Разработка модуля контроля полноты заряда аккумуляторных батарей
Исследование основных эксплуатационных характеристик резисторов. Слоистые пластики, состоящие из связки и наполнителя - материал, применяемый для изготовления печатных плат. Требования помехозащищенности на этапе компоновки проектируемого устройства.
Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
Вид | курсовая работа |
Язык | русский |
Дата добавления | 25.02.2019 |
Размер файла | 584,6 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
При расчете печатной платы необходимо учитывать и особенности производства, допуски на всевозможные отклонения параметров элементов печатного монтажа, установочные характеристики корпусов ЭРЭ. Точности выполнения элементов конструкции проектируемая печатная плата относится к 3-му классу точности. Для печатных плат этого класса точности характерны следующие минимальные значения основных параметров:
- ширина печатного проводника ;
- расстояние между краями соседних элементов проводящего рисунка ;
- толщина печатной платы составляет .
Рассмотрим расчет элементов проводящего рисунка с учетом технологии изготовления печатной платы. Диаметры монтажных и переходных отверстий металлизированных и не металлизированных должны соответствовать ГОСТ 10317_79. Предпочтительные размеры монтажных отверстий выбирают из ряда 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 1,0; 1,1; 1,2; 1,3; 1,4; 1,5; 1,6; 1,7; 1,8; 2,0 мм, а переходных отверстий - из ряда 0,7; 0,8; 0,9; 1,0; 1,1 мм.
Номинальное значение диаметра отверстия:
(8.3)
где - максимальное значение диаметра вывода навесного элемента, устанавливаемого на печатную плату;
- разность между минимальным значением диаметра отверстия и максимальным значением диаметра вывода устанавливаемого элемента, ;
- нижнее предельное отклонение номинального значения диаметра отверстия, .
В силу того, что на печатной плате разрабатываемого устройства устанавливаются элементы с различным диаметром выводов, нам необходимо произвести расчет номинального значения диаметра отверстия для таких выводов. Так, для микросхем, транзисторов , конденсаторов, устанавливаемых на плате максимальный диаметр выводов составляет 0,8 мм; для клемников, мощных транзисторов, кнопок, реле -1,2 мм.
Подставив данные о диаметрах выводов элементов в формулу 8.3 получим,
Номинальное значение ширины проводника в миллиметрах рассчитывается по формуле:
(8.4)
где - минимально допустимая ширина проводника;
- нижнее предельное отклонение ширины проводника,
Подставив данные в формулу 8.4 получим:
.
Номинальное расстояние между соседними элементами проводящего рисунка в миллиметрах определяют по формуле:
(8.5)
где - минимально допустимое расстояние между соседними элементами проводящего рисунка;
- верхнее предельное отклонение ширины проводника,
В результате подстановки данных в формулу 8.5, получим:
.
Диаметральное значение позиционного допуска расположения проводника относительно номинального положения .
Центры монтажных и переходных отверстий на печатной плате располагают в соответствии с ГОСТ 10317_79.
Диаметральное значение позиционного допуска расположения центров отверстий относительно номинального положения узла координатной сетки
Предельное отклонение значения номинального расстояния между центрами двух отверстий печатной платы определяется как полусумма позиционных допусков расположения этих отверстий.
Диаметральное значение позиционного допуска расположения контактных площадок относительно его номинального положения .
Расчет минимального диаметра контактной площадки производится по формуле:
(8.6)
где - верхнее предельное отклонение диаметра отверстия;
- гарантийный поясок наружного слоя (принимается равным ).
В результате подстановки данных в формулу 8.6, получим:
Расчет минимального расстояния для прокладки n-го количества проводников между двумя отверстиями с контактными площадками диаметрами D1 и D2 производят по формуле:
(8.7)
где - количество проводников;
- допуск, учитываемый при n > 0.
Подставив данные в формулу 8.7, получим:
Диаметр монтажных отверстий после металлизации, мм, приближенно можно оценить по формуле:
(8.8)
При этом диаметр сверления отверстия под металлизацию, мм:
(8.9)
8.4 Расчет механической прочности печатной платы
Для того чтобы проверить насколько хорошо защищено проектируемое устройство от механических воздействий, необходимо провести расчеты собственных частот вибраций, а затем подобрать соответствующие виброизоляторы.
Так как блок управления барабаном и кареткой предполагается использовать без виброизоляторов, то в этом случае платы являются единственной колебательной системой.
Жесткость плат зависит от материала, формы, геометрических размеров и способа закрепления.
Печатная платы разрабатываемого устройства изготовлена из стеклотекстолита марки СФ2-35-1,5. Она имеет прямоугольную форму (рис. 8.1) следующих размеров: aЧb =125х190 мм.
Рисунок 8.1. Графическое изображение печатной платы
Расчет собственной частоты колебания плат позволяет подобрать основные параметры их конструкции, исключающие возможности появления резонанса. При расчете платы ее представляют в виде тонкой пластины, так как отношение толщины платы к наименьшему из двух размеров меньше, чем 1:10.
При расчете платы-пластины принимают следующие упрощения:
толщина платы постоянна;
ЭРЭ на плате располагаются равномерно на ее поверхности;
изгибные деформации при колебаниях малы, по сравнению с толщиной, упругие деформации подчиняются закону Гука;
материал пластины идеально упругий, однородный и изотропный.
“нейтральный” слой при поперечных колебаниях не подвержен деформациям растяжения (сжатия);
Для данного способа закрепления платы, поправочный коэффициент, учитывающий способ закрепления равен:
(8.10)
где а - длина большей стороны,
b - длина меньшей стороны.
