Общая мощность определяется их суммой: 

 

      Принимая  во внимание, что к.п.д. трансформатора небольшой мощности составляет порядка 80%, мощность первичной обмотки

      Р1 = 1,25 Р2. 

Мощность первичной  обмотки: 

 

      Мощность  передается из первичной обмотки  во вторичную через магнитный  поток в сердечнике. Поэтому от величины мощности Р1 зависит площадь поперечного сечения сердечника S, которая возрастает при увеличении мощности. Для сердечника из нормальной трансформаторной стали можно рассчитать площадь по формуле: S = Ö Р1, где мощность - в ваттах, а площадь - в квадратных сантиметрах. 

 Величина  сечения сердечника: 

 

По величине S вычисляется число витков на один вольт: w = 50/S.

(виток/В) 
 
 
 

     Ток первичной обмотки равен: I1 = P1/U1. 

        

      Диаметры  проводов обмоток определяются по величинам  токов и исходя из допустимой плотности тока, которая для трансформаторов принимается в среднем 2 ампера на квадратный миллиметр сечения провода. При такой плотности тока диаметр провода (по меди) любой обмотки в миллиметрах вычисляется по формуле: d = 0,8Ö I. 

 

 

 

      В заключение следует определить размещение обмоток в окне сердечника. Общая  площадь сечения витков каждой обмотки  находится умножением числа витков на площадь сечения провода в  изоляции. Площади сечения всех обмоток складываются. Найденную площадь следует увеличить в два раза, чтобы учесть неплотность намотки, наличие каркаса, изоляционных прокладок между обмотками и слоями обмоток. Площадь окна сердечника,  не должна быть меньше значения, полученного в результате расчета. 

Площадь сечения  провода в изоляции определяется по прил.5.1: 

О 0,16mm  

О 0,41mm  

О 0,27mm  

Общая площадь  сечения витков каждой обмотки:

 

 

 
 
 

Площадь сечения  всех обмоток: 

 

Площадь окна сердечника определяется по прил.1.2, не должна быть меньше полученной из расчета величины:

Далее выбираю  Ш-образный трансформатор с учетом того, что площадь сердечника трансформатора и площадь окна сердечника должны быть не меньше рассчитанных.

 

 
 
 

Масса трансформатора:

= +  

= =  

= 8,94  

= + = 49,4+163,6 = 213g 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Разработка  конструкции рабочего узла 

Линейный  усилитель с релейным выходом 

                          

                            

      Схема предназначена для усиления сигнала  фотоприемника VD (например, фотодиода ФД27К) до уровня срабатывания реле К (предположительно, РЭС15). Усилительный каскад собран на транзисторе VT типа n-p-n, рабочая точка которого определяется током базы в зависимости от значения сопротивления резистора R. Реле К срабатывает при протекании через его обмотку тока более 8,5 mA. Ток отпускания - 2,0 mA. При срабатывании реле его перекидной контакт К1 приводится в положение, противоположное состоянию при обесточенном реле. Такое переключение служит сигналом для действий управляющего устройства. 
 

Источник стабилизированного питания 
 

                                                   

            Рассчитываем  стабилитрон: Uст=22V,

      Исходя из данных выбираем стабилитрон Д816А.

      Uстабилиз=22V, Iстабилиз=230mA, R=10Om

      Рассчитываем  резистор: I=U/R=0,22A

      Исходя  из данных выбираем резистор МЛТ 0,22-100kOm

      Рассчитываем  конденсатор: Uконд=22V

      C=16mF=16000mkF

      Исходя  из данных выбираем Uном=25V и ставим параллельно 4 штуки по 4000mkF.

      Рассчитываем  резистор: R=100Om, P=U*I=32*0,104=3,33Vt

      Исходя  из данных выбираем резистор ПЭВ 7,5-100

      Выбираем  мост КЦ402Е 
 
 
 
 

     Источник  питания для излучателя.

     Источник  питания должен подавать на излучатель АЛ107Б 2 В напряжения, так как это его номинальное напряжение. Необходимо выбрать стабилитрон на 5 В. Выбираем стабилитрон Д815А с напряжением стабилизации 5,6 В и током стабилизации 1,4 А.

     Емкость конденсатора С1 – 500 мкФ и напряжение равно напряжению на стабилитроне 5,6 В. Выберем конденсатор К50-6Б с номинальным напряжением 6В и емкостью 500 мкФ.

     На  вторичную обмотку подается 12 В напряжения, а напряжение на конденсаторе – 5,6 В. Следовательно, на сопротивлении R1 происходит падение напряжения в 6,4 В.

     Ток на сопротивлении R1 равен 251 мА:

     Сопротивление R1 равно:

     

     Мощность, рассеиваемая на резисторе R1:

     

     Следовательно, выбираем постоянный резистор типа МЛТ 2-24 с номинальной мощностью 2 Вт и номинальным сопротивлением 23 Ом.

