Разработка схемы электрической принципиальной

2. Разработка схемы электрической принципиальной

 

2.1 Принципы схемотехнического конструирования устройства

Сделав анализ технического задания приходим к следующим принципам схемотехнического построения схемы насосной станции:

1) в состав схемы должен входить сетевой источник питания;

2) в состав схемы должны входить три датчика уровня жидкости, обеспечивающие контроль уровня жидкости в колодце, верхнего и нижнего уровня заполняемой ёмкости;

3) схема должна содержать устройство управления;

4) в состав схемы должен входить силовой коммутационный каскад;

5) в состав схемы должны входить элементы индикации;

6) в схеме должен быть предусмотрен ручной и автоматический режимы работы;

7) в схеме должна быть предусмотрена гальваническая развязка силового каскада от основного устройства управления, для исключения помех в цепях источника питания устройства управления при работе силового каскада.

Используя все выше изложенные принципы мной предлагается схема электрическая принципиальная станции для автоматического управления насосом, приведенная в разделе приложение на КРТС.261430.000 Э3.

2.2 Выбор элементной базы проектируемого устройства

 

При выборе элементной базы следует руководствоваться нижеизложенными правилами.

Выбор транзисторов

При выборе типа транзисторов должны выполнятся следующие условия:

1)  U_к<U_{к max. доп.};

2)  I_к<I_{к max. доп.};

3)  Р_к<Р_{к max. доп}.;

4)  U_{бэ обр.} < U_{бе обр. доп.};

5)  F_раб. << F_{граничная.}

Тип проводимости транзистора должен соответствовать полярности питающих напряжений. Транзистор выбранного типа должен иметь минимально возможную цену при удовлетворяющих электрических параметрах.

Проанализировав схему электрическую принципиальную останавливаем свой выбор в пользу транзисторов типа КТ315Е, КТ361Б. Основные максимально допустимые параметры транзисторов приведены в таблице 2.3.1.

Таблица 2.3.1

Наименование	Обозначение	Значение
Постоянный ток коллек-тора, мА: КТ315Е КТ361Б	IKmax	100 50
Постоянное напряжение коллектор-база, В: КТ315Е КТ361Б	UКБ max	35 20
Постоянное напряжение база-эмиттер, В: КТ315Е КТ361Б	UБЭ max	6 4
Постоянное напряжение коллектор-эмиттер при RБ=10кОм, В: КТ315Е КТ361Б	UКЭ max	35 20
Постоянная рассеиваемая мощность коллектора при Тс=-60…+25оС, мВт: КТ315Е КТ361Б	РК max	150 150
Температура перехода, оС: КТ315Е КТ361Б	Тп max	120 120
Допустимая температура окружающей среды, оС: КТ315Е КТ361Б		-60…+100 -60…+100

Выбор цифровых микросхем

При выборе цифровых микросхем должны выполнятся основные указанные требования.

1)  F_{раб.тактовая}<_{Fтакт.max.доп.};

2)  Т_такт.>_{Ттакт.max.доп.};

3)  Логика выполняемых функций должна соответствовать логике выбранного типа микросхемы;

4)  Е_исм <=Е_{исм.пит.допустимого.}

При выборе цифровых микросхем стремятся при всех прочих равных условиях выбрать микросхемы с наименьшей потребляемой мощностью.

Необходимо также следить за выполнением соотношения цена / качество.

Проанализировав схему делаем выбор в пользу микросхемы серии К561ЛА7 и К561ТМ2.

Основные характеристики микросхем:

1) Диапазон питающих напряжений +3…+15В

2) Температура окружающей среды -45…+85^оС

3) Входное сопротивление 100 МОм

Выбор полупроводникового стабилизатора напряжения

При выборе полупроводникового стабилизатора напряжения должны выполнятся следующие условия:

1)  Е_пит=U_{вых.стабилизатора};

2)  I_нагр.<I_{вых.стаб.max}.;

3)  Р < _{Рвых.стаб.max.}

Обращаем также внимание на соотношение параметра цена / качество от разных фирм изготовителей. Делаем выбор в пользу стабилизатора типа КР142ЕН8Б.

Основные электрические параметры:

1) Максимально допустимый ток нагрузки 1,5А

2) Коэффициент стабилизации 5000

3) Выходное напряжение 12В

Выбор полупроводниковых диодов

При выборе полупроводниковых диодов должны выполнятся следующие условия:

1)  U_обр.<U_{обрат.max.доп.};

2)  I_раб.<I_{раб.max.доп.};

3)  Р_раб.<Р_max.доп.;

4)  F_раб.<F_max.доп.

Проанализировав электрическую схему выбираем в качестве импульсных диодов, диоды типа КД522Б, КД209В, а в качестве силового диода-мост КЦ405В. Основные электрические параметры диодов приведены ниже.

