Главная / Рефераты / Рефераты по радиоэлектронике
Реферат: Разработка блока управления электромеханическим замком
Notice: Undefined variable: ref_img in /home/area7ru/area7.ru/docs/referat.php on line 323
СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1 Разработка технического задания
2 Анализ исходных данных и основные технические требования к разрабатываемой конструкции
2.1 Анализ существующих разработок
2.2 Анализ климатических факторов
2.3 Анализ дестабилизирующих факторов
2.4 Анализ электрической схемы
3 Выбор и обоснование элементной базы, унифицированных узлов, установочных изделий и материалов конструкции
3.1 Выбор и обоснование элементной базы
3.2 Выбор материалов конструкции
4 Выбор и обоснование компоновочной схемы, методов и принципа конструирования
4.1 Выбор компоновочной схемы
4.2 Выбор и обоснование метода и принципа конструирования
5 Выбор способов и средств теплозащиты, герметизации, виброзащиты и экранирования
5.1 Выбор способов охлаждения на ранней стадии проектирования
5.2 Выбор способов и методов герметизации
5.3 Выбор способов и методов экранирования
5.4 Выбор способов и методов виброзащиты
6 Расчет конструктивных параметров изделия
6.1 Компоновочный расчет блоков РЭС
6.2 Расчет теплового режима
6.3 Расчет конструктивно-технологических параметров печатной платы. Выбор и обоснование методов изготовления печатной платы
6.4 Расчет механической прочности и системы виброударной защиты
6.5 Полный расчет
6.6 Расчет технологичности
7 Обоснование выбора средств автоматизированного проектирования
7.1 Применение ЭВМ и САПР в курсовом проектировании
7.2 Перечень и содержание конструкторских работ, выполненных с применением САПР
8 Анализ и учет требований эргономики и технической эстетики
9 Мероприятия по защите от коррозии, влаги, электрического удара электромагнитных полей и механических нагрузок
10 Технико-экономическое обоснование конструкции
11 Охрана труда и экологическая безопасность
Заключение
Литература
Приложение
Аннотация
В данном курсовом проекте было предложено разработать блок управления электромеханическим замком на электронных ключах, позволяющий контролировать доступ в помещения и разработать техническое задание на него.
В курсовом проекте был произведен анализ существующих, а также обзор отечественных и зарубежных разработок. Был произведен подробный анализ климатических и дестабилизирующих факторов и анализ электрической схемы, приведен принцип работы разрабатываемого блока и его основные технические параметры.
В соответствии с заданием на курсовое проектирование произведен выбор и обоснование метода и принципов конструирования, методов изготовления печатных плат, способа охлаждения на ранних стадиях проектирования, способа и методов герметизации, экранирования и виброзащиты, а также произведен выбор компоновочной схемы. В проекте выполнены также: компоновочный расчет блоков РЭС, расчет теплового режима, расчет конструктивно-технологических параметров печатных плат, расчет механической прочности и системы виброударной защиты, расчет электромагнитной совместимости, расчет лицевой панели блока управления, полный расчет надежности и расчет показателей технологичности. Рассмотрены мероприятия по защите от коррозии, влаги, электрического удара, электромагнитных полей и механических нагрузок и приведено технико-экономическое обоснование конструкции.
Введение
Конструирование РЭС - сложный творческий процесс, не имеющий пока строгой всеохватывающей математической базы и ведущийся методом многочисленных проб и последовательных приближений. Этот процесс больше искусство, чем наука, хотя решение многих проблем конструирования основано на использовании строгого математического алгоритма, расчета тепловых режимов, прочности, различных допусков. Поэтому незначительные на первый взгляд погрешности или приближения, допущенные на ранних стадиях разработки РЭС, могут стать причиной крупных ошибок в дальнейшей работе.
Широкое использование радиоэлектронной аппаратуры в различных областях науки и техники приводит к необходимости обеспечения высокой надёжности её работы при разнообразных климатических и механических воздействиях. Трудность выполнения данного требования связана с различным назначением РЭС, местом её установки и условиями эксплуатации. Об уровне надёжности принято судить по способности РЭС безотказно работать в течении заданного времени в определённых условиях. Поэтому для оценки степени соответствия РЭС предъявляемым к ней требованиям осуществляют технический контроль и испытание на всех этапах конструирования и производства. Полученная при этом информация о качестве работы РЭС и о причинах её отказов совместно с данными реальной эксплуатации позволяет принять своевременные меры по совершенствованию схемы и конструкции, а так же технологии производства.
Правильно организованный технический контроль и испытания способствуют значительному повышению надёжной работы РЭС. В связи с этим особую актуальность приобретают радиотехнические устройства, предназначенные для испытания и контроля, посредством которых проверяется работоспособность и пригодность к эксплуатации различного оборудования и приборов.
В последние годы с развитием электроники усложняется радиоаппаратура. Характерен переход от отдельных радиоаппаратов к сложным комплексам и системам. Однако создание подобной аппаратуры ставит перед её разработчиками различные проблемы: веса, объёмов и габаритов; надёжности и долговечности; производства и серийности; экономики. Для преодоления этих проблем необходимо их комплексное решение на общей технической базе. Такой базой в настоящее время является комплексная механизация с применением микроэлектроники, внедрением унификации и стандартизации. Разработка схемы конструкции и технологии становится единым процессом создания аппаратуры. Отработка серийной способности каждого изделия начинается с момента его зарождения и продолжается в процессе его производства.
Данный дипломный проект в учебном плане подготовки завершает цикл конструкторских и технологических дисциплин. Задача проекта состоит в том, чтобы, используя знания, полученные при изучении данных дисциплин научиться создавать и моделировать конструкции радиоэлектронной аппаратуры различного назначения, обеспечивая совместимость с объектом установки и с оператором, с учётом патентной чистоты и патентоспособности; обеспечивать надёжность конструкций по четырем составляющим - безотказности, долговечности, сохранности и ремонтоспособности. Всё это должно органически перенестись в единое целое в данном курсовом проекте.
