Разработка требований к автоматизации процесса испытаний резисторов проволочных

КУРСОВАЯ РАБОТА

на тему: «Разработка требований к автоматизации процесса испытаний резисторов проволочных»

1. Описание объекта испытаний изделия

1.1 Проволочные резисторы: назначение и область применения

Объектом испытания данного курсового проекта является резистор проволочный, основные характеристики которого установлены ГОСТ 24239–84 «Резисторы переменные проволочные. Общие технические условия». Данный стандарт распространяется на переменные проволочные и фольговые резисторы, изготовляемые для народного хозяйства и экспорта.

Резистор (англ. resistor, от лат. resisto – сопротивляюсь) – пассивный элемент электрической цепи, в идеале характеризуемый только сопротивлением электрическому току, то есть для идеального резистора в любой момент времени должен выполняться закон Ома: мгновенное значение напряжения на резисторе пропорционально току проходящему через него. На практике же резисторы в той или иной степени обладают также паразитной ёмкостью, паразитной индуктивностью и нелинейностью вольт – амперной характеристики.

Принцип действия резисторов основан на использовании свойства материалов оказывать сопротивление протекающему через них электрическому току. Особенностью резисторов является то, что электрическая энергия в них превращается в тепло, которое рассеивается в окружающую среду.

Постоянный проволочный резистор представляет собой изоляционный каркас, на который намотана проволока с высоким удельным электрическим сопротивлением. Снаружи резистор покрывают термостойкой эмалью, спрессовывают пластмассой либо герметизируют металлическим корпусом, закрываемым с торцов керамическими шайбами.

Конструктивно резисторы выполнены в двух вариантах СП5–2ВА, СП5–2ВБ для печатного монтажа и СП5–3ВА для навесного монтажа.

Обозначение при заказе: Резистор СП5–2ВА – 0,5–22 Ом ±5% черт. 3б ОЖО.468.5 61 ТУ. Резисторы СП5–2ВА и СП5–2ВБ представлены на рисунке 1.

Рисунок 1

Обозначение резисторов на схеме приведено в таблице 1.

Таблица 1-Обозначение резисторов на схемах

Обозначение

по ГОСТ 2.728–74

Описание

Постоянный резистор без указания номинальной мощности рассеивания

Постоянный резистор номинальной мощностью рассеивания 0,05 Вт

Постоянный резистор номинальной мощностью рассеивания 0,125 Вт

Постоянный резистор номинальной мощностью рассеивания 0,25 Вт

Постоянный резистор номинальной мощностью рассеивания 0,5 Вт

Постоянный резистор номинальной мощностью рассеивания 1 Вт

Постоянный резистор номинальной мощностью рассеивания 2 Вт

Постоянный резистор номинальной мощностью рассеивания 5 Вт

В соответствии с действующей, в настоящее время системой сокращенных и полных условных обозначений (ОСТ 11.074.009–78) резисторов, сокращенное условное обозначение вида компонента состоит из следующих элементов:

Первый элемент – буква или сочетание букв, обозначающих подкласс резисторов (Р – резисторы постоянные; РП – резисторы переменные; HP – наборы резисторов; ВР – варистор постоянный; ВРП – варистор переменный; ТР – терморезистор с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления /ТКС/; ТРП – терморезистор с положительным ТКС);

Второй элемент – цифра, определяющая группу резисторов по материалу резистивного элемента (1 – непроволочные; 2 – проволочные или металлофольговые).

Третий элемент – цифра, обозначающая регистрационный номер разработки конкретного типа резистора. Между вторым и третьим элементом ставится дефис: Р1–4, РП1–46.

Для полного условного обозначения резистора к сокращенному обозначению добавляется вариант конструктивного исполнения (при необходимости), значения основных параметров и характеристик, климатического исполнения и обозначение документа на поставку. Климатическое исполнение (В-всеклиматическое и Т – тропическое) для всех типов резисторов указывается перед обозначением документа на поставку. Буквенно-цифровая маркировка на резисторах содержит: вид, номинальную мощность, номинальное сопротивление, допускаемое отклонение сопротивления и дату изготовления.

По назначению проволочные резисторы подразделяются на постоянные, переменные и полупеременные.

