Разработка радиоэлектронного модуля 3-го уровня – измерителя частоты сердечных сокращений

Содержание

Введение. 4

1. Техническое задание на проектирование измерителя частоты сердечных сокращений. 5

2. Анализ структурной и принципиальной схем устройства. 8

3. Выбор элементной базы. 10

4. Расчет надежности блока. 12

5. Аналитический расчет блока. 16

6. Проектирование лицевой панели. 24

7. Расчет теплового режима блока. 26

8. Расчет амортизации блока с одной степенью свободы.. 29

9. Расчет прочности конструктивного элемента. 33

Заключение. 35

Библиографический список. 36

..

Введение

Целью данного курсового проекта является разработка радиоэлектронного модуля 3-го уровня – измерителя частоты сердечных сокращений, а также получение практических навыков проектирования и разработки конструкторской документации..

В данной работе необходимо провести анализ исходных данных, заданных в техническом задании, и исходя из выводов, полученных при анализе данных, осуществить проектирование. При проектировании устройства необходимо проанализировать соответствие элементной базы техническим требованиям, разработать конструкцию измерителя частоты сердечных сокращений, провести расчёты надежности, теплового режима, амортизации, прочности конструктивного элемента. Данные, полученные при расчётах, должны удовлетворять условиям технического задания.

По полученным данным, при проектировании и расчётах, сделать вывод о пригодности данного изделия требованиям технического задания и пригодности его использования или же о невозможности проектирования данного устройства на нынешний день.

1. Техническое задание на проектирование измерителя частоты сердечных сокращений

1. Наименование и область применения

Измеритель частоты сердечных сокращений предназначен для оперативного обследования людей, занимающихся в оздоровительных группах.

2. Исходные документы

-  схема электрическая принципиальная(«Радио» №4, 1994г, стр.30);

-  задание на курсовой проект.

3. Цель

Разработать измеритель частоты сердечных сокращений, предназначенный для оперативного обследования людей, занимающихся в оздоровительных группах.

Частные цели: показатели назначения, надёжность, долговечность, приспособленность к окружающей среде, совместимость, эксплуатационная технологичность, безопасность производства и использования, эстетичность, эргономичность, маркировка и упаковка, транспортирование и хранение.

4. Технические требования к изделию

4.1.  Показатели назначения

4.1.1.  Напряжение питания, В............................................................................... 220 ±10%;

4.1.2.  Пределы измеряемой частоты, ударов в мин.................................... 30-240;

4.1.3.  Максимальная погрешность, %..................................................................................... 3;

4.1.4.  Время установления показаний, с............................................................ 2-3;

4.1.5.  Мощность, потребляемая от сети

           переменного тока, Вт, не более.......................................... 2;

4.1.6.  Габаритные размеры, мм...................................................................... 180ĥ160ĥ60;

4.1.7.  Масса, г, не более.......................................................................................... 870;

4.2.  Надёжность

4.2.1.  Среднее время наработки на отказ, ч, не менее................................ 15000;

4.3.  Долговечность

4.3.1.  Гарантийный срок, лет 2;

4.3.2.  Срок эксплуатации, лет, не менее.............................................................. 5;

4.4.  Приспособленность к окружающей среде

4.4.1.  Блок должен выдерживать климатические и механические воздействия, предусмотренные ГОСТ 25467-82.

Климатическое исполнение ТС 4.2 (макроклиматический район с сухим тропическим климатом)  в соответствие с ГОСТ 15150-69:

-  температура окружающей среды, ^оС.......... +10…+45;

-  относительная влажность воздуха при +25 ^оC, % 80;

Устойчивость к механическим воздействиям − М3(возимая и стационарная ЭА промышленных предприятий):

-  диапазон частот, Гц.................................................... 1-60;

-  виброускорение, g........................................................... 2;

-  удары при длительности 2…15 мс, g, не более..... 15.

4.4.2.  Прибор должен обеспечивать показатели назначения, установленные настоящим ТЗ, при питании от промышленной сети переменного тока напряжением 220 ±10% и частотой 50 ±0,5 Гц.

4.4.3.  Прибор должен быть пожаробезопасным.

4.5.  Совместимость

Блок должен иметь:

-  разъем для подключения датчика пульса, расположенный в правой центральной части передней панели.

4.6.  Производственная технологичность

4.6.1.  Блок должен быть собран в алюминиевом корпусе.

4.6.2.  Блок должен иметь возможность установки на вертикальную поверхность.

4.7.  Эксплуатационная технологичность

4.7.1.  80% неисправностей должны определяться с помощью тестера.