Современный этап научно-технического прогресса характеризуется массовым распространением микропроцессорной техники. Она настолько широко распространилась во всех областях народного хозяйства, что трудно представить, как обойдутся без нее все процессы автоматизации и управления. Применение ОМЭВМ, реализующих на одной БИС функции ввода-вывода, хранения и обработки данных, позволяет достигать максимальной простоты и дешевизны систем управления. Одним из возможных вариантов применений ОМЭВМ можно считать использование их для систем охранно-пожарных сигнализаций и контроля доступа в помещения.
Использование в системах контроля доступа в помещения кодовой последовательности, обрабатываемой ОМЭВМ, полностью исключает подбор кода, а возможность подключения в качестве исполнительного устройства релейного замка с курковым механизмом взвода ригеля обеспечивает надежную фиксацию двери, что гарантирует достаточно надежную защиту от взлома. Существует, однако, и более надежный способ защиты – установка централизованной системы охранно-контрольнной сигнализации. Однако главное препятствие для их широкого внедрения – это необходимость наличия телефонного номера на объекте охраны и недостаток соответствующего оборудования у правоохранительных органов, что и не позволяет решать проблему массовой охраны квартир и служебных помещений. Поэтому в дипломном проекте будет разработан блок управления электромеханическим замком на электронных карточках, позволяющий контролировать доступ в помещение.
1 Разработка технического задания
1.1 Наименование и область применения
1.1.1 Блок управления электромеханическим замком.
1.1.2 Областью применения блока является управление доступом в помещение посредством электромеханического замка (COMMAX, ABLOY, CISA).
1.1.3 Предусматривается использование изделия на производстве.
1.2 Основание для разработки
1.2.1. Основанием для разработки является программа курса КиА РЭУ для ВУЗов по специальности Т08.01, утвержденная Министерством образования Республики Беларусь 1995г.
1.2.2. Тематическая карточка на разработку не предусматривается.
1.3 Цель и назначение разработки
1.3.1 Целью разработки является создание блока управления электромеханическими релейными замками с курковым механизмом взвода ригеля и пусковым током не более 1.0 А при напряжении 12 В, отвечающего современным требованиям.
1.3.2 Назначение разработки - создание конструктивно законченного устройства.
1.3.3 Разработка должна обеспечить создание базовой модели блока управления замком электромеханическим.
1.3.4 Дальнейшее развитие разработки должно выполняться путем создания модификаций базовой модели, отличающихся элементной базой и другими показателями.
1.3.5 Блок управления (БУ) замком электромеханическим предназначен для работы при температурах от минус 10 до плюс 40°С, относительной влажности воздуха до 80% и атмосферном давлении от 84 до 106 кПа
1.3.6 Изделие предназначено для мелкосерийного изготовления.
1.4 Источники разработки
1.4.1. Источниками разработки является схема электрическая принципиальная блока управления замком электромеханическим.
1.5 Технические требования
1.5.1 Состав изделия и требования к конструктивному исполнению устройства
1.5.1.1 БУ должен содержать следующие составные части:
* Модуль базовый;
* Модуль процессорный;
* Модуль световой и звуковой индикации.
1.5.1.2 БУ должен изготавливаться в соответствии с требованиями ГОСТов, соответствовать требованиям настоящего ТЗ, ТУ и комплекта конструкторской документации.
1.5.1.3 Принцип построения блока управления замком электромеханическим должен обеспечивать:
* взаимозаменяемость сменных одноименных составных частей;
* ремонтопригодность.
1.5.1.4 По внешнему виду блок должен соответствовать опломбированному и утвержденному образцу.
1.5.1.5 Габаритные размеры корпуса блока должны быть не более, м :
длина – 0,185;
ширина – 0,135;
высота – 0,08.
1.5.1.6 Масса блока без источника резервного питания должна быть не более 3 кг.
1.5.1.7 Конструкция блока должна обеспечивать:
* удобство эксплуатации;
* возможность ремонта;
* доступ ко всем элементам, узлам, требующим регулирования или замены в процессе эксплуатации.
1.5.1.8 Структура блока и его конструктивное выполнение должны обеспечивать объединение составных частей в единый базовый конструктив.
1.5.1.9 Блок должен быть работоспособным при электропитании от однофазной сети переменного тока номинальным напряжением 220В и частотой переменного тока 50 Гц, при этом нормы качества электрической энергии при электропитании от государственной энергетической системы - по ГОСТ 13109-67.
1.5.1.10 Электрическая прочность изоляции блока управления замком электромеханическим между токоведущими цепями, а также между токоведущими цепями и корпусом в нормальных климатических условиях эксплуатации должна обеспечивать отсутствие пробоев и поверхностных перекрытий изоляции.
1.5.1.11 По устойчивости к воздействию температуры и влажности окружающей среды блок интерфейсных адаптеров должен соответствовать климатическому исполнению к категории размещения УХЛ 4.2 по ГОСТ 15150-69.
1.5.1.12 Для антикоррозионной защиты поверхность деталей, сборочных единиц и блока в целом применять гальванические и лакокрасочные покрытия.
1.5.1.13 Корпус должен быть изготовлен из листовой стали.
1.5.1.14 Корпус, передняя панель и другие детали наружной поверхности блока должны иметь защитное покрытие и не иметь дефектов, портящих внешний вид изделия (вмятин, следов коррозии, царапин, трещин и других механических повреждений).
1.5.1.15 Блок должен эксплуатироваться в производственных помещениях категории Д по СНиП 11-90-81.
1.5.2 Показатели назначения
1.5.2.1 БУ предназначен для управления доступом в помещения.
1.5.2.2 БУ предназначен для подключения к электромеханическими релейными замками с курковым механизмом взвода ригеля и пусковым током не более 1.0 А при напряжении 12 В.
1.5.2.3 Потребляемая мощность блока, Вт не более 2.
1.5.2.3 Питание блока от однофазной сети переменного тока напряжением 220В?10% частоты 50?0,5Гц с возможностью работы от источника резервного питания напряжением 12В.
