Автор работы: Пользователь скрыл имя, 29 Декабря 2010 в 00:41, Не определен
Курсовой проект
Министерство образования и науки Российской Федерации
Марийский
государственный технический
«Менеджмент в радиотехнике»
Выполнил: студент гр РТ-51
Павлов А.В.
Проверил:
Усынина Т. С.
Йошкар-Ола
2010
Функционально-
Устройство предназначено для поиска проложенных под землей или в кабельных каналах бетонных и кирпичных зданий электрических проводов и кабелей, находящихся под напряжением.
В устройстве можно выделить 4 основных узла: антенна (параллельный колебательный контур), усилительный каскад, выходной каскад и узел питания.
Принцип действия устройства основан на том, что при попадании катушки индуктивности колебательного контура в переменное магнитное поле проводника, по которому течет переменный электрический ток, в ней наводится ЭДС, пропорциональная величине этого поля. В колебательном контуре возникают вынужденные колебания с частотой равной частоте изменения магнитного поля, наводящего ЭДС в катушке. Сигнал с колебательного контура усиливается в усилительном каскаде, собранном на транзисторе VT1 до уровня, необходимого для корректной работы операционного усилителя. Выходной каскад собран на операционном усилителе DA1 и предназначен для усиления сигнала до уровня, необходимого для работы выходного каскада. Выходной каскад можно условно разделить на визуальный и звуковой. Визуальный выходной каскад служит для выпрямления сигнала операционного усилителя и измерения тока этого сигнала с помощью амперметра. Звуковой выходной узел предназначен для возможности прослушать сигнал звуковой частоты при наличии сигнала на входе устройства.
Рисунок 2
Опишем состав блоков, входящих в устройство:
колебательный контур – WA1, C1;
усилительный каскад – C2, C3, C4 C5, R1, R2, R3, R4, VT1;
выходной каскад – C6, C7, C8, C9, C10, R5, R6, R7, R8, R9, DA1, VD1, VD2, PA1, BF1, X1;
узел питания – R10, HL1, GB1.
В соответствии с блок схемой построим структурную модель устройства (рисунок 3).
Определим функции всех структурных элементов (таблица 1).
Таблица 1
№ | Формулировка функции | Класс
функ- |
Код
функ- |
1 | Обнаружить
электромагнитное поле вокруг скрытого
проводника
Обеспечить удобство и безопасность при поиске скрытой проводки |
главная второст. |
Ф1 Ф2 |
2 | Преобразовать электромагнитное поле скрытого проводника в электрический сигнал | основная | Ф11 |
3 | Усилить слабый сигнал колебательного контура | основная | Ф12 |
4 | Преобразовать сигнал для визуального и слухового восприятия оператором | основная | Ф13 |
5 | Обеспечить
устройство электрической энергией,
необходимой для его |
основная | Ф14 |
6 | Запасти энергию магнитного поля скрытого проводника | основная | Ф111 |
7 | Запасти энергию электрического поля скрытого проводника | основная | Ф112 |
8 | Усилить сигнал
до уровня, необходимого для работы
ОУ
Согласовать выходное сопротивление колебательного контура с входным сопротивлением ОУ |
основная
вспомог. |
Ф121
f121,1 |
9 | Усилить сигнал до уровня, необходимого для работы индикаторных элементов | основная | Ф123 |
10 | Преобразовать сигнал для визуального обнаружения оператором | основная | Ф131 |
11 | Преобразовать сигнал для звукового обнаружения оператором | вспомог. | f132 |
12 | Обеспечить
устройство электрической энергией,
необходимой для его |
основная | Ф141 |
13 | Подключить к устройству источник постоянного тока | вспомог. | f142 |
14 | Сигнализировать
о подключении источника |
вспомог. | f141,1 |
15 | Увеличить амплитуду сигнала колебательного контура | основная | Ф1211 |
16 | Предотвратить протекание постоянного тока в последующие цепи и из них | основная | Ф1212 |
17 | Обеспечить поступление части выходного напряжения активного элемента на его вход | основная | Ф1213 |
18 | Создать путь прохождения сигнала в обход высокоомным сопротивлениям | основная | Ф1214 |
19 | Установить
рабочую точку активного |
основная | Ф1215 |
20 | Задать режим
работы ОУ
Согласовать входное сопротивление ОУ с выходным сопротивлением предыдущего каскада |
основная
вспомог. |
Ф1221
f1221,4 |
Продолжение таблицы 1
21 | Увеличить амплитуду сигнала предварительного усилителя | основная | Ф1222 |
22 | Обеспечить поступление части выходного напряжения активного элемента на его вход | основная | Ф1223 |
23 | Подавить переходные напряжения, возникающие в ОУ | основная | Ф1224 |
24 | Предотвратить протекание постоянного тока в последующие цепи и из них | основная | Ф1311 |
25 | Преобразовать
переменное напряжение сигнала в постоянное
Ограничить уровень сигнала, подаваемого на индикаторный элемент |
основная вспомог. |
Ф1312 f1312,1 |
26 | Визуально отобразить наличие тока в цепи амперметра | основная | Ф1313 |
27 | Обеспечить возможность удобного подключения громкоговорителей | вспомог. | f1321 |
28 | Сигнализировать с помощью звукового сигнала об обнаружении скрытой проводки | вспомог. | f1322 |
29 | Ограничить ток, протекающий в цепи индикатора включения питания | вспомог. | f141,1 |
30 | Сигнализировать визуально о включении батареи в цепь устройства | вспомог. | f141,1 |
31 | Согласовать выходное сопротивление предварительного усилителя с входным сопротивлением ОУ | основная | Ф1221,1 |
32 | Установить
рабочую точку активного |
основная | Ф1221,2 |
33 | Обеспечить режим работы активного элемента по постоянному току | основная | Ф1221,3 |
34 | Преобразовать часть электрической энергии сигнала в тепловую в цепи подавления переходных напряжений | основная | Ф1224,1 |
35 | Запасти энергию электрического поля сигнала в цепи подавления переходных напряжений | основная | Ф1224,2 |
36 | Ограничить ток, протекающий в цепи амперметра | основная | Ф1312,2 |
37 | Преобразовать переменное напряжение сигнала в постоянное | основная | Ф1312,3 |
38 | Ограничить ток, протекающий через индикаторный элемент | основная | Ф1312,4 |
По данной таблице построим функциональную модель (рисунок 4).
