|
|
Анотація диплом
АНОТАЦІЯ
Дипломний проект складається із пояснювальної записки обсягом 88 сторінки, включає 17 ілюстрацій, 13 таблиць, 4 креслень, 25 посилань, 2 до- датки.
Метою дипломного проекту є розробка плати мікропроцесорного ме- талошукача, що призначений для пошуку металевих предметів: у будівництві або ремонті, в охоронних структурах, в дерево оброблюваній промисловості, при пошуку підозрілих предметів в грунті, археологічних розкопках і т.д.
У проекті проведено аналіз сучасних типів металошукачів та методів за яким працюють такі прилади. Досліджено аналоги, підібрано оптимальну елементну базу та обрано найефективніші технічні рішення. На основі отри- маних даних спроектовано друковану плату, обрано необхідні складові час- тини. Проведено розрахунки що підтверджують працездатність та відповід- ність усім нормативним документам та стандартам.
Ключові слова: металошукач, пульс індуктивний, мікроконтролер, ДП друкована плата, блок керування.
ANNOTATION
The degree project consists of an explanatory note on 88 pages, includes 17 il- lustrations, 13 tables, 4 drawings, 25 links, 2 appendices.
The purpose of the degree project is the development board microprocessor metal detector, which is designed to find metal objects: the construction or repair, the security structures in the treated wood industry, searching for suspicious objects in the soil, archaeological excavation, etc.
The project analyzed the modern types of metal detectors and methods by which these devices operate. Studied counterparts, the optimum base element and select the most effective technical solutions. Based on the data PCB designed, selected the required components. The calculations proving the efficiency and compliance with all regulations and standards.
Keywords: Metal Detector , Pulse Induction, microcontroller, PCB(printed circuit board), control unit.
ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА
до дипломного проекту
на тему:імпульсний металошукач
Київ — 2016 року
ЗМІСТ
ПЕРЕЛІК СКОРОЧЕНЬ 3
ВСТУП 4
АНАЛІЗ ТЕХНІЧНОГО ЗАВДАННЯ 5
ОГЛЯД АНАЛОГІВ 14
ОПИС СХЕМИ ТА ПРИНЦИПИ РОБОТИ 18
Опис структурної схеми 18
Опис схеми електричної принципової 19
Опис алгоритму функціонування 21
ВИБІР ЕЛЕМЕНТНОЇ БАЗИ 23
Вибір пасивних елементів 26
Вибір резисторів 26
Вибір конденсаторів 27
Вибір діодів 30
Вибір активних елементів 31
Вибір операційного підсилювача 31
Вибір мікросхем цифро-аналогових ключів мікросхеми 32
Стабілізатор електричної напруги 35
5.РОЗРАХУНОК ТА КОНСТРУКЦІЯ ЕЛЕКТРИЧНОЇ КОТУШКИ 37
6ПРОЕКТУВАННЯ ДРУКОВАНОГО ВУЗЛА ТА ВИБІР ВАРІАНТУ
КОНСТРУКЦІЇ 41
Вибір матеріалів друкованої плати 41
Розрахунок мінімальної площі плати 42
Розрахунок діаметрів монтажних отворів та діаметрів контактних май- данчиків 43
| |
|
|
|
|
|
РВ21.468213.001ПЗ
|
|
|
|
|
| |
|
|
|
|
| |
|
|
|
|
Мікропроцесорний металошукач
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
РВ-21 РТФ
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Розрахунок ширини друкованих провідників 46
Розрахунок зазорів між елементами друкованого монтажу 51
Розрахунок мінімальної відстані для прокладання одного провідника між двома контактами 51
Розрахунок мінімальної відстані між двома контактними майданчика- ми 52
7РОЗРАХУНКИ НАДІЙНОСТІ 54
8РОЗРАХУНКИ ВІБРОСТІЙКОСТІ ПЛАТИ 59
Розрахунок частоти власних коливань ДП 59
Розрахунок механічних напружень у платі 60
9РОЗРАХУНОК ТЕПЛОВОГО РЕЖИМУ 63
10ВИБІР ВАРІАНТУ КОНСТРУКЦІЇ 65
11ОХОРОНА ПРАЦІ 68
Визначення основних потенційно-небезпечних та шкідливих факторів при виготовленні ДП 68
Організаційні заходи та технічні рішення щодо безпеки та гігієни праці виробничої санітарії 72
Вимоги до виробничих приміщень 71
Вимоги освітлення 72
Відповідні вимоги до водовідведення та промислової каналізації 73
Вимоги до персоналу 74
Небезпечні та шкідливі виробничі фактори при монтажі ДП 77
Видалення шкідливих роечовин при монтажі ДП 78
Електробезпека у виробничих приміщненнях 79
Розрахунок електромережі на вимикаючу здатність 81
ВИСНОВКИ 83
ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ 84