1.5.3 Требования к надежности
1.5.3.1 Блок по обеспечению надежности должен удовлетворять требованиям ОСТ4.205.029-83.
1.5.3.2 Показатели должны соответствовать заданным значениям при нормальных климатических условиях (температура окружающей среды плюс 20?С, относительная влажность 60 %, атмосферное давление (84...1037)?102 Па); с отклонениями напряжения сети 220В от плюс 10% до минус 15% от номинального значения, частотой (50?1) Гц.
1.5.3.3Средняя наработка на отказ, ч, не менее 20000.
1.5.3.4Вероятность безотказной работы 0,9.
1.5.3.5Среднее время восстановления, ч 1.
1.5.3.6 Блок должен выдерживать воздействия внешних механических и климатических факторов в соответствии с ГОСТ 11478-88 для 1 группы аппаратуры.
1.5.3.7 После восстановления работоспособности, по окончании ремонтно-восстановительных работ, изделие должно сохранять показатели назначения, изложенные в настоящем документе.
1.5.4 Требования к технологичности и метрологическому обеспечению разработки
1.5.4.1 Параметры блока управления замком электромеханическим должны контролироваться с помощью стандартных измерительных приборов обслуживающим персоналом средней квалификации.
1.5.4.2 Требования к технологичности должны соответствовать ГОСТ 14.201-83.
1.5.4.3 Конструкция изделия должна обеспечивать возможность выполнения монтажных работ с соблюдением требований технических условий на установку и пайку комплектующих изделий.
1.5.4.4 Конструкция изделия в целом и отдельных сложных узлов должна обеспечивать сборку при изготовлении без создания и применения специального оборудования.
1.5.4.5 При изготовлении блока управления замком электромеханическим должны применяться стандартные методы и универсальные средства измерений, серийное испытательное оборудование. Допускается для проведения климатических проверок при технологическом прогоне применять специально приготовленную камеру или специально оборудованное оборудование.
1.5.4.6 Конструкция блока должна обеспечивать его сборку и монтаж при подготовке к эксплуатации без применения специального оборудования, приспособлений и инструмента.
1.5.4.7 Трудоемкость изготовления устройства - не более 5 часов.
1.5.4.8 Конструкция блока должна соответствовать требованиям ремонтопригодности по Р50-84-88.
1.5.5 Требования к уровню стандартизации и унификации
1.5.5.1 В качестве комплектующих единиц и деталей (коммутационные, изделия электроники, крепежные, установочные) должны применяться серийно выпускаемые изделия.
1.5.5.2 Сборочные единицы типа монтажных плат, панелей, крепежных и установочных узлов должны быть унифицированными.
1.5.5.3 В конструкции блока должны быть заимствованы сборочные единицы, узлы и детали из ранее разработанных изделий.
1.5.5.4 Коэффициент унификации стандартных и заимствованных деталей должен быть не менее 0,5.
1.5.6 Требования безопасности и требования по охране природы
1.5.6.1 Конструкцией блока управления замком электромеханическим должна быть обеспечена безопасность персонала при эксплуатации. Общие требования электрической и механической безопасности по ГОСТ 12.2.007.0-75 и ГОСТ 25861-83.
1.5.6.2 По способу защиты человека от поражения электрическим током блок должен быть изготовлен в соответствии с требованиями ГОСТ 12.2.007-75 и ГОСТ 25861-83. Класс защиты - 1.
1.5.6.3 Меры защиты от поражения электрическим током должны соответствовать требованиям ГОСТ 25861-83 и ГОСТ 12.1.019-75.
1.5.6.4 В блоке управления замком электромеханическим должна быть обеспечена защита от коротких замыканий.
1.5.6.5 Общие требования к обеспечению пожарной безопасности в производственных помещениях по ГОСТ 12.1.004-85.
1.5.6.6 Конструкция устройства должна исключать возможность неправильного присоединения его сочленяемых токоведущих и составных частей.
1.5.6.7 В качестве основного источника питания должна применяться сеть переменного тока частотой 50 Гц и напряжением 220 В, в качестве резервного источника питания – аккумулятор напряжением 12В, со временем автономной работы не менее 36ч.
1.5.6.8 Присоединительные разъемы электрических цепей должны быть снабжены надписями, соответствующими их принадлежности и назначению.
1.5.6.9 Коммутационные изделия, устанавливаемые в цепях повышенного напряжения, должны быть конструктивно выделены и не должны одновременно коммутировать другие цепи.
1.5.6.10 Конструкция устройства должна исключать попадание внутрь посторонних предметов.
1.5.6.11 В эксплуатационных документах по требованиям техники безопасности должны быть соблюдены правила технической эксплуатации электроустановок потребителем и правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителем.
1.5.7 Эстетические и эргономические требования
1.5.7.1 Блок по своим эргономическим показателям должен обеспечивать удобство эксплуатации.
1.5.7.2 Органы индикации должны быть расположены с достаточным обзором.
1.5.8 Требования к патентной чистоте
1.5.8.1 Патентная чистота блока должна быть обеспечена в отношении стран СНГ и стран - возможных импортеров изделия.
1.5.9 Условия эксплуатации, требования к техническому обслуживанию и ремонту
1.5.9.1 Блок управления замком электромеханическим должен быть выполнен для климатического исполнения УХЛ 4.2 согласно ГОСТ 15150-69 и нормально функционировать при следующих климатических условиях:
* верхнее значение температуры окружающей среды, ?С плюс 35;
* нижнее значение температуры окружающей среды, ?С плюс 10;
* относительная влажность воздуха при температуре плюс 20?С, % 60.
1.5.9.2 Предельно допустимые условия эксплуатации блока должны соответствовать:
* верхнее значение температуры окружающей среды, ?С плюс 40;
* нижнее значение температуры окружающей среды, ?С плюс 1;
* относительная влажность воздуха при температуре плюс 25?С, % 80;
* атмосферное давление, кПа (мм рт.ст.) 84,0...107,0 (630...800).
1.5.9.3 Время подготовки блока к эксплуатации после транспортировки и хранения не должно превышать 1 часа.