Постоянные проволочные резисторы в свою очередь подразделяются на резисторы общего назначения, служащие для распределения мощности в обычных электрических схемах, высокоточные резисторы, применяемые в качестве делителей напряжения и калибровочных сопротивлений в измерительной технике, и высоковольтные резисторы на напряжение свыше 1000 В.

Переменные проволочные резисторы разделяются на подстроечные резисторы, предназначенные для регулировки параметров электрических схем при их изготовлении, регламентных работах и ремонте; регулировочные резисторы, предназначенные дня регулировки параметров аппаратуры в процессе ее работы.

Полупеременные проволочные резисторы предназначены для регулировки сопротивлений в электрических схемах.

      Технические требования

Основные параметры резисторов должны соответствовать нормам, установленным в стандартах или технических условиях на резисторы конкретных типов по ГОСТ 10318–80 «Резисторы переменные проволочные. Основные параметры».

Параметры и нормы, которым должны соответствовать проволочные резисторы, приведены в таблице 2

Таблица 2 – Нормы и параметры, которым должны соответствовать проволочные резисторы

Наименование параметра

Норма для резистора

Номинальная мощность рассеяния при повышенной рабочей температуре +850С, Вт

0,5

Номинальное сопротивление в пределах, Ом

3,3…22000

Допустимое отклонение от номинальных сопротивлений, %

± 5; ± 10

Масса, г:

СП5–2ВА, 3ВА

СП5–2ВБ

1,6

1,8

Предельное рабочее напряжение, В

100

Температура окружающей среды

от -60 до +125 0С

Относительная влажность воздуха при температуре +35 0С

до 98%

Атмосферное давление

от 305600 до 0,00013 Па

(2280–10–6 мм рт. ст.)

Вибрационные нагрузки с ускорением в диапазоне частот

1–3000 Гц до 20g

Удары с ускорением:

многократные

одиночные

до 150g

до 1000g

Линейные нагрузки с ускорением

до 200g

Акустические шумы при уровне звукового давления в диапазоне частот

от 50 до 10 000 Гц до 150 дБ

Функциональная характеристика резисторов

линейная

Электрическая разрешающая способность резисторов

от 0,3 до 1,5%

Износоустойчивость резисторов

200 циклов

Сопротивление изоляции резисторов в нормальных климатических условиях не менее

1000 МОм

Минимальная наработка резисторов

20000 ч

Изменение сопротивления резисторов в течение минимальной наработки не более

± 10%

Срок сохраняемости резисторов

15 лет

Изменение сопротивления резисторов к концу срока сохраняемости не более

± 7%

Резисторы должны быть изготовлены в соответствии с требованиями ГОСТ 24239–84 «Резисторы переменные проволочные. Общие технические условия», а также стандартов и ТУ на резисторы конкретных типов по рабочей конструкторской и технологической документации, утвержденной в установленном порядке.

Конструкция резисторов, предназначенных для использования при автоматизированной сборке (монтаже) аппаратуры, должна обеспечивать механизацию и автоматизацию процессов сборки аппаратуры.

        Требования к конструкции

Общий вид, габаритные, установочные и присоединительные размеры резисторов должны соответствовать указанным в стандартах или ТУ на резисторы конкретных типов.

Внешний вид резисторов должен соответствовать образцам внешнего вида, отобранным и утвержденным в установленном порядке.

Образцы внешнего вида хранят на предприятии-изготовителе и потребителям не высылают.

Масса резисторов не должна превышать значений, установленных в стандартах или ТУ на резисторы конкретных типов.

Выводы резисторов, включая места их присоединения, должны выдерживать без механических повреждений воздействие растягивающей силы, направленной вдоль оси вывода, и крутящего момента (для резьбовых выводов) в соответствии с ГОСТ 25467–82 «Изделия электронной техники. Классификация по условиям применения и требования по стойкости к внешним воздействующим факторам».

Резисторы должны выдерживать без механических повреждений воздействие крутящего момента, приложенного к гайке резьбового соединения (при креплении на панель0 и при затяжке стопорной гайки.

Выводы резисторов должны обладать способностью к пайке без дополнительного обслуживания в течение времени, выбранного из ряда: 12, 18 месяцев с даты их изготовления при соблюдении режимов и правил выполнения пайки.

