Курсовая работа: Разработка модуля контроля полноты заряда аккумуляторных батарей

- среднегодовое значение относительной влажности при +20°С - 60%;

- среднегодовое значение абсолютной влажности 10 гм3;

- верхнее рабочее значение атмосферного давления 106,7кПа (800 мм.рт.ст.);

- нижнее рабочее значение атмосферного давления 86,6кПа (650 мм.рт.ст.);

- нижнее предельное рабочее значение атмосферного давления 84,0 кПа (630 мм.рт.ст.).

Указанное верхнее значение относительной влажности воздуха нормируется также при более низких температурах; при более высоких температурах относительная влажность ниже.

Так как нормированное верхнее значение относительной влажности 80% конденсация влаги не наблюдается. Рабочие значения параметров, характеризующих действие пыли, приведены в таблице 3.1.

Таблица 3.1. Рабочие значения параметров, характеризующих действие пыли

Изделия исполнения УХЛ 4.2, как правило, предназначаются для эксплуатации в атмосфере типов I и II. Содержание в атмосфере на открытом воздухе коррозионно-активных агентов приведено в таблице 3.2.

Таблица 3.2. Содержание в атмосфере на открытом воздухе коррозионно-активных агентов

Содержание коррозионно-активных агентов в атмосфере помещений категории 4 меньше указанного в таблице 3.2 и устанавливается на основании измерения. Но так как данные измерения отсутствуют, то содержание агентов принимаем равным 30 - 60% указанного в таблице.

За нормальное значение факторов внешней среды при испытании изделия принимаются следующие:

- температура +255°C;

- относительная влажность воздуха 80%;

- атмосферное давление (630... 800) мм.рт.ст. или 84,0…106,7 кПа.

Так как устройство предназначено для работы в нормальных условиях, в качестве номинальных значений климатических факторов принимают нормальное значение, указанное выше.

За эффективную температуру окружающей среды (при тепловых расчетах) принимается номинальное верхнее значение рабочей температуры.

За эффективные значения сочетания влажности и температуры при расчетах параметров изделия, изменения которых вызываются сравнительно длительными процессами, принимаются среднемесячные значения сочетаний влажности и температуры в наиболее теплый и влажный период. За эффективные значения концентрации агрессивной среды принимают средне логарифмическое значение содержания коррозионно-активных агентов, соответствующих данному типу атмосферы. За эффективные значение давления воздуха принимается среднее значение давления.

Группа условий эксплуатации: по коррозионной активности атмосферы для металлов и сплавов без покрытий, а также с металлическими и неметаллическими покрытиями - I.

Условия хранения изделий определяются местом их размещения, микроклиматическим районом и типом атмосферы и характеризуется совокупностью климатических факторов, воздействующих при хранении на упакованные или законсервированные изделия. Согласно ГОСТ 15150-69, для проектируемого изделия удовлетворительными являются условия хранения в отапливаемых и вентилируемых складах или хранилищах с кондиционированием воздуха, расположенных в любых макроклиматических районах. Обозначение такого хранилища основное - 1, буквенное - Л, текстовое - "отапливаемое хранилище".

Климатические факторы, характерные для данных условий хранения:

- температура воздуха (+5…+40)°C;

- максимальное значение относительной влажности воздуха 80% при 25°C;

- среднегодовое значение относительной влажности воздуха 60% при 20°C;

- пылевое загрязнение незначительно;

- действие солнечного излучения, дождя, плесневых грибов отсутствует.

Условия транспортирования данного изделия являются такими же, как и условия хранения. Транспортировка осуществляется в закрытых транспортных средствах, где колебания температуры и влажности воздуха не существенно отличаются от колебаний на открытом воздухе.

Климатические факторы, характерные для данных условий транспортировки:

- температура воздуха (-50...+50)°C;

- максимальное значение влажности воздуха 100% при +25°C;

- среднегодовое значение влажности воздуха 60% при +20°C;

- пылевое загрязнение незначительно

3.3 Анализ дестабилизирующих факторов

По ГОСТ 22261-94 аппаратуру в зависимости от условий эксплуатации подразделяют на 7 групп. Разрабатываемое устройство относится к группе 2.

На аппаратуру этой группы действуют следующие дестабилизирующие факторы:

- различные механические воздействия при транспортировке;

- пониженная и повышенная температура среды;

- повышенная влажность воздуха;

Для того чтобы выяснить, как поведет себя аппаратура при воздействии этих факторов, а также для проверки соответствия установленным в ТУ требованиям, проводят испытания аппаратуры на воздействие внешних климатических и механических факторов.

При проведении испытаний и измерении необходимо соблюдать технику безопасности по ГОСТ 22261-94 и ГОСТ 26104-89.

Испытания рекомендуется проводить на одних и тех же образцах аппаратуры в следующей последовательности:

- механические испытания;

- испытания на воздействие повышенной температуры среды;

- испытания на воздействие повышенной влажности;

- испытание на воздействие пониженной температуры среды

Испытания включают следующий ряд операций, проводимых последовательно:

- начальная стабилизация (если требуется);

- начальные проверки и начальные измерения (если требуются);

- конечная стабилизация (если требуется);

- заключительные проверки и заключительные измерения (если требуются):

До и после испытания значения параметров и характеристик должны соответствовать требованиям для нормальных климатических условий, установленных в стандартах на аппаратуру.

