П-подібний LC-фільтр

Размещено на http://www.allbest.ru/

ЗМІСТ

Вступ

1. Загальна частина

1.1 Призначення згладжуючих фільтрів

1.2 Класифікація згладжуючих фільтрів

2. Спеціальна частина

2.1 Класифікація пасивних згладжуючих фільтрів

2.2 П-подібний LC-фільтр

3. Розрахункова частина

3.1 Розрахунок надійності

4. Заходи охорони праці та навколишнього середовища

4.1 Охорона праці і техніка безпеки при роботі з електроустановками

4.2 Основні правила електробезпеки

4.3 Методи звільнення потерпілого від дії електричного струму

4.4 Захист від статичної напруги

5. Експлуатаційна частина

5.1 Методи підвищення надійності електронних пристроїв

5.2 Теплові режими деяких обчислювальних пристроїв

5.3 Способи охолодження електронно обчислювальних пристроїв

ВИСНОВКИ

ЛІТЕРАТУРА



ВСТУП

Електричні фільтри є найважливішим елементом, багато в чому визначає вартість, вага, габарити і надійність апаратури АСП з ЧРК.

Фільтри призначені для формування електричних сигналів із заданими властивостями і виділення певної області частот спектра.

Класифікація фільтрів здійснюється за рядом ознак:

– по виду АЧХ;

– за призначенням;

– за типом елементів.

По виду АЧХ виділяють фільтри нижніх (ФНЧ), верхніх (ФВЧ) частот; смугові (ПФ) і загороджуючі (режекторні, ЗФ або РФ) фільтри. Умовні графічні позначення даних фільтрів і їх типові частотні характеристики для нормованого коефіцієнта передачі К_ф та затухання А_ф = -20lgК_ф.

На частотних характеристиках зазвичай вказують характерні точки -граничні частоти, для яких значення загасання більше, ніж в області пропускання А₀ на задану величину ДА (зазвичай ДА = 3 дБ).

Для визначення області частот затримування фільтра вводять величину мінімально допустимого загасання в цій області А_{ф min} та відповідну частоту f_з. Наприклад, для ФНЧ область частот простягається від f_зв до ?, для ПФ - це області (0; f_зн) и (f_зв; ? ).

За призначенням фільтри АСП діляться на канальні, групові, направляючі, лінійні, допоміжні.

Канальні фільтри (КФ) на передавальній станції служать для формування смуги частот канального сигналу, на приймальні - для поділу смуг частот окремих каналів. КФ є смуговими і включаються на виходах індивідуальних ПЧ передачі і на входах індивідуальних перетворювачів прийому.

Направляючі фільтри (НФ) поділяють різні частотні смуги, використовувані в двосмугових двопровідних системах для передачі сигналів в протилежних напрямках.

НФ являють собою поєднання ФНЧ і ФВЧ з однієї і тієї ж частотою зрізу.

На ОС один з фільтрів включається на виході передавальної частини, а другий - на вході приймальні.

У проміжних підсилюючих пунктах НФ включаються на вході і виході підсилювачів обох напрямків передачі.

Лінійні фільтри (ЛФ) служать для розділення спектрів різних систем передачі, що працюють по одній і тій же лінії зв'язку. Лінійні фільтри подібні НФ і виконуються, як правило, за схемою ФНЧ і ФВЧ з однією частотою зрізу.

Групові фільтри (ГФ) служать для виділення однієї з бічних смуг після групового ПЧ, для захисту групового тракту від перешкод і т.д.

Використовуються також на перепріемних пунктах по ВЧ. Залежно від призначення ГФ можуть бути смуговими, ФНЧ або ФВЧ.

Якщо ГФ реалізується як ПФ, його можна отримати шляхом послідовного включення ФНЧ і ФВЧ. При цьому загасання ПФ дорівнює сумі затуханий ФНЧ і ФВЧ

А_пф(f) = А_нч(f) + А_вч(f). (1.1)

Допоміжні фільтри (ВФ) використовуються для виділення однієї частоти або вузької смуги частот.

До ВФ відносяться:

– фільтри несучих, контрольних та викличних частот;

– режекторні фільтри для придушення залишків несучих і контрольних частот;

– ФНЧ, що включаються на виході індивідуальних демодуляторів;

– фільтри для виділення на проміжних пунктах сигналів службового зв'язку і струму дистанційного живлення;

За типом елементів фільтри класифікуються на:

– фільтри на LC-елементах;

– п'єзоелектричні фільтри;

– магнітострикційні фільтри;

– електромеханічні фільтри.

LC - фільтри дуже громіздкі і часто не можуть забезпечити хороших якісних показників, оскільки добротність котушок індуктивності мала.

Головним достоїнством LC - фільтрів є їх дешевизна і простота виготовлення.

Ці фільтри в основному застосовуються в якості ГФ, НФ, ЛФ, ВФ і дуже рідко - канальних фільтрів.

П'єзоелектричні фільтри засновані на використанні прямого і зворотного п'єзоелектричного ефекту. Кожен п'єзоелектричний кристал може бути представлений у вигляді еквівалентної схеми, де С_к, L_к, R_к - еквівалентні ємність, індуктивність і активний опір кристала, а С₀ - ємність кварцетримача.

Активний опір кварцу Rк набагато менше його реактивного опору. Добротність такого елемента Q_э, визначаєма у вигляді

Q_э = щL_к/R_к, (1.2)

дуже висока і досягає десятків і сотень тисяч.

При виборі або розробці фільтра задають такі основні параметри: граничні значення частот для області пропускання фільтра (f₁; f₂); граничні значення частот для області затримки (0; f₃) и (f₄; ?); граничні значення частот для перехідних областей (f₃; f₁) и (f₂; f₄).

Для області затримування основним параметром є мінімально допустиме значення загасання А_з.min. У смузі пропускання найбільш важливе значення середнього загасання А₀ і максимально допустиме відхилення загасання від середнього значення ДА. Іноді задається поле допуску відхилень, яке в межах смуги пропускання для кожної частоти має своє значення.

