Please use this identifier to cite or link to this item:
https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/8222| Title: | Розробка радіопередавального пристрою для дослідження та передачі радіосигналів (система формування сигналів) |
| Authors: | Палагін, Володимир Васильович Муха, Святослав Анатолiйович |
| Keywords: | радіопередавальний пристрій;частотна модуляція;телекомунікації;радіозв'язок |
| Issue Date: | 2020 |
| Abstract: | Робота присвячена розробці та дослідженню радіопередавального пристрою, призначеного для формування та передачі сигналів у системах зв'язку. У проєкті проведено детальний аналіз методів формування радіосигналів, розраховано структурну та принципову схеми передавача, що включає автогенератор, підсилювальні каскади та систему частотної модуляції на базі варикапа. Особлива увага приділена забезпеченню стабільності частоти та мінімізації побічних випромінювань, що дозволяє використовувати пристрій як базу для лабораторних досліджень характеристик передачі інформації в радіотехнічних системах. |
| URI: | https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/8222 |
| Appears in Collections: | 172 Електронні комунікації та радіотехніка (Радіотехніка та робототехнічні системи) |
Files in This Item:
| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
| Б_172_Муха_Палагін.pdf Restricted Access | 4.23 MB | Adobe PDF | View/Open Request a copy |
Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.
Extracted text
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
ФАКУЛЬТЕТ ЕЛЕКТРОННИХ ТЕХНОЛОГІЙ І РОБОТОТЕХНІКИ
КАФЕДРА РАДІОТЕХНІКИ, ТЕЛЕКОМУНІКАЦІЙНИХ І РОБОТОТЕХНІЧНИХ
СИСТЕМ
До захисту допущено
завідувач кафедри РТРС
д.т.н., професор
_______________ В.В. Палагін
"_____" _____________ 2020 року
Пояснювальна записка
до дипломного проекту (роботи)
бакалавра
(освітньо-кваліфікаційний рівень)
на тему Розробка радіопередавального пристрою для дослідження та
передачі радіосигналів (система формування сигналів)
Виконав: студент 4 курсу, групи СКРТ-88
напряму підготовки (спеціальності)
172 – телекомунікації та радіотехніка
(шифр і назва напряму підготовки, спеціальності)
Муха С.А.
(прізвище та ініціали)
Керівник Палагін В.В.
(прізвище та ініціали)
Рецензент Землянський О.М.
(прізвище та ініціали)
Черкаси – 2020 року
Лист
РТХХ.020ХХХ.248 ПЗ
39
Форма № Н-9.01
ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
Факультет електронних технологій і робототехніки
Кафедра радіотехніки,телекомунікаційних і робототехнічних систем
Освітньо-кваліфікаційний рівень бакалавр
Спеціальність 172 – телекомунікації та радіотехніка
ЗАТВЕРДЖУЮ
Завідувач кафедри В.В. Палагін
“_____” ___________________ 2020 року
ЗАВДАННЯ
НА ВИПУСКНУ РОБОТУ СТУДЕНТУ
Мухи Святослава Анатолiйовича ______________
(прізвище, ім’я, по батькові)
1. Тема проекту (роботи) Розробка радіопередавального пристрою для
дослідження та передачі радіосигналів (система формування сигналів)
керівник проекту (роботи) Палагін Володимир Васильович
(прізвище, ім’я, по батькові, науковий ступінь, вчене звання)
затверджені наказом вищого навчального закладу від « » лютого 2020 року №
2. Термін здачі студентом закінченої роботи “ 25 ” травня 2020 року _________
3. Вихідні дані до роботи: 1) Напруга живлення: +12В; струм споживання: до 1,5 А; час
роботи - безперервний; робочий діапазон частот: 4 МГц; опір навантаження – 50 Ом
вихідна потужність до 2 Вт.; генерація частоти на трьох генераторах; режими модуляції-
АМ,ФМ,ЧМ; помножувач частоти;
4. Зміст розрахунково-пояснювальної записки (перелік питань, що їх належить розробити)
Аналіз існуючих рішень та прототипів радіопередавальних приладів та автогенераторів;
Проектування структурної схеми пристрою; Схемотехнічне проектування; Охорона
праці.
5. Перелік графічного матеріалу (з точним зазначенням обов’язкових креслень, плакатів)
1. Схема структурна пристрою; 2 Схема електрична принципова; 3.Плата друкована;
4.Складальне креслення; 5. Плакат по охороні праці.
.
6. Консультанти з проекту (роботи) із зазначенням розділів проекту, що їх стосуються
Прізвище, ініціали та посада Підпис, дата
Розділ консультанта завдання завдання
видав прийняв
Охорона праці Кожем’якін О.С.
старший викладач кафедри
безпеки життєдіяльності
7. Дата видачі завдання 20 лютого 2020 року
КАЛЕНДАРНИЙ ПЛАН
№ Назва етапів дипломного проекту Термін
з/п (роботи) виконання етапів Примітка
проекту (роботи)
1. Аналіз технічного завдання та
пошук літератури 11.02.20 – 18.02.20
2. Аналіз методів побудови
притрою 20.02.20 – 05.03.20
3. Побудова та обґрунтування
схеми функціональної пристрою 06.03.20 – 18.03.20
4. Побудова та обґрунтування
схеми структурної пристрою 20.03.20 – 01.04.20
5. Побудова та обґрунтування
схеми електричної пристрою 02.04.20 – 30.04.20
7. Виконання розділу охорони праці 02.05.20 – 15.05.20
8. Оформлення пояснювальної записки 16.05.20 – 18.05.20
9. Оформлення плакатів 20.05.20– 24.05.20
Студент Муха С.А.
( підпис ) (прізвище та ініціали)
Керівник проекту (роботи) Палагін В.В.
( підпис ) (прізвище та ініціали)
ЗМІСТ
ВСТУП .................................................................................................................. 5
РОЗДІЛ 1. АНАЛІЗ ІСНУЮЧИХ РІШЕНЬ ТА ПРОТОТИПІВ
РАДІОПЕРЕДАВАЛЬНИХ ПРИЛАДІВ ТА АВТОГЕНЕРАТОРІВ ................. 7
1.1. Аналіз радіопередавальних приладів ..................................................... 7
1.2. Аналіз автогенераторів (генераторів коливань) ................................... 11
1.3. Актуальність розробки автогенераторів ............................................... 14
1.4. Типові схеми автогенераторів ............................................................... 16
Висновки розділу 1 ....................................................................................... 22
РОЗДІЛ 2. ПРОЕКТУВАННЯ СТРУКТУРНОЇ СХЕМИ ПРИСТРОЮ .......... 23
2.1 Обгрунтування структурної схеми пристрою ....................................... 23
2.2 Обгрунтування структурних елементів схеми та моделювання .......... 24
Висновки розділу 2 ....................................................................................... 27
РОЗДІЛ 3. СХЕМОТЕХНІЧНЕ ПРОЕКТУВАННЯ ПРИСТРОЮ .................. 28
3.1 Розробка схеми електричної принципової ............................................ 28
3.2 Розробка кварцового автогенератора .................................................... 29
3.3 Розробка генератора по схемі Батлера .................................................. 30
3.4 Розробка генератора Колпітца (ємнісна триточка) ............................... 32
3.5 Обгрунтування елементної бази ............................................................. 34
Висновки розділу 3 ....................................................................................... 41
РОЗДІЛ 4. ОХОРОНА ПРАЦІ ........................................................................... 42
4.1. Аналіз небезпек та шкідливостей, що виникають при проведенні робіт
в приміщенні відділу монтування РЕА. ...................................................... 42
СКРТ-88.02018061.248 ПЗ
Змн. Ар к. № докум. Підпис Дат
Роз Муха С.А. а
Розробка радіопередавального Літ. Арк. Акрушів
р Поебр. евір. Палагін В.В. пристрою для дослідження та 3 67
Реценз. формування сигналів (система
Н. Контр. Палагін В.В. обробки сигналів ЧДТУ
Затверд.
Лист
РТХХ.020ХХХ.248 ПЗ
39
4.2. Розрахунок системи місцевої витяжної вентиляції для одного
робочого місця монтажника РЕА ................................................................ 50
ВИСНОВКИ ...................................................................................................... 57
СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ ………………………………..…58
ІНТЕРНЕТ РЕСУРСИ ………………………………………………………..…59
ДОДАТКИ………………………………………………………………………..60
СКРТ-88.01918061.248 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дат
Роз Муха С.А. а
Розробка радіопередавального Літ. Арк. Акрушів
роб.
Перевір. Палагін В.В. пристрою для дослідження та 4
Реценз. формування сигналів (система
Н. Контр. Палагін В.В. обробки сигналів ЧДТУ
Затверд.
Лист
РТХХ.020ХХХ.248 ПЗ
39
ВСТУП
Темою дипломного проекту є розробка навчального передавача на
частоту 4 МГц. Передавач призначений для забезпечення навчального
процесу з дисципліни «Генерування та формування сигналів».
Актуальність проекту полягає в тому, що розвиток професійних
компетенцій у студентів, вимагає розвитку умінь проектувати апаратуру,
виготовляти її, проводити діагностику, ремонт і випробування виробів
радіоелектронної техніки. Така робота неможлива без вивчення конкретних
типів радіопристроїв. Тема дипломного проекту не тільки актуальна, а й має
практичну значимість, оскільки дозволяє на розробленому передавачі
проводити лабораторні роботи, розглядати роботу окремих вузлів
радіопередавача, проводити вимірювання параметрів і знаходити
несправності.
Мета дипломного проекту: розробка радіопередавального пристрою
для дослідження та формування радіосигналів (система формування
сигналів) на частоті 4 МГц.
Завдання дипломного проекту:
Проаналізувати принципи створення передавачів;
Вибрати схеми для створення передавача;
Виготовити макет передавача;
Розробити охорону праці для лабораторії з монтажу РЕА.
В даному стенді будуть реалізовано три генератори, а саме:
Кварцовий генератор – відрізняється від інших генераторів
високою температурою роботи та багато тривалою стабільною
роботою.
Генератор по схемі Батлера – схема реалізована на LC-контурах з
підвищеною стабільністю частоти.
Генератор Колпітца (або як відомий «ємнісна триточка») – один
із видів реалізації LC-генераторів.
Лист
СКРТ-88.02018061.248 ПЗ
Змін. Лист 5
№ докум. Підпис Дата
Лист
РТХХ.020ХХХ.248 ПЗ
39
Також до складу модельного стенду входять такі функціональні блоки,
як помножувач частоти, підсилювачі та модулятори радіосигналів, що сприяє
вивченню особливостей формуванню сигналів на заданих гармоніках і
передачі інформаційного повідомлення по каналах зв’язку.
У першому розділі пояснювальної записки представлений аналіз
існуючих рішень радіопередавача та автогенераторів.
У другому розділі спроектовано структурну схему пристрою.
У третьому розділі наведено схемотехнічне проектування блоку
автогенераторів.
У четвертому розділі розроблено охорону праці для лабораторії з
монтажу РЕА.
В даному дипломну проекті буде розроблено для даної системи
генератори сигналів.
Лист
СКРТ-88.02018061.248 ПЗ
Змін. 6
Лист № докум. Підпис Дата
Лист
РТХХ.020ХХХ.248 ПЗ
39
РОЗДІЛ 1. АНАЛІЗ РІШЕНЬ ТА ПРОТОТИПІВ
РАДІОПЕРЕДАВАЛЬНИХ ПРИЛАДІВ ТА АВТОГЕНЕРАТОРІВ
1.1 Аналіз радіопередавальних приладів
Радіо – це засіб для передачі сигналів на великі відстані за допомогою
електромагнітних сигналів (радіохвиль). За допомогою радіо здійснюється
радіозв’язок, ведуть трансляцію радіомовлення і телебачення, визначають
місцезнаходження рухомих і нерухомих об’єктів у просторі (називають
радіолокацією), різні типи сигналізації, ведуть контроль, управління і інше.
