Система резервного электропитания

Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсовая работа

Система резервного электропитания

Разработал

Гаравиченко



Содержание

Введение

1. Расчетно-проектировочный раздел

2. Разработка принципиальной схемы

3. Экономический раздел

3.1 Расчет затрат на сырье и материалы

3.2 Расчет затрат на покупные комплектующие изделия и полуфабрикаты

3.3 Расчет тарифной заработной платы производственных рабочих

3.4 Расчет основной заработной платы производственных рабочих

3.5 Расчет дополнительной заработной платы производственных рабочих (ЗПдоп)

3.6 Расчет отчислений от заработной платы производственных рабочих (Озп)

3.7 Итого прямые затраты (Зпр)

3.8 Расчет накладных расходов (Нр)

3.9 Калькуляция себестоимости проектируемого устройства. Расчет отпускной цены проектируемого устройства

Заключение

Список использованных источников



Введение

Курсовая работа-этап обучения учащихся технических специальностей в учреждении образования "ППЭТ", который имеет своей целью:

Систематизацию, закрепление, расширение теоретических знаний и практических навыков и применение их для решения конкретных профессиональных задач;

Овладение методикой проектирования, формирование навыков самостоятельной проектно-конструкторской работы;

Приобретение навыков обобщения и анализа результатов, полученных другими разработчиками или исследователями;

Выявление уровня подготовленности учащихся для самостоятельной работы на производстве, в проектных организациях и учреждениях.

В соответствии с заданием на дипломный проект передо мной была поставлена задача разработать систему резервного электропитания. Устройство должно обеспечивать питание энергопотребителей в случае сбоев или неполадок в электрической сети.



1. Расчетно-проектировочный раздел

Назначение и области применения.

Входной источник питания преобразует переменный ток сети (разумеется, когда она подключена) в постоянный ток, необходимый для аккумуляторной батареи. Выходной источник питания делает то же самое в обратном порядке: он преобразует постоянный ток аккумуляторной батареи в переменный ток. Источником напряжения постоянного тока ( это напряжение подается на выходной источник) является входной источник (если он работает) или аккумуляторная батарея. В любом случае переменный ток на выходе стабилен, без каких-либо прерываний выходного напряжения, независимо от состояния сети переменного тока на входе.

В системе резервного электропитания введен переключатель, который позволяет устранить многие проблемы. Он переключает источники питания, когда исчезает напряжение в сети или нужно зарядить аккумуляторы. Здесь материальная выгода достигается ценой кратко временного исчезновения выходного напряжения.

В нормальных условиях переключатель подает входное переменное напряжение непосредственно на выход. При исчезновении входного напряжения, схема управления системой резервного электропитания подключает (с помощью переключателя) выходной источник питания к сети. В результате в нормальных условиях источник питания отключён, т.е. система резервного электропитания не перегревается, полная нагрузка входного источника уменьшается, а стоимость системы резервного электропитания резко падает. Ёмкость аккумуляторов определяет время поддержания напряжения при его исчезновении в сети.

Управление аккумуляторной батареей. Система резервного электропитания следит за емкостью аккумуляторной батареи и уровнем ее зарядки. Она подает сигнал тревоги при разрядке аккумуляторов и выдает сообщение если нужно заменить аккумуляторы.

Разработка структурной схемы.

Разработка структурной схемы является начальным этапом проектирования любого электронного устройства.

Структурной называется схема, которая определяет основные функциональные части изделия и связи между ними. Структурная схема лишь в общих чертах раскрывает назначение устройства и его функциональных частей, а также взаимосвязи между ними, и служит лишь для общего ознакомления с изделием.

Составные части проектируемого устройства изображаются упрощенно в виде прямоугольников произвольной формы, т. е. с применением условно-графических обозначений. Внутри каждого прямоугольника, функционального узла устройства, указаны наименования, которые очень кратко описывают предназначение конкретного блока.

На основании выполненного аналитического и согласно перечня выполняемых функций разработанное устройство содержит в своем составе:

понижающий трансформатор;

аккумулятор с напряжением 24 В;

преобразователь постоянного напряжения 24В в переменное 220 В/50 Гц; ергопотребитель электрический сеть схема

зарядное устройство для аккумулятора;

- схемы сравнения уровней напряжения;

- блок управления.

Исходя из этого функциональная схема системы резервного электропитания имеет вид в соответствии с рисунком 2.1.

Рис.12.1 Структурная схема устройства.

Назначение блоков следующее:

- выпрямитель - включает в себя понижающий трансформатор и зарядное устройство для аккумулятора, величина выходного напряжения на выходе блока +29В;

- аккумулятор- обеспечивает постоянное напряжение +24В в аварийном режиме, которое затем преобразуется в переменное 220В, а так же является источником напряжения для стабилизатора в аварийном и нормальном режиме;

- стабилизатор- обеспечивает постоянное напряжение питания +5В для микросхем устройства, также является источником опорных напряжений для схем компараторов;

- инвертор - преобразует постоянное напряжение аккумулятора +24В в переменное 220В частотой 50 Гц в аварийном режиме;

- компаратор 1- выполняет сравнение уровня напряжения с выхода выпрямителя и аккумулятора, в случае, если напряжение на аккумуляторе больше - вырабатывается управляющий сигнал, который соответствует аварийному режиму (напряжение сети меньше допустимого значения);

- компаратор 2 - выполняет сравнение уровня напряжения с выхода аккумулятора и фиксированного значения Uоп2, в случае, если напряжение на аккумуляторе меньше - вырабатывается управляющий сигнал, который соответствует режиму разряженного аккумулятора (напряжение аккумулятора меньше допустимого значения);

