Разработка схемы ультразвуковой дезинфикатора - Курсовая работа

бесплатно 0
4.5 87
Принцип действия ультразвукового очистителя. Расчет RC-генератора на операционном усилителе. Осциллограмма выходного напряжения ждущего одновибратора. Расчет усилительного каскада на транзисторах. Анализ зависимости коэффициента гармоник от резистора.

Скачать работу Скачать уникальную работу

Чтобы скачать работу, Вы должны пройти проверку:


Аннотация к работе
Для очистки или стерилизации инструментов применяются различные устройства, например ультразвуковые очистители. Эффективность работы ультразвуковых очистителей зависит от источника ультразвука, который в них используется. В очистителях могут использоваться датчики (преобразователи) в виде тонких пластин (дисков), или высокомощные цилиндрические преобразователи, как в промышленных системах. Кавитация - (от лат. cavitas - пустота) - образование в жидкости полостей (кавитационных пузырьков, или каверн), заполненных газом, паром или их смесью. Кавитация возникает в результате местного понижения давления в жидкости, которое может происходить либо при увеличении ее скорости (гидродинамическая кавитация), либо при прохождении акустической волны большой интенсивности во время полупериода разрежения (акустическая кавитация), существуют и другие причины возникновения эффекта.Проектируемое устройство должно обеспечивать следующие технические параметры: 1. Устройство должно обеспечивать стабильный уровень выходного напряжения с определенной амплитудой и требуемым диапазоном частоты с определенным периодом времени. Блок-схема проектируемого устройства представлена на рис. Поэтому для изменения напряжения используется трансформатор - статическое (не имеющее подвижных частей) электромагнитное устройство, предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции системы переменного тока одного напряжения в систему переменного тока обычно другого напряжения при неизменной частоте и без существенных потерь мощности. Назначение блока питания - получение напряжения питания для RC-генератора, ждущего мультивибратора и усилителя мощности.На рис 2. изображена принципиальная схема RC-генератора на операционном усилителе. Схемы RC-генераторов бывают с линейной и нелинейной отрицательной обратной связью (ООС). Рассчитаем необходимые для генерации тока заданной частоты параметры схемы: При выполнении автогенератора на ОУ сопротивление нагрузки, как правило, Rn=250КОМ У ОУ широкого применения максимальный выходной ток Iou=(15 - 25) МА, поэтому можно в цепях обратной связи использовать токи Imw=Ims=1 МА. Максимальная скорость Vg изменения генерируемого напряжения определяется амплитудой Um и частотой fo: Vg=3,267*106 В/с. По частоте единичного усиления f1ou и максимальной скорости изменения Vou выходного напряжения выбирается тип ОУ, напряжение его питания по (1).Данная схема генерирует один положительный импульс. Цепь положительной обратной связи является безинерционной и характеризуется коэффициентом передачи К. Длительность положительного импульса Т, когда в прямом направлении смещен диод Д1, определяется постоянной времени т: Мы получили соотношение для С и R. Для определения резисторов R1,R2 задаются током в цепи обратной связи Ipos так, чтобы не учитывать влияние входного тока ОУ на процессы генерации.Зададимся параметрами, которые мы должны иметь на выходе: UOUTT=100 В, IOUTT=0.4A, Un=12 В, Ktrans=UOUTT/Un=8.333 Наш сигнал имеет постоянное напряжение порядка 12В, значит, организовав трансформатор с коэффициентом преобразования в 9 раз, на выходе получим напряжение порядка 100В, но для этого, на выходе в трансформатор, мы должны иметь ток порядка 4А, который уменьшается до 0.4А Выходной ток короткого замыкания нашего усилителя равен 40МА. Учитывая эти способности схемы, предлагается использовать усилительный каскад на трансзисторах 5ой и 8ой серии. Опять же для уменьшения коэф.гармоник-используем наш каскад в режиме усиления АВ, а не класса В, сознательно теряя КПД каскада. Так как были добавлены источники тока - следует ограничить наш RC-генератор от усилительного каскада по постоянному току.Полученные результаты моделирования согласуются с теоретическими данными, и параметры прибора лежат в пределах требуемых ТЗ: отклонение частоты выходного сигнала меньше 5%, отклонение амплитуды выходного сигнала меньше 5%, коэффициенты гармоник меньше 5%. На листе 3 изображены осциллограммы некоторых сигналов, полученных при моделировании, а именно: диаграммы выходного и выходного напряжений на RC-генераторе, периоды выходного сигнала, спектры и коэффициенты гармоник, зависимость частоты стационарного режима и частоты свободных колебаний от Rw2, зависимость отклонения частоты стационарного режима и частоты свободных колебаний от резонансной частоты frez от Rw2, зависимость частоты стационарного режима и частоты свободных колебаний от коэффициента усиления, зависимость резонансной частоты от Rw2 (сопротивления моста Вина) и Ku (коэффициента усиления), зависимость коэффициента гармоник от Rw2 (сопротивления моста Вина) и Ku (коэффициента усиления).

План
Оглавление

1. Введение

2. Обоснование блок-схемы проектируемого устройства

3. Расчет RC-генератора на ОУ

4. Расчет мультивибратора в режиме одновибратора

5. Расчет усилительного каскада на транзисторах

6. Исследование RC-генератора на ОУ

7. Заключение

8. Список литературы

Введение
Ультразвуковые очистители

Для очистки или стерилизации инструментов применяются различные устройства, например ультразвуковые очистители. Они имеют один принцип действия, но разное устройство.

