кремниевые.

У биполярного транзистора три электрода: эмиттер, база и коллектор. Ток на базе управляет током эмиттер-коллектор. В зависимости от внутренней структуры биполярные транзисторы бывают типа NPN или PNP

Транзисторы бывают: маломощные, мощные, средней мощности.В данном устройстве должны использоваться транзисторы средней мощности PNPтипа.В схеме выбираются транзисторы KT118A, KT 3107 Б, KT 209 Б.

Основные параметры транзистора KT118A:

- структура p-n-p;

- макс. напр. к-б при заданном обратном токе к и разомкнутой цепи э.(Uкбо, макс), В 15;

- макс. напр. к-э при заданном токе к и разомкнутой цепи б.(Uкэо макс), В 15;

- максимально допустимый ток к (Iк макс.А) 0.05;

- статический коэффициент передачи тока, мин 10;

- граничная частота коэффициента передачи тока, МГц 1;

- максимальная рассеиваемая мощность, Вт 0.1.

Внешний вид и габаритные размеры корпуса KT118A приведены на рисунке 13

Рисунок 13

Основные параметры транзистора KT 3107Б

- структура p-n-p;

- макс. напр. к-б при заданном обратном токе к и разомкнутой цепи э.(Uкбо макс), В 50;

- максимально допустимый ток к (Iкмакс.А) 0.1;

- статический коэффициент передачи тока h21э мин 120;

- граничная частота коэффициента передачи тока fгр. МГц 200;

- максимальная рассеиваемая мощность, Вт 0.3;

- корпус kt-26.

Внешний вид и габаритные размеры корпуса KT 3107Б приведены на рисунке 14

Рисунок 14

Основные параметры транзистора KT 209 Б

- структура p-n-p;

- макс. напр. к-б при заданном обратном токе к и разомкнутой цепи э.(Uкбо макс), В 15;

- макс. напр. к-э при заданном токе к и разомкнутой цепи б.(Uкэо макс), В 15;

- максимально допустимый ток к (Iкмакс.А) 0.3;

- статический коэффициент передачи тока h21э мин 40…120;

- граничная частота коэффициента передачи тока fгр. МГц 5;

- максимальная рассеиваемая мощность, Вт 0.2;

- корпус to-92.

Внешний вид и габаритные размеры корпуса KT 209 Б приведены на рисунке 15

Рисунок 15

2.1.9 Выбор тиристора

Тиристор — полупроводниковый прибор, выполненный на основе монокристалла полупроводника с тремя или более p-n-переходами и имеющий два устойчивых состояния: закрытое состояние, то есть состояние низкой проводимости, и открытое состояние, то есть состояние высокой проводимости.

Симисторы КУ208Г, КУ208В, КУ208Б, КУ208А - триодные, планарные, структуры p-n-p-n, кремниевые, не запираемые, симметричные (Также называемые тиристорами). Основное назначение - симметричные переключающие элементы средней мощности для устройств автоматической коммутации и регулирования цепей силовой автоматики на переменном токе. Имеют металлостеклянный корпус и жёсткие выводы. Тип симистора нанесён на его корпусе. Весит (вместе с комплектующими) не более 18 г. Без комплектующих - 12 г. Среди номенклатуры тиристоров был выбран KY208Г представленный на рисунке 16

Основные параметры тиристора KY208Г

- постоянное напряжение в открытом состоянии, В Ioсl5MA?;

- постоянный ток в закрытом состоянии, мА Uзс< Uзс, mах;

- отпирающий импульсный ток управления, мА 600;

- наименование цветного металла или сплава медь;

- маркам 1;

- масса, г 8, 1;

- рабочая температура, °С -60……85.

Внешний вид и габаритные размеры корпуса KY208Г приведены на рисунке

Рисунок 16

Основная информация о выбранных элементах сведена в таблицу 1.Неуказанные производителем параметры взяты из описания аналогичных элементов.

