Розробка імпульсного блоку живлення

Размещено на http://www.allbest.ru/

Зміст

1. Техніко-економічне обгрунтування дипломного проекта

2. Розрахунково-конструкторська частина

2.1 Огляд програмного забезпечення для розрахунку блоку живлення

2.2 Вибір та обґрунтування структурної схеми

2.3 Розрахунок надійності

3. Технологічна частина

3.1 Розробка технологічного процесу регулювання

3.2 Основні несправності та методи їх усунення

4. Результати експериментальних досліджень

5. Організаційно-економічна частина

5.1 Організація роботи дільниці по виготовленню приладу

5.2 Розрахунок собівартості і ціни виробу

6. Охорона праці

6.1 Аналіз умов праці

6.2 Організаційно-технічні заходи

6.3 Санітарно-гігієнічні заходи

6.4 Заходи по забезпеченню техніки безпеки

6.5 Протипожежні заходи

6.6 Організаційні заходи з охорони праці

6.7 Заходи по охороні навколишнього середовища

6.8 Розрахунок штучного освітлення

Висновки

Література

блок живлення прилад собівартість



1. Техніко-економічне обґрунтування дипломного проекту

Темою дипломного проекту є розробка імпульсного блоку живлення з цифровою індикацією .

Розроблений прилад буде мати велике значення в плані навчання студентів радіотехнічних спеціальностей. За допомогою нього можна забезпечити вихідну напругу +/- 12, +/- 24 В .

Прилад складається з трьох частин : цифровий вольтметр, джерело живлення, цифровий амперметр.

Стабілізатор джерела живлення повинен забезпечувати вихідну напругу +/- 12, +/- 24 В.

Пристрій що розробляється виготовлений з вітчизняних загально доступних комплектуючих, що здешевлює пристрій і підтримує Українське виробництво.

Тому задача проектування в тому, щоб розробити простий, дешевий, надійний та зручний в користуванні та ремонті імпульсний блок живлення з цифровою індикацією.



2. Розрахунково-конструкторська частина

2.1 Огляд програмного забезпечення для розрахунку блоку живлення

Існує декілька спеціалізованих програм які дають змогу розрахувати імпульсні джерела живлення, їхні назви наступні: «Transformer 3000», «SwCAD III», і комплекс програм «PI Expert Suite 6». Кожна з них має свої переваги і недоліки над іншими. А тепер детальніше про кожну з них.

Transformer 3000 це програма яка розраховує один з основних елементів імпульсного блоку живлення (ІБЖ) -- імпульсний трансформатор Від точності його розрахунку і якості виготовлення залежать найважливіші параметри ІБЖ: ККД, маса, габарити, надійність. Точний розрахунок трансформатора -- складне завдання, що вимагає обліку ряду додаткових параметрів. Результати ж будуть всього на одиниці відсотків відрізнятися від наближених. Для радіоаматорської практики цілком достатньо спрощеного розрахунку.

Для економії часу розрахунок доцільно виконувати на комп'ютері за відповідною програмою, наприклад Transformer 3.0.0.0. Програма має розмір дистрибутива 432 КБ, займає на жорсткому диску 1.34 МБ і працездатна в операційних системах, починаючи з Windows 98 SE.

Рисунок 1- Основне вікно програми Transformer 3000

Після запуску програми перш за все визначимося з схемою перетворювача. Для цього в основному вікні рисунок 1 натиснемо на кнопку із зображенням відповідної схеми. Як приклад виберемо схему з імпульсним трансформатором з відведенням від середини первинної обмотки. Після натиснення на кнопку з'являється вікно, показане на рисунку 2 в яке ми введемо початкові дані у верхню частину вікна.

Рисунок 2- Вікно програми з даними для розрахунку і результатами в нижній частині вікна

З п'яти вторинних обмоток, які може одночасно розрахувати програма, використовуваний дві: для живлення навантаження (50 В. 3 А) і для живлення задаючого генератора (15 В, 50 мА). Останній рядок даних -- розміри кільцевого осердя і фериту. Після натиснення на кнопку "Розрахувати!" програма видає результати розрахунку -- параметри трансформатора. Програма результати і початкові дані не зберігає -- коли розрахунок закінчений, їх треба записати на папері або зробити скріншот вікна.

Цією програмою можна розрахувати імпульсний трансформатор двотактного перетворювача з вихідною потужністю від 25 Вт до 5 кВт і частотою перетворення від 4 до 500 кГц на кільцевому магнітопроводі.

Недоліком даної програми є те що вона дозволяє розраховувати трансформатори тільки на кільцевому осерді, що є назавжди зручним при виготовленні бо потрібно мата спеціальні навики і обладнання.

Перевагою даної програми є простота і інтерфейс виконаний на російській мові, що є дуже великим плюсом.

Більш детально про цю програму описано в статті [7], дистрибутив програми для завантаження можна знайти в мережі Internet за адресою:

[ftp://fip.radіo.ru/pub/2006/ OS/Setup Transformer_3000.exe]

SwitcherCAD/LTSpice - програма розроблена компанією Linear Technology, призначена для проектування електричних ланцюгів (аналогових і цифрових) і аналізу їх електричних параметрів в різних режимах. Засоби програми дозволяють будувати електронні кола середньої складності і великої складності за рахунок створення підкіл. Програма надає практично ті ж можливості, що і поширені пакети Microcap, Multisim, ORCAD та інші. На відміну від аналогічних програм SWITCHERCAD характеризується вищою швидкістю моделювання і малим об'ємом необхідного дискового простору.

Також гідністю програми є її вільне розповсюдження (freeware).

До недоліків SWITCHERCAD слід віднести «менш дружній» інтерфейс порівняно з Microcap, Multisim і ORCAD, а також обмежена кількість власних бібліотек елементів, і мікросхеми що вона використовує важко дістати в країні.

