Проработка общих требований к измерителю температуры 6 Анализ технического задания 6

Содержание

Введение 4

Особая часть 6

1. Проработка общих требований к измерителю температуры 6

1.1. Анализ технического задания 6

1.2. Проработка конструкции датчика температуры и выбор типа термопары 8

1.3. Выбор децимального номера изделия по классификатору ЕСКД 10

2. Проработка структурной схемы 11

3. Разработка принципной схемы и Проработка общих требований к измерителю температуры 6 Анализ технического задания 6 выбор интерфейсов 14

3.1. Общие принципы разработки принципной схемы 14

3.2. Выбор элементной базы 14

3.3. Выбор интерфейсов 20

3.4. Разработка принципной электронной схемы 27

4. Разработка схемы подключения 32

5. Выработка советов по конструированию 32

6. Моделирование функционирования аналоговой части измерителя температуры 34

7. Разработка метода функционирования Проработка общих требований к измерителю температуры 6 Анализ технического задания 6 микроконтроллера AT89C52 39

Конструкторско-технологическая часть 43

1. Проработка конструкторских мероприятий по обеспечению электрической сопоставимости 43

2. Проработка конструкции цифрового измерителя температуры 44

3. Обоснование конструкции печатного узла 45

4. Расчет характеристик печатной платы 48

5. Проектирование печатной платы 49

6. Разработка мероприятий Проработка общих требований к измерителю температуры 6 Анализ технического задания 6 по защите компонент и узлов от воздействия статического напряжения на шаге сборки и опции аппаратуры 50

7. Выбор и обоснование технологического процесса пайки при сборке печатного узла 55

Безопасность жизнедеятельности 59

1. Особенности перехода на бессвинцовую пайку Проработка общих требований к измерителю температуры 6 Анализ технического задания 6 59

1.1. Бессвинцовая пайка как новый технологический шаг 59

1.2. Меры безопасности при проведении пайки 61

2. Базы электробезопасности при работе с электрическими устройствами 62

2.1. Электронное напряжение как источник угрозы 62

2.2. Способы и средства обеспечения электробезопасности 66

Финансовая часть 70

1. Расчет себестоимости устройства 70

Общие Проработка общих требований к измерителю температуры 6 Анализ технического задания 6 выводы по проекту 73

Литература и другие источники 74

Список приложений 75



Введение
В текущее время значимым содержанием не только лишь научного, да и инженерного дела является исследование физических процессов, протекающих в радиоэлектронной аппаратуре Проработка общих требований к измерителю температуры 6 Анализ технического задания 6 и в других объектах. Одним из главных классов являются термические процессы, исследование которых является принципиальным по многим причинам.

Основной из их является тесноватая связь термических и электронных процессов, которая приводит к дрейфу черт Проработка общих требований к измерителю температуры 6 Анализ технического задания 6 частей и изменению их функциональности совместно с изделием, в которое они установлены. Для учета этих процессов употребляются разные системы моделирования. Фактически сфера исследования использования тепловых процессов выходит, конечно, далековато за эти Проработка общих требований к измерителю температуры 6 Анализ технического задания 6 рамки, приводя к существенному разбросу значений температур и других черт. К принципиальным практическим приложениям тепловых процессов следует отнести технологию обработки материалов и другие научно-технологические нюансы, включая контроль систем и установок. Более принципиальным Проработка общих требований к измерителю температуры 6 Анализ технического задания 6 является мониторинг отдельных электрических компонент, подверженных особо сильным термическим нагрузкам.

Одним из центральных вопросов в области исследования термических процессов является измерение температуры. Ввиду широкого разброса задач, в каких оно может потребоваться, появляется Проработка общих требований к измерителю температуры 6 Анализ технического задания 6 острая необходимость в разработке универсальных средств измерения температуры, которые должны владеть широким спектром измерений. К истинному времени создано огромное количество способов и основанных на их устройств, позволяющих определять температуру. Все Проработка общих требований к измерителю температуры 6 Анализ технического задания 6 способы могут быть подразделены на контактные (традиционный указатель температуры, термопара и т.п.) и бесконтактные (тепловизорный способ, краски, изменяющие цвет и т.д.).