5 Количественная оценка функций
Метод экспертной оценки
Относительная важность Rn функции Фn в объекте в целом определяется как произведение относительной значимости этой функции на данном уровне иерархии на значение относительной важности вышестоящей функции. Зададим относительную важность функций Ф1, Ф2:
R1 = 0,6
R2 = 0,4
здесь стоит сказать, что второстепенная функция Ф2 имеет столь высокое значение относительной важности в связи с тем, что искомая проводка может находиться под высоким напряжением, поэтому вопросам безопасности должно быть уделено особое внимание.
Для
последующих функций Фnm важность
Rnm = Rn×rnm.
r11 = 0,25 R11 = 0,6·0,25 = 0,15
r12 = 0,25 R12 = 0,25·0,6 + 0,25·0,4 = 0,25
r13 = 0,3 R13 = 0,3·0,6 + 0,3·0,4 = 0,3
r14 = 0,3 R14 = 0,3·0,6 + 0,3·0,4 = 0,3
Метод попарного сравнения
Для определения значений rnmk воспользуемся методом попарного сравнения. Результаты представлены в таблице 2.
Определим важность функций:
Таблица 3
Функция | Важность функции | Функция | Важность функции |
Ф111 | 0,01 | Ф1223 | 0,008 |
Ф112 | 0,01 | Ф1224 | 0,004 |
Ф121 | 0,011 | Ф1311 | 0,006 |
Ф123 | 0,01 | Ф1312 | 0,016 |
Ф131 | 0,013 | Ф1313 | 0,0187 |
f132 | 0,001 | f1321 | 0,0013 |
Ф141 | 0,017 | f1322 | 0,0013 |
f142 | 0,001 | Ф1221,1 | 0,0085 |
Ф1211 | 0,0116 | Ф1221,2 | 0,01 |
Ф1212 | 0,007 | Ф1221,3 | 0,01 |
Ф1213 | 0,01 | Ф1224,1 | 0,0034 |
Ф1214 | 0,009 | Ф1224,2 | 0,0028 |
Ф1215 | 0,01 | Ф1312,2 | 0,0075 |
Ф1221 | 0,0088 | Ф1312,3 | 0,01 |
Ф1222 | 0,012 | Ф1312,4 | 0,014 |
6 Оценка стоимости функций
Составим перечень элементов, входящих в схему.
Таблица 4
Поз. | Наименование | Кол. | Стоимость | ||
C1 C2,С10 C3 C4,С9,С11 C5,С6,С8 С7 |
Конденсаторы
K53-14- 0.01 мкФ × 10 В ±10% K53-14- 100 мкФ × 10 В ±10% K53-14- 10 мкФ × 10 В ±10% K53-14- 1 мкФ × 10 В ±10% K53-14- 4,7 мкФ × 10 В ±10% K53-14- 0,1 мкФ × 10 В ±10% |
1 2 1 3 3 1 |
4.5 20 1.6 4.8 4.8 1.6 | ||
L1 |
Катушка индуктивности
КИГ-0,2-27 мкГн |
1 |
26 | ||
DA1 |
Операционный
усилитель
К174УН14 |
1 |
100 | ||
R1 R2 R3,R5 R4 R6 R7 R8 |
Резисторы
C1- 4- 240 кОм ±10% C1- 4- 510 Ом ±10% C1- 4- 1,5 кОм ±10% C1- 4- 4,7 кОм ±10% C1- 4- 10 кОм ±10% C1- 4- 12 Ом ±10% C1- 4- 1 Ом ±10% |
1 1 2 1 1 1 1 |
1 1.2 2.8 1.4 1.4 1 1.2 | ||
R9
R10 |
C1- 4- 47 кОм ±10%
C1- 4- 1,2 кОм ±10% |
1
1 |
1.2
1.2 | ||
VT1 |
Транзистор
КТ3102Б |
1 |
30 | ||
VD1, VD2 HL1 |
Диоды
КД512Б АЛ307БМ |
2 1 |
14.60 15 | ||
GB1 |
Источник
постоянного напряжения
GP 1604G |
1 |
50 | ||
BF1 |
Наушники
1524 |
1 |
28 | ||
PA1 |
Миллиамперметр
М 4228 10-0-10И.84 |
1 |
130 | ||
BF1 |
Батарея
GP 1604G |
1 |
55 | ||
SA1 | Переключатель
П2Т-3 |
1 |
31 | ||
X1 |
Разъем
EY-501N |
1 |
18 |
Информация о работе Функционально-стоимостной анализ устройства поиска скрытой проводки