- компаратор 3 - в аварийном режиме выполняет сравнение уровня пониженного напряжения с выхода инвертора и фиксированного значения Uоп3, в случае, если напряжение на выходе инвертора меньше - вырабатывается управляющий сигнал, который соответствует режиму при котором ИБП не обеспечивает заданное значение на выходе источника (напряжение источника меньше допустимого значения);

- ключ 1 - обеспечивает коммутацию сети и нагрузки в нормальном режиме;

- ключ 2 - обеспечивает коммутацию аккумулятора и нагрузки в аварийном режиме;

- блок управления - обрабатывает управляющие сигналы с выходов компараторов и в зависимости от состояния компаратора 1 - управляет ключами 1 и 2, переходя в аварийный режим работы и индикатором "Аварийный режим"; состояния компаратора 2 - управляет индикатором "Аккумулятор разряжен"; состояния компаратора 3 - управляет индикатором "Смените источник питания";

- индикация - обеспечивает светодиодную индикацию для трех режимов работы - "Аварийный режим", "Аккумулятор разряжен", "Смените источник питания".



2. Разработка принципиальной схемы

Расчет узлов и блоков.

Расчет схемы блока выпрямителя:

Выпрямитель включает в себя понижающий трансформатор Тр1 и два диодных моста VD1-VD4, VD5-VD8. Принципиальная схема выпрямителя имеет вид в соответствии с рисунком 1.3.1.1.

Рис. 1.3.1.1 Принципиальная схема выпрямителя и компаратора 1.

При наличии напряжения сети выпрямитель обеспечивает оптимальный режим заряда внешней аккумуляторной батареи (АКБ), состоящей из двух последовательно соединенных свинцово-кислотных аккумуляторов с номинальным напряжение 12 В и емкостью 17 А/ч каждый. Полная мощность двух последовательно соединенных аккумуляторов будет составлять 24•17=408 (В•А)/ч.

В качестве аккумуляторных батарей применим герметичные необслуживаемые свинцово-кислотные аккумуляторные батареи АКБ -17 производителя Alarm Power, имеющие параметры: 12В/17,0 А/ч, максимальный ток заряда 3 А, 181х76х167 мм, 6,1 кг, -10…+50єС (оптимально 20єС), [6]. Заряд АКБ происходит напряжением 27-29 В при максимальном токе заряда 3 А. Исходя из параметров АКБ рассчитываем выпрямитель VD1-VD4, VD5-VD8 и выбираем тип трансформатора.

Расчет мостовой схемы выпрямителя.

Согласно справочных данных справедливо соотношение:

Uобр max/Uо = 1,57,

где Uобр max - максимальное обратное напряжение диода, В;

Uо - постоянное выпрямленное напряжение, В.

Iср. пр /Iо = 0,5,

где Iср. пр - средний прямой ток диода, А;

Iо - постоянный выпрямленный ток, А.

Iпр max /Iо = 1,57,

где I пр max - максимальный прямой ток диода, А.

Определим режим работы диодов, учитывая что Iо=3 А, Uо=29 В:

Uобр max = 1,57?Uо=1. 57?29 = 45.53 В;

Iср. пр = 0,5?Iо = 0.5?3 = 1.5 А;

Iпр max = 1.57?Iо = 1.57?3 = 4.71 А.

Выбираем диоды, исходя их условия:

Uобр max (диода) > Uобр max = 45.53 В;

Iср. пр (диода) > Iср. пр = 1.5 А;

Iпр max (диода) > Iпр max = 4.71 А.

В качестве диодов VD1 ч VD4, VD5 ч VD8 выбираем диод типа КД202В, имеющего параметры: Uобр max (диода) = 70 В, Iср. пр (диода) = 5 А, Iпр max (диода) = 5 А, Uпр (диода) = 0,9 В.

Расчет фильтра на выходе выпрямителя. В качестве фильтра применяем емкость С1, С2 Значение емкости определим, исходя из желаемого коэффициента пульсаций на выходе фильтра. Задаем Кп ф = 0.1.

Величину емкости фильтра определим по формуле:

Сф = tр/(2 Кп ф?R0),

где tр ? 7 мс - время разряда емкости при f =50 Гц;

R0=U0/I0 =29/3=9.7 Ом - эквивалентная нагрузка.

Таким образом Сф = 7?10-3 / (2?0.1?9.7) ? 3.6?10-3 Ф.

Выбираем конденсатор из ряда Е24:

С1, С2 - К-50-31- 40 В- 4700 мкФ ±20%.

Расчет сетевого трансформатора

Действующее значение вторичного напряжения трансформатора равно:

U2 =	Uо? (1+Кп)+2Uпр	=	29? (1+0.1)+2?0.9	= 23.8 В,
	v2		v2

где: Uпр = 0,9 В - прямое падение напряжения на диодах мостового выпрямителя. Полная габаритная мощность трансформатора равна:

Sт =бтр?Ро= бтр?Uо?Iо=1.66•29•3=144.42 ВА,

где б тр = 1.66 - справочное значение для мостового выпрямителя, нагрузка которого начинается с емкостного элемента.

Так как полная мощность двух последовательно соединенных аккумуляторов будет составлять 24•17=408 (В•А)/ч, то в качестве габаритной мощности трансформатора примем значение Sт =400 ВА.

Для мостового выпрямителя действующее значение тока вторичной обмотки трансформатора равно:

I2 = 1.11?Iо = 1.11?3= 3.33 А.

Выбираем стандартный трансформатор из условия:

Sт > 400 ВА;

U2 > 23.8 В;

I2 > 3.33 А.

Выбираем трансформатор ТПП321 - 200,0 на стержневом сердечнике ПЛМ 27х40х58, имеющий параметры, [13]:

Sн = 200 ВА; U1 = 127/220 В; I1 = 2.03/1.15 А; I2 = 4 А; f = 50 Гц.

