Размещено на http://allbest.ru

Размещено на http://allbest.ru

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«МОСКОВСКИЙ АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ

Институт №12 «Аэрокосмические наукоемкие технологии и производства»

Кафедра «Радиоэлектроника, телекоммуникации и нанотехнологии»

Курсовая работа

по дисциплине: «Основы конструирования электронных средств»

на тему «Разработка конструкции электронного модуля первого уровня. Устройство управления светом на микросхеме K561ЛА7»

Выполнил: Цой А.В.

Группа: Т12О-406Б-19

Проверил:

ст. преподаватель

Дителева А.О.

Москва 2022



Содержание

Введение

Выбор электронной компонентной базы

Назначение базовых параметров

Проектирование и расчёт элементов печатного рисунка

Выбор способа установки электрических компонентов на ПП

Заключение

Список использованной литературы



Введение

Человек всегда стремится облегчить свою жизнь, для этого он создаёт различные устройства, которые, могут работать автоматически, без участия человека. Как раз одним из таких стало устройство управления светом.

Принцип работы и конструкция устройства управления светом следующая.

В наличии входной двери с внешней стороны нужно установить три-четыре сверхярких белых светодиода. Они будут освещать вашу дверь и прилегающую территорию. Но нужно чтобы они горели не всегда, а только когда вы пытаетесь найти замок, ключи и прочее. Значит, включать их нужно кнопкой. И расположить эту кнопку так, чтобы вы всегда, даже наощупь могли её найти. Нажимаете эту кнопку, и светодиодная подсветка двери включается на 30-60 секунд (этого времени достаточно для того, чтобы найти ключи, замочную скважину и открыть дверь).

Следующий этап, - вход в квартиру. На дверной коробке нужно расположить герконовый датчик, который будет реагировать на открывание двери. Открываете дверь, и в прихожей включается свет, но не на полную яркость, а так, в 60-70% накала.

Вернёмся к схеме. Два одновибратора на элементах микросхемы К561ЛА7. S1 - это кнопка, которая расположена на внешней стороне двери. Когда её нажимаем, одновибратор формирует импульс. Длительность импульса зависит от параметров RC цепи C1-R2. При таких параметрах получается немного меньше минуты. Импульс снимается с выхода D1.1 и подается на базу высоковольтного транзистора VT1. Его коллекторная цепь подключена на выход выпрямителя на VD2, где пульсирующее напряжение около 170V. Сверхяркие белые светодиоды HL1-HL4 питаются этим напряжением через ограничивающий резистор R4. После нажатия кнопки S1 они горят чуть меньше минуты.

SG1 - герконовый датчик положения двери. Пока дверь закрыта, его контакты замкнуты. При открывании двери контакты SG1 размыкаются и одновибратор D1.3-D1.4 формирует импульс, длительность которого зависит от параметров цепи C3-R7. Импульс поступает на затвор полевого ключа VT2 через резистор R8, ограничивающий ток заряда емкости затвора VT2. Транзистор управляет лампой H1, на которую ток поступает через диод VD3. Диод необходим для полного выключения лампы, и потому что VT2 работает на положительных полуволнах напряжения электросети. К тому же, диод VD3 снижает действующее значение напряжения на лампе, понижая её яркость.

Выключатель S2 - стандартный выключатель, установленный в прихожей. Им можно включать лампу независимо от этой схемы. При этом она включается на полный накал.

Кнопка S1 - любого типа, замыкающая. Герконовый датчик SG1 - самодельный, на основе геркона КЭМ-4 и магнита от магнитного замка для кухонного шкафчика. Можно вместо самодельного герконового датчика поставить стандартный, как для охранных систем. Или установить концевой выключатель - кнопку, которая будет нажата закрытой дверью. Нажатое состояние должно быть замкнутым.

Светодиоды HL1-HL4 - это любые сверхяркие или суперяркие светодиоды белого цвета. У меня были светодиоды неизвестной марки, продавались под ярлыком “сверхяркие, белого холодного света”. Падение на каждом около 3,5V. Здесь они питаются от сети через выпрямитель VD2 и ограничительный резистор R4, ограничивающий на них ток до 10 mA. При таком токе они светят достаточно ярко, и в темноте неплохо освещают не только дверь и замочную скважину, но и лестничную клетку и часть лестничного марша (во всяком случае, ступеньки видно хорошо).

Высоковольтные транзисторы КТ940А широко применялись в отечественных полупроводниковых телевизорах, поэтому в продаже бывают часто. Если нету, можно заменить на КТ604.

Стабилитрон КС510А можно заменить на Д814Б, Д814В, Д814Г, Д814Д, КС512, или импортным на 10-13V и мощность не ниже 0,5W.