Програма працює з тими ж spice-моделями електронних елементів, що і інші симуляторы, тому додаткові бібліотеки можуть бути без зусиль додані до тих, що є.

SWITCHERCADIII призначений для використання як досвідченими інженерами-проектувальниками, так і новачками. Досвідченим інженерам програма дозволить швидко змінювати параметри, компоненти електронних схем, перевіряти працездатність нових схемних рішень і знаходити оптимальні варіанти схем.

Рисунок 3 - Вікно програми SWITCHERCAD під час перевірки і емуляції схеми.

Разом з тим, необхідно пам'ятати, що всі симулятори, включаючи SWITCHERCAD III, - це лише інструменти, що дозволяють спростити процес проектування, який повинен також включати етапи макетування і випробувань.

Особливістю інтерфейсу SWITCHERCAD є те, що, як правило, раніше вибирається процедура, яку необхідно виконати, а потім вибирається об'єкт.

Додаткову інформацію та дистрибутив програми можна знайти на сайті компанії розробника Powerint в мережі Internet за адресою: [http:// www.powerint.com]

Пакет програм PI EXPERT Suite складається з 3х програм:

PI EXPERT - Потужний програмний пакет з графічним інтерфейсом, який проводить наступні дії по розрахунку джерела живлення: автоматичний розрахунок параметрів елементів схеми, оптимізує отриману конструкцію виходячи з критеріїв вартості джерела або його ККД.

Рисунок 4- Головне вікно підпрограми PI EXPERT.

Має можливість автоматичної або ручної покрокової оптимізації. Дозволяє точно підібрати параметри критичних компонентів схеми, необхідних для стійкої роботи джерела. Результат розрахунку представляється у вигляді блок-схеми джерела а також у вигляді таблиці, в яку поблочно зведені параметри елементів схеми. Все це дозволяє скоротити час на проектування джерела від одного для до декількох хвилин.

2) PI XLS - Програма є автоматичною електронною таблицею, яка при введенні початкових даних (з технічного завдання на джерело) повністю розраховує всі параметри джерела. Результат розрахунку представлений у формі таблиці, що представлений на рисунку 4.

3) PI EXPERT TRANSFORMER DESIGNER - за результатами роботи програм PI EXPERT або PI XLS дозволяє згенерувати по кроках специфікацію на трансформатор.



Рисунок 5- Головне вікно підпрограми PI XLS

Рисунок 6 - Головне вікно підпрограми PI Transformer Designer

Ця специфікація буде корисна як при самостійного намотування трансформатора (у лабораторії), також вона годитися для відсилання виробникові трансформаторів для замовлення зразків. Встановлює піни трансформатора виходячи вже з готового проекту джерела, враховує негативна напруга на виході, багато проводну обмотку і максимальне число проводів на пін. При проектуванні трансформатора програма отримує кожну наступну напругу на вторинній обмотці з попереднього (більш маленького). При цьому дуже легко отримати обмотку, в якій всі виходи йдуть за збільшенням напруга, а загальний дріт виходить збоку.

2.2 Вибір та обґрунтування структурної схеми

Згідно проведеного огляду для розрахунку ІБЖ було вибрано пакет програм PI Expert Suite 6.1. Програма дозволяє проводити розрахунок двох видів мікросхем -- TOPSwitch-FX Family (ТОР23Х) з потужністю перетворення до 75 Вт і TOPSwitch-GX Family (ТОР24Х) -- до 290 Вт.

Розглянемо як приклад автоматизоване проектування ІБЖ з вихідною потужністю 216 Вт на мікросхемі TOP249Y. Мікросхема оформлена в корпусі TO-220-7C. Інформація про призначення і функції її виводів приведена в таблиці 1

Таблиця 1- Функції виводів мікросхеми.

Вивід	Позначення	Функціональне призначення
1	С	Control (управління)
2	L	Line Sense (датчик мережевої напруги)
3	X	External Current Limit (зовнішнє обмеження струму)
4	S	Source (витік)
5	F	Frequency (Частота перетворення)
7	D	Drain (витік)



Рисунок 7- Структурна схема мікросхеми.

Вивід 6 відсутній для збільшення пробивної напруги між стоком і іншими виводами.

В обратноходових перетворювачах на основі мікросхеми ТОР249Х як завжди, первинну обмотку імпульсного трансформатора підключають одним виводом до плюса джерела мережевої випрямленої напруги, а другим -- до стоку потужного вихідного n-канального польового транзистора (вивід D мікросхеми). Його витік (вивід S) сполучають з мінусом мережевого випрямляча -- внутрішнім загальним дротом ІБЖ. Випрямлену напругу обмотки зворотного зв'язку імпульсного трансформатора подають на вивід С. Номінальній вихідній напрузі відповідає напруга 5,8 В на цьому виводі. При підвищенні напруги на ній коефіцієнт заповнення комутуючих імпульсів зменшується, а при зниженні -- зростає, завдяки чому здійснюється стабілізація вихідної напруги. Мікросхема перевіряє напругу мережі, з плюсом його випрямляча через резистор опором 2 Мом сполучають вивід L. Генерація комутуючих імпульсів дозволена, якщо випрямлена напруга знаходиться в межах 100...375 В. Цю функцію можна відключити, з'єднавши виводи L і S.

Граничне значення струму стоку регулюють, змінюючи опір резистора, включеного між виводами X і S При опорі менше 7 кОм струм обмежений на максимальному рівні 5...5,8 А. Збільшення опору до 45 кОм викликає обмеження струму стоку на рівні 32 % від максимального, тобто 1,6 1,9 А.

