Расчет мощностных характеристик устройства в программной среде «MULTISIM»

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ 7
ВВЕДЕНИЕ 8
1 Анализ исходных данных и разработка конструкции устройства управления беспилотным летательным аппаратом 10
1.1 Литературный обзор по тематике диссертационного исследования 10
1.2 Разработка технического задания модернизированного устройства управления малогабаритным рентгеновским аппаратом 11
1.3 Анализ структурной схемы 13
1.4 Анализ электрической принципиальной схемы 14
1.5 Выбор элементной базы 16
1.6 Разработка конструкции печатной платы 22
1.7 Разработка первого варианта конструкции корпуса 24
2 Расчет мощностных характеристик устройства в программной средЕ «MULTISIM» 27
2.1 Подготовка к исследованию 28
2.2 Исследование работы схемы 29
3 ПРОЕКТНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ЧАСТЬ 35
3.1 Подготовка к проведению тепловых исследований 35
3.2 Исследование №1 43
3.3 Исследование №2 46
3.4 Исследование №3 50
3.5 Исследование №4 56
3.6 Оценка полученных результатов 59
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 62
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 64
ПРИЛОЖЕНИЕ А 66

Весь текст будет доступен после покупки

Рентгеновский аппарат – это оборудование, которое используется в медицине для получения аналитических данных состояния пациента. Благодаря рентгеновскому излучению формируется изображение, позволяющее оценить состояние внутренних органов, состояние костной и мышечной ткани и найти патологические изменения. Существуют различные виды данных установок. Стационарные, малогабаритные, переносные. В зависимости от цели и условий исследований используется тот или иной вид установок. Рентгеновское излучение, генерируемое рентгеновской трубкой, часто используется в других установках. В частности, рентгеновская трубка встроена в томограф, интроскоп и прочие системы, позволяющие получить комплексное обследование объекта. Для осуществления управления рентгеновским аппаратом необходимо устройства, которое будет подавать управляющие команды на установку.
Устройство управления рентгеновским аппаратом – блок, который соединяется с пультом управления и рентгеновским аппаратом. На пульте управления выдаются команды, устройство управления их преобразовывает и отправляет на рентгеновскую установку. В качестве пульта управления может выступать стационарный пульт или персональный компьютер. Кроме прямой функции управления, устройство может обладать дополнительным функционалом, таким как: сбор информации о состоянии параметров рентгеновской установки, отслеживание режимов работы установки, осуществление диагностики установки.
В данном диссертационном исследовании проводится модернизация устройства управления рентгеновским аппаратом, разработанного в рамках выпускной квалификационной работы, написанной во время обучения на бакалавриате. Модернизация заключается в использовании ИМС вместо аналоговых цепей, на основе которых разработано предыдущее устройство. В модернизированной версии блока сократилось количество элементов и уменьшились масса-габаритные параметры. Кроме модернизации устройства в работе приведен процесс поэтапной доработки конструкции на основании теплового моделирования работы устройства.

Весь текст будет доступен после покупки

1.1 Литературный обзор по тематике диссертационного исследования

Разрабатываемое в рамках работы устройство осуществляет управление малогабаритным рентгеновским аппаратом. Малогабаритные рентгеновские аппараты используются в различных областях, в медицине, дефектоскопии, при спектральном анализе материалов и так далее. Малогабаритные рентгеновские установки обладают меньшими габаритами по сравнению со стационарными установками. К малогабаритным установкам предъявляются более жесткие требования с точки зрения защиты от внешних воздействий. Это связано с тем, что они эксплуатируются в более агрессивных средах.
Малогабаритные рентгеновские аппараты подразделяются на виды в зависимости от воздействия на объект. Существуют установки постоянного и кратковременного действия. Установки постоянного действия, в большинстве своем, используются при непрерывном контроле качества металлических деталей или конструкций. Радиационная дефектоскопия занимает особое место ввиду своей повышенной информативности и распространенности. Если проанализировать нормативную документацию, регламентирующую контроль качества продукции, то в подавляющем большинстве случаев проведение 100% выборочного радиационного контроля обязательно. Данные установки работают непрерывно на протяжении определенного времени. Тем самым позволяя осуществлять непрерывный контроль качества продукции. Установки кратковременного действия облучают проверяемый объект на протяжении короткого времени. Обычно интенсивность излучения у кратковременных установок ниже, чем у постоянных.
Управление параметрами работы рентгеновской установки осуществляется устройство управления, которое принимает сигналы с пульта управления или ПК. Устройство управления представляет из себя отдельный блок, который осуществляет цифровое преобразование сигналов и коммутацию токов на рентгеновский аппарат. Для подобных устройств не актуально наличие автономного питания, так как рентгеновские аппараты питаются от электросети.
Евгений Пеликс, автор статьи «малогабаритные рентгеновские аппараты для работы в полевых условиях», указал на важный аспект при разработке устройств управления. Автор рассказывает о том, что необходимо уделять особое внимание тепловому режиму работы устройства. Необходимо учитывать многие факторы, воздействующие на температуру внутри устройства. Для того, чтобы понизить температуру внутри корпуса устройство необходимо использовать активную или пассивную систему охлаждения. Активная система охлаждения реализуется при помощи вентилятора. Пассивная при помощи перфорации корпуса и радиаторов. Кроме того, необходимо учитывать влияние отрицательных температур, в этом случае допускается оснащать устройства нагревательным элементом, для того чтобы стабилизировать температуру внутри корпуса. Для того, чтобы учесть возможные факторы окружающей среды, при проектировании устройства необходимо использовать программы, в которых моделируются внешние воздействия. На основании моделирования и последующего анализа вносятся изменения в конструкцию корпуса или платы с целью уменьшения воздействия внешних факторов [2], [3].