Для обеспечения расчетной мощности и тока вторичной обмотки применим параллельное включение трансформаторов. Так как трансформаторы имеют равные коэффициенты и напряжения к.з., то параллельное включение обеспечивает:

Sн = 2?200 = 400 ВА, I2 = 2?4 = 8 А.

Схема включения обмоток для получения напряжения U2 =23.8 В

Расчет схемы блока инвертора.

Инвертор состоит из усилителя по току, на двух ключах, которые поочередно работают, и повышающего трансформатора Тр2. Принципиальная схема инвертора имеет вид в соответствии с рисунком 1.3.1.3.

Микроконтроллер К1816ВЕ751 задает импульсный сигнал длительностью 45 мкс на вход ключа VT1 инвертора. После подачи сигнала по истечению 45 мкс ключ VT1 закрывается и через 5мкс открывается ключ VT4. Ключ VT4 открывается тоже на 45мкс. Этот сигнал усиливается по току и подается на вход повышающего трансформатора Тр2. Поочередное включение и отключение ключей создает на входе трансформатора Тр2 переменный магнитный поток, что обеспечивает переменный ток на выходе с трансформатора Тр2. Напряжение на трансформатор Тр2 подается с аккумуляторной батареи 24В.

Рис.1.3.1.3 Принципиальная схема выпрямителя и компаратора 1.

Микроконтроллер К1816ВЕ751 задает импульсный сигнал длительностью 45мкс на вход ключа VT1 инвертора. После подачи сигнала по истечению 45мкс ключ VT1 закрывается и через 5мкс открывается ключ VT4. Ключ VT4 открывается тоже на 45мкс. Этот сигнал усиливается по току и подается на вход повышающего трансформатора Тр2. Поочередное включение и отключение ключей создает на входе трансформатора Тр2 переменный магнитный поток, что обеспечивает переменный ток на выходе с трансформатора Тр2. Напряжение на трансформатор Тр2 подается с аккумуляторной батареи 24В.

Рассчитаем индуктивность первичной обмотки и максимальный ток исходя из известных параметров схемы:

Uпит = 220 В - действующее значение напряжения;

Рн = 400 Вт - выходная мощность;

г = 0.5 - скважность импульсов (задаемся значением); f = 44 кГц - рабочая частота.

Для изготовления трансформатора Т выбираем разъемный Ш-образный магнитопровод марки Ш8x8 с зазором из феррита 1500 НМ. Его параметры:

L = 32, H=16, h=11.5, S = 8, 10 = 8, l1=7.5? д=1(все параметры, мм).

Длина магнитной линии lс = 75.1 мм, площадь поперечного сечения Sc=69.2 мм2.

Так как магнитопровод имеет воздушный зазор, магнитное сопротивление которого много больше магнитного сопротивления магнитопровода, то при определении количества витков индуктивности первичной обмотки вместо длины магнитной линии можно использовать длину воздушного зазора и его магнитную проницаемость.

Определим количество витков первичной обмотки исходя из требуемой индуктивности и известных параметров магнитопровода:

Количество витков вторичной обмотки находим из условия U1/U2=w1/w2, напряжение вторичной обмотки U21=24 В и U22=10 В, на первичной обмотке 310 В, отсюда w21=7 витков и w22=3 витка.

Определим сечение проводов. Для этого находим действующие значения токов в обмотках:

Где j - плотность тока в проводнике, выбираем 4 А/мм2.

Iэф1=1.83 А, Iэф21=0.13 А, Iэф22=0.06 А.

Определим диаметр проводов:

d1=0.76 мм, d21=0.20 мм, d22=0.10 мм.

Выбираем обмоточные провода ПЭВТВ-2 с диаметрами 0.8 мм и 0.21 мм.

Расчет параметров транзисторов инвертора.

Расчет транзисторов VT3 и VT6. Оконечные транзисторы VT3 и VT6 выбираем из условия:

Iк max > 3.33А,

Uкэ max > 24 В.

Выбираем транзистор КТ827А(n-p-n).

Параметры транзистора: Iк max=20 А, Uкэ max=90 В, Рк maxт=125 Вт, h21Э=750, IКБО?1mА, Тпер max=150 ?С, Тпер max=125 ?С,

Амплитуда тока базы транзисторов VT3 и VT6 равна:

I Бm3,6 =	I Кm3,6	=	3.33	= 4.4?10-3 А.
	в 3,6		750

Расчет транзисторов VT2 и V56. Для обеспечения тока базы транзисторов VT3 и VT6 используем транзисторы VT2 и VT5. Ток коллектора транзисторов выбираем из условия:

IКm 2,5 =(10 ч 20) IБm3,6,

IКm 2,5 =10IБm3,6=10•4.4?10-3 = 44 мА.

Транзисторы VT2 и VT5 выбираем из условия:

Iк max > 44мА,

Uкэ max > 24 В.

Выбираем транзистор КТ 315 Д (n-p-n).

Параметры транзистора: Iк max=100 mА, Uкэ max=40 В, Рк max=0.15 Вт, h21Э ? 20, IКБО ? 1 mА, Тпер max=120 ?С, IЭБО < 30 мкА.

Тогда ток базы транзисторов VT2 и VT5 равен:

I Бm2,5 =	I Кm2,5	=	0.044	= 2.2?10-3 А.
	в 5,6		20

Расчет сопротивлений R12 и R17. Сопротивления делителей R12 и R17 определяем из выражения:

R12 = R17 = U БЭ3,6/ IКm 2,5= 0.7/44?10-3 = 15.9 Ом,

Из ряда Е24 выбираем: R12, R17- МЛТ - 0.125-20 Ом ±5%.