Основные электрические параметры диода КД522Б:

1) Постоянное обратное напряжение 60В

2) Импульсное обратное напряжение при Q=10, при t_и<=10мкс 60В

3) Средний прямой ток 100мА

4) Импульсный прямой ток при t_и<=10мкс 1000мА

5) Температура перехода +125^оС

6) Температура окружающей среды -55…+85^оС

Основные электрические параметры диода КД209В:

1) Постоянное и импульсное обратное напряжение 800В

2) Постоянный или средний прямой ток 500мА

3) Температура окружающей среды -60…+85^оС

Основные электрические параметры моста КЦ405В:

1) Максимально допустимое обратное напряжение 600В

2) Прямой ток нагрузки 1,5А

Выбор светодиодов

При выборе светодиодов должны выполнятся следующие условия:

1) I_раб<I_max.доп.;

2) Р_раб<Р_max.доп.;

3) U_{раб.обратное}<U_{обр.max.доп.};

4) необходимый цвет свечения;

5) соотношение цена / качество.

Делаем выбор в пользу распространенных светодиодов типа АЛ307БМ с красным светом свечения.

Основные электрические параметры светодиодов АЛ307БМ:

1) Постоянное прямое напряжение не более 2В

2) Постоянное обратное напряжение 2В

3) Постоянный прямой ток 20мА

4) Температура окружающей среды -60…+70^оС

Выбор конденсаторов

При выборе конденсаторов должны выполнятся следующие основные условия:

1)  U_раб<U_max.доп.;

2) Р_{реакт.раб.}<P_{реакт.max.доп.};

3) tgδ<tgδ_{допустимое};

4) точность отклонения параметра (%) должна быть не хуже требуемой;

5) соотношение цена / качество.

Проанализировав необходимые требования делаем выбор в пользу электролитических конденсаторов типа К50–35, в качестве неэлектролитических конденсаторов выбираем конденсаторы типа К10–17.

Выбор резисторов

При выборе резисторов руководствуемся следующими характеристиками:

1)  Р_{рассеяния} < Р_{рассеяния max.доп.};

2)  Величина предельного отклонения от номинала не ниже требуемой для данной электрической схемы;

3)  Соотношение цена / качество.

Проанализировав эти требования делаем выбор в пользу резисторов типа МЛТ.

Основные электрические параметры резисторов типа МЛТ:

1) Относительная влажность воздуха при температуре +35^оС до 98%

2) Предельное рабочее напряжение постоянного и переменного

тока от 200В (для МЛТ – 0,125) до 750В (для МЛТ-3)

3) Минимальная наработка 25000 часов

4) Срок сохроняемости 15лет

5) Температура окружающей среды -60…+70^оС

Выбор оптрона

При выборе оптрона руководствуемся следующими условиями:

1)  I_диода<I_{диода max.доп};

2)  U_{диода обр}.<U_{диода обр.max.доп};

3)  U_кэ<U_{кэ max.доп};

4)  Цена/качество.

Проанализировав электрические параметры оптронов, их конструктивное исполнение и стоимость делаем выбор в пользу оптрона типа 3ОТ110А.

Электрические параметры оптрона 3ОТ110А:

1) Коммутируемое напряжение 30В

2) Напряжение изоляции 100В

3) Обратное входное напряжение 0,7В

4) Постоянный входной ток при Т=-60…+35^оС 30мА

5) Амплитуда выходного тока при t_и<=10мкс и Т=-60…+35^оС 100мА

6) Постоянный выходной ток при Т=-60…+35^оС 200мА

7) Амплитуда выходного тока при t_и<=10мкс 200мА

8) Средняя рассеиваемая мощность при Т=-60…+35^оС 360мВт

9) Температура окружающей среды -60…+70^оС

Выбор семистора

При выборе семистора должны выполнятся следующие условия:

1)  I_упр.<I_{упр.max.доп.};

2)  I_нагр.<I_max.доп.;

3)  Р_расс.<Р_max.доп.;

4)  Соотношение цена / качество.

Проанализировав выше указанные требования выбираем симистр типа КУ207Г.

Основные электрические параметры семистра КУ207Г:

1) Постоянное прямое напряжение в закрытом состоянии 200В

2) Постоянное обратное напряжение 200В

3) Постоянный ток в открытом состоянии 10А

4) Постоянный ток в режиме переключения при максимальном

напряжении; ƒ=50Гц 5А

5) Средняя рассеиваемая мощность 20Вт

6) Постоянное обратное напряжение на управляющем электроде 1В

7) Температура окружающей среды -60…+125^оС

Выбор стабилитрона

При выборе стабилитрона руководствуемся следующими условиями:

1)  I_раб.<I_{стаб.max.доп.};

2)  Р_раб<_{Рmax.доп.};

3)  Соотношение цена / качество;

4)  U_раб.<U_{напр.стабилизации.}.

Из анализа вышеуказанных условий выбираем стабилитрон типа Д814В.

Основные электрические параметры стабилитрона Д814В:

1) Минимальный ток стабилизации 3мА

2) Максимальный ток стабилизации 29мА

3) Рассеиваемая мощность 250мВт

4) Температура окружающей среды -60…+125^оС

5) Температура перехода +125^оС

Выбор разъёмных соединений и элементов коммутации

При выборе разъёмных соединений и элементов коммутации руководствуются следующими правилами.

1)  ток через контактные соединения должен быть меньше максимально допустимого;

2)  рабочее напряжение между контактами также должно быть меньше максимально допустимого;

3)  масса, габаритные характеристики;

4)  соотношение цена / качество.

Исходя из указанных условий выбираем следующие типы разъёмных соединений и коммутационных элементов:

1)  тумблеры типа МТ-1 и ТВ-1;

2)  разъёмы типа 2РМ3–2.