Специализированный источник питания для АТС

Министерство общего и профессионального образования

Российской Федерации

Тульский государственный университет

КАФЕРА РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

Утверждаю «____» ___________1998 г.

Зав. кафедрой РЭ ________________ ЗАДАНИЕ

на дипломное проектирование

студенту гр.260831 Вяткину И.Н.

1. 1. Тема. «Специализированный источник питания для АТС»

Утверждена приказом по университету № _____ от «_____» ________ 1998 г.

2. 2. Цель проектирования.

2.1. 2.1. Задачи проектирования: Разработка конструкции малошумящего источника питания для АТС

.

2.2. 2.2. Технические требования: Напряжение питания – 220±22 В.; частота тока – 50 Гц.; выходное напряжение - +24 В. при Рвых £ 250 Вт.; величина эффективного значения переменной составляющей выходного напряжения не более 100 мкВ в полосе частот от 50 Гц до 3 кГц,; защита по току нагрузки; конструктивное исполнение: силовой блок и контрольно-управляющий блок выполнены в виде 2-х различных блоков, размеры корпусов блоков в плане 480´340 мм; условия эксплуатации – 1 группа по ГОСТ 16.019 – 78; вероятность безотказной работы – 0,85 при 5000 ч. работы:

6. 6. Содержание пояснительной записки: Введение. 1.1.Анализ технического задания. 1.2.Обоснование критерия качества проектируемого изделия.1.3.Патентно-информационный поиск. 2.1.Формализация критерия качества. 2.2.Разработка конструктивных вариантов. 2.3.Оптимизация конструкции. Выбор оптимального варианта. 2.4.Детально- конструктивная проработка оптимального варианта. 2.5.Выбор материалов, элементов, покрытий. 3.Расчет тепловых режимов. 4.Расчет надежности. 5.Разработка структурной схемы источника питания 6.1.Выбор и обоснование технологического процесса изготовления печатных плат.6.2.Технологическое приспособление для изготовления печатной платы.6.3.Расчет усилия вырубки платы по контуру и обоснование выбора пресса.6.4.Расчет исполнительных размеров штампа.7.Инструкция по эксплуатации, измерение параметров, регулирование и настройка источника питания .8.Организационно-экономическая часть. 9. ОТ и ТБ. Список литературы. Приложения.

4. Графическая часть: Схема электрическая принципиальная ф.А1.

Схема электрическая структурная ф.А1.

Источник питания. Сборочный чертеж 2ф.А1.

Чертеж печатной платы 2ф.А1.

Сборочный чертеж печатной платы.фА1.

Кондуктор. Сборочный чертеж ф.А1.

Плакат. Технико-экономические показатели ф.А1.

5. 5. Консультанты по проекту:

Наименование раздела	Ф.И.О. преподавателя	Подпись, дата
Организационно-экономический	Абрамкина Н.Г.
Охрана труда	Шейкман Л.Э.
Основная часть	Семёнов Л.П.

6. 6. Дата выдачи задания: «_______» __________ 1998 г.

7. 7. Срок сдачи студентом законченного проекта: «_______» _____ 1998 г.

Руководитель: ________________________________________ /Семёнов Л.П./

Задание принял к исполнению: ___________________________ /Вяткин И.Н./

Аннотация В данном дипломном проекте разработана конструкция «Специализированного источника питания для АТС», пояснительная записка содержит страниц печатного текста, имеются приложения и графическая часть на 9 листах формата А1. В дипломном проекте и обоснована и проведена оптимизация конструкции, составлены технологические требования к конструкции, выполнен патентно-информационный поиск. Большое внимание уделено конструированию источника питания. Также сделаны расчеты надежности и теплового режима. В технологической части дипломного проекта приведен выбор и обоснования технологического процесса изготовления печатной платы. Разработано приспособление для изготовления печатной платы. Приведен расчет усилия вырубки платы и обоснование выбора пресса. А также сделаны расчеты исполнительных размеров штампа. Тема дипломного проекта выполнена согласно письму главного инженера Чернского узла электросвязи - филиала ОАО «Тулателеком».  В организационно-экономической части определена себестоимость изделия, лимитная и договорная цены, экономический эффект.  Рассмотрены вопросы ОТ и ТБ, охраны окружающей среды.

ЦДФО 465.114.001 ПЗ

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата

Разраб.

Вяткин И.Н.

Специализированный источник питания для АТС. Пояснительная записка

Литера

Лист

Листов

Провер.

Семенов Л.П.

ТГУ кафедра РЭ гр. 260831

Н. Контр.

Никольский

Утв.