Расчет сопротивлений R11 и R16. Сопротивления делителей R11 и R16 определяем из выражения:

Напряжение на коллекторах транзисторов выбираем из условия

24- UБЭ 2,5 - ДU = 24-0.7-5 =18.3 В > UКm 2,5,

где ДU=3ч5В - запас по питанию при разряженном режиме работы аккумулятора.

Принимаем UКm 2,5=18 В. Тогда находим:

Ом.

Из ряда Е24 выбираем: R11, R16 - МЛТ - 0.125-360 Ом ±5%.

Расчет транзисторов VT1 и VT4, сопротивлений R10 и R15. Управление ключами VT1, VT4 осуществляется высоким выходным сигналом микроконтроллер К1816ВЕ751. Используя

справочные данные [10] на микроконтроллер, определяем условие управления транзисторами VT1, VT4 от МК:

I1вых Р0imax =0,3 мА> IБm 1,4.

Задаваясь током управления I0вых Рi=0.1 мА (с целью надежного насыщения транзистора), рассчитаем номинал токоограничительного резистора R10, R15:

Ом.

Из ряда Е24 выбираем: R10, R15- МЛТ - 0.125-4.3 кОм ±5%.

Входные транзисторы VT1 и VT4 выбираем из условия:

Iк max > 1мА,

Uкэ max > 24 В.

Выбираем транзистор КТ 315 Д (n-p-n).

Параметры транзистора: Iк max=100 mА, Uкэ max=40 В, Рк max=0.15 Вт, h21Э ? 20, IКБО ? 1 mА, Тпер max=120 ?С, IЭБО < 30 мкА.

Расчет сопротивлений R9 и R14. Переход транзисторов в режим насыщения будет выполняться при условии:

в 1,4? I Бm1,4 > UБm2,5/R9,14 ,

где UБm2,5 = 24- UБЭ 2,5 - ДU = 24-0.7-5 =18.3 В - напряжение на базе транзисторов VT2 и VT5,

ДU=3ч5В - запас по питанию при разряженном режиме работы аккумулятора.

20•0.0001=0.002 А >18.3/R9,14,

R9,14 > 9150 Ом.

Из ряда Е24 выбираем: R9, R14- МЛТ - 0.125- 20 кОм ±5%.

Ток коллектора транзисторов в режиме насыщения при разряженном режиме работы аккумулятора будет ограничен до значения:

I Кm1,4 = UБm2,5/R9,14 =18.3/910 = 0.0201 А.

Расчет сопротивлений R8 и R13. Сопротивления R8 и R13 определяем выражения:

R8 = R13 > U БЭ2,5/ IКm 1,4= 0.7/20.1?10-3 = 34.8 Ом.

Из ряда Е24 выбираем: R8, R13- МЛТ - 0.125- 910 Ом ±5%

Расчет схемы блоков компараторов:

Исходя из описания работы функциональной схемы системы резервного электропитания , выходное напряжение компараторов должно изменяться в пределах от 0 В до +5 В.

Данным условиям соответствует сдвоенный операционный усилитель с внутренней частотной коррекцией и защитой входа от перегрузок 140УД20А, предназначенный для использования в активных фильтрах, сумматорах, компараторах мультивибраторах и т.д., [ 1,81].

Параметры усилителя при Т = 25 ?С приведены в таблице:

Параметры ОУ 140УД20А при U ип = ±15 В



U ип1, В	U ип2, В	U ип.min, В	Vвых, В/мкс	Uвых, В	Rн min, кОм	I пот, mA	I вх, нA	Uсм, mВ	Д Uсм/ДТ, мкВ/град	КU
+15±1,5	-15±1,5	±5	2,5	>0.3	2	? 2,8	? 200	±5	±2	? 50000

Микросхема позволяет применять однополярное питание [ 1,81] и согласно таблицы 3.1 позволяет иметь питание U ип = +5 В.

Назначение выводов и использование микросхемы с однополярным питанием имеет вид в соответствии с рисунком 1.3.1.4.

Рис.1.3.1.4. Назначение выводов ОУ 140УД20А.

Компаратор 1 -сравнивает напряжение на выходе выпрямителя с напряжение с выхода аккумулятора в аварийном режиме. Если напряжение на выходе выпрямителя меньше, то напряжение на выходе компаратора равно 0 В, что соответствует низкому уровню сигнала (лог.0) для блока управления.

На неинвертирующий вход DA1.1 подается напряжение с выхода выпрямителя VD5-VD8 через делитель R1, R2, R3 с коэффициентом деления обеспечивающим напряжение +5 В.

Исходя из параметров ОУ и выпрямленного напряжения + 29 В выбираем сопротивления из ряда Е24 R1=47 кОм, R3=5.1 кОм. Сопротивление R2=10 кОм переменное и обеспечивает плавную подстройку напряжения срабатывания компаратора.

Напряжение на неинвертирующем входе определяется выражением:

где R2* - регулируемая часть сопротивления R2, кОм.

На инвертирующий вход DA1.1 подается напряжение от источника питания +5 В через делитель R4, R5 с коэффициентом деления меньше единицы. Исходя из параметров ОУ , выбираем сопротивления из ряда Е24 R5=91 кОм, R4=10 кОм.

Напряжение на инвертирующем входе равно:

Выбираем резистор:

R1 - МЛТ - 0.125- 47 кОм ±5%;

R2 - СП-2-2а - 0.5 - 10 кОм ±10%;

R3 - МЛТ- 0.125 - 5.1 кОм ±5%;

R4 - МЛТ- 0.125 - 10 кОм ±5%;

R5 - МЛТ - 0.125- 91 кОм ±5%;

6 - МЛТ- 0.125 - 10 кОм ±5%.

