Universitatea Politehnica, Timisoara

Facultatea de Electronica si Telecomunicatii

TEMA DE PROIECTARE

Sa se proiecteze un voltmetru numeric cu domeniul de 200V si rezistenta de intrare de cel putin 10MΩ, avand la baza modulul PM-138. Sa se elaboreze standardul de firma pentru produsul proiectat.

Proiectarea voltmetrului

Domeniul de masurare al modulului PM-138 este de 200mV. Pentru a extinde domeniul de masurare la 200V, voltmetrul va avea la intrare un divizor de tensiune. Raportul de divizare al divizorului va fi k_n

Din urmatoarele relatii

Rezulta valorile rezistentelor:

RA=11kΩ

RB=10,9MΩ

Lista de componente este prezentata in urmatorul tabel:

Pretul total al componentelor este de 44,4.

Procese tehnologice

Pretul total manopera/ produs este de 15.

Pretul total al voltmetrului asamblat si verificat este de 59,4 .

Pretul de vanzare va fi de 74 din care 11.85 reprezinta TVA si 3 profit.

Standardul de firma este prezentat in continuare.

Aprobat

1.Generalitati

Obiect

Prezentul standard se refera la produsul Voltmetru numeric.

Standarde conexe

Terminologia si prevederile prezentului standard sunt in concordanta cu :

STAS 10.951-77. Aparate electronice de masurat. Prescriptii generale privind exprimarea erorilor si conditiile de masurare si incercare;

STAS 10.327-76. Aparate electronice de masurat. Prescriptii de securitate;

STAS 5.325-70. Grade normale de protectie a utilajelor electrice;

STAS 11.054-78. Aparate electrice si electronice. Clase de protectie impotriva electrocutarii;

STAS 2810-80. Mijloace de masurare. Terminologie.

Prezentare generala

Voltmetrul  numeric este un mijloc de masurare, destinat masurarii tensinii pe domeniul 0.1mV 200V. Pentru efectuarea masurarii se foloseste modulul PM 138 (voltmetru numeric de panou) la care se adauga rezistentele R_A si R_B , pentru a mari domeniul de masurare a modulului PM 138 de la 200mV la 200V.

Pentru domeniul de masurare de 200V aparatul va avea o eroare tolerata de 1% si o rezolutie de 100mV.

Rezistentele R_A si R_B realizeaza functia de divizor de tensiune reducand valoarea masurata de 1000 de ori. LCD-ul modulului PM 138 este de 3 ½ digiti.

Voltmetrul numeric realizeaza 2-3 masurari pe secunda si are o rezistenta de intrare mai mare decat 10 MΩ.

Aparatul este alimentat de la o baterie de 9V.

Domeniul aparatului si eroarea de baza tolerata la masurarea directa, sunt prezentate in tabelul1.

Nota. In ceea ce priveste erorile, primul termen din paranteza se refera la valoarea masurata iar cel de-al doilea la domeniul de masurare. De exemplu, la masurarea unei tensiuni de 10 V pe domeniul aparatului (200V), eroarea tolerata este de (0,4%x10V+0,1%x200V), adica de 240mV.

Aparatul este prevazut cu dispozitive de protectie intre borne si intre borne si carcasa.

Conditii de utilizare

Voltmetrul numeric se incadreaza in categoria I de utilizare conform STAS 10951-77;

temperatura ambianta : +5.+40ºC ;

umiditatea relativa a aerului 20 80%, fara condensare;

presiunea atmosferica : 8001060 mbar ;

lipsa radiatiilor solare directe.

Conditii de referinta

Conditiile tehnice de referinta sunt urmatoarele :

temperatura (20 1)ºC ;

umiditatea relativa (60

lipsa campurilor electromagnetice perturbatoare

Durata de utilizare normata :10ani

Conditii tehnice

Caracteristici mecanice

Dimensiuni de gabarit: 150x85x30mm

Masa: max 1 kg (cu bateria incorporata)

Caracteristici electrice

Gradul de protectie (conf STAS 5325-79): IP50.

Gradul de securitate electrica (conf STAS 11054-78): III.

Domeniul de masurare si erorile de baza tolerate sunt prezentate la punctul 1.3

Eroarea suplimentara cu temperatura: se admite dublarea erorii de baza pentru modificarea temperaturii cu 10ºC.

Timpul de raspuns: max 5s.

Tensiunea acumulatorului: minim 8,5 V.