В перехідній області частот найбільш важливим параметром є крутизна характеристики фільтра Ѕ_ф, яка визначається у вигляді

Ѕ_ф = А_з.min - А₀/ (f₃ - f₁). (1.3)

При передачі нетелефонних сигналів задають вимоги до фазочастотної характеристики групового часу затримки в смузі пропускання.

Тема мого курсового проекту : "П-подібний LC-фільтр".



1. ЗАГАЛЬНА ЧАСТИНА

1.1 Призначення згладжуючих фільтрів

Не залежно від схеми випрямлячів, випрямлена напруга завжди є пульсуючою і містить, крім постійної складової і змінні складові.

У більшості випадків харчування схем промислової електроніки пульсуючим напругою неприйнято.

Оскільки в будь-якій схемі випрямляча коефіцієнт пульсацій вихідної напруги у багато разів перевищує допустимі межі, на виході випрямлячів включають спеціальний пристрій - згладжують фільтри.

До зглажуючих фільтрів пред'являються наступні основні вимоги:

– З одного боку, в фільтрах необхідно максимально зменшити змінні складові напруги, а з іншого - не допускати істотного зменшення постійної складової;

– При перехідних процесах в фільтрі під час включення і виключення напруги мережі або навантаження кидки напруги і струму повинні перебувати в допустимих межах;

– Власна частота фільтра повинна бути нижче частоти основної гармоніки випрямленої напруги, щоб уникнути резонансних явищ в окремих його ланках.

1.2 Класифікація згладжуючих фільтрів

Залежно від типу елементів, застосованих для побудови згладжуючих фільтрів розрізняють:

– пасивні фільтри - виконуються з використанням опорів, конденсаторів, індуктивностей (С-фільтри, L- фільтри, RC-фільтри , LC-фільтри) ;

– електронні (активні) фільтри - виконуються з використанням активних елементів - транзисторів.

Параметр згладжуючих фільтрів

Основним параметром, що дозволяє дати кількісну оцінку фільтра, що згладжує, є коефіцієнт згладжування S.

Коефіцієнт згладжування показує, у скільки разів фільтр зменшує пульсації.

Якщо фільтр не забезпечує необхідний коефіцієнт згладжування або для зменшення габаритів для LC-фільтрів (зменшення габаритів індуктивності L), фільтри з'єднують послідовно.

Ємнісні фільтри

Цей тип фільтрів відноситься до однолічильних фільтрів. Ємнісний фільтр включають паралельно навантажувальні резистори RH.

Найпростішим фільтром є ємнісний фільтр (С-фільтр).

Індуктивні фільтри

Індуктивний фільтр, що складається з дроселя Lф, включають послідовно з навантажувальним резистором Rн. Він, так само як ємнісний фільтр, відноситься до типу однолічильних фільтрів.

Індуктивні фільтри зазвичай застосовують в трифазних випрямлячах середньої та великої потужностей, т.е. в випрямлячах, що працюють на навантажувальні пристрої з великими струмами.

Транзисторні згладжують фільтри

У порівнянні з пасивними, транзисторні (активні) згладжують фільтри мають ряд переваг:

– Вище якісні і питомі показники;

– Мала залежність коефіцієнта згладжування від зміни навантаження;

– Широкополосность по частотному діапазону;

– Мала ймовірність виникнення небезпечних режимів при перехідних процесах;

– Відсутність сильних магнітних полів;

– простота уніфікації.

Принцип дії активних фільтрів заснований на властивості транзистора створювати в певних режимах роботи різні опору для змінного і постійного струмів.

В даний час в радіоелектронній апаратурі широко застосовують транзистори і мікросхеми, що відкривають великі можливості для її мініатюризації. Проте комплексна мініатюризація неможлива без суттєвого зниження габаритів і маси вторинних джерел живлення і, зокрема, згладжуючих фільтрів.

Зменшити масогабаритні показники згладжують фільтрів можна, використовуючи замість громіздких фільтруючих дроселів і конденсаторів транзисторні фільтри. Переваги транзисторних згладжуючих фільтрів в порівнянні з їх LC-прототипами проявляються особливо при роботі в умовах низької температури навколишнього середовища, коли ємність фільтруючих конденсаторів зменшується, а також при частоті живильної мережі 50 Гц.

Проте, маючи виграш перед LC-фільтрами за вказаними показниками (в 2 … 9 разів), транзисторні згладжуючі фільтри поступаються їм в коефіцієнті корисної дії (ККД). Якщо на дроселі індуктивно-ємнісного фільтра падає напруга 1 … 2 В, то в транзисторних фільтрі на регулюючому транзисторі - до 3 … 5 В.

Перевага цього фільтру - у простоті. До недоліків слід віднести, по-перше, суперечливі вимоги до значення опору резистора R1 (для зменшення пульсації на виході фільтра слід збільшувати опір, а для підвищення ККД фільтра-зменшувати), по-друге, сильна залежність параметрів фільтру від температури, часу, значення струму навантаження, статичного коефіцієнта передачі струму бази транзистора. У таких фільтрах зазвичай резистор R1 підбирають дослідним шляхом.

Недоліки фільтра: менший ККД, необхідність збільшення ємності конденсатора С1 для отримання того ж рівня пульсації на виході, що і у попередніх фільтрів. Для поліпшення його фільтруючих властивостей застосовують N-ланку RC-фільтри в ланцюзі бази транзистора.

Характерні два способи побудови фільтрів.

Перший спосіб полягає в тому, що транзистор включається за схемою з загальним колектором (ОК).

Струм колектора IК в схемі фільтра ОК мало залежить від величини прикладеного до переходу колектор-емітер напруги Uk при постійному значенні струму бази.

Другий спосіб побудови активного фільтра полягає в тому, що транзистор включається за схемою із загальною базою (ПРО).

Режим роботи транзистора по постійному струму визначається величиною R6, а згладжує дію - постійної часу ланцюжка R1C1.

Цей ланцюг стабілізує струм емітера, якщо R1C1 >> Tn, де Tn- період пульсації.

В цьому режимі транзистор має великий диференціальний опір і малий статичний, що еквівалентно дроселю в LC-фільтрах.