Покрытия выводов, предназначенных для пайки, не должны иметь просветов основного металла, коррозионных поражений, отслаивания и шелушения.

Резисторы должны быть теплостойкими при пайке при условии соблюдения режимов и правил выполнения пайки.

Резисторы должны обладать коррозионной стойкостью или быть надежно защищены от коррозии.

Момент вращения подвижной системы резисторов, кроме резисторов с червячным или винтовым перемещением подвижной системы или стопорением оси, должен быть от 0,5 до 500 мН*м (от 5 до 5000 гс*см).

Момент вращения подвижной системы резисторов с червячным или винтовым перемещением подвижной системы или стопорением оси должен быть не более 500 мН*м (5000 гс*см).

Упоры, ограничивающие подвижную систему резисторов, должны выдерживать без механических повреждений воздействие скручивающего момента.

Резисторы должны быть износоустойчивыми.

Число циклов перемещения подвижной системы резисторов выбирают из ряда: 50, 100, 200; 100, 200, 500, 1000; 5000, 10000, 15000, 20000, 25000, 50000, 100000, 1000000.

Резисторы в пожаробезопасном исполнении не должны самовоспламеняться и воспламенять окружающие его элементы и материалы аппаратуры в диапазоне от 1,1 Р>ном>> >до значения из ряда: 5, 10, 15, 20, 25 Р>ном.>

Резисторы должны быть трудногорючими.

        Требования к электрическим параметрам и режимам эксплуатации

Полное сопротивление резисторов должно соответствовать номинальному значению с учетом допускаемого отклонения.

Номинальные сопротивления резисторов должны соответствовать значениям ряда, полученного умножением или делением чисел 1,0; 1,5; 2,2; 3,3; 4,7; 6,8 на 10n, где n – целое положительное число или нуль.

Допускаемое отклонение сопротивления резисторов должны соответствовать значениям, выбираемым из ряда: ±2; ±5; ±10; ±20; ±30%.

Предельные рабочие постоянные и переменные напряжения должны соответствовать значениям, выбираемым из ряда: 5, 10, 25, 50, 100, 125, 150, 160, 200, 250, 315, 350, 400, 500, 630, 750, 800, 1000, 1500, 1600, 3000, 8000 В.

Температурный коэффициент сопротивления резисторов должен соответствовать значениям ряда: ±5; ±10; ±25; ±50; ±100; ±150; ±200; ±250; ±350; ±500; ±750; ±1000; ±1500; ±2000 10-6 1/К (0С).

Максимальная температура окружающей среды для номинальной мощности рассеяния резисторов должна соответствовать значениям ряда: 313; 328; 343; 358; 373; 398; 428; 473 К (40, 55, 70, 85, 100, 125, 155, 200 0С).

Зависимость коэффициенты электрической нагрузки резисторов

К>н.>> >=, определяющего допускаемую мощность рассеяния резисторов Р>t>> >от температуры окружающей среды, определяют по графику приведенному на рисунке 2.

Рисунок 2

Сопротивление изоляции резисторов в нормальных климатических условиях должно соответствовать значениям ряда: 100, 500, 1000, 5000, 10 000 Мом.

Эквивалентное сопротивление шумов проволочных резисторов должно соответствовать значениям ряда: 50, 100, 200, 500, 1000.

Резисторы должны обладать электрической прочностью. Испытательное напряжение должно быть равно двойному номинальному напряжению.

Электрические параметры резисторов в течение наработки в пределах времени, равного сроку сохраняемости, при эксплуатации в режимах и условиях, допускаемых стандартами, должны соответствовать нормам, установленным в стандартах или ТУ.

1.2.3 Требования к надежности

Интенсивность отказов >о>, отнесенная к нормальным климатическим условиям, в электрических режимах в течение наработки t>н >не должна превышать значений из ряда: 5*10-8; 3*10-8; 2 *10-8 1/ч.

Значение наработки t>н >должно соответствовать значениям из ряда: 15000, 20000, 25000, 30000, 40000 ч.

95-процентный срок сохраняемости резисторов при хранении должен быть не менее значений из ряда: 12, 15, 20, 25 лет.