     При выборе выпрямительного блока VD1-VD4, основываясь на том, что напряжение и ток, протекающий через него, меньше минимальных значений в таблице, и исходя из схемы самого выпрямительного блока, выбираем КД202Б с предельным обратным напряжением 100 В и прямым выпрямленным током 1 А.

     Светоизлучающий диод VD6, соединённый последовательно с сопротивлением R2, диод АЛ107Б.  Так как напряжение на стабилитроне 5,6 В, а напряжение на излучателе 2 В, то на резисторе R2 происходит падение напряжения 3,6 В, при этом ток на сопротивлении равен току на излучателе и равен 0,1 А.:

     Сопротивление R2 равно:

     

     Мощность, рассеиваемая на резисторе R1:

     

     Следовательно, выбираем постоянный резистор типа МЛТ 0,5-36 с номинальной мощностью 0,5 Вт и номинальным сопротивлением 36 Ом. 
 
 
 
 
 
 

Расчет  конструкции

      На  основании произведенных выше расчетов элементов фотоголовки и блока  питания можем  определить размеры  рабочего узла, согласно выбранным элементам схемы.

Расчёт  конструкции фотоголовки. 

     Фотодиод  VD13: ФД27К имеет имеет длину 14мм и диаметр 4мм.

     Далее, исходя из таблицы малогабаритных резисторов постоянного сопротивления, оценим полученные в результате расчётов размеры резисторов:

     R5– МЛТ 0,125-2,2кОм – длина 6мм (без выводов), диаметр 2.2мм.

     R6– МЛТ 0,125-43кОм – длина 13мм (без выводов), диаметр 6.6мм. 

     Параметры транзистора малой мощности КТ315А:

      Общий диаметр 7 мм

      Длина (без выводов) 6,0 мм

     Длина (с выводами) 12,0 мм

     Реле  электромагнитное РЭС-10: длина 20мм, ширина 17мм.

     Излучающий диод VD12: АЛ107Б, диаметр 2,4мм, длина 6,3мм.  

     Расчёт  конструкции блока  питания.

     Излучающий  элемент: излучающий диод АЛ107Б (диапазон длин волны излучаемого света 940-965 нм, мощность светового излучения 9мВт, максимально допустимый постоянный ток через диод 100 мА, максимальное падение напряжения 1,8 В), длина 6мм, диаметр 2,5мм

     .

     R1– МЛТ 2-23Ом – длина 18.5мм (без выводов), диаметр 8.6мм.

     R2– МЛТ 0,5-36Ом – длина 10.8мм (без выводов), диаметр 4.2мм.

     R3– МЛТ 0.25-100Ом – длина 7мм (без выводов), диаметр 3мм.

     R4– ПЭВ 7.5-100кОм – длина 35мм (без выводов), диаметр 14мм 

     Размеры конденсаторов:

      С₁ - конденсатор К50-6 25В-24мФ,

      С₂ - конденсатор К50-6 10В-6мФ.

     С₂ – К50-6В 25В-4000мкФ – диаметр 34мм, высота 80мм

     С₁ – К50-6Б 6В-500мкФ – диаметр 18мм, высота 18мм

     VD1-VD4, VD7-VD10 – диодный мост КЦ402Е. Размеры:

           Длина 33 мм

      Ширина 20 мм

           Высота 7 мм

        

Магнитопровод трансформатора (Ш12*32) имеет размеры:

            Площадь сечения 3.5см²

            Площадь окна 3.6см²

               y=12; h=30; L=48; H=42; y1=32 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Заключение 

      В результате выполненной работы был  создан датчик контроля перемещения подавателя бумагорезальной машины БР-139, для чего был проведен аналитический обзор, была разработана структурная схема, определен рабочий узел системы, затем рассчитаны его параметры. Также в работе была разработана конструкторская документация и оформлена пояснительная записка (см. приложение). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Литературные  источники.

1. Артыков Э.С. Электрооборудование полиграфических машин. М.: МГУП, 2005.

2. Вартанян С.П.. Оптоэлектронные приборы и устройства  в полиграфии. М.:МГУП,2000.

3. Сидоров А.С.  Электронные полиграфические устройства и системы. Часть 1. Оптоэлектронная техника. М.: МГУП, 1999.

4. Справочные  данные по электротехническим и электронным элементам. Сборник. М., МГУП, 2004. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Приложение 

                                                               Число листов

Схема электрическая  принципиальная МГУП.ДЦат-3-1.КР.2010.24-ЭЗ      1   Спецификация МГУП.ДЦат-3-1.КР.2010.24-СП                                              2

Чертеж общего вида МГУП.ДЦат-3-1.КР.2010.24-ВО                                     1