Разработка универсального источника бесперебойного питания

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Техническая часть. Обоснование обеспечения условий ТЗ

1.1 Обзор аналогов изделия

1.2 Обзор и анализ структурных схем систем бесперебойного питания. Описание структурных схем

1.3 Обоснование выбора элементов схемы

1.3.1 Выбор резисторов

1.3.2 Выбор конденсаторов

1.3.3 Выбор индуктивности и трансформаторов

1.3.4 Выбор активных элементов

1.4 Расчет печатной платы

1.4.1 Расчет площади печатной платы

1.4.2 Расчет параметров металлизированных отверстий

1.4.3 Расчет ширины печатных проводников

1.4.4Тепловой расчет

1.4.5 Расчет надежности устройства

2. Описание структурной схемы источника бесперебойного питания

2.1 Назначение

2.2 Устройство и принцип работы

2.3 Назначения узлов ИБП

2.4 Режимы работы ИБП

2.5 Средства индикации и коммуникации

2.6 Программное обеспечение

2.7 Основные функции

3. Экономический расчет

3.1 Анализ рынка

3.2 Расчет уровня качества. Основные технические параметры устройства

3.3 Определение важности каждого показателя

3.4 Расчет себестоимости устройства

3.5 Расчет затрат на приобретение материалов

3.6 Расчет расходов на покупные изделия и полуфабрикаты

3.7 Расчет основной заработной платы

3.8 Дополнительная заработная плата рабочих

3.9 Отчисление на социальное страхование

3.10 Общепроизводственные затраты

3.11 Административные расходы

3.12 Расходы на сбыт

3.13 Определение цены изделия

3.14 Определение минимального объема производства продукции

4. Охрана труда

Выводы

Перечень ссылок

Приложение А

Приложение Б

Введение

Целью дипломного проекта является разработка универсального источника бесперебойного питания (далее ИБП). Его универсальность заключается в том, чтобы он мог использоваться в любой аппаратуре мощностью до 600 Вт, начиная с персонального компьютера и заканчивая медицинской аппаратурой.

К основным критериям разработки источника бесперебойного питания стоит отнести надежность и стойкость к внешним воздействиям (в частности, к вибрационным и ударным нагрузкам).

Для повышения надежности блока, при его проектировании, предлагается:

- обеспечить легкие электрические, тепловые рабочие режимы деталей и материалов конструкции, их правильный выбор;

- обеспечить надежную защиту от внешних и внутренних дестабилизирующих факторов;

- широко использовать интегральные микросхемы (далее ИМС), а также стандартные компоненты;

- обеспечить ремонтопригодность изделия, используя функционально-узловой метод конструирования.

При создании электронного устройства отдельного класса и назначения (электронно-вычислительные машины, медицинская и бытовая электронная техника, средства автоматизации) источник обеспечения гарантированного питания может быть подобран из тех, которые выпускаются серийно. Однако, когда по эксплуатационным, конструкторским или другим характеристикам источника бесперебойного питания, которые выпускаются серийно, не удовлетворяют потребностям потребителя, необходимо разработать новый, с учетом всех правил, специфических для этого вида.

1. Техническая часть. Обоснование обеспечения условий ТЗ

Исходя из назначения проектируемого устройства и специфики области его применения, рассмотрим основные критерии, согласно которым будет вестись последующая разработка.

К основным критериям разработки источника бесперебойного питания стоит отнести надежность и стойкость к внешним воздействиям (в частности, к вибрационным и ударным нагрузкам).

Для повышения надежности блока, при его проектировании, предлагается:

- обеспечить легкие электрические, тепловые рабочие режимы деталей и материалов конструкции, их правильный выбор;

- обеспечить надежную защиту от внешних и внутренних дестабилизирующих факторов;

- широко использовать интегральные микросхемы (далее ИМС), а также стандартные компоненты;

- обеспечить ремонтопригодность изделия, используя функционально-узловой метод конструирования.

На ранней стадии, процесс проектирования заключаться в рассмотрении подобных систем с подбором технологии электропитания. Перечислим факторы, что влияют на этот этап:

- стоимость;

- масса и размеры;

- коэффициент полезного действия блока питания;

- входное напряжение;

- срок действия аккумуляторной батареи;

- необходимое качество выходящего напряжения;

- время, необходимое для выхода продукции на рынок.

С целью обеспечения эстетических и эргономичных показателей, предлагается использовать современный дизайн.

Для обеспечения заданных климатических и механических требований предлагается использовать элементную базу и материалы, учитывая предельные внешние воздействия, которые негативно влияют на работоспособность изделия.

1.1 Обзор аналогов изделия

Одним из аналогов изделия являются ИБП PW5125RM и PW5115RM производства фирмы Powerware. Они также предназначены для крепления в серверную стойку и имеют выходную мощность 1000ВА. Другие технические характеристики можно привести в виде таблицы.

Таблица 1.1 - Характеристики ИБП

Параметры	PW5125RM	PW5115RM
Выходная мощность (ВА/Вт)	1000/900	1000/670
Габаритные размеры (мм)	432*494*89	440*450*58
Масса (кг)	27	20
Номинальное выходное напряжение (В)	220-240	220-240
Возможный диапазон входного напряжения (В)	166-276	175-250
Рабочая частота (Гц)	50/60	50/60
Номинальное входное напряжение (В)	220-240	220-240
КПД (%)	93	90
Индикация параметров	Светодиоды	Светодиоды
Коммуникационный порт	RS232	RS-232
Рабочий диапазон температур	0 - 40 С0	0-40 С0
Шум (дБ)	Не больше 50	Не больше 45
Время работы при максимальной нагрузке (мин.)	7	5

Данные ИБП имеют хорошие параметры и высокую цену. Поэтому, возникает необходимость в дешевых и надежных ИБП, которые не уступают по характеристикам их зарубежным аналогам и даже превосходят.

1.2 Обзор и анализ структурных схем систем бесперебойного питания. Описание структурных схем

Источник бесперебойного питания -- автоматическое устройство, которое обеспечивает питание нагрузки при полном исчезновении напряжения во внешней электросети, например в результате аварии или от недопустимо высокого отклонения параметров напряжения сети от номинальных значений. Пари этом ИБП использует для аварийного питания нагрузки энергию аккумуляторных батарей.

Рассмотрим несколько основных типов построения структурных схем ИБП:

- ИБП резервного типа;

- линейно-интерактивный ИБП;

- ИБП с двойным преобразованием напряжения;

- ИБП резервного типа (Off-Line или standby);

- ИБП типа Off-Line.

Рисунок. 1.1 - ИБП типа Off-Line

Источник бесперебойного питания, выполнен по схеме с коммутирующим устройством, которое в нормальном режиме работы обеспечивает подключение нагрузки непосредственно к внешней электросети, а в аварийном переводит ее на питание от аккумуляторных батарей.

Преимуществом ИБП резервного типа является его простота и невысокая стоимость, а недостатком - ненулевое время переключения (~4 мс) на питание от аккумуляторов и более интенсивная их эксплуатация, потому что ИБП переводится в аварийный режим при любых неисправностях в электросети.

ИБП резервного типа, как правило, имеет небольшую мощность и применяется для обеспечения гарантированного электропитания отдельных устройств (персональных компьютеров, рабочих станций, офисного оборудования) в регионах с хорошим качеством электросети.

Линейно-интерактивный (Line-Interactive) .

Источник бесперебойного питания, выполненный за схемой с коммутирующим устройством (Off-Line), дополненный стабилизатором входного напряжения на основе автотрансформатора с переключающимися обмотками.