1.2 Разработка технического задания модернизированного устройства управления малогабаритным рентгеновским аппаратом

1) Назначение: изделие отслеживает параметры работы рентгеновского аппарата, передает параметры на пульт управления беспроводным способом. Осуществляет передачу команд рентгеновскому аппарату от пульта управления.
2) Технические параметры:
а) напряжение питания: 12В;
б) рассеиваемая мощность в штатном режиме работы: не более 8 Вт;
в) рассеиваемая мощность с работающим вентилятором: не более 10 Вт;
г) рассеиваемая мощность с работающим нагревательным элементом: не более 40 Вт;
д) наличие беспроводной связи с пультом управления;
е) наличие системы воздушного охлаждения;
ж) возможность работы с малогабаритным рентгеновским аппаратом.
3) Радиотехническое назначение:
а) передача сигналов рентгеновскому аппарату;
б) отслеживание параметров работы рентгеновского аппарата.
4) Требования к конструкции:
а) моноблок;
б) габариты ПУ: не более 90 х 75 х 2 мм;
в) габариты блока: не более 100 х 80 х 45 мм;
г) масса: не более 1 кг;
д) материал корпуса: АМг6.
5) Требования к внешним воздействиям:
а) рабочая температура: от -25 до +55 ?;
б) относительная влажность воздуха: 98% при +27 ?;
в) максимальное атмосферное давление: 133,322 кПа (1000 мм. рт. ст.), при температуре +27 ?.
г) по механическим воздействиям группа В4 по ГОСТ 16019-2001 [25].
6) Требования к подтверждению соответствия: требования, указанные в техническом задании должны быть подтверждены с использованием систем автоматизированного проектирования. Для подтверждения параметров использовать программные среды «Multisim» и «SolidWorks flow simulation» [4].

Весь текст будет доступен после покупки

1. Изюмов Н.М., Линзе Д.П. Основы радиотехники. – М.: Радио и связь, 1983. – 376 с. Муромцев Д.Ю. Конструирование узлов и устройств электронных средств: учебное пособие / Муромцев, И. В. Тюрин, О. А. Белоусов. — Ростов н/Д: Феникс, 2013. — 540с.
2. Машкова Т.Т., Степанов С.Н. Основы радиотехники. – М.: Радио и связь, 2010. – 232 с.
3. Кривчук М.А. Электронный блок управления автомобилем: Меридиан. В. №15 (33), 2019. – 123с.
4. Арсеньев А.И. Радиоэлектронные устройства в медицине – М.: АСТ, 2016. – 248 с.
5. Величенко Д.С., Викторова А.П. Устройства управления рентгеновскими аппаратами – М.: АСТ, 2020. – 168 с.
6. Карпов В.П., Носиров Ш.Д. Разработка электрических схем. Основы. – М.: АСТ, 2022. – 302 с.
7. Муромцев Д.Ю. Конструирование узлов и устройств электронных средств: учебное пособие / Муромцев, И. В. Тюрин, О. А. Белоусов. — Ростов н/Д: Феникс, 2013. — 540с.
8. Иванов Д.И. Проектирование электрических изделий в «DipTrace». – М.: ДМК Пресс, 2015. – 128 с.
9. Печатные платы: Справочник / Под редакцией К.Ф. Кумбза в 2-х книгах. Книга 1. М.: Техносфера, 2015. – 1016 с.
10. Материалы конструкций электронных средств: учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений / М.В. Покровская Д.В. Миськов – М.: ФГБОУ ВО «МИРЭА» - Российский технологической университет», 2018.

Весь текст будет доступен после покупки