КУРСАЧ. Индикатор уровня заряда аккумуляторной батареи 12В
Скачать 0.94 Mb.
|
Департамент образования города Москвы Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение ГОРода Москвы ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС «ЮГО-ЗАПАД» 11.02.01 «Радиоаппаратостроение» Курсовой проект По профессиональному ПМ.02 МДК02.01 «Технология настройки и регулировки радиотехнических систем, устройств и блоков радиоэлектронной техники» Тема:
КП 11.02.01.01.137.15.02 ПЗ
Содержание Введение…………………………………………………………………...3 1.Описание структурной схемы и принципа работы устройства ……..5 2.Описание принципиальной схемы устройства……………………....7 3.Моделирование устройства в программе Multisim10.1……………...8 4.Выбор радиоэлементов и их технических параметров……………...9 5.Расчет и выбор печатной платы……………………………………...12 6.Технологический процесс сборки и монтажа…………………........14 7.Описание конструкции………………………………………….........19 8.Регулировка и контроль работоспособности устройства…………...20 9.Техника безопасности при сборочно-монтажных работах………....24 Заключение………………………………………………………………..27 Список использованных источников ……………………………........28 Приложение 1…………………………………………………………….30 Приложение 2…………………………………………………………….31 . Введение В настоящее время электроника является одной из самых диномично развивающихся отраслей науки и техники. Её технологии присутствуют почти в каждой сфере деятельности человека. Целью выполнения курсового проекта является изучение методов практического конструирования функциональных узлов (ФУ) микроэлектронной аппаратуры на печатных платах. В качестве исходных данных я использую схему принципиальную электрическую индикатора уровня заряда батареи, ее описание с указанием номиналов пассивных элементов и типами активных. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: изучить принцип работы индикатора уровня заряда аккумуляторной батареи; определить требования и параметры, которым должны удовлетворять устройства; разобрать структурную, принципиальную схемы ; составить технологический процесс сборки и монтажа устройства; создать лабораторный макет устройства. Описание структурной схемы и принцип работы устройства Схема электрическая структурная приведена на рис.1 и в Приложении 1. Рис.1 Источник питания необходим для подачи напряжения 9-12 В на генератор частоты и электронный ключ. Времязадающая RC -цепь обеспечивает изменение частоты переключения генератора. Электронный ключ используется в качестве управления светодиодами. Светодиодная матрица представляет собой совокупность из семи светодиодов с одинаковыми длинами волн. Генератор частоты формирует сигнал с определённой частотой. Принцип работы Индикатора уровня заряда, который позволяет контролировать состояние аккумуляторной батареи автомобиля и работоспособность реле-регулятора, что предотвратит преждевременный выход из строя аккумулятора и поможет сэкономить ваши деньги. Уровень заряда акб отображается с помощью шкалы, состоящей из трех светодиодов. Шкала поделена на зоны: Жёлтый- напряжение бортовой сети меньше 12.6В (понижение бортовой сети: разряжен аккумулятор) Зелёный- напряжение бортовой сети 12.6-14.2В (норма: заряжен аккумулятор) Красный, зелёный- напряжение бортовой сети больше 14.2В (повышение напряжение бортовой сети: перезарядка аккумулятора неисправно реле-регулятор) Параметры устройства Таблица 1