Вивід F може бути сполучене з виводом S або з виводом С- В першому випадку частота перетворення -- 132 кГц, в другому -- 66 кГц. Для зниження спектральної щільності перешкод від перетворювача в мікросхемі застосована модуляція частоти перетворення. Якщо споживана навантаженням потужність знизиться так, що коефіцієнт заповнення комутуючих імпульсів стане менше 10 %, їх частота зменшиться в 4,4 рази. Це сприяє підвищенню ККД перетворювача при малому навантаженні.

Мікросхема нечутлива до струмових перевантажень і замикань виходу. Якщо температура кристала мікросхеми досягне 140 °С, вузол теплового захисту заборонить проходження комутуючих імпульсів до вихідного транзистора до тих пір, поки температура не впаде до 70 °С.

Фрагмент головного вікна програми показаний на рисунку 11. У лівій частині вікна розміщена панель "дерева" проекту. Права частина головного вікна розділена ще на дві: верхня - вікно проекту, нижняя -- вікно попереджень та повідомлень. Вікно проекту включає дві вкладки: ліву (Block Diagram) -- блок-схему пристрою; праву (Design Results) -- таблицю результатів проектування. У вікні попереджень програма повідомляє про можливі проблеми, які можуть виникнути при реалізації проекту, а також червоним кольором виділяє помилки проектування. Крім того, з'являється повідомлення Design Failed, що свідчить про неможливість реалізації проекту з введеними початковими даними.



Рисунок 8- Фрагмент головного вікна програми

Перш за все, необхідно відмовитися від деяких попередніх установок, використовуваних програмою за умовчанням, і замінити їх на налаштування користувача. Для цього командою Tools/Preferences викликають однойменне діалогове вікно і редагують вміст окремих вкладок. На вкладці New Design Defaults; п разів довше Transformer Defaults вибирають регіон -- Europe, а як "зазор безпеки" (між краєм обмотки і щічкою каркаса) Safety Margin можна залишити 3 мм. У розділі Unit Measure як система одиниць вимірювання необхідно вибрати СІ (SI). У нижньому безіменному розділі важливо проставити прапорці в пунктах Use Custom Input Spec, тоді в новостворюваних проектах використовуватиметься вхідна напруга, вибрана користувачем, і Use Custom Transformers, що дозволить при необхідності застосувати не передбачений в списку трансформатор. Вміст решти вкладок діалогового вікна Preferences можна не міняти, а лише прийняти до уваги використовувану програмою гамму кольорів для виведення результатів проектування. Синій колір указує, що значення розрахункових величин знаходяться в допустимих межах, зелений -- набагато нижче за допустимі значення і на працездатність пристрою не впливають, коричневий -- мають значний запас і, якщо такий запас не потрібний, повинні бути відкоректовані, червоний -- виходять за допустимі межі.

Приступаємо до створення проекту за допомогою команди File/New. В діалоговому вікні "Майстра нового проекту " New PI Expert Design Wizard, що відкрилося, з підзаголовком AC/DC Input Type (Рисунок 8) відзначаємо пункт User Defined (визначено користувачем) і заповнюємо поля Voltage Min -- 176 В і Мах -- 264 В

Рисунок 9-Вікно майстра нового проекту

Після вибору вхідної напруги натискаємо кнопку Далі і переходимо до діалогового вікна DC Outputs (Рисунок 9), натискаємо кнопку Add, в результаті з'явиться додаткова панель Edit Output. Заповнимо в ній порожнисто Voltage (напруга) значенням 35 В, Current (струм) 3 А для першого каналу джерела живлення. Поле Power буде заповнено автоматично значенням 105 Вт.

Натискаємо кнопку ОК і проробляємо аналогічні операції для решти каналів ІБЖ, як це показано на малюнку. Після натиснення на кнопку Далі з'явиться діалогове вікно Design Options рисунок 14. У нім потрібно буде змінити вміст поля Frequency 132 на 66 кГц. Зміст поля Optim.Type -- Cost (вибір способу оптимізації - за вартістю перетворювача) можна залишити без зміни. При вибраному інтервалі зміни вхідної напруги програма вибирає мікросхему і трансформатор найменшої вартості, що забезпечують необхідні параметри. Тільки при значних змінах вхідної напруги і струму навантаження, якщо вибрати Optim.Type -- Efficiency (оптимізація по ККД) може бути потрібна дорожча мікросхема і трансформатор.

Рисунок 10 - Вікно введення параметрів вихідної напруги та струму

Рисунок11- Вікно вибору частоти та оптимізації вартості



Завершуємо роботу з поточним діалоговим вікном і натискаємо на кнопку Далі. Тепер залишається в діалоговому вікні Design Settings ввести ім'я проекту (у нашому прикладі Курсовий_Wt) і натиснути на кнопку Готово.

Програма запропонує варіант необхідного пристрою. На жаль, закладений в програмі список магніто-проводів не такий обширний, як хотілося б, тому з нього вибраний найбільший -- Е55/28/21. У статті [10] написано про досвід застосування "корейських" трансформаторів, призначених для ремонту телевізорів. У нашому випадку було ухвалено аналогічне рішення використовувати інший імпульсний трансформатор з парт номером P/N 51064)61205-00. Його вартість значно менше, чим пропонованих імпортних аналогів повної комплектності в розібраному вигляді. Магнітопровід названого трансформатора типорозміру ER49/27/17 (не магнітний зазор 1,5 мм) характеризується круглим центральним стрижнем, що має більш рівномірний розподіл магнітного потоку і менші втрати енергії.