В разрабатываемом устройстве подразумевается внедрение термопары в качестве составляющей датчика Проработка общих требований к измерителю температуры 6 Анализ технического задания 6 температуры. Так как спектр измеряемых температур по ТЗ составляет до 8000С, то это приводит к невозможности использования ряда других типов съема инфы о температуре. Принимая во внимание предназначение измерителя температуры, он обязан иметь Проработка общих требований к измерителю температуры 6 Анализ технического задания 6 выносной датчик, конструктивно обеспечивающий электробезопасность и другие требуемые эксплуатационные характеристики.

Совместно с тем, какие бы способы ни использовались, измеритель температуры как лабораторно-производственный прибор должен отвечать требованиям экономической необходимости, эргономичности Проработка общих требований к измерителю температуры 6 Анализ технического задания 6 и т.д. Разрабатываемый прибор должен быть цифровым, что соответствует современному уровню развития электроники.

Из изложенного вытекает актуальность разработки проекта измерителя температур, позволяющего работать в широких границах их значений. Дипломное проектирование посвящено проработке Проработка общих требований к измерителю температуры 6 Анализ технического задания 6 схемотехнических и конструкторских решений для цифрового измерителя температуры до 800 0С.

Принципиально отметить, что данное устройство разрабатывается не на базе какого-нибудь макета, а с внедрением уникальных схемотехнических и конструкторских решений.

^ Особая часть Проработка общих требований к измерителю температуры 6 Анализ технического задания 6 1. Проработка общих требований к измерителю температуры 1.1. Анализ технического задания
Техническое задание (ТЗ) подразумевает создание проекта самостоятельного, конструктивно и функционально законченного устройства, выпуск комплекта чертежей и, в общем случае, другой документации.

Исходя из критерий Проработка общих требований к измерителю температуры 6 Анализ технического задания 6 ТЗ, создадим подготовительные заключения о том, какими качествами должно владеть проектируемое устройство, его схема и составляющие.

  1. Измеритель, согласно ТЗ, должен обеспечивать измерение температур в интервале от 0 до 800 0С. Это Проработка общих требований к измерителю температуры 6 Анализ технического задания 6 приводит к необходимости использовать в качестве датчика температуры термопару из материалов с соответственной термический стойкостью, другие способы представляются более сложными в реализации. Так как по напряжению на термопаре можно установить только разность температур Проработка общих требований к измерителю температуры 6 Анализ технического задания 6, то абсолютная температура 1-го из спаев должна быть также измерена для определения окончательного результата.

  2. С учетом п.1 можно утверждать, что датчик температуры будет составным, абсолютная температура должна измеряться на прохладном спае.

  3. Сигнал в Проработка общих требований к измерителю температуры 6 Анализ технического задания 6 форме напряжения, идущего с термопары, какой бы обработке он дальше ни подвергался, должен усиливаться, так как природа термоэлектродвижущей силы не позволяет получить напряжение достаточного уровня с внедрением всего 2-ух спаев Проработка общих требований к измерителю температуры 6 Анализ технического задания 6. Так как напряжение на термопаре несет конкретную информацию о том, какова разность температур меду спаями, то усиление не должно приводить к значимым его искажениям и быть очень линейным.

  4. Нужно учесть, что вероятна ситуация Проработка общих требований к измерителю температуры 6 Анализ технического задания 6, когда температура жаркого спая будет ниже, чем у прохладного. Это может быть при прогреве изделия, так как объем воздуха, находящийся в корпусе, будет прогреваться энергией, выделяемой установленными в нем электрорадиоэлементами. Не считая Проработка общих требований к измерителю температуры 6 Анализ технического задания 6 того, через цепь термопары не должно течь никаких сторонних токов.