1.5.9.4 Рабочий режим в блоке должен устанавливаться не более чем через 1 минуту после включения.
1.5.9.5 Ремонт блока должен производиться в специализированной ремонтной организации или по месту эксплуатации высококвалифицированным радиомехаником.
1.5.10 Требования к маркировке и упаковке
1.5.10.1 Маркировка блока управления замком электромеханическим должна соответствовать требованиям ГОСТ 26828-86.
1.5.10.2 Маркировку выполняют любым способом. Способ и качество выполнения маркировки должно обеспечивать четкое и ясное изображение ее в течении срока службы блока.
1.5.10.3 Маркировка устройства и входящих составных частей должна содержать :
- товарный знак или наименование предприятия-изготовителя;
- полное торговое наименование по ГОСТ 26794-85;
- порядковый номер изделия и составных частей;
- необходимые поясняющие и предупреждающие надписи, выполненные по ГОСТ 12.2.006-87.
- дату изготовления.
1.5.10.4 Упаковка должна быть выполнена в виде картонного ящика с пенопластовыми вкладышами.
1.5.10.5 На таре должны быть нанесены манипуляционные знаки "Боится сырости", "Соблюдение интервала температур", по ОСТ14192-77 и знак высоты штабелирования по ОСТ4.ГО.417.209-82.
1.5.10.6 Упаковка должна обеспечивать сохранность изделия при погрузочно-разгрузочных работах, транспортировании, хранении и необходимую защиту от внешних воздействий.
1.5.10.7 Каждое изделие в упаковке должно фиксироваться в транспортной таре.
1.5.10.8 При поставке изделия на экспорт все надписи выполняются на языке, оговоренном в договоре на поставку.
1.5.11 Требования к транспортированию и хранению
1.5.11.1 Упакованные изделия перевозить только в закрытом транспорте.
1.5.11.2 Требования к виду транспорта не предъявляются.
1.5.11.3 Условия транспортирования изделия в таре для транспортирования должны соответствовать следующим требованиям:
* температура окружающего воздуха, ?С ?50;
* относительная влажность воздуха при плюс 30?С, % 95;
* атмосферное давление, кПа (мм рт.ст.) 84,0...107,0 (630...800).
1.5.11.4 Размещение и крепление упакованных изделий в транспортных средствах должно обеспечивать их устойчивое положение, исключить возможность ударов их друг о друга.
1.5.11.5 Блок управления замком электромеханическим должен храниться в упаковке в складских помещениях у изготовителя и потребителя при температуре воздуха от плюс 5 до плюс 35?С и относительной влажности воздуха не более 85 %. В помещениях для хранения не должно быть агрессивных примесей (паров, кислот, щелочей), вызывающих коррозию.
1.5.11.6 Расстояние между стенами, полом хранилища и изделием должно быть не менее 100 мм, а между отопительными устройствами не менее 0,5 м.
1.6 Экономические показатели
1.6.1 Срок окупаемости блока должен быть не более 3 лет.
1.6.2 Предполагаемый годовой выпуск до 1 тыс. штук в год.
1.7 Порядок контроля и приемки
1.7.1 Для приемки работы на этапе проведения испытаний необходимо представить три образца блока управления замком электромеханическим.
1.7.2 Испытания должны проводиться по программе и методике испытаний.
1.7.3 Для приемки представляются следующие документы:
- техническое задание;
- комплект конструкторской документации;
- ведомость покупных изделий;
- программа и методика испытаний;
- эксплуатационные документы;
- методики проверки.
1.7.4 Приемочные испытания проводит разработчик, приемосдатчик, изготовитель.
1.7.5 Приемочные испытания опытного образца производятся в сроки, согласованные с заказчиком.
1.7.6 В случае несоответствия основных параметров блока, его отправляют в ремонт. После ремонта проводят проверку и настройку блока.
2 Анализ исходных данных и основные технические требования к разрабатываемой конструкции
2.1 Анализ существующих разработок
В связи со спецификой объекта разработки, информация по этой теме публиковалась только в литературе служебного пользования или с грифом “секретно”. Поэтому в обзоре существующих разработок будут использованы материалы открытых выставок, которые в течение ряда лет производятся в г. Минске под девизом “Безопастность. Крименалистика. Правопорядок.”.
Прежде чем произвести обзор систем, рассмотреть их основные достоинства и недостатки, дадим определение электронного замка.
Электромеханический замок (в дальнейшем ЭМЗ) -совокупность совместно действующих технических средств для управления доступом в помещение.
2.1.1 Обзор отечественных разработок
2.1.2
Замок кодовый электронный ЗКЭ-4-10
Структурная схема этой системы приведена на рисунке 2.1.1
Рисунок 2.1.1 – Структурная схема электромеханического замка
На рисунке 2.1.1 приняты следующие аббревиатуры:
УК – устройство кодовое. Предназначено для хранения кодовой последовательности;
УЗ – устройство запирающее;
КК – ключ кодовый. Содержит: кодонобиратель (клавиатура) и сигнальную лампу.
Главный недостаток данной системы – это то, что она предназначена для внутренних помещений и обеспечивает фиксацию двери только в одной точке. К существующим недостаткам устройства можно отнести так же ограниченное количество вариантов кода (5040) и большое энергопотребление.
2.1.2 Обзор зарубежных разработок
Электронный кодовый замок Smart Guard Plus
Достоинства:
- использование в наружных дверях;
- индивидуальное программирование времени и полномочий доступа для каждого из 900 пользователей;
- идентифицирование пользователя по уникальному 48-разрядному коду персонального электронного ключа Touch Memory.
Недостатки:
- сравнительно высокая стоимость для отечественных потребителей;
- обеспечивает фиксацию двери в одной точке.
Таких же недостатков не лишен и автономный комплекс контроля доступа в помещение Smart Latch.
Особенно высокая стоимость, наряду с отсутствием аналогичных отечественных систем, сдерживает внедрение зарубежных систем для контроля доступом в помещение.
