Блок контролю та управління пристрою безперебійного живлення ПБЖ-12

2

ТІ СНУ

Факультет КІ Кафедра ЕА

Спеціальність 7.091.003 "Електрона побутова апаратура"

ЗАВДАННЯ

на дипломний проект студента

Данілейченко Катерини В'ячеславівни

1. Тема проекту (роботи). Блок контролю та управління пристрою безперебійного живлення ПБЖ-12.

2. Термін здачі студентом закінченого проекту (роботи) 20.06.2010

3. Вихідні дані до проекту. Схема електрична принципова; перелік елементів; технічне завдання на розробку; кліматичні умови експлуатації блоку (температура повітря від +5 до +60оС, вологість повітря до 95%, атмосферний тиск від 84 до 107кПа); габаритні розміри друкованої плати 280х82,5; напруга живлення 15 В; надійність після 10 тис. годин роботи - не менше 0,9.

4. Зміст розрахунково-пояснювальної записки (перелік питань, що підлягають розбору)

1. Аналіз технічного завдання;

2. Розробка конструкції блока;

3. Розробка технології виготовлення;

4. Автоматизоване проектування блоку.

5. Перелік графічного матеріалу (з точним зазначенням обов'язкових креслень).

Схема електрична принципова (формат А3); креслення друкованої плати (формат А1); складальне креслення (формат А1); технологічний процес виготовлення блоку (плакат, формат А1); структурна схема пристрою безперебійного живлення (формат А3).

6. Дата видачі завдання 20.04.2010 р.

Реферат

Пояснювальна записка: __стр., 37 рис., 45 табл., 2 додатки.

Об'єктом розробки є блок контролю та управління пристрою безперервного живлення, із заданою вихідною напругою, електричною схемою принциповою, діапазоном робочих температур та тиском.

Мета роботи - розробити конструкцію та технологію виготовлення виробу на підставі схеми електричної принципової та згідно з технічним завданням.

У процесі роботи були виконані аналіз вимог технічного завдання, електричної схеми, елементної бази, конструкторсько-технологічних аналогів, розроблені додаткові технічні вимоги до конструкції виробу, виконані конструкторські розрахунки друкованого монтажу та розрахунки надійності й теплового режиму блоку, вибрано та розроблено технологія виготовлення, виконане автоматизоване проектування блоку, отримана конструкторська документація у відповідності до завдання.

ПРИСТРІЙ, БЕЗПЕРЕБІЙНЕ ЖИВЛЕННЯ, БЛОК, ЕЛЕМЕНТНА БАЗА, СТРУМ, ТРАСУВАННЯ, НАДІЙНІСТЬ, ДРУКОВАНА ПЛАТА, АВТОМАТИЗАЦІЯ, ТЕХНОЛОГІЯ

Зміст

• Реферат
• Перелік умовних позначень і скорочень
• Введення
• 1. Аналіз технічного завдання
• 1.1 Аналіз призначення
• 1.2 Аналіз електричної схеми та принципу роботи пристрою
• 1.3 Аналіз умов експлуатації
• 1.4 Аналіз елементної бази
• 1.5 Аналіз порівнянних конструкцій
• 1.6 Технічні вимоги на розроблення
• 1.7 Аналіз технології виготовлення
• 2. Розробка друкованої плати
• 2.1 Вибір типу та розмірів друкованої плати
• 2.2 Конструктивно-технологічний розрахунок друкованої плати
• 2.3 Постановка завдання трасування друкованої плати
• 2.4 Розрахунок по постійному струму
• 2.5 Розрахунок по змінному струму
• 2.6 Перевірочний розрахунок теплового режиму
• 2.7 Розрахунок надійності блоку
• 3. Розробка технології виготовлення блоку
• 3.1 Структура технології виготовлення блоку
• 3.2 Вибір методу виготовлення друкованої плати
• 3.2.1 Підготовчі операції
• 3.2.2 Метод отримання провідного малюнка
• 3.3 Поверхневий монтаж
• 3.3.1 Нанесення паяльної пасти
• 3.3.2 Установка SMD компонентів
• 3.3.3 Оплавлення паяльної пасти
• 3.4 Установка навісних елементів
• 3.4.1 Підготовка навісних елементів до монтажу
• 3.4.2 Напівавтоматична установка навісних елементів з використанням світломонтажного столу
• 3.5 Пайка контактних з'єднань. Функціональний контроль і покриття лаком
• 3.6. Аналіз технологічності виробу
• 4. Автоматизація проектування
• 4.1 Методика автоматизованого проектування блоків елементів
• 4.1.1 Структура и функції САПР PCAD+IMPULS
• 4.1.2 Конфігурація САПР PCAD+IMPULS
• 4.1.3Основні етапи проектування блоків елементів
• 4.1.4 Технічні засоби САПР колективного використання
• 4.2 Графічне введення опису схеми електричної принципової
• Висновок
• Література
• Додаток а
• Додаток Б

