2.2 Конструкторські розрахунки вузлів і блоків радіоелектронної апаратури (електричний розрахунок випрямляча напруги)

2.2.1 Вихідні дані для розрахунку випрямляча:

- номінальна випрямлена напруга U₀ = 40 В;

- номінальний струм навантаження І₀ = 23 мА;

- номінальна напруга мережі U₁ = 220 В;

- частота мережі f_м = 50 Гц;

- відносне відхилення напруги мережі в бік підвищення а_max = 1,1;

- відносне відхилення напруги мережі в бік зниження а_min = 0,9;

- коефіцієнт пульсацій вхідної напруги К_п.вх = 0,01;

- коефіцієнт пульсацій вихідної напруги К_п.вих = 0,001.

2.2.2 Обираємо двопівперіодну схему випрямляючого моста, представлену на рисунку 1.

Рисунок 1 – Схема випрямляча напруги

2.2.3 Визначаємо орієнтовні значення параметрів вентиля:

- визначаємо орієнтовну зворотну напругу

U_зв.ор. = 2,82×В×U₀ , (4)

де В – допоміжний коефіцієнт; В = 0,95...1,1 [12].

U_зв.ор. = 2,82×1×40 = 112,8 (В)

- визначаємо орієнтовний середній прямий струм

І_{пр.сер.ор.} = 0,5×І₀ (5)

І_{пр.сер.ор.} = 0,5×0,023 = 0,0115 (А)

- визначаємо орієнтовний прямий струм

І_пр.ор. = 0,5×D×І₀ , (6)

де D – допоміжний коефіцієнт; D = 2,1...2,2 [12].

І_пр.ор. = 0,5×2,1×0,023 = 0,02415 (А)

2.2.4 Обираємо тип вентиля. При цьому необхідно виконати умови:

U_зв.max > U_зв.ор. (7)

І_пр.сер. > І_{пр.сер.ор.} (8)

І_пр.max > І_пр.ор. (9)

Виходячи з цих умов обираємо вентиль (діодний міст) типу B40FS з параметрами [12]:

- максимальна зворотна напруга U_зв.max = 380 В;

- середній прямий струм І_пр.сер. = 1 А;

- максимальний прямий струм І_пр.max = 10 А.

Перевіряємо умови:

380 В > 112,8 В

1 А > 0,0115 А

10 А > 0,02415 А

Умови виконані.

2.2.5 Визначаємо вихідну потужність

Р₀ = U₀×І₀ (10)

Р₀ = 40×0,023 = 0,92 (Вт)

2.2.6 Визначаємо коефіцієнт згладжування фільтра

q = К_п.вх / К_п.вих (11)

q = 0,01/0,001 = 10

В результаті розрахунку випрямляча напруги обрано діодний міст B40FS "Diotec Semiconductor".

2.3 Електронне моделювання вузлів і блоків радіоелектронної апаратури

В електронному моделюванні вузлів і блоків радіоелектронної апаратури застосовуються системи автоматичного проектування, наприклад, програмний комплекс Компас-3D, а також системи схемотехнічного моделювання, наприклад, система схемотехнічного проектування Proteus.

Сфера застосування програмного комплексу Компас-3D визначається основним набором завдань, які він покликаний вирішувати. До них відносяться:

1) моделювання деталей з метою розрахунку їх геометричних і масо-габаритних характеристик;

2) моделювання деталей для передачі геометрії в розрахункові пакети;

3) моделювання деталей для передачі геометрії в пакети розробки керуючих програм для верстатів з числовим програмним управлінням;

4) створення ізометричних зображень деталей (наприклад, для складання каталогів, створення ілюстрацій до технічної документації та інше).

Програмне середовище Компас дає можливість оформлення конструкторської документації відповідно до стандартів Єдиної системи конструкторської документації.

Загальноприйнятим порядком моделювання твердого тіла є послідовне виконання булевих операцій (складання і віднімання) над об'ємними примітивами (сферами, призмами, циліндрами, конусами, пірамідами та інше).

Існують різні способи завдання форми об'ємних примітивів:

- введення параметрів для примітиву вибраного із списку типу (наприклад, введення радіусу сфери або габаритів паралелепіпеда);

- виконання такого переміщення плоскої фігури в просторі, слід від якого визначає форму примітиву (наприклад, поворот кола навколо вісі утворює сферу, а зміщення багатокутника – призму).

В результаті можна отримати деталі різних форм.

Рисунок 2 – Проектування об'ємної деталі

Рисунок 3 – Проектування тонкостінної деталі

Система Компас-3D призначена для створення тривимірних моделей не тільки окремих деталей, а й складальних одиниць, що містять як оригінальні, так і стандартизовані конструктивні елементи. Таким чином при моделюванні конструкції радіоелектронної апаратури можна використати програмне середовище Компас-3D.

Комп’ютерне моделювання схеми електричної принципової радіоелектронної апаратури можна провести з використанням програмного середовища Proteus. Цей програмний пакет являє собою систему схемотехнічного моделювання, що базується на основі моделей електронних компонентів. Пакет Proteus складається з двох підпрограм: ISIS – програма синтезу та моделювання безпосередньо електронних схем і ARES – програма розробки плат друкованих.

Рисунок 4 – Симуляція роботи вимірювача FLC у програмному середовищі Proteus ISIS

На основі розробленої схеми електричної принципової в підпрограмі Proteus ARES розроблена плата друкована та отримано її 3D зображення.

Рисунок 5 – 3D-вигляд друкованої плати вимірювача FLC

Моделювання конструкції радіоелектронної апаратури представлені на рисунку 6, 7.

Рисунок 6 – Конструкція вимірювача FLC

Рисунок 7 – Складання конструкції приладу