CC BY
43
де т > 1 - параметр, що визначаеться експериментальним шляхом i зали-шаеться приблизно однаковим для апаратури одного класу.
Сгивв1дношения (2) - (4) разом з заданими параметрами P{t), Кг, а до-зволяють в повнш Mipi сформулювати вимоги вщноено системи РЕЗ-СД i оптишзувати конфнурацно останньоГ, починаючи 3i стади розробки функ-щональнсл схеми, наприклад передбачити необхщшсть збшынення надш-ност1 окремих складових РЕЗ, щоб компенсувати включения елеменив С Д.
Висновки
При оргашзацй' життевого циклу РЕЗ, який з метою шдвищення коефь щента roTOBHOCTi супроводжуеться СД доцшьно розглядати комплексну систему, що складаеться з двох шдсистем - безпосередньо з РЕЗ i вщповь дно1 СД, до складу якох входять спещалып елементи вбудоваш в РЕЗ. Таким шдоод дозволяе розпочати розробку СД на раншх стадшх проектування РЕЗ, забезпечивши умови для оптим1заци параметр!в як РЕЗ так i СД, при миимальних матер1альних витратах.
Лггература
L Долматов A.B., Кофанов Ю.Н., Увайсов С.Ю. Организация жизненного цикла изделий радиоэлектроники с учетом задач диагностики, // Качество ИПИ-технологии. - 2005, Ш 1. С.14-19,
2. Скляр Б. Цифровая связь. М.: Изд. дом "Вильяме", 2004. 1104 с.
3. Уткш Д.М., Шрських Г.О. Дагностування радюелектронно1 апаратури в шетру-меытальному середовишд LabVIEW.//BicmsK Нац, техн. ун-ту Украши "Кит. пол1-техн. ш-т". Cepifl - Радютехшка. Радюапаратобудування. - 2007.-Вип.35. С. 88-93.
4. Черкесов Г.Н. Надежность аппаратно-программных комплексов. СПб.: "Питер". 2005.-479 с.
Ключов! слова: радюелектрошка, радюелектронний зас!б, диагностика, контроль
Мирских ГЛ., Могильный СБ,, Уткин Д.Н. Организация жизненного цикла радиоэлектронных средств с учетом системы диагностики Показано, что при организации жизненного цикла радиоэлектронного устройства целесообразно рассматривать его как подсистему, которая входит в состав интегрированной системы наряду с подсистемой, выполняющей функции диагностики Mîrskikh G.A., Mogylnyi S JB., ütkin D.N. Organisation of the life circle with account of the diagnostic system It is shown, that at organization of life cycle of the radioelectronic device it is expedient to consider it as a subsystem, which is included into structure of the integrated system alongside with a subsystem carrying out function of diagnostics
УДК 621.314
1НЖЕНЕРНА МЕТОДИКА РОЗРАХУНКУ СМН1СНОГО НАКОПИЧУВАЧА РАД10ЕЛЕКТР0ННИХ ЗАСОБШ
Зтьковсъкий Ю. Ф., Смолятнов В.Г., Ыденко В,А.
Наведена методика выбору величины емност/ г параметргв напрут форсуючого конденсатора-накопичувача електромагнжнш виконуючш пристрою РЕЗ за допомо-гою номограм.
До складу радюелектронних засоб!в (РЕЗ) часто входять електромагшт-н! виконуюч! пристроГ (мехашзми та двигуни). для шдвшцення швидкосп спрацювання яких при зменшенш енергетичних витрат використовують
BicHUK Нацюнального техшчного университету Украши "КП1" 89 Серш - Радютехшка. Радюапаратобудування.-2008.-№36
р1зш методи та схеми форсування.
Постановка задач1
Покращити швидкоддо та енергетичш характеристики електромагшт-них виконуючих пристрош РЕЗ можна за допомогою IX форсованого включения [1], що пов'язане з прискореним накоииченням енергп в обмотках, яке досягаеться за рахунок шдвшцення додано!' на них потужноси. ГНдвищення потужност1 можна досягти використовуючи джерела живлен-ня з р!зними р!внями напруги [2,3], але при цьому коефнцент корисно'1 ди (ККД) пристроТв не дуже високий, 1нколи, використання джерел живлення з кшькома р1внями напруги е не доцшьним, або не можливим, наприклад, в автономних РЕЗ. Тод1 питания зменшення часу включения (выключения) та шдвшцення ККД виконуючих пристроУв РЕЗ вир1шуеться за допомогою емшсних накопичувач!в на основ1 конденсатор1в форсування, як1 акуму-люють рекуперуему енерпю, що накопичуеться в обмотках п1д час роботи.