Компаратор 2- сравнивает напряжение с выхода аккумулятора с опорным напряжением Uоп2 в аварийном режиме. Если напряжение на выходе аккумулятора меньше, то напряжение на выходе компаратора равно 0 В, что соответствует низкому уровню сигнала (лог.0) для блока управления

На неинвертирующий вход DA1.2 подается напряжение + 24В с выхода аккумулятора через делитель R18, R19, R20 с коэффициентом деления обеспечивающим напряжение +5 В. Расчет делителя аналогичен расчету напряжения инвертирующего входа компаратора 1. Сопротивление R19 позволяет точно установить напряжение разряженного аккумулятора.

На инвертирующий вход DA1.2 подается напряжение от источника питания +5 В через делитель R21, R22 с коэффициентом деления меньше единицы. Данное напряжение будет являться Uоп2. Расчет делителя аналогичен расчету напряжения инвертирующего входа компаратора 1.

Выбираем резистор:

R18 - МЛТ - 0.125- 47 кОм ±5%;

R19 - СП-2-2а - 0.5 - 10 кОм ±10%;

R20 - МЛТ- 0.125 - 5.1 кОм ±5%;

R21 - МЛТ- 0.125 - 10 кОм ±5%;

R22 - МЛТ - 0.125- 91 кОм ±5%;

R23 - МЛТ- 0.125 - 10 кОм ±5%.

Рис.1.3.1.5. Схема подключения компаратора 2.

Емкость C3 предназначена для сглаживания пульсаций напряжения от аккумулятора. Выбираем конденсатор: С3 - К-50-31- 40 В- 4700 мкФ ±20%.

Компаратор 3- сравнивает пониженное напряжение с выхода инвертора опорным напряжением Uоп3 в аварийном режиме. Если напряжение на выходе инвертора меньше, то напряжение на выходе компаратора равно 0 В, что соответствует низкому уровню сигнала (лог.0) для блока управления.

На неинвертирующий вход DA2.1 подается напряжение с выхода выпрямителя инвертора VD9-VD12 через делитель R24, R25, R26 с коэффициентом деления обеспечивающим напряжение +5 В.

Согласно расчетов действующее значение напряжения на входе выпрямителя VD9-VD12 равно U2=10 В.Так как был произведен выбор диодов мостового выпрямителя при напряжении U2=23.8 В, то диоды выбираем по данным предыдущего расчета.

Выбираем диоды, исходя их условия:

Uобр max (диода) > Uобр max = 45.53 В;

Iср. пр (диода) > Iср. пр = 1.5 А;

Iпр max (диода) > Iпр max = 4.71 А.

В качестве диодов VD9 ч VD12 выбираем диод типа КД213А имеющего параметры: Uобр max (диода) =200 В, Iср. пр (диода) =1.5 А, Iпр max (диода) =10 А, Uпр (диода)= 1В, частотный рабочий диапазон равен 50 кГц. Постоянная составляющая на выходе мостового выпрямителя равна:

U2/U0=1.11,

U0=U2/1.11=10/1.11=9 В.

Расчет делителя аналогичен расчету напряжения инвертирующего входа компаратора 1. Сопротивление R25 обеспечивает плавную подстройку напряжения срабатывания компаратора.

На инвертирующий вход DA2.21 подается напряжение от источника питания +5 В через делитель R27, R28 с коэффициентом деления меньше единицы. Данное напряжение будет являться Uоп3. Расчет делителя аналогичен расчету напряжения инвертирующего входа компаратора 1.

Выбираем резистор:

R24 - МЛТ - 0.125- 47 кОм ±5%;

R25 - СП-2-2а - 0.5 - 10 кОм ±10%;

R26 - МЛТ- 0.125 - 5.1 кОм ±5%;

R27 - МЛТ- 0.125 - 10 кОм ±5%;

R28 - МЛТ - 0.125- 91 кОм ±5%;

R29 - МЛТ- 0.125 - 10 кОм ±5%.

Емкость C34 предназначена для сглаживания пульсаций напряжения от выпрямителя инвертора. Выбираем конденсатор: С4 - К-50-31- 40 В- 4700 мкФ ±20%.

Расчет схемы блока управления, ключей, индикации

В качестве устройства управления используем однокристальный микроконтроллер семейства МК51 К1816ВЕ751.

Прибор выполнен на основе однокристального микроконтроллера К1816ВЕ751, работающего с внутренней памятью программ, что обеспечивается подачей высокого уровня напряжения на вывод (=1). Для генерации тактовой частоты fCLK микроконтроллера к выводам XTAL1 и XTAL2 подключен кварцевый резонатор ZQ1 на частоту 4.8 МГц. Конденсаторы С2, С3 обеспечивают надежный запуск внутреннего генератора МК при включении питания. Цепочка С1, R1 служит для начальной установки (сброса) МК при подачи электропитания. Конденсатор С4 служит для фильтрации импульсных помех, возникающих на выводах источника питания при работе цифровых микросхем.

Рис.1.3.1.6. Схема электрическая принципиальная блока управления ключами и светодиодной индикации.

Приведенные параметры являются типовой схемой подключения и расчету не подлежат.

Выбираем резисторы и конденсаторы:

R30 - МЛТ - 0.125- 8.2 кОм ±5%;

C5, C6 - КТ4-21-100 В - 20 пФ±20%;

C7 - К-50-31- 40 В- 10 мкФ ±20%;

C8 - К-53-1- 30 В- 0.1 мкФ ±20%;

Расчет ключей. Ключи обеспечивает коммутацию сети и нагрузки в нормальном и аварийном режиме. Таким образом, они должны обеспечивать коммутацию напряжения и тока:

Uком = 220 В, Iком =400/220= 1.8 А.