Система радіозв’язку складається з радіопередавача і радіоприймача, головну
роль виконує передавач, оскільки він формує інформаційний сигнал, який
потрібно передавати.
Рисунок 1.1 – Спрощена структурна схема радіопередавача
Спрощена структурна схема радіопередавача зображена на рисунку
1.1, в неї обов’язково входять блок з генератора високої частоти (ГВЧ) і
модулятора (М). Генератор формує високу частоту ω, яка подається на
антену. З теорії випромінювання сигналів відомо, що радіохвилі, які
підводяться до антени, їх потужність більша, чим більша їх частота
генерування. Виходячи з цеї теорії, потрібно у радіопередавачах
використовувати саме ГВЧ, які виробляють сигнали високої частоти
починаючи від сотень кГц до сотень МГц, такі сигнали називають несучою
частотою (тобто, цей сигнал несе інформацію, що передається), а з
допомогою модулятора М, на вхід якого подається низько частотний
інформаційний сигнал Ω, який здійснює модуляцію несучої частоти по
амплітуді, частоті чи фазі.
Лист
СКРТ-88.02018061.248 ПЗ
Змін. Лист 7
№докум. Підпис Дата
Лист
РТХХ.020ХХХ.248 ПЗ
39
У розвитку радіоз’язку на сучасному етапі існує ряд тенденцій, якісно
змінюють поняття і зміст звичних нам послуг радіо та телебачення.
Впровадження цифрових сигналів. Перехід до цифрових сигналів
забезпечує високу стійкість передачі, підвищує її якість і надійність, істотно
скорочує вагу і габарити обладнання. Оскільки уявлення цифрового сигналу
однаково для всіх видів трафіку, то це створює реальну платформу для їх
об’єднання в одному каналі передачі.
Глобалізація. Практично телекомунікаційні мережі набувають
всесвітній характер. Це стосується і телефонії, коли ми можемо зв’язатися з
абонентом в будь-якій країні, і передачі даних (мережа Інтернет).
Прикладами глобальних мереж також є: мережі стільникового зв'язку (GSM,
NMT і ін.), мережі супутникового зв’язку (InMarSat, Global Star і ін.).
Персоналізація. З появою стільникових телефонів, терміналів
супутникового зв’язку телекомунікації все більше прив’язуються не до місця
знаходження терміналу (телефоного апарату, телевізора і т.п.), а до персони,
людині, яка носить або возить термінал з собою.
Мобільність. Ця тенденція існувала і раніше, але зараз вона
розвивається в масових засобах зв’язку завдяки розвитку технологій
радіозв’язку, які є бездротовими, і тому забезпечують послугами абонентів,
що знаходяться в русі, як при переміщенні пішки, так і в автомобілі або
навіть літаку.
Проаналізувавши літературу було знайдено радіопередавач на частоті
27 МГц, який виконує функцію навчального передавача. На рисунку 1.2
зображено радіопередавач на частоті 27 МГц.
Схему даного передавача можна поділити на чотири вузли: роль
збудника грає автогенератор, роль частотного модулятора - мікрофонний
підсилювач, підсилювач потужності підключає попередній підсилювач для
посилення рівня модульованого сигналу, і безпосередньо підсилювач
потужності.
Лист
СКРТ-88.02018061.248 ПЗ
Змін. 8
Лист № докум. Підпис Дата
Лист
РТХХ.020ХХХ.248 ПЗ
39
Рисунок 1.2 – Навчальний передавач на частоті 27 МГц
Мікрофонний підсилювач виконаний на транзисторах VТ1, VТ2.
Підсилювач виконаний за схемою підсилювача напруги. Транзистори
включені за схемою з загальним емітером. Підсилювач включає два каскади.
Кнопка S1 потрібна для подачі сигналу, при натисканні якої мікрофон від
входу підсилювача відключається, і підключається ланцюг позитивного
зворотного зв’язку С2-С5. Це перетворює підсилювач в генератор, що
генерує сигнал частотою в межах 1 кГц. У стенді цей режим не
застосовується.
Частотна модуляція забезпечує зміну робочої частоти задає згідно із
законом модулюваного коливання (вихідного сигналу мікрофонного
підсилювача). Звуковий сигнал з мікрофонного підсилювача подається на
варикап, він представляє керовану ємність, яка зрушує частоту контуру задає.
Генератор, що задає виконаний на транзисторі VТЗ, генератор
виконаний по звичайній схемі підсилювача, який охоплений позитивним
зворотним зв’язком. Частота генерації задається кварцовим резонатором Q1 і
ланцюгом VD1-DL1. В даному випадку частота обрана 27МГц, на дану
частоту налаштований контур С9-L1, включений в колекторної ланцюга VТ3.
Зворотній зв’язок відбувається за допомогою ємнісного дільника С7 - С8.
Лист
СКРТ-88.02018061.248 ПЗ
9
Змін. Лист № докум. Підпис Дата
Лист
РТХХ.020ХХХ.248 ПЗ
39
Попередній підсилювач виконаний на транзисторі VТ4, включеному
по схемі із загальним емітером. Зсув робочої точки забезпечує резистор R13.
Зв’язок з генератором, що задає місткість, через С10. Для стабілізації режиму
застосовується ланцюг негативного зворотного зв’язку R14-С11. У
колекторний ланцюг транзистора включений контур С12-L2, налаштований
на частоту 27 МГц.
Підсилений попереднім підсилювачем сигнал надходить на
підсилювач потужності, виконаний на транзисторі VТ5. Вхідний опір
підсилювача 100 Ом, зв’язок з попереднім підсилювачем також ємнісний. З
колектора VТ5 підсилення по потужності напруга високої частоти надходить
на дво-ланковий П-подібний фільтр, що пригнічує гармоніки і
узгоджувальний вихідний каскад з антеною. Котушка L5 подовжувальна,
застосовується для збільшення електричної довжини антени.
Рисунок 1.3 – Вигляд навчального передавача на частоті 27 МГц
На кришці корпусу виведені контрольні точки, підключаючи
осцилограф до яких, можна перевірити роботу пристрою. Для підключення
антени є спеціальний ВЧ роз’єм. Живлення стенду подається від
стандартного блоку живлення на 12 В.
Процес налаштування стенду складається з наступних операцій:
На вхід передавача підключається низькочастотний генератор, видає
сигнал частотою близько 5 кГц.
Лист
СКРТ-88.02018061.248 ПЗ
10
Змін. Лист № докум. Підпис Дата
Лист
РТХХ.020ХХХ.248 ПЗ
39
Осцилограф підключається до контрольної точки «вихід
мікрофонного підсилювача». На осцилографі перевіряється коефіцієнт
посилення мікрофонного підсилювача і форма вихідного сигналу.
Рівень потужності низькочастотного генератора повинен бути такої
величини, щоб вихідний сигнал не мав спотворень, але в той же час був
достатній для модуляції, що задає.
Перевіряється робота автогенератора . Для цього мікрофонний
підсилювач вимикається, а осцилограф підключається до контрольної точці
«Автогенератора».
Генератор повинен видавати сигнал постійної амплітуди з частотою
27 МГц. Після цього включається мікрофонний підсилювач, і на екрані
осцилографа повинен з’явитися сигнал, частота якого нестабільна. Амплітуда
сигналу повинна бути постійною.
Після цього приступаємо до налаштування контуру генератора,
підлаштовуючи котушку індуктивності L1 і домагаючись максимальної
амплітуди на виході генератора.
Налаштовується попередній підсилювач, для чого осцилограф
підключають до контрольної точки «попередній підсилювач».
Налаштовується вихідний каскад, налаштування зводиться до
налаштування вихідного узгоджувального ланцюга. При цьому
підключаються до контрольної точки «Вихід передавача».
1.2 Аналіз автогенераторів (генератори сигналів)
Автогенератором – називається пристрій в радіопередавальному
приладі, в якому електрична енергія постійного струму одного або декількох
джерел живлення перетворюється в енергію (сигнал) високочастотних
коливань.
Залежно від призначення генераторів, особливостей роботи приладів,
де вони застосовуються, різні види автогенераторів виробляють сигнали
коливань з частотами від одиниць герц до сотень мегагерц, також з
Лист
СКРТ-88.02018061.248 ПЗ
Змін. 11
Лист № докум. Підпис Дата
Лист
РТХХ.020ХХХ.248 ПЗ
39
потужностю від часток міліват до одиниць кіловат. Генератори можуть
змінюватись плавно або дискретно в заданому діапазоні частоти або мати
постійне налаштування. Тому автогенератори різноманітні по своїй
класифікації.
Виділимо структурну класифікацію автогенераторів:
За формою сигналу:
Синусоїдальних коливань;
Прямокутних імпульсів;
Функціональний генератор, який поєднує в собі прямокутні,
синусоїдальні та трикутникові сигнали.
За частотою діапазону:
Низької частоти;
Середньої частоти;
Високої частоти;
Надвисокої частоти.
За принципом роботи генератори поділяться на:
з зовнішнім ланцюгом позитивного зв’язку;
з внутрішнім ланцюгом зв’язку.
За видом підсилювального елемента:
лампові;
напівпровідникові (на транзисторах, діодах та інших
напівпровідникових елементах);
з газорозрядними пристроями;
на інтегральних мікросхемах і так далі.
За типом коливального ланцюга:
генератори з ланцюгом LC-типу – ця система побудована на
елементах ємності С і індуктивності L;
генератори з ланцюгом RC-типу – ця коливна система не
буде мати елементи індуктивності L.
Лист
СКРТ-88.02018061.248 ПЗ
12
Змін. Лист № докум. Підпис Дата
Лист
РТХХ.020ХХХ.248 ПЗ
39
За технологією виготовлення генератори поділяють:
Побудовані на дискретних елементах;
Побудовані на інтегральних елементах.
Але необхідно брати до уваги, те що класифікаційні межі умовні, інші
генератори захоплюють проміжне положення серед низькочастотних та
високочастотних генераторів, певні генератори трапляються з заданими
типами сигналів. Із сторони оптичних генераторів є подібна систематизація.
Крім генераторів стандартизованих різновидів трапляються генератори
галузевого спрямування (у складі контрольно вимірювальної техніки).
Автогенератори широко використовуються в дослідницьких і
вимірювальних лабораторіях, телекомунікаційній сфері, промисловому
виробництві і в багатьох інших галузях. Сучасні моделі високочастотних
генераторів дозволяють формувати чисті синусоїдальні сигнали.
Варіанти застосування генераторів сигналів:
Формування стабільного опорного сигналу, наприклад, при
вимірюванні фазового шуму або в якості калібровочного
опорного сигналу
Універсальний прилад для вимірювання коефіцієнта посилення,
лінійності, смуги частот і т.п.
При розробці і тестуванні ВЧ і інших напівпровідникових
мікросхем, наприклад, аналогово-цифрових перетворювачів
Для випробувань приймачів (двотональні випробування,
генерація перешкоджувальних сигналів і сигналів блокування)
Для випробувань на електромагнітну сумісність
У складі автоматичного випробувального устаткування на
виробництві
У додатках авіаційної електроніки (таких як система ближньої
навігації, система інструментальної посадки літаків, і так далі)
Для випробувань радіолокаційних систем
Лист
СКРТ-88.02018061.248 ПЗ
13
Змін. Лист № докум. Підпис Дата
Лист
РТХХ.020ХХХ.248 ПЗ
39
Для військових цілей
1.3 Актуальність розробки генераторів коливань
Любительський радіозв’язок – одне з найбільш привабливих напрямків
радіоаматорства, що поєднує в собі як подорожі в ефірі, так і конструювання
(приймачів і передавачів, вимірювальної техніки, антен).