Отже, на фільтр поступає постійна складова і, накладена на постійну складову, змінна складова. Оскільки конденсатор для постійної складової становить нескінчений опір, то постійний струм буде протікати лише через навантаження. Опір конденсатора для змінної складової малий, а отже весь струм змінної складової буде, в основному, протікати по колу, яке утворять конденсатор і внутрішній опір джерела живлення. Причому, спад напруги змінної складової на внутрішньому опорі джерела живлення в багатьох випадках більший чим спад напруги на конденсаторі (в ідеальному випадку спад напруги змінної складової на конденсаторі дорівнював би нулю).Оскільки паралельно до конденсатора ввімкнено навантаження -- то напруга основної гармоніки на навантаженню буде дорівнювати напрузі на конденсаторі.Принцип роботи фільтра аналогічний роботі фільтра за схемою з ОК.



2. СПЕЦІАЛЬНА ЧАСТИНА

2.1 Класифікація пасивних згладжуючих фільтрів

У випрямлячах малої потужності використання індуктивного фільтра Lф недоцільно, оскільки вони працюють на високоомні навантажувальні пристрої.

Г-образні фільтри є найпростішими багатоланковим фільтром. Згладжуючі фільтри повинні відповідати наступним вимогам:

– забезпечувати заданий коефіцієнт згладжування пульсацій;

– не порушувати нормальної роботи випрямляча;

– мати мінімальні втрати потужності;

– власна частота фільтра, щоб уникнути резонансних явищ, повинна бути меншою за частоту змінних складових;

– мати малі розміри, масу, вартість, високу надійність.

За будовою фільтри ділять на пасивні (їх виконують на R,L,C - елементах) та активні (транзисторне або лампове виконання).

Струм, який споживають радіотехнічні пристрої, може бути постійним, або може з часом швидко змінюватися. На рисунку 2.1 зображени Г-подібний фільтр LC-типу. Щоб фільтр не мав великого вихідного опору для змінної складової напруги, він повинен закінчуватися конденсатором. Ємність конденсатора розраховують так, щоб максимальний змінний струм навантаження викликав зміну напруги не більшу, ніж встановлений для пристрою цього класу рівень пульсацій. Цей фільтр може бути LC-типу і RC-типу Їх застосовують тоді, коли за допомогою однозвенной фільтрів не виконується пред'являється до них, з точки зору отримання необхідних коефіцієнтів згладжування. Ці фільтри, будучи більш складними за будовою, забезпечують значно більше зменшення коефіцієнта пульсацій.



Рисунок 2.1 Г-подібний фільтр LC-типу

Зниження пульсацій LC-фільтром пояснюється спільними діями індуктивної котушки і конденсатора. На рисунку 2.2 зображений П-подібний фільтр LC-типу.Зниження змінних складових випрямленої напруги обумовлено як сглаживающим дією конденсатора Сф, так і значним падінням змінних складових напруги на дроселі Lф. У той же час постійна складова напруги на навантажувальними резисторами не зменшується, так як відсутній скільки-небудь значне падіння напруги цієї складової на дуже малому активному опорі дроселя.Слід зазначити, що коефіцієнт згладжування RС-фільтра менше, ніж у LC-фільтра.

Рисунок 2.2 П-подібний фільтр LC-типу

П-подібний фільтр відноситься до багатоланковим фільтрам, так як складається з ємнісного фільтра (Сф1) і Г-подібного LC-фільтру LфСФ2) або RС-фільтра RфСф2). Коефіцієнт згладжування багатоланкових фільтрів дорівнює (при дотриманні певних умов) твору коефіцієнтів складових ланок.



Рисунок 2.3. Амплітудно-частотна характеристика схеми пасивного фільтра на паралельному контурі

За графіком амплітудно-частотної характеристики даного пасивного фільтра можна визначити, що схема має один полюсом і двома нулями коефіцієнта передачі. На рисунку 2.3. зображена амплітудно-частотна характеристика схеми пасивного фільтра на паралельному контурі. Один нуль АЧХ відповідає нульовій частоті (постійному струму). Він визначається нульовим опором індуктивності на нульовій частоті. Другий нуль АЧХ припадає на частоту, рівну нескінченності. Найбільшу амплітуду має перша гармоніка напруги випрямляча з частотою . Внаслідок цього після фільтрації її амплітуда залишається досить великою. Тому при розрахунках випрямлячів і фільтрів рівень пульсацій оцінюють по амплітудіпершої гармоніки. Вираз для коефіцієнта пульсацій приймає при цьому вигляд:

, (2.1)

де Uo - рівень постійної складової випрямленої напруги.

Допустимі значення пульсації для деяких радіотехнічних пристроїв мають такі значення:

– мікрофонні підсилювачі - 0,00005 %;

– задаючі генератори передавачів - 0,0001 ... 0,001 %;

– підсилювачі високої та низької частоти - 0,01 ... 0,1 %.

Цей нуль відповідає нульовому опору конденсатора на нескінченній частоті.

Саме наявністю нулів пояснюється несиметричність амплітудно-частотної характеристики смугових фільтрів.

У радіопристроях для усунення небажаних взаємозв'язків між окремими вузлами при живленні їх від одного джерела у склад ланцюгів живлення вузлів уводять розв'язуючі кола. Це можуть бути LC- чи RC-фільтри.

У всіх міркуваннях приймається, що конденсатори й індуктивності ідеальні, в реальних схемах доведеться враховувати паразитні складові елементів схеми.

2.2 П-подібний LC-фільтр

П-подібний фільтр - це тип фільтруючого контуру, який поєднує в собі робочі характеристики ємнісного та індуктивного фільтрів: він перешкоджає змінам як струму, так і напруги.

П-подібні фільтри ефективніше ємнісних і індуктивних фільтрів, тому їх застосовують частіше.

Якщо коефіцієнт згладжування одного фільтра менший відносно потрібного значення, то використовують фільтри, які складаються з двох і більше ланок.

Необхідну напругу для живлення різних каскадів радіоелектронного пристрою часто отримують від одного загального випрямляча.

При цьому, як правило, каскади з малим рівнем сигналу живлять малою напругою з малими пульсаціями, а каскади з великим рівнем сигналу - більш високою напругою і більшими пульсаціями.