Полевой ключевой транзистор IRF840 вполне доступен, но его можно заменить на КП707В2. При мощности лампы не более 200W ему радиатор не требуется. Реально, учитывая что это светильник в прихожей, то мощность вряд ли будет больше 60W.

Время, в течение которого светодиоды остаются включенными, после нажатия S1, можно изменить подбором величин деталей C1 и R2. Время, в течение которого горит лампа можно изменить подбором величин деталей C3 и R7.

Рисунок 1. Устройство управления светом на микросхеме K561KF7

электронный управление свет компоненты печатная плата



Выбор электронной компонентной базы

Конденсаторы

В качестве конденсатора С1 был выбран ECAP SMD, 470 мкФ, 25 В. Габаритные размеры представлены на рисунке 2. Технические параметры изложены в таблице 1.

Рисунок 2. Габаритные размеры ECAP SMD, 470 мкФ, 25 В

Рисунок 3. ECAP SMD, 470 мкФ, 25 В



Таблица 1.

Технические параметры конденсатора ECAP SMD, 470 мкФ, 25 В

Вид монтажа	SMD
Рабочее напряжение, В	25
Номинальная емкость, мкФ	470
Допуск номинала, %	20
Рабочая температура, ?	-40…+105

В качестве конденсатора С2 и С3 был выбран ECAP SMD, 10 мкФ, 50В. Габаритные размеры представлены на рисунке 4. Технические параметры изложены в таблице 2.

Рисунок 4. Габаритные размеры ECAP SMD, 10 мкФ, 50В

Рисунок 5. ECAP SMD, 10 мкФ, 50В

Таблица 2.

Технические параметры конденсатора ECAP SMD, 10 мкФ, 50В

Вид монтажа	SMD
Рабочее напряжение, В	50
Номинальная емкость, мкФ	10
Допуск номинала, %	20
Рабочая температура, ?	-40…+85

Микросхемы

В качестве микросхемы D1 была выбрана К561ЛА7. Габаритные размеры представлены на рисунке 6. Технические параметры изложены в таблице 3.

Рисунок 6. Габаритные размеры микросхемы К561ЛА7.

Рисунок 7. Микросхема К561ЛА7.



Таблица 3. Технические параметры микросхемы К561ЛА7.

Тип логического элемента	2и-не
Количество элементов	4
Напряжение питания, В	3…15
Рабочая температура, ?	-45…+85
Корпус	201.14-1

Лампа

В качестве лампы H1 была выбрана LksmHWLED40WE2745. Габаритные размеры представлены на рисунке 8. Технические параметры изложены в таблице 4.

Рисунок 8. Габаритные размеры лампы LksmHWLED40WE2745.

Рисунок 9. Лампа LksmHWLED40WE2745.

Таблица 4. Технические параметры лампы LksmHWLED40WE2745.

Тип лампы	LED
Цвет лампы	Белый
Мощность, Вт	40
Рабочее напряжение, В	220
Цветовая температура, К	4500

Светодиоды

В качестве светодиодов HL1-HL4 был выбран TDS-P001L4U15 . Габаритные размеры представлены на рисунке 10. Технические параметры изложены в таблице 5.

Рисунок 10. Габаритные размеры светодиода TDS-P001L4U15

Рисунок 11. Светодиода TDS-P001L4U15

Таблица 5. Технические параметры светодиода TDS-P001L4U15

Цвет свечения	Белый
Цветовая температура, К	7000
Световой поток, Лм	110
Мощность, Вт	1



Резисторы

Рисунок 12. Габаритные размеры резистора 0.125Вт 0805 47 кОм, 1%

В качестве резистора R1, R6 был выбран 0.125Вт 0805 47 кОм, 1%. Габаритные размеры представлены на рисунке 12. Технические параметры изложены в таблице 6.

Рисунок 13. Резистор 0.125Вт 0805 47 кОм, 1%

Таблица 6. Технические параметры резистора 0.125Вт 0805 47 кОм, 1%

Вид монтажа	SMD 0805
Номинальная мощность, Вт	0.125
Номинальное сопротивление, кОм	47
Точность, %	1
Рабочая температура, ?	-55…+155

В качестве резистора R2 был выбран MO-200 (С2-23) 2 Вт, 82 кОм, 5%. Габаритные размеры представлены на рисунке 14. Технические параметры изложены в таблице 7.

Рисунок 14. Габаритные размеры резистора MO-200 (С2-23) 2 Вт, 82 кОм, 5%

Рисунок 15. Резистор MO-200 (С2-23) 2 Вт, 82 кОм, 5%

Таблица 7.