Розробка радіоприладів не тільки розвиває вміння радіоаматорів, але і
має велике значення в навчальних цілях при вивченні радіозв’язку.
Незважаючи на те, що останнім часом розвинене виробництво приладів на
цифрових мікросхемах, для дипломного проектування була обрана система
передачі сигналів, побудована за класичною схемою на транзисторах. Це
дозволило не тільки закріпити знання по елементній базі, але і краще освоїти
принцип дії пристрою.
Одним із напрямків, пов’язаних з розробкою високоточних,
економічних і надійних пристроїв передачі інформації, є використання
генераторів сигналів, побудованих на їх основі. Використання ідей теорії
управління дозволило істотно покращити характеристики генераторів і
разом з тим поставило нові, не традиційні для цієї галузі техніки, задачі, які
знаходять своє використання в промисловості.
Найбільш широко в якості джерел стабільних високочастотних
коливань в сучасних радіотехнічних системах використовуються кварцові
генератори. Висока стабільність частоти тут забезпечується великою
добротністю і застосовуваних в них кварцових резонаторів. Ці резонатори
працюють на об’ємних типах акустичних (механічних) коливань. Їх
основним елементом є кварцева пластина, товщина якої і визначає робочу
частоту резонатора.
Технологічні труднощі виготовлення тонких кварцових пластин
обмежують верхню межу робочих частот кварцових резонаторів близько 50
МГц на основному типі коливань. Її збільшення за рахунок роботи на
Лист
СКРТ-88.02018061.248 ПЗ
Змін. 14
Лист № докум. Підпис Дата
Лист
РТХХ.020ХХХ.248 ПЗ
39
непарних механічних гармоніках об’ємних коливань також не безмежне,
оскільки при номерах гармонік вище сьомої, добротність і ефективність
роботи кварцових резонаторів починають істотно зменшуватися. Зазвичай
для підняття частоти джерела коливань застосовують наступне множення
частоти, але це ускладнює схему і призводить до збільшення шумів, погіршує
чистоту спектра коливань.
Таким чином, суттєвим недоліком кварцових генераторів є їх відносна
низькочастотність, обумовлена технологічними можливостями виготовлення
кварцової пластини. Крім того, досить складне механічне кріплення і мала
товщина високочастотних кварцових пластин ускладнює використання
генераторів в умовах підвищених механічних навантажень і вібрацій.
Широко застосовуються LС-автогенератори, які мають невисоку
стабільністю частоти. Її можна підняти лише за рахунок використання
складних систем автопідналаштування і температурної стабілізації частоти, а
також громіздких і дорогих резонаторів. Дуже характерний в цьому
відношенні приклад надпровідних резонаторів, на основі яких можна робити
вторинні еталони частоти. Добротність їх коливальної системи зазвичай
низька чим в кварцових генераторах, а параметри не володіють достатньою
стабільністю.
Базовими елементами багатьох сучасних радіотехнічних комплексів і
систем є генератори коливань. Основними вимогами, що пред’являються до
таких генераторів, є все більш жорсткі вимоги щодо стабільності частоти. У
той же час відповідно до тенденцій розвитку сучасної радіотехніки і
електроніки генератори повинні мати малі габарити і масу, бути
високочастотними, надійними, стійкими до механічних навантажень і
вібрацій, технологічними у виготовленні.
Параметри генератора (амплітуда, частота і фаза) визначаються
власними параметрами і не будуть залежати від стартових умов. Звідси буде
випливати, те що підсилювальний пристрій не зможе бути автогенератором,
хоча підсилювач перетворює енергію постійного струму в енергію
Лист
СКРТ-88.02018061.248 ПЗ
15
Змін. Лист № докум. Підпис Дата
Лист
РТХХ.020ХХХ.248 ПЗ
39
підсилювальних коливань, оскільки параметри вихідних сигналів
підсилювача залежать від вхідного сигналу.
Для того, щоб автогенератор був якісним ставляться такі вимоги:
1. Стабільна частота сигналу;
2. Отримання необхідної потужності вихідних сигналів;
3. Високий коефіцієнт корисної дії (ККД);
4. Стабільна амплітуда сигналу у вході на генератор із змінними
параметрами;
5. Точність налаштування вихідного рівня сигналу;
6. У зв’язку з типом генератора можуть бути допоміжні вимоги
– властивості модуляції, короткочасні властивості імпульсів і так далі.
7. Висока надійність при роботі;
8. Використання якісних елементів та правильність при розробці;
1.4 Типові схеми автогенераторів
Схеми кварцових генераторів
Схеми для різних збуджень кварців зображені на рисунку 1.4 і на
рисунку 1.5.
При роботі на гармоніках схема на рисунку 1.4 номінальна частота
кварцу збільшується за допомогою коригуючого конденсатора на кілька сот
герц; це слід враховувати при виготовленні контуру. Від налаштовувального
елементу можна буде відмовитися для отримання високої стабільності
частоти. Самозбудження і стійкість коливань забезпечуються
конденсаторами С1 і С2. Тому є певна залежність від добротностей
компонентів ZQ1 і L1, і від величини опору навантаження.
Лист
СКРТ-88.02018061.248 ПЗ
16
Змін. Лист № докум. Підпис Дата
Лист
РТХХ.020ХХХ.248 ПЗ
39
Рисунок 1.4 – Типова схема кварцового генератора
Структура на вищих гармоніках (схема на рисунку 1.5) завжди
критична при виготовленні. Реактивний опір компенсує індуктивності L2,
повинно бути точно так само реактивному опору статичної ємності С0
кварцу плюс паразитна зовнішня ємність; С0 становить зазвичай 6-7 пФ. Слід
не допускати паразитних збуджень.
Рисунок 1.5 – Типова схема кварцового генератора на вищих гармоніках
Лист
СКРТ-88.02018061.248 ПЗ
Змін. 17
Лист № докум. Підпис Дата
Лист
РТХХ.020ХХХ.248 ПЗ
39
Всі ВЧ-конденсатори (за винятком Св) необхідно вибирати з
нейтральними температурними коефіцієнтами ємності (ТКЄ). Те ж саме
стосується до індуктивностей, де найбільш критично стосується до схеми на
рисунку 1.5 індуктивності L1.
Схеми генераторів Колпітца (ємнісна триточка)
Залежно від схеми підсилювального каскаду можливі три види
генераторів Колпітца: на каскадах зі спільним емітером, спільним
колектором і спільною базою. Характерною особливістю таких генераторів є
додатний зворотний зв’язок через ємнісний подільник напруги на двох
послідовно увімкнених конденсаторах, які водночас створюють ємнісну вітку
LC-контура. У теперішній час, здебільшого, використовують схеми ємнісної
триточки як найбільш дешевий варіант. [ІР,1]
Важливою особливістю генераторів такого типу є простота (потрібна
тільки одна котушка індуктивності без відводів), а напруга зворотного
зв’язку знімається з ємнісного подільника напруги. [ІР,1]
На рисунку 1.6 зображена схема із спільним емітером, у якої елементи
R1,R2,CE,RE забезпечують заданий режим роботи каскаду за постійним
струмом. У колекторне коло ввімкнено коливальний контур L1,C1,C2,
ємнісна вітка якого поділена на дві секції. Сигнал зворотного зв’язку
знімається з конденсатора C2 і подається на базу транзистора через
конденсатор C3 , який має малий опір на частоті генерації і не пропускає
високу колекторну напругу на базу транзистора. Спільну точку секцій C1,C2
можна вважати приєднаною до джерела живлення, оскільки опір джерела
змінного струму незначний. [ІР,1]
Лист
СКРТ-88.02018061.248 ПЗ
Змін. Лист 18
№ докум. Підпис Дата
Лист
РТХХ.020ХХХ.248 ПЗ
39
Рисунок 1.6 – Схема триточкового автогенератора з загальним
емітером
Схема триточкового автогенератора з загальною базою зображена на
рисунку 1.7, де L1 ввімкнено по змінній складовій струму між базою і
емітером і по L1 протікає постійна складова емітерного струму. Базовий
дільник R1 та R2 подає необхідну позитивну напругу, Сбл заземлює базу на
корпус по змінній складовій струму. У каскаді використовується паралельна
схема колекторного живлення через Lдр. Індуктивність L2 ввімкнена між
колектором і емітером через розділювальний конденсатор Ср (при відсутності
Ср перехід колектор-емітер був би закорочений по постійній складовій
струму), а ємність С1 ввімкнена між колектором і базою (база по змінній
складовій струму заземлена). [ІР,1]
Лист
СКРТ-88.02018061.248 ПЗ
Змін. Лист 20
№ докум. Підпис Дата
Лист
РТХХ.020ХХХ.248 ПЗ
39
Рисунок 1.7 – Схема триточкового автогенератора з загальною базою
Практична схема ємнісної триточки із загальним колектором зображена
на рисунку 1.8. Через L1 дільником R1 та R2 подано живлення бази, а
емітерний струм протікає через загороджуючий дросель Lдр, L1, через Сбл по
змінній складовій заземлений на корпус, а С1, С2 ввімкнені між електродами
транзистора. [ІР,1]
Рисунок 1.8 – Схема триточкового автогенератора з загальним
колектором
Лист
СКРТ-88.02018061.248 ПЗ
21
Змін. Лист № докум. Підпис Дата
Лист
РТХХ.020ХХХ.248 ПЗ
39
Висновки розділу 1
Для закріплення знань серед студентів було поставлено задачу на
дипломну роботу розробити радіопередавач для дослідження та формування
електромагнітних коливань (радіохвиль).
В даному розділі було проаналізовано літературу про
радіопередавальні прилади та його складову автогенератор. Було наведено
навчальний радіопередавач на частоті 27 МГц, розглянуто його складові та
наведено його налаштування.
Також було проаналізовано літературу про розробку автогенераторів,
наведено типові схеми генераторів гармонійних коливань.
Лист
СКРТ-88.02018061.248 ПЗ
22
Змін. Лист № докум. Підпис Дата
Лист
РТХХ.020ХХХ.248 ПЗ
39
РОЗДІЛ 2. РОЗРОБКА СТРУКТУРНОЇ СХЕМИ ПРИСТРОЮ
2.1 Обґрунтування структурної схеми радіопередавача
Для передачі інформаційного повідомлення параметри
високочастотного сигналу необхідно змінювати за законами електричних
коливань (сигналів). Ця зміна параметрів отримала назву модуляція в
радіопередавачах та виконується за допомогою – модуляторів. Отже,
високочастотний сигнал повинний відображати властивості інформаційного
повідомлення, яке буде передаватися, і за допомогою передавальної антени
далі будуть перетворюватися в електромагнітні хвилі, що передаються в
навколишнє середовище і в напрямі антени приймача.
В кожному передавачі, незалежно від виду повідомлень, які будуть
передаватись, обов’язково будуть виконуватися три фізичні процеси, які
складають основу роботу радіопередавача:
1. Перший процес – це створення або генерування сигналів
гармонійного характеру;
2. Другий процес – це модуляція сигналу для зміни його
характеристик за законом первинного електричного сигналу;
3. Третій процес – це перетворення одержаних високочастотних
сигналів в процесі модуляції в електромагнітні хвилі
(інформаційне повідомлення).
В даній структурній схемі буде все розбито на блоки, для подальшого
аналізу радіопередавача. Структурна схема зображена на рисунку 2.1, на ній
зображено чотири блоки:
1. Блок автогенераторів – генератори працюють в частотному
діапазоні 4 МГц.