Для розрахунку величини емноеи та параметр1в напруги конденсатора форсування, потр1бна розробка методики, що не потребуе складних розра-хунк1в. Таким чином задача досл!дження полягае в розробт:ц шженерно! методики, яка б дозволила при достатшй простот1 та наочносга в викорис-танш, одержати результат максимально наближений до дшсного.
Теоретичш викладки
Електромагн1тш виконуюч1 пристроТ РЕЗ можна уявити як активно -шдуктивне навантаження, паралельно до яко-го ув!мкнено конденсатор форсування - нако-пичувач С, рис. 1, що утворюе коливальний
КЬС -контур з високою добротшегю для ии +_
бшъш повнох передач! енергп.Е
3 метою визначення максимально! величини напруги шдзарядки конденсатора С проведе-мо анал!з даного режиму роботи схеми за умови Рис. 1
повнох передач! енергп, збереженох в шдуктивносп навантаження, на конденсатор форсування,
Електрична схема для розрахунку шдзарядки конденсатора показана на рис.1. На схем1 вказана поляршсть напруги на конденсатор! С 1 напрям струму в пщуктивност! обмотки що мае м1сце в початковий мо-
мент часу шсля включения навантаження. Для даного електричного лан-цюга може бути складене наступне диференщйне р!вняння [2]
Ь^С^ + Я.С^ + и^ 0. (1)
В ланцкш, що представлений на рис. 1, в залежноеп вщ величини параметров схеми можлиш три р!зш режими: аперюдичний, граничний чи критичний 1 пер1одичний чи коливальний. Дал! анал1з проводиться для ви-падку, коли в ланцкш в1дбуваються затухаюч1 синусо'щальш коливання.
90 Ысник Нацюнального технгчного ушверситету Украти "КПГ'
Серш - Радютехшка, Рад ¡о а п аратобудування. -2008. -№36
Враховуючи параметры електромагштних виконуючих пристрохв РЕЗ, та-кий режим виявляеться найбшьш характерным для даного ландюга [1]. Рь шення диференщального р1вняння (1), для випадку коливального процесу в ланцкш, при вдаутност! зовшшнього джерела збудження, зручно запи-сати у вигляд! [1]
ис = Ае-а*8т(псЬ1 + ¥). (2)
С-
• = С АеШ (-а бш + V) + сое (т^ + К))]. (3)
;с - ж ачхукисЬ1
Тодз струм в контур! Л
Пост!йн! гнтегрування А I Квизначимо з початкових умов (Ус(0) = 11п та и0) = /0 при /=0, початкове значения струму прийнято р!вним номшаль-ному струму в навантаженш. В залежност! в!д способу комутацп [2], вш
може в!др!знятись в!д номшального значения, таким чином / ^ = и»
0 к к'
де Кн - ошр навантаження, К - коеф!ц!ент, враховуючий в ск!льки раз!в струм в навантаженн! менше його номшального значения. 3 урахуванням прийнятих початкових умов отримуемо
А = V = агсщ-^-, (4)
бш¥ -±-+ а
частота в ласк их коли-
де а = ЯИ / 2ЬШХ ■ исЬ = ^(1 / СЬШ) - (Я1 /и2^) -
вань контуру, () = (1 / Ян ] С - добротшсть контуру.
Визначимо час 1т, при якому напруга на конденсатор! форсування дося-гае максимального значения, при цьому струм в обмотц! падае до нуля:
^ = 0. (5)
Ж
Розв'язання р!вняння (5) отримуемо у вигляд!
= г) = (6)
шсД а ) ысЬ а (1 + 2К) Поставляемо (6) в (2) з урахуванням (4) 1 зробивши математичн! пере-творення, отримуемо вираз, визначаючий максимальну напругу на форсу-ючому конденсатор!
исшх = ^+ £)* + *( 1-22) ехр {- — атё -
^ сос6 а(1 + 2К)
^сЬ_
(7)
3 урахуванням того, що фсЬ /а = ~ 1 вираз (7) матиме вигляд:
Вкник Нацшнального техмчного ушверситету Украгни "КШ" 91 Серш - Радютехшши Радюапаратобудування.-2008.-№36
ип
Чл.