Технические параметры резистора MO-200 (С2-23) 2 Вт, 82 кОм, 5%

Вид монтажа	В отв.
Номинальная мощность, Вт	2
Номинальное сопротивление, кОм	82
Точность, %	5
Рабочая температура, ?	-55…+155

В качестве резистора R3, R7 был выбран 0.125Вт 0805 10 кОм, 1%. Габаритные размеры представлены на рисунке 16. Технические параметры изложены в таблице 8.

Рисунок 16. Габаритные размеры резистора 0.125Вт 0805 10 кОм, 1%

Рисунок 17. Резистор 0.125Вт 0805 10 кОм, 1%

Таблица 8. Технические параметры резистора 0.125Вт 0805 10 кОм, 1%

Вид монтажа	SMD 0805
Номинальная мощность, Вт	0.125
Номинальное сопротивление, кОм	10
Точность, %	1
Рабочая температура, ?	-55…+155

В качестве резистора R4, R8 был выбран 0.125Вт 0805 470 кОм, 1%. Габаритные размеры представлены на рисунке 18. Технические параметры изложены в таблице 9.

Рисунок 18. Габаритные размеры резистора 0.125Вт 0805 470 кОм, 1%

Рисунок 19. Резистор 0.125Вт 0805 470 кОм, 1%

Таблица 9. Технические параметры резистора 0.125Вт 0805 470 кОм, 1%

Вид монтажа	SMD 0805
Номинальная мощность, Вт	0.125
Номинальное сопротивление, кОм	470
Точность, %	1
Рабочая температура, ?	-55…+155

В качестве резистора R5 был выбран MO-200 (С2-23) 2 Вт, 18 кОм, 5%. Габаритные размеры представлены на рисунке 20. Технические параметры изложены в таблице 10.

Рисунок 20. Габаритные размеры резистора MO-200 (С2-23) 2 Вт, 18 кОм, 5%

Рисунок 21. Резистор MO-200 (С2-23) 2 Вт, 18 кОм, 5%

Таблица 10.

Технические параметры резистора MO-200 (С2-23) 2 Вт, 18 кОм, 5%

Вид монтажа	В отв.
Номинальная мощность, Вт	2
Номинальное сопротивление, кОм	18
Точность, %	5
Рабочая температура, ?	-55…+155

Переключатели

В качестве переключателя S1 была выбрана кнопка тактовая 1437566-3 (FSMSM). Габаритные размеры представлены на рисунке 20. Технические параметры изложены в таблице 10.

Рисунок 20. Габаритные размеры тактовой кнопки 1437566-3 (FSMSM)

Рисунок 21. Кнопка тактовая 1437566-3 (FSMSM)



Таблица 10.

Технические параметры тактовой кнопки 1437566-3 (FSMSM)

Функциональное назначение	кнопка тактовая
Количество контактных групп	1
Количество контактов в контактной группе	2
Алгоритм работы	off-(on)
Рабочее напряжение, В	24
Рабочий ток, А	0.05

В качестве переключателя S2 был выбран переключатель Panasonic Arkedia. Габаритные размеры представлены на рисунке 20. Технические параметры изложены в таблице 10.

Рисунок 21. Переключатель Panasonic Arkedia

Таблица 10. Технические параметры переключателя Panasonic Arkedia

Тип выключателя	проходной
Вес, г	92

В качестве переключателя SG1 был выбран герконовый датчик MK16B-2. Габаритные размеры представлены на рисунке 20. Технические параметры изложены в таблице 10.

Рисунок 20. Габаритные размеры герконового датчика MK16-B-2

Рисунок 21. Герконовый датчик MK16-B-2

Таблица 10. Технические параметры герконового датчика MK16-B-2

Коммутируемый ток, А	0.5
Коммутируемое напряжение, В	200
Время срабатывания, мс	0.6
Время отпускания, мс	0.1
Контактный набор	1 замык.

Диоды

В качестве диода VD1 был выбран стабилитрон MMSZ5240B. Габаритные размеры представлены на рисунке 21. Технические параметры изложены в таблице 11.

Рисунок 21. Габаритные размеры стабилитрона MMSZ5240B.

Рисунок 22. Стабилитрон MMSZ5240B.

Таблица 11. Технические параметры стабилитрона MMSZ5240B.

Способ монтажа	smd
Мощность рассеяния, Вт	0.5
Номинальное напряжение стабилизации, В	10
Максимальное напряжение стабилизации, В	10.5
Рабочая температура, С	-55…150

В качестве диодов VD2, VD3 был выбран диод 1N4007. Габаритные размеры представлены на рисунке 21. Технические параметры изложены в таблице 11.

Рисунок 21. Габаритные размеры диода 1N4007.

Рисунок 22. Диод 1N4007.