  5. Исходя из пп. 3 и 4, в качестве активных частей каскадов аналоговой обработки сигнала с датчика можно избрать операционные усилители. Требования к чертам операционных усилителей должны Проработка общих требований к измерителю температуры 6 Анализ технического задания 6 быть проработаны с учетом нужной точности измерения температуры, также других причин.

  6. При проработке конструкции выносного датчика температуры, содержащего жаркий спай, нужно учесть требования по электробезопасности, т.е. датчик обязан иметь Проработка общих требований к измерителю температуры 6 Анализ технического задания 6 такую конструкцию, чтоб оператор не подвергался угрозы поражения электронным током, и была исключена возможность недлинного замыкания при измерении температуры, к примеру, частей в радиоэлектронных средствах.

  7. Конструкция выносного датчика тока должна предугадывать подмену частей, соприкасающихся Проработка общих требований к измерителю температуры 6 Анализ технического задания 6 с объектом, температура которого измеряется.

  8. Потребность в выводе значения измеряемого тока на семисегментные индикаторы, в вычислении температуры, выводе её на снаружи устройство по интерфейсу
    RS-232, работа с датчиком абсолютной температуры приводит к Проработка общих требований к измерителю температуры 6 Анализ технического задания 6 тому, что для реализации этих функций нужно обрабатывать сигналы в цифровом виде. Для оцифровки сигнала, прошедшего первичную обработку, нужно ввести в цепь АЦП с соответсвующией разрядностью. Не считая того Проработка общих требований к измерителю температуры 6 Анализ технического задания 6, таковой АЦП должен работать как с положительными, так и отрицательными сигналами. Уровень сигналов измеряется относительно аналогового общего вывода АЦП. В согласовании с требованием по частоте обновления инфы о температуре количество выборок должно быть более 2-ух Проработка общих требований к измерителю температуры 6 Анализ технического задания 6 за секунду.

  9. В целях компенсации температурного дрейфа черт частей, входящих в состав каскада первичной обработки сигналов с термопары, нужно использовать соответственное схемотехническое решение. Датчик абсолютной температуры прохладного спая термопары целенаправлено Проработка общих требований к измерителю температуры 6 Анализ технического задания 6 использовать в интегральном выполнении.

  10. Для обработки данных, поступающих от аналоговой части измерителя и с цифрового датчика температуры нужно использовать микроконтроллер, метод функционирования которого должен быть составлен подходящим образом. Это отдельная задачка. В Проработка общих требований к измерителю температуры 6 Анализ технического задания 6 рамках дипломного проектирования задачка программирования контроллера не ставится и рассматриваться не будет.

  11. В согласовании с требованиями ТЗ время готовности устройства к работе после включения с учетом прогрева и выхода на рабочий режим всех Проработка общих требований к измерителю температуры 6 Анализ технического задания 6 его частей должно быть менее 90 с. Это предполагает блокировку измерения температуры в течение всего времени прогрева с выводом соответственной инфы на индикатор.

  12. Т.к. проектируемое устройство является самостоятельной, конструктивно и функционально Проработка общих требований к измерителю температуры 6 Анализ технического задания 6 законченной единицей, то его сборка подразумевается в отдельном корпусе, в каком смонтированы все элементы, кроме жаркого спая термопары, который должен выступать в качестве выносного датчика.
^ 1.2. Проработка конструкции датчика температуры и выбор Проработка общих требований к измерителю температуры 6 Анализ технического задания 6 типа термопары
Выше отмечалось, что в качестве основного датчика температуры подразумевается использовать выносной спай термопары. Но сама природа термоэдс такая, что она обоснована различием температур меж спаями разнородных металлов либо сплавов. Потому термопара будет Проработка общих требований к измерителю температуры 6 Анализ технического задания 6 охарактеризовывать разницу температур спаев. Это, как отмечалось выше, обуславливает необходимость использования дополнительного датчика абсолютной температуры.

Так как датчик температуры, внедрение которого подразумевается в измерителе, является составным, то нужно предложить и разглядеть обе Проработка общих требований к измерителю температуры 6 Анализ технического задания 6 его части — стационарную и выносную.