2. Описание принципиальной схемы устройства Обратимся к принципиальной схеме индикатора уровня заряда аккумуляторной батареи DC-12V, показанной на рис.2 и в Приложении Рис.2 В данной схеме светодиоды VD1, VD4, VD7 являются индикаторами и показывают уровень напряжения бортовой сети автомобиля. Резисторы R1, R2, R4 служат для ограничения тока через диоды, a R3 и R5 обеспечивают необходимое напряжение смещения на базах транзисторов VT1 и VT2. Работа с индикатором очень проста. Отрицательный вывод тестера необходимо соединить с корпусом автомобиля. Включение одного из светодиодов при касании щупом соответствует наличию положительного напряжения в проверяемой электрической цепи, в противном случае, на проверяемую цепь не поступает положительное напряжение или произошло короткое замыкание на корпус. Следует иметь в виду, что проверяемые цепи могут иметь внутреннее сопротивление (обмотки реле, лампы, переходные сопротивления в соединениях). Данное устройство работает от напряжения в пределах от 12,6...14,2 В. 3. Моделирование устройства в программе Multisim 10.1 Целью моделирования светового эффекта «Разбегающиеся линии» в программе Multisim 10.1 является проверка работоспособности «светодиодной матрицы». В качестве моделируемого узла в данном случае выступит данное устройство, электрическая принципиальная схема которого, собранная в программе Multisim 10.1 , представлена на рис.3 Рис.3 4. Выбор радиоэлементов и их технических параметров Резисторы
Диоды
Транзисторы
5. Расчёт и выбор печатной платы Печатная плата – это элемент конструкции, который состоит из плоских (металлизированных) проводников, размещенных на диэлектрическом основании и обеспечивающих соединение элементов электрической цепи. Печатные платы подразделяются на : — односторонние; — двухсторонние; — многослойные; — гибкие. В данной курсовой работе используется односторонняя печатная плата. Расчёт печатной платы. 1) Максимальный ток через проводник = 0,02 А; Размер платы – 45х20 мм; Вид платы – односторонняя; Метод изготовления – сеткографический; Нормы изготовления – класс А. Расчет основных конструкторских параметров печатной платы.2) Номинальный диаметр неметаллизированного отверстия: d = dв+ (0,2…0,3) = dв+0,3 мм, где dв– диаметр вывода элемента. d1=0,7+0,3=1 мм (резисторы); d2=0,51+0,3=0,81 мм (диоды, стабилитроны); d3=0,5+0,3=0,8 мм (светодиоды); d4=0,46+0,3=0,76 мм (транзисторы). 3)Номинальный диаметр контактной площадки : dк=d+0.7±δ (δ для класса А равно ±0,1 мм). dк1=1+0,7=1,7±0,1 мм (резисторы); dк1=0,81+0,7=1,51±0,1 мм (диоды, стабилитроны); dк1=0,8+0,7=1,5±0,1 мм (светодиоды); dк1=0,76+0,7=1,46±0,1 мм (транзисторы). 4) Расстояние, необходимое для прокладки в узком месте между двумя отверстиями n проводников минимальной ширины при минимальных зазорах (отверстия не зенкованные), мм. Оценим диапазон межцентровых расстояний для прокладки одного проводника минимальной ширины. . . Оценим диапазон межцентровых расстояний для прокладки двух проводников минимальной ширины. . Вывод. Для прохождения одного проводника расстояние между центрами отверстий должно быть не менее мм, для двух не менее мм. В нашем случае расстояния между центрами отверстий элементов, под которыми нам приходилось проводить проводники, больше максимального расстояния как для одного проводника, так и для двух. 5) Минимальная ширина проводников, определяемая допустимой плотностью тока γ, допустимым падением напряжения ∆U. Ширину проводника b рассчитывают и выбирают в зависимости от допустимой токовой нагрузки, свойств токопроводящего материала, температуры окружающей среды при эксплуатации и пр. , где t – минимальная допустимая ширина проводника, – максимальная плотность тока для печатных проводников (принимаем = 20 А/мм ), – суммарная толщина проводника. Для выбранного материала платы СФ-1-35-1,50: = 0,035 мм. Минимальная ширина проводника составляет 0,028 мм. Расчет электрических параметров печатной платы Емкость в печатном монтаже С = 8,85’СГ l, где ’ определяется по 1,2 – относительная диэлектрическая проницаемость материалов платы и среды, граничащих с проводниками; СГ – емкостной коэффициент; l – длина проводников, образующих емкость. Значения для воздуха - 1 = 1, для изоляционного основания платы из стеклотекстолита - 2 = 5,6. Расчет емкостного коэффициента СГ: СГ = К’/K; =3,3 К=f() и К’= f(’), где =arcsin k и ’=arcsin k’. Модуль эллиптического интеграла 1 рода k = , a=1 мм, d=1 мм. . В случае k2<<1 расчет можно проводить по соотношению . Оценим максимальную емкость, образуемую проводниками. Получаем: k = 0,707 k’=0,707 = 0,785 ’ = 0,785 СГ= 1 + Длина проводника, образующего емкость l = 50 мм = 0,050 м. Отсюда максимальная емкость С = 8,85 3,31 0,050 = 1,460 пФ. Вывод. Исходя из значения полученных емкостей, можно сделать вывод, что межпроводниковая емкость настолько мала, что она не будет оказывать большого влияния на функционирование устройства, поэтому ею можно пренебречь. 