Таблица 11. Технические параметры диода 1N4007.

Способ монтажа	В отв.
Конфигурация диода	Одиночный
Максимальное постоянное обратное напряжение, Vr (В)	1000
Максимальный (средний) прямой ток на диод, If(AV) (А)	1
Максимальное прямое напряжение при Tj=25 °C, Vf при If (В)	1.1
Максимальный обратный ток при Tj=25 °C, Ir при Vr (мкА)	10
Рабочая температура PN-прехода (°С)	-65…+175

Транзисторы

В качестве транзистора VT1 был выбран транзистор КТ940А. Габаритные размеры представлены на рисунке 21. Технические параметры изложены в таблице 11.

Рисунок 21. Габаритные размеры транзистора КТ940А.

Рисунок 22. Транзистор КТ940А.

Таблица 11. Технические параметры транзистора КТ940А.

Способ монтажа	В отв.
Структура	npn
Максимально допустимый ток к, А	0.1
Максимальная рассеиваемая мощность, Вт	10
Корпус	кт-27-2(то-126)

В качестве транзистора VT2 был выбран транзистор IRF840PBF. Габаритные размеры представлены на рисунке 21. Технические параметры изложены в таблице 11.

Рисунок 21. Габаритные размеры транзистора IRF840PBF.

Рисунок 22. Транзистор IRF840PBF.

Таблица 11. Технические параметры транзистора IRF840PBF.

Способ монтажа	В отв.
Структура	n-канал
Максимальный ток сток-исток, А	8
Максимальная рассеиваемая мощность, Вт	125
Корпус	TO-220AB
Пороговое напряжение на затворе	4

Разъем

В качестве разъема была выбрана вилка штыревая PLS-7. Габаритные размеры представлены на рисунке 33. Технические параметры изложены в таблице 17.

Рисунок 33. Габаритные размеры вилки штыревой PLS-7.

Рисунок 34. Вилка штыревая PLS-7

Таблица 17. Технические параметры вилки штыревой PLS-7

Способ монтажа	На плату
Количество контактов в ряду	7
Количество рядов	1
Материал контактов	Латунь
Покрытие контакта	Олово
Шаг, мм	2.54
Размер ножки, мм	0.64
Толщина ПП, мм	0.6 до 1.2
Предельное напряжение, В	1500
Номинальный ток, А	2.5
Рабочая температура, °C	-25…+85

Назначение базовых параметров

1) Напряжения питания U = 220 В

2) Максимальный ток Imax = 3 А

3) Толщина фольги (t) равна 50 мкм = 0,05 мм

4) химический метод

5) 3 класс точности

6) Максимальная длина проводника (L) равна 7 см = 0,07 м

Проектирование и расчёт элементов печатного рисунка

Ширины дорожек печатной платы

Микросхема К561ЛА7

0,8

Резистор R2, R5

1,2

Диод 1N4007

1,2

Транзистор КТ940А

1,2

Транзистор IRF840PBF

1,2

Вилка штыревая PLS-7

0,9

Выбор способа установки электрических компонентов на печатную плату

При выборе компонентов электронной базы использовались по - большей части SMD компоненты. Поверхностный монтаж является наиболее распространенным на сегодняшний день методом конструирования и сборки печатных узлов. Основное ее отличие от «традиционной» технологии монтажа в отверстия в том, что компоненты монтируются на поверхность печатной платы с использованием специализированных паяльных паст. При использовании таких малогабаритных компонентов площадь печатной платы намного меньше, а также обе стороны платы могут быть использованы для монтажа. Так же упрощает монтаж - не надо связывать и обрезать выводы, высокая устойчивость к механическим ударам и вибрации, и не требует сверления и металлизации отверстий.



Заключение

В данной курсовой работе на основании технического задания и электрической принципиальной схемы была разработана конструкция модуля первого уровня «Устройство управления светом».

При работе над курсовым проектом были рассчитаны диаметры монтажных отверстий и выбрана электрическая компонентная база.

В результате выполнения курсовой работы был разработан чертеж печатной платы устройства управления светом, благодаря заранее проведённым расчётам была сделана объективная компоновка.



Список литературы

1. Фокина Г.В., Шкутко Т.П., Дмитриенко Л.В. ПЛАТА ПЕЧАТНАЯ. Методические указания к выполнению расчётно-графического задания. Издательство ХГТУ, 2003 г.

3. Государственные стандарты СССР. ЕСКД. Основные положения. М.: Издательство стандартов, 1988-232 с.

4. Государственные стандарты СССР. ЕСКД. Общие правила выполнения чертежей. М.: Изд-во стандартов, 1988-275 с.

Размещено на Allbest.ru

...