Рисунок. 1.2 - ИБП, тип Line-Interactive

Основное преимущество линейно-интерактивного ИБП по сравнению с источником резервного типа заключается в том, что он способен обеспечить нормальное питание нагрузки при повышенном или пониженном напряжении электросети (самый распространенный вид неисправностей в отечественных линиях электроснабжения) без перехода в аварийный режим. В итоге повышается срок службы аккумуляторных батарей. Недостатком линейно-интерактивной схемы является ненулевое время переключения (~4 мс) нагрузки на питание от батарей.

По эффективности линейно-интерактивные ИБП занимают промежуточное значение между простыми и относительно дешевыми резервными источниками (Off-Line) и высокоэффективными, но и более дорогими источниками с двойным преобразованием напряжения (On-Line). Как правило, линейно-интерактивные ИБП применяют для обеспечения гарантированного питания персональных компьютеров, рабочих станций, файловых серверов, узлов локальных вычислительных сетей и офисного оборудования. Механизм автоматической регулировки напряжения построен на основе автотрансформатора с переключающимися обмотками. Применяется в ИБП, собранных по линейно-интерактивной схеме, для ступенчатой корректировки входного напряжения в сторону его повышения. Число обмоток регулятора определяет диапазон входных напряжений, при которых ИБП обеспечивает нормальное питание нагрузки без перехода в аварийный режим работы. В ИБП такой структуры, в среднем, диапазон допустимого изменения входного напряжения составляет от -20% к +20% от номинального значения 220 В.

ИБП с двойным преобразованием напряжения (On-Line)

Источник бесперебойного питания, в котором входное переменное напряжение сначала преобразуется выпрямителем в постоянную, а затем посредством инвертора опять в переменную - является источником с двойным преобразованием напряжения (энергии) (On-Line). Аккумуляторная батарея постоянно подключена к выходу выпрямителя и ко входу инвертора и питает последний в аварийном режиме.

Такая схема построения ИБП позволяет обеспечить практически идеальное питание нагрузки при любых неполадках в сети (включая фильтрацию высоковольтных импульсов и электромагнитных помех) и характеризуется нулевым временем переключения в аварийный режим без возникновения переходных процессов на выходе устройства.

К недостаткам схемы с двойным преобразованием напряжения стоит отнести ее сравнительно большую сложность и как следствие -- более высокую стоимость.

ИБП On-Line типа применяют в случаях, когда из-за тех или иных причин, имеются повышенные требования к качеству электропитания нагрузки, которая может быть в роли узлов локальных вычислительных сетей (сетевое оборудование, файловые серверы, рабочие станции, персональные компьютеры), оборудование вычислительных залов, системы управления технологическим процессом.По схеме с двойным преобразованием (On-Line) построены, например, модели PW5125RM компании Powerware. Они оснащены плавным стабилизатором входного напряжения, благодаря которому диапазон допустимых значений входного напряжения, при которых источник не переходит на питание от батарей, составляет от 166 до 276 Вольт.

Рисунок. 1.3 - ИБП, тип On-Line.

В таких схемах присутствует режим Bypass -- питание нагрузки отфильтрованным напряжением электросети в обход основной схемы ИБП. Переключение в режим Bypass, который поддерживается внутренней схемой ИБП или специальным внешним модулем, может выполняться автоматически или вручную. ИБП, который имеет соответствующую встроенную схему, автоматически переходит в режим Bypass по команде устройства управления, при перегрузке электросетей или при выявлении неисправности в важных узлах ИБП. Таким способом нагрузка защищается не только от сбоев в электросети, но и от неполадок в самом ИБП. Возможность ручного включения режима Bypass предусматривается на случай проведения профилактического обслуживания ИБП или замены его узлов без отключения нагрузки.

Схема типа Off-Line является более простой и дешевой. Соответственно разрабатываемый в данном дипломном проекте источник бесперебойного питания тоже построим по этому принципу.

Однако усовершенствованные узлы функциональной схемы и соответственно характеристики позволят получить более востребованное и конкурентно-способное изделие с лучшими параметрами эксплуатации и меньшей ценой, чем его зарубежные аналоги.

1.3 Обоснование выбора элементов схемы

Источник бесперебойного питания должен обеспечивать круглосуточную работу любого устройства, которое подключено к нему, с сохранением выходных параметров, поэтому к нему выдвигаются жесткие требования, как к конструкции, так и к выбору элементов схемы.

Условно элементы схемы можно разделить на элементы общего применения и специальные.

Элементы общего применения являются изделиями массового производства, поэтому они достаточно широко стандартизированы. Стандартами и нормами установлены технико-экономические и качественные показатели, параметры и размеры элементов. Такие элементы называют типовыми. Выбор типовых элементов проводится по параметрам и характеристикам, которые описывают их свойства, как при нормальных условиях эксплуатации, так и при разных влияниях (климатических, механических и др.).

Основными электрическими параметрами является: номинальное значение величины, характерной для данного элемента (сопротивление резисторов, емкость конденсаторов, индуктивность катушек и т. д.) и границы допустимых отклонений; параметры, которые характеризуют электрическую прочность и способность долгосрочно выдерживать электрическую нагрузку; параметры, которые характеризуют потери, стабильность и надежность.

Основными требованиями, которыми нужно руководствоваться при проектировании радиоэлектронной аппаратуры, являются требования по наименьшей стоимости изделия, его высокой надежности и минимальным малогабаритным показателям. Кроме того, при проектировании важно увеличивать коэффициент повторяемости электрорадиоэлементов. Исходя из перечисленных выше критериев сделаем выбор элементной базы проектируемого устройства.

1.3.1 Выбор резисторов

При выборе резисторов, прежде всего, обращаем внимание на их габариты, стоимость и надежность, которая обусловлена наработкой на отказ. Исходя из того, что современные интегральные технологии далеко продвинулись вперед, по сравнению с прошлыми годами, мы имеем резисторы, которые характеризуются: высокой надежностью и низкой себестоимостью, компактными размерами и большой разновидностью.

Сравним несколько типов резисторов.

Толстопленочные резисторы с допуском 5%.

Таблица 1.2 - Технические параметры.

Параметры	Значения
Тип	RC01	RC11	RC21	RC31	RC41
Типоразмер корпуса	1206	0805	0603	0402	0201
Диапазон номиналов сопротивления	1 Ом …1 МОм	10 Ом… 1 МОм
Допуск	±5%
Максимальная мощность	0.25 Вт	0.125Вт	0.1 Вт	0.063 Вт	0.005 Вт
Максимальное рабочее напряжение	200 В	150 В	50 В	15В
Диапазон рабочих температур	-55 … +155 єС

Толстопленочные резисторы с допуском 1%.

Таблица 1.3 - Технические параметры.

Параметры	Значения
Тип	RC02H	RC02G	RC12H	RC12G	RC22H
Типоразмер корпуса	1206	1206	0805	0805	0603
Диапазон номиналов сопротивлений	1 Ом …1 Мом	10 Ом… 1 МОм
Допуск	±1%
Максимальная мощность	0.25 Вт	0.25Вт	0.125Bт	0.125 Вт	0.1 Вт
Максимальное рабочее напряжение	200 В	150 В	50 В
Диапазон рабочих температур	-55 … +155 єС

Таблица 1.4 - Типоразмеры SMD резисторов.

Типоразмер корпуса	L (мм)	W (мм)	T (мм)	Масса (г)
0201	0.6	0.3	0.3	0.02
0402	1.0	0.5	0.35	0.06
0603	1.6	0.8	0.45	0.2
0805	2.0	1.25	0.55	0.55
1206	3.2	1.6	0.55	1.0

Исходя из таблицы 1.2, и таблицы 1.3, в качестве сопротивлений выбираем толстопленочные резисторы RC01 и RC02H с типоразмером корпуса 1206.