Наприклад, для живлення вхідних ланок приймача необхідна напруга у декілька вольт при коефіцієнті пульсацій , а вихідні каскади живлять напругою в десятки вольт при коефіцієнті пульсацій у одиниці процентів.

Для отримання таких напруг доцільно використовувати багатоланковий фільтр.

При малій потужності навантаження використовують фільтри, першою ланкою яких є конденсатор, а наступними - Г-подібні LC-фільтри.

Резонансні фільтри використовують тоді, коли необхідно забезпечити високий коефіцієнт згладжування для однієї із частот напруги пульсацій.

Послаблення інших гармонік у таких фільтрах може бути гіршим, ніж при використанні П- та Г-подібних фільтрів.

П-подібний фільтр складається з двох конденсаторів (С1 і С2) і котушки індуктивності (L1). Конденсатори з'єднані паралельно з навантаженням, а котушка індуктивності з'єднана з навантаженням послідовно.

Такий тип фільтруючого контуру називається П-образним фільтром бо його схема схожа на букву П.

Принцип дії П-образного фільтра

Із зростанням вихідного імпульсу випрямляча зростає і заряд на конденсаторах, а також розширюється магнітне поле навколо котушки індуктивності.

Коли вихідний імпульс досягає найвищої точки, конденсатори повністю заряджені, а магнітне поле котушки індуктивності досягає найбільшої сили.

З падінням вихідного імпульсу випрямляча конденсатори починають розряджатися через навантаження, а магнітне поле навколо котушки індуктивності починає зникати в намагаючись утримати напрямок струму.

Проте, перш ніж повністю розрядяться конденсатори і повністю зникне магнітне поле, випрямляч подасть ще один вихідний імпульс. Цей новий імпульс перезаряджати конденсатори, а магнітне поле навколо котушки індуктивності знову розширюється.

Спільна дія конденсаторів і котушки індуктивності в П-образному фільтрі виробляє більш згладжену пульсацію, ніж вироблена ємнісним або індуктивним фільтрами окремо.

Рисунок 2.4. Форма кривої вихідного сигналу П-подібного LC-фільтра

П-подібні фільтри, це ті ж Г- образні фільтри, до яких додається ще один елемент попереду фільтра. Все, що було написано для Т-образних фільтрів справедливо для П-образних, різниця лише в тому, що вони в порівнянні з Г-подібними, кілька збільшують шунтуючі дію на радіо ланцюга, що стоять перед фільтром.Як і у випадку з Т-подібними фільтрами, для розрахунку П-образних використовують формули подільника напруги, з додаванням додаткового шунтирующего опору першого елемента фільтра. На рисунку показана 2.4. форма кривої вихідного сигналу П-подібного LC-фільтраІнший, менш точний спосіб розрахунку П-образного фільтра починається з розрахунку Г-образного фільтра, після чого, значення "останнього" розрахованого елемента Г-образного фільтра збільшується, або зменшується в два рази - "розподіляється" на два елементи П-образного фільтра. На противагу Т-образному фільтру, якщо це конденсатор, то значення ємності конденсаторів в П-фільтрі зменшується в два рази, а якщо це резистор або дросель, то значення опору, або індуктивності котушок збільшується в два рази.



3. РОЗРАХУНКОВА ЧАСТИНА

3.1 Розрахунок надійності

Складна радіоелектронна апаратура, в тому числі й побутова, складається з окремих блоків, модулів, елементів, від надійності яких залежить реалізація встановлених параметрів надійності в цілому. Отже, необхідно розподілити вимоги до надійності окремих частин апаратури, виходячи з загальних вимог до надійності в цілому.

Методика розрахунку може бути використана для визначення кількісних показників надійності, наприклад, при прогнозуванні на стадіях ескізного і технічного проектування, при розрахунку ЗІП, а також при організації технічного обслуговування ЕОМ.

Під розрахунком надійності розумітимемо визначення числових значень показників за будь-якими вихідними даними.

У зв'язку із включенням кількісних показників надійності у технічні вимоги на апаратуру виникла необхідність не тільки теоретичної, а й практичної перевірки виконання цих вимог за статистичними даними.

Вирішення цієї задачі потребує розробки визначених математичних методів, а також проведення ряду організаційних заходів по збиранню статистичних даних у процесі експлуатації.

Розрізняють аналітичні методи розрахунків при проектуванні апаратури і розрахунку надійності за статистичними даними, отриманими у процесі експлуатації або випробування.

Загальні вимоги до надійності встановлюються з урахуванням призначення, умов експлуатації та наслідків відмов апаратури.

Працездатність ЕОМ частіше всього порушується в результаті відмов обладнання, що трапляються через несправності елементів або з'єднань. Відмови є випадковими подіями і виникають в елементах різного типу з різною інтенсивністю.

Розглянемо терміни, які використовуються при виборі показників надійності :

Несправність - стан апаратури, при якому вона в даний момент не відповідає хоча б одній з вимог технічних умов, установлених як щодо основних параметрів, так і по відношенню до другорядних, які характеризують зручність експлуатації, зовнішній вигляд і т.п.

Відмова - стан апаратури, при якому вона втрачає здатність виконувати задані функції.

Збій - відмову, що самовидаляється і виникає в результаті тимчасово

діючих причин.

Катастрофічний збій - це відмова, що виникла в результаті стрибкоподібної зміни значень одного або декількох основних параметрів виробу.

Незалежна відмова - це відмова, поява якої не залежить від справного чи несправного стану інших елементів апаратури.

Інтенсивність відмов є основною характеристикою, на основі якої обчислюються інші характеристики.

Імовірність безвідмовної роботи системи:

P(t) = P₁(t) * P₂(t) * … * P_n(t) = P_kРазмещено на http://www.allbest.ru/

(3.1)

де n - кількість об'єктів у групі.

Під час розгляду методів розрахунку надійності вважатимемо, що ніяких, попередніх заходів з її підвищення не вжито, елементи, які використовуються, типові і з'єднані між собою послідовно.