Покровский ЮА

Содержание Введение 1. 1. Технико-экономический анализ темы проекта 1.1. 1.1. Анализ технического задания 1.2. 1.2. Обоснование критерия качества проектируемого изделия 1.3. 1.3. Патентно-информационный поиск 2. 2. Конструкторская часть 2.1. 2.1. Формализация критерия качеств 2.2. 2.2. Разработка конструктивных вариантов 2.3. 2.3. Оптимизация конструкции в соответствии с выбранным критерием качества. Выбор оптимального варианта 2.4. 2.4. Детально-конструктивная проработка оптимального варианта 2.5. 2.5. Выбор материалов, элементов и покрытий 2.5.1. 2.5.1. Выбор элементов 2.5.2. 2.5.2. Выбор материалов 2.5.3. 2.5.3. Выбор покрытия 3. 3. Расчет теплового режима 4. 4. Расчет надежности 5. 5. Разработка структурной схемы источника питания 6. 6. Технологическая часть 6.1 6.1 Выбор и обоснование технологического процесса изготовления печатных плат 6.2 6.2 Технологическое приспособление для изготовления печатной платы 6.3 6.3 Расчет усилия вырубки платы по контуру и обоснование выбора пресса 6.4 6.4 Расчет исполнительных размеров штампа 7. 7. Инструкция по эксплуатации, измерение параметров, регулирование и настройка источника питания 8. 8. Организационно-экономическая часть 8.1 8.1 Организация и планирование ОКР с применением методов СПУ 8.2 8.2 Составление и расчет сетевого графика

ЦДФО 465.114.001 ПЗ

Лист

Изм

Лист

№ документа

Подпись

Дата

8.3 8.3 Расчет затрат на проектирование и использование источника питания

8.3.1 8.3.1 Определение плановой себестоимости проведения ОКР

8.3.2 8.3.2 Определение прибыли и договорной цены

8.4 8.4 Расчет затрат на изготовление опытного образца электронного устройства и предпроизводственных затрат

8.5 8.5 Расчет затрат на изготовление проектируемого электронного устройства, лимитной цены

8.6 8.6 Расчет лимитной цены

8.7 8.7 Оценка уровня качества проектируемого электронного устройства

8.8 8.8 Расчет эксплуатационных затрат потребителя

8.9 8.9 Расчет годовых текущих издержек

8.10 8.10 Определение экономической эффективности проектируемого изделия.

9. 9. Охрана труда и окружающей среды

9.1 9.1 Анализ опасных и вредных факторов при проектировании

9.2 9.2 Выбор помещения и расположение рабочих мест

9.3 9.3 Пожарная безопасность

9.4 9.4 Расчет освещения

9.5 9.5 Обеспечение электробезопасности методом заземления

9.6 9.6 Обеспечение микроклимата и расчет вентиляции

Заключение

Библиографический список

Приложения

Приложение 1

Приложение 2

Приложение 3

Приложение 4

Приложение 5

Приложение 6

Введение

Радиоэлектронная аппаратура в том числе и устройства связи предъявляют весьма жесткие требования к качеству потребляемой ими электрической энергии, а в большинстве случаев требуют обязательного преобразования энергии первичного источника. Поэтому одновременно с прогрессом в автоматике и радиоэлектронике происходит бурное развитие преобразовательной техники и статических средств вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры, которые осуществляют необходимые преобразования электрической энергии (часто многократные), обеспечивая при этом требуемые значения питающих напряжений как постоянного, так и переменного однофазного или многофазного токов; электрическую изоляцию цепей питания друг от друга и от первичного источника; высокую стабильность вторичных питающих напряжений в условиях значительного изменения первичного питающего напряжения и нагрузок; эффективное подавление пульсаций во вторичных питающих цепях постоянного тока; требуемую форму напряжения переменного тока, постоянство сдвига фаз и высокую стабильность их частоты и т.д.

Полученные в этой области качественно новые результаты, а именно обеспечения высокой надежности, экономичности и большого срока службы средств вторичного электропитания при их сравнительно малых габаритах и массе, обусловлены переходом на полупроводниковую элементную базу.

В условиях рыночных отношений необходимо обеспечить конкурентоспособность изделий, а поэтому необходимо обеспечить надежность выполнения функциональных задач наряду с приемлемой стоимостью прибора.

В данном дипломе проектируется блок вторичного электропитания, предназначенный для питания изделия специального назначения, которое критично к помехам по цепи питания в полосе частот от 50 Гц до 3 кГц. Выполнение требований заданий обеспечивается как схематическими, так и конструкторскими мерами.

1. 1. Технико-экономический анализ темы проекта.

1.1. 1.1. Анализ технического задания Прибор выполнен по техническому заданию, составленному применительно к эксплуатации в условиях Чернского узла электросвязи филиала ОАО «Тулателеком». Источник питания для АТС может использоваться на автоматических телефонных станциях в качестве источника питания для аппаратуры уплотнения ИКМ-120. Так как источник питания эксплуатируется в закрытом помещении, то специальных мер защиты источника питания предусматривать не следует. Рабочий температурный охват для источника питания – от +5 до +40°С, допустимая относительная влажность воздуха при 30°С – 40 до 90%, атмосферное давление – от 84 до 107 кРа.

