2.3 Описание и обоснование конструкции терморегулятора.

Сборочный чертеж дан в приложении Д.

Конструктивно все элементы и узлы прибора собраны на одной панели и размещены в общем корпусе из полистирола.

На панели прибора расположены трансформатор 6, исполнительное реле 5, печатная плата с радиоэлементами схемы 1. На передней стенке панели, которая является одновременно передней частью прибора, размещены сигнальные лампы 3,4 и элементы измерительной схемы прибора, а также выведены ручки задатчика температуры, зоны возврата и фиксатор установки задания.

Панель соединяется с корпусом посредством разъёма, размещённого на задней стенке и служащего для осуществления внешнего монтажа.

В соответствии с предъявленными требованиями по технике безопасности, в качестве материала для изготовления корпуса был выбран ударопрочный полистирол, толщиной 3 миллиметра, т.к. он является диэлектриком, а, следовательно, уменьшает вероятность того, что человек, работающий с термостабилизатором, будет поражен электрическим током.

На передней панели 18 расположены органы управления терморегулятора.

2.4 Перечень возможных неисправностей.

Изделие считается неисправным, если оно не отвечает хотя бы одному требованию нормативно-технической документации. Изделие приходит в неисправное состояние, если произошел отказ.

В случае отказа изделие требует ремонта. Изделие считается ремонтопригодным, если оно приспособлено к предупреждению, обнаружению и устранению отказов.

Отказ – это событие, после которого изделие перестает выполнять свои функции. Отказ может быть полным или частичным.

Отказ в изделие может произойти по причине обрывов, коротких замыканий, превышения предельных режимов работы, несоблюдение правил эксплуатации, а также по причине старения электронных компонентов.

Неисправности, возможные в Терморегуляторе, а также способы их устранения приведены в таблице 2.1

Таблица 2.1 Таблица возможных неисправностей

№ п/п	Характеристика неисправности	Возможные причины неисправности	Способы устранения неисправности
1	Не горит индикатор «Сеть»	Неисправен предохранитель FU1	Заменить FU1
		Проверить переключатель «сеть»
		Проверить первичную обмотку трансформатора VT1	При пробое перемотать первичную обмотку
		Перебит шнур	Проверить сетевой шнур на обрыв
2	Нагреватель среды не функционирует	Нагреватель перегорел	Проверить сопротивление, в случае неисправности заменить
3	Не задается температура	Отказ датчика	заменить датчик
		Обрыв в цепях питания	Проверить тестером цепи питания
4	Нагреватель постоянно работает	Проверить DD1, VT1, VS1, VD7 – VD10

3. Расчеты.

3.1 Расчет стабилизатора напряжения.

Цель расчета: рассчитать стабилизатор напряжения для световой индикации, входящей в состав терморегулятора.

При изменении тока нагрузки выпрямителя, изменяется среднее значение выпрямленного напряжения и коэффициента его пульсации. Тоже самое наблюдается и при колебаниях сетевого напряжения. Чтобы напряжение на нагрузке не зависело от этих параметров, выпрямитель необходимо дополнить стабилизатором.

Рисунок 3.1 Стабилизатор напряжения

В качестве источника входного напряжения для стабилизатора используется трансформатор, понижающий сетевое напряжение до 15В при токе нагрузки до 1А. Таким образом, постоянное напряжение на входе стабилизатора будет составлять 20В. Изменение сетевого напряжения может быть в пределах от 17 до 23В.

Определяем максимальную рассеиваемую мощность транзистором VT1 по формуле 3.1, Вт

P_vt1max = (Uвх_max – Uвых)_*Iн_max (3.1)

где Uвх_max – напряжение максимальное входное,B

Uвых – выходное напряжение, B

Iн_max – максимальный ток нагрузки, A

Максимальный ток, потребляемый схемой индикации составляет 0.4А, следовательно P_vt1max = (23-9)_*0.4 = 5.6Вт

По справочнику выбираем транзистор КТ815Б с максимальной, рассеиваемой коллектором мощностью 10Вт. Находим по справочнику минимальное и максимальное значение статического коэффициента передачи тока базы h21_эmax и h21_эmin и определим ток базы транзистора, при максимальном токе нагрузки.