Призначений для користувача трансформатор необхідно додати в список, викликавши діалогове вікно Custom Transformer клацанням по трансформатору на блок схемі проекту. Після заповнення таблиці параметрами трансформатора, наприклад, з довідника, необхідно поставити прапорець в полі Use Custom Transformer, а потім натиснути на кнопки Save і ОК. При цьому програма видасть повідомлення, що список призначених для користувача трансформаторів був змінений, що може вплинути на активний проект, а також опитає, чи прийняти зміни. Погодившись з пропозицією, ми повернемося до активного проекту. Необхідно також зберегти призначені для користувача установки інтервалу вхідної напруги командою Active Design/ Save Custom Settings/ Power Supply Input. Тоді в майбутньому інтервал вхідної напруги за умовчанням буде вибраний такій же, як в поточному проекті.

Тепер можна продовжити проектування з призначеним для користувача трансформатором. У цих цілях створюємо новий проект, повторюючи діалог з програмою в описаних вікнах. Після оптимізації програма запропонує вже знайомий варіант джерела живлення, яке можна змінити, викликавши діалогове вікно Transformer Selection і вибравши в списку рядок ER49/27/I7.

Після виконання обчислень у вікні попереджень з'являться декілька повідомлень, у тому числі і про неможливість реалізації проекту, на які поки не звертатимемо уваги, і спробуємо модифікувавши трансформатор, проаналізувавши отримані результати. Відкриємо вікно Transformer Selection, який показаний на рисунку 12.

Рисунок 12- Вікно модифікації трансформатора

Серед основних параметрів червоним кольором виділена надмірна магнітна індукція у момент пуску перетворювача Startup Pk Flux Density (0,44 Тл), синім кольором -- нормальний немагнітний зазор (0,22 мм) і коричневим кольором -- занижена щільність струму в первинній обмотці (2 А/мм2), яка визначається перетворюваною потужністю (ефективним значенням струму) і діаметром (перетином) провідника.

Виберемо у вікні Transformer вкладку Advanced Parameters і в полі параметра Primary Wire Outer Diameter (зовнішній діаметр дроту первинної обмотки), натиснувши на кнопку з піктограмою калькулятора, замінимо значення 1,49 на 0,98 мм. На цій же вкладці збільшимо Number off Primary Layers (число шарів первинної обмотки) з 1 на 2. Після натиснення кнопки ОК програма обчислить нове значення щільності струму 4 А/мм2.

Далі спробуємо отримати зазор, близький до наявного конструктивного (1,5 мм). Оскільки розрахована програмою індуктивність первинної обмотки для заданої потужності трансформатора -- величина постійна, можна припустити, що при збільшенні числа витків обмотки зазор повинен зрости. Але на вкладці Advanced Parameters відсутнє поле числа витків первинної обмотки. Тому скористаємося полем Main Turns -- число витків основної вторинної обмотки, примусове збільшення якого викличе пропорційне воз-растание числа витків первинної обмотки. Після деякого підбору замінимо результатні 5 витків на 11. В результаті зазор збільшився до 1,4 мм, максимальне значення магнітної індукції зменшилося до цілком прийнятних 0,2 Тл, тобто магнітопровід буде достатньо далекий від насичення. Тепер можна вважати, що отриманий варіант трансформатора забезпечить надійну роботу перетворювача.

Створена програмою блок-схема перетворювача рисунок 16 містить основні відомості про проект.

Рисунок 13- Вікно блок- схеми блоку живлення

Щоб дізнатися і при необхідності змінити ємність згладжуючого конденсатора мережевого випрямляча, потрібно клацнути по блоку С*. У діалоговому вікні PI Device/ Advanced Parameters, що з'явилося, в полі Input Capacitance вказано, що ця ємність повинна бути не меншого 220 мкФ.

2.3 Розрахунок надійності

Час безвідмовної роботи приладу визначає такий параметр як надійність. Це одна з важливих характеристик приладів. Розрахунок проводиться з метою оцінки середнього часу напрацювання пристрою на відмову і ймовірністю безвідмовної роботи до певного моменту часу. Даними для розрахунку є принципова схема, перелік елементів, норма напруг, довідникові дані інтенсивності відмов РЕА - і коефіцієнтів інтенсивності відмов К1 і К2.

Використовуючи норми напруг, проведемо розрахунки коефіцієнта навантаження для всіх типів елементів схеми. Враховуючи тип елемента, коефіцієнт навантаження, температуру середовища експлуатації охоронної сигналізації та коректуючи коефіцієнти, визначимо сумарну інтенсивність відмов елементів. Отримані дані занесемо у таблицю та враховуючи отримані дані побудуємо графік безвідмовної роботи охоронної сигналізації.

Для визначення коефіцієнтів навантаження, скористаємось такими формулами:

для резисторів:

КHR=(U2/RH)/Рдоп;

де U - падіння напруги на резисторі;

RH - опір резистора;

Рдоп - допустима потужність резистора;

для конденсаторів:

Кнс = Uроб/Uдоп,

де Uроб - діюча напруга на конденсаторі;

Uдоп - допустиме значення напруги;

для діодів:

КHVD = Іпр/Ідоп,

де Іпр - прямий струм через діод;

Ідоп - допустимий струм через діод.

Для активних елементів коефіцієнт навантаження визначається за напругою, струмом і потужністю і найбільший з них враховується.

Коефіцієнт навантаження за напругою

КHU = Uке/Uке доп,

де Uке - робоче значення напруги

Uке доп - допустиме значення емітер.

Коефіцієнт навантаження за струмом

КНІ = Ік роб/Ік доп,

де Ік роб - робоче значення струму;

Ік доп - допустиме значення струму;

Коефіцієнт навантаження за потужністю для активного елемента.

Кнр = Рк роб/Рк доп,

де Рк роб - потужність, що розсіюється на транзисторі;

Рк доп - допустиме значення потужності.

Таблиця 2 - Карта режимів роботи резисторів.

R	R1	R2	R3	R4	R5	R6	R7	R8	R9
U, B	13,5	5,5	64	0,5	6	3,5	0,5	5	5

Таблиця 3 - Карта режимів роботи конденсаторів.