2. Блок буферного та вихідного каскаду – в цьому блоці буде
оброблятися високочастотний сигнал, а також підсилюватися.
Лист
СКРТ-88.02018061.248 ПЗ
Змін. Лист 23
№ докум. Підпис Дата
Лист
РТХХ.020ХХХ.248 ПЗ
39
3. Блок модуляторів – в цей блок буде входити FM-модулятор, а
також формуватися через трансформатор амплітудна
модуляція.
4. Блок частотного помножувача – в цьому блоці буде
зніматися окремо від інших блоків сигнал, який буде
надходити з генераторів, для його помноження частоти.
Рисунок 2.1 – Структурна схема радіопередавача
2.2 Обґрунтування структурних елементів блоку генераторів та
моделювання
Структурна схема радіопередавача визначається його призначенням і
вимогами до нього. В даному радіопередавачі була поставлена вимога до
передачі інформаційного повідомлення та дослідження сигналів, які в ньому
будуть оброблятися, і досліджуватися. Тому саме було обрано розбити все на
окремі блоки для дослідження всіх процесів, які виникають в передавачі. В
даній дипломній роботі буде розглядатися блок генераторів.
В блок генераторів буде входити три автогенератора, а саме:
Кварцовий генератор;
Генератор по схемі Батлера;
Лист
СКРТ-88.02018061.248 ПЗ
24
Змін. Лист № докум. Підпис Дата
Лист
РТХХ.020ХХХ.248 ПЗ
39
Генератор Колпітца ( або так звана ємнісна триточка).
З кожного цього генератора можна зняти сигнал та дослідити його
характеристики, а також з цього блоку буде зніматися ЧМ-модуляція.
Проведемо моделювання генераторі в середовищі моделювання
Multisim. Для моделювання було використано версію програми 12.0.
Моделювання кварцового генератора
Моделювання кварцового генератора в програмі Multisim ускладнене
тим, що в програмі утруднено налаштувати кварцевий резонатор на потрібну
частоту. На рисунку 2.2 наведено моделювання кварцового генератора в
середовищі Multisim.
Рисунок 2.2 – Моделювання кварцового генератора
Так я в програмі відсутній транзистор VT1 довилось його створити. З
показників осцилографа ми можемо замітити, що кварцовий генератор
стабільний по своїй амплітуді і генератор не зміщується по своїй частоті.
Моделювання генератора по схемі Батлера
Моделювання генератора по схемі Батлера показало, хоч він і
побудований не на кварцовому резонаторі (по класичній схемі), а на LC-
контурах, він залишається стабільний на по своїй амплітуді і не виходить за
межі частотного діапазону, але ці показники можуть відрізнятися від
показників виготовленого генератора. Моделювання генератора по схемі
Батлера представлено на рисунку 2.3.
Лист
СКРТ-88.02018061.248 ПЗ
25
Змін. Лист № докум. Підпис Дата
Лист
РТХХ.020ХХХ.248 ПЗ
39
Рисунок 2.3 – Моделювання генератора по схемі Батлера
Моделювання генератора Колпітца (ємнісна триточка)
На рисунку 2.4 представлена одна з електричних схем, що реалізують
генератор Колпітца на біполярному транзисторі. З безлічі схем дана була
обрана через наявність лише одного джерела напруги, і простоти
схемотехнічної реалізації. Моделювання показало, хоча він також стабільний
по своїй амплітуді і частоті, але показники можуть відрізнятися від
показників виготовленого генератора Колпітца.
Рисунок 2.4 – Моделювання генератора Колпітца (ємнісна триточка)
Лист
СКРТ-88.02018061.248 ПЗ
26
Змін. Лист № докум. Підпис Дата
Лист
РТХХ.020ХХХ.248 ПЗ
39
Висновки розділу 2
В даному розділі було розроблено структурну схему пристрою.
Наведено опис блоків, які входять в дану систему.
У даному розділі також приведені результати моделювання окремих
вузлів навчального передавача, так як в даному дипломному проекті
розглядаються генератори, було наведено моделювання саме їх.
Лист
СКРТ-88.02018061.248 ПЗ
Змін. Лист 27
№ докум. Підпис Дата
Лист
РТХХ.020ХХХ.248 ПЗ
39
РОЗДІЛ 3. СХЕМОТЕХНІЧНЕ ПРОЕКТУВАННЯ ПРИСТРОЮ
3.1 Розробка схеми електричної принципової радіопередавача
При розробці пристрою необхідно забезпечити отримання заданих
параметрів, застосовуючи різні схемні рішення, методи виготовлення, різні
конструкторські рішення. Для прийняття оптимального варіанту слід
розглядати кілька варіантів реалізації пристрою і вибрати з технічної, і з
економічної точок зору кращий.
Схема електрична принципова побудована у відповідності із схемою
електричною структурною. Схема електрична принципова включає в себе
основні блоки, які були описані раніше:
Блок автогенераторів:
Він включає в себе три основні задаючі генератори, які підключаються
до джерела живлення, через блок комутації (кожний генератор включається
окремо). Далі блок генераторів підключається до блоку комутації із іншими
блоками керування та підсилення сигналу. В даному блоці реалізована ЧМ-
модуляція через варикап Д901А.
Блок модуляції:
Включає в себе ФМ-модулятор, а також АМ-модулятор, який
реалізований на трансформаторі. Даний блок підключається також через блок
комутації на блок буферного та вихідного каскаду.
Блок буферного та вихідного каскаду:
Включає в себе буферний каскад, який після блоку комутації із блоком
автогенераторів підсилює сигнал генерації і передає на вихідний каскад, в
який підключається блок модуляторів. З даного блоку знімається повний
вихідний сигнал інформаційного повідомлення.
Блок помножувача частоти:
Даний блок реалізований окремо тому, що з технічної точки зору даний
блок складно реалізувати в цілу систему передавача. Тому було прийнято
рішення реалізувати його окремо і підключати його через блок комутації
генераторів для подальшого дослідження сигналу.
Лист
СКРТ-88.02018061.248 ПЗ
Змін. 28
Лист № докум. Підпис Дата
Лист
РТХХ.020ХХХ.248 ПЗ
39
3.2 Розробка кварцового генератора
У схемі з основною гармонікою (кварцу) коригувальний конденсатор
розташовується паралельно з кварцовим резонатором. Тоді ємність кожного з
двох паралельно з'єднаних з ним конденсаторів знижується з 470 до 27 пФ. В
результаті трохи зменшитися стабільність частоти. Транзистор включений за
схемою із загальною базою. Дільник резистора напруги R3-R4 створює на
базі зсув робочої точки. R5 включений в емітерний ланцюг для обмеження
струму, що протікає через транзистор.
Конденсатор C2 і котушка L1 утворюють частото-задаючий
коливальний контур.
Всі високочастотні конденсатори потрібно вибирати з нейтральним
температурним коефіцієнтом, теж саме стосується котушки індуктивності L1.
При вимірюванні частоти генератора чи рівня вихідної напруги,
потрібно підключити частотомір та осцилограф.
З виходу приладу знімається високочастотний сигнал у вигляді
синусоїди.
Розрахунок елементів та схема кварцовго генератора запозичено із
посібника Еріка Тарт Реда «Довідковий посібник з високочастотної
схемотехніки».
Розрахунок кварцового генератора
Оберемо кварцовий резонатор з наступними параметрами:
Коефіцієнт, який характеризує якість кварцу Rк=50Ом;
Навантажена ємність 32пФ;
Резонансна частота 4.000 МГц;
Номер гармоніки 1;
В якості активного елемента обираємо транзистор 1Т311Д:
Гранична робоча частота fгр=300МГц;
Максимальний струм колектора Iк max=50мА;
Допустима напруга колектор-база UКБ доп=12В;
Лист
СКРТ-88.02018061.248 ПЗ
29
Змін. Лист № докум. Підпис Дата
Лист
РТХХ.020ХХХ.248 ПЗ
39
Ємність колекторног переходу Ск=2,5пФ при 5В;
Розрахунок ємностей:
Так як в довіднику ємності С4 і С5 уже розраховані, вони складають
470пФ, обираємо конденсатори КМ-5б-П33-470пф ±5%-50В.
Конденсатор С2 в довіднику становить 30пФ, обираємо стандартну
ємність КМ-5а-ПЗЗ-30пФ ±5%-50В.
Розраховуємо конденсатор С3:
1
ХС3 1Ом; С3 47 пФ
XC3
Обираємо конденсатор КМ-5а-М75-47 пФ ±5%-50В.
Розрахунок резисторів
Дільники напруги R3 i R4 задані в довіднику, R3=15кОм R4=8,2кОм,
обираємо стандартний резистор МЛТ-0,125 15кОм ±5% та МЛТ-0,125 8,2кОм
±5%.
Розрахунок дроселя L1:
X 1103
X 1кОм, X 2 fL L L 0,04 106
L1 L 1 40мкГн
2 f 2 4 106
Обираєм високочастотний дросель ДПМО-0.1-40мкГн ±5%.
Розраховуємо потужність споживання генератора від блоку живлення:
Pспож(автоген) ІК 0 Еж 0,012Вт
Pспож(автоген)
Рвих 0,006Вт
2
3.3 Розробка генератора по схемі Батлера
Генератор на елементах L і С через опір негативного зворотного
зв’язку R4 i R5 має мало вищих гармонік. Оптимізовані характеристики
контуру L1 і С3, і зворотного зв’язку R4 і R5 мінімізують фазовий шум. У
опорну точку R3 замість постійної напруги зміщення бази транзистора
подано регулюючу напругу, відповідно до середнього рівня для стабілізації
Лист
СКРТ-88.02018061.248 ПЗ
Змін. Лист № докум. 30
Підпис Дата
Лист
РТХХ.020ХХХ.248 ПЗ
39
амплітуди коливань по частоті. На 50-омном виході забезпечується
узгодження по потужності.
Розрахунок елементів схеми
Розрахунок елементів та схема генератора по схемі Батлера також
запозичено із посібника Еріка Тарт Реда «Довідковий посібник з
високочастотної схемотехніки».
Розрахунок індуктивностей:
В даній схемі є котушка індуктивності, яку довелося мотати самим..
Котушки L1 намотана на пластмасовому каркасі діаметром 5 мм з феритовим
сердечником. Сердечник був випаяний з старої плати невідомого
походження. L1 має 40 витків і індуктивність в 30мкГн.
Розрахунок високочастотних дроселів L2 і L3:
X
X L
L2,L3 2кОм, X L 2 fL L1, L2 100мкГн
2 f
Обираємо високочастотні дроселя ДПМ-0.1-100мкГн ±5%.
Розрахунок ємностей:
Ємності С3, С7, С9 і С10 задані в посібнику, залишається розрахувати
ємності С4,С5,С6 і С8.
Оберемо конденсатор С3=68пФ – КМ-5б-М47-68пФ ±5%-50В,
С7,С9,С10=0,047мкФ – КМ-5а- Н90-0.047мкФ ±5%-50В.
Розрахунок конденсаторів С4,С5,С6 і С8:
1
ХС4 100 Ом; С4 390 пФ
XC4
Оберемо конденсатор КМ-5б- М1500-390пФ ±5%-50В.
1
ХС5,6 50 Ом; С3 470 пФ
XC3
Оберемо конденсатор КМ-5б-П33-470пф ±5%-50В.
R 1
ХС8
L ; С8 0,01 мкФ
10 XC8
Оберемо конденсатор КМ-5б-Н90-0.01мкф ±5%-50В.
