Разработка блока управления электромеханическим замком

Министерство образования и науки Республики Беларусь

Белорусский Государственный университет

информатики и радиоэлектроники

К защите допускаю

"__"_______ 2001 г.

Руководитель проекта

________Смирнова Н.А.

к курсовому проекту на тему:

Разработал: ст. гр. 710205

Грибанский Д.Ю.

Приняла: Смирнова Н.А.

Минск 2001

СОДЕРЖАНИЕ

Аннотация

В данном курсовом проекте было предложено разработать блок управления электромеханическим замком на электронных ключах, позволяющий контролировать доступ в помещения и разработать техническое задание на него.

В курсовом проекте был произведен анализ существующих, а также обзор отечественных и зарубежных разработок. Был произведен подробный анализ климатических и дестабилизирующих факторов и анализ электрической схемы, приведен принцип работы разрабатываемого блока и его основные технические параметры.

В соответствии с заданием на курсовое проектирование произведен выбор и обоснование метода и принципов конструирования, методов изготовления печатных плат, способа охлаждения на ранних стадиях проектирования, способа и методов герметизации, экранирования и виброзащиты, а также произведен выбор компоновочной схемы. В проекте выполнены также: компоновочный расчет блоков РЭС, расчет теплового режима, расчет конструктивно-технологических параметров печатных плат, расчет механической прочности и системы виброударной защиты, расчет электромагнитной совместимости, расчет лицевой панели блока управления, полный расчет надежности и расчет показателей технологичности. Рассмотрены мероприятия по защите от коррозии, влаги, электрического удара, электромагнитных полей и механических нагрузок и приведено технико-экономическое обоснование конструкции.

Введение

Конструирование РЭС - сложный творческий процесс, не имеющий пока строгой всеохватывающей математической базы и ведущийся методом многочисленных проб и последовательных приближений. Этот процесс больше искусство, чем наука, хотя решение многих проблем конструирования основано на использовании строгого математического алгоритма, расчета тепловых режимов, прочности, различных допусков. Поэтому незначительные на первый взгляд погрешности или приближения, допущенные на ранних стадиях разработки РЭС, могут стать причиной крупных ошибок в дальнейшей работе.

Широкое использование радиоэлектронной аппаратуры в различных областях науки и техники приводит к необходимости обеспечения высокой надёжности её работы при разнообразных климатических и механических воздействиях. Трудность выполнения данного требования связана с различным назначением РЭС, местом её установки и условиями эксплуатации. Об уровне надёжности принято судить по способности РЭС безотказно работать в течении заданного времени в определённых условиях. Поэтому для оценки степени соответствия РЭС предъявляемым к ней требованиям осуществляют технический контроль и испытание на всех этапах конструирования и производства. Полученная при этом информация о качестве работы РЭС и о причинах её отказов совместно с данными реальной эксплуатации позволяет принять своевременные меры по совершенствованию схемы и конструкции, а так же технологии производства.

Правильно организованный технический контроль и испытания способствуют значительному повышению надёжной работы РЭС. В связи с этим особую актуальность приобретают радиотехнические устройства, предназначенные для испытания и контроля, посредством которых проверяется работоспособность и пригодность к эксплуатации различного оборудования и приборов.

В последние годы с развитием электроники усложняется радиоаппаратура. Характерен переход от отдельных радиоаппаратов к сложным комплексам и системам. Однако создание подобной аппаратуры ставит перед её разработчиками различные проблемы: веса, объёмов и габаритов; надёжности и долговечности; производства и серийности; экономики. Для преодоления этих проблем необходимо их комплексное решение на общей технической базе. Такой базой в настоящее время является комплексная механизация с применением микроэлектроники, внедрением унификации и стандартизации. Разработка схемы конструкции и технологии становится единым процессом создания аппаратуры. Отработка серийной способности каждого изделия начинается с момента его зарождения и продолжается в процессе его производства.