к
л/(б + К)1 + К (1 - 20) ехр
аг^
1 + 2Х
(8)
Миимальне значения иСшх мае при () — 0,5, що в1 дповщае критичному режиму роботи контуру перезаряду. При цьому величина конденсатора форсування мае значения Скр - 4Ьких / К2Н. Подамо цю величину емност! у вигляда С = Скр/Х, де % - коефшдент, що показуе у скшьки раз1в значения
емност1 конденсатора форсування вщрЬняеться в!д його значения, в!дпов1-дно до критичного. Таким чином, вираз для визначення емност1 конденсатора форсування матиме вигляд:
4Д,
3 урахуванням, що <22 = Я/4, пред ставимо (8) у вигляд!:
л/А-1
2 К
ехр
1
"л/Л^Т
аг
1 + 2 К
(9)
(10)
3 використанням виразу (8) та (10) проведемо розрахунки, результата яких наведено в1дпов1дно в табл, 1 та табл. 2.
_____Таблиця 1
0 1 1,5 2 3 5 7
1 1,280 1,142 1,091 1,053 1,024 1,007
2 1,945 1,513 1,347 1,159 1,071 1,026
3 2,769 2,007 1,680 1,361 1,152 1,073
4 3,649 2,575 2,079 1,584 1,251 1,130
5 4,603 3,162 2,493 1,823 1,379 1,203
6 5,518 3,744 2,916 2,129 1,511 1,281
7 6,525 4,380 3,415 2,400 1,657 1,383
8 7,495 5,014 3,861 2,703 1,826 1,479
9 8,494 5,594 4,397 2,993 1,984 1,584
10 9,511 6,265 4,792 3,288 2,168 1,687
Таблиця 2
К X \ 1 1.5 2 3 5 7
10 1,635 1,349 1,160 1,135 1,041 1,017
40 2,893 2,102 1,739 1,404 1,163 1,085
80 4,118 2,852 2,279 1,720 1,318 1,165
120 5,061 3,429 2,714 1,991 1,444 1,239
160 5,832 3,989 3,098 2,215 1,559 1,322
200 6,589 4,420 3,453 2,421 . 1,683 1,389
240 7,269 4,861 3,747 2,634 1,786 1,454
280 7,828 5,227 4,056 2,834 1,883 1,515
320 8,438 5,631 4,322 3,004 1,988 1,574
360 9,031 6,018 4,613 3,107 2,083 1,631
400 9,598 6,395 4,894 3,319 2,168 1,710
Вкник Национального техмчного университету УкраХни "КП1" СерЫ - Радютехтка. Радшапаратобудувапня.-2008.-№36
Розрахунков! данш табл. 1, 2 використаемо для побудови номограм розрахунку величини емност! конденсатора форсування (див, рис. 2).
Уош 9 'ш ' / ЦС-ШЖ. ,. т 9 У* У
§ / / Ш
7 . / / 7
§ . / Ж=1 / 6 / ___.
$ / /■ |?=2,5 X 5 / ■ ж-1,5
4 / / ж=2 4. / / х=1.
$ / / у у 3 / /
Ж / у У ж=5 А /4
1./1 —1 {А
0 1 2 5 4 5 6 1 9 9 $ ё 48 96 Ш Ш Ж Щ Ш 323 Ж Ш Л
а) б)
Рис.2. Номограми для розрахунку емноеп конденсатор форсування 1 напруги на ньому
Причому на рис. 2,а наведена залежшсть в!дпов!дного иеревищення напруги на конденсатор! 11Сшх / II„ в1д добротност! контуру О, обчислена за формулою (8), а на рис. 2,6 - залежшсть в!дносного иеревищення напруги на конденсатор! иСшх / IIп вщ коефвдента X, обчислена за формулою (10). Отримане значения % ! використовуеться при розрахунках емност! конденсатора форсування. В цшому порядок розрахунку емност! конденсатора форсування наступний:
- по рис, 2,6 визначаеться значения коеф!ц!ента X для заданого значения иеревищення напруги на конденсатор! форсування у пор!внянш з напругою джерела живлення;
- за визначеним значениям X! вщомим параметрам електромагштних пристрош Ьи4Л та Кн, за формулою (9) розраховуеться величина емност! конденсатора форсування;
- июля розрахунку емност! конденсатора форсування по рис. 2,а, визначаеться добротшсть контуру перезарядки О, ! уточнюеться значения иСшх 110 формул! (8).
Шеник Нацюнального техтчного умверситету У крат и "КПГг 93 Сергя - Радютехнжа. Радшапаратобудування.~2008.~№36
Експериментальна перев1рка методики
3 метою перев1рки адекватност1 наведеио1 методики, буди визначеш па-раметри емност1 та напруги на конденсатор! форсування.