6. Технологический процесс сборки и монтажа Для сборки устройства будут нужны транзисторы, резисторы, стабилитроны, печатная плата и по одному красному, синему и зеленому светодиоду. После сборки, согласно схеме, плата вставляется на приборную панель, а концы светодиодов проводятся в удобное для обзора место. При этом полностью заряженный аккумулятор будет индицироваться зеленым цветом, синий – при нормальном заряде (от 11 до 13 вольт), а если батарея близка к разрядке, загорится красный светодиод. Общие требования к монтажу и сборке: Все радиоэлементы, устанавливаются на печатной плате методом пайке. Для удобства на плате показано расположение элементов. В целях предотвращения отслаивания токопроводящих дорожек платы и перегрева элементов, время пайки одного элемента не должно превышать 2-3 секунды. Для работы используйте паяльник мощностью не более 25 Вт. Рекомендуется применять припой марки ПОС61М или аналогичный, а также жидкий неактивный флюс для радиомонтажных работ ( например- 30% раствор в этиловом спирте) Исходными данными для создания устройства являются 1)Технические требования к сборке и монтажу. 2)Программа выпуска изделия (280000) в год. 3)Комплексный показатель технологичности (0,7) Технологический процесс сборки и монтажа (светового эффекта «Разбегающиеся линии» ) включает следующие этапы: - входной контроль плат (компонентов, материалов); - подготовка компонентов, материалов; - установка компонентов; - оплавление припоя с помощью печей или пайки волной; - отмывка, сушка; - выходной контроль; - регулировка; - влагозащита и упаковка. При создании участка для сборки и монтажа целесообразно применять указанное выше оборудование. Каждый тип оборудования соответствует конкретным технологическим операциям. Выбор технологического оборудования и проектирование технологического процесса изделия приведен в таблице №2.
Таблица 2 При разработке технологического процесса сборки и монтажа была показана эффективность сборки с базовой деталью наглядно иллюстрирующей временную последовательность сборочного процесса. Время изготовления одного устройства составляет 38,38 мин. 7. Описание конструкции Индикатор состоит из трех простейших пороговых элементов: VD1, VD2 VD3, VT1 VD5, VD6, VT2 Светодиоды VD1, VD4, VD5, являются индикаторами и показывают уровень напряжения бортовой сети автомобиля. Резисторы R1, R2, R4 ограничивают ток через диоды, а R3, R5 обеспечивают необходимое напряжение смещения на базах транзисторов VT1 и VT2. В таблице 1 приведены пороговые напряжения устройства. 8. Регулировка и контроль работоспособности устройства Для проведения контроля работоспособности и регулировки устройства используется контрольно-измерительная аппаратура общего значения приведенная в табл 3 . Так как количество технических параметров, указанных в табл 1 не велико, то потребуется небольшое количество контрольно измерительной аппаратуры. Регулировка и контроль работоспособности светового эффекта «Разбегающиеся линии» осуществляется в соответствии с параметрами указанными в табл.1 и с использованием контрольно измерительной аппаратуры представленной в табл.3 . Таблица 3
