При соотношении номиналов R11/R9=1 находим по номограмме (рисунок 3.3, в) отношение fmax/ fmin=3,3.

3.5 Расчет усилителя мощности

Порядок расчета усилителя мощности, собранного по двухтактной схеме с параллельным включением транзисторов, следующий [ ]:

1.  Выбираем тип транзистора исходя из заданной мощности по условию:

Pkmax ³ P1(3.25)

25 Вт ³ 15 Вт

Наиболее подходящий, в нашем случае, транзистор КТ815Г.

2.  Выбираем напряжение питания из условия:

Е=(0,5¸0,8) Uкдоп,(3.26)

Е= 12 В.

3.  Рассчитываем эквивалентное сопротивление нагрузки:

R¢э=,(3.27)

где rвн – сопротивление пьезоэлектрического преобразователя, равное 4,7 кОм.

R¢э==21.4 кОм

4.  Определяем амплитуду тока в цепи первичной обмотки трансформатора:

I1=(3.28)

I1=

5.  Рассчитываем мощность, потребляемую каскадом:

P0=(3.29)

P0=18,3 Вт

6.  Подсчитываем постоянную составляющую тока питания:

I0=(3.30)

I0=1.5

7.  Определяем КПД:

h=(3.31)

h= 0.82

8.  По заданной нагрузке рассчитываем входное сопротивление системы:

R¢э=(3.32)

где Сэл – электрическая емкость преобразователя, равная 5 нФ;

w0 – резонансная частота, равная 251200 рад/сек.

R¢э=13,37 кОм

9.  Определяем коэффициент трансформации выходного трансформатора:

n=(3.33)

n=0.83

Таким образом, были произведены расчеты основных параметров: трансформатора, который будет иметь следующие габаритные размеры 50x30x30 мм и коэффициент трансформации N=0,07; задающего генератора (частоту модуляции счетчика) и таймера; и электрические параметры усилительного выходного каскада. По номограммам были определены центральная частота ГУНа f0=40 кГц и fmax/ fmin=3,3.

4. Выбор функциональных элементов и материалов конструкции

4.1 Выбор функциональных элементов

Проанализировав требования технического задания по электрической принципиальной схеме физиотерапевтического устройства на основе применения упругих волн проведем анализ и выбор элементарной базы.

Так как к разрабатываемому устройству не предъявляется повышенных требований к диапазону рабочих температур и других дестабилизирующих факторов, то можно сделать вывод о применении в приборе дешевых электрорадиоэлементов, имеющих малые габариты и потребляемую мощность.

При разработке электрической принципиальной схемы использовались следующие виды радиоэлементов: микросхемы, транзисторы, диоды, резисторы, конденсаторы, трансформаторы. Электрорадиоэлементы должны быть совместимы по тепловым и энергетическим характеристикам.

Задающий генератор, счетчик, генератор управляемый напряжением и электронный таймер собраны на интегральных микросхемах .

Выбор типа микросхем проведем исходя из следующих соображений:

- соответствие параметров микросхемы электрической принципиальной схеме;

- интегральная микросхема должна иметь минимальный ток потребления;

- низкая себестоимость.

Электрические параметры выбранных микросхем приведены в таблице 4.1.

Таблица 4.1

Электрические параметры микросхем

Интегральная микросхема (стабилизатор напряжения), которую необходимо установить в блоке питания, должна обеспечивать необходимое выходное напряжение. Она должна быть рассчитана на мощность не менее 1 Вт. Микросхема КР142ЕН8А удовлетворяет вышеуказанным условиям. Ее параметры: Pрас=1.5 Вт; Uвых=12±0.27 В [20].

Транзисторы в двухтактном усилителе будем применять средней мощности типа КТ815Г [21]. Они имеют следующие параметры:

- коэффициент усиления h21Э=25-275;

- напряжение UКЭ max=40 В;

- ток коллектора IКmax=1000 мА;

- мощность PКmax=25 Вт.

Они достаточно миниатюрны и дешевы.

Выбор типа диодов проводим исходя из следующих соображений:

- диод должен быть высокочастотным или универсальным;

- должно соблюдаться соответствие электрических параметров диодов схеме электрической принципиальной;

- применение диода по возможности с минимальными типоразмерами.

Исходя из этих требований и величины потребляемой мощности выбираем диодный мост КЦ405Е.

Резисторы будем применять серии С2-23. Элементы этой серии имеют малый размер и недорогие по стоимости. Погрешность их должна быть не больше ±10%. Два переменных резистора возьмем серииСП4-1а. Они отличаются простотой использования и дешевой ценой.

Для коммутации сети в приборе используем переключатель типа ПКн-41-1-2П. Его выбор обусловлен простотой крепления, малыми размерами и такой конструктивной особенностью: включенное и выключенное состояние визуально различимы по высоте кнопки. Кнопки переключения режимов возьмем КМП8-4 НАЗ.604.006.

Так как устройство должно быть достаточно надежным и обеспечивать необходимый диапазон частот, то конденсаторы будем использовать типа КМ. Электролитический конденсатор типа К50-35 должен быть рассчитан на напряжение не менее 16 В. Также будут применены конденсаторы К10-17. Погрешность их должна быть не больше ±20%.

В физиотерапевтическом устройстве на основе применения упругих волн применен повышающий трансформатор. Работает он на частотах до 66000 Гц. В связи с этим в трансформаторе необходимо использовать торроидальный сердечник. Это уменьшит габариты изделия. Для намотки трансформатора необходимо взять провода ПЭВТЛ-1-0.1 и ПЭВТЛ-1-0.2 так как их параметры наиболее подходят для обеспечения необходимых характеристик трансформатора.

