Курсантам щодо виконання курсової роботи з дисципліни

“Електронна медична апаратура”

спеціальність 5.05080201 "Конструювання, виробництво та технічне обслуговування виробів електронної техніки"

 

Обговорено та схвалено

на методичному засіданні

ц/к «Радіоелектронні апарати»

протокол №_____від_______2013

Голова ц/к _________ В.П. Кириченко

 

Розробив викладач

__________________ Н.В. Іванісова

 

 

 

Мета курсової роботи.

Метою курсової роботи є закріплення отриманих теоретичних знань з дисципліни “Електронна медична апаратура” у вигляді конструювання заданого електронного блоку.

2.Структура і порядок виконання курсової роботи (КР).

2.1. Основними розділами КР визначаються згідно додатка №1.

2.2. Пояснювальна записка оформлюється згідно з вимогами “Методичні вказівки по оформленню пояснювального матеріалу до курсових проектів, курсових та самостійних робіт, рефератів”

2.3. При виконанні КР необхідно керуватися ось такими вимогами:

2.3.1 Пояснювальна записка повинна бути виконана на стандартному письмовому папері формату А4 (210х297мм). Писати треба акуратно на одній стороні аркуша і залишати поля зверху, знизу і з лівого боку по 2см, а з правого - по1см.

2.3.2 Всі графіки і діаграми виконуються на міліметровому папері.

2.3.3 Приблизний об'єм пояснювальної записки – 20-25с.

2.3.4 Всі сторінки повинні бути пронумеровані.

2.3.5 Відповідні розділи і параграфи записки повинні бути озаглавлені і відображенні у змісті.

2.3.6 Розрахунок кожного каскаду пристрою повинен супроводжуватися його принциповою схемою і часовими діаграмами.

2.3.7 По ходу розрахунку необхідно робити посилення на використовувану літературу.

2.3.8 Всі рисунки повинні бути пронумеровані і мати відповідні підписи.

2.3.9 Принципова схема спроектованого пристрою повинна бути виконана на аркуші А1 (594х841мм) у відповідності з вимогами ЕСКД.

 

3.Захист курсової роботи.

3.1. Оформлені матеріали КР є пояснювальна записка і графічна частина. Вони подаються на перевірку і підпис керівнику КР.

3.2. Після перевірки роботи і при відсутності зауважень керівник КР допускає студента до захисту перед комісією, яка складається з двох або більше викладачів.

3.3. Захист роботи студент починає з короткої розповіді про зміст роботи, про результати розрахунків, основні висновки практичного значення. Студент повинен бути готовий відповісти на запитання членів комісії по темі роботи і базової навчальної дисципліні, з якої виконується робота.

3.4. Оцінка роботи визначається по п’яти бальній системі:

- 5 балів – акуратно зроблена робота, немає виправлень, листи акуратно скріплені, графічна частина виконана акуратно, правильно, виконані всі умови “Методичних вказівок по оформленню пояснювального матеріалу до курсових проектів, курсових та самостійних робіт, рефератів”. Розрахунки зроблено вірно. На всі питання відповіді чіткі, правильні;

- 4 бала – акуратно зроблена робота, графічна частина виконана акуратно, листи акуратно скріплені, є деякі відступи від “Методичних вказівок по оформленню пояснювального матеріалу до курсових проектів, курсових та самостійних робіт, рефератів”. Розрахунки зроблено вірно. На деякі питання відповіді не зовсім чіткі;

- 3 бала – робота зроблена задовільно, є виправлення, є відступи від умов “Методичних вказівок по оформленню пояснювального матеріалу до курсових

проектів, курсових та самостійних робіт, рефератів”. Не на всі питання вірні відповіді

3.5. У випадку невиконання роботи, виконання не свого варіанту циклова комісія приймає рішення про видачу другої теми роботи, встановлює новий термін його виконання.

3.6. Невиконання студентом КР розглядається як не виконання навчального плану спеціальності, що робить неможливим подання навчання за вибраної дисципліни.

4.Порядок виконання КР.

4.1. У вступі студент повинен дати огляд розвитку одного із напрямів електронної медичної апаратури на Україні та за кордоном. Також треба дати опис конкретного електронного медичного апарата, який визначений у завданні.

4.2. В першій частині першого розділу описати принцип роботи блока живлення.

4.3. У другій частині першого розділу провести розрахунки окремих частин блока живлення згідно завдання.

4.4. У розділі “Висновок” необхідно зробити висновки про проведену роботу, описати про досвід, який придбав студент при розробці КР.

4.5 У розділі “Література” вказати перелік літератури, яка була використана у роботі.

Використана література

Використовувана література вноситься у розділ “Література” і повинна бути згадана у КР в ось такій формі: “… мікро-ЕОМ на рис. 1.2 [2] …”, тобто іде мова про книгу, яка у списку літератури стоїть під №2.

Приклади виконання курсової роботи з розрахунку і конструюванню електронного вузлу.