Мультиметр — комбинированный электроизмерительный прибор , который может измерять диапазон электрических величин. Осциллограф — прибор, предназначенный для исследования (наблюдения, записи, измерения) амплитудных и временны́х параметров электрического сигнала, подаваемого на его вход. Батарейка — обиходное название источника питания, для автономного питания разнообразных устройств. Проверка работоспособности Для проверки работоспособности необходимо подключить источник питания ( в данном случае это солевая батарейка) к контактам на плате, если всё подключено правильно, то устройство должно заработать. При этом должен светиться средний столбик светодиодов, затем — столбики справа и слева от него, затем — столбики справа и слева. Таким образом, проверка работоспособности завершена. В случае неработоспособности устройства необходимо осуществить поиск неисправностей, а также ремонт. При диагностике и ремонте целесообразно использовать следующие методы поиска неисправностей. 1) Метод анализа монтажа Метод анализа монтажа позволяет выявить место дефекта или направление дальнейшего поиска с помощью визуального осмотра аппаратуры. Его целесообразно применять на ранних этапах поиска дефектов в изделии. При визуальном осмотре могут быть обнаружены сгоревшие радиоэлементы, изменения их формы, цвета и размеров, трещины и отслоения печатных проводников, некачественной пайки, а также появление дыма и искрения, повышенная температура нагрева, запах гари, необычные звуки (гудение, дребезжание, стук и т.п.). 2) Метод измерений Метод измерений предполагает измерение параметров проверяемых узлов и элементов, таких как электрическое сопротивление, индуктивность, емкость, и т. п., а также измерение величины и определение формы входных, выходных и промежуточных сигналов изделия. К этому же переходу относится и снятие различного рода статических и динамических характеристик. Измерения могут производиться как на неработающем изделии, так и при его функционировании в рабочем или специальном испытательном режиме. Он является наиболее эффективным в тех случаях, когда уже имеется предварительная информация о предположительном местонахождении неисправности. В результате анализа выявляются противоречия в работе узлов, отклонения параметров за границы зон допусков, и на их основе делается заключение о неисправности тех или иных радиоэлементов. 3) Метод замены Метод замены заключается во временной замене элемента (блока, модуля) заведомо исправным. Метод требует наличия запасных элементов (блоков, модулей) и значительных затрат времени на демонтажно-монтажные работы. Такой способ наиболее эффективен при настройке изделий в модульном исполнении. 4) Метод исключения Метод исключения состоит в том, чтобы из схемы неисправного изделия изъять на некоторое время отдельные радиоэлементы или узлы и провести анализ его работы в целом. Этот метод предполагает временное отсоединение или перемыкание выводов возможно неисправных радиоэлементов. Это в некоторых случаях позволяет определить место неисправности или конкретно неисправный элемент. Электронные узлы, входящие в состав изделия, можно условно разделить на две группы: основные и вспомогательные. К основным узлам относятся такие, которые формируют выходные параметры устройства, а к вспомогательным - узлы, которые предназначены для обеспечения качества выходных параметров. Исключение таких вспомогательных узлов позволяет определить, имеется ли неисправность в них или неисправен основной узел изделия. 9. Техника безопасности при сборочно-монтажных работах 1. Требования безопасности перед началом работы. Наденьте рабочую одежду так, чтобы она не стесняла движений и не имела развивающихся концов. Внимательно осмотрите рабочее место и приведите его в порядок: а) убрать все лишние мешающие работе предметы; б) требующиеся инструменты, приборы и приспособления расположите в удобном и безопасном порядке, придерживаясь принципа: то, что берется левой рукой, должно находиться слева, а то, что правой - справа; в) убедиться в исправности монтажного инструмента и его соответствии предстоящей работе, стержень паяльника не должен качаться, ручка его не должна иметь трещин, шнур не должен иметь нарушений изоляции; г) установить сидение в положение, удобное для работы, чтобы при выполнении рабочей операции не приходилось делать лишних движений руками и корпусом тела; д) расположить светильник так , чтобы при выполнении работы не была видна нить накаливания и свет не слепил глаза. 