Разработка конструкции и технологии производства сенсорного выключателя освещения
Выбор и обоснование проектируемого радиоэлектронного устройства, разработка его конструкции и технологии производства. Назначение сенсорного выключателя. Комплектность прибора. Описание электрической принципиальной схемы. Расчёт печатной платы прибора.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 22.08.2012 |
| Размер файла | 766,7 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Содержание
Введение
1. Конструкторская часть
1.1 Формирование технического задания на проектирование устройства
1.1.1 Наименование изделия
1.1.2 Назначение изделия
1.1.3 Комплектность прибора
1.1.4 Технические характеристики
1.1.5 Анализ технического задания
1.2 Описание электрической принципиальной схемы
1.3 Разработка конструкции изделия
1.3.1 Описание конструкции изделия
1.3.2 Выбор материалов конструкции и покрытий изделия
2. Расчётная часть
2.1 Расчёт печатной платы
2.2 Расчёт теплового режима
2.3 Расчёт надёжности
3. Технологическая часть
3.1 Разработка маршрутной карты на изготовления изделия
4. Охрана труда и окружающей среды
Заключение
Литература
Введение
Тема моего курсового проекта «Разработка конструкции и технологии производства сенсорного выключателя освещения».
Сенсорный выключатель предназначен для включения и выключения освещения, а также способен «запоминать» выбранное состояние яркости. При последующих включениях и выключениях светильник горит с установленной яркостью.
Процесс конструирования заключается в разработке конструкторской документации на изделие.
Под технологией производства понимают совокупность производственных процессов и документов при изготовлении изделия, и научное описание способов производства. Результат технической разработки является разработка технологической документации, разработка маршрутных карт.
Конструированием называют разработку конструкции изделия, отвечающего для удовлетворения потребностей человека.
Целью курсового проектирования является выбор и обоснование проектируемого радиоэлектронного устройства (РЭУ), разработка конструкции и технология производства РЭУ.
1. Конструкторская часть
1.1 Формирование технического задания на проектирование устройства
1.1.1 Наименование изделия
Сенсорный выключатель освещения.
1.1.2 Назначение изделия
Сенсорный выключатель предназначен для включения и выключения освещения, а также способен «запоминать» выбранное состояние яркости. При последующих включениях и выключениях светильник горит с установленной яркостью.
1.1.3 Комплектность прибора
В комплектность прибора входит - сам прибор.
1.1.4 Технические характеристики
1. Напряжение питания, В ~220 ± 10%
2. Потребляемый ток, mA до 10
3. Максимальная мощность лампы, Вт не более 200
4. Минимальная мощность лампы, Вт не менее 20
5. Габаритные размеры, д*ш*в, мм 130*70*190
6. Масса прибора, кг не более 350
1.1.5 Анализ технического задания
Из множества просмотренных мною электрических схем приборов, я выбрал для своей письменной экзаменационной работы сенсорный выключатель освещения на микросхеме К145АП2.
Среди радиолюбителей большой популярностью пользуются различные регуляторы мощности, позволяющие плавно регулировать яркость лампы накаливания, температуру жала паяльника или спирали электроплитки. Но мало кто из радиолюбителей знает, что специально для таких устройств разработана микросхема К145АП2.
И хотя микросхема К145АП2 была разработана еще в 80-х годах, применяется во многих бытовых светильниках, в отечественной радиолюбительской литературе до сих пор не было описания устройств, выполненных на этой микросхеме, если не считать небольшой заметки о промышленном регуляторе типа "АРС" в одном из номеров журнала "Радио".
Одним из достоинств схемы устройства сенсорного выключателя освещения, является то, что он не нуждается в дополнительных настройках и регулировках
Предлагаемый регулятор подключается прямо в электросеть, поэтому, эксплуатируя его, помните об злектробезопасности. Никаких заземлений ни самого регулятора, ни корпуса, в котором он размещен, делать не надо. Подводимые провода должны быть в надежной изоляции.
Требует строгой фазировки подключения к сети согласно схеме, т.е. ноль на нулевой провод, а фазу - на фазный провод.
1.2 Описание электрической принципиальной схемы
Устройства, схема которого приведена на рисунке 1.1, представляет собой сенсорный выключатель освещения.
Устройство состоит из микросхемы К145АП2, представляющая собой формирователь импульсов для управления мощным симистором.