Цилиндрическая жесткость платы равна:
(8.11)
где Е - модуль упругости материала платы Е =3,021010 Н/м2;
h - толщина печатной платы, h = 1,510-3 м;
г - коэффициент Пуассона для материала платы, = 0,22.
Распределенная по площади масса платы и ЭРЭ:
(8.12)
где с - удельная плотность материала платы, = 2,05103 кг/м3;
mЭ - масса элементов, mЭ = 0,1133.
Определим частоту собственных колебаний плат:
(8.13)
В результате механических воздействий, печатная плата подвержена усталостному разрушению, в особенности при возникновении механического резонанса, чаще всего усталостные отказы проявляются в виде обрыва проводников, разрушения паяных соединений, нарушения контактов в разъемах. Подобные разрушения можно предотвратить, если обеспечить разные частоты собственных колебаний платы и корпуса.
При вибрациях на относительно низких частотах f <400 Гц наиболее опасными являются амплитуды поперечных колебаний: происходит разрушение выводов в местах пайки. На сравнительно высоких частотах f > 400 Гц виброскорости вызывают в элементах усталостные явления. Для предупреждения таких отказов при функционировании электронного устройства надо выполнить условия: амплитуда изгибных колебаний не должна превышать ? 310-4 м, а виброскорость ? 0,8 мс-1.
Как упругая пластина ПП может подвергнуться усталостному разрушению при действии циклических нагрузок, в особенности при резонансе. В результате нарушаются контактные соединения в разъемах, разрушаются пленочные проводники, места пайки и т.д. Подобные отказы в работе РЭС в какой-то мере можно избежать, выполнив условие (8.19) и обеспечив тем самым достаточную усталостную долговечность платы в вибрационном поле:
(8.14)
где f0 - минимальная частота собственных колебаний платы;
nbmax - максимальные вибрационные перегрузки , выраженные в единицах g;
g - ускорение свободного падения. Так как применение устройства в условиях высокогорья не предполагается, то принимаем g = 9,81 м/с2;
- безразмерная постоянная, выбираемая в зависимости от частоты собственных колебаний и воздействующих ускорений.
Следовательно, условие выполняется: 630 Гц >343 Гц
Амплитуда изгибных колебаний по формуле:
(8.15)
где nb - максимальные вибрационные перегрузки, выраженные в единицах g;
f0 - минимальная частота собственных колебаний платы.
Условия (8.14) и (8.15) выполняются (497 Гц >343 Гц). Следовательно, проектируемая печатная плата будет иметь достаточную усталостную прочность при гармонических вибрациях.
8.5 Расчет электромагнитной совместимости
В радиоэлектронных изделиях печатные проводники, электрически объединяющие те или иные элементы схемы, проходят на достаточно близком расстоянии друг от друга и имеют относительно малые размеры сечения. При большом времени переключения и малых тактовых частотах параметры печатных проводников, соединяющие вводы одних элементов со входами других, не оказывают существенного воздействия на быстродействие всей схемы в целом и на помехоустойчивость элементов.
С уменьшением времени переключения (в микроэлектронных изделиях оно составляет единицы наносекунд) большое значение имеют степени влияния линий связи (сопротивления, емкости, индуктивности и т.д.) друг на друга (паразитная емкость, взаимоиндуктивность и т.д.). Постоянный ток в печатных проводниках распределяется равномерно по его сечению при условии, что материал проводника однороден и не имеет локальных посторонних включений других веществ.
Рассчитаем сопротивление проводника по формуле:
R=ln/(btn),
где - удельное объемное электрическое сопротивление проводника,
= 0,0175 мкОм/м - для медных проводников, полученных методом химического травления.
ln - длинна проводника, мм.
b - ширина проводника, мм.
tn - толщина проводника, мкм
R=0,017531/(0,835)=0,019 Ом
Рассчитаем допустимый ток в печатном проводнике:
Imax=10-3 доп btn,
где доп - допустимая плотность тока, доп=30 А/мм2 для проводников, полученных методом химического травления.
Imax=10-3 30 0,835=0,84 мА,
Далее найдем паразитные емкости и индуктивности печатного монтажа в наиболее критических местах печатной платы (рисунок 8.2).
Размещено на http://www.allbest.ru
Размещено на http://www.allbest.ru
Рисунок 8.2. Фрагмент печатной платы
Емкость, между двумя параллельными проводниками, расположенных на одной стороне платы, находится по формуле:
где: - диэлектрическая проницаемость среды между проводниками, расположенных на наружных поверхностях платы, покрытой лаком.
,
где п и л- диэлектрические проницаемости материала платы и лака (для стеклотекстолита П = 6, для лака ЭП Л =4)
.
ln - длина участка, на котором проводники параллельны друг другу, мм (ln =31 мм);
b - ширина проводника, мм (b=0,8 мм).
tn - толщина проводника, мм (tn =35мкм).
а - толщина диэлектрика, мм (а =0,5 мм).
Собственная индуктивность печатного проводника:
Индуктивность двух параллельных печатных проводников:
Далее для определения явления взаимных наводок промоделируем процессы в параллельных проводниках с использованием утилиты анализа целостности сигнала P-CAD signal Integrity.