Данный дипломный проект в учебном плане подготовки завершает цикл конструкторских и технологических дисциплин. Задача проекта состоит в том, чтобы, используя знания, полученные при изучении данных дисциплин научиться создавать и моделировать конструкции радиоэлектронной аппаратуры различного назначения, обеспечивая совместимость с объектом установки и с оператором, с учётом патентной чистоты и патентоспособности; обеспечивать надёжность конструкций по четырем составляющим - безотказности, долговечности, сохранности и ремонтоспособности. Всё это должно органически перенестись в единое целое в данном курсовом проекте.

Современный этап научно-технического прогресса характеризуется массовым распространением микропроцессорной техники. Она настолько широко распространилась во всех областях народного хозяйства, что трудно представить, как обойдутся без нее все процессы автоматизации и управления. Применение ОМЭВМ, реализующих на одной БИС функции ввода-вывода, хранения и обработки данных, позволяет достигать максимальной простоты и дешевизны систем управления. Одним из возможных вариантов применений ОМЭВМ можно считать использование их для систем охранно-пожарных сигнализаций и контроля доступа в помещения.

Использование в системах контроля доступа в помещения кодовой последовательности, обрабатываемой ОМЭВМ, полностью исключает подбор кода, а возможность подключения в качестве исполнительного устройства релейного замка с курковым механизмом взвода ригеля обеспечивает надежную фиксацию двери, что гарантирует достаточно надежную защиту от взлома. Существует, однако, и более надежный способ защиты – установка централизованной системы охранно-контрольнной сигнализации. Однако главное препятствие для их широкого внедрения – это необходимость наличия телефонного номера на объекте охраны и недостаток соответствующего оборудования у правоохранительных органов, что и не позволяет решать проблему массовой охраны квартир и служебных помещений. Поэтому в дипломном проекте будет разработан блок управления электромеханическим замком на электронных карточках, позволяющий контролировать доступ в помещение.

1 Разработка технического задания

1.1 Наименование и область применения

1.1.1 Блок управления электромеханическим замком.

1.1.2 Областью применения блока является управление доступом в помещение посредством электромеханического замка (COMMAX, ABLOY, CISA).

1.1.3 Предусматривается использование изделия на производстве.

1.2 Основание для разработки

1.2.1. Основанием для разработки является программа курса КиА РЭУ для ВУЗов по специальности Т08.01, утвержденная Министерством образования Республики Беларусь 1995г.

1.2.2. Тематическая карточка на разработку не предусматривается.

1.3 Цель и назначение разработки

1.3.1 Целью разработки является создание блока управления электромеханическими релейными замками с курковым механизмом взвода ригеля и пусковым током не более 1.0 А при напряжении 12 В, отвечающего современным требованиям.

1.3.2 Назначение разработки - создание конструктивно законченного устройства.

1.3.3 Разработка должна обеспечить создание базовой модели блока управления замком электромеханическим.

1.3.4 Дальнейшее развитие разработки должно выполняться путем создания модификаций базовой модели, отличающихся элементной базой и другими показателями.

1.3.5 Блок управления (БУ) замком электромеханическим предназначен для работы при температурах от минус 10 до плюс 40°С, относительной влажности воздуха до 80% и атмосферном давлении от 84 до 106 кПа

1.3.6 Изделие предназначено для мелкосерийного изготовления.

1.4 Источники разработки

1.4.1. Источниками разработки является схема электрическая принципиальная блока управления замком электромеханическим.

1.5 Технические требования

1.5.1 Состав изделия и требования к конструктивному исполнению устройства

1.5.1.1 БУ должен содержать следующие составные части:

·   Модуль базовый;

·   Модуль процессорный;

·   Модуль световой и звуковой индикации.

1.5.1.2 БУ должен изготавливаться в соответствии с требованиями ГОСТов, соответствовать требованиям настоящего ТЗ, ТУ и комплекта конструкторской документации.