Устройства, собранные на этой микросхеме, обладают более широкими функциональными возможностями и позволяют при кратковременном касании сенсора включать или выключать нагрузку, при более длительных касаниях в течение 3-4 секунд плавно регулировать, например, яркость лампы накаливания от минимума к максимуму, а также обладают способностью запоминать свое предыдущее состояние до следующего касания сенсора.
И все это на одной отечественной микросхеме DA1 К145 АП2. Следует заметить, что никаких дополнительных настроек не требуется.
Она применена в промышленных регуляторах освещённости «АРС-0,24», «РОС-0.12».
Назначение выводов микросхемы К145АП2:
2 - вход синхроимпульса от сети
3 - основной сенсорный вход
4 - вспомогательный вход
5 - минусовой вывод питания
6 - выход управляющих импульсов
12 - вход разделения общего провода
14 - выход узла фазовой автоподстройки частоты
15 - общий
Устройство состоит из микросхемы К145АП2 с соответствующими цепями коррекции и защиты, узла формирования синхроимпульса на элементах С4, R3, узла управления симистором на транзисторе VT1, R4, R5.
Её напряжение питания - 15 В, а потребляемый ток от 0,5 до 2мА.
Она имеет два входа управления IN1 и IN2 (выводы 3 и 4 ИМС). Их отличие состоит в том, что вход IN1 управляется напряжением высокого уровня, IN2 - низкого. Выходной ток микросхемы усиливается транзистором VT1. На вывод 2 поступают сигналы синхронизации.
Дроссель L1 конденсатор С1 образуют фильтр для подавления высокочастотных помех, возникающих при работе регулятора.
Стабилитрон VD1 защищает микросхему при выходе из строя симистора VS1. Стабилитрон VD3 ограничивает амплитуду импульсов на основном входе микросхемы, вывод 3 ИМС.
Рисунок 1.1 - Схема электрическая принципиальная сенсорного регулятора освещения
Питается регулятор непосредственно от сети 220 В через простейший однополупериодный выпрямитель, состоящий из гасящей цепочки R1, С2 и диода VD2.
Выпрямленное напряжение сглаживается конденсатором С3 и стабилизируется стабилитроном VD1 на уровне 13-15В. Отрицательное стабилизированное напряжение -14 В снимается со стабилитрона VD1 и подается на вывод 5 микросхемы DA1. Стабилитрон VD1 ограничивает амплитуду импульсов на основном входе микросхемы.
В качестве резистора R8 желательно применить высокоомный резистор сопротивлением 10-20 МОм. Он ограничивают ток питания микросхемы. Резистор R6 ограничивает максимальный выходной ток микросхемы.
При необходимости в приборе возможна регулировка чувствительности сенсора, которая производиться путем подбора элементов R7 и R8. Уменьшение сопротивление этих резисторов увеличивает чувствительность, а увеличение - снижает.
1.3 Разработка конструкции изделия
1.3.1 Описание конструкции изделия
Корпус изделия состоит из двух частей, которые крепятся тремя винтами, и устанавливается на пластмассовое основание. Плата монтируется в корпус светильника при помощи пазов по обеим сторонам корпуса.
Рисунок 1.3.1 - Конструкция прибора
1 Лампочка
2 Плафон
3 Заглушка
4 Винт для крепления сенсора
5 Сенсор
6 Корпус
7,9 Винт для крепления корпуса печатной платы
8 Печатная плата
10 Пластина - штатив
11 Винт
12 Цоколь
13 Деревянное основание
14 Винты для крепления корпуса светильника
1.3.2 Выбор материалов конструкции и покрытий изделия
Корпус изготовлен из пластмассы. Так как пластмасса имеет небольшой вес, по сравнению с металлическим корпусом. У пластмассы хорошие электроизоляционные свойства.. Плафон - стеклянный для защиты лампы освещения и эстетического внешнего вида.
Плата выполнена из изоляционного материала - из одностороннего фальгированного стеклотекстолита. Размеры платы 50*40*1,5 мм. В качестве сенсора использована металлическая шайба.
2. Расчётная часть
2.1 Расчёт печатной платы
радиоэлектронный сенсорный выключатель
1. Для изготовления печатной платы я использовал химический метод, для односторонней печатной платы (ОПП). Класс точности печатной платы (ПП) - 1.
2. Определяем минимальную ширину, мм, печатного проводника по постоянному току для цепей питания и заземления.