4.7.2.  Число винтовых соединений, позволяющих вскрыть блок − 4.

4.7.3.  ЭД на блок должна содержать руководство по эксплуатации.

4.7.4.  Комплект запасных частей поставляется отдельно.

4.8.  Безопасность производства и использования

4.8.1.  Надписи на устройстве должны быть нанесены шрифтом Arial белым цветом;

4.8.2.  На нижней крышке блока должна быть надпись «При снятой крышке НЕ ВКЛЮЧАТЬ» и знак «» по ГОСТ 25874-83 или нанесён знак «» по ГОСТ 12.4.026-76;

4.8.3.  При прохождении сигнала пульса на передней стенке должна появиться световая индикация красного цвета;

4.8.4.  Степень защиты: от соприкосновения с токоведущими или вращающимися частями, от попадания твердых тел и от попадания воды согласно стандарту EN60529/IEC529 IP54;

4.8.5.  Блок согласно ГОСТ 12.2.007.0-75 должен иметь элемент (клемму) защитного заземления, выполненный по ОСТ 4.209.007. Возле элемента (болта) защитного заземления должен быть нанесен символ защитного заземления по ГОСТ 25874-83;

4.8.6.  В блоке не должны применяться материалы, краски и другие компоненты, которые при его эксплуатации и хранении выделяют токсичные или радиоактивные вещества.

4.9.  Эстетичность

4.9.1.  Корпус блока должен иметь форму параллелепипеда со скругленными углами, цвет блока – черный.

4.10.  Эргономичность

4.10.1.  Индикатор прохождения сигнала пульса должен располагаться в верхней части передней панели;

4.10.2.  Тумблер (переключатель) устройства должен быть расположен в правой части передней панели;

4.10.3.  В левой части передней панели должно располагаться цифровое табло. Окно, вырезанное для табло, должно быть закрыто зеленым светофильтром;

4.10.4.  Разъем для подключения датчика пульса, должен располагаться в правой центральной части передней панели;

4.10.5.  На задней панели устройства должны быть установлены выключатель питания и плавкий предохранитель.

4.11.  Маркировка и упаковка

4.11.1.  На каждом измерителе частоты должна быть фирменная планка с указанием следующих данных (ГОСТ 26.008-85):

     - товарный знак предприятия-изготовителя;

     - сокращенное обозначение измерителя частоты (шифр);

     - порядковый номер (первые две цифры должны обозначать год выпуска измерителя частоты);                                               

4.11.2.  Маркировка измерителя частоты должна сохраняться четкой в течение всего срока эксплуатации;.

4.11.3.  Транспортная маркировка к упаковке должна соответствовать ГОСТ 14192-77;

4.11.4.  Упаковочная тара для измерителя частоты должна соответствовать ГОСТ 5959-80, ГОСТ 2991-85 и должна быть маркирована по ГОСТ 14192-77.

4.11.5.  ЭД, входящая в комплект, должна быть упакована в мешок из полиэтиленовой плёнки по ГОСТ 10354-82 и упакована вместе с самим блоком.

4.12.  Транспортирование и хранение

4.12.1.  Упакованные блоки должны допускать транспортирование всеми видами транспорта в условиях ГОСТ 15150-69 при температуре не ниже 40 C и при защите их от прямого воздействия атмосферных осадков и механических повреждений.

4.12.2.  Блок должен позволять его хранение по ГОСТ 1510-69 при отсутствии в воздухе кислотных, щелочных и других агрессивных примесей.

2. Анализ структурной и принципиальной схем устройства

Структурная схема устройства представлена на чертеже ПТЭС

 411142.001 Э1.

        Электрические импульсы от датчика пульса поступают на неинвертирующий вход компаратора (К), одновременно отрицательным перепадом на выходе компаратора запускается одновибратор (ОВ), который управляет цифровым делителем частоты (ЦДЧ). В паузах между импульсами одновибратора работает генератор импульсов1 (ГИ1), заполняющий восьмиразрядный счетчик (ВСЧ). Во время действия импульса одновибратора генератор импульсов1 выключается и начинает работать генератор импульсов2 (ГИ2), соединенный с входом цифрового делителя частоты. К выходу ЦДЧ подключен модульеинвертирующий са поступают на  предварительной установки (МПУ), формирующий импульс предварительной установки. Число импульсов предварительной установки, прошедших за время действия импульса одновибратора подсчитывает трехразрядный счетчик-дешифратор (СД) и передает результат счета на табло цифрового индикатора(ЦИ).

Схема питается напряжениями +15В и +1,1В, получаемыми на встроенном блоке питания (БП).

Принципиальная схема устройства представлена на чертеже