Явление взаимных наводок заключается в том, что сигнал, передаваемый по линии связи, передается на соседнюю дорожку благодаря наличию взаимных емкостей и индуктивностей. Очевидно, что и в аналоговых, и в цифровых цепях наводки могут вызвать ошибочные переключения, сбросы и т. п. Плотные платы еще более усугубляют проблему наводок.
Рассмотрим влияние цепи питания -5V (верхняя на рисунке) на находящуюся рядом с ней сигнальную цепь (Рис. 8.5.2). То есть источником наводок является цепь питания.
Рисунок 8.3. Взаимное расположение печатных проводников
Результат моделирования приведен на рисунке 8.4.
Рисунок 8.4. Результат моделирования перекрестных помех
Уровни напряжений в цепи питания следующие:
Maximum: DD5.7
t = 54.13 ns
Vmax = 5.00 V
Maximum: DD4.7
t = 58.65 ns
Vmax = 5.00 V
Уровень наводок в сигнальной цепи составляет:
Maximum: DD5.6
t = 12.51 ns
Vmax = 0.01 V
Maximum: DD4.6
t = 13.56 ns
Vmax = 0.06 V
Из результатов анализа перекрестных наводок в параллельных проводниках можно сделать вывод, что при максимальном уровне помехи Vmax = 0.06 В , что составляет от 1,2% от напряжения сигнала источника помехи, не будет искажаться уровень логической единицы (V=2…5.75В) и логического нуля (V=0…0.8В) для микросхем DD4 и DD5.
Далее проведем анализ на отраженные помехи. Полеченные графики приведены на рисунке 8.5.
Рисунок 8.5. Результат моделирования перекрестных помех
Уровни исходного сигнала:
Minimum: DD5.6
t = 76.32 ns
Vmin = -0.00 V
Maximum: DD5.6
t = 54.18 ns
Vmax = 5.00 V
Уровни искаженного сигнала:
Minimum: DD4.6
t = 74.28 ns
Vmin = -0.00 V
Maximum: DD4.6
t = 53.95 ns
Vmax = 5.00 V
Как видно из полученных значений, сигнал практически не искажается.
8.6 Оценка теплового режима
В процессе разработки конструкций РЭС постоянно возникает задача расчета и анализа тепловыделения, на основании которого производится выбор конструктивных решений при проектировании систем.
Современные РЭС характеризуются не только сложными алгоритмами работы, но и сложной физической реализацией. С точки зрения теплового анализа картина представляется следующей: с одной стороны плотность монтажа и мощности растут, а с другой - повышается чувствительность элементной базы к температуре. В этой ситуации становится все сложнее и сложнее делать оптимальную компоновку элементов на печатной плате и обеспечить надежность конструкции. На практике при проведении теплового моделирования часто используются численные методы, основанные методах конечных разностей.
В данном курсовом проекте для моделирования тепловыделения использовалась программа HyperLynx Thermal (Mentor Graphic Corp.) Преимущества использования этой программы заключаются в том, что быстродействие больше приблизительно в 50 раз, чем при использовании математических методов. Моделируются процессы теплообмена, теплопроводности, конвекции и излучения. Особое внимание уделяется моделированию воздушной конвекции с учетом трехмерного расположения компонентов на плате.
Важным этапом подготовки к тепловому моделированию является правильное описание теплового взаимодействия печатной платы с окружающей средой и задание начальных условий нагрева. А именно:
- начальная температура - 40єС;
- давление воздуха - 760 мм рт.ст.;
- относительная влажность среды - 0,8%;
- расположение плат - горизонтальное. Также указывалось относительное расположение двух плат;
Далее задаются данные о компонентах и проводится моделирование. Ниже приведены результаты моделирования. Текст выходного файла программы приведен в Приложении А.
Рисунок 8.6. Температуры элементов
Рисунок 8.7. Градиенты температур
Из рисунка 8.6.1 видно, что температуры элементов находятся в диапазоне 36,4 - 61,5С, что не превышает предельных температур элементов печатной платы. Исходя из проведенного анализа, все элементы работают в номинальном температурном режиме. Следовательно, при работе устройства в максимально нагруженном режиме не будет происходить разрушение печатной платы. Значит нет необходимости делать перфорацию корпуса и дополнительное охлаждение.
Для нахождения температуры стенок корпуса воспользуемся комплексом ТРиАНА, предназначенным для моделирования тепловых процессов, происходящих в конструкциях РЭА.
В качестве нагретой зоны выберем элемент с максимальной температурой - транзистор VT1. Его мощность примем равной 15 Вт. В данном случае нагретая зона не касается стенок корпуса.
Теплообмен перфорированного блока можно разделить на внутренний и внешний.
Теплообмен внутри блока. Тепловая энергия, выделяемая нагретой зоной, передается излучением и конвекцией:
- излучением -- внутренним стенкам корпуса, а также через отверстия в корпусе внешней среде;
- конвекцией -- воздуху, протекающему внутри корпуса, от нагретой зоны и внутренних поверхностей корпуса. Тепловая энергия, полученная конвективно воздухом, через перфорированные отверстия выносится в окружающую среду.
Внешний теплообмен. От корпуса тепловая энергия излучением и конвекцией передается в окружающую среду.
Тепловая модель проектируемого устройства приведена на рисунке 8.8.
Рисунок 8.8. Тепловая модель измерителя емкости аккумуляторных батарей
В данной тепловой модели цифрами обозначены:
1-6 - стенки корпуса РЭУ;
7 - воздух внутри корпуса;
8 - нагретая зона;
9 - воздух снаружи корпуса.