Выбираем исходя из этих параметров в качестве ключей двухконтактное реле РЭС-22 типа РФ 4.500.130.

Электрическая принципиальная схема реле имеет ви.

Рис.1.3.1.7 Электрическая принципиальная схема реле РЭС-22.

Параметры реле типа РФ 4.500.130:

- параметры катушки управления Rобм=2500 Ом, Iсраб=10.5 мА, Iотп=2.5 мА;

- параметры силовых контактов Uком = 220 В, Iком =0.5 А.

При расчете ток коммутации Iком =400/220= 1.8 А. Так как срабатывание реле происходит при токе Iсраб=10.5 мА, а максимальный выходной ток линии порта Р3 не превышает 1,6 мA, то для управления реле применяем транзисторный ключ VT7, VT8.

Выбираем транзистор типа КТ502А с параметрами:

Iк max=150 мА; Uкэ max= 25 В; Uкэ нас = 0,6 В; Pк max = 350 мВт; в= 120.

Максимально необходимый ток базы:

Рис.1.3.1.8 Схема соединения линий коммутации реле РЭС-22.

Отпиранием электрического ключа управляет низкий уровень (логический 0) на выводе Р3.3 и Р3.4. Используя справочные данные [10] на микроконтроллер К1816ВЕ751, проверяем возможность управления транзистором VT7, VT8 от МК:

I0вых Р3imax =1,6 Ма> IБ VT7,8max = 0.09 Ма.

Задаваясь током управления I0вых Р3i=1 Ма (с целью надежного насыщения транзистора), рассчитаем номинал токоограничительного резистора R31, R32:

Выбираем номинал R31, R32 равным 4,3 кОм. Номинал резисторов R33, R34, служащих для более надежного отпирания и запирания транзисторов выбираем равным также 4,3 кОм.

Выбираем резисторы и конденсаторы: R31, R32, R33, R34 - МЛТ - 0.125- 4.3 кОм ±5%.

Расчет индикации.

Светодиодная индикацию обеспечивает три режима работы - "Аварийный режим", "Аккумулятор разряжен", "Смените источник питания". В качестве индикаторов VD13, VD14, VD15 применяем светодиоды типа АЛ336Б.

Параметры светодиодов: Uпр=2.0 В, Iпр=10 мА. Диоды подключены к МК через мощные инверторы с открытым коллектором DD2.1, DD2.2, DD2.3 (микросхема К155ЛН5). Это объясняется тем, что максимальный выходной ток линии порта Р3 не превышает 1,6 мA [10], а для нормального свечения светодиода необходимо задать через него ток 10 мA . Инвертор микросхемы К155ЛН5 обеспечивает: I0вых=40 мА при U0вых=0.7 В, I1пот=48 мА [2].

Таким образом включение светодиодов следует производить выводом логического 0 на выход инвертора. Так как после начальной установки (сброса) МК все его порты настроены на ввод информации, т.е. на их выводах будут логические 1, то в программе работы МК необходимо сразу же после включения электропитания вывести логический 0 в разряды Р3.5, Р3.6, Р3.7 для гашения светодиодов.

Рассчитаем номиналы токоограничительных резисторов R35, R36, R37:

Ом.

Выбираем из ряда Е24 резисторы: R35, R36, R37 - МЛТ - 0.125- 220 Ом ±5%.

Расчет блока стабилизатора.

Стабилизатор обеспечивает постоянное напряжение питания +5В для микросхем устройства, также является источником опорных напряжений для схем компараторов.

Мощность потребляемая ИМС, ОЭВМ, светодиодной индикацией и ключами равна:

Рпот=3•РDA+РМК+3•РVD+РDD+2•Ркл,

где Р=Uип•Iпот - активная мощность потребляемая элементами схемы.

Используя данные расчетов п.3.1-3.4 и приложения А находим:

Рпот=3•5•2.8+5•220 +3•2•10+5•48+2•5•10.5=1547 мВт.

С учетом мощности потребляемой активными сопротивлениями цепи принимаем Рпот=2 Вт.

Ток который должен обеспечивать стабилизатор равен:

Iстаб=Рпот/Uип=2/5=0.4 А.

В качестве схемы стабилизатора выбираем ИМС типа К142ЕН4. Справочные параметры ИМС приведены в таблице:

Таблица - Справочные параметры ИМС К142ЕН4.

Uвх min, В	Uвх max, В	Iвых max, mA	К нс U, %	К нс I, %	Uвых, В	Pрас max, Вт
? 9	? 45	? 103	? 0,05	? 0,25	3 ч 30	? 6

Схема подключения ИМС имеет вид согласно рисунка 1.3.1.9. ИМС является регулируемым стабилизатором напряжения повышенной защиты от перегрева и перегрузки по току.

Рис.1.3.1.9 Схема подключения ИМС К142ЕН4.

Рекомендуемые справочные значения C9, C10, R38 и R39 равны: C9= 2.2 мкФ, C10= 4700 нФ, R38= 1.6 кОм, R39= 22кОм.

Выбираем резисторы и конденсаторы:

R38 - МЛТ - 0.125- 1.6 кОм ±5%;

R39 - СП-2-2а - 0.5 - 22 кОм ±10%;

C9 - К-53-25- 40 В- 2.2 мкФ ±20%;

C10 - К-53-25- 40 В- 4.7 мкФ ±20%.



3. Экономический раздел

3.1 Расчет затрат на сырье и материалы

См = SНi * Цi,

где См --стоимость сырья и материалов, руб.;

Нi -- норма расхода i-го материала, в натуральных показателях;

Цi -- цена за единицу измерения i-го материала, руб.