Iб_max = ,А (3.2)

где Iб_max – максимальный ток базы; А

Iн_max – максимальный ток нагрузки; А

h21_эmin – минимальный статический коэффициент передачи тока.

Iб_max = 0.4/20 = 0.02А,

а также при отключенной нагрузке

Iб_min =,А (3.3)

где I_R2 – ток на резисторе R2; А

Ток через резистор R2 должен составлять 1-2% от максимального тока нагрузки.

I_R2 = Iн_max*0.02А (3.4)

I_R2 = 0.4_*0.02 = 0.008A

по формуле 3.3 находим

Iб_min = 0.008 / 80 = 0.0001A

Теперь рассчитаем параметрический стабилизатор. По справочнику выбираем стабилитрон VD1 типа Д814Б с номинальным напряжением стабилизации 8.75В . Допускаемый разброс напряжения составляет плюс-минус 0.75В. Таким образом имеем следующие данные для расчета:

Uвх_max – 23B

Uвх_min – 17B

Uст_max – 9.5B

Uст_min – 8В

Iн_max – 0.4А

Iст_max – 0.036А

Iст_min – 0.003А

Согласно формуле 3.5 находим R1_min

R1_min, Ом (3.5)

где Uст_min – минимальное напряжение стабилизации, В

Iст_max – максимальный ток стабилизации, А

Uвх_max – формула 3.1, В

R1_min

По формуле 3.6 находим R1_max

R1_max, Ом (3.6)

где Uвх_min – минимальное входное напряжение, В

Uст_max – формула 3.5, В

Iст._ном – номинальный ток стабилизации, А

Iст._min – минимальный ток стабилизации, А

R1_max

Выбираем резистор R1 сопротивлением 560Ом с допустимыми отклонениями ст10%. Мощность, рассеиваемую резистором? рассчитываем по формуле 3.7

P_R1 = , Вт (3.7)

где Uвх_max – формула 3.1

Uст_min­ – формула 3.5

P_R1 = (23-8)² / 560 = 0.4Вт

Выбираем резистор R1 типа МЛТ-0.5 560Ом.

Теперь рассчитаем резистор R2. Исходными данными для расчета являются: Uвых – 9В, ток через резистор R2 согласно формуле 3.4 составляет 0.008А.

По формуле 3.8 находим резистор R2

R2 =, Ом (3.8)

R2 = 9 / 0.008 = 1125 Ом

По формуле 3.9 рассчитаем мощность, рассеиваемую резистором R2.

P_R2 = Uвых _* I_R2, Вт (3.9)

где Uвых – формула 3.1

I_R2 – ток на резисторе R2, Ом

P_R2 = 9 _* 0.008 = 0.072Вт (3.10)

Выбираем резистор R2 типа МЛТ-0.25 – 1 кОм 10%

Рассчитываем емкость конденсатора, сглаживающего фильтра С1 по формуле 3.10

C1 =, мкФ

где g – коэффициент сглаживания пульсаций

m – число фаз

Rн – рассчитывается по формуле 3.11

Rн = Uвых / Iн_max, Ом (3.11)

где Iн_max – формула 3.2

Rн = 9 / 0.4 = 22.5 Ом

Число фаз m = 1

Выбираем коэффициент сглаживания пульсации g = 1.2, отсюда

C1 = 16000_*1.2 / 1_*22.5 = 853 мкФ

Выбираем емкость конденсатора на 50% выше номинальной, типа К50-6 2000 мкФ х 40В.

Заключение: Таким образом в этом пункте рассчитан стабилизатор напряжения для схемы светодиодов Терморегулятора, а также конденсатора сглаживающего фильтра С1.