Залежність між ймовірністю безвідмовної роботи елемента та інтенсивністю його відмов при розподілі часу безвідмовної роботи за довільним законом визначається виразом:



P(t) = exp[-?л(t)dt]. (3.2)

Ймовірність безвідмовної роботи апаратури з послідовним з'єднанням елементів за надійністю можна показати у вигляді добутку ймовірностей безвідмовної роботи ії елементів:

P(t) = ?P_i(t). (3.3)

Як правило, будь-яка апаратура складається з великої кількості груп різних елементів, які мають приблизно однакову надійність. Інтенсивність відмов (л) характеризується відношенням числа виробів, що відмовили в одиницю часу до числа виробів, що продовжують залишатися справними до початку розглянутого проміжки часу, тобто:

(3.4)

де m - число виробів, які відмовили за час t;

N - число справно працюючих виробів до початку проміжку часу.

Інтенсивність відмов задається найчастіше в розрахунку до початку проміжку часу, тобто має розмірність 1 г. При розрахунку надійності проектуємої ЕОМ, інтенсивність відмов компонентів, що входять і її склад (комплектуючі елементи, функціональні елементи, вузли, блоки і т. п.), вважається постійною і визначається або технічними умовами на них, або даними, отриманими в результаті їх спеціальних випробувань на надійність.

Якщо припустити, що відмови різних елементів взаємно незалежні і кожна відмова носить катастрофічний характер, тобто повністю порушує працездатність, то інтенсивність відмов пристрою дорівнює сумі інтенсивностей відмов елементів, які складають пристрій:



. (3.5)

Тут л_і - інтенсивність відмов елемента і-го типу;

С_і - кількість елементів і-го типу, що входять в пристрій.

Імовірність справної роботи об'єкта протягом проміжку часу дорівнює:

. (3.6)

Середній час між сусідніми відмовами дорівнює:

. (г) (3.7)

Після виникнення відмови працездатність пристрою відновлюється шляхом ремонту(усунення несправності).

Згідно довідкових даних наша система складається з 3 елементів: резистора, конденсатора та котушки індуктивності.

Інтенсивності їх відмов складає 7000 годин для конденсатора, 15000 годин для котушки індуктивності та 10000 годин для інших елементів.

Визначимо показники надійності системи: інтенсивність відмови, середній час безвідмовної роботи.

Вирахуємо інтенсивність відмови для кожного елемента та для пристрою в цілому.

Для резистора інтенсивність складає

Для конденсатора

Для котушки індуктивності

Виходячи з цього сумарна інтенсивність відмов всього пристрою складає :



4. ЗАХОДИ ОХОРОНИ ПРАЦІ ТА НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА

4.1 Охорона праці і техніка безпеки при роботі з електроустановками

З моменту допуску бригади до робіт для попередження порушень вимог техніки безпеки виконавець робіт або спостерігач здійснює догляд. Під час спостерігання забороняється сполучати нагляд за виконанням якої-небудь роботи і залишати бригаду без догляду на цей час.

Дозволяється короткочасна відсутність одного або декількох членів бригади. При відсутності виконавця робіт, якщо його не може замінити відповідальний керівник або особа, що видала даний наряд, або особа з оперативного персоналу, бригада виводиться з розподільного приміщення, двері РП защіпаються й оформляється перерва в роботі.

Періодично перевіряється дотримання працюючими правил техніки безпеки. При виявленні порушень ПТБ або виявленні інших обставин, що загрожують безпеці працюючих, у виконавця робіт відбирається наряд і бригада відсторонюються від місця роботи.

При перерві в роботі протягом робочого дня бригада віддаляється з РП, після перерви жоден зі членів бригади не має право ввійти в РП під час відсутності виконавця робіт або спостерігача, тому що під час перерви можуть відбутися зміни в схемі, що відображаються на умовах проведення робіт.

По закінченні робіт робоче місце приводиться в порядок, приймається відповідальним керівником, який після виводу бригади виконавцем робіт, розписується в наряді про їхнє виконання.

Оперативний персонал оглядає устаткування і місця роботи, перевіряє відсутність людей, сторонніх предметів, інструмента, знімає заземлення і перевіряє відповідно до прийнятого порядку обліку.

Перед початком робіт в електроустановках з метою безпеки необхідно проводити організаційні й технічні заходи.

До організаційних заходів відносять видачу наряду, розпоряджень і допуску до роботи, нагляд під час роботи, оформлення перерв у роботі, перекладів на інше робоче місце й закінчення роботи.

Наряд -- це завдання на безпечне провадження робіт, що визначає їхнє місце й зміст, час початку й закінчення, необхідні міри безпеки, состав бригади й осіб, відповідальних за безпеку виконання робіт.

Наряд виписується на бланку спеціальної форми. Розпорядження -- це завдання на провадження робіт, що визначає їхній зміст, місце й час, міри безпеки й особу, який доручене виконання цих робіт.

Наряд й розпорядження видають особи, що мають V групу яка передбачає можливість виконувати роботу з електроустановками з напругою вище 1000В, і не нижче IV групи з установками з напругою до 1000В. Наряд на роботу виписується у двох екземплярах і видається оперативному персоналу безпосередньо перед початком підготовки робочого місця.

При виконані роботи бригада повинна складатися не менш чим із двох осіб -- виконавця робіт і члена бригади.

Виконавець робіт відповідає за правильність підготовки робочого місця, виконання необхідних для провадження робіт мір безпеки. Він же проводить інструктаж бригади про ці міри, забезпечує їхнє виконання її членами, стежить за справністю інструмента, такелажа, ремонтного оснащення.

Виконавець робіт, виконуваних по поряд з електроустановкою напругою вище 1000 В, повинен мати групу по електробезпечності не нижче IV, з установкою до 1000 В и для робіт, які виконуються за розпорядженням,- не нижче III.

Допуск до роботи здійснюється відповідальною особою по оперативному персоналу. Перед допуском до роботи відповідальний керівник і виконавець робіт, разом перевіряють виконання технічних заходів щодо підготовки робочого місця.