2.2 Анализ климатических факторов
Изделия должны сохранять свои параметры в пределах норм, установленных техническими заданиями, стандартами или техническими условиями в течение сроков службы и сроков сохраняемости, указанных в техническом задании после или в процессе воздействия климатических факторов, значения которых установлены ГОСТ 15150-69.
Изделия предназначают для эксплуатации в одном или нескольких макроклиматических районах и изготавливают в различных климатических исполнениях.
Разрабатываемое устройство предназначено для эксплуатации в районах с умеренным и холодным климатом.
К макроклиматическому району с умеренным климатом относятся районы, где средняя из абсолютных максимумов температура воздуха равна или ниже плюс 40 ?С, а средняя из ежегодных абсолютных минимумов температура воздуха равна или выше минус 45 ?С.
К макроклиматическому району с холодным климатом относятся районы, в которых средняя из ежегодных абсолютных минимумов температура воздуха ниже минус 45 ?С.
Исходя из вышесказанного, блок управления замком электромеханическим будет изготавливаться в климатическом исполнении УХЛ.
Следует отметить, что изделия в исполнении УХЛ могут эксплуатироваться в теплом влажном, жарком сухом и очень жарком сухом климатических районах по ГОСТ 16350-80, в которых средняя из ежегодных абсолютных максимумов температура воздуха выше плюс 40 ?С, и сочетание температуры, равной или выше О ?С, и относительной влажности, равной или выше 80%, наблюдается более 1 часов в сутки за непрерывный период более двух месяцев в году.
Изделия в различных климатических исполнениях в зависимости от места размещения при эксплуатации в воздушной среде на высотах до 4300 м изготавливают по категориям размещения изделий.
Разрабатываемый блок управления замком электромеханическим предназначен для эксплуатации в помещениях (объемах) с искусственно регулируемыми климатическими условиями, например, в закрытых отапливаемых или охлаждаемых и вентилируемых производственных и других помещениях (отсутствие воздействия атмосферных осадков, прямого солнечного излучения, ветра, песка, пыли наружного воздуха, отсутствие или существенное уменьшение воздействия рассеянного солнечного излучения и конденсации влаги), а конкретнее - в лабораторных, капитальных жилых и других подобного типа помещениях. Следовательно, блок управления замком электромеханическим относится к категории исполнения 4.2.
Нормальные значения климатических факторов внешней среды при эксплуатации изделий принимают равными следующим значениям:
верхнее рабочее значение температуры окружающего
воздуха при эксплуатации, ?С +35;
нижнее рабочее значение температуры окружающего
воздуха при эксплуатации, ?С +10;
* верхнее предельное рабочее значение температуры
окружающего воздуха при эксплуатации, ?С +40;
* нижнее предельное рабочее значение температуры
окружающего воздуха при эксплуатации, ?С +1;
* величина изменения температуры окружающего воздуха
за 8 ч., ?С 40;
верхнее значение относительной влажности при температуре
плюс 25 ?С, % 80;
* среднегодовое значение относительной влажности при
температуре плюс 20 ?С, % 60;
среднегодовое значение абсолютной влажности, гм 10;
верхнее рабочее значение атмосферного
давления, кПа (мм рт. ст.) 106,7 (800);
* нижнее рабочее значение атмосферного давления,
кПа (мм рт. ст.) 86,6 (650);
* нижнее предельное рабочее значение атмосферного
давления, кПа (мм рт. ст.) 84,0 (630).
Указанное верхнее значение относительной влажности воздуха нормируется также при более низких температурах; при более высоких температурах относительно влажность ниже.
Так как нормированное верхнее значение относительной влажности 80%, то конденсация влаги не наблюдается.
Содержание в атмосфере на открытом воздухе коррозионно-активных реагентов:
сернистый газ, мг/м, не более 0,025;
хлориды, мг/м, не более 0,00035.
Содержание коррозионно-активных реагентов в атмосфере помещений категории 4 в 2-5 раз меньше указанного и устанавливается на основании измерений, но так как данные измерений отсутствуют, то содержание коррозионно-активных агентов принимаем равным 30 % указанного.
За нормальные значения факторов внешней среды при испытаниях изделия (нормальные климатические условия испытаний) принимаются следующие:
температура, ?С +25?10?;
относительная влажность воздуха, % 45...80;
атмосферное давление, мм рт. ст. 630...800.
Так как блок управления замком электромеханическим предназначен для работы в нормальных условиях, в качестве номинальных значений климатических факторов указанные выше принимают нормальные значения климатических факторов указанные выше.
За эффективную температуру окружающей среды (при тепловых расчетах) принимается максимальное значение температуры.
За эффективные значения сочетания влажности и температуры при расчетах параметров изделия, изменение которых вызывается сравнительно длительными процессами, принимаются среднемесячные значения сочетаний влажности и температуры в наиболее теплый и влажный период (с учетом продолжительности их воздействия ).
За эффективные значения концентрации агрессивной среды принимают среднее логарифмическое значение содержания коррозионно-активных реагентов, соответствующего данному типу атмосферы.
За эффективное значение давления воздуха принимается среднее значение давления.
Группа условий эксплуатации по коррозионной активности для металлов и сплавов без покрытий, а также с неметаллическими и неметаллическими неорганическими покрытиями - 1.
Группа условий эксплуатации в зависимости от климатического исполнения к категории размещения изделия (УХЛ 4.2) - 1.
Условия хранения изделий определяются местом их размещения, макроклиматическим районом и типом атмосферы и характеризуется совокупностью климатических факторов, воздействующих при хранении на упакованные или законсервированные изделия. Согласно ГОСТ 15150-69, для проектируемого изделия удовлетворительными являются условия хранения в отапливаемых и вентилируемых складах, хранилищах с кондиционированием воздуха, расположенных в любых макроклиматических районах.
Обозначения такого хранилища: основное - 1, буквенное - Л, текстовое “отапливаемое хранилище”. Климатические факторы, характерные для данных условий хранения:
температура воздуха, ?С +5...+40;
максимальное значение относительной влажности
воздуха при температуре плюс 5 ?С, % 80;
среднегодовое значение относительной влажности
воздуха при температуре плюс 20 ?С, % 60;
пылевое загрязнение незначительно;
действие солнечного излучения, дождя, плесневых грибков отсутствует.