Таблица 1

Выбранный элемент	Условия эксплуатации по ТУ	Интенсивность отказов x
Количество	Температура, °С	Влажность, %	Атмосферное давление, атм	Частота вибрации, Гц	Ускорение, g	Конструкция выводов
Конденсатор К10-17		-65...+125					торцевые	0, 14
Конденсатор К50-35		-40…+105					торцевые	0, 24
Конденсатор К73-17		-55…+100					торцевые	0, 14
Микросхема К561тЛ1		-45...+85					планарные с формовкой	0, 1
Предохранитель ВП4-1		-60…+100						1, 3
Светодиод АЛ102В		-60…+70					торцевые	1, 2
Резистор С2-23		-55….+125					осевые	0, 02
Резистор переменный СП3-19А		-60...+155					торцевые	0, 07
Переключатель ПГ2-29		-50...+55					осевые	0, 8
Диод Д814А		-60...+125					штыревые	0, 5
Диод Д223А		-60…+125					штыревые	0, 25
Транзистор КТ118А		-60…+100					торцевые	0, 4
Транзистор КТ3107Б		-60…+135					торцевые	0, 26
Транзистор КТ209Б		− 45…+100					торцевые	0, 4
Тиристор КУ208Г		-60…+85					штыревые	0, 5

2.2 Расчёт печатной платы

Печатная плата – изделие состоящее из плоского изоляционного основания с отверстиями пазами, вырезами и системами токопроводящих полосок металла проводников, которую используют для установки и коммутации ЭРЭ.

В качестве материала для печатной платы устройства для поддержания температуры используется стеклотекстолит, т.к. он имеет следующие преимущества по сравнению с гентексом:

- большая механическая стоимость;

- большая влагостойкость;

- большая термостойкость;

- лучшая адгезия фольги со стеклотекстолитом;

- при сверлении отверстий даёт меньшую шероховатость поверхности.

Выбираем материал СФ-35-1, 5.Толщина фольги 5мкм, ток протекающий по проводникам равен 0, 8 А.?

При расчёте печатной платы рассчитываются электрические и конструктивные параметры. К электрическим относятся:

-t – ширина печатного проводника;

- S – расстояние между печатными проводниками;

- C – емкость печатного проводника;

-I – Индуктивность печатного проводника.

К конструктивным параметрам относятся:

- размер печатной платы;

- диаметр контактных площадок;

- минимальное расстояние между центрами двух отверстий для прокладки нужного количества проводников.

Рассчитываем ширину печатного проводника по формуле:

(1);

где I – протекающий ток, А;

j –допустимая плотность тока, А/мм;

h – толщина фольги, мм.

Исходные данные для расчёта:

- толщина фольги h, мм 0, 05;

- ток, протекающий по проводнику I складывается из токов всех видов активных элементов схемы, А 0, 8;

-плотность тока j выбирается по справочнику, исходя из того что изделие относится к бытовой РА, А /мм 30.

(мм);

Рассчитав ширину печатного проводника по формуле. Принимаем t=0, 45 мм, т.к. при меньшем значении класс точности платы необходимо будет повысить до 4 и 5, что необоснованно увеличит стоимость.

Так как напряжение не более 25В, то расстояние по ГОСТ 103 16-80, берем расстояние между двумя проводниками 0, 1..0, 2.Для 2 класса точности изготовления печатной платы S=0, 45мм

Плата односторонняя, изготавливается химическим методом с нанесением рисунка способом сеткографии.

Определение конструктивных параметров

Определяем диаметры монтажных отверстий по формуле:

d_О = d_В + D, (2);

Диаметры монтажных отверстий должны быть несколько больше диаметров выводов ЭРЭ, причем:

d_О = d_В + D,

при d ≤ 0, 8 мм Δ = 0, 2 мм;

при d> 0, 8 мм Δ = 0, 3 мм,

при любых d Δ = 0, 4 мм, если ЭРЭ устанавливаются автоматизировано.

Рекомендуется на плате иметь количество размеров монтажных отверстий не более трех. Поэтому диаметры отверстий, близкие по значению, увеличивают в сторону большего, но так, чтобы разница между диаметром вывода и диаметром монтажного отверстия не превышала 0, 4 мм.