В якост! прикладу, виконаемо розрахунок величини емност1 конденсатора форсування для отримання 11СмАХ = 80 В, при наступних вшодних да-них: ип = 20 В, Кн = 3 Ом, 1МАХ = 27 мГц, К = 1.
I
Р.Н й
\ 1!сшх=79В
д /и
.44
и
Ш МЛХ~8Ш |
иь-^т"! г
I н
Ил
/V '
Ь^бЛА I
Рис. 3. Осцилограми напруги на конденсатор! форсування та струму на навантажешп.
По номограм! на рис. 2,6 для вщношення {/С4ш: /£/„ = 4 знайдемо кое-фшдент X = 78. ГПдставивши в (9) в1дом1 значения, знайдемо величину ем-ност1 форсуючого конденсатора С = 153-10-6 Ф. По номограм1 на рис. 2,а, знайдемо для иСшх / С7Я = 4 значения добротност! контуру перезаряду 2 = 4,4. 3 виразу (8) уточнюемо значения 11Сшх = 82,79Л.
Для пор1вняння розрахункових 1 експерименталышх даних, з урахуван-ням того, що величина емност1 конденсатора форсування в експеримеитх була обрана р!вного С - 150мкФ. зробимо уточнюючий розрахунок величи-
ни иСшх. 3 виразу (9), визначимо значения коефщента Л =
4Д,
СЯ1
= 80.
По номограм1 рис. 2,6 для Х = 80, визначаемо величину вщношення искмх/ип =4,1, зв!дки иСшх = 82В. По номограм1 рис. 2,а визначаемо значения добротност! контуру перезарядки = 4,5, використовуючи його
94 Шсник Нацюнального техничного университету Украши "КП1"
Серы -РадютехнЫа. Рад'юапаратобудування.-2008.-№36
Автоматюащя проектування та виробництва padioanapamypu
в (8) для розрахуяку UCmx = 82,02 В.
Аишизуючи експериментальш осцилограми, рис. 3, напруги та струму, Де ^смах - напруга на конденсатор! форсування п!д час перезарядки; UyrUc - напруга джерела живлення, та на конденсатор! форсування в ро-бочому режим!; IL - струм на навантаженн! виконуючих пристрохв РЕЗ, можна побачити, що за рахунок напруги С/смах, яка нагромаджуеться в фо-рсуючому конденсатор!, значно покращуеться фронт !мпульсу струму на-вантаження 1\ що дозволяе збшынити швидкодш спрацювання виконую-чого пристрою РЕЗ та покращити енергетичн! характеристики та ККД схе-ми. При пор!внянш з експериментальними значениями напруги заряду фо-рсуючого конденсатора, рис. 3, де середня величинастановить, 11Сшх= 80 В, тод! в!дносна похибка для розрахункових та вим!ряних значень не переви-щуе 3%, що задовшьно для инженерно!' методики. Розб!жност! м!ж експериментальними та розрахунковими даними можна пояснити наявшстю в коливальному контур! втрат при перезарядщ.
За рахунок форсованого переключения виконуючих пристрохв РЕЗ, можна досягти пол!пшення швидк!сних та енергетичних характеристик схе-ми, а наведена методика дозволяе розраховувати величину емноси та напруги на конденсатор! форсування, що дозволяе рекомендувати и для ви~ користання в !нженерн!й практиц!.
Литература
1. Леоненко Л.И. Полупроводниковые форсирующие схемы. М.:Энергия, 1974. 96с.
2. Электромагнитный привод робототехнических систем/Афонин А.А., Билозер P.P., Гребеников В.В. и др. - Киев: Наук, думка, 1986. - 272с.
3. Шустов М. А. Практическая схемотехника. Кн. 5. Полупроводниковые приборы и
их применение. - М.: Альтекс, 2004. - 300с.
Ключов! слова: емшсть, форсуючий конденсатор, номограма.
Зиньковский Ю.Ф,?Смолянинов В.ГтД>иденко В А. Инженерная методика расчета емкостного накопителя радиоэлектронных средств Приведена упрощенная методика, которая позволяет получить величину емкости и напряжения форсирующего конденсатора емкостного накопителя исполнительных устройств. Zinkovskiy Y.F.,Smolyaninov V.JBidenko V. Simplify method of the calculation capacity accumulation. This article presents the simplify method of the capacity accumulation parameters finding, with make use of nomogrumes.
В'юникНационального техшчногоушверситету УкраТни "КПГГ 95 СерЫ - РадютехнЫа, Радюапаратобудування.-2008.-№36