3. Определяем минимальную ширину проводника, мм, исходя из допустимого падения напряжения на нём.
где Uпит ИМС=14 В; Uдоп. не должно превышать 5% от питающего напряжения для микросхемы. Следовательно равно 0,6 В.
4. Определяем номинальное значение диаметров монтажных отверстий d:
Рассчитанное значение предпочтительно ряду 0,7; 0,9; 1,1; 1,3; 1,5 мм, и близко к 1,1.
Допуски на расположение отверстий и контактных площадок
|
Параметры |
Класс точности ПП |
||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
||
|
Минимальное значение номинальной ширины проводника b, мм |
0,60 |
0,45 |
0,25 |
0,15 |
|
|
Номинальное расстояние между проводникам s, мм |
0,60 |
0,45 |
0,25 |
0,15 |
|
|
Допуск на отверстие ?d, мм, без металлизации, o ?1 мм |
±0,01 |
±0,10 |
±0,05 |
±0,05 |
|
|
Допуск на отверстие ?d, мм, с металлизацией, o ?1 мм |
+0,10 -0,15 |
+0,10 -0,15 |
+0,05 -0,10 |
+0,05 -0,10 |
|
|
Допуск на расположение отверстий ?d, мм, при размере платы менее 180 мм |
0,20 |
0,15 |
0,08 |
0,05 |
|
|
Допуск на расположение проводников на ОПП и ДПП ?l, мм |
0,15 |
0,10 |
0,05 |
0,03 |
|
|
Расстояние от края просверленного отверстия до края контактной площадки, bм |
0,06 |
0,045 |
0,035 |
0,025 |
5. Рассчитываем диаметр контактных площадок. Минимальный диаметр контактных площадок для ОПП и внутренних слоев МПП, изготовленных химическим методом (см. табл. 1)
минимальный эффективный диаметр площадки равен:
Dlmin=2(bm+dmax/2+?d+?p)= 2(0,06+1,24/2+0,2+0,15)=2,06 мм
максимальный диаметр просверленного отверстия, мм, равен:
dmax = d+?d+ (0,1…0,15)=1,11+0,01=0,12=1,24 мм
6. Определяем ширину проводников. Минимальная ширина проводников для ОПП изготовляемых химическим методом, bl min = 0,18 мм для плат 1-, 2- и 3-го класса точности.
bmin = bl min +1,5hф,=0,18+1,5*0,02=0,0054мм
7. Определяем максимальную ширину проводников
bmax = bmin +(0,02...0,06)=0,0054+0,04=0,0454мм
8) Определяем сопротивление изоляции между проводниками
9) Вычисляем взаимную ёмкость и индуктивность параллельных проводников на поверхности печатной платы.
Диэлектрическая проницаемость равна:
2.2 Расчёт теплового режима
Габаритные размеры прибора равны: длина, l1=130мм, ширина l2=70 мм, высота корпуса (без плафона) l3=40 мм.
1. Рассчитываем коэффициент заполнения прибора.
Vпл= 0,018*0,4*0,5= 0,0036 м2
Vц=0,25*0,3= 0,075 м2
V=1,3*0,7*0,4=0,364 м2
2. Рассчитываем поверхность корпуса блока.
Sк=2 [ l1*l2+(l1+l2)*l3] = 2 [ 1,3*0,7+ (1,3+0,7)*0,4] = 3,42 м2
3. Определяем условную поверхность нагретой зоны.
Sз=2 [ l1*l2+(l1+l2)*l3]*Кз =2 [1,3 0,7+(1,3 + 0,7) 0,4]*0,2 = 0,342 м2.
4. Определяем удельную мощность корпуса блока.
qк == Вт/м2
5. Рассчитываем удельную мощность нагретой зоны.
Вт/м2
6. Находим коэффициент в зависимости от удельной мощности корпуса блока
7. Находим коэффициент в зависимости от удельной мощности нагретой зоны
8. Находим коэффициент, зависящий от атмосферного давления вне корпуса Кн1=1,0
9. Находим коэффициент, зависящий от давления внутри корпуса блока
Кн2 =1,0
10. Определяем перегрев корпуса блока
11. Рассчитываем перегрев нагретой зоны
12. Определяем средний перегрев воздуха в блоке
13. Определяем удельную мощность элементов
14. Рассчитываем перегрев окружающей элементы среды, где а=0,75; b=0,25.