1.3 Указания по эксплуатации и гарантии изготовителя

При применении, монтаже и эксплуатации резисторов следует руководствоваться указаниям, приведенным в ГОСТ 24239–84 «Резисторы переменные проволочные. Общие технические условия»:

– при монтаже резисторов в аппаратуру пайкой следует применять припой марки ПОС-61 по ГОСТ 21931–76 «Припои оловянно-свинцовые в изделиях. Технические условия»;

– при хранении резисторов в упаковке допускается потемнение покрытия выводов при условии сохранения способности к пайке;

– выводы резисторов должны выдерживать многократное соединение пайкой;

– паяемость резисторов восстанавливается механической зачисткой выводов с последующим обслуживанием.

При оценке потребителями соответствия качества резисторов требованиям ГОСТ 24239–84 «Резисторы переменные проволочные. Общие технические условия» следует руководствоваться:

При входном контроле (в течение 12 месяцев с даты изготовления) – нормами при приемке и поставке;

В процессе изготовления (настройки, регулировки, испытаний) и эксплуатации аппаратуры и при хранении резисторов в составе аппаратуры – нормами в течение наработки;

При хранении резисторов в упаковке изготовителя и составе ЗИП – нормами в течение срока сохраняемости.

Гарантийный срок хранения должен соответствовать ряду: 10, 12, 15, 20, 25 лет.

Гарантийная наработка должна соответствовать ряду: 15000, 20000, 25000, 40000 ч.

Гарантийный срок исчисляют с даты изготовления (приемки) резисторов, а для резисторов подвергающих перепроверки – с даты их перепроверки.

Гарантийную наработку исчисляют в пределах гарантийного срока.

Гарантийный срок эксплуатации резисторов, поставляемых в торговую сеть – 12 месяцев с даты розничной продажи.

      Требования по стойкости к внешним воздействующим факторам

Резисторы должны быть стойкими к воздействию механических факторов, установленных согласно таблице 3 по ГОСТ 25467–82

Таблица 3

Воздействующий фактор и его характеристика

Значение характеристики

Синусоидальная вибрация:

Диапазон частот, Гц

Амплитуда ускорения, м*с -2(g)

1–80; 1–200; 1–500

50 (5); 100 (10)

Механический удар:

Одиночного действия:

Пиковое ударное ускорение, м*с -2(g)

Многократного действия:

Пиковое ударное ускорение, м*с -2(g)

1500 (500)

150 (15); 400 (40)

Требования к стойкости при воздействии ударов многократного и одиночного действия предъявляют по прочности.

Резисторы должны быть стойкими к воздействию климатических факторов, установленных по ГОСТ 25467–82.

Таблица 4

Температура среды

Значение температуры

Повышенная рабочая температура, 0С

70–200

Повышенная предельная температура, 0С

60

Пониженная рабочая температура, 0С

-10

Пониженная предельная температура, 0С

-60

1.4 Характеристики условий испытаний

Нормальные условия испытаний, при которых будут произведены измерения, сопровождающие процесс испытаний приведены в таблице 5.

Таблица 5 – Нормальные условия испытаний

№/№

Влияющая величина

Номинальные значения

Единица измерения

1

Температура для всех видов измерений

55±2

ºС

2

Давление окружающего воздуха

84 – 106

(630 – 795)

кПа (мм рт. ст.)

3

Относительная влажность воздуха

Не более 20

%

4

Плотность воздуха

1,2

кг/м3

5

Ускорение свободного падения

9,8

м/с2

6

Магнитная индукция для измерений параметров движения. Магнитных и электрических величин

0

Тл

7

Напряжение электростатического поля

0

В/м

8

Среднеквадратическое значение напряжения питающей сети переменного тока

220±2%

В

9

Частота питающей сети переменного тока

50±0,5

Гц

10

Форма кривой переменного напряжения питающей сети

Синусоидальная

1.5 Факторы, влияющие на контролируемые параметры

Контролируемые параметры приведены в таблице 6.

Таблица 6 – Контролируемые параметры

Номер испытания

Вид испытания

Наименование внешнего фактора

1

Испытание на воздействие ударов одиночного действия

Механический удар одиночного действия; пиковый удар

2

Испытание на способность к пайке

3

Испытание на воздействие повышенной влажности воздуха (кратковременное)

Повышенная влажность воздуха

2. Анализ нормативной документации по контролю заданных параметров объекта

Общие требования к проволочным резисторам устанавливает следующая нормативная документация:

1 ГОСТ 24239–84 «Резисторы переменные проволочные. Общие технические условия».