Розрахунок і конструювання блоку живлення в медичному апараті.

Розрахунок випрямляча.

6.1.1.1.Випрямлячі з ємнісною реакцією навантаження, що згладжує фільтр починається з ємності, застосовуються в якості ИВЭП (джерела випрямляючого електроживлення), невеликої потужності зі струмами навантаження не перевищуючими 1,0А.

Визначення електричних параметрів діодів і трансформаторів виробляється по розрахункових формулах (таблиця 6.1) відповідно до обраної схеми випрямлення; визначаються основні параметри:

Iпр.ср.- середнє значення прямого струму діода схеми, А;

Uобр.и.п. – повторювана імпульсна зворотна напруга, прикладена до діода схеми, У;

Iпр.и.п. – повторюваний імпульсний, прямий струм діода схеми (приблизно), А;

Після розрахунку випрямляча значення Iпр.и.п. уточнюється також за допомогою таблиці 6.1.

Підбирається тип діода, параметри якого Iпр.ср.max, Uобр.и.мах, Іпр.и.мах перевищує визначені вище відповідні параметри схеми. При відсутності таких діодів можна використовувати наявні, застосувавши рівнобіжне чи послідовне з'єднання їх; при цьому число рівнобіжне діодів, що з'єднуються, визначається зі співвідношення:

Nпар. = Iпр.cр./Iпр.cр.мах, (1);

А число послідовне з'єднаних діодів:

N посл. =U обр.і /U обр.і.max (2);

Загальне число вентилів, використовуваних у випрямлячі, визначається співвідношенням:

Nобщ. =k_В Nпар. Nпосл. (3);

де, k_В – число вентильних елементів в обраній схемі випрямлення:

в однонапівперіодний k_В = 1;

у двунапівперіодний k_В = 2;

у бруківки k_В = 4.

При послідовному з'єднанні вентилів для усунення розкиду по зворотних напругах діода шунтируються резистори Rш, значення яких визначається потужністю шунтируємих діодів. У випадку малопотужних діодів Іпр.ср.max ≤ 0.3 А. Rш треба брати з розрахунку 80-100 кому на кожні 100В зворотної напруги, а для могутніх діодів Іпр.ср.max ≥ 5А – з розрахунку 10-15 кому на кожні 100В зворотної напруги;

Для діодів середньої потужності Rш=15-100кому.

Після вибору типу діода, і визначення (у разі потреби) числа Nпосл. виписують наступні параметри діода;

Iпр.ср.max – максимально припустиме середнє значення прямого струму, А;

Uобр.и.max – максимальна допустима імпульсна зворотна напруга, У;

Uпр.ср. – середня пряма напруга (спадання напруги в прямому напрямку), В.

Крім того, записується число послідовне з'єднаних діодів Nпосл.

v Електричний розрахунок випрямляча.

Дозволяє одержати основні дані для розрахунку трансформатора і фільтра, що згладжує.

Розрахунок проводиться в наступному порядку:

1.Визначення активного опору обмоток трансформатора, Ом, приведеного до вторинної обмотки:

r_тр. = K_гс*U_о / I_оf_сB (gf_сB / U_оI_о)^1/4 (4);

де К_гс – коефіцієнт, що залежить від схеми випрямляча, визначається з таблиці 6.1;

В - магнітна індукція в магнітодроті трансформатора: Тл;

для трансформаторів, потужність яких не перевищує 1000Ут, при частоті 50 Гц індукція В= 1.2-1.6 Тл;

g-число стрижнів магнітодроту, що несе обмотки.

Для магнітодротів типу ЩЛ і ОЛ g =1;для магнітодротів типу ПЛ з обмотками на обох стрижнях g =2;

f_c – частота мережі, Гц.

2.Визначення диференціального (внутрішнього) опору вентилів (одного плеча схеми) r_диф виробляється по формулі:

r_диф.= Nпосл. Uпр./3Iпр.ср. (5);

3.Визначення активного опору фази випрямляча r_о виробляється по таблиці 6.1 відповідно до обраної схеми випрямлення і відомими значеннями r_тр.і r_диф.

4.Визначення індуктивності розсіювання обмоток трансформатора, приведеної до вторинної обмотки трансформатора (з обліком, що намотування виробляється звичайним способом), проводиться по вираженню:

Ls=0.5K_L g*U_o/I_of_CB(gf_сB/U_oI_o)^1/4; (6);

Причому коефіцієнт 0.5 відповідає g=2 (вторинна обмотка розташована на двох стрижнях). Якщо g =1, то коефіцієнт у (6) дорівнює 1.

5. Визначення співвідношення між активним і реактивним опорами фази випрямляча виробляється по вираженню:

tgφ =2πf_сLs/r_o (7).

За отриманим значенням tg φ знаходимо відповідний кут φ.

6. Визначення допоміжного коефіцієнта А по формулі:

А=I_oπ r_o/mU_o (8)

де m – коефіцієнт схеми, дорівнює числу імпульсів випрямленої напруги таблиця 6.1.