15. Рассчитываем перегрев окружающей элементы среды
16. Определяем температуру корпуса блока
17. Определяем температуру нагретой зоны
18. Находим температуру поверхности элементов
19. Находим среднею температуру воздуха в блоке
20. Находим температуру окружающей среды элементов
2.3 Расчёт надёжности
Интенсивность отказов ЭРЭ в общем случае выражается формулой:
где k1 - коэффициент, зависящий от давления, для наземной РЭА (k1 = 1);
k3, k4 - коэффициенты, зависящие от механических воздействий, суммарного воздействия (k3 k4 =1,65);
В данной схеме для резисторов kн =0,5; для транзисторов, тиристоров и диодов kн =0,7; для конденсаторов kн=uc/uпроб.
Таблица интенсивности отказов элементов
Вычисления:
1) 13)
2) 14)
3) 15)
4) 16)
5) 17)
6) 18)
7) 19)
8) 20)
9) 21)
10) 22)
11) 23)
12) 24)
25)
3. Технологическая часть
3.1 Разработка маршрутной карты на изготовления изделия
Важнейшей составляющей производственного процесса является технологическая подготовка производства, которая предшествует технологическому процессу и занимается следующей задачей:
1) Проектирование технологического процесса.
2) Конструирование технологической оснастки.
3)Обработку технологии контроля и конструирование устройств, и
приспособление для его осуществления.
4) Разработка технических нормативов и спецификаций.
Технологический процесс изготовления любого вида радиоэлектронных средств состоит из взаимосвязанных технологических процессов: изготовление узлов и деталей, входящих в состав РЭС, сборка, монтаж, регулировка и испытание.
Нумерацию строк выполнять арабскими цифрами от 01. Состав и назначение служебных символов в формах МК применительно к формату А4 дается в буквах русского алфавита от «А» до «Я»:
А - наименование операции;
Б - наименование оборудования;
К - комплектовочная;
М - материалы;
Т - технологическая оснастка;
О - операционный текст;
Р - режим техпроцесса;
Карта эскиза (КЭ) должна показывать ту часть сборки или монтажа, которая выполняется на данной операции. Она исключает необходимость пользования сборочными чертежами, монтажными схемами, а также подробным описанием работы.
В данной работе были разработаны маршрутные карты установки элементов на печатную плату и сборки прибора.
4. Охрана труда и окружающей среды
Охрана труда при ремонте прибора
К работе с устройством сенсорный выключатель освещения допускаются лица имеющие право работы с высоковольтными слаботочными установками.
1. Перед ремонтом и техническим обслуживанием прибора необходимо ознакомиться с требованиями безопасности и мерам предосторожности по поводу безопасности людей.
2. На рабочем месте необходимо иметь следующие средства индивидуальной защиты:
· инструмент с изолированными ручками
· ковёр диэлектрический резиновый
· нарукавники
· диэлектрические перчатки
Специалист должен быть в одежде с длинными рукавами. Работать следует одной рукой.
Путём протирки необходимо убрать на высоковольтных элементах электромонтажа скопившуюся пыль, снижающую их электроизоляционные свойства.
3. Часть схемы источника питания непосредственно связана с питающей сетью. В домашних условиях ремонт схемы источника питания разрешается проводить только после отключения прибора от питающей сети для внешнего осмотра. Проверки номиналов и замены вышедших из строя элементов.
4. Запрещается ремонтировать включенный в сеть прибор. Если он находится в сыром помещении, или в помещениях имеющих цементные или иные токопроводящие полы.
5. Если в приборе произошло возгорание, немедленно выньте вилку шнура питания из розетки, накройте прибор плотной тканью, так чтобы прекратить доступ воздуха внутрь корпуса прибора.
Во избежание отравления продуктами горения удалите из помещения всех людей, не занятых ликвидацией возгорания.
При необходимости сообщите в пожарную охрану.
Для защиты человека от вредных факторов на производстве необходимо применять средства индивидуальной защиты.
При ремонте и пайке РЭА необходимо иметь хорошую вентиляцию и вытяжку загрязненного воздуха. В воздухе содержится большое количество вредных твёрдых, газообразных веществ, что неблагоприятно воздействуют на организм человека.
В травильных и гальванических цехах, химические и электрохимические процессы, образуют жидкие отходы, являющиеся сильными ядами, способными в определённых условиях уничтожать всякую жизнь в водоёмах.