C	C1	C2	C3	C4	C5	C6	C7	C8	C9	C10	C11	C12
U, B	220	310	151	7	3,3	17,5	17,5	7,5	7,5	12	20	13

Таблиця 4 - Карта режимів роботи діодів

	VD1	VD2	VD3	VD4	VD5	VD6	VD7	VD8
Uзвmax,В	800	220	660	100	100	100	100	100
Uзв, В	210	180	168	35	35	15	15	12

Коефіцієнт навантаження для перемикачів, моточних виробів, приймаються рівними одиниці.

Таблиця 5 - Результати розрахунку інтенсивності відмов

Тип		Фактичне значення параметрів	Номінальне значення параметрів	Умовне позначення	Кн	К2	о10-6, 1/год	i10-6, 1/год
резистори Р, Вт Рдоп, Вт
С2-23-2-68 кОм	1	1,823	2	R1	0,76	0,1	0,5	0,05
С2-23-0,125-10 кОм	1	0,303	0,125	R2	0,71	0,1	0,5	0,05
С2-23-0,5-10кОм	1	0,410	0,5	R3	0,80	0,1	0,5	0,05
С2-23-0,125-6.8 кОм	1	0,039	0,125	R4	0,31	0,1	0,5	0,05
С2-23-0,125-150 Ом	1	0,036	0,125	R5	0,29	0,1	0,5	0,05
С2-23-0,125-1кОм	1	0,1	0,125	R6	0,01	0,1	0,5	0,05
С2-23-0,125-3,3 кОм	1	0,1	0,125	R7	0,1	0,1	0,5	0,05
С2-23-0,125-10 кОм	1	0,025	0,125	R8	0,20	0,1	0,5	0,05
С2-23-0,125-10 кОм	1	0,025	0,125	R9	0,20	0,1	0,5	0,05
конденсатори U, B Uдоп, В
UTX 0,1 мкФ 270В	1	220	270	C1	0,81	0,6	2,3	1,495
Philips 220мкФ 420В	1	310	420	C2	0,74	0,6	2,3	1,495
СГМ-3 100 пф	1	151	1500	C3	0,10	0,1	1,3	0,13
Продовження таблиці 5
Тип		Фактичне значення параметрів	Номінальне значення параметрів	Умовне позначення	Кн	К2	о10-6, 1/год	i10-6, 1/год
К10-7В-Н10-0,1мкФ	1	7	16	C4	0,44	0,6	2,3	1,495
К10-7В-Н10-0,1мкФ	1	3,3	16	C5	0,21	0,1	1,3	0,13
К50-35-1000мкФ-50В	1	17,5	50	C6	0,35	0,4	2,3	0,92
К50-35-1000мкФ-50В	1	17,5	50	С7	0,35	0,4	2,3	0,92
К50-35-1000мкФ-25В	1	7,5	25	С8	0,3	0,3	2,3	0,69
К50-35-1000мкФ-25В	1	7,5	25	С9	0,3	0,3	2,3	0,69
К50-35-100мкФ-25В	1	12	25	С10	0,48	0,3	2,3	0,69
К50-35-100мкФ-25В	1	20	25	С11	0,8	0,3	2,3	0,69
К10-7В-Н10-0,1мкФ	1	13	16	С12	0,81	0,6	1,3	0,832
діоди Іпр,мА(Uзв,В) Іпрmax,мА(Uзвmax,В)
PBL405	1	340	800	VD1	0,26	0,4	2	0,8
P6KE200	1	180	400	VD2	0,48	0,4	2	0,8
UF4005	1	168	600	VD3	0,28	0,4	2	0,8
50SQ100	1	35	100	VD4	0,35	0,4	2	0,8
50SQ100	1	35	100	VD5	0,35	0,4	2	0,8
1N4001	1	15	100	VD6	0,15	0,4	2	0,8
Продовження таблиці 5
1N4001	1	15	100	VD7	0,15	0,4	2	0,8
1N4001	1	12	100	VD8	0,12	0,4	2	0,8
мікр TOP246Y	1			DA1		1	1	1
Трансформа-тор	1			T1	1	0,1	3	0,3
пайка	110				1	1	0,01	1,1
Всього	8,8

Згідно довідникової літератури [5] при відносній вологості в межах 60-70% і температурі в межах 20...40С поправочний коефіцієнт К2 приймається рівним одиниці. Використовуючи довідникові значення інтенсивності відмов і поправочного коефіцієнту впливу К1, розраховуємо інтенсивність відмов радіоелементів і сумарне значення інтенсивності відмов для розробляємого пристрою.

Сумарна інтенсивність відмов визначається по формулі

= і грп

= 8,8*10-6 (1/год)

Визначаємо середній час напрацювання на відмову

Тср = 1/

Тср = 1/8,8*10-6 = 113636 год

Для більшості радіоелектронних приладів ймовірність безвідмовної роботи описується рівнянням

Р (t) = exp(-t),

де Р (t) - функція безвідмовності роботи;

- сумарна інтенсивність відмов.

T - час, на протязі якого працює пристрій.

Побудуємо графік ймовірності безвідмовної роботи.

Таблиця 6 - Розрахунок ймовірності безвідмовної роботи.

t, тис.год	0	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100
Р(t)	1,00	0,92	0,84	0,77	0,70	0,64	0,59	0,54	0,49	0,45	0,41



Рисунок 14 - Графік ймовірності безвідмовної роботи імпульсного блоку живлення



3. Технологічна частина

3.1 Розробка технологічного процесу регулювання

При настройці і регулюванні ІБЖ використовується стендовий метод. Цей метод позволяє збільшувати продуктивність операції регулювання РЕА. Стенд має повний комплект необхідної апаратури, з'єднувальні дроти, перемикачі, гнізда. Блок живлення підключається до стенда через з'єднувач, при цьому на нього подається необхідна напруга живлення, контрольні сигнали, підключається вимірювальні пристрої. Перелік контрольно - вимірювальної апаратури, що використовується при настройці і допоміжного обладнання наведені в таблиці 7.