Compatibilitate electromagnetica: voltmetrul trebuie sa nu perturbe functionarea aparatelor invecinate, conform STAS 6048/10-87.

Caracteristici de robustete

Rigiditate dielectrica: 2000V/50Hz.

Rezistenta de izolatie:

- minimum 20MΩ in stare uscata;

- minimum 2MΩ in stare umeda (dupa ciclul climatic).

Ciclul climatic. Voltmetrul se supune urmatorului ciclu climatic:

- 6 ore la -25ºC;

- minimum 2 ore la 20ºC;

- 6 ore la +60ºC;

- minimum 2 ore la 20ºC;

- 48 ore in mediu cu umiditatea relativa 953% si temperatura de 255ºC.

Dupa 48 ore de la aplicarea ciclului climatic erorile trebuie sa se incadreze in limitele admise. Piesele cu acoperiri de protectie electrochimice trebuie sa nu prezinte coroziuni. Marcajul trebuie sa ramana vizibil si dupa efectuarea incercarii climatice.

Voltmetrul, ambalat pentru transport, trebuie sa suporte fara deteriorari incercarea la zdruncinare in urmatoarele conditii (conf STAS 8393/18-70):

- frecventa: 60 zdruncinaturi/minut;

- acceleratie: 15 m/s2;

- durata impulsului: 6ms;

- numarul de zdruncinaturi: 1000.

Dupa aceasta incercare erorile voltmetrului trebuie sa se incadreze in limitele adminse.

Indicatorii de fiabilitate

Criterii de defectare

- depasirea limitelor tolerate pentru eroarea de baza;

- orice alta defectiune care duce la neutilizarea produsului;

Nivelul de incredere cu care se exprima si se determina indicatorii de fiabilitate este P=0,8.

Indicatorii de fiabilitate normati:

- MBF: 10000 ore;

- legea de repartitie a timpilor de functionare se adopta de tip Weibull;

- probabilitatea minim de functionare fara defectari este R(2500)=0,67.

- nivelul mediu de solicitare in exploatare; 4 ore/zi.

3. Reguli pentru verificarea calitatii

3.1. Voltmetrele se supun la incercari de tip, incercari de lot si incercari de fiabilitate.

3.2. Incercarile de tip se fac pe un numar de trei produse luate din seria curenta de fabricatie si constau in verificarea conditiilor tehnice de la cap.2, conf tabelului 2.

Incercarile de tip se fac:

- la punerea in fabricatie a produsului ;

- ori de cate ori se fac modificari constructive sau tehnologice care pot afecta caracteristicile tehnice ale produsului;

- periodic , odata la 2 ani .

3.3. Incercarile de lot se fac asupra fiecarui produs in parte, conform tabelului 2.

Metode de incercare

4.1. Incercarea voltmetrului, daca nu se specifica altfel, se efectueaza in conditii de referinta.

4.2. Conditiile tehnice 2.1.1 si 2.1.2. se verifica cu rigla gradata, sublerul si cintarul.

Conditia tehnica 2.2.1 se verifica conform STAS 5325-70. Grade normale de protectie a utilajelor electrice.

4.4. Conditia tehnica 2.2.2. se verifica conform STAS 10327-76.Aparate electronice de masurat. Prescriptii de securitate.

4.5. Conditia tehnica 2.2.3. se verifica dupa cum urmeaza.

Existenta domeniilor de masurare precizate in tabelul 1 se verifica vizual.

Pe domeniul 200V se masoara tensiunile de 150V, 100V, 50V. Erorile determinate trebuie sa nu depaseasca valorile corespunzatoare erorii tolerate calculate la punctul 1.3.

4.6 Conditia tehnica 2.2.5 se verifica prin introducerea voltmetrului intr-un camp magnetostatic cu inductia de (0,50,05)mT si masurarea pe fiecare domeniu a unei singure tensiuni, corespunzatoare jumatatii intervalului de masurare. Erorile determinate trebuie sa depaseasca dublul valorilor corespunzatoare tabelului 1.

4.7. Conditia tehnica 2.2.6 se verifica cu ajutorul unui cronometru, prin masurarea unei tensiuni de 100V pe domeniul de 200V, in conexiune cu doua fire. Timpul scurs intre conectarea tensiunii si momentul cand indicatia voltmetrului devine stabila trebuie sa fie mai mic decat 5s.

Observatie. Indicatia voltmetrului se considera stabila atunci cand ultima cifra afisata nu se modifica cu mai mult de o unitate.