Данный стандарт распространяется на переменные проволочные резисторы и фольговые резисторы, изготавливаемые для народного хозяйства и экспорта.

2 ГОСТ 10318–80 «резисторы переменные. Основные параметры».

Данный стандарт распространяется на переменные проволочные металлофольговые и непроволочные и резисторы и устанавливает ряды и допускаемые сочетания значений основных параметров резисторов.

3 ГОСТ 25467–82 «Изделия электронной техники. Классификация по условиям применения и требования по стойкости к внешним воздействующим факторам».

Данный стандарт распространяется на изделия электронной техники производственно – технического назначения и народного потребления, изготавливаемые для нужд народного хозяйства и для поставки на экспорт.

Стандарт устанавливает классификацию изделий по условиям применения и требования по стойкости к внешним воздействующим фактором: механическим и климатическим для каждой классификационной группы изделий.

Требования к методам испытаний проволочных резисторов устанавливает ГОСТ 20.57.406–81 «Изделия электронной техники, квантовой электроники и электротехнические. Методы испытаний».

Стандарт распространяется на изделия электронной техники, квантовой электроники и электротехнические и устанавливает методы испытаний на воздействие механических, климатических, биологических внешних воздействующих факторов и специальных сред и методы оценки соответствия конструктивным требованиям.

3. Рекомендуемые нормативно-технической документацией требования к точности средств испытаний и измерений

3.1 Рекомендуемые нормативно-технической документацией требования к точности средств измерений параметров одиночного удара при испытании на воздействие ударов одиночного действия

Испытания на воздействие ударов одиночного действия проводят с целью проверки способности изделий противостоять разрушающему действию механических ударов одиночного действия и выполнять свои функции после воздействия ударов.

Требования к измерительной аппаратуре

Для измерений следует использовать аппаратуру, структурная схема, которой представлена на рисунке

Рисунок

1-измерительный преобразователь ИП, предназначенный для преобразования ускорения в электрический сигнал

При проведении испытаний на воздействие ударов одиночного действия

3.3 Рекомендуемые нормативно-технической документацией требования к точности средств испытаний на воздействие повышенной влажности воздуха

Испытания проводят в камере влажности при температуре (402) 0С и продолжительности воздействия влаги – 2 и 4 суток.

Конструкция камеры не должна допускать, чтобы конденсированная вода попала со стенок и потолка камеры на испытуемое изделие.

Вода, используемая для поддержания влажности внутри камеры, должна иметь удельное сопротивление не менее 500 Ом*м. Конденсационная вода должна постоянно удаляться из камеры и не должна вновь использоваться без повторной очистки.

Относительную влажность воздуха повышают до (903) 0С, после чего температуру и влажность в камере поддерживают постоянными в течение всего времени испытания.

Допускается предварительно нагревать изделия до температуры, превышающей испытательную на 2–3 0 С.

Камера влаги изображена на рисунке.

Рис. Камера влаги

Технические характеристики

Диапазон рабочих температур 25…155 °С.

Диапазон относительной влажности при температурах: 25…90 °С 95%; 35…90 °С 75…95%; 40…90 °С 55…95%; 45…90 °С 45…95%.

Отклонение температуры от нормированного значения в установившемся режиме незагруженной изделиями камеры не более 2 °С.

Отклонение относительной влажности от нормированного значения в установившемся режиме незагруженной изделиями камеры не более ±3%.

Средняя скорость изменения температуры в незагруженном объеме: в режиме косвенного термостатирования от окружающей температуры до 90 °С менее 1 «С/мин; в режиме непосредственного термостатирования от окружающей температуры до 155 °С не менее 2 °С/мин.

Время достижения нижнего (верхнего) предела диапазона воспроизводимых температур, мин 75

Время достижения относительной влажности 95% после достижения температуры в камере 90 °С не более 45 мин,

Скорость циркуляции воздуха в незагруженном полезном объеме не более 1 м/с.

Электропитание напряжением 380 В, частотой 50 Гц.

Потребляемая мощность не более 10 кВт.

