Курсовая работа: Автономный светильник для комнатных растений

ОБЛАСТНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

«Смоленская областная технологическая академия»

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Тема: Автономный светильник для комнатных растений

Преподаватель:

Афанасьев Н.С.

Студент:

Куликов А.А.

Содержание

Введение

1. Назначение, основные технические характеристики

2. Структурная схема изделия

3. Принципиальная схема изделия

4. Разработка инструкции по настройке и регулировке

5. Характерные неисправности изделия

6. Алгоритм поиска неисправностей изделия

7. Расчетная часть

7.1 Электрический расчет

7.2 Расчет надежности

Заключение

Литература

автоматический светильник принципиальная схема

Введение

В данной работе рассматривается устройство автоматического светильника для комнатных растений. Его основная задача обеспечивать комнатные растения достаточным светом, когда уровень освещения в комнате низок, это позволит без проблем поддерживать здоровое состояние растений.

Актуальность: Растения снижают уровень углекислого, что в больших городах особенно актуально, а здоровые комнатные растения позволят поддерживать в комнате приятную атмосферу и насыщать ее кислородом, что благотворно сказывается на здоровье домочадцев.

Производственная значимость: Возможно и экономически выгодно применять данный вид светильник не только для выращивания комнатных растений, но и в парниках, так как светодиоды реагируют только если естественного освещения не достаточно, то есть в вечернее время и пасмурную погоду.

Цели и задачи проекта: исследовать назначение рассматриваемого устройства и в соответствии с заданными техническими характеристиками; осуществить выбор схемы электрической принципиальной изделия; описать принцип действия, произвести разработку инструкции по ремонту и регулировке, которая должна содержать необходимый набор контрольно-измерительной аппаратуры, схему ее подключения, порядок проведения технологических операций, необходимую инструкцию по технике безопасности и противопожарной безопасности; выявить характерные неисправности рассматриваемого изделия, привести методы их поиска и устранения, на основании чего составить алгоритм поиска неисправностей с указанием его назначения, правил и порядка составления, в алгоритме привести необходимый набор контрольно-измерительной аппаратуры, используемой на каждом этапе диагностики; выполнить расчет надежности, целью которого будет являться нахождение среднего времени наработки на отказ изделия и вероятность его безотказной работы; произвести электрический расчет.

1. Назначение, основные технические характеристики

Данное изделие предназначено для автоматического освещения помещения в условиях недостаточной естественной освещенности.

ТТХ приведены в таблице 1

2. Структурная схема изделия

Структурная схема разрабатывается на начальных стадиях проектирования и предшествует разработке схем других типов. Структурная схема определяет основные функциональные части изделия, их назначение и взаимосвязи между ними. Схема отображает принцип действия изделия в самом общем виде.

Схема электрическая структурная приведена на рисунке 1.

Рисунок 1 - Структурная схема изделия

При проектировании структурной схемы были учтены назначения каждого из блоков входящих в состав устройства автоматического светильника для комнатных растений

Стабилизатор набряжения - можно использовать стандартный блок питания для мобильных телефонов

Фоторелле на фототранзисторах - отвечает за автоматическое включение светодиодов при недостаточном освещении

Светодиоды - можно использовать как маломощные светодиоды, так и лампы накалывания (для ламп накалывания нужно изменить напряжение до 7 В)

3. Принципиальная схема изделия

На основе предложенной структурной схемы была составлена схема электрическая принципиальная изделия, она приведена на рисунке 2.

Рисунок 2 - Схема электрическая принципиальная изделия

Устройство предназначено для освещения растений в темное время суток, но так же может использоваться как компактный автоматический светильник для улицы и крыльца в частных домах и как автоматический ночник. Принцип работы светильника основывается на фотореле, который в свою очередь с помощью фототранзисторов реагирует на уровень света. При достаточном освещении сопротивление фототранзистора VT 1 мало, что в свою очередь позволяет всему току, который контролируют резисторы R1 и R2 спокойно проходить через него. Напряжения для работы транзисторов VT 3 и VT 4 недостаточно, поэтому они остаются закрытыми, а светодиоды обесточенными. По этой причине светильник не начинается работать днем или когда на светочувствительный элемент попадает достаточное количество люменов. Нужно заметить, что в таком режиме потребление тока не превышает 0.1 мА. Но чем меньше на фототранзистор VT1 поступает света, тем большим сопротивлением он начинает обладать, напряжение в нем увеличивается, пока его не начинает хватать для открытия транзистора VT2, соответственно, ток попадает на резисторы R3 и R4, что помогает отрегулировать напряжение для открытия транзисторов V3 и VT4. Ток для работы светодиодов устанавливают подборкой резистора R5, исходя из количества и мощности светодиодов, нужно высчитать сопротивление резистора. Чем больше используется светодиодов или чем они мощнее, тем меньше сопротивление должно быть у резистора R5.

Интересно, что при замене обычного резистора R5, на построечный резистор, можно изменять тип и количество ламп от ситуации, без серьезного изменения электросхемы и трудоемких расчетов.

4 Разработка инструкции по настройке и регулировке

Соблюдение инструкции по настройке и регулировке позволяет правильно включить автоматический светильник для лампы и настроить его для комфортной сборки и использования.