1.5.1.3 Принцип построения блока управления замком электромеханическим должен обеспечивать:

¾   взаимозаменяемость сменных одноименных составных частей;

¾   ремонтопригодность.

1.5.1.4 По внешнему виду блок должен соответствовать опломбированному и утвержденному образцу.

1.5.1.5 Габаритные размеры корпуса блока должны быть не более, м :

длина – 0,185;

ширина – 0,135;

высота – 0,08.

1.5.1.6 Масса блока без источника резервного питания должна быть не более 3 кг.

1.5.1.7 Конструкция блока должна обеспечивать:

¾   удобство эксплуатации;

¾   возможность ремонта;

¾   доступ ко всем элементам, узлам, требующим регулирования или замены в процессе эксплуатации.

1.5.1.8 Структура блока и его конструктивное выполнение должны обеспечивать объединение составных частей в единый базовый конструктив.

1.5.1.9 Блок должен быть работоспособным при электропитании от однофазной сети переменного тока номинальным напряжением 220В и частотой переменного тока 50 Гц, при этом нормы качества электрической энергии при электропитании от государственной энергетической системы - по ГОСТ 13109-67.

1.5.1.10 Электрическая прочность изоляции блока управления замком электромеханическим между токоведущими цепями, а также между токоведущими цепями и корпусом в нормальных климатических условиях эксплуатации должна обеспечивать отсутствие пробоев и поверхностных перекрытий изоляции.

1.5.1.11 По устойчивости к воздействию температуры и влажности окружающей среды блок интерфейсных адаптеров должен соответствовать климатическому исполнению к категории размещения УХЛ 4.2 по ГОСТ 15150-69.

1.5.1.12 Для антикоррозионной защиты поверхность деталей, сборочных единиц и блока в целом применять гальванические и лакокрасочные покрытия.

1.5.1.13 Корпус должен быть изготовлен из листовой стали.

1.5.1.14 Корпус, передняя панель и другие детали наружной поверхности блока должны иметь защитное покрытие и не иметь дефектов, портящих внешний вид изделия (вмятин, следов коррозии, царапин, трещин и других механических повреждений).

1.5.1.15 Блок должен эксплуатироваться в производственных помещениях категории Д по СНиП 11-90-81.

1.5.2 Показатели назначения

1.5.2.1 БУ предназначен для управления доступом в помещения.

1.5.2.2 БУ предназначен для подключения к электромеханическими релейными замками с курковым механизмом взвода ригеля и пусковым током не более 1.0 А при напряжении 12 В.

1.5.2.3 Потребляемая мощность блока, Вт не более 2.

1.5.2.3 Питание блока от однофазной сети переменного тока напряжением 220В±10% частоты 50±0,5Гц с возможностью работы от источника резервного питания напряжением 12В.

1.5.3 Требования к надежности

1.5.3.1 Блок по обеспечению надежности должен удовлетворять требованиям ОСТ4.205.029-83.

1.5.3.2 Показатели должны соответствовать заданным значениям при нормальных климатических условиях (температура окружающей среды плюс 20°С, относительная влажность 60 %, атмосферное давление (84...1037) 10² Па); с отклонениями напряжения сети 220В от плюс 10% до минус 15% от номинального значения, частотой (50±1) Гц.

1.5.3.3Средняя наработка на отказ, ч, не менее 20000.

1.5.3.4Вероятность безотказной работы 0,9.

1.5.3.5Среднее время восстановления, ч 1.

1.5.3.6 Блок должен выдерживать воздействия внешних механических и климатических факторов в соответствии с ГОСТ 11478-88 для 1 группы аппаратуры.

1.5.3.7 После восстановления работоспособности, по окончании ремонтно-восстановительных работ, изделие должно сохранять показатели назначения, изложенные в настоящем документе.