ДОДАТКИ 85
| |
|
|
|
|
|
РВ21.468213.001 ПЗ
|
|
|
|
|
|
|
| |
|
|
|
|
|
ПЕРЕЛІК СКОРОЧЕНЬ
AVR — родина восьми бітових мікроконтролерів фірми Atmel; EEPROM — Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory —
постійний запам'ятовувальний пристрій, один з видів енергонезалежної пам'яті
ppm — Parts Per Million —одиниця виміру будь-яких відносних величин, рівна 1·10-6 від базового показника
RISC — Reduced Instruction Set Computing — архітектура процесорів зі скороченим набором команд;
АЛП—арифметико-логічний пристрій; АЦП — аналого-цифровий перетворювач; ДДП — двостороння друкована плата; ДП — друкована плата;
ЕБМ — електронний блок металошукача; ЕРЕ — електрорадіоелемент;
ОП-операційний підсилювач РЕА-радіоелектронна апаратура;
ШІМ — широтно-імпульсна модуляція;
| |
|
|
|
|
|
РВ21.468213.001 ПЗ
|
|
|
|
|
|
|
| |
|
|
|
|
|
ВСТУП
З розвитком радіотехніки та пізнання її основ людство вирішує ті про- блемні сфери життя, де необхідно використовувати засоби РЕА, що поліп- шують якість життя та дають додаткову змогу для вирішення конкретних проблем. Беручи до уваги сьогоднішні події на сході України , можна заува- жити, що великі території полів та жилих районів містять багато металевих предметів під шаром грунту, котрі загрожують життю людей. За даними ООН побоюється зростання числа жертв на сході України через велику пло- щу замінованих територій, високу концентрації боєприпасів і саморобних вибухових пристроїв.
Можна наголосити,що загальна площа районів, засмічених вибухонебезпеч- ними об'єктами, становить, щонайменше, 30 тис. га.
В наш час є досить багато зразків металошукачів які є в досить гарному виконанні, що дають змогу для людей робити пошуки підозрілих металевих предметів під шаром грунту. Але не всі бажаючі зайнятися пошуками чи пе- ревіркою місцевості м мають радіотехнічну освіту, що дозволяє розробити або повторити готову конструкцію пошуковго апарата, а вітчизняна промис- ловість подібної апаратури, на жаль, не випускає, а зразки зарубіжних вироб- ників мають досить велику ціну.Сказане вище вказує на актуальність і необ- хідність даної розробки – недорогого, мікропроцесорного металошукача.
| |
|
|
|
|
|
РВ21.468213.001 ПЗ
|
|
|
|
|
|
|
| |
|
|
|
|
|
1 АНАЛІЗ ТЕХНІЧНОГО ЗАВДАННЯ
Згідно технічного завдання необхідно розробити мікропроцесорний ме- талошукач, що призначений для зондування ділянок грунту, піску, густій траві і т.д. Розроблений прилад повинен бути імпульсним металошукачем з ЖКЕ та звуковою індикацією. Принцип роботи металошукача заснований на збудженні в металевих об’єктах імпульсних вихрових струмів та заміру вторинного електромагнітного поля, що наводить ці струми.
Металошукач має бути здійснений у вигляді окремого блоку що закріп- лений в корпусі.
Розроблений металошукач повинен працювати з різними пошуковими котушками розмірами 120-170 см в діаметрі та автоматично підлаштовува- тись на роботу з ними. Металошукач може бути ефективного використаний для пошуку будь яких металевих предметів до 2-х метрів в глибину, згідно встановленої пошукової котушки. Після розробки мати високу чутливість на мілкі предмети.
Розроблений блок повинен мати підсвічування дисплея в нічний час.
В залежності від вологості грунту та вмісту металомістких включень по- винен мати відлаштування до грунту.
Умови експлуатації приладу та вимоги до технічного обслуговування і ремонту мають бути відповідно до ГОСТ 16019-200, Н7 згідно посилан- ня[1].
Даний прилад являє собою апаратуру носимого типу, використовується під час носіння, на відкритому повітрі або в неотоплюваних наземних та пі- дземних спорудах.
| |
|
|
|
|
|
РВ21.468213.001 ПЗ
|
|
|
|
|
|
|
| |
|
|
|
|
|
Кліматичне виконання даного електронного блоку ГОСТ 15150-69, УХЛ1.1 згідно посилання[2]. Для носимої переносної апаратури в умовах помірно вологого клімату.
Децимальний номер для блоку імпульсного металошукача, згідно поси- лання[3]:
46-Засоби радіоелектронного керування,зв’язку,навігації,пошуку,обчис- лювальної техніки.
468-Складові частини функціональні формування і обробки сигналів, онтро- лю, технічної діагностики .
