Аттестационная работа (ИАР/ВАР) на тему Блок питания стабилизированного напряжения постоянного тока

Содержание:

Содержание

Аннотация…………………………………………………………………………………………….. 4

Введение……………………………………………………………………………………………….. 5

1 Анализ аналога…………………………………………………………………………………… 6

1.1 Назначение и
технические параметры устройства……………………………… 6

1.2 Анализ существующей
схемы………………………………………………………….. 7

1.3 Предложения по
модернизации……………………………………………………… 11

2 Разработка
структурной схемы………………………………………………………….. 13

2.1 Анализ основных
элементов………………………………………………………….. 13

2.2 Требования к
основным элементам………………………………………………… 14

2.3 Разработка
блок-схемы алгоритма работы……………………………………… 14

3 Разработка
принципиальной схемы…………………………………………………….. 17

3.1 Выбор элементной
базы………………………………………………………………… 17

3.1.1 Микроконтроллер……………………………………………………………………. 17

3.1.2 Индикатор……………………………………………………………………………….. 22

3.1.3 Блок реле………………………………………………………………………………… 23

3.2 Расчет основных
элементов……………………………………………………………. 26

3.2.1 Силовой блок…………………………………………………………………………… 26

3.2.2 Выпрямитель…………………………………………………………………………… 30

3.2.3 Трансформатор……………………………………………………………………….. 30

3.2.4 Описание работы
схемы……………………………………………………………. 35

3.3 Расчет
энергопотребления……………………………………………………………… 36

3.4 Расчет надежности………………………………………………………………………… 37

3.5 Разработка печатной
платы…………………………………………………………… 40

Выводы……………………………………………………………………………………………….. 49

Литература………………………………………………………………………………………….. 50

Приложение А 
Схема электрическая структурная…………………………………. 52

Приложение Б 
Схема электрическая принципиальная……………………………. 53

Приложение В 
Перечень элементов………………………………………………………. 54

Приложение Г Печатная плата………………………………………………………………. 55

Приложение Д 
Сборочный чертеж печатного узла………………………………… 56

Приложение Е 
Спецификация печатного узла……………………………………….. 57

Приложение Ж  Чертеж внешнего вида корпуса……………………………………… 58

Введение:

Постоянные источники питания предназначены для
преобразования сети переменного тока в постоянный. С точки зрения потерь при
транспортировке электроэнергии на большие расстояния, переменный ток более
приемлемый по сравнению с постоянным. Но постоянный обладает большей мощностью
при преобразовании из переменного. Эти особенности используются для различных
процессов, связанных с работой приборов самого разного назначения.

Приборы, трансформирующие переменный ток в постоянный,
называются постоянными источниками питания. Эти устройства как бы меняют
движение электронов в проводнике с колебательного на прямолинейное.

Вся электронная аппаратура питается от источников питания,
которые бывают нестабилизированные, стабилизированные, импульсные, переменные и
пр.

Стабилизатор напряжения – электромеханическое или
электрическое (электронное) устройство, имеющее вход и выход по напряжению,
предназначенное для поддержания выходного напряжения в узких пределах, при
существенном изменении входного напряжения и выходного тока нагрузки.

Источник стабилизированного питания – оборудование,
применяемое для преобразования электрической энергии в форму, пригодную для
последующего использования.

В промышленности, в лабораторных исследованиях, в
мастерских  по ремонту теле-
радиоаппаратуры часто необходимо использовать источники постоянного напряжения
с разными значениями выходного сигнала. В этих случаях целесообразно вместо
набора разных блоков питания использовать один универсальный, настраиваемый на
необходимое выходное напряжение.

Модернизации подобного блока питания стабилизированного
напряжения постоянного тока и посвящена данная работа.

Заключение:

Выводы

В данном проекте произведено усовершенствование блока питания стабилизированного
напряжения постоянного тока, который предназначен  для питания радиоэлектронных устройств
стабилизированным напряжением постоянного тока.

По результатам анализа схемы-прототипа были выявлены
следующие основные недостатки:

— устаревшая элементная база;

— отсутствие индикации;

— низкий КПД.

Для устранения этих недостатков было предложено реализовать
управление на базе микроконтроллера.

В результате разработки были получены структурная и
принципиальная электрические схемы устройства, описаны алгоритм работы и схемы.
Основу разработки составляет современная плата Arduino Nano, что позволило
уменьшить габариты печатной платы и оптимально использовать возможности
микроконтроллера для управления работой устройства.

В ходе проектирования также была разработана печатная плата
устройства в САПР DipTrace, получены ее 3D изображения.

Таким образом, можем сделать вывод, что разработанное
устройство полностью соответствует поставленному заданию.

Фрагмент текста работы:

1 Анализ аналога

1.1 Назначение и технические параметры устройства

Блок питания предназначен для питания радиоэлектронных
устройств стабилизированным напряжением постоянного тока.

Блок питания рассчитан на эксплуатацию в помещении при
температуре окружающей среды от +10 до +35°С, относительной влажности
воздуха 80% при температуре +20°С и атмосферном давлении 750±30 мм.рт.ст.

Питание блока осуществляется от сети переменного тока
напряжением 220 В ±10%,
частоты 50 Гц ±1%.

Технические характеристики блока питания следующие:

— выходное напряжение регулируется от 1,5 В до максимального
значения 30 В десятью ступенями с плавным перекрытием между ступенями;

— предельно допустимый ток нагрузки 3 А;

— пульсация выходного напряжения на гнездах прибора в
диапазоне регулирования от 1,5 до 30 В не превышает ±1% при любом допустимом
токе нагрузки;

— нестабильность выходного напряжения по входному напряжению
на выходных гнездах прибора в диапазоне от 1,5 до 30 В при изменении напряжения
питающей сети на 10% от номинального значения при любом допустимом токе
нагрузки не должна превышать ±2%;

— нестабильность максимального выходного напряжения 30 В по
нагрузке на выходных гнездах прибора при изменении тока нагрузки от нуля до
предельно-допустимого значения 3 А не превышает ±5%;

— защита от перенапряжения срабатывает при превышении
амплитуды выброса 0,5..3 В от заданного значения выходного напряжения
длительностью 100 мкс;

— защита прибора от перегрузки срабатывает при превышении
тока нагрузки на 10..60% от предельно-допустимого значения 3 А;