемы КР514ИД1

 

DD2 – микроконтроллер PIC16F628 фирмы «Microchip» (рисунок 1.6). Выполнен в корпусе SO18, тактовая частота – 20 МГц, рабочая температура окружающей среды – от минус 40 до плюс 85°С [7].

 

Рисунок 1.6 – Корпус микросхемы PIC16F628

DD3 – драйвер трехфазного моста IR2130S фирмы «International Rectifier» (рисунок 1.7). Обладает следующими свойствами: выходные каналы разработаны для нагруженного функционирования; работает в приложениях с выходным напряжением до +600В; управляющее напряжение на затворах от 10 до 20 В; блокировка всех каналов при снижении напряжения; выключение всех 6 драйверов при токовой перегрузке; выходы работают в противофазе с входами; защита от сквозных токов; максимальное; напряжение смещения V_OFFSET 600В; выходной ток к.з IO± 200 мА/420 мА; напряжение питания V_OUT 10 – 20В; рабочая температура окружающей среды – от минус 55 до плюс 120°С. Тип корпуса – SO28.

Рисунок 1.7 – Корпус микросхемы IR2130S

 

FU1 – предохранитель плавкий быстродействующий ВП2Б-1В(10/250) (рисунок 1.8 а). Рабочее напряжение – до 250В; рабочий ток – до 10А; материал корпуса – керамика; диапазон рабочих температур - от минус 60 до плюс 100°С. Предохранитель устанавливается в клипсы для предохранителей К234211 (рисунок 1.8 б).

а) б)

Рисунок 1.8 – а) Предохранитель плавкий быстродействующий ВП2Б-1В(10/250); б) Клипсы для предохранителей для установки на плату

 

HG1 и HG2 – семисегментные светоизлучающие индикаторы АЛС324А (рисунок 1.9). Основные технические характеристики: цвет свечения – красный; высота знака – 7 мм; длина волны – от 655 до 670 нм; сила света – 0,15 мКд; диапазон рабочих температур – от минус 40 до плюс 85°С.

Рисунок 1.9 – Индикатор АЛС324А

 

HL1 – светодиод L-132XIT фирмы «Kingbright» (рисунок 1.10). Цвет свечения – красный; длина волны – 625 нм; максимальная сила света – 70мКд; диапазон рабочих температур – от минус 40 до плюс 85°С.

Рисунок 1.10 – Светодиод L-132XIT

 

К1 – реле RT3 фирмы «Tyco Electronocs» (рисунок 1.11). Номинальное напряжение обмотки – 5 В; максимальный коммутируемый ток 16 А; максимальное коммутируемое напряжение – 400 В; номинальный потребляемый ток 80 мА; диапазон рабочих температур – от минус 20 до плюс 100°С.

Рисунок 1.11 – Реле RT3

В качестве резисторов R1-R11, R13, R15-R23 выбраны толстопленочные чип резисторы типа РН1 - 12, (производство фирмы «muRata») которые предназначены для работы в цепях постоянного, переменного и импульсного тока в качестве элементов для поверхностного монтажа. Приведем их основные технические характеристики: номинальная мощность – 0,125 Вт; типоразмер – 0805; точность - 5%; рабочее напряжение – до 200 В; диапазон рабочих температур – от минус 55 до плюс 125°С. На рисунке 1.12 изображен резистор типа РН1 – 12.

Рисунок 1.12 – Внешний вид резистора РН1 – 12

 

Резисторы R14, R24 и R25 – резисторы серии SQR фирмы «muRata» (рисунок 1.13). Обладают повышенной жаростойкостью, рассчитаны на диапазон мощностей от 2 до 20 Вт, точность – 5%. Геометрические размеры: для резисторов мощностью 5 Вт - L = 22 мм, W = 10 мм, T = 9 мм, d = 0,8 мм; для резисторов мощностью 10 Вт - L = 48 мм, W = 10 мм, T = 9 мм, d = 0,8 мм.

 

Рисунок 1.13 – Внешний вид резисторов SOR-5 и SQR-10

 

Резистор R12 – подстроечный резистор PVZ3A фирмы «muRata» (рисунок 1.14). Основные характеристики: тип проводника – углерод; номинальная мощность – 0,1 Вт; рабочее напряжение – 50 В; угол поворота движка - 230°; диапазон рабочих температур – от минус 25 до плюс 85°С.

Рисунок 1.14 – Внешний вид резистора PVZ3A

 

SA1-SA4 – тактовые переключатели TS-A1PS-130 фирмы «Deca SwithLab» (рисунок 1.15). Материал корпуса – термопластик. Электрические характеристики: рабочий ток – 50 мА; рабочее напряжение – 12 В. Диапазон рабочих температур – от минус 25 до плюс 70°С.