а)



б)

Рис. 1.1. Датчик температуры: а) выносная часть; б) стационарная часть

Выносная часть датчика температуры должна содержать жаркий спай и проводники для связи с остальной частью устройства, и Проработка общих требований к измерителю температуры 6 Анализ технического задания 6 отвечать выявленным выше требованиям. Предлагаемая конструкция выносной части датчика в разрезе изображена на рис. 1.1а.

Основой конструкции является глиняная база, имеющая полость для укладки медных проводников (на рисунке эта полость Проработка общих требований к измерителю температуры 6 Анализ технического задания 6 не показана) и воплощения монтажа. Спай 2-ух разнородных проводников крепится на глиняном держателе, который по форме является телом вращения. На его поверхности должны быть изготовлены долы (не показаны на рисунке) для укладки проводников Проработка общих требований к измерителю температуры 6 Анализ технического задания 6, образующих спай. Долы должны проходить через резьбу и заканчиваться на основании глиняного держателя.

Для удобства работы оператора и обеспечения его безопасности в конструкции предусмотрена ручка из полимерного материала, имеющая полость для прокладки Проработка общих требований к измерителю температуры 6 Анализ технического задания 6 медных проводников. Глиняний держатель со спаем должен накрываться защитным сменным кожухом, который представляется оптимальным также выполнить из керамики. Глиняний держатель и защитный кожух сочленяются с базой средством резьбового соединения. Ручка присоединяется к глиняной Проработка общих требований к измерителю температуры 6 Анализ технического задания 6 базе при помощи клеевого соединения. Толщина защитного глиняного кожуха должна быть такой, чтоб обеспечивались нужная интенсивность нагрева спая (она ограничивается наибольшим временем 1-го измерения — 30 с по ТЗ) и механическая крепкость.

Сборка выносной Проработка общих требований к измерителю температуры 6 Анализ технического задания 6 части датчика температуры осуществляется последующим образом. На глиняний держатель устанавливается спай из 2-ух разнородных металлов либо сплавов, проводники которого укладываются в долы на глиняном держателе. Потом последний вкручивается в базу конструкции. Дальше Проработка общих требований к измерителю температуры 6 Анализ технического задания 6 к выводам спая привариваются медные проводники двужильного экранированного кабеля, за ранее пропущенные через полость в базе и отверстие в ручке выносного датчика. Потом база плотно соединяется с глиняним держателем с помощью резьбового соединения Проработка общих требований к измерителю температуры 6 Анализ технического задания 6.

Потом глиняная база скрепляется с ручкой с помощью клеевого соединения. Во избежание повреждения проводов кабеля о край ручки на их надевают кембрик, вставляемый в ручку на некую глубину. Для того Проработка общих требований к измерителю температуры 6 Анализ технического задания 6, чтоб провода не были вырваны из корпуса выносной части датчика, нужно обеспечить их фиксацию в ручке, что можно сделать с помощью конусновидного пластмассового кольца (на рис.1.1а не показано).

Для улучшения обмена термический Проработка общих требований к измерителю температуры 6 Анализ технического задания 6 энергией меж спаем и наружным кожухом нужно пользоваться диэлектрической теплопроводящей пастой, которая наносится на головку глиняного держателя перед помещением его в защитный кожух. Последний является съемный и может изменяться в Проработка общих требований к измерителю температуры 6 Анализ технического задания 6 процессе работы при загрязнениях либо металлизации поверхности. На защитном кожухе в области резьбового соединения можно нанести метки термокраской для того, чтоб при измерениях огромных температур имелись признаки, указывающие на возможность получения тепловых травм.