1.3 Включить местную вытяжку-вентилятор и убедиться в ее действии. 2.Требования безопасности во время работы. 2.1 Поддерживайте па рабочем месте чистоту и порядок. 2.2 Паяльные работы в блоках, стройках, шкафах и др. изделиях производить, убедившись в полном снятии с них напряжения. 2.3 Монтажные работы на высоте свыше 1,5м производить по «наряду на высоте работ особой опасности » с исправных подмостей или лесов. 2.4 Работы по монтажу и демонтажу изделий, связанные с опасностью засорения или ожогов глаз припоем, производить в защитных очках . 2.5 Монтажные работы на металлических поверхностях в лежачем положении и с колена производить с использованием матов или наколенников. 2.6 При отсутствии приспособления для механической подачи припоя пользоваться пинцетом. 2.7 Монтаж в замкнутых сосудах должен проводиться не менее чем двумя работающими. 2.8 Не отвлекаться самому и не отвлекать других от работы посторонними разговорами и делами. 2.9 Во избежание образования брызг при паяльных работах флюс наносить тонким слоем, лишний припой с жала паяльника удалять специально предназначенными для этого салфетками. Снимать капли припоя с жала паяльника встряхиванием не допускается. 2.10 Припаиваемый провод придерживать пинцетом. 2.11В перерывах между пайкой паяльник держать на металлической или теплостойкой подставке. В зоне местного вытяжного отсоса. 2.12 Пайку, лужение и зачистку концов проводов методом обжига производить только при включенной местной вентиляции. 2.13 Следить за тем, чтобы детали перед их облуживанием в тигле, были хорошее просушены. 2.14 Растворители, спирт, бензин и др. горючие жидкости, применяемые для промывки мест пайки, хранить в небьющейся таре, в стороне от паяльника. 2.15 Пользоваться химическими веществами, содержащимися в емкостях, только при наличии этикеток с указанием содержимого. 2.16 Пользуясь боковыми кусачками откусывать провода от себя, применять экраны для защиты окружающих от отлетающих частиц. 2. 17 На время обеденного перерыва отключить от электросети все приборы и инструменты. 2.18 Во избежание ожогов рук, отчистку жала паяльника производить в холодном состоянии. 3 Требования безопасности по окончании работы. 3.1 Отключить паяльник и обжигающее устройство от электросети. 3.2 Обтереть инструменты и приспособления и убрать в специально предназначенные для этого места. 3.3 Отчистить рабочее место от припоя, канифоли, протереть влажной салфеткой поверхность рабочего стола. 3.4 Салфетки и ветошь убрать в специально предназначенные для них емкости. 3.5 Остатки растворителей сдать в установленное место. 3.6 Сполоснуть руки однопроцентным раствором уксусной кислоты, затем вымыть их горячей водой с мылом. Заключение В процессе выполнения курсовой работы по теме: световой эффект «Разбегающиеся линии» приведены технические характеристики данного устройства, а также создан лабораторный макет. Курсовая работа содержит техническое описание светового устройства «Разбегающиеся линии» включающие в свой состав: — описание электрических принципиальной и структурной схем; — описание конструкции и технологического процесса сборки и монтажа устройства; — описание методов техники безопасности, а также методы проверки контроля параметров устройства; — моделирование устройства в программе Multisim10.1; — расчёт размеров печатной платы. В описании электрической схемы указана элементная база и принцип работы устройства. Световой эффект «Разбегающиеся линии» представляет собой одностороннюю печатную плату (77х42мм), на которой размещены 14 резисторов, 3 электролитических конденсатора , 3 биполярных транзистора, светодиодная матрица, включающая в себя 5 светодиодов, а также контактные соединения(штыри) 2 штуки. Технология устройства обеспечивает серийное производство на любом заводе радиотехнического профиля Для безопасности выполненного производства операций приведена инструкция по технике безопасности. Список использованных источников Учебники, учебные пособия1.