Рисунок 1.15 – Внешний вид кнопки TS-A1PS-130

T1 – сетевой трансформатор HTR 318-1 фирмы «HAHN» мощностью 1,9 Вт (рисунок 1.16). Напряжение вторичной обмотки – 18 В, ток вторичной обмотки – 800 мА. Диапазон рабочих температур – от минус 30 до плюс 100°С [8].

Рисунок 1.16 – Внешний вид сетевого трансформатора HTR 318-1

Диоды VD1–VD5 – выпрямительные диоды SM4001 для поверхностного монтажа фирмы «MIC» (рисунок 1.17). Характеристики: максимальное постоянное обратное напряжение – 50 В; максимальное импульсное обратное напряжение – 60 В; максимальный прямой ток – 1 А; максимальный обратный ток – 5 мкА; максимальное прямое напряжение - 1,1 В; диапазон рабочих температур – от минус 65 до плюс 120°С.

Диоды VD6–VD11 – выпрямительные диоды SM4005 для поверхностного монтажа фирмы «MIC» (рисунок 1.17). Характеристики: максимальное постоянное обратное напряжение – 600 В; максимальное импульсное обратное напряжение – 720 В; максимальный прямой ток – 1 А; максимальный обратный ток – 5 мкА; максимальное прямое напряжение - 1,1 В; диапазон рабочих температур – от минус 65 до плюс 120°С.

Рисунок 1.17 – Внешний вид выпрямительных диодов SM4001 и SM4005

VD16-VD19 – диодный мост для поверхностного монтажа B05S фирмы «MIC» (рисунок 1.18). Характеристики: максимальное постоянное обратное напряжение – 50 В; максимальное импульсное обратное напряжение – 60 В; максимальный прямой ток – 0,5 А; максимальный обратный ток – 5 мкА; максимальное прямое напряжение 1,1 В; диапазон рабочих температур – от минус 65 до плюс 120°С.

Рисунок 1.18 – Внешний вид диодного моста B05S

VD12-VD15 – диодный мост KBPC1004 фирмы «MIC» (рисунок 1.19). Характеристики: максимальное постоянное обратное напряжение – 400 В; максимальное импульсное обратное напряжение – 480 В; максимальный прямой ток – 10 А; максимальный обратный ток – 10 мкА; максимальное прямое напряжение 1,1 В; диапазон рабочих температур – от минус 55 до плюс 120°С.

Рисунок 1.19 – Внешний вид диодного моста KBPC1004

VT1-VT4 – транзисторы для поверхностного монтажа PC847B фирмы «Infineon Technologies AG» (рисунок 1.20). Характеристики: максимальное напряжение коллектор-база при заданном обратном токе коллектора и разомкнутой цепи эмиттера (Uкбо макс) – 50 В; максимальное напряжение коллектор-эмиттер при заданном токе коллектора и разомкнутой цепи базы (Uкэо макс) – 45 В; максимально допустимый ток коллектора (Iк макс.) – 0,1А; статический коэффициент передачи тока h21э – 200; граничная частота коэффициента передачи тока fгр – 250 МГц; максимальная рассеиваемая мощность – 0,33 Вт; диапазон рабочих температур – от минус 30 до плюс 120°С.

Рисунок 1.20 – Внешний вид транзистора PC847B

VT5-VT10 – IGBT транзисторы IRG4BC20KD фирмы «International Rectifier» (рисунок 1.21). Характеристики: напряжение коллектор-эмиттер – 600 В; ток коллектора – 16 А (при Т = 25°С), 9 А (при Т = 100°С); максимальный импульсный ток коллектора – 32 А; напряжение затвор-эмиттер – 20 В; рассеиваемая мощность – 15 Вт; диапазон рабочих температур – от минус 55 до плюс 150°С.

 

Рисунок 1.21 – Внешний вид транзистора IRG4BC20KD

XP – штыревой разъем типа IDC-14 фирмы «Tyco Electronics» (рисунок 1.22). Основные характеристики: шаг между контактами – 2,54 мм; количество выводов – 14; номинальный ток – 1 А; сопротивление изоляции – не менее 500 МОм (при 500 В постоянного тока); диапазон рабочих температур – от минус 55 до плюс 140°С.

Рисунок 1.22 – Внешний вид штыревого разъема типа IDC-14

XT1 – клемная колодка X977 на 6 контактов фирмы «Tyco Electronics» (рисунок 1.23). Шаг выводов – 10 мм; сопротивление изоляции – 1000 МОм; максимальное сечение зажимаемого провода – 2,5 мм²; рабочий ток – 10 А; рабочее напряжение – 400 В; диапазон рабочих температур – от минус 40 до плюс 105°С.

Рисунок 1.23 – Внешний вид клемной колодки X977

ZQ1 – кварцевый резонатор HC-49S фирмы «MIC» (рисунок 1.24) рассчитан на рабочую частоту 20 МГц; диапазон рабочих температур - от минус 40 до плюс 85°С. [5].