Після цього керівник перевіряє склад бригади і відповідність кваліфікації включених у неї осіб, доводить прізвище відповідального за виконання робіт, членів бригади та зміст дорученої роботи; пояснює бригаді, звідки знята напруга, де накладені заземлення, які частини ремонтованого й сусіднього приєднань залишилися під напругою і яких особливих умов при проведенні робіт треба дотримуватися; вказує бригаді границі робочого місця й переконується, що все ним сказано зрозуміло бригаді.

Після роз'яснень відповідальний доводить бригаді, що напруга відсутня, наприклад, з установкою вище 35 кВ за допомогою накладення заземлень, а з установкою нижче 35 кВ, де заземлення не видно з місця роботи,- за допомогою покажчика напруги й дотиком рукою до струмоведучих частин.

Видаляє тимчасове огородження, знімає плакати "Працювати тут", "Улазити тут", установлює на місце постійне огородження, знімає плакати, вивішені до початку роботи.

По закінченні перерахованих робіт наряд закривається й включається електроустановка.

4.2 Основні правила електробезпеки

Враховуючи, що струм напругою понад 12 вольт в сирих місцях і 36 вольт в сухому місце небезпечний для життя людини, щоб уникнути ураження електричним струмом, необхідно дотримуватися наступних правил безпеки:

– деякі електроприлади вимагають спеціального налагодження, довіряйте цю процедуру тільки фахівцям;

– ніколи не залишайте електроприлади без нагляду;

– не допускайте відхилень від правил використання, зазначених в інструкціях до приладів;

– не приступайте до ремонту електротехнічних виробів, підключених до мережі;

– не користуйтеся електроприладами під душем (або у ванні);

– не вмикайте їх, якщо сумніваєтеся у справності;

– утримувати електропроводку і самі прилади в справному стані.

4.3 Методи звільнення потерпілого від дії електричного струму

Якщо потерпілий почуває себе задовільно, то йому все одно не можна дозволяти підніматися.

Коли людина знаходиться в стані непритомності, але в нього зберігається дихання і пульс, слід дати понюхати розчин аміаку або нашатирного спирту, облити обличчя водою і забезпечити спокій до приходу лікаря.

Якщо потерпілий не дихає , йому необхідно терміново зробити штучне дихання і непрямий масаж серця. При ураженні електричним струмом потрібно використати наступні безпечні методи:

– Забезпечити безпеку шляхом захисного вимикання аварійної ділянки або мережі в цілому;

– За необхідністю дроти перерізають пофазно інструментом з ізольованими рукоятками або перерубують сокирою з сухою дерев'яною ручкою;

– Вимикати напругу рубильником або вимикачем ;

– Відтягувати потерпілого можна і за одяг, якщо він сухий, уникаючи при цьому доторкання до оточуючих металевих предметів та відкритих частин тіла потерпілого;

– особа яка надає допомогу повинна ізолювати себе: надіти гумові рукавиці або обмотати руки шарфом;

– Якщо вимикання не може бути виконано досить швидко, треба терміново звільнити потерплого від дії струмоведучих частин, до яких він торкається .

При цьому особа, яка надає допомогу, повинна пам'ятати що не можна доторкатися до потерпілого, бо це небезпечно для життя рятівника;

– Для звільнення потерпілого від струмоведучих частин або проводу користуються сухою палицею, дошкою або іншим діелектричним матеріалом;

– Після звільнення, потерпілого треба винести в безпечну зону і надати долікарську медичну допомогу і викликати швидку допомогу.

Ніколи не можна відмовлятися від допомоги потерпілому і вважати його мертвим із-за відсутності дихання та серцебиття.

4.4 Захист від статичної напруги

Накоплення зарядів статичної електрики відбувається під час користуванням одягом із штучного волокна, вовни, шовку, іонізації повітря.

Заходи захисту від статичної напруги наступні:

– В селищах і містах, на всіх високих спорудах ставляться блискавковідводи, тому під час грози слід вжити застережливих заходів: вимкнути освітлення і радіоприлади прикрити квартирки і двері;

– На виробництві всі будинки, споруди оснащенні пристроями блискавкозахисту;

– Заземлення або занулення технологічного устаткування, трубопроводів, апаратів;

– Застосування загального і місцевого зволоження повітря робочої зони, якщо це допустимо за умовами виробництва;

– Використання струмопровідної підлоги, взуття , рукавичок.

Заземлення - навмисне електричне з'єднання з землею або її еквівалентом металевих струмопровідних частин , що можуть опинитися під напругою.

Занулення - це навмисне електричне з'єднання з нульовим захисним провідником металевих струмопровідних частин, які можуть опинитися під напругою.

Занулення і заземлення виконуються з метою забезпечення нормальних режимів роботи устаткування та забезпечення безпеки праці людей при порушенні ізоляції.

5. ЕКСПЛУАТАЦІЙНА ЧАСТИНА

5.1 Методи підвищення надійності електронних пристроїв

Основним заходом, що забезпечує справну роботу електронних пристроїв, є своєчасна заміна елементів. Така заміна здійснюється під час профілактичних робіт.

Елементи, значення характеристик яких близькі до гранично допустимих, виявляються двома способами:

– Безпосереднім виміром характеристик елементів або складальних одиниць під час перевірки, на автономному стенді;

– Створенням важкого режиму роботи елементів і складальних одиниць під час рішення контрольних завдань.

Усе різноманіття методів підвищення надійності можна підрозділити на 3 групи: методи підвищення надійності в процесі проектування, виробництва і експлуатації.

В процесі виготовлення і наладки електронних пристроїв використовують наступні методи підвищення надійності.

– Тренування елементів, модулів, вузлів і пристроїв;

– Застосування досконаліших технологічних процесів, грунтованих на новітніх досягненнях науки і техніки;

– Автоматизація процесів виробництва;

– Поліпшення якості вхідного, поточного і вихідного контролю виробів на надійність.

Методи підвищення надійності електронних пристроїв в процесі проектування.

Основними методами підвищення надійності електронних пристроїв при їх проектуванні є:

– Розробка простіших схем модулів, вузлів, блоків і електронних пристроїв в цілому, при мінімальній кількості пайок;

– Використання конструктивних елементів з високими показниками надійності (за умови їх помірної вартості);

– Вибір полегшених теплових н електричних режимів роботи елементів.