Все детали размещены на односторонней печатной плате. Применены постоянные резисторы - С2 - 23 и построечный СП 3-3. Транзисторы КТ3107Б можно заменить транзисторами КТ203Д, КТ209В, КТ209Е, КТ361Б, КТ361Г, КТ361Е. Фототранзистор ТЕРТ5600 или BPW85B. Диоды - любые маломощные, светодиод - белого свечения (на ток 20-30 мА), до 10 штук, мощные светодиоды КИПД138А или SVL03P1 - не более двух, так как суммарный потребляемый ток не должен превышать 0,5 А или же лампы накалывания на напряжение 6,3 В при увеличении напряжения питания до 7В, резистор токоограничивающий R5 не нужен.

Вопросы техники безопасности при работ по монтажу элементов на печатную плату нужно учесть следующие опасности:

Опасности механического характера.

· Запрещается использование любого нестандартного инструмента, не прошедшего специальные испытания и не имеющего сертификата.

· достаточная освещенность

· механическая прочность и устойчивость рабочего места

· обязательное наличие воздухоотсоса при работе связанных с пайкой и использованием химических веществ

· надежное механическое (устойчивое) расположение измерительных приборов, устройств, приспособлений.

Опасности электрического характера.

· К работе с любыми электроустановками допускаются лица, обученные безопасным методам работы. Инструмент должен быть с изолированными ручками. Измерение режимов работы устройства производить только одной рукой. Переносное освещение должно использоваться с напряжением не свыше 36 В. Работать с разобранным и выключенным аппаратом разрешается только в одежде с длинными рукавами.

Опасности термического характера.

· Из-за перегрева происходит отслаивание фольги печатного монтажа. При работе с паяльником нужно быть предельно острожным, необходимо иметь аптечку на рабочем месте.

Опасности химического характера.

· Запрещается даже использовать кислотосодержащие флюсы и агрессивные промывочные жидкости. При пайке иметь вытяжку при использовании клея проветривать помещение.

Противопожарная безопасность.

· Не оставлять паяльник без присмотра. При возгорании обесточить ремонтируемый аппарат, для тушение радиоаппарата допустимо использование только углекислот

5. Характерные неисправности изделия

Неисправность - состояние технического устройства, при котором хотя бы один из его основных или дополнительных параметров не соответствует требованиям, обусловленным технической документацией. В неисправное состояние устройство переходит в следствии отказа или повреждения. Отказ приводит устройство в неработоспособное состояние, так как при этом, по крайней мере, один из основных параметров не соответствует техническим требованиям, предъявляемым к устройству. Повреждение может и не приводить к потере работоспособности, если вследствие повреждения устройство перестаёт соответствовать техническим требованиям только по дополнительным параметрам.

Характерные неисправности устройства автономного освещения комнатных растений указаны в таблице 2

Таблица 2 - Характерные неисправности устройства автономного освещения комнатных растений

6. Алгоритм поиска неисправностей изделия

Обычные неисправности можно отнести к двум типам: механические и электрические.

Механические неисправности часто появляются из-за воздействия внешних факторов, таких как удары, коррозия, использование некачественных материалов, эксплуатация не по назначению, вмешательство пользователя без инструкции и т.д .

К механическим неисправностям можно отнести сколы, царапины, трещины в корпусе или в печатной плате, обрыв контактов, взрыв лампочки, повреждение цоколя.

К электрическим неисправностям относят: необратимый пробой радиоэлемента, выгорание резисторов, вздутие и пробой конденсаторов, электрический пробой микросхем, необратимые ошибки прошивки микросхем.

В связи с такой классификацией все методы поиска неисправностей делятся на:

Основные группы:

1 Внешний осмотр, позволяет обнаружить механические и некоторые типы электрических неисправностей.

2 Последовательных измерений. Суть заключается в последовательной проверке входных и выходных параметров блоков изделий от входа к выходу и их сравнение с паспортными данными

3 Метод замещения, заключается в последовательной замене блоков изделия на заведомо исправные.

4 Метод исключения, с целью сокращения времени на отыскание неисправности и только в совокупности с каким-то другим методом.

5 Метод сравнения используется при отсутствии требуемой нормативно-технической документации и аналогичен методу последовательных измерений для ремонтируемого изделия и заведомо исправного.

Дополнительные методы:

1 Метод теплового воздействия.

2 Метод внешних воздействий.

3 Метод электропрогона.

Алгоритм поиска неисправностей электронного макета колледжа приведен на рисунке 3

Рисунок 3 - Алгоритм поиска неисправностей устройства контроля работы вентилятора

7. Расчетная часть

7.1 Электрический расчет

Рассчитаем и подберем светодиоды исходя из количества люменов, которые потребуются

Все источники света, как естественного, так и искусственного, излучают энергию, величина которой определяется по длине волн. При этом один источник энергии может излучать волны разной длины. Их суммарное количество формирует спектр, показатели которого колеблются от 300 до 2 500 нанометров. Поэтому, выбирая источник искусственного освещения, следует обратить внимание на его технические характеристики, поскольку неправильный выбор может привести к отрицательному результату.