Условия транспортирования данного изделия являются такими же, как и условия хранения. Транспортировка осуществляется в закрытых транспортных средствах, где колебания температуры и влажности воздуха несущественно отличаются от колебаний на открытом воздухе.
Климатические факторы, характерные для данных условий транспортировки:
температура воздуха, ?С ?50;
* максимальное значение относительной влажности
воздуха при температуре минус 50 ?С, % 100;
? среднегодовое значение влажности воздуха при
температуре + 20 ?С, % 60;
пылевое загрязнение незначительно.
2.3 Анализ дестабилизирующих факторов
По ГОСТ 11478 - 88 аппаратуру в зависимости от условий эксплуатации подразделяют на 4 группы. Разрабатываемое устройство относится к группе 1 (условия эксплуатации - в лабораторных, капитальных жилых и других подобных помещениях).
На аппаратуру этой группы действуют следующие дестабилизирующие факторы:
синусоидальные вибрации;
различные механические воздействия при транспортировке;
пониженная и повышенная температура среды;
повышенная влажность воздуха;
воздействие пыли.
Для того чтобы выяснить, как поведет себя аппаратура при воздействии этих факторов, а также для проверки соответствия ее установленным в техническом задании требованиям, проводят испытания аппаратуры на воздействие внешних механических и климатических факторов.
Испытания, проводимые для данной группы аппаратуры и значения механических и климатических факторов, которые она должна выдерживать, указаны в ГОСТ 11478-88.
При испытании на воздействие пониженной температуры среды и повышенной влажности в ТЗ на аппаратуру допускается по согласованию с заказчиком устанавливать значения рабочей пониженной температуры и относительной влажности, отличное от указанных в ГОСТ 11478-88.
При испытании на воздействие пониженной температуры среды и повышенной влажности в ТЗ на аппаратуру допускается по согласованию с заказчиком устанавливать значения рабочей пониженной температуры и относительной влажности, отличное от указанных в ГОСТ 11478-88.
Испытания рекомендуется проводить на одних и тех же образцах аппаратуры в следующей последовательности:
механические испытания;
испытание на воздействие повышенной температуры среды;
испытание на воздействие повышенной влажности;
испытание на воздействие пониженной температуры среды.
Испытания на воздействие пыли и на прочность при падении рекомендуется проводить на образцах аппаратуры, которые не подвергались испытаниям других видов.
Испытание включает следующий ряд операций, проводимых последовательно:
начальная стабилизация (если требуется);
начальные проверки и начальные измерения (если требуется);
выдержка;
конечная стабилизация (если требуется);
* заключительные проверки и измерения (если требуется).
До и после испытания значения параметров и характеристик должны соответствовать требованиям для нормальных климатических условий, установленных в стандартах на аппаратуру.
Аппаратуру считают выдержавшей испытание, если:
не нарушена сохранность внешнего вида;
* после испытания характеристики и параметры аппаратуры соответствуют требованиям, установленным в стандартах или ТУ на аппаратуру и в ПИ для испытаний данного вида.
2.4 Анализ электрической схемы
В данной работе поставлена задача разработки только одного блока системы контроля доступа в помещение (СКДП) - электронного блока управления (ЭБУ). Однако для анализа исходных данных необходимо рассмотреть систему в целом. Схема электрическая структурная ЭБУ приведена в приложении В.
Замок электромеханический предназначен для ограничения доступа в охраняемые помещения и может эксплуатироваться как автономно, так и в составе охранных устройств и устройств "электронный вахтер". Замок является врезным дверным замком и устанавливается непосредственно в саму дверь.
Система разработана по модульному принципу и включает в себя следующие блоки:
- блок управления (БУ);
- электромеханическое запирающее устройство – исполнительный механизм (ЭЗУ);
- электронные карточки-ключи.
Блок управления STEGO 01.010, в дальнейшем БУ, предназначен для управления релейными замками с курковым механизмом взвода ригеля с пусковым током не более 1.0 А при напряжении 12 В. Управление замками осуществляется посредством электронных карточек таблеточной конструкции DS1990, DS1992, DS1994 фирмы DALLAS (США).
БУ обладает функциями автономной охраны двери, что обеспечивается подключением стандартного магниточувствительного дверного датчика и внешнего звукового или светового оповещателя.
БУ состоит из следующих составных функциональных частей:
- электронный блок управления (ЭБУ);
- накладка внешняя;
- накладка внутренняя;
ЭБУ и накладки выполнены в виде самостоятельных конструктивных единиц, что позволяет в зависимости от планировки помещения, типа дверей и т.п. устанавливать эти составные части по месту.
Электронный блок управления, является основной частью БУ, выполнен в разборном металлическом корпусе. На передней панели блока установлены светодиодные индикаторы сети и наличия аккумулятора резервного питания. Для питания ЭБУ используется сетевое напряжение 220В или аккумулятор резервного питания напряжением 12В.
Электронный блок управления осуществляет все необходимые функции, связанные с запоминанием и опознаванием ключей, индикацией режимов, выдачей сигналов управления на ЭЗУ.
В корпусе ЭБУ располагаются:
- базовый модуль;
- модуль световой и звуковой индикации;
- микропроцессорный модуль.
Микропроцессорный модуль управляет режимами работы БУ, принимает и обрабатывает сигналы ключей, датчика, кнопок, обеспечивает хранение кодов ключей, выдает сигналы управления замком, оповещения и тревоги.
Базовый модуль обеспечивает:
- формирование напряжений необходимых для работы БУ, исполнительного реле замка, выносного звукового или светового оповещателя;
- автоматическую подзарядку и подключение аккумулятора резервного питания, при пропадании напряжения сети;
- согласование модуля контроллера с внешними устройствами;
- усиления сигналов управления замком, индикации, оповещения и тревоги.