Лист
СКРТ-88.02018061.248 ПЗ
31
Змін. Лист № докум. Підпис Дата
Лист
РТХХ.020ХХХ.248 ПЗ
39
Резистори:
Всі резистори вже розраховані залишається обрати їх:
Резистори R3,5=1кОм – МЛТ-0,125 1кОм ±5%.
Резистори R4,6=56Ом – МЛТ-0,125 56Ом ±5%.
Резистор R8=10кОм – МЛТ-0,125 10кОм ±5%.
Підстроювальний резистор R9=4,7кОм – SF063-4,7кОм.
3.4 Розробка ємнісної триточки
Триточкові схеми широко використовуються у схемотехніці
радіопередавачів і радіоприймачів, оскільки мають просту побудову. У цих
схемах є можливість змінювати частоту генерації.
Автогенератор представляє собою ємнісну триточку, яка утворена
транзистором VT1, коливальний контур L1 і С3 налаштований на частоту
4МГц. Резистори R3, R4, R5 забезпечують зовнішній і автоматичний зсув для
транзистора. Конденсатор С5 служить для блокування резистора R3 на
робочій частоті, що виключає негативний зворотній зв’язок.
Розрахунок ємнісної триточки:
В якості активного елемента обираємо транзистор 1Т311Д:
Гранична робоча частота fгр=300МГц;
Максимальний струм колектора Iк max=50мА;
Допустима напруга колектор-база UКБ доп=12В;
Ємність колекторного переходу Ск=2,5пФ при 5В;
Розраховуємо опір автозсуву в емітерному колі:
Е
R5 Е
ІК 0
Резистор R5=1,8кОм – МЛТ-0,125 1,8кОм ±5%.
Розраховуємо струм бази:
І
І К 0
Б0
0
Лист
СКРТ-88.02018061.248 ПЗ
32
Змін. Лист № докум. Підпис Дата
Лист
РТХХ.020ХХХ.248 ПЗ
39
Визначаємо опір подільника напруги на транзисторі:
Е
R R3 R4 К
П
ІЛ
Знайдемо значення опорів R3 і R4:
Е
R3 Б
ІЛ
R4 RП R3
Резистор R3=15кОм – МЛТ-0,125 15кОм ±5%.
Резистор R4=10кОм – МЛТ-0,125 10кОм ±5%.
Знайдемо ємність конденсаторів:
1
ХС3 100 Ом; С3
XC3
1
ХС5 100 Ом; С5
XC5
1
ХС6 300 Ом; С6
XC6
1
ХС7 100 Ом; С7
XC7
Обираємо наступні конденсатори:
Конденсатор С3=150пФ – КМ-5б-М47-150пФ ±5%-50В.
Конденсатор С5=200пФ – КМ-5б-М1500-200пФ ±5%-50В.
Конденсатор С6=750пФ – КМ-5б-М75-750пФ ±5%-50В.
Конденсатор С7=300пФ – КМ-5б-М47-300 пФ ±10%-50В.
Обчислимо ємність блокувального конденсатора С4:
1
С4 (10...20)
XC4
Конденсатор С4=47пФ – КМ-5а-М75-47 пФ ±5%-50В.
Лист
СКРТ-88.02018061.248 ПЗ
33
Змін. Лист № докум. Підпис Дата
Лист
РТХХ.020ХХХ.248 ПЗ
39
3.5 Обґрунтування елементної бази
Кварцовий резонатор
Кварцовий резонатор HC-49S - серія кварцових резонаторів в
металевому низкопрофільном (усіченому) корпусі.
Характеристики резонатора HC-49S:
Частота генерації – 4 МГц;
Здатність навантаження ємність 30pF;
Шунтуюча ємність (max) 7pF;
Точність частоти при + 25 °С ± 30ppm;
Зникнення частоти, не більше ± 5ppm/в рік;
Діапазон температур -10…+ 60 °C;
Опір ізоляції 500MОм.
Рисунок 3.1 – Кварцовий резонатор HC-49S
Транзистори
Транзистори 1Т311Д германієві планарні структури n-p-n
універсальні. Призначені для застосування в підсилювачах високої і
надвисокої частот і перемикаючих пристроях. Випускаються в метало-
стікляно корпусі з гнучкими виводами. Тип приладу вказується на корпусі.
Основні технічні характеристики транзистора 1Т311Д:
Лист
СКРТ-88.02018061.248 ПЗ
Змін. Лист № . 34
докум Підпис Дата
Лист
РТХХ.020ХХХ.248 ПЗ
39
Структура: n-p-n
Рк max - gостійна розсіює потужність колектора: 150 мВт;
fгр - гранична частота коефіцієнта передачі струму транзистора
для схем із загальним емітером і загальною базою: понад 600
МГц;
Uкб0 - Пробивна напруга колектор-база при заданому зворотному
струмі колектора і розімкнутої ланцюга емітера: 12 В;
Uеб0 - пробивна напруга емітер-база при заданому зворотному
струмі емітера і розімкнутої ланцюга колектора: 2 В;
Ік max - максимально допустимий постійний струм колектора: 50
мА;
Iкб0 - Зворотній струм колектора - струм через колекторний
перехід при заданому зворотному напрузі колектор-база і
розімкнутому виведення емітера: не більше 5 мкА;
Ск - Ємність колекторного переходу: не більше 2,5 при 5В пФ;
Rке нас - Опір насичення між колектором і емітером: не більше 20
Ом.
Рисунок 3.2 – Транзистор 1Т311Д
Транзистори 2Т312В кремнієві епітаксійно-планарні структури n-p-n
універсальні. Призначені для застосування в перемикаючих пристроях,
підсилювачах і генераторах. Випускаються в метало-стікляном корпусі з
гнучкими виводами.
Лист
СКРТ-88.02018061.248 ПЗ
Змін. Лист № докум. 35
Підпис Дата
Лист
РТХХ.020ХХХ.248 ПЗ
39
Основні технічні характеристики транзистора 2Т312В:
Структура транзистора: n-p-n
Рк max - постійна розсіює потужність колектора: 225 мВт;
fгр - гранична частота коефіцієнта передачі струму транзистора
для схеми з загальним емітером: не менше 120 МГц;
Uкб0 max - максимальна напруга колектор-база при заданому
зворотному струмі колектора і розімкнутої ланцюга емітера: 30
В;
Uеб0 max - максимальна напруга емітер-база при заданому
зворотному струмі емітера і розімкнутої ланцюга колектора: 4 В;
Ік max - максимально допустимий постійний струм колектора: 30
мА;
Iкб0 - зворотній струм колектора - струм через колекторний
перехід при заданому зворотному напрузі колектор-база і
розімкнутому виведення емітера: не більше 1 мкА;
Ск - Ємність колекторного переходу: не більше 5 пФ;
Rке нас - Опір насичення між колектором і емітером: не більше 40
Ом;
Рисунок 3.3 – Транзистор 2Т312В
Конденсатори
Серійні конденсатори КМ-5б призначені для роботи в ланцюгах
постійного, змінного струмів і в імпульсних режимах.
Лист
СКРТ-88.02018061.248 ПЗ
Змін. . 36
Лист №докум Підпис Дата
Лист
РТХХ.020ХХХ.248 ПЗ
39
Виготовляються відповідно до ОЖО.460.161 ТУ; ОЖО.460.043 ТУ;
ОЖО.460.043 ТУ ОЖО.460.183 ТУ.
Конденсатори випускають в водородо-стійкому. КМ-5б: ізольовані
керамічні конденсатори, виконання – все кліматичні.
Рисунок 3.4 – Конденсатор КМ-5б
КМ-5б-М47:
Характеристики:
Діапазон ємності М47 16 пФ ... 2700 пФ;
Номінальна напруга 50 В, 100 В, 160 В;
Кліматична категорія М47 -60/125/21;
Тангенс кута втрат М47 Сх> 50 пФ не більше 0,0012;
Температурний коефіцієнт М47 (-47 ± 40) '10-6 /°С;
КМ-5б-М1500:
Діапазон ємності М1500 150 пФ ... 5600 пФ;
Номінальна напруга 50 В, 100 В, 160 В;
Кліматична категорія М1500 -60/125/21;
Тангенс кута втрат М1500 Сх> 50 пФ не більше 0,0012
Температурний коефіцієнт М1500 (-1500 ± 250) '10-6 / ° С;
КМ-5б-Н90:
Діапазон ємності Н90 0,015 мкФ ... 0,15 мкФ;
Номінальна напруга 50 В, 100 В, 160 В;
Кліматична категорія Н90 -60/85/21;
Лист
СКРТ-88.02018061.248 ПЗ
Змін. 37
Лист № докум. Підпис Дата
Лист
РТХХ.020ХХХ.248 ПЗ
39
Тангенс кута втрат Н90 не більше 0,035;
Температурний коефіцієнт Н90 +90/-90;
КМ-5б-Н30:
Діапазон ємності Н30 1500 пФ ... 0,068 мкФ;
Номінальна напруга 50 В, 100 В, 160 В;
Кліматична категорія Н30 -60/125/21;
Тангенс кута втрат Н30 не більше 0,035;
Температурний коефіцієнт Н30 + 30/-30;
КМ-5а конденсатор призначений для роботи в ланцюгах постійного,
змінного струмів і в імпульсних режимах. Конденсатори КМ-5а випускають в
водородо-стійком виконанні.
Рисунок 3.5 – Конденсатор КМ-5а
Технічні характеристики КМ-5а:
Номінальна напруга - 50 В, 100 В, 160 В, 250 В.
Тангенс кута втрат для групи по ТКЕ:
-М47, М1500, П33 - не більше 0,0012;
-Н30, Н90 - не більше 0,035.
Резистори
Резистори з метало-діелектричним провідним шаром призначені для
роботи в ланцюгах постійного, змінного та імпульсного струму в якості
елементів навісного монтажу. Резистори відносяться до неізольованих.
Характеристики:
Лист
СКРТ-88.02018061.248 ПЗ
Змін. 38
Лист № докум. Підпис Дата
Лист
РТХХ.020ХХХ.248 ПЗ
39
Гранична робоча напруга 200 В
Максимальна потужність, що розсіюється 0,125 Вт;
Рівень власних шумів 5 мкВ;
Мінімальне напрацювання 25000 ч;
Діапазон номінальних опорів 8,2 Ом - 3 МОм;
Температура навколишнього середовища -60 ... + 70 °С.
Рисунок 3.6 – Резистор МЛТ-0,125
Варикап
В даних схемах для реалізації частотної модуляції також є варикап
Д901А. Варикапи Д901А кремнієві, сплавні, підналаштовувальні. Призначені
для застосування в схемах підстроювання контурів резонансних
підсилювачів. Випускаються в метало-стікляном корпусі з гнучкими
виводами. Тип варикапа і схема з’єднань електродів з виводами наводяться
на корпусі.
Характеристики:
Сд min - загальна ємність мінімальна: 22 пФ при Uзв 4 В;
Сд max - Загальна ємність максимальна: 32 пФ при Uзв 4 В;
Qв - добротність варикапа: 25;
Iзв - постійний зворотний струм: 1 мкА при Uзв 80 В;
Uзв - постійна зворотна напруга: 80 В;
Тзв - робочий інтервал температури навколишнього середовища:
-60 ... +125 °С.
Лист
СКРТ-88.02018061.248 ПЗ
39
Змін. Лист № докум. Підпис Дата
Лист
РТХХ.020ХХХ.248 ПЗ
39
Рисунок 3.7 – Варикап Д901А
Лист
СКРТ-88.02018061.248 ПЗ
. 40
Змін Лист № докум. Підпис Дата
Лист
РТХХ.020ХХХ.248 ПЗ
39
Висновки розділу 3
В даному розділу було розроблено схему електричну принципову
згідно схеми структурної, наведено її роботу.