В результате выполнения расчета теплового режима блока нашего устройства были получены значения температур всех узлов тепловой модели, которые приведены в таблице 8.3.
Таблица 8.3. Таблица температур в узлах тепловой модели
Номер узла тепловой модели |
Значение температуры, єС |
|
1 |
44.58 |
|
2 |
44.58 |
|
3 |
44.58 |
|
4 |
47.09 |
|
5 |
43.62 |
|
6 |
44.62 |
|
7 |
47.16 |
|
8 |
40.00 |
|
9 |
44.58 |
Полученные результаты свидетельствуют об удачно проведенном тепловом расчете, т.к. расчетные числовые значения температур меньше предельно допустимых значений, обеспечивающих безотказную работу измерителя емкости аккумуляторных батарей. Но для некоторого снижения температур предусмотрим перфорацию корпуса.
8.7 Полный расчет надежности
Надежность является одним из главных технических параметров, характеризующих РЭС.
Исходные данные для расчета надежности зависят от вида учитываемых отказов, количества подлежащих расчету показателей надежности, степень точности расчета. В нашем случае расчет будет выполнен для периода нормальной эксплуатации при следующих основных допущениях:
- отказы случайны и независимы;
- учитываются только внезапные отказы;
- имеет место экспоненциальный закон надежности.
При расчете будут учитываться не только элементы электрической схемы, но и элементы конструкции (монтажное соединения, печатная плата, монтажные проводники, несущие конструкции и т.д.).
Кроме того, при расчете надежности будет произведен точный учет электрического режима и эксплуатационных условий работы элементов.
Исходными данными для полного расчета надежности будут:
- схема электрическая принципиальная с перечнем используемых в конструкции элементов;
- значения коэффициентов электрической нагрузки элементов;
- справочные значения интенсивностей отказов элементов;
- условия эксплуатации элементов с учетом внешних и внутренних воздействующих факторов таких как : температура корпусов элементов, относительная влажность, уровень вибрации, передаваемый на элементы и т.д.;
- заданное время непрерывной работы устройства, t.
Расчет надежности выполняется в два этапа. На первом этапе лабораторные значения интенсивностей отказа элементов пересчитываются на конкретный электрический режим и условия эксплуатации по формуле:
где - значение интенсивности отказа i-го элемента с учетом режима и условий работы;
- справочное значение интенсивности отказа i-го элемента;
- поправочный коэффициент, учитывающий j-ый фактор;
- общее число учитываемых эксплуатационных факторов.
В качестве поправочных коэффициентов будем использовать коэффициент, учитывающий влияние температуры и электрической нагрузки 12, и коэффициент, учитывающий влияние влажности и механических воздействий - 34.
На втором этапе вычисляют значение суммарной интенсивности отказов по формуле:
где - суммарная интенсивность отказов;
- число однотипных элементов конструкции.
При равенстве значений интенсивностей отказов однотипных элементов рекомендуется объединять их в группы. Тогда формула 8.17 примет вид:
где - соответственно интенсивность отказа и число элементов в h-ой группе;
- общее число групп.
Далее по общепринятым формулам определяем значения наработки на отказ и вероятности безотказной работы :
Если расчетное значение показателей надежности не отвечает требованиям технического задания, то необходимо принять меры по повышению надежности. Например, можно заменить наиболее ненадежные пассивные элементы на другие типы, а после этого снова повторить расчет.
Расчет производился на ЭВМ при помощи программы, написанной на кафедре РЭС - "SNAD.EXE". Исходные данные для этой программы приведены в таблице 8.4.
Таблица 8.4. Исходные данные для расчета полной надежности
Примечания: * - на один контакт при номинальном электрическом режиме и числе коммутационных циклов, указанных в ТУ;
Результаты вычислений представлены в таблице 8.5.
Таблица 8.5. Результаты расчета полной надежности
Характеристика, рассчитанная на ПЭВМ. |
Значение. |
|
Средняя наработка на отказ, ч. |
33276 |
|
Вероятность безотказной работы. |
0,97040 |
|
Среднее время восстановления, ч. |
0,5 |
|
Вероятность восстановления. |
0,94421 |
|
Коэффициент готовности. |
0,99998 |
|
Вероятность безотказной работы с учетом восстановления |
0,99832 |
|
Вероятность нормального функционирования |
0,97038 |
|
Доверительные границы для наработки на отказ |
18233,5…43192,5 |
Таким образом, полученные данные удовлетворяют требованиям ТЗ по надежности, так как при заданном времени непрерывной работы t=1000 ч проектируемый блок будет работать с вероятностью . При этом он будет иметь среднюю наработку на отказ То=33276ч и вероятность восстановления, следовательно, дополнительных мер по повышению надежности не требуется.
9. Обоснование выбора средств автоматизированного проектирования
9.1 Применение САПР в процессе проектирования изделия
Проектирование РЭС и создание оптимального технического решения в сжатые сроки связано с трудностями, основными из которых является:
– невозможность учёта человеком огромного количества разнообразных факторов, влияющих на техническое решение;
– большая стоимость и трудоёмкость изготовления макета изделия, особенно при интегральной технологии;
– сложность имитации условий, в которых должна работать современная РЭС.
Один из путей преодоления этих трудностей без существенного увеличения численности работающих - использование возможностей современных ЭВМ.