Блок управления устанавливается в помещении, в удобном для доступа месте, но не далее 10 м от двери.
Накладка внешняя, конструктивно оформлена в декоративном металлическом корпусе и содержит: плату с контактным устройством ключей и светодиодным индикатором режимов, вызывную кнопку.
Устанавливается на внешней стороне двери и закрепляется посредством двух винтов со стороны внутренней накладки.
Накладка внутренняя, конструктивно оформлена в декоративном металлическом корпусе и содержит кнопку открывания замка и коммутационную переходную плату для подключения накладки внешней, магниточувствительного датчика и ЭБУ.
Электронные карточки выполняют функцию ключей и представляют из себя электронную схему, встроенную в герметичный корпус таблеточной конструкции. Каждая карточка имеет записанный в ней индивидуальный 48 разрядный код, который не может быть изменен. Большое число комбинаций кодов исключает возможность их подбора и повторения
Кроме обычных карточек, которые пользователь может приобретать независимо, замок комплектуется специальной карточкой ("мастер-ключ") посредством которой осуществляется задание режимов работы БУ, а также программирование и стирание кодов ключей.
Производитель карточек - американская фирма "DALLAS" гарантирует их безотказную работу в течение 10 лет.
Электромеханическое запирающее устройство, является исполнительным механизмом замка. В качестве ЭЗУ используется механизм с курковым механизмом взвода ригеля с пусковым током не более 1.0 А при напряжении 12 В (таких марок как COMMAX, CISA, ABLOY).
Схема электрическая принципиальная ЭБУ приведена в приложении В.
2.4.1 Основные технические параметры
- количество электронных карточек-ключей, программируемых в память БУ - 32;
- режим программирования и стирания ключей - списковый, избирательный;
- максимальный пусковой ток управления замком, при напряжении 12 В, не более, А - 1,5;
- напряжение питания - ( 220 ( 22)В;
- потребляемая от сети мощность в дежурном режиме, не более, Вт - 1,5;
- максимальная мощность подключаемого выносного звукового или светового оповещателя, не более В(А-4,0;
- резервный источник питания - аккумулятор 1,2 А(ч; (автоматические подключение и подзарядка);
- время автономной работы с резервным источнком
питания ч, не менее 36;
- габаритные размеры БУ, не более, мм 185х135х80;
- масса БУ без резервного источника питания, не более, кг 3.
-
2.4.2 Принцип работы
Работа ЭБУ предполагает:
- формирование и выдачу сигналов управления замком;
- запись и хранение кодов электронных карточек-ключей;
- стирание кодов ключей, утративших полномочия;
- задание и отмену режимов работы;
- обработку сигналов дверного датчика;
- управление оповещателями в режиме охраны.
Принцип работы БУ основан на использовании в качестве ключей электронных карточек, каждая из которых имеет свой уникальный код. Обработка, запись и стирание кодов, а также управление всеми режимами работы БУ осуществляется микроконтроллером ЭБУ. Передача кодов с электронной карточки на микроконтроллер осуществляется при касании ею контактного устройства по командам микроконтроллера. Коды ключей, обладающих полномочиями на управление БУ записываются в энергонезависимую память ЭБУ и сохраняются при полностью обесточенном устройстве не менее 10 лет. Поскольку, микроконтроллер осуществляет только чтение кодов электронных карточек, полностью исключена возможность внешнего несанкционированного доступа к записанным кодам ключей и вмешательства в режимы работы БУ.
Установка режимов, запись и стирания карточек осуществляется посредством специальной карточки - "мастер-ключ", входящей в комплект замка. Каждый БУ имеет единственный "мастер-ключ".
Открывание замка с внутренней стороны осуществляется нажатием кнопки внутренней накладки, или выносной кнопки.
БУ выдает звонковый сигнал посещения, при нажатии кнопки внешней накладки.
Светодиодный индикатор контактного устройства индицирует состояние замка/двери. Цвет индикатора меняется с красного на зеленый при открывании замка. Обратная смена цвета произойдет только при открывании и последующем закрывании двери.
В режиме охраны встроенный звуковой оповещатель БУ выдает длинные прерывистые сигналы оповещения, при незакрытой двери более 20 сек. При несанкционированном открывании двери (без предъявления электронной карточки, нажатия внутренней кнопки) звуковой оповещатель выдает непрерывные короткие звуковые сигналы и осуществляет выдачу сигналов на внешний световой или звуковой оповещатель мощностью не более 4 В(А с частотой 1 Гц. Отключение сигналов тревоги возможно только запрограммированным ключом.
Светодиоды на передней панели ЭБУ индицируют наличие сети и аккумулятора резервного питания:
- красный и зеленый - есть сеть, есть аккумулятор;
- только красный - есть сеть, нет аккумулятора;
- отсутствие свечения обоих индикаторов - нет сети.
В последнем случае о наличии аккумулятора можно судить по свечению индикатора контактного устройства.
БУ не предназначен для эксплуатации в помещениях для хранения активно действующих химикатов, а также в помещениях, содержащих пыль и примеси, вызывающие коррозию металлических частей и повреждение электрической изоляции.
3 Выбор и обоснование элементной базы, унифицированных узлов, установочных изделий и материалов конструкции
4
3.1 Выбор и обоснование элементной базы
Выбор элементной базы проводится на основе схемы электрической принципиальной с учетом требований изложенных в техническом задании. Эксплуатационная надежность элементной базы во многом определяется правильным выбором типа элементов при проектировании (блока управления замком электромеханическим) и использовании в режимах, не превышающие допустимые. Следует отметить, что ниже рассматриваются допустимые режимы работы и налагаемые при этом ограничения в зависимости от воздействующих факторов лишь с точки зрения устойчивой работы самих элементов, не касаясь схемотехники и влияния параметров описываемых элементов на другие элементы.
Влияние Э.Д.С. шумов, коэффициентов нелинейности, паразитных емкости и индуктивности и др., должны учитываться дополнительно исходя из конкретных условий применения.