1.5.4 Требования к технологичности и метрологическому обеспечению разработки

1.5.4.1 Параметры блока управления замком электромеханическим должны контролироваться с помощью стандартных измерительных приборов обслуживающим персоналом средней квалификации.

1.5.4.2 Требования к технологичности должны соответствовать ГОСТ 14.201-83.

1.5.4.3 Конструкция изделия должна обеспечивать возможность выполнения монтажных работ с соблюдением требований технических условий на установку и пайку комплектующих изделий.

1.5.4.4 Конструкция изделия в целом и отдельных сложных узлов должна обеспечивать сборку при изготовлении без создания и применения специального оборудования.

1.5.4.5 При изготовлении блока управления замком электромеханическим должны применяться стандартные методы и универсальные средства измерений, серийное испытательное оборудование. Допускается для проведения климатических проверок при технологическом прогоне применять специально приготовленную камеру или специально оборудованное оборудование.

1.5.4.6 Конструкция блока должна обеспечивать его сборку и монтаж при подготовке к эксплуатации без применения специального оборудования, приспособлений и инструмента.

1.5.4.7 Трудоемкость изготовления устройства - не более 5 часов.

1.5.4.8 Конструкция блока должна соответствовать требованиям ремонтопригодности по Р50-84-88.

1.5.5 Требования к уровню стандартизации и унификации

1.5.5.1 В качестве комплектующих единиц и деталей (коммутационные, изделия электроники, крепежные, установочные) должны применяться серийно выпускаемые изделия.

1.5.5.2 Сборочные единицы типа монтажных плат, панелей, крепежных и установочных узлов должны быть унифицированными.

1.5.5.3 В конструкции блока должны быть заимствованы сборочные единицы, узлы и детали из ранее разработанных изделий.

1.5.5.4 Коэффициент унификации стандартных и заимствованных деталей должен быть не менее 0,5.

1.5.6 Требования безопасности и требования по охране природы

1.5.6.1 Конструкцией блока управления замком электромеханическим должна быть обеспечена безопасность персонала при эксплуатации. Общие требования электрической и механической безопасности по ГОСТ 12.2.007.0-75 и ГОСТ 25861-83.

1.5.6.2 По способу защиты человека от поражения электрическим током блок должен быть изготовлен в соответствии с требованиями ГОСТ 12.2.007-75 и ГОСТ 25861-83. Класс защиты - 1.

1.5.6.3 Меры защиты от поражения электрическим током должны соответствовать требованиям ГОСТ 25861-83 и ГОСТ 12.1.019-75.

1.5.6.4 В блоке управления замком электромеханическим должна быть обеспечена защита от коротких замыканий.

1.5.6.5 Общие требования к обеспечению пожарной безопасности в производственных помещениях по ГОСТ 12.1.004-85.

1.5.6.6 Конструкция устройства должна исключать возможность неправильного присоединения его сочленяемых токоведущих и составных частей.

1.5.6.7 В качестве основного источника питания должна применяться сеть переменного тока частотой 50 Гц и напряжением 220 В, в качестве резервного источника питания – аккумулятор напряжением 12В, со временем автономной работы не менее 36ч.

1.5.6.8 Присоединительные разъемы электрических цепей должны быть снабжены надписями, соответствующими их принадлежности и назначению.

1.5.6.9 Коммутационные изделия, устанавливаемые в цепях повышенного напряжения, должны быть конструктивно выделены и не должны одновременно коммутировать другие цепи.

1.5.6.10 Конструкция устройства должна исключать попадание внутрь посторонних предметов.

1.5.6.11 В эксплуатационных документах по требованиям техники безопасности должны быть соблюдены правила технической эксплуатации электроустановок потребителем и правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителем.

1.5.7 Эстетические и эргономические требования

1.5.7.1 Блок по своим эргономическим показателям должен обеспечивать удобство эксплуатации.

1.5.7.2 Органы индикации должны быть расположены с достаточным обзором.