Розроблено автогенератори, наведено їх розрахунок. Обґрунтовано
елементну базу генераторів та наведено їхній опис.
Лист
СКРТ-88.02018061.248 ПЗ
41
Змін. Лист № докум. Підпис Дата
Лист
РТХХ.020ХХХ.248 ПЗ
39
РОЗДІЛ 4. ОХОРОНА ПРАЦІ
4.1 Аналіз небезпек та шкідливостей, що виникають при
проведенні робіт в приміщенні відділу монтування РЕА.
В даному розділі вирішуються завдання, які пов’язані із забезпеченням
сприятливих умов праці для здоров’я при розробці: «радіопередавального
пристрою для дослідження та формування радіосигналів (система обробки
сигналів». Таким чином, у цьому розділі доцільно розглянути питання з
охорони праці при виготовленні друкованої плати та при виконанні пайки.
При проведенні цих робіт створюється низка шкідливих та небезпечних
факторів, розгляд яких і буде проведено в цьому розділі.
Згідно наказу МОЗ України №266 гранично допустимий рівень
електромагнітного випромінювання становить 10мкВт/см2. Оскільки, при
виконанні роботи в лабораторному стенді використовуються джерела
електромагнітного випромінювання вихідною потужністю не більше 10 мВт,
то питання захисту персоналу від негативної дії цих випромінювань не
розглядається.
Також доцільним буде розглянути електробезпеку на робочому місці
при виконанні описаних вище робіт і запропоновати технічні рішення та
організаційні заходи з безпеки в надзвичайних ситуаціях (НС).
Приміщення відділу монтування РЕА має розміри: 36 м2. Довжина
приміщення складає 8 метрів, ширина 4,5 метра, висота стін 3,8 метра.
Приміщення вміщує в собі шість робочих місць, і кожне робоче місце займає
площу 5 м2. Згідно ДБН В.2.2.28-2010 площа виробничого приміщення на
одного робітника дорівнює 4,5 м2, об’єм – 15 м3. Оскільки робочих місць 6,
то приміщення з розмірами 4,5х8х3,8м задовольняє вище вказаним нормам.
При прийнятті працівників на роботу згідно НПАОП 0.0-4.12.05 кожен
працівник повинен пройти вступний інструктаж з охорони праці, також
пройти первинний інструктаж безпосередньо на робочому місці, проходити
позапланові інструктажі та цільові.
Лист
СКРТ-88.02018061.248 ПЗ
Змін. 42
Лист № докум. Підпис Дата
Лист
РТХХ.020ХХХ.248 ПЗ
39
Відповідно до наказу МОЗ України №246 від 21.05 працівники
проходять попередній медичний огляд під час прийняття на роботу та
періодичний медичний огляд під час роботи із небезпечними та шкідливими
речовинами.
До небезпечних та шкідливих виробничих факторів, які мають
місце при технологічному процесі пайки відноситься:
запиленість та загазованість повітря робочої зони;
наявність інфрачервоних випромінювань від розплавленого
припою у ванні чи від паяльника;
наявність електромагнітного випромінювання високої
частоти;
дія ультразвуку на організм людей при використанні
технологічного процесу пайки хвилею;
вплив електростатичного розряду;
незадовільна освітленість робочого місця чи підвищена
яскравість;
незадовільні метеорологічні умови в робочій зоні;
вплив бризок та крапель розплавленого припою;
можливість ураження електричним струмом.
Найбільш ймовірною причиною ураження робітників електричним
струмом є дотик до струмоведучих частин електрообладнання при його
аварійному режимі роботи, наприклад, у результаті руйнування робочої
ізоляції.
Електрична мережа, яка підводиться до кожного робочого місця
працівника – це трифазна електромережа змінного струму частотою 50 Гц і
напругою 220В із заземленою нейтраллю, зануленням та із застосуванням
автоматів струмового захисту (система заземлення TN-C).
Лист
СКРТ-88.02018061.248 ПЗ
. 43
Змін Лист №докум. Підпис Дата
Лист
РТХХ.020ХХХ.248 ПЗ
39
Для підвищення електробезпеки в робочому приміщенні
застосовується понижена напруга для електропаяльника (потужністю 25 Вт –
36 В). Для вимірювальної апаратури використовується електромережа – 220
В. Клеми введення електроенергії до робочого місця обгороджені кожухом,
щоб уникнути випадкового дотику. Штепсельні роз’єми, а також закріплення
проводів і кабелів в електроінструментах відповідають технічним вимогам і
мають елементи заземлення. Використовується подвійна ізоляція проводів,
що живлять електропаяльники. Електроапаратуру підключають до джерела
живлення через запобіжники з відповідними по струму і напрузі.
Згідно ДСТУ ІЕС 61140:2015 всі електрообладнання, що знаходиться в
робочому приміщенні можна віднести до 0І та І класу по електрозахисту (0І
клас — обладнання, що має робочу ізоляцію, елемент заземлення і провід без
заземлюючої жили; І клас — обладнання, що приєднується до ланцюга
живлення трьома контактними вилками, один з цих контактів з’єднується із
заземленим контактом розетки) [ІР,7].
Робоче приміщення за ступенем небезпеки ураження людей
електричним струмом можна віднести до приміщень без підвищеної
небезпеки, оскільки:
відносна вологість повітря не перевищує 75%;
матеріал підлоги (паркет) є діелектриком;
температура повітря не досягає значень, більших ніж 30 ºС;
відсутня можливість одночасного торкання людини до
заземлених елементів металоконструкцій будівлі, технологічних
апаратів, механізмів з одного боку і до металевих корпусів
електрообладнання з іншого боку, при виникненні аварійного
режиму роботи електрообладнання допустимої напруги дотику
не повинні перевищувати значення, які приведені в табл. 4.1
згідно з ПУЕ - 2017.
Лист
СКРТ-88.02018061.248 ПЗ
Змін. Лист № . 44
докум Підпис Дата
Лист
РТХХ.020ХХХ.248 ПЗ
39
Таблиця 4.1 — Значення аварійних рівнів напруги і струмів
більше
t (сек) До 0,2 0,5 0, 0,9 1 сек,
0,1 7 до 5 сек
Uдоп.дот 500 400 200 13 100 65
(В) 0
В робочому приміщенні передбачене захисне відключення напруги
живлення мережі при аварійному режимі роботи обладнання. Для зменшення
значення напруги дотику і відповідних їй величин струмів при нормальному
і аварійному режимах роботи електрообладнання необхідно виконати
повторне захисне заземлення нульового дроту. [ІР,8]
Згідно ДНАОП 0.03-3.24-97 «Норми радіаційної безпеки України» у
приміщенні після проведення вимірювань, виявлено фактичне значення
рівня іонізації, яке складає 0,7мЗв∙рік-1 і не перевищує значення
1,0<Е<2,0мЗв∙рік-1. Дані значення не перевищують нормованого і не
потребують додаткових засобів безпеки.
Для нормалізації мікроклімату, згідно з ДСН 3.3.6.042-99. «Державні
санітарні норми параметрів мікроклімату у виробничих приміщеннях»,
приміщення обладнане системою опалення, а також системою
кондиціювання повітря з індивідуальним регулюванням температури та
об’єму повітря
У даному приміщені в холодний період року температура повітря
складає 23оС, швидкість руху повітря не перевищує 0,1 м/с, відносна
вологість повітря складає 55%. У теплий період року температура повітря
28оС, відносна вологість не перевищує 75%, швидкість руху повітря складає
0,2 м/с.
Лист
СКРТ-88.02018061.248 ПЗ
45
Змін. Лист № докум. Підпис Дата
Лист
РТХХ.020ХХХ.248 ПЗ
39
У табл. 4.2 наведено норми мікроклімату виробничих приміщень,
згідно ДСН 3.3.6.042-99.
Таблиця 4.2 — Норми мікроклімату виробничих приміщень
Холодний період Теплий період
Параметр допустимі оптимальні допустимі оптимальні
Температура, оС 21-25 22-24 22-28 23-25
Швидкість руху
0,1 0,1 0,1-0,2 0,1
повітря, м/с
Відносна вологість,
80 40-60 75 40-60
%
Температура в приміщенні ділянки, де виконується пайка, через
джерела тепла може перевищувати границю припустимої норми. Для
видалення надлишку тепла використовується місцева механічна вентиляція.
У теплий період року використовується природна вентиляція через віконні
прорізи. Це дозволяє знизити температуру до нормального значення. У
холодний період року може застосовуватись система центрального опалення
відповідно до вимог ДБН В.2.5-67:2013, а також може проводитися
додатковий ряд заходів: утеплення вхідних дверей і віконних прорізів. Згідно
ДСН 3.3.6.042-99 мікроклімат в даному приміщенні відповідає нормам.
Згідно ДСН 3.3.6.042-99 мікроклімат в даному приміщенні відповідає
нормам.
Всі різновиди процесів пайки і залуження супроводжується
забрудненням повітряного середовища: аерозолями припою і флюсу, парами
різних рідин, які використовуються для змивання флюсу та розчинення лаків.
Операції пайки і залужування супроводжуються забрудненням
повітряного середовища в приміщеннях парами окису свинцю, олова, сурми
Лист
СКРТ-88.02018061.248 ПЗ
46
Змін. Лист № докум. Підпис Дата
Лист
РТХХ.020ХХХ.248 ПЗ
39
та інших елементів, що входять до складу припою, а також парами каніфолі.
Пари, потрапляючи в атмосферу цеху, конденсуються і перетворюються в
аерозоль конденсації.
Знаходячись у запиленій атмосфері, робітники піддаються впливу пилу
та парів, шкідливі речовини осідають на шкірі, потрапляють на слизову
оболонку порожнини рота, очей, верхніх дихальних шляхів, зі слиною
потрапляють у травний тракт, вдихаються в легені. Поряд із забрудненням
повітряного середовища забруднюються робочі поверхні й одяг працюючих.
Ступінь впливу аерозолів залежить від хімічного складу, який визначається
хімічним складом припою.
Вміст шкідливих речовин у повітрі робочої зони не повинен
перевищувати гранично допустимих концентрацій.
У табл. 4.4 приведено шкідливі речовини, їх вплив на організм людини
та гранично допустимі концентрації їх у повітрі.
Таблиця 4.4 — Вплив на організм людини шкідливих речовин
ГДК у
Клас
Компоненти Характер токсичності повітрі
небезпеки
робочої
зони,
кг/м3
Ураження бронхів, пролітеративнокри- 10 -
тичну реакцію в бронхах. При для
Олово 3
тривалому впливі можливий пневмоко окису
ніоз. олова
При отруєнні спостерігається ураження
нервової системи, крові, серцево-
Свинець судинної системи, шлунково- кишково- 1 0,01
го тракту, статевої системи.
Лист
СКРТ-88.02018061.248 ПЗ
Змін. Лист . 47
№докум Підпис Дата
Лист
РТХХ.020ХХХ.248 ПЗ
39
Має дратівну дію. При тривалому
Каніфоль впливі на шкіру викликає дерматит.
соснова
Згідно таблиці 4.4 гранично допустим норма аерозолю свинцю
дорівнює 0,01 мг/м3. В даному приміщені концентрація свинцю перевищує
норму, вона складає 0,12 мг/м3. Тому дане приміщення потребує додаткових
заходів захисту, а саме додаткові очисні кондиціонери від випарів шкідливих
речовин, місцеву механічну вентиляцію, періодичні медичні огляди
працівників та їх профілактичне харчування, дотримання правил особистої
гігієни, контроль вмісту шкідливих речовин у приміщені.