Головин О.В. Устройства генерирования, формирования, приема и обработки сигналов. – М. : Горячая линия – Телеком, 2012. 2.Колосовский Е.А. Устройства приема и обработки сигналов. М. : Горячая линия – Телеком, 2012. 3.Юрков Н.К. Технология производства электронных средств. СПб. : Издательство «Лань», 2014. 4.Баканов Г.Ф., Соколов С.С. Конструирование и производство радиоаппаратуры. – М.: Издательский центр«Академия» 2010. 5.Шишмарев В.Ю., Шанин В.И. Электроизмерения. – М.: Издательский центр«Академия» 2011. 6.Шишмарев В.Ю. Измерительная техника. – М.: Издательский центр«Академия» 2010. 7.Немцов М.В., Немцова М.Л. Электротехника и электроника. – М.: Образовательно-издательский центр «Академия», ОАО « Московские учебники», 2011. 8.Дипломный проект от А до Я: – М.: СОЛОН-Пресс, 2010 9.Ойхман Е.Г., Попов Э.В. Реинжиниринг бизнеса: Реинжиниринг организаций и информационные технологии.2012. Стандарты 10.ГОСТ 7.32–2001 «Система стандартов по информации, библиотечному и издательскому делу.Отчет о научно-исследовательской работе.Структура и правила оформления» 11.ГОСТР 7.0.5 – 2008. «Библиографическая ссылка. Общие требования и правила составления» 12.ГОСТ 7.1 – 2003 «Библиографическая запись, описание» 13.ГОСТ 2.105–95 «Общие требования к текстовым документам» 14.ГОСТ 2.106–68 «Текстовой документ» 15.ГОСТ 2.702–75 «Правила выполнения электрических схем» 16.ГОСТ 2.710–81 «Обозначения буквенно – цифровые в электрических схемах» 17.ГОСТ 12.2.006 – 87 « Аппаратура радиоэлектронная бытовая. Требования безопасности и методы испытаний» 18.ГОСТ Р 50936 – 96 « Услуги бытовые. Ремонт и техническое обслуживание бытовой РЭА. Общие технические условия» 19.ГОСТ 2.701– 76 «Схемы. Виды и типы. Общие требования к выполнению». ГОСТ 12.2.007.0–75 «Изделя электротехнические» 20.ГОСТ 18620-86 «Изделия электротехнические. Маркировка»Интернет источники 21.http://radiosvalka.narod.ru/spravka/diodes/stab1.htm 22.http:/ /anod-katod.ru 23.http://www.sinava.ru/NM2117.php 24.http://www.chipdip.ru/ 25. https://manual-opisanie.ru 26.www.youtube.com 27.http://radiokot.ru/forum/ 28http://cxem.net/ 29.http://www.radio-portal.ru/ 30. http://www.electronshik.ru/class/istochniki-pitaniya-12 Приложение 1 Приложение 2 ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ ГОРОДА МОСКВЫ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ГОРОДА МОСКВЫ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС «ЮГО-ЗАПАД» Цикловая комиссия <<Радиоэлектронной техники>> ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ Дисциплина (МДК)____________________________________________________________ Студенту ______________________________ Группы ______________________________ Специальность 11.02.02 <<Радиоаппаратостроение>> Тема:________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ При выполнении курсовой работы на указанную тему должна быть представлена пояснительная записка, содержащая разделы: _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________ Дата выдачи задания <<____>>___________2022г. Дата представления проекта руководителю <<____>>___________2022г. Руководитель ___________________________________________ <<Подпись, ФИО>> Председатель ЦК <<Радиоэлектронной техники>>_________________________<<____>>___________2022г. <<Подпись, ФИО>>1> |