– Захист модулів вузлів і блоків від дії ударів, вібрацій н інших несприятливих експлуатаційних чинників;

– Розробка схем з використанням уніфікованих вузлів і модулів, перевірених на надійність в інших машинах;

– Розробка схем і конструкції електронних пристроїв, що полегшують її технічне обслуговування;

– Використання методу резервування на різних конструктивних рівнях;

– Методи підвищення надійності в процесі виробництва.

Забезпечення заданої надійності електронних пристроїв в процесі експлуатації.

5.2 Теплові режими деяких обчислювальних пристроїв

Як відзначалося, вживані в електронно обчислювальні пристрої деталі можуть нормально функціонувати в обмеженому температурному діапазоні, тобто мають обмежену теплостійкість.

Граничні температури, що обмежують діапазон теплостійкості деталей н вузлів, визначаються різними фізичними процесами.

Тому для кожного типу деталей існують найуразливіші в тепловому відношенні області н гранично допустима температура.

Наприклад, в напівпровідникових приладах p - n переходи, середні області анодів, катодів електронних ламп, центральні області обмоток трансформаторів і т.д. в приведених нижче таблицях.

Тепловим режимом електронних обчислювальних пристроїв прийнято називати його температурний стан, т. е. просторово-часова зміна температури пристрою залежно від потужності джерел і стоків енергії, від геометричних і фізичних параметрів пристрою і середовища, куди відводиться тепло.

Значна частина енергії в електронних обчислювальних пристроях перетворюється на теплову, що призводить до підвищення температури його деталей. Відомо, що надійність деталей падає з підвищенням їх температури.

Збільшення температури знижує ізоляційні властивості окремих матеріалів, змінює щільності і рухливості носіїв струму в напівпровідниках, знижує індуктивність насичення в сердечниках, збільшує інтенсивність старіння матеріалів і т. д.

Усі ці чинники можуть привести до спотворення сигналів на виході електронного елементу і навіть до відмови самого елементу.

Отже, забезпечення нормального теплового режиму електронних обчислювальних пристроїв - необхідна(але не єдине) умова його надійної роботи.

Для забезпечення нормального теплового режиму електронно обчислювальних пристроїв слід вибирати оптимальну систему його охолодження, певним чином розмішати окремі частини пристрою один відносно одного.

Таблиця 5.1 Гранично допустимі температури переходів напівпровідникових приладів

Назва радіозапчастини	Температура °С
Германійові прилади різноманітних типів Кремнійові прилади різних типів

Таблиця 5.2 Гранично допустимі температури довкілля для різних радіодеталей

Назва радіозапчастин	Нижня межа температури,°С	Верхня межа температури,°С
Конденсатори
а) паперові
б) склокерамічні
в) електролітичні
Опору
а) поверхневі постійні
б) дослідні постійні
в) постійні
г) недротові змінні

5.3 Способи охолодження електронно обчислювальних пристроїв

згладжуючий фільтр напруга модуляція

Виділимо в електронному обчислювальному пристрої нагріту зону - сукупність деталей(функціональних вузлів), конструктивних вузлів(шасі, плати і т. д.), монтажу. Зазвичай в деталях і функціональних вузлах відбувається виділення тепла, внаслідок чого нагріваються' як самі деталі, так і елементи конструкції, що знаходяться поряд з ними.

Як правило, нагріта зона оточена корпусом електронно обчислювальних пристроїв; між ними часто існує повітряний проміжок. Порівняння різних конструкцій електронно обчислювальних пристроїв і процесів теплообміну, що протікають в них, дозволяє угледіти загальні ознаки і однакові фізичні процеси перенесення тепла. Тоді таку групу пристроїв об'єднують в один клас, наприклад, клас одноблочних пристроїв, у яких нагріта зона охоплює, компактно встановлені касети, а тепло в довкілля відводиться шляхом природної конвекції н випромінюванні.Процес відведення тепла від нагрітої зони здійснюється повітрям(повітряне охолодження), рідиною(рідинне охолодження), випаром рідини(випарне охолодження), за допомогою твердих шин, плат і т. д, що мають високу теплопровідність. (кондуктивне охолодження). Нагріта зона утворена або сукупністю касет з розташованими на них деталями або функціональними вузлами або одним або декількома шасі з розташованими на них порівняно великими деталями або функціональними вузлами.Можлива і інша структура нагрітої зони. Залежно від характеру контакту теплоносія з джерелами тепла розрізняють системи прямої і непрямої дії, працюючі по замкнутому і розімкненому циклам. У системах прямої дії теплоносій безпосередньо омиває поверхні джерел тепла; у системах побічної дії між поверхнею джерел тепла н теплоносієм є різні конструктивні елементи.

Таблиця 5.3 Кліматичні виконання виробів

Кліматичні виконання виробі	Позначення
Вироби, призначені для експлуатації на суші, річках, озерах
Для макрокліматичного району з помірним кліматом *	У
Для макрокліматичних районів з помірним і холодним кліматом *	УХЛ***
Для макрокліматичного району з вологим тропічним кліматом **	ТВ
Для макрокліматичного району з сухим тропічним кліматом **	ТС
Для макрокліматичних районів як з сухим, так і з вологим тропічним кліматом **	Т
Для усіх макрокліматичних районів на суші, окрім макрокліматичного району з дуже холодним кліматом (загальнокліматичне виконання)	О
Вироби, призначені для експлуатації в макрокліматичних районах з морським кліматом
Для макрокліматичного району з помірно-холодним морським кліматом	М
Для макрокліматичного району з тропічним морським кліматом, у тому числі для судів каботажного плавання або інших, призначених для плавання тільки в цьому районі	ТМ
Для макрокліматичних районів як з помірно-холодним, так і тропічним морським кліматом, у тому числі для судів необмеженого району плавання	ОМ
Вироби, призначені для експлуатації в усіх макрокліматичних районах на суші і на морі, окрім макрокліматичного району з дуже холодним кліматом	В

* Вироби у виконаннях У і УХЛ можуть експлуатуватися в теплому вологому, жарком сухому і дуже жаркому сухому кліматичних районах по ГОСТ 16350, в яких середня з щорічних абсолютних максимумів температура повітря вище 40 °С і(чи) поєднання температури, рівної або вище 20 °С, і відносної вологості, рівної або вище 80 спостерігається більше 12 ч в добу за безперервний період більше двох місяців в році.