При проектировании только незначительную часть общего объёма работ (10...20)% выполняется инженерами высокой квалификации. Опыт и высокая эрудиция инженера играют основную роль при разработки технического задания на проектирование и при выборе принципов конструирования и элементной базы. Но основной объём работ по конструкторскому проектированию состоит из таких этапов как компоновка, размещение модулей, трассировка монтажных соединений и выпуск технической документации. Эти этапы трудоёмки, так как связаны с просмотром большого количества вариантов решении, но не требуют высокой квалификации.
В связи с совершенствованием элементной базы РЭС, а также конструктивно-технологических характеристик проектируемых модулей всех типов, в несколько раз увеличилась трудоёмкость составления технической документации. Всё это приводит к необходимости совершенствования методов конструкторского проектирования РЭС, основой которого является автоматизация процесса проектирования.
Одной из важнейших задач конструирования РЭС является максимальное внедрение методов автоматизированного проектирования, что в итоге должно привести к минимальному участию человека в процессе создания конструкции. В этом случае инженер на всём протяжении разработки конструкции составляет формализованное задание для ЭВМ, анализирует результаты и делает предположения о возможных причинах несоответствия получаемых характеристик требованиям технического задания. Основную работу по созданию конструкции проводит ЭВМ, оснащенная соответствующим информационным и программным обеспечением. В итоге синтезируется конструкция, в идеальном случае удовлетворяющая требованиям технического задания (ТЗ).
Правильное разделение функции между человеком и ЭВМ приводит к схеме автоматизированного проектирования, в котором человек выполняет задачи творческого характера, то есть анализирует ТЗ, управляет поиском требуемого решения, осуществляет трудно формализуемые задачи проектирования реальной РЭС задачи принятия решений.
ЭВМ, в свою очередь, решает задачи синтеза отдельных типов конструирования на каждом иерархическом уровне, в результате чего реализуется ряд вариантов конструкции, для которых ЭВМ приводит расчёты характеристик, анализ конструктивных решений и тому подобное.
Анализ результатов, полученных ЭВМ, и заключение о доработке делает конструктор. Методика итеративной доработки конструкции с использованием ЭВМ как инструмента для получения необходимых характеристик хорошо обеспечена алгоритмами и программами.
В процессе проектирования возникает необходимость большого числа вычислений, обращения к стандартным алгоритмам решения типовых задач, увязки различных требований этапов функционального и конструкторского проектирования, а также проверки правильности результатов различных этапов проектирования. В связи с этим целесообразно объединить отдельные алгоритмы в единую автоматическую систему конструкторского проектирования (САПР КП), ориентированную на конкретную базу конструкций.
Применение САПР КП при решении задач конструкторского проектирования позволит: сократить трудоёмкость решения конструкторских задач; повысить качество полученных решений; провести оптимизацию модуля на всех иерархических уровнях.
Существующие системы автоматизированного проектирования представляют собой системы типа «человек - машина», для реализации которых необходим целый комплекс технических средств: ЭВМ, координатографы, печатающие и запоминающие устройства, графопостроители и прочее; и специализированное математическое обеспечение, предназначенное для решения задач конструкторского проектирования модулей различных уровней иерархии. Эти системы предполагают возможность непосредственного вмешательства разработчика в процесс проектирования для корректировки машинных решений.
В общем случае САПР осуществляют проектирование, начиная от функциональной схемы и кончая всей необходимой технической документацией для изготовления, наладки и эксплуатации ЭВМ в целом. Проектирование модулей каждого уровня, начиная от интегральной микросхемы до РЭС в целом, выделяется в самостоятельные этапы. Однако многие САПР ориентированны на модули второго и третьего уровней.
Несмотря на различия в любой САПР можно выделить следующие самостоятельные этапы конструкторского проектирования, характерные для модуля любого уровня иерархии:
– введение исходной информации, контроль правильности подготовки и колировки исходных данных с входного языка во внутреннее представление;
– компоновка функциональной структуры по модулям всех уровней на основе выбранных показателей качества;
– размещение скомпонованных функциональных элементов по конструкциям модулей всех уровней, составление соответствующего технического документа;
– трассировка соединений между модулями в соответствии со схемой связей и ограничениями на их раскладку для данного базового модуля, составление электромонтажных чертежей, контроль правильности составления документации;
– составление сводных текстовых документов, устанавливаемых ЕСКД.
9.2 Перечень и содержание конструкторских работ, выполненных с применением САПР
В данном курсовом проекте, при проектировании устройства управления барабаном и кареткой были использованы следующие САПР:
AutoCAD 2006;
PCAD 2002;
Комплекс ТРиАНА;
HyperLynx Thermal (Mentor Graphic Corp.)
С помощью PCAD 2002 была создана схема электрическая принципиальная и спроектирована печатная плата.
AutoCAD 2006 использовался для создания следующих чертежей:
- сборочного чертежа печатной платы;
- чертежа крышки корпуса;
- сборочного чертежа устройства.
Комплекс ТРиАНА и HyperLynx Thermal (Mentor Graphic Corp.) потребовались для оценки температурного режима.
Заключение
В результате выполнения курсового проекта разработана конструкция блока управления барабаном и кареткой.
В процессе работы над курсовым проектом разработано техническое задание, на основании которого и проектировалось устройство, произведён литературный обзор аналогичных устройств, анализ исходных: данных, климатических и дестабилизирующих факторов, описан принцип работы блока управления барабаном и кареткой, обоснованы и выбраны комплектующие и материалы для проектируемого изделия, компоновочная схема, метод и принцип конструирования. Обоснование выбора комплектующих и материалов конструкции проводились с учетом электрических режимов работы элементов и конструктивного исполнения устройства.