4682-Контроль, технічна діагностика, відбивачі захисні
4681-Контроль 488213-Автоматичні
Розроблений блок відповідно ТЗ повинен працювати в певних умовах експлуатації та бути стійким до впливу зовнішніх факторів, характеристика і значення яких приведена у таблиці 1.
Таблиця 1 Вплив зовнішніх факторів
| |
|
|
|
|
|
РВ21.468213.001 ПЗ
|
|
|
|
|
|
|
| |
|
|
|
|
|
Фактор впливу
|
Характеристика
|
Значення фактору для групи
апаратури
|
Допустимі відхилення норм режи- мів
|
Н7
|
1 Синусоїдальна вібрація
|
Діапазон частот,Гц
|
10–80
|
±1
|
Амплітуда прискорення, м/с2
(g)
|
19,6 (2)
|
±2 (0,2)
|
Тривалість дії, хв.
|
90
|
-
|
Таблиця 1 (Продовження)
| |
|
|
|
|
|
РВ21.468213.001 ПЗ
|
|
|
|
|
|
|
| |
|
|
|
|
|
Фактор впливу
|
Характеристика
|
Значення фактору для групи
апаратури
|
Допустимі відхилення норм режи- мів
|
Н7
|
2 Механічні Удари
|
При експлуатації
|
Пікове удар- не приско-
рення, м/с (g)
|
98(10)
|
±20%
|
Тривалість
удару, мс
|
16
|
-
|
К-сть ударів
в кожному напрямку
|
1000
|
-
|
3 Механічні уда- ри
|
При
транспорту- ванні
|
Пікове удар- не приско-
рення, м/с (g)
|
250 (25)
|
±20%
|
Тривалість
удару, мс
|
6
|
-
|
Кількість ударів в ко- жному на-
прямку
|
4000
|
-
|
Таблиця 1 (Продовження)
| |
|
|
|
|
|
РВ21.468213.001 ПЗ
|
|
|
|
|
|
|
| |
|
|
|
|
|
Фактор впливу
|
Характеристика
|
Значення фактору для групи
апаратури
|
Допустимі відхилення норм режи- мів
|
Н7
|
4 Знижена темпе- ратура для вико- нання за степе- нем міцності
|
1 Робоча
|
тем-
пература, ºС
|
-10
|
±3
|
Гранична
температура, ºС
|
-40
|
±3
|
Час витрим- ки, год
|
2
|
-
|
5 Знижена темпе- ратура для вико- нання за степе-
нем міцності
|
2 Час вит
|
рим-
ки, год
|
2
|
-
|
Таблиця 1 (Продовження)
| |
|
|
|
|
|
РВ21.468213.001 ПЗ
|
|
|
|
|
|
|
| |
|
|
|
|
|
Фактор впливу
|
Характеристика
|
Значення фактору для групи
апаратури
|
Допустимі відхилення норм режи- мів
|
Н7
|
6 Підвищена температура Робоча те
|
м-
пература, ºС
|
+40
|
±3
|
Гранична температура,
ºС
|
+40
|
±3
|
Час витрим-
ки, год
|
2
|
-
|
7 Зміна темпера- тури для вико- нання за ступе- нем міцності
|
1 Діапазо
|
н
зміни темпе- ратури, ºС
|
-40÷+55
|
±3
|
Час витрим- ки в камері,
год
|
3
|
-
|
8 Зміна темпера- тури для вико- нання за ступе- нем міцності
|
1 Кількіст
|
ь ци-
клів
|
3
|
-
|
2 Діапазо
Час витрим-
|
н
зміни темпе- ратури, ºС
|
-55÷+55
|
±3
|
ки в камері, год
|
3
|
-
|
Таблиця 1 (Продовження)
| |
|
|
|
|
|
РВ21.468213.001 ПЗ
|
|
|
|
|
|
|
| |
|
|
|
|
|
Фактор впливу
|
Характеристика
|
Значення фактору для групи
апаратури
|
Допустимі відхилення норм режи- мів
|
Н7
|
9 Зміна темпера- тури для вико- нання за ступе- нем міцності
|
2 Кількіст
|
ь ци-
клів
|
3
|
-
|
10Знижений атмосферний тиск
|
Атмосфер- ний тиск,
кПа
|
55
|
±10%
|
Час витрим-
ки в камері, хв
|
60
|
-
|
11 Вологість при підвищеній тем- пературі при пос- тійному режимо- ві для виконання за степенем міц- ності
|
1 Відносн
|
а во-
логість, %
|
93
|
±3
|
Температура, ºС
|
25
|
±3
|
Тривалість
дії, год
|
144
|
-
|
2
|
Відносна во- логість, %
|
93
|
±3
|
Таблиця 1(Продовження)
| |
|
|
|
|
|
РВ21.468213.001 ПЗ
|
|
|
|
|
|
|
| |
|
|
|
|
|
Фактор впливу
|
Характеристика
|
Значення фактору для групи
апаратури
|
Допустимі відхилення норм режи- мів
|
Н7
|
12 Вологість при підвищеній тем- пературі при пос- тійному режимо- ві для виконання за степенем міц-
ності
|
2 Темпер
|
атура,
ºС
|
40
|
±3
|
Тривалість дії, год
|
144
|
-
|
13 Пил та пісок
|
Відношення піску та пилу1:1
|
-
|
|
Тривалість дії,год
|
1
|
-
|
Температура, ºС
|
35
|
±3
|
14 Атмосферні
опади (дощ)
|
Інтенсивність дощу, мм/хв
|
3
|
±1
|
Тривалість дії,хв
|
10
|
-
|
15 Іній та роса Темп
|
ература, ºС
|
-25
|
-
|
Тривалість дії,год
|
2
|
-
|
Оскільки розроблюваний прилад буде під впливом різноманітних меха- нічних факторів в ході експлуатування та транспортування, то необхідно вка- зати допустимі значення факторів механічного впливу.