На рис Проработка общих требований к измерителю температуры 6 Анализ технического задания 6. 1.1б изображена стационарная часть датчика, сочетающая интегральный датчик температуры и аналогичный спай. Так как конкретное механическое соединение датчика со спаем проблемно, то желательно использовать медную пластинку, на которую они будут Проработка общих требований к измерителю температуры 6 Анализ технического задания 6 установлены с различных её сторон. Это позволит также повысить термическую инерцию и стабильность результатов измерения температуры. При сборке спай приклеивают непроводящим клеем к медной пластинке, покрытой слоем эмали или окисной пленкой. Микросхему укрепляют с Проработка общих требований к измерителю температуры 6 Анализ технического задания 6 оборотной стороны с помощью непроводящего клея. К проводникам спая приваривают медные провода (можно использовать МГТФ сечением 0,075 мм2 ) для подключения спая к остальной части схемы. Саму конструкцию устанавливают снутри корпуса Проработка общих требований к измерителю температуры 6 Анализ технического задания 6 измерителя температуры. Точки приварки медных проводов к проводникам спая заливают клеем во избежание отрыва.

Центральным вопросом при разработке датчика тока является выбор термопары. В текущее время основополагающим документом при выборе термопар для проведения измерений Проработка общих требований к измерителю температуры 6 Анализ технического задания 6 является эталон МЭК 60584-1, 2 и ГОСТ Р 8.585-2001. Согласной приводимой там систематизации, более подходящими являются термопары типа R, работающие при температуре от -50 до +1700 0С, и дающие погрешность ± 1 0С, что соответствует требованиям технического задания. Спаи Проработка общих требований к измерителю температуры 6 Анализ технического задания 6 этих термопар состоят из сплава платины с родием и платины. Термоэдс для данного типа материалов составляет порядка 10 мкВ/К, что приводит к необходимости существенного усиления сигналов, создаваемых термопарой.

В согласовании Проработка общих требований к измерителю температуры 6 Анализ технического задания 6 с физикой явления Зеебека, спаи нужно включать встречно. Платинородиевый сплав будет владеть положительным потенциалом. Плюсами применяемого типа термопар является их высочайшая стойкость к хим воздействиям, стабильность характеристик в интервале рабочих температур; недочетом является высочайшая Проработка общих требований к измерителю температуры 6 Анализ технического задания 6 цена. Цена каждого спая составляет около 1600 р. по ценам на март 2013 г.
^ 1.3. Выбор децимального номера изделия по классификатору ЕСКД
Классификатор ЕСКД сотворен в качестве базы единой обезличенной классификационной системы обозначения изделий и конструкторских Проработка общих требований к измерителю температуры 6 Анализ технического задания 6 документов машиностроения и приборостроения основного и вспомогательного производства, установленной ГОСТ 2.201-80 [1]. Классификатор ЕСКД является составной частью Единой системы систематизации и кодировки технико-экономической инфы, и потому работает сразу и вместе с другими эталонами Проработка общих требований к измерителю температуры 6 Анализ технического задания 6 [5].

Классификатор ЕСКД устанавливает систему систематизации всех устройств, деталей и т.д., которые выпускаются российскей индустрией. Согласно систематизации, номер, присваиваемый изделию, состоит из 6 цифр. В него входят номера класса, подкласса, группы, подгруппы, вида Проработка общих требований к измерителю температуры 6 Анализ технического задания 6. Номер класса — двухзначный, он определяет огромную совокупа изделий по многофункциональному признаку. Отметим, что в процессе уточнения классификационных признаков изделия номера могут изменяться, но это обычно случается изредка.

Не рассматривая сам Проработка общих требований к измерителю температуры 6 Анализ технического задания 6 процесс выбора децимального номера, отметим, что по многофункциональному предназначению проектируемое устройство относится к средствам измерения физических величин, более глубочайшая систематизация не представляет энтузиазма.

Проектируемое устройство имеет номер 461556. Полный децимальный номер (шифр): МИЭМ.461556.001. Этот Проработка общих требований к измерителю температуры 6 Анализ технического задания 6 номер будет применен ниже при составлении чертежей.


proshanie-s-pogibshimi-palomnikami-projdet-v-glavnom-hrame-velikih-luk-gazeta-rg-severo-zapad-internet-versiya-08072012.html
proshanie-slavyanki-triller.html
proshedshee-nastoyashee-budushee.html