Разработанная конструкция устройства предназначена для использования его в условиях макроклиматического района с умеренным и холодным климатами, в помещениях с искусственно регулируемыми климатическими условиями.
Также были проведены конструкторские расчеты. В результате расчета компоновки получен блок с габаритными размерами не превышающими заданные по техническому заданию. Расчет надежности показал, что полученные данные удовлетворяют требованиям технического задания по надёжности, и дополнительных мер по повышению надёжности не требуется. Как показали результаты расчета теплового режима - тепловой режим разрабатываемого устройства находится в норме, а выбор способа естественного воздушного охлаждения прибора сделан верно и необходимости в дополнительной теплозащите нет. Рассмотрены мероприятия по защите от коррозии, влаги, электромагнитных полей и механических нагрузок. Для изготовления данного устройства разработана конструкторская документации.
Литература
Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов, категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды ГОСТ 15150-69. - Издательство стандартов, 1991.
Хлопов Ю.Н. и др. Методическое пособие к дипломному проектированию по курсу '"Конструирование и микроминиатюризация РЭА". - Мн; МРТИ 1983.
Справочник по электротехническим материалам: В З т. / Под ред. Ю.В. Корицкого. - 3-е изд., перераб. - М: Энергоатомиздат, 1986. - 368с.
Разработка конструкторской документации радиоэлектронной аппаратуры. Справочник /Под ред. Э.Т. Романычевой. - 2-е изд., перераб. и доплненное. - М: Радио и связь, 1989. - 448с.
Варламов Р.Г. Компоновка радиоэлектронной аппаратуры - 2-е изд., дополненное переработанное. - М: Сов. радио, 1975. - 352с.
Роткоп Л.Л., Спокойный Ю.К. Обеспечение тепловых режимов при конструировании радиоэлектронной аппаратуры - М: Сов. радио, 1976. - 236с.
“Печатные платы в конструкциях РЭС” учебное пособие по курсу “Конструирование радиоэлектронных устройств” под редакцией Ж.С. Воробьевой, Н.С. Образцова, Минск, 1999.
В.Б. Стешенко P-CAD Технология проектирования печатных плат, БХВ - Петербург, 2003.-720с.
Н.С. Образцов Теплообмен в РЭА: Конспект лекций по курсу “Конструирование радиоэлектронных устройств” для студентов спец. “Моделирование и компьютерное проектирование РЭС” и “Проектирование и производство РЭС” дневной формы обучения - Мн.: БГУИР, 2003.-55с.:ил.
Приложение
Текст выходного файла программы Mentor HyperLynx Thermal
*** Summary of Analysis ***
Air Flow comes from (see side 1)Left
Forced Air V, side 1 mm/s 610.
side 2, mm/s 610.
Incoming Air Temp. C 40.0
Air Pressure, mmHg 760.
Air Humidity Ratio .8
Gravity, g 1.00
System total Open 0, Close 1,
only front open 2, back open 3 .0
Board Vertical(0.0), Hori(1.0) 1.0
Board Space Side 1 mm 20.0
Side 2 mm 20.0
Adj. Board Power Side 1 W 15.0
Side 2 W 15.0
Adj. Wall Temp. Side 1 C 25.
(if used) Side 2 C 25.
Emissivity of this board .80
Emiss. Adj. Wall Side 1 .80
Side 2 .80
Board Location, 0, .5, 1, 1.5 .0
(0=test, .5=left,1=in,1.5=right)
Channel 1 One-Sided (0.0) 1.0
Board Thickness Total mm 1.52
Thickness Layer 1 mm 1.524
Thickness Layer 2 mm .000
Thickness Layer 3 mm .000
Layer 1&3 Base Mat. Cond. W/mmC .00086
Wire Conductivity W/mmC .38075
Typical Metal Vol. Fraction .00330
Typical Average Conduct. W/mmC .00211
Board Width (Xmax) mm 123.
Board Length (Ymax) mm 188.
Mesh Maximum Width mm 4.1
Mesh Maximum Length mm 5.2
Total Regular Mesh No. in X 30
Total Regular Mesh No. in Y 36
Boundary Conditions at edges of Board:
Anywhere not listed, is insulated edge.
