Повышение качества выпускаемой продукции, снижение затрат на её производство, повышение срока службы и надёжности выпускаемых изделий, рациональное использование материалов, дальнейшее развитие унификации и нормализации являются основными задачами современной радиоэлектронной промышленности. Это тесно связано с повышением качественных показателей составляющих их электрорадиоэлементов (ЭРЭ). Поэтому вопросы проектирования и рационального использования этих элементов очень важны для разработчиков радиоэлектронной аппаратуры.
Практически все исполнительные системы, в том числе и радиоэлектронные, содержат различные элементы коммутации. Их функциональные возможности обусловили широкое применение таких элементов в системах: автоматики и телемеханики; сигнализации; контроля и защиты; распределения электрической энергии; коммутации линий связи и передачи информации; резервирования и сопряжение устройств, работающих на различных принципах действия или энергетических уровнях; дистанционного управления исполнительными устройствами, а так же в системах ручного управления электронных аппаратов (ЭА). С ростом уровня автоматизации и функциональным усложнением ЭА непрерывно возрастает число применяемых коммутационных устройств и возрастает ответственность выполняемых ими функций.
Разнообразие требований, возникающих в процессе проектирования современных ЭА, привело к появлению большого числа разновидностей коммутационных устройств, различающихся по назначению, принципу действия, конструктивному исполнению, схемотехническим параметрам и другим признакам, определяющим их технические возможности и область применения. Развитие каждой разновидности коммутационных устройств отражает непрерывное повышение требований к их эксплуатационным и функциональным параметрам. Общие требования сводятся к снижению энергии, используемой для управления, увеличению быстродействия, улучшению качества коммутации (недопустимость вибрации контактов, формирование импульсов с крутыми фронтом и срезом и т.п.), повышению надёжности, обеспечению конструктивно-параметрической совместимости с другими элементами ЭА.
Одними из самых сложных для проектирования коммутационных устройств являются ВЧ и СВЧ элементы коммутации, что связано с ростом паразитных параметров и нестабильности, обусловленных физическим эффектом протекания переменного тока.
Данный курсовой проект посвящен разработке высокочастотного переключателя, который предназначен для коммутации сигналов частотой до 10 МГц. В ходе выполнения проекта на основе анализа требований технического задания, обзора аналогичных конструкций сформулированы дополнительные требования к будущему изделию и произведен выбор направления проектирования. Произведен расчет переключателя, выполнена эскизная проработка его элементов и разработана общая конструкция изделия. Все принятые конструкторские решения подкреплены соответствующими расчетами.
Высокочастотный переключатель предназначен для коммутации сигналов частотой до 10 МГц в стационарных электронных аппаратах и относится к коммутационным устройствам ручного управления.
Согласно техническому заданию переключатель должен обеспечивать замыкание на четыре положения при следующих характеристиках:
- коммутируемое напряжение до 250 В;
- коммутируемый ток до 0,15 А;
- сопротивление изоляции около 1 ГОм;
- ёмкость между соседними контактами 1 пФ.
Исходя из этих параметров, нужно обеспечить надёжную изоляцию между контактными парами, а также корпусом.
Высокочастотный переключатель предназначен для эксплуатации в радиоизмерительной аппаратуре, то есть в помещениях и на открытом пространстве. Климатическое исполнение переключателя должно соответствовать категории УХЛ 4.2 ГОСТ 15150-69, что предполагает следующие нормы воздействий [1]:
- воздействия температуры:
1) предельное верхнее значение +40°С;
2) верхнее значение +35°С;
3) среднее значение +20°С;
4) нижнее значение +10°С;
5) предельное нижнее значение +1°С.
- воздействия относительной влажности при +20°С: 98%,
- атмосферное давление воздуха окружающей среды: 86-104 кПа.
Данные условия эксплуатации не предусматривают необходимости в особых конструктивных мерах по защите изделия от воздействий факторов внешней среды.
Габариты и масса разрабатываемого переключателя должны быть незначительные, что обусловлено не большими рабочими значениями коммутируемых токов и рабочих напряжений.
Запланированная программа выпуска 2000 шт. в год обусловливает изготовление переключателя в условиях мелкосерийного производства. При этом его конструкция должна быть не сложной, выполнена с учетом типовых технологических операций и при ее изготовлении должен быть использован распространенный сортамент конструкционных материалов [2].
Использование при производстве переключателя операций типового технологического процесса изготовления призвано увеличить экономический эффект и снизить себестоимость производства.
Рассмотрим общие тенденции развития и существующие конструктивные решения относительно переключателей с ручным управлением.
Коммутационные устройства ручного управления предназначены для коммутации электрических цепей с помощью ручного привода. В зависимости от способа управления приводным механизмом они подразделяются на следующие группы [2]:
- нажимные (кнопочные);
- перекидные (тумблеры);
- поворотные (галетные и барабанные);
- движковые.
Каждый из способов управления имеет свои преимущества и недостатки. Например, с точки зрения оперативности (быстродействия) и удобства работы оператора предпочтение отдаётся нажимному способу управления. Однако при этом способе управления усложняются устройства надёжной фиксации кнопок в определённых положениях. В настоящее время более или менее чёткая фиксация обеспечивается не более чем в двух положениях, что является недостатком нажимного управления. Кроме того, для индикации фиксированного положения кнопок нужны специальные индикаторы и защита от случайного нажатия.
При перекидном способе управления в тумблерах обеспечивается более надёжная фиксация положения приводного механизма, а индикация состояния определяется положением рычага. Недостатками перекидного способа являются значительные усилия на рычаг для перевода тумблера из одного положения в другое, а также малое число положений (полюсов) при переключении (не более трёх).
Наибольшая многополюсность (множество положений) реализуется при поворотном способе управления. Благодаря особенностям конструкции в поворотных переключателях обеспечивается малое и стабильное сопротивление контактов.
При движковом способе управления надёжная фиксация переключателя обеспечивается в двух положениях. Применяются движковые переключатели в аппаратуре, у которой выступающая часть приводного механизма должна быть малой.
Коммутационные устройства ручного управления бывают, как мгновенного действия, когда скорость их перехода из одного состояния в другое практически не зависит от скорости перемещения привода, так и обычного. К коммутационным устройствам мгновенного действия относятся кнопки и микротумблеры на базе микропереключателей.
В зависимости от степени защищённости от факторов окружающей среды коммутационные устройства ручного управления бывают:
- пылебрызгозащищенные;
- герметические;
- с применением герконов и др.
Для нормальных условий эксплуатации применяются обычные конструктивные меры обеспечения работоспособности.
Коммутационные устройства ручного управления в зависимости от рабочей частоты подразделяются на:
- низкочастотные;
- высокочастотные.
Рабочая частота определяет номенклатуру материалов, использующихся для изготовления переключателей, зазоры и размещение токоведущих элементов в конструкции.
К основным, контролируемым при проектировании, параметрам коммутационных устройств ручного управления относятся [3]:
- усилие или момент переключения;
- число положений переключения;
- способ фиксации;
- диапазон коммутируемых напряжений;
- диапазон коммутируемых токов;
- максимальная коммутируемая мощность;
Страницы: 1, 2