Для изготовления понижающего трансформатора будем использовать провод марки ПЭВ-2 с диаметром d1=0.063 и d2=0.25 мм. Каркас необходимого размера для обмоток понижающего трансформатора изготавливается из электротехнического картона необходимой толщины.

Устройство будет защищено от перегрузок двумя вставками плавкими ВП2Б-1В (на ток 1 А). Для их закрепления можно воспользоваться держателями плавких вставок ДВП4-1Т.

4.2 Выбор материалов конструкции

В качестве корпуса будем использовать корпус из алюминиевого сплава АМц. Корпус будет состоять из крышки, лицевой панели и задней панели. Лицевая панель будет выполнена из ударопрочного полистирола УПМ-0612 Л – 06 рец. 151, 1с ГОСТ 28250-89 белого цвета. Такой корпус прост, надежен и удобен для быстрого ремонта устройства.

Для большей устойчивости корпуса на рабочей поверхности необходимо применить резиновые ножки.

Шурупы для скручивания корпуса, прикручивания сетевого переключателя, переключателя диапазонов, переключателя режимов, крепления платы будем использовать с полукруглой головкой по ГОСТ 1144 – 80 диаметрами 2.5 и 4 мм.

Монтажные провода соединяющие плату и переключатели используем марки НВМ-0.35-4 ГОСТ 17515-22. Трубки изолирующие типа 305 ТВ-40-2 белая, 1с ГОСТ 19034-82.

Плата с элементами крепится к корпусу с помощью четырех втулок винтами М 3-6д´10.36.016.

Печатную плату необходимо изготовить из двустороннего фольгированного стеклотекстолита марки СФ2-35-1.5. Для обеспечения необходимой надежности, технологических показателей отверстия целесообразно сделать металлизированными. Плата изготавливается комбинированным позитивным методом с металлизацией отверстий.

Двусторонняя печатная плата выгодна тем, что уменьшаются габариты изделия. Для маркировки печатных плат и элементов на печатной плате выберем краску маркировочную МКЭЧ, черная, ГОСТ 12034-77. Данная краска механически прочная, эластичная, с хорошей адгезией.

Качество паяных соединений (прочность, герметичность, надежность и т.д.) зависят от правильного выбора припоя и флюса. Припой должен обладать хорошей смачивающей способностью, иметь температуру плавления не меньше 160°С, быть дешевым. Наиболее подходящим припоем для разрабатываемого прибора является ПОС-61.

При выборе флюса руководствовался следующими соображениями:

- должен обладать хорошей смачивающей способностью;

- химически не должен быть слишком активным;

- должен хорошо удаляться с поверхности платы;

- невысокая цена.

Для флюсования печатной платы физиотерапевтического устройства можно воспользоваться флюсом ФКТ, который хорошо очищает поверхность перед пайкой, не является коррозийно активным и легко удаляется после пайки.

При изготовлении трансформатора после намотки катушки и закрепления выводов на лепестках, катушку необходимо обмотать несколькими слоями хлопчатобумажной ленты для защиты от механических повреждений и для улучшения электрической изоляции. Для придания влагостойкости, монолитности, необходимой механической прочности, катушки после намотки необходимо пропитать лаком ЭД-6.

5. обоснование конструкторского исполнения, расчет компоновочных характеристик

5.1 Обоснование конструкторского исполнения

Выбор рационального конструкторского исполнения конкретной аппаратуры зависит от решения множества вопросов, связанных с поиском оптимального варианта конструктивно-технологического обеспечения комплекса технических, экономических, эксплуатационных, производственных и организационных требований. Поиск оптимального конкретного конструктивно-технологического варианта должен проводиться при минимальных затратах и с учетом современных тенденций развития радиоэлектронной аппаратуры, прежде всего элементной базы и техники монтажа.

Физиотерапевтическое устройство выполнено в корпусе, состоящем из крышки, лицевой панели и задней панели В качестве корпуса будем использовать корпус из алюминиевого сплава АМц.. Лицевая панель будет выполнена из ударопрочного полистирола УПМ-0612 Л – 06 рец. 151, 1с ГОСТ 28250-89 белого цвета. Такой корпус прост, надежен и удобен для быстрого ремонта устройства. Желательно, чтобы цвет корпуса был белым. Этот цвет оказывает положительное психологические воздействие на пациентов, что в некоторой степени помогает выздоровлению.

На передней панели размещены органы управления, элементы индикации и коаксиальный разъем типа СР-50-74 для выхода на преобразователь. К органам управления относятся: кнопка СЕТЬ, кнопка ПУСК ТАЙМЕРА, регуляторы частоты и длительности воздействия; кнопки переключения режимов работы и диапазонов частоты, интенсивности. К элементам индикации относятся светодиоды, которые говорят о работе прибора.

Плата с элементами крепится к корпусу с помощью четырех втулок винтами М 3-6д´10.36.016. Печатную плату необходимо изготовить из двустороннего фольгированного стеклотекстолита марки СФ2-35-1.5. Для обеспечения необходимой надежности, технологических показателей отверстия целесообразно сделать металлизированными. Плата изготавливается комбинированным позитивным методом с металлизацией отверстий.

Двусторонняя печатная плата выгодна тем, что уменьшаются габариты изделия. Для маркировки печатных плат и элементов на печатной плате выберем краску маркировочную МКЭЧ, черная, ГОСТ 12034-77. Данная краска механически прочная, эластичная, с хорошей адгезией.

Электрическая коммутация платы с органами управления, вынесенными на переднюю панель, осуществляется с помощью проводов, присоединенных методом пайки к контактным лепесткам на плате с одной стороны, а с другой стороны - к выводам переключателей переменных резисторов, закрепленных на передней панели.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14