Таблиця 7 - Перелік контрольно - вимірювальної апаратури та допоміжного обладнання

№	Тип пристрою	Кількість
1	Мультиметер UT-70B	1шт.
2	Стенд для зміни мереженої напруги і контролю струму	1шт.
3	Стенд перевірочний з змінними навантаженнями	1шт.
4	Осцилограф С1-112	1шт
5	Лабораторний блок живлення	1шт

Таблиця 8 -Технологічна карта регулювання і настройки ІБЖ

№	Найменування операції	Вимірювальні прилади	Примітка
1	Підготовча операція.
1	Під'єднати плату ІБЖ, за допомогою роз'ємних з'єднань до випробувальних стендів.	Стенд №2,№3
1.2	Перевірити заземлення, його справність.	Мультиметер
1.3	Провести візуальний контроль якості монтажу.	Плата ІБЖ
2	Настройка і перевірка ІБЖ
2.1	Увімкнути ІБЖ через стенд, якщо лампочка в перший момент загорілась а потім потухла по перевіряє мий блок працездатний	Стенд №2
2.2	Перевірка мережевого фільтра, випрямляча і ємнісного фільтра. Заміряти напругу на С2 (+300-350В)	Мультиметр
2.3	Перевірка споживаємого струму від мережі, при максимальному навантажені.	Стенд№3, №4
22.4	Перевірка на відповідність вихідних напруг, та іх форму осцилографом. Щуп осцилографа приєднати до корпусу, а іншим кінцем продивитися епюри на діодах VD4-VD8	Стенд №3, №4.МультиметрОсцилограф
2.5	Перевірка системи захисту ІБЖ від перенавантаження, і КЗ. Встановити на стенді №4 ручку навантаження на положення 8-10 Ом, струм мережі неповинен перевищувати значення 2А при спрацюванні захисту.	Стенд№3, №4Мультиметр
2.6	Перевірка теплового захисту мікросхеми TOP249Y. Температура спрацювання теплового захисту 140 0С, а робочий режим в межах 60-750С.	Стенд №3, №4Цифровий термометр, потужний паяльник, або газова горілка.
2,7	Перевірка кола зворотного зв'язку.Відключити оптопару від каналу +35В, перевірити чи запуститься блок. З окремого лабораторного блоку живлення подати +35В на отопару, включити ІБЖ. Після включення зменшити напругу до +32-33В, в цих межах повинен спрацювати захист. Якщо він спрацював, то коло ЗЗ працює.
3	Заключна
33.1	Перевірка в зібраному стані протягом 4 годин при номінальному навантажені.	Стенд№3, №4

Рисунок 15- Структурна схема настройки і перевірки ІБЖ

3.2 Основні несправності та методи їх усунення

Характерними причинами виникнення аварійних режимів в схемі ІБЖ є: "кидки" мережевої напруги, що викликають збільшення амплітуди імпульсу на колекторі ключового транзистора; коротке замикання в колі навантаження; лавиноподібне наростання струму транзистора із-за насичення магнітопровода імпульсного трансформатора, наприклад, із-за зміни характеристики намагнічування магнітопровода при перегріві або випадкового збільшення тривалості імпульсу, що відкриває транзистор.

Однією з найхарактерніших несправностей є "пробій" діодів випрямного моста або потужних ключових транзисторів, ведучий до виникнення КЗ в первинному ланцюзі ІБЖ. Пробій діодів випрямного моста може привести до ситуації, коли на електролітичні згладжуючи ємності мережевого фільтру безпосередньо потраплятиме змінна напруга мережі. При цьому електролітичні конденсатори, що стоять на виході випрямного моста, вибухають.

КЗ в первинному ланцюзі ІБЖ може виникати, в основному, з двох причин:

* із-за підключення до розетки, встановленої в мережі, що навантажується, крім засобів обчислювальної техніки, точними установками (верстатами, зварювальними апаратами, сушарками і т.д.).

У результаті в мережі можуть виникати імпульсні перешкоди, амплітудою до 1 кВ, які приводять, як правило, до "пробою" ключових транзисторів.

Практично завжди перегорання мережевого запобіжника сигналізує про вихід ІБЖ з ладу.

Проте для виведення ІБЖ в нормальний режим і коректного контролю всієї вихідної напруги ИБП необхідне зовнішнє навантаження, що забезпечує отримання всього діапазону струмових завантажень.

Справний ІБЖ повинен працювати безшумно. Це витікає з того, що

частота перетворення знаходиться за межею верхнього порогу діапазону чутності, якщо прослуховуються писк, "цікання" або інші звуки, то це інформує про несправність ІБЖ або про його знаходження в аварійному режимі. В цьому випадку слід негайно вимкнути ИБП з мережі і усунути несправність.



