Разработка лабораторного блока питания на основе микроконтроллера - Дипломная работа

1.3 Выбор и обоснование схемы лаборатоного блока питаня 2.1 Описание принципа работы электрической схемы устройства 2.3 Описание конструкции лабораторного стенда 4.2 Расчет затрат на проектирование 4.5 Расчет и постороение диаграммы общей стоимости системыК первичным относятся источники, непосредственно вырабатывающие электрическую энергию: аккумуляторы, батареи, солнечные батареи, генераторы постоянного и переменного тока. Питание широко используемых электронных устройств и бытовой радиоэлектронной аппаратуры осуществляется в основном вторичными источниками питания, преобразующими энергию переменного тока с номиналами напряжения 5, 9, 12, 15 и 27 В. Выпрямитель (Вп) с помощью диодов преобразует переменное напряжение в пульсирующее напряжение одной полярности. Стабилизатор постоянного напряжения (СПН) обеспечивает дальнейшее снижение пульсации напряжения, а также его стабильность на выходе преобразователя при наличии колебаний сетевого напряжения или изменениях тока в нагрузочной цепи. Из диаграммы на рисунок 2, а видно, что в этой схеме диод пропускает только положительный полупериод входного напряжения UBX(t) и на выходе выпрямителя наблюдается пульсирующее напряжения Uвых(t).Например, только одна схема стабилизатора напряжения и тока имеет вид представленный на рисунке 3. 2) Регулятор - собственно основная силовая аналоговая часть, которая осуществляет регулирование напряжения и тока в зависимости от параметров установленных микроконтроллером, а также обеспечивает компенсацию падения напряжения на токоизмерительном резисторе. 3)Микроконтроллер (МК) - обеспечивает управление всей этой системой, сбор данных о текущих значениях - напряжении на выходе блока, потребляемый ток нагрузкой. Если напряжение на не инвертирующем входе ОУ DA2.1 больше напряжения на истоке транзистора VT4, пропорционального току, то напряжение на выходе этого ОУ близко к напряжению его питания, диод VD2 закрыт и не влияет на стабилизацию выходного напряжения. Если напряжение на истоке транзистора VT4 превысит напряжение на не инвертирующем входе ОУ DA2.1, напряжение на выходе этого ОУ DA2.1 упадет практически до нуля, Через резистор R19, диод VDЗ и светодиод HL1 начнет протекать ток.На основе анализа целого ряда вариантов схем блоков питания был взят за основу один из них и после некоторого усовершенствования схемы произведена окончательная доработка устройства. Дополнением к основной схеме лабораторного блока питания было предложено применение аналогового калиброванного температурного датчика, который позволяет контролировать температуру устройства и отключать выходное напряжение в случае превышения температуры на 2ОС выше установленного порога. Кроме того блок питания содержит таймер позволяющий отключать выходное напряжение по истечении заданного отрезка времени, что расширяет функциональные возможности устройства и позволяет использовать его в качестве зарядного устройства аккумуляторов. Произведен расчет блока питания, а именно, расчет трансформатора, произведен выбор полупроводниковых диодов выпрямителя и рассчитан стабилизатор напряжения.

Содержание

Введение

1. Общая часть

1.1 Общиее сведения об источниках питания

В данном дипломном проекте разработан лабораторный блок питания с управлением микроконтроллером. На основе анализа целого ряда вариантов схем блоков питания был взят за основу один из них и после некоторого усовершенствования схемы произведена окончательная доработка устройства. Дополнением к основной схеме лабораторного блока питания было предложено применение аналогового калиброванного температурного датчика, который позволяет контролировать температуру устройства и отключать выходное напряжение в случае превышения температуры на 2ОС выше установленного порога. Полезными функциями разработанного блока питания является также возможность регулирования выходного стабилизированного напряжения в пределах от 0 до 15В и порога ограничения выходного тока от 0.1 до 1.0А. Кроме того блок питания содержит таймер позволяющий отключать выходное напряжение по истечении заданного отрезка времени, что расширяет функциональные возможности устройства и позволяет использовать его в качестве зарядного устройства аккумуляторов. Произведен расчет блока питания, а именно, расчет трансформатора, произведен выбор полупроводниковых диодов выпрямителя и рассчитан стабилизатор напряжения. Кроме того произведена оценка надежности спроектированного блока питания с целью проверки времени наработки на отказ. Расчеты показали, что надежность блока составляет 83% , а время наработки на отказ выше 50 тыс. часов, что превышает заданное равное 10 тыс. часов и гарантирует надежную работу разработанного прибора. В дипломном проекте осуществлено экономическое обоснование разработанного блока питания. Произведена оценка материальных затрат на его изготовление, которая показала, что полная себестоимость блока питания составляет около 17 тыс. рублей. Разработаны мероприятия по охране труда и экономической безопасности.

Размещено на

Графическая часть

Лист 1 Схема электрическая приципиальная лабораторного блока питания.

Лист 2 Сборочный чертеж печатной платы.

Лист 3 Лабораторный блок питания. Вид общий.

Приожение А. Листинг

Введение

Современное состояние техники и производства характеризуется высоким уровнем автоматизации, применением сложнейших электронных устройств на основе компьютерных систем и комплексов. В этих условиях все более жесткие требования предъявляются к знаниям и умениям специалистов работающих с этими устройствами и тем более к разработчикам новых устройств. В связи с этим все более востребованными на рынке труда становятся специалисты с техническим профилем образования, появляются новые специальности, к которым можно и отнести специальность «Компьютерные системы и комплексы». Одной из областей профессиональной деятельности выпускников данной специальности является совокупность методов и средств по разработке и производству компьютерных систем и комплексов; сопровождение и настройка компьютерных систем и комплексов. Объектами профессиональной деятельностью являются цифровые устройства, системы автоматизированного проектирования, микропроцессорные системы, компьютерные системы, комплексы и сети и т.п.

Тема дипломного проекта является актуальной, поскольку рассматривается конкретное электронное устройство с применением микропроцессора и соответствует тематике работ по специальности «Компьютерные системы и комплексы».

Целью дипломного проекта является разработка лабораторного блока питания с управление микроконтроллером. На основе анализа целого ряда вариантов схем блоков питания был взят за основу один из них и после некоторого усовершенствования схемы произведена окончательная доработка устройства. Дополнением к основной схеме лабораторного блока питания было предложено применение аналогового калиброванного температурного датчика, который позволяет контролировать температуру устройства и отключать выходное напряжение в случае превышения температуры на 2ОС выше установленного порога. Полезными функциями разработанного блока питания является также возможность регулирования выходного стабилизированного напряжения в пределах от 0 до 15В и порога ограничения выходного тока от 0.1 до 1.0А. Кроме того блок питания содержит таймер позволяющий отключать выходное напряжение по истечении заданного отрезка времени, что расширяет функциональные возможности устройства и позволяет использовать его в качестве зарядного устройства аккумуляторов.

Дипломный проект содержит пояснительную записку на 49листах формата А4 и графическую часть на трех листах формата А1.