Conditia tehnica 2.2.8 se verifica conf.STAS 6048/10-87.

Verificarea rigiditatii dielectrice se face conform pct.9.7.1, 9.7.2 si 9.7.4 din STAS 10327-76, cu o tensiune alternativa de forma practic sinusoidala, avand valoarea efectiva de 2000V si frecventa cuprinsa intre 45 si 65 Hz.

Verificarea rezistentei de izolatie se face conform pct. 9.7.3 din STAS 10327-76 intre bornele legate impreuna si carcasa, dupa cel putin 5 secunde de la aplicarea unei tensiuni de aproximativ 500 V current continuu.

Incercarea la ciclul climatic se executa conform pct. 2.3.3 din prezentul standard, intr-o camera climatica. Dupa 48 de ore de la aplicarea ciclului climatic se verifica conditia de precizie 2.2.3.

Incercarea de zdruncinare se executa conform pct. 2.3.4. din prezentul standard. Dupa aceasta incercare se verifica conditia de precizie 2.2.3.2.

Incercarile de fiabilitate constau in incercari de determinare a indicatorilor, care se realizeaza in termen de 2 ani de la omologarea produsului.

4.13.1. Incercarea de determinare se realizeaza prin urmarirea comportarii in exploatare pe un lot de 20 de produse, pe o perioada de un an.

4.13.2. Colectarea datelor referitoare la defectele de natura parametrica si a celor evidente se va face pe baza unui formular de urmarire in exploatare.

Algoritmul de prelucrare a datelor

Prelucrarea rezultatelor referitoare la defectele de natura parametrica si la cele totale se face separat.

Pentru determinarea componentei fiabilitatii bazata pe defectele de natura parametrica (R) se parcurg etapele:

- verificarea conditiei de precizie 2.2.3 pentru fiecare din cele 10 aparate din lot, conform pct 4.5. din prezentul standard;

- calculul fractiunii defecte pe lot;

- infasurarea fractiunilor defecte inregistrate la diversi timpi pe reteaua de probabilitate de tip Weibull si determinarea parametrilor repartitiei;

- calcularea indicatorilor de fiabilitate.

Pentru determinarea componentei fiabilitatii bazata pe defectele cu caracter total (R) se utilizeaza metodele prescrise in Anexa A a STAS 10307-75.

Fiabilitatea produsului se va calcula astfel:

R(t) = R(t) x R(t).

Marcare, ambalare, depozitare,transport

Marcare

Produsul va avea inscriptionate:

- denumirea producatorului;

- denumirea produsului;

- numarul de fabricatie;

- anul de fabricatie;

- simboluri pentru identificarea bornelor si a domeniilor, explicitate in cartea tehnica.

5.2. Ambalare

Voltmetrele vor fi ambalate individual in cutii de carton avand dimensiunile interioare:150x85x30 mm.

Ambalajele vor purta inscriptiile FRAGIL, FERITI DE UMEZEALA !, NU RASTURNATI! , precum si denumirea producatorului si a produsului.

Depozitare

Voltmetrele vor fi depozitate in incaperi inchise, bine aerisite, lipsite de praf si pulberi bune conducatoare de electricitate, agenti corozivi, solventi organici, la temperaturi cuprinse intre -25+55˚C si umiditate relative max. 80% la 20˚C.

5.4. Transport

Transportul se va face pe calea ferata sau cu mijloace auto pe sosele asfaltate sau similare, in urmatoarele conditii :

- temperatura ambianta: -25+55˚C;

- umiditate relativa max.80% la 20˚C;

- acceleratiile datorate zdruncinaturilor sa nu depaseasca 15 m/

Garantii

Termenul de garantie este de un an de la data livrarii.

Producatorul nu raspunde pentru deteriorarile provenite din transportul, depozitarea sau manipularea in alte conditii decat cele prevazute in prezentul standard, in instructiuni, standarde si legi referitoare la etichetele cu care sunt prevazute ambalajele.

Acte insotitoare si inventar de livrare

7.1. Componenta produsului este urmatoarea :

-aparatul propriu-zis:

-scurtcircuitoare pentru borne(2 buc):

-conductoare de masurare pentru masurarea cu doua fire ( un set);

-acumulator 9V/120 mAh, incarcat;

-alimentator stabilizat pentru incarcarea acumulatorului.

7.2. Impreuna cu produsul se livreaza:

-cartea tehnica;

-declaratia de conformitate;

-certificatul de garantie.