Конкретні типи або групи тих, що експортуються або інших виробів для макрокліматичного підрайону з теплим помірним кліматом допускається виготовляти в кліматичному виконанні ТУ, якщо технико-экономически обгрунтовані конструктивні відмінності виробів цього виконання від виробів кліматичного виконання У.

** Вказані виконання можуть бути позначені терміном "тропічне виконання".

*** Якщо основним призначенням виробів є експлуатація в районі з холодним кліматом і економічно недоцільне їх використання поза межами цього району, замість позначення УХЛ рекомендується позначення ХЛ(F).

Таблиця 5.5 Робочі значення вологості повітря

Виконання виробу	Категорія виробу	Відносна вологість	Абсолютна вологість, г*м3
		Середньорічне значення	Верхнє значення *
УХЛ	4; 4.1; 4.2	60 % при 20 °С	80 % при 25 °С	10
У, УХЛ (ХЛ*****), ТУ	1; 2 1.1 2.1; 3; 3.1 5*** 5.1	75 % при 15°С 70 % при 15°С 75 % при 15°С 90 % при 15°С	100 % при 25 °С 98 % при 25 °С 98 % при 25 °С 100 % при 25 °С 98 % при 25 °С	11 10 11 13 13
ТС	1; 2 1.1; 3; 3.1;4; 4.1; 4.2 5 5.1	40 % при 27 °С 40 % при 27 °С 90 % при 15 °С 90 % при 15 °С	100 % при 25 °С 80 % при 25 °С 100 % при 25 °С 80 % при 25 °С	10 10 13 13
ТВ, Т, О, В ТМ, ОМ**	1; 2; 5 1.1 2.1; 5.1	80 % при 27 °С 75 % при 27 °С 80 % при 27 °С	100 % при 35 °С**** 98 % при 35 °С 98 % при 35 °С	20 17 20
ТВ,Т, ТМ******	3 3.1	75 % при 27 °С 75 % при 27 °С	98 % при 35 °С 98 % при 35 °С	17 17
ТВ,О, , ТМ, ОМ**	4 4.1 4.2	75 % при 27 °С 60 % при 20 °С 75 % при 27 °С	98 % при 35°С**** 80 % при 25 °С 98 % при 35 °С	17 10 17

* Вказане в таблиці верхнє значення відносної вологості нормується також при нижчих температурах; при більш високих температурах відносна вологість нижча.

При нормованому верхньому значенні 100 аблюдается конденсація вологи, при нормованих верхніх значеннях чи 80 % або 98% конденсація вологи не спостерігається.

Значенню 80 ри 25 °С відповідають значення 90 при 20 °С або 50-60 при 40 °С.

** Для морських суден виконання ОМ, призначених для нетривалого перебування в районах з тропічним кліматом, значень поєднання температури і вологості допускається набувати такими ж, як і для виконання М.

*** Для виробів, призначених для вугільних шахт, значення вологості приймають такими ж, як для виконання Т.

**** Для виробів видів кліматичних виконань ОМ4 і ОМ5, що встановлюються в машинних і котельних відділеннях кораблів, верхнє граничне робоче значення 100 % при 50 °С.

***** Для виконання ХЛ усіх категорії розміщення, окрім 5; 5.1, середньорічне значення - 85 % при мінус 6 °С.

****** Для виконання ТМ категорій розміщення 1; 2; 5; 2.1; 5.1 застосовно також середньорічне значення 70 % при 29 °С.



ВИСНОВКИ

Під час роботи над курсовим проектом було розглянуто П-подібний LC-фільтр, а саме його призначення, застосування. Також загалом були розглянуті типи згладжуючих фільтрів, зокрема ємнісні, індуктивні та транзисторні, їх характеристики, переваги та недоліки, внутрішня структура.

В графічній частині була представлена принципова схема згладжуючого пасисного індуктивного П-подібного LC-фільтру .

Були проведені розрахунки надійності даного перетворювача.

У більшості випадків перевага надається згладжуючим індуктивним фільтрам через простоту використання та невелику цінову політику обслуговування перед транзисторними, які використовуються лише в деяких випадках. Ці пасивні фільтри широко розповсюджені і активно розвиваються.



ЛІТЕРАТУРА

1. Миклашевский С. П. Промышленная электроника. Изд. 2-е, Учебник для электротехнических специальностей техникумов, 1973,с. 689

2. Усатенко С.Т., Каченюк Т.К., Терехова М.В. - Графическое изображение электрорадиосхем (1986), с. 639

3. Браммер Ю.А.. Пащук И.Н. Импульсная техника. Изд.4, перераб. и доп. 1976, с. 612

4. Сенька В. І. за ред. Обереги К., Електроніка і мікросхемотехніка: підручник у 4 т 2000 с. 593

5. Бабич М.П., Жуков І.А. Комп'ютерна схемотехніка. Навчальний посібник. - К.: НАУ, 2002, с. 581

6. Мілих В.І., Шавьолкін О.О. Електротехніка, електроніка та мікропроцесорна техніка: Підручник За ред. В.І.Мілих. - К.: Каравела, 2007, с. 639

7.Майоров С.О. та ін. М 12 Електронні обчислювальні машини (посібник по конструюванню). Під ред. С.О.Майорова. М.,<<Сов.радио>>, 1975 г.

8. Раймонд Мек Імпульсні джерела живлення теоретичні основи проектування і керівництво по практичному застосуванню. Переклад з англійської Пяничникова С.В. Москва видавницький будинок <<Додека-ХХI>> 2008

9. Болюх В.Ф. Данько В.Г.; за ред. Данька В.Г. Основи електроніки та мікропроцесорної техніки: навч. посіб. / - Х. : ХНАДУ, 2008 с.598

Размещено на Allbest.ru

...