У виробничих приміщення, призначених для пайки, має передбачатися
природне і штучне освітлення відповідно до вимог будівельних норм і правил:
Для місцевого освітлення робочих місць при виконанні робіт з
паяння виробів мають бути світильники з непросвічуваними
відбивачами. Світильники повинні розташовуватися таким
чином, щоб їх світло не потрапляло в поле зору працівників;
На робочих місцях, призначених для виконання робіт з
використанням мікроскопа, освітленість від системи
комбінованого освітлення повинна бути не нижче допустимих
норм лк;
Контрольні вимірювання освітленості на робочих місцях в цехах
і на ділянках пайки необхідно проводити не рідше двох разів на
рік і результати вимірювань заносити у відповідний журнал
реєстрації;
У цехах і на ділянках пайки повинно бути обладнане
автоматичне аварійне освітлення. До мережі аварійного
освітлення не допускається приєднуватися інші струмоприймачі;
Для очищення світильників, ліхтарів і вікон необхідно
застосовувати пристрої, що забезпечують безпеку робіт (сходи,
Лист
СКРТ-88.02018061.248 ПЗ
Змін. 48
Лист № докум. Підпис Дата
Лист
РТХХ.020ХХХ.248 ПЗ
39
пересувні підйомники тощо). Очищення світильників загального
освітлення повинно проводитися два рази на місяць. Скло вікон і
ліхтарів повинні очищатися періодично, не рідше двох разів на
рік.
Дослідження приміщення показало, що шум може виникнути внаслідок
розрізу текстоліту за допомогою спеціалізованого обладнання. В зв’язку з
фактичним значенням шуму в робочому приміщенні, яке перевищує 81 дБА,
що не відповідає санітарним нормам та перевищує допустимого рівня в 50
дБА відповідно ДСН 3.3.6.037-99 «Санітарні норми виробничого шуму,
ультразвуку та інфразвуку». Використання заходів, або засобів для зниження
шуму в приміщенні потребуються, а саме використання засобів
індивідуального захисту від шуму, застосування шумоізоляції в її осередку.
Відповідно до ДСТУ Б.В.1.1.-36:2016 робоче приміщення лабораторії
відноситься до категорії В по вибухопожежній небезпеці. Відповідно до та
НПАОП 40.1-1.32-01 клас робочих зон приміщення лабораторії по
пожежонебезпеці - П-IIа. Можливими причинами пожежі в приміщенні є
несправність електроустаткування, коротке замикання проводки, і
порушення протипожежного режиму (використання побутових нагрівальних
приладів, паління).
У зв’язку з цим, відповідно до необхідно передбачити наступні заходи:
постійний контроль стану засобів пожежогасіння;
застосування автоматичних установок пожежної сигналізації;
організація за допомогою технічних засобів, включаючи
автоматичні, своєчасного оповіщення та евакуації людей.
контроль за станом ізоляції струмо-провідних дротів;
заборонено паління в приміщенні;
неприпустимість знаходження у приміщенні горючих і
вибухонебезпечних речовин;
допуск до роботи осіб, які в установленому порядку пройшли
навчання, інструктаж і перевірку знань з пожежної безпеки.
Лист
СКРТ-88.02018061.248 ПЗ
Змін. Лист . 49
№докум Підпис Дата
Лист
РТХХ.020ХХХ.248 ПЗ
39
4.2 Розрахунок системи місцевої витяжної вентиляції для
одного робочого місця монтажника РЕА
Для підтримання в приміщенні нормальних параметрів повітряного
середовища, яке відповідає санітарно-гігієнічним і технологічним вимогам,
влаштовують вентиляцію.
Вентиляція – це організований і регульований обмін повітря, який
забезпечує видалення з приміщення повітря, забрудненого шкідливими
речовинами (гази, пари, пил), а також для покращення метеорологічних умов
в приміщенні.
Штучна (механічна) вентиляція, на відміну від природної, дає
можливість очищувати повітря перед його викидом в атмосферу, вловлювати
шкідливі речовини безпосередньо біля місць їх утворення, обробляти
припливне повітря (очищувати, підігрівати, зволожувати), більш
цілеспрямовано подавати повітря в робочу зону. Вона також дає можливість
організовувати повітро забір в найбільш чистій зоні території підприємства і
навіть за її межами.
Загально обмінна штучна вентиляція забезпечує створення необхідного
мікроклімату та чистоту повітря у робочій зоні приміщення. Вона
застосовується для видалення надлишкового тепла за відсутності токсичних
виділень, а також у випадках, коли характер технологічного процесу та
особливості виробництва устаткування вимагають використання місцевої
витяжної вентиляції.
Системи вентиляції можна умовно класифікувати за такими основними
ознаками:
Спосіб організації повітрообміну - природна, механічна та змішана
(застосовується і природна, і механічна вентиляція);
Спосіб подачі та видалення повітря (припливна, витяжна та припливно-
витяжна);
Призначення (загальнообмінна та місцева).
Лист
СКРТ-88.02018061.248 ПЗ
Змін. 50
Лист № докум. Підпис Дата
Лист
РТХХ.020ХХХ.248 ПЗ
39
Розрізняють чотири основні схеми організації повітрообміну при
загально обмінній вентиляції , які показані на рис.4.1
Рисунок 4.1 – Cхема організації повітрообміну при загально
обмінній вентиляції: а) - зверху вниз; б ) - зверху вверх; в) - знизу
вверх; г)- знизу вниз.
Місцева вентиляція забезпечує обмін повітря безпосередньо біля
робочого місця. Для місцевої вентиляції використовують пристрої у виді
місцевих відсмоктувачів. Вона буває припливною або витяжною.
Місцева припливна вентиляція використовується для створення
необхідних умов (мікроклімату) повітряного середовища в обмеженій зоні
виробничого приміщення, в яку подається припливне повітря заданих
параметрів, виконується у вигляді повітряних душів, оазисів, повітряних і
повітряно-теплових завіс.
Повітряне душування використовується в гарячих цехах на робочих
місцях, які характеризуються дією променевого потоку теплоти
інтенсивністю більше 350 Вт/м3. Повітряний душ представляє собою
направлений на працівника потік повітря з швидкістю обдування 1...3,5
м/с в залежності від інтенсивності випромінювання.
Повітряні оазиси дозволяють покращати метеорологічні умови на
обмеженій площі приміщення, яка для цього відокремлюється з усіх сторін
легкими пересувними перегородками й заповнюється повітрям більш
холодним і чистим, ніж повітря приміщення.
Лист
СКРТ-88.02018061.248 ПЗ
. 51
Змін Лист №докум. Підпис Дата
Лист
РТХХ.020ХХХ.248 ПЗ
39
Повітряні та повітряно–теплові завіси призначені для запобігання
надходженню в приміщення значних мас холодного зовнішнього повітря
за необхідності частого відкривання дверей чи воріт. Завіси бувають
повітряні – з подачею повітря без підігріву, і повітряно–теплові – з
підігріванням повітря в калориферах.
Використання місцевої витяжної вентиляції базується на вловлюванні
та виведенні шкідливих речовин безпосередньо біля джерела їх утворення.
Якщо боротьба з пилом за допомогою загальнообмінної вентиляції дає
малий ефект, то місцева вентиляція дає змогу повністю усунути
запилення у приміщенні.
До установок місцевої витяжної вентиляції належать: витяжні зонти,
відсмоктувальні панелі, бортові відсмоктувачі, активовані відсмоктувачі
(створюють додаткові потоки), витяжні шафи, вентиляційні камери та
кабіни, захисно–обезпилюючі кожухи, аспіровані укриття, в яких
підтримується розріджене повітря, пилегазоприймачі, лійки.
Розрахунок штучної загально обмінної вентиляції
Розрахунок штучної вентиляції полягає у визначенні кількості
повітря, яке необхідно подати або видалити з приміщення, і опору в
системі вентиляції. На основі цих даних вибираємо тип вентилятора згідно
з його аеродинамічною характеристикою; визначаємо потужність
електродвигуна даного вентилятора, вибираємо тип електродвигуна.
Розрахунок подачі необхідної кількості повітря у приміщення,
проводять за такими даними:
- кількістю шкідливих виділень (теплоти, вологи, випарів, газів, пилу);
- кількістю людей, яка знаходиться в приміщенні;
- кратністю повітрообміну;
- швидкістю руху повітря в повітропроводі.
Лист
СКРТ-88.02018061.248 ПЗ
52
Змін. Лист № докум. Підпис Дата
Лист
РТХХ.020ХХХ.248 ПЗ
39
Розрахунок повітрообміну за надлишком тепла
Для приміщень із надлишковим виділенням тепла кількість
припливного повітря визначається за формулою:
L Qнадл. / [c p (tвн. tзовн.)] , де
L – кількість припливного повітря за одиницю часу, яке
необхідно ввести в приміщення для поглинання
надлишкового тепла, м3/год;
с – питома теплоємність повітря за незмінного тиску, що
дорівнює; с=1кДж/(кг∙°С)=0,239ккал/ кг∙°С
ρ – густина зовнішнього повітря, кг/м3;
tвн і tзовн - відповідно, температура внутрішнього і
зовнішнього (припливного) повітря, (температура
припливного повітря в основному приймається на 5–10°С
нижче температури повітря в приміщенні), °С;
Qнадл - надлишкове тепло, яке визначається різницею тепла, що
надходить в приміщення (Qнадх) та втратами тепла з приміщення
(Qвідх), ккал/год:
Qнадл. Qнадх. Qвідх.
Qнадл. 550330 220ккал / год
Розраховуємо припливне повітря в даній лабараторії:
L Qнадл. / [c p (tвн. tзовн.)]
L 220 / [0,239 1,185(28 24)] 194м3 / год
Розрахунок повітрообміну за кількістю людей
Необхідна кількість повітря повітрообміну визначається за формулою:
L I nл , де
І – це мінімальна кількість повітря, яка повинна подаватися на одну
людину (працівника) відповідно до санітарних норм (якщо на одного
Лист
СКРТ-88.02018061.248 ПЗ
Змін. Лист 53
№ докум. Підпис Дата
Лист
РТХХ.020ХХХ.248 ПЗ
39
працівника припадає до 20 м3 об’єму приміщення , то І = 30 м3/год.; якщо
об’єм більше 20 м3 , то І = 20 м3/год);
nл – кількість людей, яка одночасно знаходиться в приміщенні.
Розрахунок необхідної кількості повітрообміну для однієї людини в
даній лабараторії:
L 30 1 30м3 / год
Розрахунок повітрообміну за газовиділенням
Для приміщень, в яких виділяються шкідливі гази чи випари,
повітрообмін визначають за їх кількістю:
G
L , де
GГДК C0
G – надлишкова кількість шкідливих речовин (випарів, газів, пилу),
які виділяються в приміщенні, кг/год (при розрахунку за СО2, кількість
вуглекислого газу, який виділяє одна людина приймаємо 45 г/год і 30 л/год);
GГДК – ГДК шкідливих виділень у повітрі приміщення, 0,12 мг/м3;
Со – концентрація цих виділень у зовнішньому повітрі, мг/м3, вміст
речовини у припливному повітрі можна приймаємо С2 0.3ГДК :
С0 1,5 0,2 1,3мг / м3
Визначаємо кількість припливного повітря, яке необхідно ввести для
зменшення вмісту газу в приміщенні:
75
L 52м3 / год
0,121,3
Розрахунок повітрообміну для місцевої витяжної вентиляції
Для розрахунку місцевої витяжної вентиляції кількість повітря, що
вилучається місцевою витяжкою, можна обчислити за формулою:
L F v 3600 , де
F – площа перерізу повітропроводу, м2,
Лист
СКРТ-88.02018061.248 ПЗ
Змін. Лист № докум. 54
Підпис Дата
Лист
РТХХ.020ХХХ.248 ПЗ
39
v – швидкість руху вилученого повітря в цьому повітропроводі
(приймається 1 м/с для даної лабараторії).