Таблица 2 Диаметры монтажных отверстий

Т.к. различных диаметров отверстий рекомендовано иметь на плате не более трех выбираем диаметр 0, 8мм и1, 2мм для монтажных отверстий.

Для выбора размеров печатной платы определяется её площадь под технические (крепёжные) и монтажные отверстия.

(3);

где F_ЭРЭ – площадь, занимаемая электро-радиоэлементами (ЭРЭ);

F_ТО – площадь, занимаемая технологическими и/или крепежными отверстиями;

F_СВ – площадь, которую не должны занимать электро-радиоэлементы по конструктивным соображениям;

К_З – коэффициент заполнения печатной платы, обычно берется в пределах 0, 3…0, 8.

Рассчитываем площадь

(СВОИ ДАННЫЕ)

Таким образом, вычислив площадь отверстий вместе с площадью ЭРЭ, получим

(4);

Исходные данные для расчёта площади занимаемой ЭРЭ и отверстий, приводиться в таблице 3.

Таблица 3

Наименование	Количество	Площадь одного элемента, кв. мм	∑ F,
Конденсатор К10-17		31, 28	31, 28
Конденсатор К50-35		12, 56	12, 56
Конденсатор К73-17		222, 75	222, 75
Микросхема К561тЛ1
Предохранитель ВП4-1		75, 4	75, 4
Светодиод АЛ102В		9, 16	27, 48
Резистор С2-23		13, 20	184, 8
Резистор переменный СП3-19А
Переключатель ПГ2-29		75, 4	75, 4
Диод Д814А
Диод Д223А
Транзистор КТ118А		9, 168	9, 168
Транзистор КТ3107Б		8, 162	8, 162
Транзистор КТ209Б		8, 162	8, 162
Тиристор КУ208Г		51, 36	51, 36
Отверстия
О, 8

Выбираем коэффициент заполнения печатной платы, который обычно берется в пределах от 0, 3 до 0, 8.

Коэф.заполнения!!!

Отсюда площадь печатной платы:

(5);

длина стороны печатной платы по ГОСТ 10317-79 должна заканчиваться 0 или 5.Далее подбираем размеры платы из неравенства:

ФОРМУЛА

Из реальных размеров разведённой платы длина сторон 60 и 60 мм, т.е.

А = 60 мм, В = 60 мм:

НЕРАВЕСТВО!

Рассчитаем реальный коэффициент заполнения по формуле:

(6);

где и выбранные размеры печатной платы.

Отсюда следует:

(свои данные)

Рассчитываем диаметр контактных площадок по формуле:

(7);

где b – радиальная ширина контактной площадки, мм;

Δ d – предельное отклонение диаметра монтажного отверстия, мм;

Т_d – значение позиционного допуска расположения осей отверстий, мм;

Т_D – значение позиционного допуска расположения центров контактных площадок, мм.

Отсюда следует:

Определяем минимальное расстояние между центрами двух соседних отверстий для прокладки нужного количества проводников по формуле:

(8);

где d_О1 и d_О2 – диаметры монтажных отверстий, между которыми прокладываются проводники, мм;

n – количество прокладываемых проводников;

Δ t – предельное отклонение ширины печатного проводника, мм;

T_l – значение позиционного допуска расположения печатного проводника, мм.

(свои данные)

2.3 Расчёт надёжности

Надёжность –это свойство изделия сохранять работоспособность в течение заданного времени в заданных условиях эксплуатации.

Расчёт надёжности необходимо для определения гарантийного срока службы изделия, на основе которого выдают гарантийные обязательства.

Расчёт надёжности проводится практически на всех этапах проектирования, начиная с технического задания.Различают три метода рачёта надёжности:

- прикидочный рачёт – проводится в тех случаях, когда происходит проверка требований по нажёжности, выдвинутых заказчиком в техническом задании;

-ориентировочный расчёт – проводится на этапе эскизного проектирования после разработки принципиальной электрической схемы и выбора элементной базы;

- окончательный рачёт – проводится на этапе технического проектирования, когда просчитана электрическая схема, т.е. известны режимы работы элементов.