Значення величин, що впливають, і які характеризують кліматичний та механічний вплив в умовах транспортування, приведені в таблиці 2.
Таблиця 2 Кліматичний та механічний вплив
Таблиця 2 (Продовження)
| |
|
|
|
|
|
РВ21.468213.001 ПЗ
|
|
|
|
|
|
|
| |
|
|
|
|
|
Фактор впливу З
|
начення величини, що впливає для засобів вимірювання
груп
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
Температура
|
За
|
За ГОСТ15150,
|
За
|
За
|
навколишнього
|
ГОСТ151
|
умови зберігання
|
ГОСТ15150
|
ГОСТ15150,
|
середовища, ºС
|
50, умови
|
3 та
|
, умови збе-
|
умови збері-
|
|
зберіган-
|
5(температура:
|
рігання 3 та
|
гання 3 та
|
|
ня 3 та 5
|
-25÷+55 або
|
5
|
5(температура:
|
|
|
-50÷+70)
|
|
-25÷+55або
|
|
|
|
|
-50÷+70)
|
Фактор впливу
|
Значення величини, що впливає для засобів вимірювання
груп
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
Відносна во-
|
За
|
За ГОСТ15150,
|
За
|
За
|
логість, %
|
ГОСТ15
|
умови зберіган-
|
ГОСТ15150
|
ГОСТ15150,
|
|
150,
|
ня 3 та 5(95 при
|
, умови
|
умови збері-
|
|
умови
|
температурі
|
зберігання
|
гання 3 та
|
|
збері-
|
25÷30)
|
3 та 5
|
5(95 при тем-
|
|
гання 3
|
|
|
пературі
|
|
та 5
|
|
|
25÷30)
|
Висновок: Оцінюючи зовнішній вигляд виготовленого приладу, згідно вище переглянутих кліматичних умов радіоелектронної апаратури, потрі- бно звернути особливу увагу на стан виготовленого корпуса, задньої стін- ки, клавіш та ручок керування. Після збірки приладу необхідно обов’язково переконатися в цілісності корпуса, відсутності на поверхні корпуса подряпин, задирок,щілин між лицевою панеллю та самою платою приладу, слідів пошкодження покупних деталей, вм'ятин та інших дефек- тів, які погіршують зовнішній вигляд. Панелі повинні мати чіткі написи та умовні позначки. Надійність роботи металошукача залежить також зале- жить від стану навколишньої атмосфери й у першу чергу-від вологи.Зі збільшенням вологи різко знижуються ізоляційні властивості. Найбільше впливають кліматичні умови (підвищена вологість, грибкова цвіль, соняч- на радіація) на параметри радіоелектронної апаратури, що експлуатуються у таких умовах. Так, утворення і розвиток грибків знижує ізоляцію матері- алів, сприяє створенню провідного шару на поверхні ізоляції, викликає хімічне розкладення органічних матеріалів і корозію металів, що призво- дить до псування і виходу з ладу апаратури. Інтенсивне сонячне опромі- нення також сприяє окисненню або хімічному розкладенню деяких орга- нічних матеріалів.
| |
|
|
|
|
|
РВ21.468213.001 ПЗ
|
|
|
|
|
|
|
| |
|
|
|
|
|
Атмосферний тиск,кПА
(мм.рт.ст)
|
84–106,7 (630–800);
70–106,7 (537–800)
|
60–106,7 (460–800)
|
Транспортна тряска:
|
Кількість ударів за хвилину: 80–120
Максимальне прискорення: 30 м/с2 Тривалість дії: 1–2 год.
| |
|
|
Скачать 0.93 Mb.