Таблица 1.5 - Технические характеристики мощных SMD резисторы.

Параметры	Значение
Тип	XC0204	RWN5020	RWP5020
Типоразмер корпуса	SMD MELF	SMD POW	SMD POW
Диапазон номиналов сопротивлений	0.22Ом…10МОм	0.003Ом…1МОм	1Ом…0.1МОм
Допуск	0.1%...5%	1;2;5%	1;5%
Максимальная мощность	1 Вт	1.6Вт	1.6Bт
Максимальное рабочее напряжение	300 В
Диапазон рабочих температур	-55 … +155єС

Исходя из таблицы 1.4 в качестве мощных сопротивлений выбираем резисторы RWN5020 с типоразмером корпуса SMD POW (рисунок 6.2.б).

А = 1.5 мм, В = 1.2 мм, С = 4.7 мм.

Рисунок.1.4 - Рекомендованное расположение резисторов при пайке: RC01, RC02H типоразмера 1206.

а)



б)

Рисунок.1.5. - Типоразмеры корпусов резисторов:

а) SMD MELF; б) SMD POW

В качестве подстроечных сопротивлений выбираем резисторы PVZ3A фирмы Murata . Подстроечные сопротивления PVZ3A.

Таблица 1.6- Технические параметры.

Функциональная характеристика	Линейная
Номинальная мощность	0.1Вт при 50С
Максимальное рабочее напряжение	50V
Рабочий диапазон температур	25C…85C
Допустимое отклонение номинального значения сопротивления	30%
Угол поворота	230 10
Диапазон номинальных сопротивлений	100Ом…2МОм
Температурный коэффициент сопротивления (ТКО)	500ppm/C
Усилие поворота	20-200 г./см

Рисунок.1.6 - Типоразмер подстроечных резисторов PVZ3A.

1.3.2 Выбор конденсаторов

При выборе конденсаторов, учитывая условия эксплуатации изделия, а также электрические параметры, будем руководствоваться тем, что для конденсаторов выдвигаются следующие требования:

- наименьшая масса;

- наименьшие размеры;

- относительная дешевизна;

- высокая стабильность;

- высокая надежность;

Возьмем для рассмотрения несколько типов конденсаторов, и сделаем сравнение относительно класса диэлектрика в виде таблицы.

Таблица 1.7 - Технические параметры. SMD конденсаторы.

Класс диэлектрика	Класс 1	Класс 2
Типоразмер корпусу	0402…1210	0402…2220
Номинальное напряжение Uн	50В; 200В;500В;1кВ;3кВ	25В; 50 В; 100В; 200В; 500В;1кВ;2кВ;3кВ
Диапазон емкостей	1 пФ…10 нФ;1нФ…10мкФ	1 пФ…1 нФ; 1нФ…10мкФ
Допуск емкостей (в % или пФ)	При Сн<10 пФ: ±0.1 пФ ±0.25 пФ; ±0.5 пФ При Сн?10 пФ: ±1 %; ±2 % ±5 %; ±10 %	±5 % ±10 % ±20 %
Максимально относительная девиация емкости ДС/С	-	±15 %
Диапазон рабочих температур	-55…+125єС	-55…+125єС
Максимальное значение тангенса угла потерь tg д	<1.10-3	<25.10-3 <35.10-3 (16В)
Сопротивление изоляции при 25 єС	> 105 МОм	> 105 МОм
при 125 єС	-	> 104 МОм
Постоянная времени при 25 єС	> 1000 с	> 1000 с

Таблица 1.8 - Типоразмер SMD конденсаторов.

Размер мм	0402 1005	06032 1608	0805 2012	1206 3216	1210 3225
l	1.5±0.1	1.6±0.15	2.0±.02	3.2±0.2	3.2±0.3
b	0.5±0.05	0.8±0.1	1.25±0.15	1.6±0.15	2.5±0.3
s	0.5±0.05	0.8±0.1	1.35max	1.3max	1.7max
k	0.1-0.4	0.1-0.4	0.13-0.75	0.25-0.75	0.25-0.75

Исходя из таблицы.1.8, в качестве SMD конденсаторов выбираем конденсаторы с диэлектриком 1-го класса, типоразмером корпуса 1206.

А = 1.5 мм, В = 1.2 мм, С = 4.7 мм.

Рисунок.1.7 - Расположение при пайке SMD конденсаторов

Рекомендованное расположение при пайке SMD конденсаторов типорозмера 1206.Выбираем электролитические конденсаторы фирмы Hitano, для обычного монтажа серии ECR.

Таблица 1.9 - Серия ECR.

диапазон напряжений	6.3…100В	160…460В
диапазон емкостей	0.47…10000мкФ	0.47…220мкФ
температурный диапазон	-40…+85С	-25…+85С
ток потерь	<0.01CU	<0.03CU
разброс емкостей	20% при 20С, 120Гц

Диэлектрические потери (tg), не больше.

Таблица 1.10 - Диэлектрические потери

U,B	16	25	35	50	63	100	200	350	400
tg(D4-6.3)	0.16	0.14	0.12	0.1	0.1	0.08	0.18	0.2	0.2

Стабильность при низких температурах (отношение импедансом на частоте 120Гц).

Таблица 1.11 - Стабильность

U,B	16	25	35	50	63	100	200	350	400
Z(-25C)/ Z(+20C)	2	2	2	2	2	2	2	2	2
Z(-40C)/ Z(+20C)	4	4	3	3	3	3

Таблица 1.12 - Типоразмеры электролитических конденсаторов.

мкФ/B	16	25	35	50	63	100	200	350	400
1				511	511	511	511	611	611
2.2				511	511	511	611	611	812
4.7				511	511	511	812	812	1013
10	511	511	511	511	511	611	1016	1013	1013
22	511	511	511	511	611	611	1021	1013	1016
33	511	511	511	611	611	812	1321	1021	1021
47	511	511	511	611	611	1013	1321	1321	1326
100	511	611	611	812	1013	1021	1626	1632	1632
220	611	812	814	1013	1016	1326	1836	1841
330	812	814	1013	1017	1020	1326
470	812	814	1016	1321	1326	1626
1000	1016	1021	1321	1326	1625	1841
2200	1321	1321	1626	1636	1836
3300	1326	1626	1632	1836	2241
4700	1626	1632	1836	2241	2541



Рисунок.1.8 - Габаритные размеры электролитических конденсаторов.

Таблицы 1.13 -

D	5	6	8	10	13	16	18	22	25
P	2.0	2.5	3.5	5.0	5/0	7.5	7.5	10	12.5
d	0.5	0.5	0.5	0.6	0.6	0.8	0.8	1.0	1.0

1.3.3 Выбор индуктивности и трансформаторов

Выбираем изделия фирмы Epcos. В качестве дросселей, для фильтров по питанию, из таблицы выберем дроссели типа DB36-10-47, DST4-10-22, FMER-K26-09.

Таблица 1.14 - Катушки индуктивности. Технические параметры.

Тип	индуктивность мкГн	Q	Тест. частота Гц	Сопротивление Ом	Ток тип. А	Ток нас. А
			L	Q
DB36-10-47	150±20%	46	100К	2.520М	0.02	12.80	14.20
DST4-10-22	47±20%	42	100К	2.520М	0.01	12.20	15.50
FMER-K26-09	60±20%	56	100К	2.520М	0.12	8.2	10.4

Выбираем тип трансформаторов TS40-15-2, KERBIP-2-K20, TS300-12-K28, TS12-300-K32 диапазон рабочих температур -40…+45^оС.