Таблиця 9 - Основні несправності виробу та методи їх усунення

№	Ознака несправності	Можливі причини	Усунення
1	Горить мережевий запобіжник	Пробої в елементах плати фільтру живлення ІБЖ, і мережевого випрямляча	У відключеному від мережі модулі живлення перевірити чи не пробитий діод ний міст VD1, конденсатор С1,С2А також перевірити фільтр L1
2	Те ж саме	Несправні елементи імпульсного генератора, пристрої стабілізації або захисту від перевантаження	Перевірити мікросхемуDA1 (чи нема пробою мыж виводами D і S), діоди VD2, VD3, і первину обмотку T1.
3	Те ж саме	Несправні елементи в пристроях стабілізації або захисту від перевантаження	Перевірити випрямні діоди VD3-VD7, конденсатори С6-С10, а також вторині обмотки трансформатора.
4	Відсутні напруги на виході(запобіжник цілий)	Несправна мікросхема DA1, DA2, DA3, або КЗ в вториній частині блоку живлення.	Перевірити чи є імпульси на виводі С DA1, чи справна DA2 і DA3.Перевірити випрямні діоди VD3-VD7, конденсатори С6-С10
5	Напруги на виході вище чи нижче номінальних	Несправні елементи в пристроях стабілізації	Перевірити чи незамкнуті обмотки Т2 між собою, цілі діоди VD3-VD7, конденсатори С6-С10
6	Вихідні напруги змінюються зі зміною напруги мережі	Несправні мікросхема DA1	Замінити DA1
7	Чути високочастотний свист.	Брак трансформатора Т1, вихід з ладу DA1	Заміна Т1, DA1



4. Результати експериментальних досліджень

4.1 Дослідження стабілізатора напруги

Для проведення дослідження необхідні слідуючі прилади і обладнання:

ЛАТР;

Стабілізатор напруги;

В3-38.

Таблиця 10 -Тимчасова нестабільність напруги стабілізатора.

№п/п	Uвх,В	Uвих1,В	Uвих2,В
1	220	24,0	12,0
2	215	23,9	11,9
3	210	23,8	11,8
4	205	23,6	11,7
5	200	23,5	11,5
6	190	23,3	11,4

По результатам таблиці 10 будуємо графік залежності Uвих від Uвх

Рисунок 17 - Графік залежності Uвих від Uвх

З графіка видно, що стабілізатор напруги працює нормально при зміні вхідної напруги в широкому діапазоні.

4.2 Дослідження похибки вимірювання напруги

Для проведення дослідження необхідні слідуючи прилади і обладнання:

Блок живлення

Досліджуємий вольтметр

M890G

Таблиця 11 - Результати досліду

Досліджуємий вольтметр, В	M890G, В	?, В	д, %
1	0,998	0,002	0,2
5	4,991	0,009	0,18
10	10,015	0,015	0,15
15	14,981	0,019	0,1267
20	20,023	0,023	0,115
25	25,018	0,018	0,072
30	29,98	0,02	0,0667

З таблиці 2 видно що результати відносної похибки не перевищують значень заданих в ТЗ (0,2 %).



5. Організаційно-економічна частина

5.1 Організація роботи дільниці по виготовленню приладу

Вихідні дані:

Таблиця 12 - Технологічні операції і норми часу на виготовлення приладу

Найменування операції	Норма часу на операцію на один прилад	Розряд роботи
Комплектування	0,2год.	II
Травлення плати	0,2год.	ІІ
Монтаж	0,2год.	ІІІ
Регулювання	0,2 год.	IV
Контроль	0,1 год.	II
Пакування	0,1 год.	II

Річна програма випуску, шт. ..21500

Коефіцієнт виконання норм......1,04

Кількість змін роботи дільниці2

Плановий відсоток втрат часу на ремонт обладнання, %..3

Плановий відсоток втрат робочого часу на одного працюючого, % 12

Розмір премії робітникам,..................................................................40

Розмір премії іншому персоналу,....................................................25

Відсоток додаткової заробітної плати:

основним робітникам..13

допоміжним робітникам.11

спеціалістам..8

Номінальний фонд робочого часу, год.....2002

Відсоток відрахування на соціальні потреби, %.....................................37

Рентабельність виробу, %.........................................................................19

Транспортно-заготівельні витрати, %.......................................................7

Витрати на утримання обладнання, %....................................................55

Відсоток цехових витрат, %.....................................................................50

Відсоток загально заводських витрат, %................................................35

Відсоток витрат на освоєння виробництва, %.........................................7

Відсоток поза виробничих витрат, %.......................................................3

Економічний потенціал і темп науково-технічного прогресу в значній мірі залежить від вдосконаленої системи організації, планування і керування виробництвом. Особливе значення цієї системи полягає в тому що вона застосовується в сучасних умовах розвитку промисловості що характеризується зростаючими масштабами, динамікою випуску продукції, техніки технології і організації виробництва, зростанням культурно-технічного рівня кадрів.

Сучасний стан економіки нашої держави потребує від кожного спеціаліста досконало і вміло застосовувати методи прискореного впровадження результатів наукових досягнень. В значній мірі ці зобов'язання вимагаються до спеціалістів науково-технічної професії, до числа яких належить електронна промисловість.

Розробка сучасної електронної апаратури на високому науково-технічному рівні, вибір з ряду можливих конструкції оптимального варіанту який забезпечував би максимальний ефект при мінімальних затратах, а також подальше розширення сфери застосування виробів електронної техніки і підвищенні ефективності їх використання в значній мірі залежать від якості організаційно-економічної підготовки інженерів.

Потрібно виробити стійку систему економічної освіти робочих і інженерів так щоб кожний міг кваліфіковано, із знанням справи підходити до економічної оцінки технічних рішень.

При виконанні організаційно-економічної частини дипломного проекту необхідно висвітлити як здійснюється організація роботи дільниці для чого проводяться наступні розрахунки: розрахунок чисельності робітників та розрахунок фонду заробітної плати.

Розрахунок чисельності робітників

Розрахунок числа основних робітників ведеться за професіямиі розрядами на основі розробленого технологічного процесу по такою формулою:

Ч0 = Nвип•tі/Теф•Квн

де Чо - розрахункове число основних робітників визначеної професії і розряду, чол.;

Тд - дійсний річний фонд часу роботи одного робітника, год.

Теф=Фн•(1-В/100)

де В - плановий процент втрат часу на 1 робітника.

Теф =2002•(1-12/100)=1762 год.

Комплектувальник:

Ч0=21500•0,8/1762•1,04=9чол.