Заключение
В процессе выполнения своего курсового проекта я рассмотрел существующие схемы устройств сенсорных выключателей освещения, и остановился на данной схеме, так как она обладает максимальной функциональностью и полностью удовлетворяет требованиям задания.
В данной работе подробно была описана работа схемы устройства, разработана и описана его конструкциия, приведены расчёты печатной платы, теплового расчёта , был разработан технологический процесс установки печатной платы и технологический процесс сборки прибора.
Кроме того, я описал организацию рабочего места в стационарной мастерской и безопасность труда, при техническом обслуживании, ремонте и регулировке прибора.
Литература
1. ГОСТ 2.105-95. Текстовые документы.
2. ГОСТ 2.702-75. ЕСКД. Правила выполнения электрических схем.
3. ГОСТ 3. 101-81 ЕСКД Схемы. Виды и типы. Общие требования к выполнению.
4. Нефедов А.В. Зарубежные интегральные микросхемы для промышленной радиоэлектронной аппаратуры: справочник. - Мн.: Энергоатомиздат, 1989.
5. Пескин А.Е. и др. Бытовая радиотелевизионная аппаратура. Устройство, техническое обслуживание, ремонт. М.: Горячая линия - Телеком, 2006.
6. Ненашева А.П. Конструирование радиоэлектронных средств - М, 1990
7. Шамгин Ю.В.., Алиефиренко В.М. Монтаж радиоэлектронной аппаратуры и приборов - Мн., 1998.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Разработка определенного плана действий по проектированию конструкции и разработке технологии производства шкафа для белья. Характеристика конструкции: декоративно-художественные требования и назначение. Расчет основных и вспомогательных материалов.
курсовая работа [48,1 K], добавлен 06.01.2011Структурная схема прибора, патентный поиск и назначение. Разработка схемы электрической принципиальной: характеристика микроконтроллера, выбор датчика, светодиода, операционный усилитель. Энергетическое обеспечение прибора, анализ и расчет погрешностей.
курсовая работа [567,8 K], добавлен 14.11.2013Назначение проектируемого устройства и выбор области его применения. Программирование LOGO с помощью программы LOGOComfort V5. Выбор и обоснование способа изготовления печатной платы. Компоновка проектируемого устройства. Расчет заработной платы.
дипломная работа [2,6 M], добавлен 22.10.2010Назначение и область применения устройства. Разработка структурной схемы. Расчёт узлов и блоков. Выбор элементной базы. Описание принципа действия схемы. Поиск и устранение неисправностей. Разработка печатной платы. Охрана труда и окружающей среды.
дипломная работа [62,1 K], добавлен 22.10.2010Работа схемы электрической принципиальной частотомера на микроконтроллере. Технические характеристики и компоновка прибора. Сферы применения зарядного устройства. Расчет нагрузочных резисторов. Конструктивно-технологический расчёт печатного монтажа.
дипломная работа [2,0 M], добавлен 20.06.2014Разработка и выбор материала для упаковки. Обзор программных продуктов САПР. Взаимосвязь автоматизированного проектирования и производства упаковки из картона. Технологии производства упаковки для пельменей. Расчет себестоимости полиграфической продукции.
дипломная работа [1,8 M], добавлен 22.11.2010Наименование и назначение проектируемого изделия, предъявляемые к нему требования, технологии производства и используемым материалам. Анализ моделей-аналогов изделий, направления моды. Построение чертежей конструкции. Нормирование расхода материалов.
курсовая работа [52,3 K], добавлен 09.12.2014Описание конструкции и принцип работы проектируемого изделия, описание конструкции. Обоснование типа производства, основные этапы и принципы осуществления соответствующего технологического процесса. Расчет параметров заготовки. Станки для обработки.
контрольная работа [1,4 M], добавлен 17.10.2014Разработка конструкции звукового включателя, анализ принципиальной электрической схемы. Ориентировочный расчет надежности и надежности в реальных условиях эксплуатации. Аналитический расчет печатной платы и определение вибропрочности печатного узла.
курсовая работа [427,8 K], добавлен 28.10.2011Разработка технологического процесса обработки вала. Анализ технологичности конструкции детали. Определение типа производства. Выбор и экономическое обоснование способов получения заготовки. Выбор технологических баз и разработка маршрутной технологии.
курсовая работа [84,2 K], добавлен 06.08.2008