1.3.4 Выбор активных элементов

Выбираем транзисторы фирмы STMicroelectronics из таблицы 1.12.

Таблица 1.15 - Технические параметры транзисторов.

Параметры	К1531	GT15Q101	BC556	IRFP150	IRFD123	2N2907	К792
Напряжение коллектор - база	500B	1200В	80В	100В	80В	-60В	900В
(сток-затвор)	500B	1200В	65В	100В	80В	-40В	900В
Напряжение коллектор-эмиттер (сток-исток)	±30B	±20В	5В	±20B	±20B	-5В	±20B
Напряжение	15A	15А	100мА	43A	1.1А	-600мА	3A
база-эмиттер	60A	30А	200мА	170A	4.4А	-1.2А	5A
(затвор-исток)			2мА			20мА
Ток коллектора	150Bт	150Вт	0.5Вт	193Вт	1.5Вт	200мВт	100Вт
(сток)	1480пФ	1800пФ	10пФ	1750пФ	450пФ	30пФ	800пФ
Импуль-сный ток коллектора	400пФ		3пФ	420пФ	200пФ	8пФ	250пФ
(сток)	150C	150С	150С	175С	150С	150С	150 С

Выбираем диоды фирм Fairchild и International Rectifier.

Таблица 1.16 - Технические параметры диодов.

Параметры	U обр. В	І макс., А	І обр, мА	F макс., кГц
PSOF107	300	0.3	0.005	40
1N4937	600	1.5	2	150
LL4148	100	0.2	0.005	300
LL414P	60	0.5	0.01	300
MUR860	600	10	20	200
MUR31	800	8	2	10
RUR30100	1000	30	1	300

Выбираем микросхемы фирм Unitrode, National Semiconductor, Intersil, STMicroelectronics. В качестве контролеров питания выбираем UC3842 фирмы Unitrode, SG3525 фирмы STMicroelectronics.

В качестве микросхемы стабилизатора напряжения выбираем ИМС фирмы STMicroelectronics.

Таблица 1.17 - Технические параметры микросхемы интегрального стабилизатора.

Тип	Входное напряжение, В	Напряжение стабилизации, В	Выходной ток, А	Температура, С
78M05ST	+30	+5	1.2	-55…+125

1.4 Расчет печатной платы

1.4.1 Расчет площади печатной платы.

Определяем стандартные размеры элементов, которые применяются, и возводим данные в таблицу. 1.7.1.

Таблица. 1.18 - Размеры элементов и их суммарная позиция.

Название групп компонентов	Количество N, шт.	Длинна L, мм	Ширина В, мм	Диаметр D, мм	Площадь S=L*В, мм2	Площадь N элем. S*N,мм2	Диаметр выводов d, мм
Резисторы постоянные 0.25...0.5Вт	119	4.7	1.5		7.05	838.95
Резисторы постоянные 1...2Вт	10	12	5		60	600	0.85
Резисторы переменные	3	3.1	3.6		11.16	33.48
Конденсаторы керамические	37	4.7	1.5		7.05	260.85
Конденсаторы электролитические	14			16	200.96	2813
	8			20	314	2512
Транзисторы	17	25	40		1000	17000	1.0
Диоды малой мощности	8	4.7	1.5		7.05	56.4	0.6
Диоды большой мощности	16	15	20		300	4800	1.2
Стабилитроны	5	4.7	2		9.4	47
IMC SMD	6	14	12		168	1008
IMC DIP	5	10	8		80	400	1.0
Дроссели	6	42	22		924	5544	1.2
Трансформаторы сигнальные	3			15	176	530	1.0
Трансформаторы питания	2	70	60		4200	8400	1.2
Вставка плавкая	4	30	10		300	1200	1.2
Реле	2	50	20		1000	2000	1.0
Разъемы	6	20	10		200	1200	0.85

Из таблицы 1.18 получили суммарную плоскость S_СУМ=49233мм², тогда определяем устанавливаемую площадь всех элементов на плате, если К_УСТ=1,2

Определяем плоскость печатной платы, которая необходима для установки элементов с учетом расстояния между элементами и выводами, а также для обеспечения нормальных тепловых режимов работы, по формуле, если коэффициент использования равен: К_ИСП=0,9, тогда

Определяем площадь, которая необходима для размещения элементов крепления, которые крепят плату. Принимаем, что плата крепится шестью винтами М3, если под один болт отводится плоскость S_Б=100(мм²).

Определяем общую площадь платы:

Исходя из полученной площади выбираем ширину платы L=300(мм), тогда длинна:

Принимаем В=216(мм).

1.4.2 Расчет параметров металлизированных отверстий

Исходя из диаметров элементов, которые устанавливаются на плату, определим диаметр металлизированных отверстий, если толщина металлизированного покрытия при металлизации гальваническим методом:

m_пок=0,05(мм).

И зазор между выводом и стенкой металлизированного покрытия берется:

К=0,2(мм).

Элементы, которые устанавливаются, имеют шесть диаметров выводов:

d₁=0,5 (мм)

d₂=0,6 (мм)

d₃=0,8 (мм)

d₄=0,85 (мм)

d₅=1(мм)

d₆=1,2 (мм),

тогда:

Определяем параметры контактных площадок вокруг металлизированного отверстия, если контактные площадки выполняются в виде контактного кольца с обеих сторон платы. Если необходимая радиальная величина будет В=0,55, а технологический коэффициент на ошибку С=0,1, тогда:

Исходя из полученных размеров металлизированных отверстий и диаметров выводов элементов, выбираем технологически обусловленные размеры металлизированных отверстий, и полученные данные записываем в таблицу 1.19.

Таблица 1.19 - Размеры диаметров отверстий и контактных площадок.

№	Диаметр вывода элемента, мм	Расчетные данные	Стандартные
		Диаметр отверстия, мм	Диаметр площадки, мм	Диаметр отверстия, мм	Диаметр площадки, мм
1	0,5	1	2,2	1	2,2
2	0,6	1,1	2,3	1	2,2
3	0,8	1,3	2,5	1,2	2,5
4	0,85	1,35	2,55	1,2	2,5
5	1	1,5	2,7	1,5	2,8
6	1,2	1,7	2,9	1,8	3

1.4.3 Расчет ширины печатных проводников

Ширина печатных проводников определяется по максимальному току для разных цепей схемы, если допустимая плотность тока J_ДОП=30(А/мм²), максимальный ток І_М=8(А), а толщина металлизированного покрытия m_ПОК=0,05(мм), тогда ширина будет равной:

Расстояние между проводниками найдем по разнице потенциалов, с учетом электрических характеристик выбранного метода изготовления. В нашей схеме, в основном, максимально возможное напряжение не превышает 450(В), расстояние между печатными проводниками -- 1,8(мм).

1.4.4Тепловой расчет

Рассчитаем тепловой режим транзистора в импульсном стабилизаторе напряжения.

Полная мощность, которая выделяется в транзисторе во время его работы при переключении определяется за формулой:

Р=Р_пер+Р_откр+Р_упр+Р_и

где: Р - полная мощность, которая рассеивается;

Р_пер - потери мощности при переключении;

Р_откр - потери на активном сопротивлении транзистора;

Р_упр - потери на управлении в цепи затвора;

Р_и - потери мощности за счет истока в закрытом состоянии.

