Универсальный регулятор уровня воды

Согласно справочным данным для выбранного стабилизатора необходимо применение на входе и выходе конденсаторы. На входе номиналом не менее 2 мкФ, а на выходе – не менее 10мкФ. Поэтому выбираем конденсатор С8 К50-35-25В-2мкФ±10% и конденсаторы С5 К50-35-25В-10мкФ±10%

С учетом колебаний напряжения сети +10%, -15% выбираем разницу между выходным и входным напряжением стабилизатора на 15% больше

(11)

Тогда входное напряжение стабилизатора

Найдём максимальную мощность, которая выделяется стабилизатором,т.е. для случая, когда напряжение в сети максимально.

Uвх.max= Uвх.cт+0.1× Uвх.ст (12)

Uвх.max=14.3+0.1×14.3=15.73(В)

P=(Uвх.max-Uвых)×(Iпот.DA1+Iпот) (13)

P=(15.73-12)×(0.005+0.03)=0.13(Вт)

Т.к. расчетная мощность меньше допустимой то радиатор для стабилизатора не требуется

1.4.3 Расчет выпрямителя

Определяем переменное напряжение Uвых.тр, которое должно быть на вторичной обмотке сетевого трансформатора по формуле

Uвых.тр = B ×Uвх.ст, (14)

где Uвх.ст - постоянное напряжение на нагрузке, В;

В - коэффициент, зависящий от тока нагрузки (В=1,2)

Uвых.тр =1,2×14,3=17.6 В

Согласно напряжения Uвых.тр и тока нагрузки выбираем трансформатор типа ТПП204 с последовательным соединением обмоток

По току нагрузки определяем максимальный ток, текущий через каждый диод выпрямительного моста:

Iд = 0,5× С× Iн, (15)

где Iд - ток через диод, А;

Iн - максимальный ток нагрузки, А;

С - коэффициент, зависящий от тока нагрузки (С=2,4)

Iд=0,5 ×2,4 ×0,03=0,036 А

Подсчитываем обратное напряжение, которое будет приложено к каждому диоду выпрямителя

Uобр = 1,5 ×Uвх.ст, (16)

где Uобр - обратное напряжение, В;

Uвх.ст - напряжение на нагрузке, В.

Uобр=1,5 ×16,7=25В

По значению тока текущего через диод и значению обратного напряжению приложенному к нему выбираем диоды типа КД206А

Определяем емкость конденсатора фильтра:

, (17)

где Сф - емкость конденсаторного фильтра, мкФ;

Uвх.ст - напряжение на нагрузке, В;

Kп - коэффициент пульсации выпрямленного напряжения

(мкФ)

Выбираем в качестве С8 конденсатор К50-35-25В-470мкФ±10% /5/, /6/

1.6 Расчет надежности

Надежность – свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, хранения транспортирования. Надежность является комплексным свойством, которое в зависимости от назначения объекта и условий его применения может включать безотказность, долговечность, ремонтопригодность, и сохраняемость или определённые сочетания этих видов.

Безотказность – свойство объекта непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторого времени или наработки. Свойства проявляются как в период использования объекта по прямому назначению, так и в период его хранения и транспортировки.

Показателями безотказной работы прибора могут служить вероятность безотказной работы и средняя наработка по отказу. В схеме блока можно выделить j-е количество элементов, отказ каждого из которых может привести к отказу всего устройства в целом, отсюда условием безотказной работы устройства является отсутствие отказов этих элементов. Для расчёта безотказной работы и средней наработки на отказ необходимо найти L, значение которой рассчитывается по формуле

, (18)

где nj – количество элементов j – группы, шт.;

li – интенсивность отказа j – группы, 1/час;

аj – эксплуатационный коэффициент

Условия эксплуатации

- температура окружающей среды от 20 до 40°С;

- влажность воздуха 60-70%, при температуре 20°С;

- влияние высоты 0-1 км.;

- прибор не герметизирован;

- прибор не амартизирован;

- P(t) заказчика 0,8

Вероятность безотказной работы P(t) прибора в течении заданного промежутка времени (t) определяется по формуле

, (19)

где е – основание натурального логарифма 2,72;

Λ – интенсивность отказа прибора, 1/час

t – заданный промежуток времени, час

Для конденсаторов, полупроводниковых приборов, микросхем, резисторов, эксплуатационный коэффициент определяется по формуле

aj = b1 × b2 × b3 × b4 × b5 , (20)

где b1 b2 – коэффициенты, учитывающие механические воздействия на прибор;

b3 – коэффициент, учитывающий влияние влажности на прибор;

b4 – коэффициент, учитывающий влияние высоты на прибор;

b5 – коэффициент, учитывающий влияние температуры на прибор.

Для печатных плат и датчиков эксплуатационный коэффициент определяется по формуле

aj = b1 × b2 × b3 × b4 , (21)

Для мест пайки эксплуатационный коэффициент определяется по формуле

aj = b6 × b7 × b8, (22)

где b6,b7 - коэффициент, учитывающий влияния механических воздействий на интенсивность отказов механических элементов

b8 – коэффициент, учитывающий влияние влажности воздуха на интенсивность отказов электрических и механических приборов.

По формулам определяем aj

a1 = 1,5 × 1,2 × 1 × 1 × 0,75 = 1,35;

a2 = 1,5 × 1,2 × 1 × 1 × 0,75 = 1,35;

a3 = 1,5 × 1,2 × 1 × 1 × 0,5 = 0,9;

a4 = 1,5 × 1,2 × 1 × 1 × 0,175 = 0,315;

a5 = 1,5 × 1,2 × 1 × 1 × 0,175 = 0,315;

`a6 = 1,5 × 1,2 × 1 × 1 × 0,175 = 0,315;

a7 = 1,5 × 1,2 × 1 × 1 × 0,57 = 1,026;

a8 = 1,5 × 1,2 × 1 × 1 × 0,25 = 0,45;

a9 = 1,5 × 1,2 × 1 × 1 × 0,25 = 0,45;

a10 = 1,5 × 1,2 × 1 × 1 × 0,07 = 0,126;

a11 = 1,5 × 1,2 × 1 × 1 × 0,8 =1,44;

a12 = 1,5 × 1,2 × 1 × 1 × 0,24 =0,432;

a13 = 1,5 × 1,2 × 1 × 1 × 0,24 =0,432;

a14 -a 22 =1,5 × 1,2 × 1 × 1 =1,8 ;

a23 = 5 × 2 × 1 =10;

Необходимые для расчета суммарной интенсивности отказов данные сведены в таблицу 3.

Таблица 3 – Данные по расчету суммарной интенсивности отказов

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13