Испытания на влияние транспортной тряски проводят для проверки способности аппаратуры противостоять разрушающему воздействию механических ударов при транспортировании, выполнять свои функции и сохранять параметры в пределах норм, указанных в стандартах или ТУ на аппаратуру после воздействия механических ударов.

Аппаратуру в таре жёстко закрепляют на платформе вибростенда в положении, определённом маркировкой, и создают тряску в вертикальном направлении: число ударов в минуту - (80... 120), максимальное ускорение - 30м/с2, продолжительность воздействия - 1 час.

После окончания испытания аппаратуру извлекают из тары и проводят внешний осмотр с целью выявления механических повреждений и ослабления креплений. Аппаратуру выдерживают в нормальных условиях в течении времени, установленного в ТУ, а затем включают и по истечении времени установления рабочего режима измеряют требуемые характеристики. Аппаратуру считают выдержавшей испытание, если:

- не нарушена сохранность внешнего вида и отсутствуют механические повреждения аппаратуры;

- после испытания характеристики и параметры аппаратуры соответствуют требованиям, указанным в стандартах или ТУ.

Испытания на теплоустойчивость и теплопрочность проводят следующим образом:

- включают камеру тепла и устанавливают в ней нормальные условия применения;

- устройство помещают в камеру тепла, включают его и по истечении времени установления рабочего режима измеряют требуемые характеристики, установленные в стандартах или ТУ;

- при включенном устройстве температуру в камере повышают до верхнего значения температуры рабочих условий применения и поддерживают её с погрешностью ±3°C в течении 2ч;

- измеряют требуемые характеристики устройства;

- устройство выключают, температуру в камере повышают до верхнего значения температуры предельных условий транспортирования и поддерживают её с погрешностью ±3°C в течении 2ч;

- камеру выключают, устройство извлекают из камеры и выдерживают в нормальных условиях применения в течении времени, установленного в стандартах или ТУ;

- устройство включают и по истечении времени установления рабочего режима измеряют требуемые характеристики.

Аппаратуру считают выдержавшей испытание, если во время и после испытаний её нормированные характеристики находятся в пределах, установленных в стандартах или ТУ.

Допускается испытания на теплоустойчивость и теплопрочность проводить раздельно.

Испытания на влагопрочность проводят следующим образом:

- после измерения в нормальных условиях применения требуемых характеристик, установленных в стандартах или ТУ, устройство выключают и помещают в камеру влажности. Допускается устройства помешать в камеру влажности в транспортной таре;

- температуру в камере повышают до +25°С;

- устройство выдерживают при этой температуре 1 ч, после чего относительную влажность в камере устанавливают 95% и поддерживают температуру с погрешностью не более ±3°С и относительную влажность воздуха с погрешностью не более ±3% в течении 48 ч;

- по истечении времени выдержки в камере устройство выдерживают в нормальных или рабочих условиях применения не менее 24 ч;

- устройство включают и по истечении времени установления рабочего режима измеряют требуемые характеристики.

Аппаратуру считают выдержавшей испытание, если её нормированные характеристики находятся: в пределах, установленных в стандартах или ТЗ.

Испытания на воздействие пониженной температуры проводят для проверки способности аппаратуры сохранять внешний вид, выполнять свои функции и сохранять параметров пределах норм, указанных в стандартах или ТЗ на аппаратуру после воздействия пониженной температуры

Испытания на холодоустойчивость и холодопрочностъ проводят следующим образом:

- включают камеру холода и устанавливают в ней нормальные условия применения;

- устройство помещают в камеру холода, включают его и по истечении времени установления рабочего режима измеряют требуемые характеристики, установленные в стандартах или ТУ;

- устройство выключают;

- температуру в камере понижают до нижнего значения температуры рабочих условий применения и поддерживают её с погрешностью не более ±3°C в течении 2 ч;

- устройство включают и по истечении времени установления рабочего режима измеряют требуемые характеристики устройства и выдерживают в течении времени, установленного в стандартах или ТУ;

- устройство выключают, температуру в камере понижают до минус 50°C и выдерживают 2ч;

- температуру в камере повышают до +10°C со скоростью (0,5... 1)°С в минуту;

- устройство извлекают из камеры и выдерживают в нормальных условиях применения в течении времени, установленного в стандартах или ТУ;

- устройство включают и по истечении времени установления рабочего режима измеряют требуемые характеристики.

Аппаратуру считают выдержавшей испытание, если её нормированные характеристики находятся в пределах, установленных в стандартах или ТУ.

Допускается испытания устройства на холодоустойчивость и холодопрочностъ проводить раздельно.

Во избежание выпадения росы воздух в камере должен быть сухим. Допускается применять влагопоглатитель, например силикагель.

4. Выбор и обоснование элементной базы, унифицированных узлов и материалов конструкции

4.1 Выбор элементной базы изделия

При проектировании модуля контроля полноты заряда аккумуляторных батарей одним из важных этапов является выбор типов элементов, входящих в конструкцию. Правильно выбранная элементная база позволит обеспечить надежное функционирование составных частей и всего изделия в целом; снизить вероятность возникновения помех из-за несогласованности входов одних элементов с выходами других; получить высокие эксплуатационные характеристики; уменьшить потребление электроэнергии за счет применения элементов, изготовленных по передовым технологиям; добиться лучших массогабаритных показателей; повысить ремонтопригодность аппаратуры; расширить технические возможности разрабатываемой аппаратуры.