Сразу можно отметить, что потери мощности, которые вызваны током истока (Р_и), имеют очень маленькое значение, поэтому ими можно пренебречь. Также потери, которые возникают в цепи управления, тоже имеют очень малые значения, поэтому формула принимает вид:

Р=Р_пер+Р_откр., где

Р_откр=R_DS(on)I²_эф.

Мощность Р_пер определяется

Где i=I_Н/n.

I_L=3/0,98=3,06(A).

тогда

Отсюда

проверяем тепловой режим работы транзистора

,

где

t_нс - температура окружающей среды 35 С.

R_ja - тепловое сопротивление кристалл-среды 75 С/Ут.

С.

По результатам проделанных расчетов видно, что при использовании транзисторов в режиме ключей и при заданных параметрах работы преобразователя, необходимо обязательное применение охладительных радиаторов и принудительного обдува.

1.4.5 Расчет надежности устройства

Надежность - это свойство изделия выполнять заданные функции в определенных условиях эксплуатации при сохранении значений основных параметров в заданных границах.

Надежность характеризуется рядом расчетных показателей, наиболее важной из которых является интенсивность отказов, средняя наработка на отказ, вероятность безотказной работы.

Вероятность безотказной работы указывает на то, какая часть изделий будет работать безотказно в течение заданного времени t_p. Для большинства радиоэлектронных устройств вероятность безотказной работы зависит, как от физических свойств, так и от времени t_p, в течение которого устройство должно работать безотказно:

Интенсивностью отказов называют количество отказов за единицу времени, что приходится на одно изделие, которое продолжает работать в данный момент времени:



Интенсивность отказов аппарата, который состоит из разных элементов, определяют по формуле:

Расчет надежности проводим в такой последовательности:

- Составляем таблицу исходных данных для расчета, определяем конструктивную характеристику компонентов, количество компонентов по группам, рассчитываем интенсивность отказов л_і для каждой из групп компонентов:

где: - количество компонентов в одной группе.

Выходные данные для расчета надежности сводим в таблицу 1.17.

Таблица 1.20 - Исходные данные расчета надежности.

№	Названия групп компонентов	Кол-во
1.	Резисторы непроволочные постоянные 0.125-0.5 непроволочные постоянные 1.0-2.0 непроволочные переменные	82 10 3	0.4 1.0 2.5	0.42 0.42 0.42	13.78v10-6 4.2v10-6 3.15v10-6
2.	Конденсаторы керамические электролитические	37 22	1.2 2.2	0.1 0.4	4.44v10-6 19,36v10-6
3.	Транзисторы кремниевые	17	1.7	0.35	11.56v10-6
4.	Диоды Выпрямители малой мощности большой мощности стабилитроны малой мощности светодиоды	8 16 5 3	0.7 5.0 2.4 2.8	0.81 0.81 0.81 0.81	4.54v10-6 64.8v10-6 9.72v10-6 6.8v10-6
5.	Интегральные микросхемы полупроводниковые	6	0.01	1.0	0.06v10-6
6.	Дроссели	6	1.0	1.0	6.0v10-6
7.	Трансформаторы сигнальные питания	3 2	0.1 3.0	1.0 1.0	0.3v10-6 6.0v10-6
8.	Вставка плавкая	4	0.5	1.0	2.0v10-6
9.	Тумблер	1	1.1	1.0	1.1v10-6
10.	Реле	2	1.7	0.35	1.19v10-6
11,	Клеммы	2	1.0	1.0	2.0v10-6
12.	Печатная плата	1	0.1	0.1	0.01v10-6
11.	Пайка на плате	910	0.01	1.0	9.1v10-6
12.	Корпус прибора	1	1.0	1.0	1.0v10-6
13.	Проводники и пайки навесные	24	0.02	1.0	0.48v10-6

- Для учета условий эксплуатации находим поправочные коэффициенты , , и по формуле (1.11.5) рассчитываем поправочный коэффициент . Принимаем

, , .

- Расчет интенсивности отказов проводим по формуле:

- Среднюю наработку на отказ рассчитываем по формуле:

- Проводим расчет вероятности безотказной работы радиоустройства по формуле (1.11.1):

^-лtс

где - основа натурального логарифма;

- интенсивность отказов;

- время испытания.

Результаты расчетов вероятности безотказной работы устройства записываем в таблицу 1.18.

Таблица 1.21 - Результаты расчета надежности.

№
1. 2. 3. 4. 5. 6.	0 101 102 103 104 105	0 -0.001759 -0.017590 -0.175900 -1.759000 -17.59000	1 0.9982 0.9825 0.8394 0.1737 0.0002

- По результатам расчетов строим график зависимости вероятности безотказной работы устройства от времени :



Рисунок 1.9 - График зависимости вероятности безотказной работы устройства от времени.

2. Описание структурной схемы источника бесперебойного питания

Структурная схема источника бесперебойного питания представлена в графической части дипломного проекта на листе формата А1.

2.1 Назначение

Источник бесперебойного питания (ИБП) предназначен для надежной защиты электрооборудования пользователя от любых неполадок в сети, включая искажение или пропадание напряжения сети, а также подавление высоковольтных импульсов и высокочастотных помех, поступающих из сети.

2.2 Устройство и принцип работы

Конструктивное исполнение блока ИБП - прямоугольный металлический корпус, имеющий съемные боковые стенки, заднюю панель и хомут-держатель аккумуляторной батареи.

Рисунок 2.1 - Передняя панель блока ИБП

На передней панели блока расположены кнопки управления ИБП "ВКЛ/ВЫКЛ инвертор", светодиодные индикаторы для отображения текущего состояния (режима работы) ИБП и светодиодная индикаторная линейка, указывающая % нагрузки при сетевом режиме или % остаточной емкости батареи при автономном режиме.

На задней панели (смотреть, рисунок. 2.2 а, б) расположены сетевой разъем, компьютерные и стандартные розетки для подключения нагрузок, разъем для подключения дополнительных внешних аккумуляторных модулей, сетевой выключатель, автомат защиты, коммуникационный порт RS-232 (разъем DB9).

Рисунок.2.2 - Задняя панель блока ИБП:

1-разъем сетевой;

2-автомат защиты сетевой;

3-вентилятор;

4 -разъем интерфейсный DB-9;

5-разъем защиты линии связи;

6-разъем для подключения внешних АБ;

7-разъем выходной компьютерный,

8-розетка выходная стандартная, 9-колодка клеммная нагрузочная.

Структурная схема ИБП представлена на рисунке 2.3.

2.3 Назначения узлов ИБП

- входной сетевой фильтр обеспечивает подавление выбросов напряжения при переходных процессах в сети и осуществляет фильтрацию высокочастотных помех;

- выпрямитель и корректор коэффициента мощности обеспечивают преобразование напряжения сети переменного тока в стабилизированное напряжение постоянного тока, обеспечивая при этом практически синусоидальную форму тока, потребляемого из сети. Это позволяет обеспечить входной коэффициент мощности близким к единице;

- инвертор преобразует напряжение постоянного тока в синусоидальное напряжение с частотой 50 Гц. Силовые транзисторы инвертора коммутируются с частотой 20 кГц, обеспечивая высокую надежность и точность формирования выходного напряжения. Энергия постоянного тока поступает на вход инвертора от сети или от аккумуляторной батареи, причем переход от одного режима к другому происходит мгновенно;

- преобразователь DC/DC обеспечивает повышение напряжения аккумуляторной батареи (АБ) до уровня, необходимого для надежной работы инвертора;

- зарядное устройство обеспечивает подзаряд АБ при работе ИБП в сетевом режиме. В качестве АБ используются последовательно включенные герметичные (необслуживаемые) свинцово-кислотные аккумуляторы;

- BYPASS - автоматически обеспечивает альтернативный путь для подключения нагрузки непосредственно к сети при аномальных режимах работы ИБП (перегрузке, перегреве, выходе из строя одного из узлов ИБП).