Эффективность работы ультразвуковых очистителей зависит от источника ультразвука, который в них используется. В очистителях могут использоваться датчики (преобразователи) в виде тонких пластин (дисков), или высокомощные цилиндрические преобразователи, как в промышленных системах. Излучатели из тонких пластин возбуждаются в радиальном направлении и прогибаются подобно поверхности барабана. Это ограничивает максимальное генерируемое звуковое давление. Металлокерамические преобразователи промышленного типа состоят из пластины, керамических колец пьезоэлектрического преобразователя и переднего привода. Блок скреплен стержнем, который поддерживает высокую компрессию на керамических кольцах. Все это обеспечивает не только большую надежность очистителя, но и способность достигать 1.9-2.3 Вт/кв.см. по сравнению с 0.3-0.5 Вт/кв.см., генерируемыми очистителями на основе дисковых преобразователей.

Процесс очистки предметов с помощью ультразвуковых волн образуемых двумя генераторами прибора, применяемых для более эффективной очистки предметов благодаря эффекту кавитации.

Кавитация - (от лат. cavitas - пустота) - образование в жидкости полостей (кавитационных пузырьков, или каверн), заполненных газом, паром или их смесью. Кавитация возникает в результате местного понижения давления в жидкости, которое может происходить либо при увеличении ее скорости (гидродинамическая кавитация), либо при прохождении акустической волны большой интенсивности во время полупериода разрежения (акустическая кавитация), существуют и другие причины возникновения эффекта. Перемещаясь с потоком в область с более высоким давлением или во время полупериода сжатия, кавитационный пузырек захлопывается, излучая при этом ударную волну.

Полезное применение кавитации

Хотя кавитация нежелательна во многих случаях, однако есть исключения. Например, сверхкавитационные торпеды, используемые военными, обволакиваются в большие кавитационные пузыри. Существенно уменьшая контакт с водой, эти торпеды могут передвигаться значительно быстрее, чем обыкновенные торпеды.

Кавитация может быть полезной при ультразвуковой очистке устройств. Эти устройства создают кавитацию, используя звуковые волны и разрушение кавитационных пузырей для чистки поверхности. Используемая таким образом, потребность в очистке от вредных химических веществ может быть уменьшена во многих промышленных и коммерческих процессах, где требуется очистка как этап производства. До сих пор подробности того, как пузыри производят очистку, до конца не поняты.

В промышленности, кавитация часто используется для гомогенизирования, или смешивания, и отсадки взвешенных частиц в коллоидном жидкостном составе, например, смеси красок или молоке. Многие промышленные смесители основываются на этом разработанном принципе. Обычно это достигается благодаря конструкции гидротурбин или путем пропускания смеси через кольцевидное отверстие, которое имеет узкое входное отверстие и значительно большее выходное: вынужденное уменьшение давления приводит к кавитации, поскольку жидкость стремится в сторону большего объема. Этот метод может управляться гидравлическими устройствами, которые контролируют размер входного отверстия, что позволяет регулировать процесс работы в различных средах. Внешняя сторона смесительных клапанов, по которой кавитационные пузыри перемещаются в противоположную сторону, чтобы вызвать имплозию (внутренний взрыв), подвергается огромному давлению и часто выполняется из сверхпрочных или жестких материалов, например, из нержавеющей стали, стеллита или даже поликристаллического алмаза (PCD).

Применение в биомедицине

Кавитация играет важную роль для уничтожения камней в почках посредством ударной волны литотрипсии. Литотриптор - прибор, предназначенный для разрушения камней в желчном и мочевом пузырях без хирургического вмешательства был разработан В. Ю. Вероманом и Г. А. Денисовым. В настоящее время исследованиями показано, что кавитация также может быть использована для перемещения больших молекул внутрь биологических клеток (сонопорация).

Вывод
ультразвуковой очиститель усилитель транзистор

В курсовой работе была разработана функциональная схема ультразвукового дезинфикатора медицинского инструмента, каждый блок которой был последовательно рассчитан и промоделирован.

Полученные результаты моделирования согласуются с теоретическими данными, и параметры прибора лежат в пределах требуемых ТЗ: отклонение частоты выходного сигнала меньше 5%, отклонение амплитуды выходного сигнала меньше 5%, коэффициенты гармоник меньше 5%.

На листе 1 представлена подробная блок-схема устройства. На листе 2 приведена принципиальная схема всего устройства в сборе. На листе 3 изображены осциллограммы некоторых сигналов, полученных при моделировании, а именно: диаграммы выходного и выходного напряжений на RC-генераторе, периоды выходного сигнала, спектры и коэффициенты гармоник, зависимость частоты стационарного режима и частоты свободных колебаний от Rw2, зависимость отклонения частоты стационарного режима и частоты свободных колебаний от резонансной частоты frez от Rw2, зависимость частоты стационарного режима и частоты свободных колебаний от коэффициента усиления, зависимость резонансной частоты от Rw2 (сопротивления моста Вина) и Ku (коэффициента усиления), зависимость коэффициента гармоник от Rw2 (сопротивления моста Вина) и Ku (коэффициента усиления).

Список литературы
1. В разработке РПЗ были использованы материалы лабораторных работ и лекции по курсу "Электроника и микропроцессорная техника".

2. Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника. - М. Мир, 1982 г.

3. Хоровиц П., Хилл У. Искусство самотехники. - М. Мир, 1997г.

Размещено на .ru

Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность
своей работы


Новые загруженные работы

Дисциплины научных работ





Хотите, перезвоним вам?