Временная нестабильность поддержания заданной температуры в установившемся режиме за 30 минут,0С ±0,5

Неравномерность распределения температуры по рабочему объему камеры, 0С ±1,0

Погрешность измерения температуры встроенным измерительным устройством камеры, 0С ±0,5

Погрешность измерения относительной влажности встроенным измерительным устройством камеры, % ±2,0

Полезный объем 0,4 м3 (8б0х660х700) мм.

Габаритные размеры 1440х1080х1600 мм.

Масса 650 кг.

Для размещения камеры на месте эксплуатации необходима площадь 15 м2 при высоте помещения не менее 3 м.

4. Выбор и обоснование автоматизированных средств испытаний, измерений

Камера влаги «ЮНИК DHV 1201». Особенностями таких камер влаги является то, что они автоматически выключаются при перегреве компрессора, при отсутствии воды в баке; защищены от короткого замыкания, утечки тока.

Общие технические характеристики камеры влаги «ЮНИК DHV 1201» приведены в таблице

Таблица

Параметр

Значение параметра

Внутренние размеры

Глубина (см)

70

Ширина (см)

80

Высота (см)

90

Внешние размеры

Глубина (см)

114

Ширина (см)

122

Высота (см)

190

Погрешности регулирования

Нестабильность температуры

+0.5 0С

Неравномерность температуры

≤2,0 0С

Темп

Нагрев

≥2,0 0С

Охлаждение

≥0,7 0С

Диапазон регулировки влажности

20: 98%

Погрешность регулирования влажности

+3.0%RH (>75%RH), +5.0%RH (≤75%RH)

Рабочая температура окружающей среды

+5…+30 0С

Конструкция

Снаружи

Нержавеющая сталь с фосфатированием поверхности

Внутри

Нержавеющая сталь

Изоляция

Полиуретан /стекловата

Нагреватель

Электрический, из нихрома

Вентилятор

Центробежный

Система охлаждения

Компрессор

от Tecumseh (Франция) или Copeland (Германия)

Блок охлаждения

от ASTEL(Италия) или DANFOSS(Дания), или ALCO(США)

Система охлаждения

Однокаскадная или двухкаскадная (для камер на -70 0С)

Охлаждение

Водяное или воздушное

Система управления

Дисплей

Экран, управление прикосновением

Управление

Ручное или программное

Дискретность отсчета

Температура: 0,1 0С

Измерение температуры

Платиновый резистор Pt100

Регулятор параметра

P.I.D

Внешняя связь

RS-232 или RS485, или сеть (Ethernet)

Дополнительная функция

Звуковой сигнал

Питание

AC 380 + 10%В, 50 Гц

Мощность, кВт

2,8–6

Аксессуары

Окно наблюдения, 2 полки, лампа освещения, кабель питания (5 м)

Устройства безопасности

Детектор перегрева компрессора, вентилятора, камеры. Защита от короткого замыкания и утечки тока. Автоматическое отключение компрессора при его перегреве. Автоматическое оповещение об ошибке при неправильном подключении камеры

Заключение

В данной курсовой работе объектом исследования был проволочный резистор, основные технические характеристики которого установлены ГОСТом

Для данного объекта была отобрана нормативно-техническая документация, согласно которой определены контролируемые параметры и их значения, методы проведения испытаний и измерений, а также требования к техническим характеристикам средств испытаний, измерений и контроля. А затем были выбраны автоматизированные средства испытаний, измерений и контроля.

Список использованных источников

1 Колесов, И.М. Основы технологии машиностроения [Текст]/И.М. Колесов;: М.: «Высшая школа», 2001. – 591 с.

2 Капустин, Н.М. Автоматизация производственных процессов в машиностроении [Текст]/Н.М. Капустин, П.М. Кузнецов, А.Г. Схиртладзе, Н.П. Дьяконова, М.С. Уколов; М.: «Высшая школа», 2004. – 414 с.

3 Государственный реестр средств измерений. Указатель.

4 ГОСТ 24239–84 «Резисторы переменные проволочные. Общие технические условия»

5 ГОСТ 10318–80 «резисторы переменные. Основные параметры»

6 ГОСТ 25467–82 «Изделия электронной техники. Классификация по условиям применения и требования по стойкости к внешним воздействующим факторам»

7 ГОСТ 20.57.406–81 «Изделия электронной техники, квантовой электроники и электротехнические. Методы испытаний»