Рисунок 2.3 - Структурная схема ИБП

При работе в режиме Bypass нагрузка не будет защищена от искажений и отклонений напряжения, присутствующих в сети.

2.4 Режимы работы ИБП

В зависимости от состояния сети и величины нагрузки ИБП может работать в различных режимах: сетевом, автономном, Bypass и других.

Сетевой режим - режим питания нагрузки энергией сети.

При наличие сетевого напряжения в пределах допустимого отклонения и нагрузки, не превышающей максимально допустимую, ИБП работает в сетевом режиме. При этом режиме осуществляется:

- фильтрация импульсных и высокочастотных сетевых помех;

- преобразование энергии переменного тока сети в энергию постоянного тока с помощью выпрямителя и схемы коррекции коэффициента мощности;

- преобразование с помощью инвертора энергии постоянного тока в энергию переменного тока со стабильными параметрами;

- подзаряд АБ с помощью зарядного устройства.

На передней панели при этом режиме светится светодиод зеленого цвета СД1, указывающий на наличие сетевого напряжения, и СД2, указывающий на работу инвертора. Четыре светодиода зеленого цвета индикаторной линейки (СД7, СД8, СД9, СД10) указывают приблизительное значение % загрузки ИБП с шагом в 25 %.

Если нагрузка ИБП превысит 100 %, то загорается светодиод СД6 желтого цвета. При перегрузке более 110% загорается светодиод СД5 красного цвета, указывающий на аварийную ситуацию, и включается предупредительный звуковой сигнал, повторяющийся каждые полсекунды. При этом ИБП переходит в режим Bypass.

- Автономный режим - режим питания нагрузки энергией аккумуляторной батареи.

При отклонении параметров сетевого напряжения за допустимые пределы или при полном пропадании сети ИБП мгновенно переходит на автономный режим питания нагрузки энергией аккумуляторной батареи (АБ) через повышающий преобразователь DC/DC и инвертор.

На передней панели блока при этом режиме погаснет или будет мерцать светодиод СД1, указывающий на неполадки в сети и загорится СД3 желтого цвета, указывающий на питание нагрузки от АБ. Светодиодная индикационная линейка (СД6, СД7, СД8, СД9, СД10) в этом режиме будет указывать % остаточной емкости АБ с шагом 20%. По мере разряда АБ все меньшее число светодиодов будут оставаться включенными.

При этом режиме работы ИБП каждые 4 секунды будет звучать предупредительный сигнал, означающий, что ИБП работает от АБ. По мере разряда батареи этот сигнал изменится на более частый, повторяющийся каждую секунду. Это возникает приблизительно за 2 мин. до полного отключения ИБП. При остаточной емкости АБ менее 20% ИБП автоматически выключится для исключения недопустимого разряда АБ.

При восстановлении напряжения сети ИБП автоматически перейдет в сетевой режим. При этом СД3 погаснет, а СД1 будет светить постоянно.

Режим BYPASS - режим питания нагрузки напрямую от сети.

Если при сетевом режиме происходит перегрузка или перегрев ИБП, а также, если один из узлов ИБП выходит из строя, то нагрузки автоматически переключается с выхода инвертора напрямую к сети. При этом погаснет светодиод СД2, указывающий на отключение инвертора, и загорится СД4 желтого цвета, указывающий на включение автоматического Bypass. Через каждые 2 минуты будет звучать короткий сигнал, оповещающий пользователя о работе ИБП в режиме Bypass. Светодиод СД1 в этом режиме горит постоянно, если параметры сети в норме, или мерцает, если параметры сетевого напряжения выходят за допустимые пределы, предупреждая пользователя о питании нагрузки некачественным напряжением.

При снятии причин перехода в Bypass (перегрузки или перегрева) ИБП автоматически возвращается в нормальный сетевой режим с двойным преобразованием энергии.

В режиме Bypass светодиодная индикационная линейка будет показывать % нагрузки.

Режим заряда батареи возникает при наличие сетевого напряжения и включенном выключателе сети на задней панели блока ИБП. Зарядное устройство будет обеспечивать заряд батареи независимо от того, что включен ли инвертор или присутствует режим Bypass.

Режим автоматического перезапуска ИБП возникает при восстановлении сетевого напряжения, если до того ИБП работал в автономном режиме и был автоматически отключен внутренним сигналом во избежание недопустимого разряда батареи. После появления входного напряжения ИБП автоматически включится и перейдет на сетевой режим.

Режим холодного старта обеспечивает включение ИБП для работы в автономном режиме при отсутствие сетевого напряжения путем нажатия на кнопку ВКЛ инвертора с выдержкой не менее 1 секунды.

Таблица 2.1 - Технические характеристики

Модель UPS	ДПК-1/1-1- 220	ДПК-1/1-2- 220	ДПК-1/1-3- 220
Номинальная мощность	Полная, ВА	1000	2000	3000
	Активная, Вт	700	1400	2100
Входные параметры
Номинальное входное напряжение, В	220
Диапазон входного напряжения без перехода на батарею при 100% нагрузки, В	162...276
Допустимые отклонения частоты входного напряжения, Гц	40...60
Коэффициент мощности по входу	0,95	0,97
Выходные параметры
Статическая точность выходного напряжения при изменении нагрузки в пределах 100%	±2%
Форма выходного напряжения	синусоидальная
Коэф. искажения синусои-дальности выходного напряжения (Ки), %	линейная нагрузка	3
	нелинейная нагрузка	6	5
Допустимый коэффициент амплитуды тока нагрузки (крест-фактор)	3/1
Общесистемные параметры
КПД при номинальной нагрузке, %, более	инверторный режим	85	88
	режим Bypass	94	97
Перегрузочная способность инвертора	<110%	длительно без перехода на Bypass
	>110%	10 c
	>150%	200 мс
Мощность потерь при 0% нагрузки, Вт	45	60
Габариты (ВхШхГ), мм	145x220x390	200x340x450
Масса (с АБ), кг	14	33	34
Аккумуляторные батареи
Тип аккумулятора	герметичный, необслуживаемый, свинцово-кислотный	12 В / 7 (7,2) Ач
Количество аккумуляторов в батарее, шт.	3	8
Напряжение батареи, В	36	96
Время автономной работы при 100% / 50% нагрузке, не менее, мин	6/14	9,5/21	7,5/17
Время заряда батареи с 20% до 90% номинальной емкости, час	6
Защита батареи от глубокого разряда: - светодиодная информация о % разряда; - звуковая информация о состоянии разряда; - автоматическое отключение при напряжении 1,7 В/яч.
Возможность увеличения времени автономной работы: - наличие разъема для подключения внешних аккумуляторных модулей.
Условия эксплуатации
Рабочая температура, oC	0...+40
Температура хранения, oC	-25...+55
Относительная влажность при 20 oC, %	до 95 (без конденсата)
Рабочая высота над уровнем моря при 40 oC, м	до 3000
Соответствие стандартам
Требования по электробезопасности	ГОСТ Р МЭК 60950-2002
Требования по ЭМС	ГОСТ Р 50745-99, ГОСТ Р 51317.3.2-99,ГОСТ Р 51317.3.3-99

2.5 Средства индикации и коммуникации

­ светодиодная индикация режимов работы ИБП;

­ RS-232 интерфейс;

­ сигналы тревоги(световые и звуковые): перегрузка, неисправность, высокая температура, недопустимое отклонение параметров сети, недопустимый разряд аккумуляторов;

­ программное обеспечение "ИБП-Монитор" для контроля, управления, мониторинга состояния ИБП и сети.