Перелік умовних позначень і скорочень

ДП - друкована плата;

БКУ - блок контролю та управління;

ПБЖ - пристрій безперервного живлення;

БСл - силовий блок;

БІд - блок індикації;

ЕРЕ - електрорадіо елементи;

ІМС - інтегральні мікросхеми;

ККД - коефіцієнт корисної дії;

ТЗ - технічне завдання;

КПМ (SMD) - компоненти поверхневого монтажу;

АЦП - аналого-цифровий перетворювач;

ЦАП - цифро аналоговий перетворювач;

МК - мікроконтролер;

ОДП - односторонні друковані плати;

ДДП - двосторонні друковані плати;

БДП - багатошарові друковані плати;

ТЕЗ - типовий елемент заміни;

НЕ - навісні елементи;

ОВ - осьові виводи;

АВ - аксіальні виводи;

СМС - світломонтажний стіл;

ПЕ - перелік елементів;

Е3 - схема електрична принципова;

СП - специфікація блоків елементів.

Введення

Для забезпечення високої якості електропостачання, захисту електронної апаратури від виходу з ладу, а також щоб забезпечити безперебійне живлення були спеціально розроблені і створені пристрої безперебійного живлення.

За своїми технічними даними ПБЖ працює і як акумулятор. Під час своєї роботи ПБЖ накопичує електроенергію. У разі відсутності подачі струму із зовнішніх електромереж пристрій здатний автономно забезпечити протягом певного часу (до повної розрядки) безперебійне живлення для роботи техніки.

Більшість сучасних ПБЖ, крім свого основного завдання - забезпечувати безперебійне живлення, - ще й фільтрують напругу, що надходить на навантаження (виступають як фільтр мережевих перешкод), і стабілізують напругу (виступають як стабілізатор напруги)

Функціонально ПБЖ містить такі вузли, як блок силовий, блок контролю і управління, блок індикації, вхідний і вихідний фільтри, акумуляторна батарея, вентилятори.

Результатом виконання дипломного проекту є розробка конструкції і технології виготовлення блоку контролю та управління відповідно до технічного завдання.

1. Аналіз технічного завдання

1.1 Аналіз призначення

Пристрій безперебійного живлення (ПБЖ) - це пристрій, що подає високоякісне електроживлення без перерв.

ПБЖ не тільки захищають від усіх видів перебоїв в подачі енергії. Вони також здатні фільтрувати різноманітні перешкоди і стрибки в електромережі, забезпечуючи таким чином рівну, безперебійну подачу енергії для чутливого обладнання.

Функціонально ПБЖ містить наступні вузли:

блок силовий;

блок контролю і управління БКУ-5;

блок індикації БІд-49;

вхідний і вихідний фільтри;

акумуляторна батарея;

вентилятори.

Рисунок 1.1 - Структурна схема ПБЖ

Напруга мережі (220 ± 44) В частою (50 ± 2) Гц через вхідний з'єднувач Х1, фільтр Z1 і комутатор вхідної напруги (реле К1) надходить на БСл-1, який перетворює цю змінну напруги в змінну напругу (220 ± 6) V частотою (50 ± 0,15) Гц, що надходить через фільтр Z2 і вихідні з'єднувачі X2 - Х6 на вихід ПБЖ. При відсутності або виході за допустимі межі змінної напруги мережі ПБЖ переключається на роботу від акумуляторної батареї, при цьому на його виході формується змінна напруга (220 ± 6) В частотою (50 ± 0,15) Гц. БСл-1 також контролює працездатність вентиляторів охолодження.

Метою даного дипломного проекту є розробка модуля контролю та управління ПБЖ. БКУ-5 контролює роботу БСл-1, аналізуючи сигнали, що надходять від нього, управляє ним і БІд-49 в відповідності з внутрішньою програмою, формує, передає і отримує інформацію від ПЕОМ по інтерфейсу RS-232, а також виробляє додаткові напруги живлення для БСл - 1.

На БІд-49 розташовані 11 індикаторів, які по команді від БКУ-5 сигналізують про режим роботи ПБЖ, кнопка ПУСК, за допомогою якої здійснюється вмикання і вимикання останнього, і датчик температури.

БКУ, що розроблюється, є частиною пристрою ПБЖ, призначеного для використання в житлових і закритих виробничих приміщеннях, що опалюються, як стаціонарна апаратура.

