Разработка автономного радиомаяка
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
ма включения ПК
Смоделируем электрическую принципиальную схему фотоавтомата в пакете Micro-CAP 7.0 как показано на рисунке 5.8 и построим временные диаграммы напряжений и токов. Лампа накаливания обозначена на схеме резистором R20 с сопротивлением 5,56 Ом.
Рисунок 5.8 - Схема фотоавтомата в Micro-Cap 7.0
Для построения временных диаграмм в меню Analysis выберем TransientтАж. Далее появится окно Transient Analysis Limits (рисунок 5.9).
Рисунок 5.9 - Окно Transient Analysis Limits
Зададим параметры построения временных диаграмм согласно рисунку 5.9 и нажмём клавишу Run. Далее появятся графики, представленные на рисунке 5.10.
Для перевода фотоавтомата в постоянный режим горения необходимо включить в схему диод VD2, установив переключатель SA1 в положение вкл. (рисунок 5.1). В результате этого ВЗГ отключится. При этом амплитуда напряжения и тока будет постоянная (рисунок 5.12).
Рисунок 5.10 - График зависимости амплитуды напряжения от времени (в 12 и 1 узлах схемы)
Рисунок 5.11 - График зависимости амплитуды напряжения и тока на лампе от времени
Рисунок 5.12 - График амплитуды напряжения и тока на лампе от времени при постоянном режиме горения
Исходя из проведённого анализа схемы фотоавтомата в пакете Micro-CAP 7.0, можно сделать вывод о том, что полученные значения длительности проблеска и паузы, а также амплитуд напряжений и токов совпадают с расчётными значениями.
6. Конструкторская часть
.1 Выбор конструкции пьезоэлектрического генератора
Пьезоэлектрический генератор (ПГ) состоит из механического преобразователя воздействия (МПВ) и пьезоэлектрического преобразователя (ПП).
На рисунке 6.1 изображена конструкция МПВ, в состав которого входят кольцо, ударник, стержень и шар. МПВ представляет собой цельную конструкцию, выполненную из углеродистой качественной конструкционной стали марки 30, с качеством поверхности группы 2ГП без термической обработки по ГОСТ 1050-88. МПВ крепится кольцом к подвесу таким образом, чтобы он мог отклоняться во всех направлениях.
Рисунок 6.1 - Конструкция МПВ
Рассчитаем диаметр шара МПВ.
Исходные данные:
-масса маятника, m: 4000 г;
-плотность материала, ?: 7,87 г/см3;
-расстояние от точки подвеса до центра шара, B: 80 см;
-расстояние от точки подвеса до приложения усилия, b1: 3 см;
-длина ударника, Lуд: 2 см;
-радиус большого основания ударника, Rуд: 8,375 мм;
-радиус малого основания ударника, rуд: 6,235 мм;
-радиус стержня маятника, Rc: 0,5 см;
-внутренний радиус кольца, rк: 0,5 см;
-внешний радиус кольца, Rк: 1,0 см;
-толщина кольца, Hк: 1 см;
-расстояние от кольца до ударника, Rк.уд: 1,0 см.
Объём полукольца равен
Объём стержня между кольцом и ударником равен
Объём ударника определяется как
Объём стержня между малым основанием ударника и центром шара равен
Объём маятника от точки подвеса до центра шара (без большей части шара) определяется выражением
Масса маятника от точки подвеса до центра шара (без большей части шара) определяется выражением
Масса большей части шара равна
Составим систему уравнений для нахождения радиуса шара Rш
где mшм - масса малой части шара (масса части стержня длиной Rш);
Rш - объём шара;
mш - масса шара.
Решив систему уравнений (6.8), получим следующий результат
mшм = 29,317 г,
Rш = 4,743 см,
Vш = 446,954 см3,
mш = 3517,528 г.
В состав ПП (рисунок 6.2 - 6.4) входят:
-опорное кольцо;
-крышка;
-5 держателей (стакан, фторопластовое кольцо (ФК), изоляционное пьезокерамическое кольцо (ИПК));
-5 пьезокерамических дисков (пьезоэлементов);
-5 протекторов.
Рисунок 6.2 - Опорное кольцо (вид сверху)
Рисунок 6.3 - Крышка (вид сверху)
Опорное кольцо крепится к корпусу буя. Пьезоэлементы помещаются в держатели, которые притягиваются крышкой к опорному кольцу через шайбы (А.6.01.Ст3кп ГОСТ 10450-78) пятью болтами (К1М61,0 - 8g16.109.40X.019 ГОСТ 7805-70). ИПК тонким слоем клеится ко дну стакана клеем BC10-T (ГОСТ 22345-77), прижимая ФК. Таким же образом, каждый протектор клеится к пьезоэлементу. Материалом для ФК является фторопласт-4 марки ПН или О (ГОСТ 10007-80). Опорное кольцо, крышка, стаканы и протекторы состоят из того же материала, что и МПВ. В опорном кольце, каждом стакане и ИПК имеются отверстия диаметром 3 мм для вывода проводов, припаянных к металлизированной поверхности пьезоэлемента. Все пьезоэлементы параллельно соединяются через диоды (для исключения обратного пьезоэффекта) в один провод, через который импульсы поступают на RC-фильтр преобразователя.
Рисунок 6.4 - Держатель для пьезоэлемента (разрез)
.2 Выбор конструкция преобразователя
На рисунках 6.5 и 6.6 изображён преобразователь постоянного напряжения (ППН) MSS-MHL, входящий в состав преобразователя (см. схему на рисунке 4.9 главы 4). ППН представляет собой герметичный блок, в котором собрана вся печатная плата. Лёгкий аллюминивый корпус (300 г) обеспечивает высокую теплопроводность.
Рисунок 6.5 - DC/DC конвертор MSS-MHL (вид сверху)
Рисунок 6.6 - DC/DC конвертор MSS-MHL (вид сбоку)
.3 Выбор конструкции фотоавтомата
Печатные платы делятся на три типа:
-односторонние;
<