2.6 Программное обеспечение

ИБП модели ДПК имеет возможность интеллектуальной связи с отдельными компьютерами, рабочими станциями или серверами, работающими в OC Windows 95/98/Me/2000/XP, используя ПО "ИБП-Монитор" на CD-диске, входящем в комплектацию ИБП. Для связи с компьютером используется специальный кабель интерфейса, входящий в состав комплектации ИБП и подключаемый через разъем DB-9, расположенный на задней панели блока ИБП, к COM-порту ПК.

2.7 Основные функции

- отображение текущего состояния ИБП и параметров электропитания: величина и частота входного напряжения, величина выходного напряжения, процент нагрузки ИБП, уровень заряда батарей, температура ИБП, режимы работы;

- автоматическое завершение работы компьютера с сохранением рабочих файлов и последующим выключением ИБП при аварии электросети;

- оповещение пользователя по электронной почте о режимах работы ИБП и аварийных ситуациях;

- ведение журналов мониторинга и событий;

- выполнение по графику следующих задач: выключение ИБП и ПК с возможностью последующего включения через заданный интервал, тестирование ИБП;

- Минимальные требования к оборудованию:

Рисунок 2.4. - «ИБП-Монитор»

1. процессор: не ниже Intel Pentium 60;

2. ОЗУ: не менее 32 Мбайт (Windows Me/2000/XP - 64 Мбайт);

3. 3 Мбайт дискового пространства; один свободный COM-порт;

4. операционная система Microsoft Windows95/98/Me/NT4/2000/XP.

Построение систем бесперебойного питания зависит от задач, которые на них возлагаются. В некоторых случаях необходимо добиться наименьшего показателя -- время переключения нагрузки на питание от аккумуляторных батарей или наоборот. В других случаях необходимо обеспечить долговременную работу от аккумуляторной батареи, при этом время переключения не является критической величиной. То есть, можно сказать, что для каждого конкретного случая нужно решать абсолютно разные технические задачи.

3. Экономический расчет

Целью данного раздела дипломного проекта является выполнение необходимых расчетов организационно-экономических показателей. Данный раздел включает:

1. Расчет себестоимости устройства;

2. Определение цены устройства;

3. Оценка уровня качества устройства;

4. Определение цены потребления;

5. Определение рыночной цены;

6. Прогноз сбыта;

7. Прибыль от реализации.

Экономический расчет будем проводить с учетом того, что производство устройства является мелкосерийным.

3.1 Анализ рынка

Блок бесперебойного питания предназначен для питания разнообразной электрической и электронной аппаратуры стабилизированным напряжением 220В, в том числе устройств охранной, пожарной и охранно-пожарной сигнализации, питание аппаратуры на АТС, питание персональных компьютеров.

Преимуществами новой разработки является высокий КПД и большая выходная мощность. Возможные объемы продажи изделия приблизительно 1000 шт. в год. Ближайшим аналогом данного блока является блок питания PW5115 фирмы Powerware, его мы и берем за базовое изделие.

3.2 Расчет уровня качества. Основные технические параметры устройства

Технические параметры характеризуют качество изделия. Качество - совокупность свойств, которые делают его способным выполнять заданные функции, тем самым удовлетворять соответствующие рыночные требования. Конкурентоспособность - это степень соответствия товара в данной рыночной ситуации по техническим, экономическим, эксплуатационным характеристикам.

Основными показателями данного изделия является:

1. Выходное напряжение;

2. Коэффициент полезного действия;

3. Выходная мощность;

4. Частота сети;

5. Выходной ток.

3.3 Определение важности каждого показателя

Следующим этапом, после выбора более важных показателей, является ранжирование показателей по степени их важности. Самому важному присваивается ранг 1, менее важному ранг 2 и так далее.

Результаты занесем в таблицу 3.1

Таблица 3.1 - Показатели ранжирования по степени важности.

Показатель	Ранг показателя, на мнение эксперта	Сума рангов, Ri	i	i2
	1	2	3	4	5
1	4	3	4	3	3	17	2	4
2	2	1.5	1	2	1	7.5	-7.5	56.25
3	3	4	2,5	4	4	17.5	2.5	6.25
4	1	1.5	2,5	1	2	8	-7	49
5	5	5	5	5	5	25	10	100
Всего	15	15	15	15	15	75	0	215.5

где:

Проведем проверку пригодности экспертных оценок. Проверка проводится на основе расчета коэффициента соответствия экспертных оценок.

Коэффициент соответствия:

где:

N - количество экспертов

n - количество оценок

Коэффициент соответствия может принимать значение .

В случае, когда W=1 - полное соответствие экспертов. Рассчитанный коэффициент уравнивается с минимально допустимым W_н. При условии полученные данные заслуживают доверия и пригодные для последующей работы. Для радиотехнических устройств W_н=0,77

Полученный результат пригодный для последующего использования.

Для оценки уровня качества изделия используем обобщающий показатель - коэффициент технического уровня:

К_т.у=ц _і·

где: ц _і - относительный (единичный) показатель качества.

q _i - коэффициент весомости.

Если зависимость между параметром и качеством линейна, то относительные показатели вычисляются по формулам:

q _і = Р_Ні/ Р_Бі и q _і = Р_Бі/ Р_Ні

Если зависимость между параметром и качеством нелинейная, то относительные показатели вычисляются по формулам:

q _і =lg(Р_Ні/ Р_Бі)+1 и q _і =lg(Р_Бі/ Р_Ні)+1

где: Р_Ні , Р_Бі - числовые значения і -го параметра соответственно нового и базового изделия.

В качестве базового изделия возьмем блок бесперебойного питания PW5115 фирмы Powerware.

Результаты расчетов сведем в таблицу 3.2.

Таблица 3.2.Результаты расчетов

Показатель	Название показателя	Значение базового показателя	Значение нового показателя	q і
Х1*	Выходное напряжение, В	0...24	0... 30	1.25
Х2*	Коэффициент полезного действия	0.85	0.89	1,05
Х3*	Выходная мощность, Вт	240	300	1.25
Х4*	Частота сети, Гц	50...60	50...60	1.0
Х5*	Выходной ток, А	10	10	1.0

Определим коэффициент важности каждого показателя

Воспользуемся средством экспертных оценок. Эксперты независимо один от другого сравнивают между собой показатели, оценивая, что важнее. В оценке принимают участие не менее 5 экспертов.

При этом если показатель “>” то ставим коэффициент 1.5

Если показатель “<” то ставим коэффициент 0.5

Если показатель “=” то ставим коэффициент 1.

На основании таблицы построим матрицу, куда перенесем числовые значения оценок.

Таблица 3.3. Экспертная оценка.

Показатели	Эксперты 1 2 3 4 5	Суммирующая оценка	Числовое значение оценки
Х1 і Х2	<	=	<	<	=	<	0.5
Х1 і Х3	=	<	>	<	<	<	0.5
Х1 і Х4	<	<	=	<	<	<	0.5
Х1 і Х5	<	>	>	>	=	>	1.5
Х2 і Х3	<	<	<	<	<	<	0.5
Х2 і Х4	>	>	=	>	=	>	1.5
Х2 і Х5	>	>	=	>	>	>	1.5
Х3 і Х4	<	=	<	<	<	<	0.5
Х3 і Х5	>	>	>	=	>	>	1.5
Х4 і Х5	=	>	>	>	>	>	1.5

Определение важности каждого показателя определим в два шага:

1-й шаг: определим b_i - сумму числовых значений оценок (сумма по строке); Kb_i=b_i/b_i;

2-й шаг: определим b_i1: b_i1=a_i1*b₁+a_i2*b₂+….+a_in*b_n

Результат занесем в таблицу 3.4

Таблица3.4 - Значение показателей.