Использование источника питания на АТС предусматривает габариты и компоновку прибора исходя из размеров и расположения другой аппаратуры, а также удобство в эксплуатации, поэтому заданы габаритные размеры в плане 480´340. Конструкция источника питания должна обеспечивать в полной мере выполнение технических требований, предъявляемых к прибору, и обеспечивать нормальный тепловой режим. Одним из возможных вариантов исполнения данного прибора является конструктивное оформление его в корпус.

Из анализа условий эксплуатации следует, что выбор электрорадиоэлементов /ЭРЭ/ должен обеспечивать работу источника питания в заданных условиях без снижения надежности.

Разрабатываемая конструкция источника питания должна быть технологична. Технологичность конструкции – это совокупность свойств конструкции изделия, обеспечивающая оптимизацию затрат при производстве, эксплуатации, ремонте с учетом заданных показателей качества, объема выпуска и условий выполнения работ. Проведем расчет показателей технологичности конструкции по методике, изложенной в [6] .

Экономичность конструктивной и пространственной компоновке блока определяется количеством деталей в изделии и их распределением по назначению.

Коэффициент экономичности равен:

, (1.1)

где Пдоп, Пвсп, Посн, - соответственно, количество дополнительных, вспомогательных и основных деталей.

Коэффициент повторяемости (внутренней унификации) определяется на основе выражения:

, (1.2)

где П – общее количество деталей и узлов в изделии;

Пнаим – общее количество наименований типоразмеров деталей и узлов в изделии.

Коэффициент разнообразия применяемых материалов характеризуется качеством применяемых марок, типоразмеров материалов и определяется на основе выражения:

, (1.3)

где Мт – количество типоразмеров материалов, идущих на изготовление

оригинальных и заимствованных деталей изделия;

Пор – общее количество оригинальных и заимствованных деталей.

Одним из важнейших критериев технологичности конструкции является степень конструктивной преемственности вновь разрабатываемой конструкции. Она характеризуется следующими коэффициентами:

Коэффициентом нормализации и стандартизации, который определяется по формуле:

, (1.4)

где Пн ,Пс - соответственно количество нормализованных и стандартизованных деталей.

Коэффициентом общей преемственности, определяемый по формуле:

, (1.5)

где Пз – количество заимствованных деталей.

Полученные расчетным путем показатели, сведем в табл. 1.1.

Показатели технологичности конструкции Таблица 1.1.

№	Показатели	Значение
1	Коэффициент экономичности	0,4
2	Коэффициент повторяемости	4,0
3	Коэффициент разнообразия применяемых материалов	0,417
4	Коэффициент нормализации и стандартизации	0,49
5	Коэффициент общей преемственности	0,56

Анализируя полученные показатели, сделать вывод, что данная конструкция источника питания в заданной серии выпуска, технологична. Прибор может эксплуатироваться на АТС. Разработанный прибор удовлетворяет всем задачам, поставленным в ТЗ. Прибор отличается сравнительно небольшими габаритами, относительной простотой и надежностью конструкции.

С целью повышения ремонтопригодности источник питания выполнен, как два блока – силовой и контрольно-управляющий. Кроме этого, облегчается и тепловой режим контрольно-управляющего блока.

1.2. 1.2. Обоснование критерия качества проектируемого изделия.

Проектируемый прибор относится к стационарной радиоэлектронной аппаратуре (РЭА), поэтому в качестве критерия качества примем комплексный показатель качества.

В условиях рыночной экономики наиболее существенными показателями, обеспечивающими конкурентоспособность изделия и характеризующими потребительские свойства изделия, являются такие показатели, как надежность и стоимость.

Так как источник питания относится к стационарной РЭА, то необходимо, чтобы его конструкция обеспечивала удобство при эксплуатации и обладала хорошим эстетическим оформлением. Для этого используются наиболее удачные, ранее найденные, конструктивные решения. В нашем случае оптимальной формой источника питания является конструкция, помещаемая в прямоугольный корпус. Этот вывод сделан на основе проведенного теплового расчета. Расчет приведен в разделе 3.

Отвод теплоты, благодаря относительно небольшой выделяемой мощности, осуществляется за счет естественной воздушной конвекции. Необходимая точность выдаваемых источником питания электрических параметров обеспечивается схемным решением и путем выбора электрорадиоэлементов (ЭРЭ) с малым разбросом номиналов (до 5%).

Конструирование данного источника питания производится в узловом исполнении. Наличие узлов, скомпонованных в зависимости от выполняемых функций, улучшает ремонтопригодность.

На основе выбранного критерия качества проводим патентно-информационный поиск по уже существующим разработкам. Результаты патентно-информационного поиска приведены в разделе 1.3.