Слюсарь:

Ч0=21500•0,4/1762•1,04=5чол.

Монтажник:

Ч0=21500•0,8/1762•1,04=9чол.

Регулювальник:

Ч0=21500•0,7/1762•1,04=8чол.

Контролер:

Ч0=21500•0,2/1762•1,04=2чол.

Пакувальник:

Ч0=21500•0,1/1762•1,04=1чол.



Таблиця 13 - Зведена відомість складу основних робочих дільниці

Професія	Кількість робочих	Розряд	Середній розряд
		І	II	III	IV	V	VI
Комплектувальник	9		9					2
Слюсар	5		5					2
Монтажник	9			9				3
Регулювальник	8				8			4
Контролер	2		2					2
Пакувальник	1		1					2
Усього	34		17	9	8			2,34

Розрахунок чисельності іншого персоналу.

Кількість допоміжних робочих становить 10-15% від основних, рівна 4. До них належать підсобний робітник (IIр) , прибиральниця(IIр), налагоджувач обладнання(III р), електрик(III р) .

Кількість інженерно-технічних робочих становить 5-10%, рівна 3. До них належать майстер (2чоловіки) і технолог.

Організація роботи дільниці

Правильна організація робочого місця сприяє:

- підвищенню продуктивності праці працівника;

- мінімальним витратам часу, який необхідний для роботи;

- створенню зручних умов для виконання роботи;

- забезпеченню сприятливих і безпечних умов роботи.

Раціональне планування робочого місця дозволяє не витрачати часу на зайві рухи. При плануванні робочих місць необхідно забезпечити щоб у працівника завжди знаходились під рукою засоби для оперативної роботи. Інструмент і крихітні деталі потрібно розміщувати на верстаті, в зоні оперативної роботи, а середні і великі заготовки, деталі, об'ємні інструменти поряд з верстатом, або на підставці і т п.

Все що працівнику необхідно взяти лівою рукою, повинно бути розміщене зліва від нього, а якщо правою - справа.

Матеріали і інструменти, які беруться обома руками потрібно розміщувати з тої сторони верстату куди під час роботи обернений працівник. В зоні оперативної роботи повинні бути встановленні підставки для технічних документів а також засоби сигналізації. Запасні інструменти і матеріали, а також інструменти і засоби, які призначені для обслуговування робочого місця і виконання підготовчо-завершальних робіт повинні зберігатись в спеціальних шафах і ящиках які можуть розташовуватись у віддаленому від робочої дільниці місці. Майстер повинен виконувати такі функції, як нагляд за дільницею в цілому, забезпечення безпечних умов праці, проведення інструктажів, забезпечення справності обладнання та інше.

Функції допоміжних робочих заключаються в прибиранні виробничих приміщень, налагоджуванні обладнання та виконанні підсобних робіт.

Розрахунок фонду заробітної плати

Таблиця 14- Розрахунок основної заробітної плати виробничих робітників

Назва операції	Розрядробіт	Норма часуна 1 виріб	ГТС	Розцінка
Комплектування Травлення плати Монтаж Регулювання Контроль Пакування	ІІІІІІІІVІІІІ	0,80,40,80,70,20,1	2,772,773,43,782,772,77	2,221,112,722,650,550,28
Разом	-	3	-	9,53

Заробітна плата робочих складається з основної і додаткової заробітної плати. Щоб розрахувати фонд зарплати виробничих робітників розраховуємо спочатку фонд заробітної плати прямий.

ФЗПпр=УPі•Nвип=(2,22+1,11+2,72+2,65+0,55+0,28)•21500=

=9,53•21500=204895 грн.

Фонд основної заробітної плати складається з прямої та премії.

ФЗПо=ФЗПпр+ФП

де Пр - премія -40% від прямої заробітної плати.

ФП=ФЗПпр•0,4=204895 •0,4=81958грн.

ФЗП0=204895+81958=286853 грн.

Додаткова заробітна плата (ФЗПдод) - це 13% від основної заробітної плати:

ФЗПдод=ФЗП0•0,13=286853•0,13= 37290,89 грн.

Фонд заробітної плати - це сума основної та додаткової заробітної плати:

ФЗПзаг=ФЗПо+ ФЗПдод =286853+37290,89 =324143,89грн.

Розраховуємо заробітну плату середньомісячну:

ЗПс.м.=ФЗПзаг/(чо*12)= 324143,89/(33*12)=819грн.

Визначається фонд заробітної плати допоміжних робітників:

ФЗПпр= Чді•СТі•Теф ,

ФЗПпр =(2•2,62+2•3,21)•1762=20544,92грн.

Розрахуємо фонд премії:

ФП= ФЗПпр •0,4=20544,92•0,4=8217,97 грн.



Розрахуємо фонд заробітної плати основний:

ФЗП0= ФЗПпр + ФП =20544,92+8217,97 =28762,89 грн.

Додаткова заробітна плата (ЗПД) - це 11% від основної заробітної плати:

ФЗПд=ФЗП0•0,11=20544,92•0,11=3163,92грн.

Розрахуємо фонд заробітної плати загальний:

ФЗПзаг=ФЗП0+ФЗПд=28762,89 +3163,92=31926,81грн.

Розраховуємо заробітну плату середньомісячну:

ЗПс.м.=ФЗПзаг/(чо•12)= 31926,81/(4•12)=665 грн.

Фонд заробітної плати інженерно-технічних робітників визначається за формулою:

ФЗПпр= Чсп• О • Км,

де О - оклад інженерно-технічних робітників, грн.;

Км- кількість робочих місяців;

Чсп - чисельність спеціалістів, осіб.

ФЗПпр=(2•900+800)•11 =28600 грн.

Розрахуємо фонд премії:

ФП =ФЗППр•0,4=28600•0,4=11440грн....