	Х1	Х2	Х3	Х4	Х5	1-я итерация bi цi	2-я итерация bi цi
Х1	1	0.5	0.5	0.5	0.5	3	0.12	14	0.12
Х2	1.5	1	1.5	1.5	1.5	7	0.28	34	0.3
Х3	1.5	0.5	1	0.5	1.5	5	0.2	22	0.19
Х4	1.5	0.5	1.5	1	1.5	6	0.24	27.5	0.24
Х5	1.5	0.5	0.5	0.5	1	4	0.16	17.5	0.15
						25	1	115	1

Перша итерация:

ц_i=b_i/b_i

b_i=a_ij

где: b_i - весомость і-го параметра

Вторая итерация:

ц_i=b_i/b_i

b_i=a_i1b₁+a_i2b₂+...+ a_inb_n

где: b_i - весомость і-го параметра

Уровень качества изделия

К_Т.Р.=0.12*1.25 +0.3*1.05+ 0.19 *1.25+ 0.24 *1.0+0. 15*1.0=1.1

Таким образом, уровень качества разрабатываемого устройства равен 1,1.

3.4 Расчет себестоимости устройства

Согласно ТЗ, производство источника бесперебойного питания - мелкосерийное, поэтому будем пользоваться соответствующими нормативами и методикой.

3.5 Расчет затрат на приобретение материалов

Расходы на приобретение материалов вычисляются на основании норм их расходования и цен, с учетом транспортно-заготовительных расходов. Расчет по стоимости материалов занесен в таблицу 3.5.

Таблица 3.5 - Стоимость материалов.

Наименование материала	Стандарт, марка	Единица измер.	Норма расхода на одно изделие	Цена за ед., грн	Сума, грн
Припой	ПОС-61	кг	0.30	7	2.1
Стекло-текстолит фольгирован-ный	СФ-2-15	кг	0.7	30	21
Провод монтажный	МГШВ-0.75	м	1	0.15	0.15
Провод монтажный	МГШВ-0.5	м	1,5	0.5	0.75
Провод монтажный	МГШВ-0.35	м	0.7	0.3	0.21
Провод монтажный	МГШВ-1,5	м	1.5	1.3	1.95
Железо оцинкованное	Ст3-1.5	кг	1	5	5
Алюминий	Амг-3	кг	3.1	6.2	19.22
Флюс	ФС-1	кг	0.10	10	1.0
Лак		кг	0.1	8	0.8
Краска	ПФ-115	кг	0.35	7	2.45
Итого	54.63
Неучтенные материалы,5%	2.73
Транспортно-заготовительные работы , 10%	5.46
Всего	62.82

3.6 Расчет расходов на покупные изделия и полуфабрикаты

В данную статью включается стоимость готовых изделий, приобретенных для укомплектовки блока питания. Покупные изделия определяются по схеме электрической принципиальной. Расчеты занесены в таблицу 3.6.

Таблица 3.6 - Покупные изделия.

Наименование	Марка	Кол-во	Цена, грн.	Сумма, грн.
Резисторы
	RC01-1206± 5%	64	0.05	3.2
	RC02H-1206± 1%	18	0.05	0.9
	RWN5020-1.6± 5%	9	1.60	14.4
	RWN5020-1.6± 1%	3	1.80	5.4
	PVZ3A ± 20%	3	0.70	2.10
	TR1223± 5%	1	1.1	1.1
Конденсаторы
	ECR-400B-100мкФ	4	6.00	24
	ECR-25B-1000мкФ

Страница:

•  1 
•  2 

дипломная работа "Разработка универсального источника бесперебойного питания" скачать

Подобные документы

• Источник бесперебойного питания

  Техническое обоснование структурной схемы и разработка универсального источника бесперебойного питания с цифровым управлением. Электрический расчет силовых элементов и структурной схемы Line-interractive устройства. Расчет себестоимости блока питания.
  
  дипломная работа [883,1 K], добавлен 09.07.2013
  

• Разработка источника бесперебойного питания

  Типы источников бесперебойного питания, их возможности и преимущества технологии двойного преобразования. Выбор и основание функциональной схемы. Расчет узлов принципиальной схемы. Технико-экономическое обоснование проекта. Мероприятия по охране труда.
  
  дипломная работа [703,5 K], добавлен 17.11.2010
  

• Исследование и анализ cхемотехники широтно-импульсной модуляции преобразователя источника бесперебойного питания IBM PC совместимого ПК

  Конструкция блока питания для системного модуля персонального компьютера. Структурная схема импульсного блока питания. ШИМ регулирование силового каскада импульсного преобразователя. Импульсный усилитель мощности. Устройства для синхронизации импульсов.
  
  дипломная работа [4,8 M], добавлен 19.02.2011
  

• Источник бесперебойного питания мощностью 600 Вт

  Обзор аналогов изделия. Описание структурной схемы. Описание схемы электрической принципиальной. Разработка и расчет узлов схемы электрической принципиальной. Обоснование выбора элементов схемы. Расчет печатной платы. Тепловой расчет.
  
  дипломная работа [622,7 K], добавлен 14.06.2006
  

• Методика ремонта импульсного источника питания

  Изучение принципов построения и описание электрической принципиальной схемы импульсных источников питания. Технические характеристики и диагностика неисправностей импульсных блоков питания. Техника безопасности и операции по ремонту источников питания.
  
  курсовая работа [427,5 K], добавлен 09.06.2015
  

• Разработка перспективного источника питания

  Особенности построения и применения импульсных источников питания. Структура, схемотехническое решение и принцип действия импульсного блока питания. Разработка структуры прибора Master-Slave с применением современных интегральных микросхем TEA 2260.
  
  дипломная работа [4,0 M], добавлен 04.03.2013
  

• Расчёт и проектирование вторичного источника питания

  Разработка и проектирование принципиальной схемы вторичного источника питания. Расчет вторичного источника питания, питающегося от сети переменного тока, для получения напряжений постоянного и переменного тока. Анализ спроектированного устройства на ЭВМ.
  
  курсовая работа [137,3 K], добавлен 27.08.2010
  

• Источник питания светодиодного светильника

  Разработка однофазного источника питания светодиодного светильника стабилизированным током заданного уровня. Светодиодный драйвер с динамическим управлением мощностью для массива светодиодных модулей. Источники питания на импульсном преобразователе.
  
  отчет по практике [2,7 M], добавлен 14.03.2015
  

• Проектирование управляющей ИМС для импульсных источников питания по типу TDA16846

  Общие принципы построения импульсных источников питания. Организационно-экономический раздел: расчет сметы затрат на проектирование ИМС. Схема включения ИМС в составе импульсного источника питания. Разработка библиотеки элементов, схема электрическая.
  
  дипломная работа [1,5 M], добавлен 01.11.2010
  

• Проектирование избирательного RC-усилителя

  Обзор литературы по усилителям мощности. Описание электрической схемы проектируемого устройства - усилителя переменного тока. Разработка схемы вторичного источника питания. Выбор и расчет элементов схемы электронного устройства и источника питания.
  
  реферат [491,0 K], добавлен 28.12.2014
  

Другие документы, подобные "Разработка универсального источника бесперебойного питания"

• главная
• рубрики
• по алфавиту
• вернуться в начало страницы
• вернуться к началу текста
• вернуться к подобным работам