В данном случае проводится окончательный расчёт.Он дает наибольшую точность, т.к. учитывает все выбранное элементы, их режимы работы, температуру внутри блока и условия экспуатации.

Для упрошения рачёта применяют два допущения:

- элементы имеют основное соединение;

- отказы носят случайный и независимый характер.

В этом случае интенсивность отказов рассчитывается по формуле: 9

λ x=8, 288 ⋅ ⋅ 2, 7=22, 378 ⋅ = =190001 (9);

Где - коэффициент, учитывающий условия экспуатации изделия;

- поправочный коэффициент, учитывающий режим работы элементов и температуру внутри блока;

- интенсивность отказа элемента, работающего в номинальном режиме при нормальных условиях эксплуатации;

- количество однотипных элементов, работающих в одном режиме при одинаковых температурах.

Исходные данные для расчёта интенсивности отказа устройства сведены в таблицу 4.

Для расчёта надёжности в качестве элементов взяты российские аналоги.

Таблица 4

Тип элемента	Количество	Интенсивность отказа , 1/ч	Режим работы		, 1/ч	, 1/ч
	t, °С
КонденсаторК10-17		0, 14	0, 5	-65...+125	0, 6	0, 084	0, 084
КонденсаторК50-35		0, 24	0, 7	-40…+105	0, 1	0, 024	0, 024
КонденсаторК73-17		0, 14	0, 5	-55…+100	0, 6	0, 084	0, 084
МикросхемаК561тЛ1		0, 1	-	-45...+85		0, 1	0, 1
Предохранитель ВП4-1		0, 8	0, 3	-60…+100	0, 6	0, 48	0, 48
Светодиод АЛ102В		1, 2		-60…+70	0, 83	0, 996	2, 988
Резистор С2-23		0, 02	0, 6	-55….+125	0, 52	0, 0104	0, 146
Резистор переменныйСП3-19А		0, 07	0, 3	-60...+155	1, 1	0, 77	0, 77
Переключатель ПГ2-29		1, 8	-	-50...+55		1, 8	1, 8
Диод Д814А		0, 5		-60...+125	0, 81	0, 405	0, 405
Диод Д223А		0, 25		-60…+125	0, 81	0, 203	0, 406
Транзистор КТ118А		0, 4	0, 6	-60…+100	0, 5	0, 2	0, 2
Транзистор КТ3107Б		0, 26	0, 6	-60…+135	0, 5	0, 13	0, 13
Транзистор КТ209Б		0, 4	0, 6	− 45…+100	0, 5	0, 2	0, 2
Тиристор КУ208Г		0, 5	0, 6	-60…+85	0, 79	0, 395	0, 395
Пайка		0, 004	-	+198		0, 004	0, 16
Итого		6, 824		-	11, 26	5, 8854	8, 288

Так как изделие эксплуатируется в стационарных условиях, то поправочный коэффициент будет равен 2, 7.Таким образом, интенсивность отказа равна:

Средняя наработка на отказ определяется по формуле:

= (10);

= =19000, 1 (ч).

Таким образом, средняя наработка на отказ равна ч.

Вероятность безотказной работы рассчитывается по формуле.

P(t)= (11);

где t-время работы.

Результаты расчета вероятности безотказной работы от времени сведены в таблицу 5

Таблица 5

t, ч					19000.1
	0.00022378	0.0022378	0.022378	0.22378	0.4252
P(t)	0.9997762	0.997762	0.97762	0.7762	0.5748

Если (t) < 0, 1, то с достаточной степенью мощностью вероятность безотказной работы определена по формуле:

По результатам расчета строится график зависимости безотказной работы времени, приведенный на рисунке 17. Вероятность безотказной работы складывается в линейном масштабе, времени в логарифмическом масштабе

Рисунок 17

Гарантийный срок службы определяется на уровне 0, 7.В данном случае определяется по формуле:

tr =

При этом ⋅ t= 0, 356.