1.5.8 Требования к патентной чистоте

1.5.8.1 Патентная чистота блока должна быть обеспечена в отношении стран СНГ и стран - возможных импортеров изделия.

1.5.9 Условия эксплуатации, требования к техническому обслуживанию и ремонту

1.5.9.1 Блок управления замком электромеханическим должен быть выполнен для климатического исполнения УХЛ 4.2 согласно ГОСТ 15150-69 и нормально функционировать при следующих климатических условиях:

¾   верхнее значение температуры окружающей среды, °С плюс 35;

¾   нижнее значение температуры окружающей среды, °С плюс 10;

¾   относительная влажность воздуха при температуре плюс 20°С, % 60.

1.5.9.2 Предельно допустимые условия эксплуатации блока должны соответствовать:

¾   верхнее значение температуры окружающей среды, °С плюс 40;

¾   нижнее значение температуры окружающей среды, °С плюс 1;

¾   относительная влажность воздуха при температуре плюс 25°С, % 80;

¾   атмосферное давление, кПа (мм рт.ст.) 84,0...107,0 (630...800).

1.5.9.3 Время подготовки блока к эксплуатации после транспортировки и хранения не должно превышать 1 часа.

1.5.9.4 Рабочий режим в блоке должен устанавливаться не более чем через 1 минуту после включения.

1.5.9.5 Ремонт блока должен производиться в специализированной ремонтной организации или по месту эксплуатации высококвалифицированным радиомехаником.

1.5.10 Требования к маркировке и упаковке

1.5.10.1 Маркировка блока управления замком электромеханическим должна соответствовать требованиям ГОСТ 26828-86.

1.5.10.2 Маркировку выполняют любым способом. Способ и качество выполнения маркировки должно обеспечивать четкое и ясное изображение ее в течении срока службы блока.

1.5.10.3 Маркировка устройства и входящих составных частей должна содержать :

-    товарный знак или наименование предприятия-изготовителя;

-    полное торговое наименование по ГОСТ 26794-85;

-    порядковый номер изделия и составных частей;

-    необходимые поясняющие и предупреждающие надписи, выполненные по ГОСТ 12.2.006-87.

-    дату изготовления.

1.5.10.4 Упаковка должна быть выполнена в виде картонного ящика с пенопластовыми вкладышами.

1.5.10.5 На таре должны быть нанесены манипуляционные знаки "Боится сырости", "Соблюдение интервала температур", по ОСТ14192-77 и знак высоты штабелирования по ОСТ4.ГО.417.209-82.

1.5.10.6 Упаковка должна обеспечивать сохранность изделия при погрузочно-разгрузочных работах, транспортировании, хранении и необходимую защиту от внешних воздействий.

1.5.10.7 Каждое изделие в упаковке должно фиксироваться в транспортной таре.

1.5.10.8 При поставке изделия на экспорт все надписи выполняются на языке, оговоренном в договоре на поставку.

1.5.11 Требования к транспортированию и хранению

1.5.11.1 Упакованные изделия перевозить только в закрытом транспорте.

1.5.11.2 Требования к виду транспорта не предъявляются.

1.5.11.3 Условия транспортирования изделия в таре для транспортирования должны соответствовать следующим требованиям:

¾   температура окружающего воздуха, °С ±50;

¾   относительная влажность воздуха при плюс 30°С, % 95;

¾   атмосферное давление, кПа (мм рт.ст.) 84,0...107,0 (630...800).

1.5.11.4 Размещение и крепление упакованных изделий в транспортных средствах должно обеспечивать их устойчивое положение, исключить возможность ударов их друг о друга.

1.5.11.5 Блок управления замком электромеханическим должен храниться в упаковке в складских помещениях у изготовителя и потребителя при температуре воздуха от плюс 5 до плюс 35°С и относительной влажности воздуха не более 85 %. В помещениях для хранения не должно быть агрессивных примесей (паров, кислот, щелочей), вызывающих коррозию.