7. Визначення розрахункових коефіцієнтів В,Д,F і Н за знайденим значенням коефіцієнта А виробляється за допомогою графіків на рис 9,3 [Л9].

8. Визначення уточненого значення Iпр.и.п. Виробляється по таблиці 6.1. Якщо отримане значення Іпр.и.п. виявиться більше Іпр.и.max обраного діода, необхідно підібрати діод з великим значенням струму Iпр.и.max.

9. Визначення електричних параметрів трансформаторів (габаритної потужності, напруг і струмів в обмотках) виробляється по таблиці 6.1. По цих параметрах буде розраховуватися трансформатор.

10. Визначення ємності вхідного конденсатора фільтра, мкф, вироблятися по формулі:

З = 100Н/К_п%r_of_c (9)

де К_п% коефіцієнт пульсації випрямленої напруги на вході фільтра, що починає з конденсатора С₀; звичайно К_п вибирають у межах 5-15%.

Коефіцієнт m відповідає обраній схемі випрямлення таблиця 6.1.

Отримане по (9) значення С₀ округляють до найближчого (великого) стандартного.

Після вибору С₀ визначається відповідний К_п% по формулі:

К_п% = 100Н/r_oC_of_c (10).

Визначенням К_п% закінчується електричний розрахунок випрямляча. Отримане значення К_п% буде потрібно для розрахунку частини фільтра, що залишилася, що доповнює (при необхідності) конденсатор С₀.

6.1.1.2 Випрямлячі з індуктивною реакцією навантаження (згладжувальний фільтр у цих випрямлячах починається з дроселя) застосовуються зі струмами навантаження понад 1,0 А.

Визначення електричних параметрів діодів і трансформаторів виробляється по розрахункових формулах таблиці 2.

Визначення основних параметрів і вибір типу діодів виробляється в наступному порядку:

Відповідно до обраної схеми випрямлення по наближеним формулам таблиці 6.2 визначається Іпр.ср і Іпр.и.п. – середнє й імпульсне значення струму, що повторює, що протікає по діоду схеми, а також Uобр.ип.- повторюване імпульсна зворотна напруга на вентилі схеми (приблизно); після розрахунку випрямляча значення Uобр.ип. уточнюється.

Підбирається тип діода, у якого Іпр.ср.max>Іпр.ср; Іпр.і max>Іпр.и.п; Uобр.и.max>Uобр.и.п.

При відсутності діодів, параметри яких відповідають цим умовам, можна використовувати наявні, з'єднавши їхній чи паралельно послідовно відповідно до (1) і (2).

Після вибору діодів і визначення числа Nпосл. (2) для наступних розрахунків з додатка 3 [Л1] виписують наступні значення параметрів вентиля:

Iпр.ср.max. – максимально припустиме значення прямого струму;

Uобр.ср.max – максимально припустима імпульсна зворотна напруга;

Uпр.ср. – середня пряма напруга.

Крім того, записується число послідовне з'єднаних вентилів у плечі схеми Nпосл.

Ø Електричний розрахунок випрямляча.

Дозволяє одержати основні дані для розрахунку трансформатора і фільтра, що згладжує; розрахунок виробляється в наступному порядку:

1. Визначення активного опору обмоток трансформатора, Ом, приведеного до вторинної обмотки:

r_тр=Kr*U_o/Iofc(gfc/U_oI_o)^1/4. (11).

де Kr – коефіцієнт, що залежить від схеми випрямлення, визначається по таблиці 6.2, а інші параметри визначаються вихідними даними (Uo, Io, fc) чи задаються (аналогічно випрямячу, що працює на ємнісне навантаження).

2. Визначення спадання напруги в обмотці трансформатора, У, виробляється по формулі:

_ΔU_тр.=r_тр.I_o (12).

3.Визначення спадання напруги на дроселі згладжуючого фільтра

_ΔU_ф (орієнтовно). Після конструктивного розрахунку дроселя чи підбора уніфікованого в розрахунок випрямляча вноситься виправлення.

4.Визначення випрямленої напруги при відсутності навантаження (режим неодруженого ходу) виробляється по формулі:

Uох=Uо+_ΔUф+Uпр.+_ΔUтр. (13)

де, Uпр.=Nпосл.Uпр.ср.

Уточнення значення Uобр.и. виробляється по таблиці 2, де у відповідності з обраною схемою випрямлення дані формули Uобр.и.=f(Uох). Якщо отримане значення Uобр.і

виявиться більше Uобр.и.max вибраного діода, потрібно підбирати інший тип діода з великим значенням Uобр.и.max.

Визначення електричних параметрів трансформатора:

U_2x; I₂; n₂₁= U_2x/U₁; I₁; P_r.

виробляється по таблиці 2. По цих параметрах буде розраховуватися трансформатор.

Розрахунок фільтра, що згладжує, і конструктивний розрахунок трансформатора приведений нижче.