Результаты расчетов оформляем в таблицу:

Таблица 3.1 - Расчет затрат на сырье и материалы

№ n/n	Наименование материала	Единицы измерения	Норма расхода на устройство	Цена за ед. измерения, ( руб.)	Сумма, (руб.)
1	Припой ПОС 61 ГОСТ 21931 - 76	кг	0,03	9630	288,9
2	Хлорное железо ТУ6-09-3084-82	кг	0,04	3000	120
3	Краска ТНПФ-53 черная	кг	0,02	14240	284,8
4	Ацетон (УАЙТ-СПИРИТ) ГОСТ 2603-79	кг	0,03	3070	92,1
5	Стеклотекстолит СФ-2-35Г-1,5 1с ГОСТ 10316-78	кг	0,2	9330	1866
6	Канифоль сосновая ГОСТ 19113 - 72	кг	0,02	16500	330
Итого	2 981,8

3.2 Расчет затрат на покупные комплектующие изделия и полуфабрикаты

Ск = S(Кi * Цi,)

где Ск -- стоимость покупных комплектующих изделий и полуфабрикатов на одно устройство, руб.

Кi -- количество комплектующих изделий и полуфабрикатов i-го наименования на одно устройство, шт.

Цi -- цена за единицу, руб.

Результаты расчетов оформляем в таблицу:

Таблица 3.2 - Расчет затрат на покупные комплектующие изделия и полуфабрикаты:

№ п/п	Наименование комплектующих изделий и полуфабрикаты	Количество на 1 устройства	Цена за единицу (руб.)	Сумма (руб.)
1	2	3	4	5
1	Диод КД202В	8	700	5600
2	Диод КД213А	4	650	2600
3	Диод АЛ336Б	3	700	2100
4	Конденсатор К-50-31- 40 В- 4700 мкФ	4	1000	4000
5	Конденсатор КТ4-21-100 В - 20 пФ	2	100	200
6	Конденсатор К-50-31- 40 В- 10 мкФ	1	400	400
7	Конденсатор К-53-1- 30 В- 0.1 мкФ	1	200	200
8	Конденсатор К-53-25- 40 В- 2.2 мкФ	1	300	300
9	Конденсатор К-53-25- 40 В- 4.7 мкФ	1	500	500
10	140УД20А	3	1000	3000
11	К1816ВЕ751	1	1000	1000
12	К155ЛН5	2	900	1800
13	К142ЕН4	1	900	900
14	Резонатор 4.8 МГц	1	600	600
15	Резистор МЛТ - 0.125- 47 кОм	3	150	450
16	Резистор СП-2-2а - 0.5 - 10 кОм	2	150	300
17	Резистор МЛТ- 0.125 - 5.1 кОм	3	150	450
18	Резистор МЛТ- 0.125 - 10 кОм	5	150	750
19	Резистор МЛТ - 0.125-91 кОм	3	200	600

20 Резистор МЛТ - 0.125- 910 Ом 2 150 300

21 Резистор МЛТ - 0.125- 20 кОм 4 150 600

22 Резистор МЛТ - 0.125-4.3 кОм 3 150 450

23 Резистор МЛТ - 0.125-360 Ом 2 150 300

24 Резистор МЛТ - 0.125- 8.2 кОм 4 150 600

25 Резистор МЛТ - 0.125- 220 Ом 3 150 450

26 Резистор МЛТ - 0.125- 1.6 кОм 1 150 150

27 Резистор СП-2-2а - 0.5 - 22 кОм 1 150 150

28 Реле РЭС-22 2 1100 1100

29 Транзистор КТ 315 Д 4 500 2000

30 Транзистор КТ827 2 400 800

31 Транзистор КТ502А 2 400 800

32 Трансформатор ТПП321 - 200,0 2 47000 94000

33 Трансформатор ТП 1 7000 7000

Итого 134 450

3.3 Расчет тарифной заработной платы производственных рабочих

ЗПтар = S(Счij * Тei),

где ЗПтар -- тарифная заработная плата производственных рабочих, руб.;

Счij -- часовая тарифная ставка по i-той операции, j-го разряда работ, руб.;

Тei -- трудоемкость i-той операции, чел-час.;

Результаты расчетов оформляем в таблицу:

Таблица 3.3- Расчет тарифной заработной платы производственных рабочих

№ п/п	Наименование операции	Разряд работ	Часовая тарифная ставка	Трудоемкость, (чел-час.)	Сумма тарифной зарплаты,
1	Слесарные	2	922	1	922
2	Монтажные	3	1248	4	4992
3	Лакокрасочные	2	922	2	1844
4	Регулировочные	3	1248	4	4992
5	Механические	2	922	2	1844
Итого	14 594



3.4 Расчет основной заработной платы производственных рабочих

ЗПосн =ЗПтар + Пр

Зпосн = 14594 + 4378,2 = 18 972,2 руб.,

где ЗПосн -- основная заработная плата производственных рабочих, руб.;

Пр -- сумма премии, руб.

Пр =	ЗПтар 100	*%Пр =(14594/100) * 30 = 4 378,2 руб.

где %Пр -- процент премии основным производственным рабочим - 30%.

3.5 Расчет дополнительной заработной платы производственных рабочих (ЗПдоп)

ЗПдоп = ЗПосн * 8,1 / 100,

где 8,1 - % дополнительной зарплаты по предприятию.

ЗПдоп = 18972,2 * 8,1 / 100 = 1 536,7 руб.

3.6 Расчет отчислений от заработной платы производственных рабочих (Озп)

а) в фонд соц.защиты -- 35% от заработной платы;

б) отчисления по обязательному страхованию - 0,3 %.