1.5.11.6 Расстояние между стенами, полом хранилища и изделием должно быть не менее 100 мм, а между отопительными устройствами не менее 0,5 м.

1.6 Экономические показатели

1.6.1 Срок окупаемости блока должен быть не более 3 лет.

1.6.2 Предполагаемый годовой выпуск до 1 тыс. штук в год.

1.7 Порядок контроля и приемки

1.7.1 Для приемки работы на этапе проведения испытаний необходимо представить три образца блока управления замком электромеханическим.

1.7.2 Испытания должны проводиться по программе и методике испытаний.

1.7.3 Для приемки представляются следующие документы:

-    техническое задание;

-    комплект конструкторской документации;

-    ведомость покупных изделий;

-    программа и методика испытаний;

-    эксплуатационные документы;

-  методики проверки.

1.7.4 Приемочные испытания проводит разработчик, приемосдатчик, изготовитель.

1.7.5 Приемочные испытания опытного образца производятся в сроки, согласованные с заказчиком.

1.7.6 В случае несоответствия основных параметров блока, его отправляют в ремонт. После ремонта проводят проверку и настройку блока.

2 Анализ исходных данных и основные технические требования к разрабатываемой конструкции

2.1         Анализ существующих разработок

В связи со спецификой объекта разработки, информация по этой теме публиковалась только в литературе служебного пользования или с грифом “секретно”. Поэтому в обзоре существующих разработок будут использованы материалы открытых выставок, которые в течение ряда лет производятся в г. Минске под девизом “Безопастность. Крименалистика. Правопорядок.”.

Прежде чем произвести обзор систем, рассмотреть их основные достоинства и недостатки, дадим определение электронного замка.

Электромеханический замок (в дальнейшем ЭМЗ) -совокупность совместно действующих технических средств для управления доступом в помещение.

Похожие работы

Выбор систем контроля и управления доступом

Скачать

135842

0

35

... переговорные (аудио) видеоустройства. Системы серии PERCoMS400 могут использоваться в сочетании с более сложными системами контроля и управления доступом. При этом одни и те же карточки могут служить пропусками на все разрешенные к доступу объекты. Максимальное число пользователей для систем PERCoMS400 составляет примерно 500 человек. В настоящее время серия PERCoMS400 имеет несколько моделей. ...

Организация управления и контроля доступа на объекты защиты. Программно-аппаратный комплекс Менуэт 2000

Скачать

111763

0

4

... без сохранения воспользуйтесь кнопкой Отмена или закройте окно стандартным для Windows приемом. Примечание. 1. Программы-архиваторы в состав программно-аппаратного комплекса Менуэт 2000 не входят и для поддержания возможности создания архивов баз данных регистрации и объектов контроля Вы должны позаботиться о наличии на жестких дисках АРМ'М, на которых инсталлированы модули ПАК Менуэт 2000 ...

Протез предплечья с биоэлектрическим управлением двумя функциями. Биоуправляемые протезы плеча

Скачать

15392

0

8

... электродвигатель. Редуктор состоит из двух ступеней зубчатой передачи Zi и Z2 (рис. 3), самотормозящейся винтовой пары Z3 и зубчатой передачи с внутренним зацеплением Z4,Z5. Рис. 2 Протез предплечья с биоэлектрическим управлением с двумя функциями Максимальный вращающий момент привода составляет 0,5 - 5 Н*м; число поворотов — не менее 15 об/мин; масса протеза не превышает 1,2 кг. Рис. ...

Организация и применение микропроцессорных систем обработки данных и управления

Скачать

65335

1

10

... ввести распределенную обработку во всех подсистемах вычислительной системы, что определяет новые способы организации вычислительных процессов в системах с децентрализованными управлением и обработкой информации. 2. Интерфейс микропроцессоров Для включения микропроцессора в любую микропроцессорную систему необходимо установить единые принципы и средства его сопряжения с остальными устройствами ...