Исходя из двадцатичетырёхчасового рабочего дня и двенадцати месяцев в году, гарантийный срок службы составляет 2 года

Самым ненадёжным элементом в схеме является переключатель.

Требуемая надежность задается в технических требованиях на разрабатываемое изделия.Обеспечивается на рациональной схемой и конструкцией, оптимальным выбором элементной базы с учетом условий эксплуатации, выбором оптимального технологического процесса, а также соблюдением инструкции по эксплуатации.

Методы повышения надежности условно подразделяются на:

- общие;

- специальные.

Общие методы повышения надежности могут рассматриваться как на этапе проектирования, так и на этапе производства.

На этапе проектирования общие методы заключаются в:

- максимальном упрощении принципиальной схемы сокращением числа элементов, но при этом сохраняется заданное функционирование и заданные выходные параметры устройства;

- применение комплектующих изделий с более высокой надежностью;

- широкое использование унифицированных узлов, проверенных и обработанных в условиях массового производства;

- обеспечение высокой ремонтопригодности изделия.

- На этапе производства общие методы повышения надежности:

- точное соблюдение требований технологии чертежей и технической документации

- тщательный контроль материалов и комплектующих изделий, применяемых в устройстве;

- внедрение технологии, обеспечивающей высокое качество производственных процессов;

- автоматизация и механизация производственных процессов;

- повышение общей культуры производства.

Специальные методы повышения надежности бывают следующие:

- использование элементов в облегченном режиме;

- тренировка элементов перед установкой в изделие;

- резервирование.

Тренировка обычно состоит в установке элементов в номинальный режим и выдержке этих определенное время в номинальном режиме. Это сокращает время приработки готового изделия.

2.4 Описание конструкции

В термостабилизаторе использованы детали: переменный резистор - РП1-64А, терморезистор - ММТ-1, резистор R9 - КИМ мощностью 0, 125 Вт, конденсатор С2–К50-35 Переключатель SА1 - перемычка, устанавливаемая в нужное положение перед применением стабилизатора.

Заключение

Курсовой проект выполнен в полном объеме в соответствии с техническим заданием, календарным планом и оформлен в надлежащем порядке. Проведены: обоснование и выбор элементной базы, расчет печатной платы, расчёт надежности, описание конструкций и принципа действия устройства.Выполнены чертежи схемы электрической принципиальной, печатной платы, сборочный чертеж. Выполнена текстовая конструкторская документация: спецификация и перечень.

Конструированное устройство предназначено для охлаждения, хранения и транспортировки крови и гемо компонентов до мест переработки или их непосредственного использования (медицинские стационары и передвижные госпитали)

Список литературы

1. Радио, 2003, № 3, стр-39. Условные графические обозначения на схемах.

2. Цифровые микросхемы: Шило В.Л.-М: радио и связь, 1987, стр-352.

3.Галкин В.И. и др. Полупроводниковые приборы: Справ. В.И. Галкин, А.Л. Булычёв, П.М. Лямин. – Мн.: Беларусь, 1994г, стр- 347.

4.Фрумкин Г.Д.< < Расчёт и конструирование РЭА> > -М: высшая школа, 1989, стр-523.

5.Электронные компоненты, радиодетали.- Электрон.дан.- Режим доступа: https://www.chipdip.ru/

6.Радио, 1995, № 1, стр-43. Постоянные конденсаторы К73-17.

7.Масленников М.Ю.Справочник разработчика и конструктора РА. Элементная база. Книга 1/М.Ю.Масленников, Е.А.Соболев, Г.В.Соколов и др.-М.: типография ИТАР-ТАСС, 1993, стр-156.

8. Ефимов И.Е., Козырь И.Я., Горбунов Ю.И., " Микроэлектроника", М., " Высшая школа", 1987 г.

9.Брюханов В.Н. и др. Теория автоматического управления. - М: Высшая школа, 2000 г.

10. Сайт википедияhttps://ru.wikipedia.org/wiki/