Озп = 0,353* (ЗПосн + ЗПдоп)

Озп = 0,353 * (18972,2 + 1536,7) = 7 239,6 руб.



3.7 Итого прямые затраты (Зпр)

Зпр = М + ЗПосн + ЗПдоп + Озп

Зпр = 2 981,8+134 450+ 18972,2 + 1536,7 +7239,6 = 165 180,3 руб.

3.8 Расчет накладных расходов (Нр)

Нр=	ЗПосн 100	*169,2=(18972,2/100)*169,2=32 101руб

где 169,2 -- процент накладных расходов по предприятию за базисный период,%.

3.9 Калькуляция себестоимости проектируемого устройства. Расчет отпускной цены проектируемого устройства

Таблица 3.4 - калькуляция себестоимости проектируемого устройства.

№ n/n	Статьи затрат калькуляции	Условные обозначения	Сумма, руб.
1	Материальные затраты	М	137 431,8
2	Заработная плата производственных рабочих	ЗПосн + ЗПдоп	20 508,9
3	Отчисления от заработной платы производственных рабочих	Озп	7 239,6
4	Итого прямые затраты	Зпр	165 180,3
5	Накладные расходы	Нр	32 101
6	Итого полная себестоимость ( С = Зпр + Нр)	С	197 281,3
7	Плановая прибыль (П = Ур * Сп / 100 ; где Ур - уровень плановой рентабельности 20%)	П	39 456,3
8	Сбор в республиканский фонд поддержки производителей сельскохозяйственной продукции, продовольствия и аграрной науки - 2%, Сб = (С + П) * 2 / (100 - 2).	Сб	4 831,4
9	Итого стоимость проектируемого устройства без НДС Сндс = С + П + Сб	Сндс	236 737,6
10	Налог на добавленную стоимость НДС = (С + П + Сб)* 18 , 100 НДС	42 612,8
11	Отпускная цена проектируемого устройства с учетом НДС Цо = С + П + Сб + НДС,	Цо	284 182

Исходя из произведенных расчетов отпускная цена проектируемого устройства составит 284 182 рублей при его полной себестоимости в 197 281,3 рублей и материальных затратах на покупку комплектующих в 137 431,8 рублей. Заработная плата производственных рабочих составит 20 508,9 рублей.



Заключение

В результате выполнения курсовой работы мной были разработаны структурная и принципиальная схемы, на основе знаний полученных при изучении предметов специальности "Электротехнические основы источников питания". При разработке курсовой работы понадобились не только знания специальных предметов, таких как "Радиоэлектроника", "Теоретические основы электротехники", "Эксплуатация и ремонт ЭВС", "Периферийные устройства", "Конструирование ЭВС", но и некоторых общеобразовательных - "Черчение", "Экономика".

В ходе проделанной работы были разработаны функциональные узлы панели и обеспечены взаимосвязи между ними.

Также хочу отметить, что спроектированная мной система резервного электропитания позитивно обоснована со всех сторон жизненно необходимых факторов, экономической эффективности применения, материалосбережения, энергосбережения, быстродействия и конечно же эксплуатационных качеств.



Список использованных источников

1. Аналоговые интегральные схемы: Справочник/ А.Л. Булычев, В.И. Галкин, В.А. Прохоренко - Мн. 1993. - 382с.

2. Аналоговые и цифровые интегральные микросхемы / Под редакцией С.В. Якубовского. -- М.: Радио и связь, 1984.

3. Диоды: Справочник/ О.П. Григорьев, В.Я. Замятин, Б.В. Кондратьев, С.Л. Пожидаев. - М.: Радио и связь, 1990. - 336с.

4.Достанко А.П. Технология радиоэлектронных устройств и автоматизация производства. - Мн.: Высшая школа, 2002.

5.Кожекин Г.Я., Синица Л.М. Организация производства: Учебное пособие. - Мн.: ИП "Экоперспектива", 1998.

6.Лаврус В.С. Батарейки и аккумуляторы. - К.: Наука и техника, 1995.

7. Лосев В.В., Микропроцессорные устройства обработки информации. Алгоритмы цифровой обработки: Учеб. пособие для вузов. / Мн.: Высш. шк., 1990

8.Манойлов В.Е. Основы электробезопасности. - Л.: Энергатомиздат, 1985.

9.Методические указания к выполнению организационно-экономического раздела дипломного проекта для студентов спец. 20.05 "Промышленная электроника", Гомель 1990.

10.Однокристальные микроЭВМ. Справочник / Борыкин В.Е. - Минск. 1994.

11.Однокристальные микроЭВМ. М.: МИКАП, 1994.

12.Полупроводниковые приборы: Транзисторы широкого применения: Справочник/ В.И. Галкин, А.Л. Булычев, П.М. Лямин.,1995. -383с.

13.Резисторы, конденсаторы, трансформаторы, дроссели, коммутационные устройства РЭА: Справ. /Н.Н. Акимов, 1994.

14.Справочное пособие по микропроцессорам и микроЭВМ./Под ред. Л.Н. Преснухина. - М.: Высш.шк., 1998.

15.Скляров В.А. Язык C++ и объектно-ориентированное программирование. - Минск: Высшая школа, 1997.

16.Фонталин Н.Н. Расчеты экономической эффективности в дипломах и курсовых работах Мн.:Высшая школа, 1984г.

17.Цифровые интегральные микросхемы: Справ./ М.И. Богданович, И.Н. Грель, В.А. Прохоренко, В.В. Шалимо.,1991.- 493с.

18.ГОСТ 2.105-95. ЕСКД. Общие требования к текстовым документам.

19.ГОСТ 19.701-90. ЕСПД. Схемы алгоритмов, программ, данных и систем.

Размещено на Allbest.ru

...