1.2 Аналіз електричної схеми та принципу роботи пристрою

Функціонально БКУ-5, у відповідності з рисунком 1.2, містить наступні вузли:

Комутатор (К), призначений для комутації контрольних сигналів від БСл-1 через вхідні узгоджувачі (ВС) або підсилювач первинного перетворювача температури (УДТ) до входу АЦП;

ВС, призначені для узгодження рівнів вхідних контрольних сигналів із входами комутатора;

УДТ, служить для посилення контрольного сигналу від датчика температури, що надходить з БСл-1 на комутатор;

Буферний підсилювач (БУ1), що здійснює узгодження сигналу від датчика температури з АЦП;

Буферний підсилювач (БУ2), що здійснює узгодження виходу комутатора з АЦП;

АЦП, служить для перетворення сигналів напруги постійного струму з виходу комутатора в цифровий код;

ЦАП, призначений для перетворення цифрового двійкового коду з виходу АЦП в аналоговий сигнал;

Підсилювач (Ус), призначений для посилення аналогового сигналу з виходу ЦАП;

Мікроконтролер (МК1), призначений для зв'язку та обміну інформацією з блоками БСл-1, БІд-49, другим мікроконтролером (МК2), через вузол зв'язку (ВСв);

Мікроконтролер (МК2), призначений для зв'язку та обміну інформацією з першим мікроконтролером (МК1), АЦП, ЦАП, комутатором, компаратора і регістрами (RG2-RG4);

Компаратор (КОМП), призначений для формування сигналу ICP на МК2 при переході синусоїди вхідного напруги через нуль;

Елементи гальванічної розв'язки (ЭР1, ЭР2), що забезпечують гальванічну розв'язку вхідних і вихідних ланцюгів вузла зв'язку (УСв);

Вузол зв'язку (УСв), що здійснює зв'язок між ПЕОМ та МК1;

Перетворювач напруги, що формує постійні напруги +5 V, +15 V і мінус 15 V (допоміжні джерела) для живлення блоків БКУ-5, БСл-1 і БІд-49.

Рисунок 1.2 - Схема електрична структурна БКУ-5

1.3 Аналіз умов експлуатації

Характер та інтенсивність впливу кліматичних (меншою мірою), механічних і радіаційних (більшою мірою) чинників залежать від тактики використання та об'єкта установки електронного апарату (ЕА). Класифікуючи ЕА за цією ознакою, їх можна розділити на стаціонарні і ті, що транспортуються. Кожна з груп у свою чергу містить ЕА різних класів і призначень.

Стаціонарні ЕА - це пристрої, що експлуатуються в опалювальних і не опалювальних приміщеннях, бункерах, підвалах, приміщеннях з підвищеною вологістю, на відкритому повітрі, у виробничих цехах.

ЕА, що транспортуються - це пристрої, що встановлюються й експлуатовані на автомобілях і автопричепах, залізничному і гусеничному транспорті, морські та бортові ЕА. Специфіка робіт цього виду машин зумовлює підвищений вплив механічних чинників, в основному вібрації і ударів.

За сукупністю значень кліматичних, механічних і радіаційних факторів стаціонарні і транспортуються ЕА діляться на наступні групи:

група 1 - стаціонарні ЕА і системи, що працюють в опалювальних наземних і підземних спорудах;

група 2 - стаціонарні ЕА і системи, що працюють на відкритому повітрі або в не опалювальних наземних і підземних спорудах;

група 3 - ЕА, що транспортуються, встановлені в автомобілях, мотоциклах, в сільськогосподарській, дорожньої і будівельної техніки і працюючі на ходу;

група 4 - ЕА, що транспортуються, встановлені у внутрішніх приміщеннях річкових судів і працюють на ходу;

група 5 - ЕА, що транспортуються, встановлені в рухомих залізничних об'єктах і працюють на ходу;

група 6 - ЕА, що транспортуються, призначені для тривалого перенесення людьми на відкритому повітрі або в не опалювальних приміщеннях і підземних спорудах, які працюють і не працюють на ходу;

група 7 - портативні ЕА, призначені для тривалої перенесення людьми на відкритому повітрі або в опалювальних наземних і підземних спорудах, що працюють на ходу.

Розроблюваний блок входить в пристрій - пристрій безперебійного живлення, що за сукупністю значень кліматичних і радіаційних факторів відноситься до першої групи, до класу стаціонарна електронна апаратура, що працює в опалювальних наземних і підземних спорудах.

Відповідно до стандарту ЕА першої групи повинні витримувати такі нормативні кліматичні та механічні дії:

Таблиця 1.1 - Кліматичні та механічні фактори умов експлуатації

Слід окремо виділити міцність проектованого виробу при транспортуванні, коли ЕА відчувають найбільш сильні механічні дії. Фактори, що впливають, зведемо в таблицю 1.2 Нормальне функціонування виробу після транспортування забезпечується конструкцією і якістю упаковки.

За сукупністю значень кліматичних, механічних і радіаційних факторів, пристрій, що розробляється, відноситься до 1-й групі виконання.

Таблиця 1.2 - Умови транспортування (в упакованому вигляді)

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6