Для правильного типа элементов необходимо на основе требований к установке в части климатических, механических и др. воздействий проанализировать условия работы каждого элемента и определить:
эксплуатационные факторы (интервал рабочих температур, относительную влажность окружающей среды, атмосферное давление, механические нагрузки и др.);
значения параметров и их допустимые изменения в процессе эксплуатации (номинальное значение, допуск, сопротивление изоляции, шумы, вид функциональной характеристики и др.);
* допустимые режимы и рабочие электрические нагрузки (мощность, напряжение, частота, параметры импульсного режима и т.д.);
* показатели надежности, долговечности и сохраняемости;
Критерием выбора электрорадиоэлементов (ЭРЭ) в любом радиоэлектронном устройстве является соответствие технологических и эксплуатационных характеристик ЭРЭ заданным условиям работы и эксплуатации.
Основными параметрами при выборе ЭРЭ являются:
а) технические параметры:
- номинальное значение параметров ЭРЭ согласно принципиальной электрической схеме устройства;
- допустимые отклонения величин ЭРЭ от их номинального значения;
- допустимое рабочее напряжение ЭРЭ;
- допустимое рассеивание мощности ЭРЭ;
- диапазон рабочих частот ЭРЭ;
- коэффициент электрической нагрузки ЭРЭ.
б) эксплуатационные параметры:
- диапазон рабочих температур;
- относительная влажность воздуха;
- давление окружающей среды;
- вибрационные нагрузки;
- другие (специальные) показатели.
Дополнительными критериями при выборе ЭРЭ являются:
- унификация ЭРЭ;
- масса и габариты ЭРЭ;
- наименьшая стоимость;
- надежность.
Выбор элементной базы по вышеназванным критериям позволяет обеспечить надежную работу изделия. Применение принципов стандартизации и унификации при выборе ЭРЭ, а также конструировании изделия позволяет получить следующие преимущества:
- значительно сократить сроки и стоимость проектирования.
- сократить на предприятии изготовителе номенклатуру применяемых деталей и сборочных единиц, увеличить применяемость и масштаб производства.
- исключить разработку специальной оснастки и специального оборудования для каждого нового варианта РЭА, т.е. упростить подготовку производства.
- создать специализированное производство стандартных и унифицированных сборочных единиц для централизованного обеспечения предприятий.
- улучшить эксплуатационную и производственную технологичность.
- снизить себестоимость выпускаемого изделия.
Учитывая вышесказанное, перейдем к выбору элементной базы разрабатываемого блока управления электромеханического замка.
Схема электрическая принципиальная разрабатываемого блока управления приведена в приложении В.
Здесь применены:
- микросхемы КР561ТЛ1, КР142ЕН5А;
- процессор ЭКР1830ВЕ31;
- память D27С64;
- ППЗУ ЭКР1568РР1;
- регистр ЭК1554ИР22;
- резисторы С2-23-0,125, С2-23-0,5, С2-23-2;
- конденсаторы типа К50 35, МО21;
- транзисторы КТ3102ГМ, КТ3107ГМ, КТ973А;
- диоды КД243, КД522А;
- светодиоды АЛ307;
- резонатор кварцевый на 4МГц;
- трансформатор;
- вставка плавкая ВП1-1;
- головка динамическая 0,5ГДШ – 2 – 8Ом.
Проведем сравнительную оценку заданных условий эксплуатации и допустимых эксплуатационных параметров ЭРЭ используемых в данных модулях.
Из справочной литературы имеем следующие данные об условиях эксплуатации аналоговых микросхем серии КР142:
интервал рабочих температур -20...+850С
многократное циклическое изменение температуры -20...+850С
относительная влажность воздуха при температуре 200С до 98%
атмосферное давление 0.67...31кПа
Сопоставляя заданные условия эксплуатации прибора и условия эксплуатации микросхем данной серии, заключаем, что выбранная серия микросхем пригодна для эксплуатации в данных условиях.
Из справочной литературы имеем следующие данные об условиях эксплуатации конденсаторов следующих типов:
а) для конденсаторов типа К50 35:
температура окружающей среды -20...+700С
относительная влажность воздуха при 400С до 98%
тангенс угла потерь при нормальных климатических условиях 15...40%
атмосферное давление от 0.67 до 31 кПа
минимальная наработка при температуре 700С 2000 часов
срок сохраняемости 5 лет
б) конденсаторов типа М021:
температура окружающей среды от -60 до 1500С
относительная влажность воздуха при 350С до 98%
атмосферное давление от 10-6 до 800 мм.рт.ст.
минимальная наработка 10000 часов
Сопоставляя условия эксплуатации прибора и условия эксплуатации предлагаемых типов конденсаторов, заключаем, что данные типы пригодны для эксплуатации в заданных условиях.
Из справочной литературы [19] имеем данные об условиях эксплуатации применяемых в устройстве транзисторов КТ3102:
граничная частота при Vкб=5В, Iэ=10мА не менее 900МГц
постоянное напряжение Vкэ при Rэб
постоянный ток коллектора 30мА
температура окружающей среды от 213 до 398К
рассеиваемая мощность при Т=213...338К, р
при Т=398К 60мВт
Из справочной литературы имеем следующие данные об условиях эксплуатации резисторов типа С2-23:
интервал рабочих температур -60...+1550С
относительная влажность воздуха при температуре 400С до 98%
- давление окружающей среды, мм. рт.ст. 5...2280
Сопоставляя заданные условия эксплуатации прибора и условия эксплуатации резисторов, заключаем, что выбранный тип пригоден для эксплуатации в данных условиях.
Из справочной литератур...
ВНИМАНИЕ!
Текст просматриваемого вами реферата (доклада, курсовой) урезан на треть (33%)!
Чтобы просматривать этот и другие рефераты полностью, авторизуйтесь на сайте:
|
|
|
Добавлено: 2010.10.21
Просмотров: 1955
|
Notice: Undefined offset: 1 in /home/area7ru/area7.ru/docs/linkmanager/links.php on line 21
При использовании материалов сайта, активная ссылка на AREA7.RU обязательная! |