Side X/Y mm. Resist(C-mm/W) SINK C
Side Nat.Conv.mm/s COMBINED V mm/s
1 20.00 609.93
Side Nat.Conv.mm/s COMBINED V mm/s
2 20.00 609.93
Side Nat.Conv.mm/s COMBINED V mm/s
1 20.00 609.93
Side Nat.Conv.mm/s COMBINED V mm/s
2 20.00 609.93
OUTPUT OF BOARD ANALYSIS
TOTAL POWER (W) SIDE 1 = 16.68 SIDE 2 = .00
SIDE 1 SIDE 2
Representative EXIT AIR T(C) 40.8 40.8
ITERATION NO. PACKAGE T ERROR C
201 .00
Side Ref.Des. Tc(C) Tj(C) X1 Y1(mm) Q(W) Part Name Tair(C)
1 DD3 39.1 39.7 48.5 52.8 .021 K176IE3_1 39.4
1 SB4.2 42.5 42.5 72.7 168.9 .001 SB4.2 45.3
1 SB3.3 48.8 48.8 102.7 140.1 .001 SB_6PIN 52.5
1 SB3.1 47.7 47.7 102.7 115.1 .001 SB_6PIN 49.4
1 SB6 44.3 44.3 102.7 22.6 .001 SB1_1 46.3
1 SB1.2 43.2 43.3 102.7 50.1 .001 SB_6PIN 44.4
1 VT2 42.9 45.9 19.3 140.6 .050 КТ315 41.6
1 DA3 44.6 51.2 16.4 111.2 .220 KR140UD120840.2
1 DA1 44.6 51.2 11.4 148.7 .220 KR140UD1208 40.0
1 SB4.1 45.2 45.3 87.7 156.4 .001 SB4.1 47.6
1 SB3.2 48.8 48.8 102.7 127.6 .001 SB_6PIN 51.2
1 SB2 47.9 47.9 102.7 100.1 .001 SB25V 50.1
1 SB1.5 47.4 47.4 102.7 87.6 .001 SB_6PIN 48.6
1 R24 49.1 56.6 78.5 93.0 .250 C2-33-025 43.5
1 SB1.4 47.5 47.5 102.7 75.1 .001 SB_6PIN 49.6
1 SB1.3 44.8 44.8 102.7 62.6 .001 SB_6PIN 45.2
1 SB1.1 43.4 43.4 102.7 37.6 .001 SB_6PIN 44.7
1 R28 46.6 54.1 73.5 43.0 .250 C2-33-025 41.5
1 SB5 42.7 42.7 102.7 10.1 .001 SB1 43.4
1 C5 42.5 46.3 77.5 11.3 .125 K50-35 40.1
1 R36 44.9 52.4 18.5 178.0 .250 C2-33-025 40.0
1 R33 44.9 52.4 18.5 170.5 .250 C2-33-025 40.1
1 C3 46.1 49.9 45.7 162.9 .125 K10-17 42.9
1 VD7 46.0 48.4 46.5 121.8 .080 KD522 44.1
1 C12 44.8 48.6 15.4 128.3 .125 K10-17 41.7
1 VD9 42.1 44.5 21.8 89.0 .080 KD522 39.8
1 DD1 46.4 55.4 51.0 87.8 .300 K561TM2 41.0
1 R21 51.9 59.4 78.5 100.5 .250 C2-33-025 46.5
1 VD4 45.3 47.7 81.8 84.0 .080 KD522 42.9
1 C11 44.8 48.5 75.4 74.5 .125 K10-17 40.0
1 R31 45.6 53.1 73.5 53.0 .250 C2-33-025 40.0
1 R41 44.7 52.2 11.0 160.5 .250 C2-33-025 40.0
1 R13 49.2 56.7 48.5 153.0 .250 C2-33-025 43.3
1 R35 47.3 54.8 13.5 120.5 .250 C2-33-025 41.5
1 DD5 39.0 39.6 23.5 52.8 .021 K176IE3 39.6
1 DD4 39.0 39.8 36.0 52.8 .025 K176IE4 39.5
1 DD6 39.2 39.9 11.0 52.8 .025 K176IE4 40.0
1 R5 50.9 58.4 90.5 86.0 .250 C2-33-025 45.5
1 R27 48.2 55.7 83.0 23.5 .250 C2-33-025 42.8
1 C6 47.3 51.0 85.3 53.2 .125 K10-17 43.9
1 VD8 46.3 48.7 54.0 111.9 .080 KD522 44.0
1 R32 46.7 54.2 73.0 23.5 .250 C2-33-025 40.9
1 R20 44.7 52.2 65.5 23.5 .250 C2-33-025 40.0
1 R34 47.1 54.6 38.0 111.0 .250 C2-33-025 42.1
1 DA2 49.8 56.4 86.4 108.7 .220 KR140UD1208 46.2
1 DA4 59.1 82.5 84.8 73.6 .780 KR142EN19 41.0
1 R23 48.6 56.1 88.5 43.0 .250 C2-33-025 43.2
1 R1 46.1 53.6 88.5 35.5 .250 C2-33-025 41.2
1 R38 47.6 55.1 91.0 13.0 .250 C2-33-025 41.3
1 R42 50.0 57.5 53.0 133.5 .250 C2-33-025 44.5
1 C16 47.6 51.4 53.2 122.9 .125 K10-17 44.7
1 R6 49.9 57.4 73.0 103.5 .250 C2-33-025 44.7
1 C10 44.4 48.2 73.8 62.5 .125 K50-35 41.6
1 C4 42.9 46.7 62.9 45.8 .125 K10-17 39.9
1 C1 46.7 50.5 30.3 178.2 .125 K10-17 43.6
1 VD1 44.8 47.2 34.3 171.5 .080 KD522 42.5
1 C2 44.6 48.3 32.5 161.2 .125 K50-35 41.9
1 C18 46.3 50.1 28.2 147.9 .125 K10-17 43.0
1 C17 46.3 50.0 38.2 147.9 .125 K10-17 42.8
1 VD5 46.4 48.8 34.0 121.8 .080 KD522 44.4
1 VD3 45.1 47.5 36.5 136.8 .080 KD522 43.0
1 VD2 45.0 47.4 29.0 136.9 .080 KD522 42.6
1 R39 48.3 55.8 43.0 131.0 .250 C2-33-025 43.4
1 DD2 41.2 43.0 33.5 86.5 .050 K176IE12 41.1
1 C9 43.5 47.2 20.4 103.3 .125 K10-17 39.7
1 C8 43.3 47.1 20.3 93.2 .125 K10-17 39.6
1 R43 44.8 52.3 8.0 133.5 .250 C2-33-025 40.0
1 C14 43.1 46.9 7.0 120.4 .125 K10-17 40.0
1 DD7 39.2 39.5 8.5 87.8 .010 K176LP2 40.0
1 R22 54.4 61.9 91.0 100.5 .250 C2-33-025 48.9
1 R37 50.6 58.1 91.0 23.0 .250 C2-33-025 45.2
1 R14 48.6 56.1 61.0 168.0 .250 C2-33-025 43.2
1 R15 51.3 58.8 61.0 160.5 .250 C2-33-025 45.0
1 R17 61.5 77.5 60.8 153.0 .800 C5-16-1 46.5
1 R16 58.8 74.8 60.8 145.5 .800 C5-16-1 44.4
1 R19 52.7 60.2 61.1 138.3 .250 C2-33-025 46.4
1 C13 46.5 50.2 25.3 128.2 .125 K10-17 43.0