Рисунок 1.24 – Кварцевый резонатор HC-49S

 

Таблица 1.3 – Сводная тблица элементов

Наименование элемента

Позиционное обозначение

Количество

Конструктивные параметры

Допустимые условия эксплуатации

масса, г

S, м2Ч10-6 (V, м3Ч10-9)

λ0, 1/чЧ10-6

Т, °С

вибрации

линейные ускор., g

ударные перегр., g

f, Гц

перег-рузка, g

Конденсатор

С1, С2, С3, С5, С7, С8, С10, С12

0,3

1,28 (1)

0,05

-55… 125

Конденсатор

С4, С6

31,2 (343)

0,55

-40… 85

Конденсатор

С9, С11, С13

19,6 (137)

0,55

-40… 85

Конденсатор

С14

(15200)

0,55

-25… 85

Конденсатор

С15

78,5 (1100)

0,55

-25… 85

Конденсатор

С16

(12000)

0,01

-60… 85

Стабилизатор напряжения

DA1, DA2

(893)

0,45

-65… 120

7,5

Микросхема

DD1

(760)

0,6

-20… 85

7,5

Микросхема

DD2

(218)

0,6

-40… 85

7,5

Микросхема

DD3

(345)

0,6

-55… 120

7,5

Предохранитель (держатель)

FU1

(1224)

5,4

-60… 100

7,5

Индикатор сегментный

HG1, HG2

(840)

-40… 85

7,5

Светодиод

HL1

(36)

0,7

-40… 85

7,5

Реле

K1

(5777)

0,6

-20… 100

7,5

Резистор

R1-R11, R13, R15-R23

0,3

2,5 (1,25)

0,05

-55… 125

Резистор

R14, R25

(4320)

0,8

-55… 150

Резистор

R24

(1980)

0,4

-55… 150

Резистор

R12

(20)

0,5

-25… 85

Наименование элемента

Позиционное обозначение

Количество

Конструктивные параметры

Допустимые условия эксплуатации

масса, г

S, м2Ч10-6 (V, м3Ч10-9)

λ0, 1/чЧ10-6

Т, °С

вибрации

линейные ускорения.,g

ударные перегрузки., g

f, Гц

перег-рузка, g

Кнопка

SA1-SA4

(220)

0,3

-25… 70

7,5

Трансформатор

T1

(21456)

0,9

-30… 100

7,5

Диод

VD1-VD11

1,5

(38)

0,2

-65… 120

7,5

Диод

VD12-VD15

(62)

0,4

-30… 120

7,5

Диод

VD16-VD19

(2880)

0,4

-55… 120

7,5

Транзистор

VT1-VT4

0,8

4,2 (4,2)

0,4

-30… 120

7,5

Транзистор

VT5-VT10

(893)

0,6

-55… 150

7,5

Резонатор

ZQ1

51,7 (200)

0,37

-40… 85

Разъем

XP1

(2100)

0,2

-55… 140

Колодка клемная

XТ1

(10960)

0,2

-40… 105

Итого

(98332)

 

2 РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ УСТРОЙСТВА

 

2.1 Обоснование и выбор материалов

 

В качестве ос­нований для печатных плат используется диэлектрик или покрытый диэлектри­ком металл, а для гибких печатных кабелей — диэлектрик. Для выполнения пе­чатных проводников диэлектрик часто покрыт медной фольгой толщиной от 20 до 50 мкм либо медной или никелевой фольгой толщиной от 5 до 10 мкм. В качестве основания печатных плат используют керамику, металлические материалы (сталь, алюминий, титан, медь). Основные марки диэлектриков приведены в таблице 2.1 [9].

 

Таблица 2.1 - Марки некоторых отечественных диэлектриков

<

Марка	Материал	Толщина материала, мм	Толщина фольги, мкм
НФД-180-1	Диэлектрик низкочастотный фольгированный	0,8-3,0
СФ-1, СФ-2	Стеклотекстолит фольгированный	0,25-2,0	35 и 50
ФДТ-1, ФДТ-2	Диэлектрик фольгированный тонкий	0,5
ФДМ-1, ФДМ-2	Диэлектрик фольгированный для многослойного печатного монтажа	0,2 и 0,25
ФДМЭ-1	Диэлектрик фольгированный для микроэлектроники	0,1
ОТСФ-1, ОТСФ-2	Стеклотекстолит фольгированный особотонкий	0,15 и 0,20
ФДМТ-1,ФДМТ-2	Фольгированный травящийся диэлектрик для многослойного печатного монтажа	0,1
ФТС-1, ФТС-2	Стеклотекстолит фольгированный травящийся	0,08 и 0,15	20-35
СТФ-1, СТФ-2	Стеклотекстолит теплостойкий фольгированный	0,13; 0,15; 0,20; 0,25
СПТ-3	Стеклоткань прокладочная травящаяся	0,025	-
СПТ-3Э	Стеклоткань, пропитанная лаком ЭИФ	0,06-0,12

123Следующая ⇒

Поделиться: