Прибор для измерения влажности воздуха в помещении

Страницы работы

Содержание работы

Министерство образования и науки Украины

Национальный аэрокосмический университет

им. Н. Е. Жуковского «ХАИ»

        кафедра 303

Расчетно-пояснительная записка к курсовому проекту   по курсу:

«Основы конструирования СИТ и САПР»

На тему: «Прибор для измерения влажности воздуха в помещении »

                                                                                  Исполнитель: студент 348гр.                                                                                                                                                     Скрыннык Е.А.                                                                              

                                                                                                    «____»_________2008г

Руководитель:  к.т.н., доцент

Сухобрус А.А.

«____»__________ 2008г.

Нормоконтролер: к.т.н., доцент

Сухобрус А.А.

 «____»__________ 2008г.

Харьков 2008

Реферат

          Расчетно-пояснительная записка содержит 22 страницы машинописного текста, список литературы из наименований, 2 приложения.

          Объект исследования: печатный узел прибора для измерения влажности воздуха в помещении. Область  применения: исследуемый объект применяется в бытовой технике. Цель исследования: провести анализ работы печатного узла в различных условиях эксплуатации; провести расчет на прочность и жесткость. Наиболее важной проблемой, стоящей перед нами в данном исследовании, является обеспечение безотказной работы объекта в условиях эксплуатации.

          ВИБРАЦИЯ, ЖЕСТКОСТЬ, ПЕЧАТНАЯ ПЛАТА, МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ, НАВЕСНОЙ ЭЛЕМЕНТ, ПРОЧНОСТЬ, ЭЛЕКТРОРАДИОЭЛЕМЕНТ.

Содержание

Введение………………………………………………………………………………..4

1.Принцип действия модуля селекции сигнала………………............……………...5

2. Конструкция печатного узла……………………………………………………….6

3. Расчет на прочность вывода элемента R…………………………………………..7

          3.1. Расчет вывода навесного элемента на виброустойчивость……………...9

          3.2. Расчет вывода навесного элемента на статическую прочность…………11

4. Расчет печатной платы……………………………………………………………...13

4.1. Расчет собственной частоты колебаний…………………………………..13

4.2. Расчет на жесткость………………………………………………………...15

5. Расчет тепловой характеристики блока……………………………………………17

Заключение……………………………………………………………………………..21

Список используемой литературы……………………………………………………22

Приложение ……………………………………………………………………………23

Введение

Одним из направлений научно-технического прогресса является               совершенствование и создание новых средств измерения, в частности цифровых измерителей температуры. Цифровые приборы, предназначенные для измерения физических величин, находят все более широкое применение, как в измерительной технике, так и в автоматизированных системах управления технологическими процессами.

Необходимость создания подобных приборов обоснована потребностью измерения характеристик контролируемых материалов, на которые влияет влажность воздуха.

Все отрасли народного хозяйства, требующие точных средств измерений, с помощью которых можно обеспечить контроль влажности воздуха. Ее превышение или занижение могут значительно ухудшить качество производимой продукции, в то время как оптимальное содержание ее обеспечивает высокое качество ивостребуемость контролируемых материалов. Именно поэтому влажность строго регламентируется государственными органами, накладывающими стандарты на хранение и использование.

Принцип действия

Рис. 1 – Структурная  схема измерения влажности воздуха в помещении

Д – датчик;

П – преобразователь;

Ф-У – фильтр усилитель;

УС – устройство сопряжения;

Р – резонатор;

УОИ – устройство отображения информации;

МК – микроконтроллер.

Структурная схема прибора представлена на рисунке 1.1. Датчик представляет собой две измерительные ячейки, в которые вмонтированы конденсаторы для преобразования измеряемой физической величины в пропорциональную емкость.

Конструкция прибора

В современной электронной аппаратуре печатная плата является основной несущей конструкцией, наиболее нагруженной и наиболее ответственной за работоспособность всего изделия в целом. Навесные элементы расположены параллельно плоскости платы (рис.2).

Рис. 2 -  Схема печатной платы

Корпус имеет форму полого параллелепипеда, с одной стороны которого имеется окошко для индикации. Оно представляет собой вклеенный кусочек прозрачного пластика для защиты самого индикатора от различного рода механических воздействий и царапин. Сверху на корпусе установлены две кнопки управления весами: «вкл.» и «сброс». Детали мишени смонтированы в компактном корпусе, отлитом из пластмассы. Крышка корпуса крепится на четырех винтах установленных по углам прибора. Внешний вид прибора представлен на рис 3.

. Печатная плата имеет небольшую массу и крепится непосредственно к основанию четырьмя винтами. Винты - саморезы вкручены в корпус прибора. Кнопки сгруппированы и расположены вдоль одной из сторон, и закреплены непосредственно к печатной плате. Для устранения прогиба печатной платы при нажатии кнопок на нижней части корпуса между кнопками располагаются стойки.

3   Расчет выводов навесных элементов

3.1 Расчет на динамическую прочность

Навесной элемент при расчете на прочность заменяется математической моделью, вид которой зависит от типа радиоэлемента и способа его крепления.

При горизонтальной установке элемента на печатную плату на нагруженных выводах математической моделью для него является упругая рама с защемленными краями и с сосредоточенной массой. При колебаниях такого элемента на него будет действовать инерционная сила Pu. Направление действия силы может совпадать с одной из осей координат, а в общем случае она может быть разложена на 3 составляющие: Px,, Py, Pz.[2].

В данной работе рассмотрим случай, когда сила действует перпендикулярно оси навесного элемента и параллельно плоскости печатной платы.

Расчет будем проводить для конденсатора К10-17, т. к. он имеет наибольшую массу среди других навесных элементов.

Рис. 3.Схема конденсатора.

Рис.4. Расчетная модель при действии инерционной силы.

Исходные данные для конденсатора К10-17:

Посадочное место 9x28.

       m = 2,3г = 0,0023 кг

D = 4,5мм = 0,0043 м

L1 = 9 мм = 0,009 м

d = 0,8 мм = 0,0008 м

l =( 28 – 9)/2 = 9,5 мм = 0,0095 м

h = D/2 = 2,25 мм = 0,00225 м

Ip = -полярный момент инерции поперечного сечения вывода;

I =- осевой момент инерции поперечного сечения вывода;

E =1,23*105МПа = 1,23*1011Н/м4 – модуль упругости материала вывода I рода;

G =0,49*105МПа = 0,49*1011Н/м4 - модуль упругости материала вывода II рода;

L = 2l = 2*0,0095 = 0,019 м

k =h/L = h/2*L =  - конструктивный коэффициент;

1.  Определяем собственную частоту колебаний математической модели.

Для математической модели в виде упругой рамы в случае действия силы перпендикулярно оси навесного элемента и параллельно плоскости печатной платы, формула для расчета собственной частоты колебаний  f0 будет иметь вид:

f0==

2. Находим коэффициент расстройки ν:

ν =

В дорезонансной зоне, когда ν <0,5, инерционная сила Pu определяется как:

Pu = mgnв = 0,0023*9,81*10 = 0,23 Н.

g – ускорение свободного падения;

nв – вибрационная перегрузка;

3. Определяем изгибающие моменты в характерных точках расчетной модели и выбираем большее значение.

             МАД= Puh/2

МА=

               МЕ==

       

4. Рассчитываем максимальное изгибное напряжение в опасном сечении по формуле:

σ=,

где - осевой момент сопротивления поперечного сечения вывода;

5. Для этого же сечения определяем характер деформации, вызываемой действием инерционной силы, вычисляем соответствующее, а затем и эквивалентное напряжение.

По отношению к этой же точке сила Pu будет вызывать деформацию сдвига. Напряжение сдвига найдем из формулы:

τ=

Предварительно определим площадь поперечного сечения вывода:

τ=

Допускаемое напряжение находим по формуле [σ] =, приняв                            σr -1, kσ=1,2, n = 2, σ-1 для меди =100*106Н/м2.

σr  - предел усталости;

n- коэффициент запаса прочности, равный 1,8…2 [2];

kσ- эффективный коэффициент концентрации напряжения, равный 1,0…1,2.[2].

[σ] =

σэкв [σ]

9,77*106 < 41,7*106 –условие выполняется.

3.2  Расчет на статическую прочность

1. Определяем инерционную силу, приложенную к расчетной модели при одновременном воздействии линейных, ударных и вибрационных нагрузок:

Pu= mg(nл+nуд+nв)

nл – линейная перегрузка;

nуд – ударная перегрузка;

nв – вибрационная перегрузка;

Pu=0,0023*9,81(6+10+10)=0,59 Н

2. По полученной Pu определяем изгибающий момент в точке Е, изгибное напряжение и напряжение сдвига:

МЕ==

σ=,

τ=

3.  Эквивалентное напряжение будет равно:

σэкв=

σэкв=

4. Из условия статической прочности допускаемое напряжение равно:

[σ] =

σв – предел прочности материала вывода элемента( выбираем равным 400*106 Н/м2 для холоднокатаной медной проволоки);

n- коэффициент запаса прочности, составляет 3…5.

5. Проверяем выполнение условия  σэкв [σ]

45,02*106 < 100*106 –условие выполняется.

Неравенство выполняется как из условия динамической, так и статической прочности, следовательно, примененный способ крепления обеспечивает работоспособность радиоэлемента в заданных условиях эксплуатации.

Похожие материалы

Информация о работе