Для даної лабораторії повітрообмін місцевої витяжної вентиляції для
одного робочого місця становить:
L 2 1360 720м3 / год
З даних розрахунків обираємо вентилятор типу ПВК 200, який має
наступні характеристики:
Дана модель призначена для прямого під’єднання зі стандартним
діаметром круглого вентиляційного каналу. Діапазон продуктивності 870 м3/
год. Дані вентилятори, в силу їх розмірів і продуктивності, використовуються
в припливно-вентиляції громадських приміщень (магазини, кафе, бари,
ресторани), санітарно-побутового приміщень, житлових приміщеннях, а
також на промислових об’єктах (ангари, склади, гаражі, майстерні).
Конструктивні особливості
Корпус - пластик;
Крильчатка - динамічно збалансована, пластик;
Двигун - однофазний легко регульований, підшипники кочення
(кулькові) забезпечують тривалий період експлуатації, клас захисту
двигуна - IP 44.
Габаритні розміри:
А, мм – 300;
ØВ, мм – 196;
С, мм – 275;
D, мм – 210;
E, мм – 114;
F, мм – 85;
Лист
СКРТ-88.02018061.248 ПЗ
55
Змін. Лист № докум. Підпис Дата
Лист
РТХХ.020ХХХ.248 ПЗ
39
Рисунок 4.1 – Габаритні розміри ПВК 200
Лист
СКРТ-88.02018061.248 ПЗ
Змін. 56
Лист № докум. Підпис Дата
Лист
РТХХ.020ХХХ.248 ПЗ
39
ВИСНОВКИ
Темою дипломного проекту є розробка навчального передавача на
частоту 4 МГц. Дана тема є актуальною і практично значущою, так як
дозволяє прищеплювати професійні компетенції студентам середньої
професійної освіти.
У пояснювальній записці проведено аналіз літератури з принципам
створення передавачів, зроблений вибір схеми для створення навчального
передавача. Аналіз літератури показав, що найбільш доцільно створювати
навчальний передавач на частоту 4 МГц, оскільки ця частота є дозволеною і
дозволяє працювати в любительському діапазоні не впливаючи на роботу
інших радіостанцій.
Обрана схема навчального передавача побудована на транзисторах.
Вибір такої схеми визначено тим, що на схемах, зібраних на мікросхемах
важко показати процес проходження сигналів через передавач. Обрана схема
побудована за класичною схемою передавачів і включає в себе три
автогенератори, три модуляції, буферний та вихідний каскади, помножувач
частоти.
У пояснювальній записці приведені результати моделювання окремих
вузлів навчального передавача
Приведена охорона праці для лабараторії з монтування РЕА та
виготовлення друкованих плат. Наведено розрахунок місцевої вентиляції для
одного робочого місця працівника.
Таким чином, цілі дипломного проекту досягнуті, завдання вирішені.
Лист
СКРТ-88.02018061.248 ПЗ
57
Змін. Лист № докум. Підпис Дата
Лист
РТХХ.020ХХХ.248 ПЗ
39
СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ
1. «Довідковий посібник з високочастотної схемотехніки: Схеми, блоки,
50-омна техніка.» Ред Э.Т. – Arbeitsbuch fur den HF-Techniker, 1986,
переклад з німецької С. Шибалова під редакцією Ю.А. Лур’є.
(Москва: Видавництво «Світ», 1990).
2. «Схемотехніка радіоприймачів. Практичний посібник.» Ред Э.Т.,1985,
переклад з німецької В.М. Матвєєва під редакцією Ю.А. Лур’є.
Наукове видання. (Москва: Видавництво «Світ». Редакція літератури з
електро-ніки, 1989)
3. Навчальний посібник «Радіопередавальні пристрої», Вінниця – Т.П.
Барановська, 2015р.
4. Пристрої генерування та формування радіосигналів: Підручник для
вузів / під ред. Уткіна.- М .: Радио и связь, 1994.
5. Каганов В.І. Радіопередавальні пристрої: Підручник для
середовищ. проф. освіти - М .: ІРПО: Видавничий центр «Академія»,
2002. - 288.
6. Напівпровідникові прилади. Транзистори середньої та
великої потужності: Довідник - Зе вид., стереотип. - А.А. Зайцев, О.І.
Миркин, В.В. Мокряк та ін .; Під ред. А.В. Голомедова. М .: Кубку - а,
1995 г. - 640 с.
7. Хаізмон І. Я. Техніка передачі інформації. Функціональні вузли та
схеми. Ч.1. І. Я. Хаізмон. – Вінниця.: ВДТУ, 2000 р. – 143с.
8. Бортник Г. Г. Основи теорії передачі інформації: [навчальний
посібник] / Г. Г. Бортник, В. М. Кичак. – Вінниця: ВДТУ, 2002. – 128 с
9. Мешалкин В. А. Основи енергетичного розрахунку радіоканалів / В.
А. Мешалкин, Б. В. Сосунов. - Л .: ВАС, 1991. - 110 с.
Лист
СКРТ-88.02018061.248 ПЗ
58
Змін. Лист № докум. Підпис Дата
Лист
РТХХ.020ХХХ.248 ПЗ
39
ІНТЕРНЕТ РЕСУРСИ
1. http://moodle.ipo.kpi.ua/moodle/mod/resource/view.php?id=12876
2. https://studfile.net/preview/5197614/
3. https://xreferat.com/38/581-1-avtogenerator-s-bufernym-kaskadom.html
4. https://intimworld.ru/uk/what-is-a-sweep-generator-simple-wobble-
generator.html
5. https://ela.kpi.ua/bitstream/123456789/28969/1/Stupak_bakalavr.pdf
6. http://ua.nauchebe.net/2012/09/sxemi-generatoriv-visokoї-chastoti/
7. https://kivra.kpi.ua/wp-content/uploads /file/work/ 2015/ Gunko/ Gunko_
PZ.pdf
8. https://mirznanii.com/a/122647-19/istochnik-bespereboynogo-pitaniya-
moshchnostyu-600-vt-19/
Лист
СКРТ-88.02018061.248 ПЗ
59
Змін. Лист № докум. Підпис Дата
Лист
РТХХ.020ХХХ.248 ПЗ
39
ДОДАТКИ
Лист
СКРТ-88.02018061.248 ПЗ
Змін. 60
Лист № докум. Підпис Дата
Лист
РТХХ.020ХХХ.248 ПЗ
39
Схема електрична принципова кварцового генератора:
Схема електрична принципова генератора по схемі Батлера:
Лист
СКРТ-88.02018061.248 ПЗ
61
Змін. Лист № докум. Підпис Дата
Лист
РТХХ.020ХХХ.248 ПЗ
39
Схема електрична принципова генератора Колпітца (ємнісна триточка):
Лист
СКРТ-88.02018061.248 ПЗ
Змін. 62
Лист № докум. Підпис Дата
Лист
РТХХ.020ХХХ.248 ПЗ
39
Позначення Найменування Примітка
Документація
А1 СКРТ-88.02018061.248 СК Складальне креслення 1
А1 СКРТ-88.02018061.248 ПД Плата друкована 1
А1 СКРТ-88.02018061.248 Е1 Схема структурнаа 1
А1 СКРТ-88.02018061.248 Е3 сСтхреумкат уерлнеак трична 1
А4 СКРТ-88.02018061.248 ПЕ Ппреирнелціикп еолвеам ентів 4
Лист
СКРТ-88.02018061.248 СП
63
Змін. Лист № докум. Підпис Дата
Формат
Зона
Позиція
Кіл.
Позначення Найменування Примітка
Стандартні вироби
2 Кварцовий генератор 1
Варикап
3 Д901А 1 VD1
Індуктивності
4 ДПМО-0.1-40мкГн ±5% 1 L1
Кварцовий резонатор
5 HC-49S 1 ZQ1
Конденсатори
6 NPO-1пФ ±0,25пФ-50В 1 C1
7 КМ-5а-ПЗЗ-30пФ ±5%-50В 1 C2
8 КМ-5а-М75-47пФ ±5%-50В 1 С3
9 КМ-5б-П33-470пф ±5%-50В 2 С4,С5
Резистори
10 МЛТ-0,125 1кОм ±5% 1 R1
11 МЛТ-0,125 100кОм ±5% 1 R2
12 МЛТ-0,125 15кОм ±5% 1 R3
13 МЛТ-0,125 8,2кОм ±5% 1 R4
14 МЛТ-0,125 680Ом ±5% 1 R5
Лист
СКРТ-88.02018061.248 ПЕ
64
Змін. Лист № докум. Підпис Дата
Формат
Зона
Позиція
Кіл.
Позначення Найменування Примітка
Транзистори
15 1Т311Д 1 VT1
16 Генератор по схемі Батлера 1
Варикап
17 Д901А 1 VD1
Індуктивності
18 40 витків-30мкГн 1 L1
ДПМ-0.1-100мкГн ±5%. 2 L2, L3
Конденсатори
19 NPO-1пФ ±0,25пФ-50В 1 C1
20 КМ-5а-М1500-390пФ ±5% 1 C2,С4
-50В
21 КМ-5б-М47-68пФ ±5%-50В 1 С3
22 КМ-5б-П33-470пф ±5%-50В 2 С5,С6
23 КМ-5а-Н90-0,047мкФ±5% 3 С7,С9,С10
-5500ВВ
24 КМ-5б-Н90-0,01мкф ±5% С8
Лист
СКРТ-88.02018061.248 ПЕ
65
Змін. Лист № докум. Підпис Дата
Формат
Зона
Позиція
Кіл.
Позначення Найменування Примітка
Резистори
25 МЛТ-0,125 1кОм ±5% 3 R1,R3, R5
26 МЛТ-0,125 100кОм ±5% 1 R2
27 МЛТ-0,125 56Ом ±5% 1 R4, R6
28 МЛТ-0,125 470Ом ±5% 1 R7
29 МЛТ-0,125 10кОм ±5% 1 R8
30 SF063-4,7кОм 1 R9
Транзистори
31 2Т312Б 1 VT1
32 Генератор Колпітца 1
(ємнісна триточка)
Варикап
33 Д901А 1 VD1
Індуктивності
34 12T 0,6-100 мкГн 1 L1
Лист
СКРТ-88.02018061.248 ПЕ
66
Змін. Лист № докум. Підпис Дата
Формат
Зона
Позиція
Кіл.
Позначення Найменування Примітка
Конденсатори
35 NPO-1пФ ±0,25пФ-50В 1 C1
36 КМ-5б-М1500-200пФ±5% 2 C2,С5
5-500ВВ
37 КМ-5б-М47-150пФ ±5%-50В 1 С3
38 КМ-5а-М75-47пФ ±5%-50В 1 С4
39 КМ-5б-М75-750пФ ±5%-50В 1 С6
40 5К0МВ- 5б-М47-300пФ ±10% 1 С7
-50В
Резистори
41 МЛТ-0,125 1кОм ±5% 1 R1
42 МЛТ-0,125 100кОм ±5% 1 R2
43 МЛТ-0,125 15кОм ±5% 1 R3
44 МЛТ-0,125 10кОм ±5% 1 R4
45 МЛТ-0,125 1,8кОм ±5% 1 R5
Транзистори
46 1Т311Д 1 VT1
Лист
СКРТ-88.02018061.248 ПЕ
67
Змін. Лист № докум. Підпис Дата
Формат
Зона
Позиція
Кіл.