1 C15 40.6 41.3 8.9 114.0 .025 KT4-21 40.1
1 R9 58.7 66.2 93.0 146.0 .250 C2-33-025 54.0
1 R4 52.1 59.6 95.4 86.2 .250 C2-33-025 45.8
1 R10 57.2 64.7 85.5 146.0 .250 C2-33-025 51.9
1 R18 56.0 63.5 78.0 146.0 .250 C2-33-025 51.2
1 R7 55.9 63.4 93.0 121.0 .250 C2-33-025 50.7
1 R11 56.2 63.7 93.0 133.5 .250 C2-33-025 50.8
1 R3 56.2 63.7 95.5 73.5 .250 C2-33-025 51.2
1 R2 48.5 56.0 95.5 61.0 .250 C2-33-025 42.0
1 R8 53.8 61.3 85.5 121.0 .250 C2-33-025 48.0
1 R12 54.0 61.5 85.5 133.5 .250 C2-33-025 48.1
1 R30 53.2 60.7 78.0 121.0 .250 C2-33-025 47.5
1 VD6 49.3 51.7 79.0 109.3 .080 KD522 47.1
1 R25 50.4 57.9 70.5 121.0 .250 C2-33-025 45.0
1 R40 47.7 55.2 63.0 88.5 .250 C2-33-025 42.2
1 R29 48.3 55.8 63.0 101.0 .250 C2-33-025 42.7
1 ZQ1 39.8 39.8 62.5 72.4 .001 QARTZ 39.9
1 R26 44.9 52.4 63.0 58.5 .250 C2-33-025 39.6
1 C7 51.5 55.3 78.2 135.4 .125 K10-17 47.9
2 HG1 38.3 38.3 7.5 45.0 .001 ИЖЦ5-4/8 40.0
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Материалы, используемые при изготовлении однослойных печатных плат. Маркировка печатных плат, контроль и автоматизация технологического процесса изготовления однослойных печатных плат. Система печатных проводников. Длина сигнальных проводников в плате.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 14.06.2011Проектирование универсального цифрового контроллера, его функции, возможности и недостатки. Разработка структурной схемы устройства. Расчет элементов печатных плат. Компоновочный расчет устройства. Стоимостная оценка затрат, эргономичность устройства.
дипломная работа [1,5 M], добавлен 29.06.2010Знакомство с автоматизированными зарядными устройствами аккумуляторных батарей: этапы разработки, обзор устройств. Анализ главных экономических затрат на разработку оборудования. Характеристика технологий и средств разработки автоматизированных устройств.
дипломная работа [969,8 K], добавлен 09.06.2014Разработка охранной защиты от проникновения с подсистемами: защиты периметра, контроля и обнаружения доступа в здание или отдельные помещения. Характеристики прибора присутствия, схемы источника питания. Метод изготовления печатных плат устройства.
курсовая работа [152,0 K], добавлен 27.02.2009Условные графические изображения элементов. Правила выполнения принципиальных электрических схем. Требования ГОСТов к чертежам печатных плат, к графическим документам. Порядок выполнения чертежа печатной платы устройства гальванической развязки.
курсовая работа [976,7 K], добавлен 08.12.2011Назначение и принцип действия интегрального модуля. Разработка микрополосковой платы. Выбор технологического процесса и оборудования для изготовления платы. Расчет себестоимости проектируемого модуля и цены для его реализации. Значение охраны труда.
дипломная работа [220,5 K], добавлен 15.05.2009Разработка принципиальной схемы и печатной платы СВЧ ГУН и квадратичного детектора в среде P-Cad. Монтаж печатных плат генератора и квадратичного детектора, анализ их характеристик. Метрологические характеристики установленных в устройство СВЧ-блоков.
дипломная работа [2,4 M], добавлен 15.07.2014Разработка устройства системы учёта в момент, когда посетитель проходит через рамку с ИК датчиками. История и принцип действия датчиков движения. Разработка схем и изготовление печатных плат. Поиск и устранение неисправностей. Расчет стоимости устройства.
дипломная работа [225,6 K], добавлен 11.01.2011Методы создания печатных плат и характерные размеры элементов. Субтрактивный, аддитивный и полуаддитивный метод. Размеры сетки для отображения печатных плат, контактных площадок и отверстий. Создание макета печатной платы в среде Sprint-Layout 5.0.
дипломная работа [2,5 M], добавлен 11.01.2016Электрическая принципиальная схема устройства автоматической тренировки аккумулятора. Выбор элементной базы. Разработка схемы электрической принципиальной. Размещение компонентов на печатной плате. Разработка алгоритма программы микроконтроллера.
дипломная работа [670,2 K], добавлен 20.10.2013