Разработка конструкции и технологии изготовления измерителя емкости

Машиностроительный метод. В основу этого метода конструирования положена структура механических связей между элементами, представляющая собой систему опорных поверхностей. Машиностроительный метод используется для конструирования устройств и элементов РЭА, которые несут большие механические нагрузки и в которых неизбежны вследствие этого большие деформации [3].

Топологический метод. В основу метода положена структура физических связей между ЭРЭ. Топологический метод, в принципе, может применяться для выявления структуры любых связей, однако конкретное его содержание проявляется там, где связности элементов может быть сопоставлен граф [3].

Метод проектирования моноконструкций. Основан на минимизации числа связей в конструкции, он применяется для создания функциональных узлов, блоков, РЭА на основе оригинальной несущей конструкции в виде моноузла (моноблока) с оригинальными элементами [3].

Базовый (модульный) метод конструирования. В основу метода положен модульный принцип проектирования. Деление базового метода на разновидности связано с ограничениями, схемной конструкторской унификацией структурных уровней (модулей функциональных узлов, блоков). Базовый метод является основным при проектировании современной РЭА, он имеет много преимуществ по сравнению с методом моноконструкций [3]:

-  на этапе разработки позволяет одновременно вести работу над многими узлами и блоками, что сокращает сроки проведения разработок; упрощает отладку и сопряжение узлов в лаборатории, так как работа любого функционального узла определяется работой известных модулей, резко упрощается конструирование и макетирование; сокращает объем оригинальной конструкторской документации, дает возможность непрерывно совершенствовать аппаратуру без коренных изменений конструкции; упрощает и ускоряет внесение изменений в схему, конструкцию и конструкторскую документацию;

-  на этапе производства сокращает сроки освоения серийного производства аппаратуры; упрощает сборку, монтаж, снижает требования к квалификации сборщиков и монтажников; снижает стоимость аппаратуры благдаря широкой механизации и автоматизации производства; повышает степень специализации производства;

-  при эксплуатации повышает эксплуатационную надежность РЭА, облегчает обслуживание, улучшает ремонтопригодность аппаратуры.

При компоновке должны быть учтены требования оптимальных функциональных связей между модулями, их устойчивость, стабильность, требования прочности и жесткости, помехозащищенности и нормального теплового режима, требования технологичности, эргономики, удобства эксплуатации и ремонта. Размещение комплектующих элементов в модулях всех уровней должно обеспечивать равномерное и максимальное заполнение конструктивного объема с удобным доступом для осмотра, ремонта и замены. Замена детали или сборочной единицы не должна приводить к разборке всей конструкции или ее составных частей. Для устойчивого положения изделия в процессе эксплуатации центр тяжести должен находиться, возможно, ближе к опорной поверхности. При компоновке модулей всех уровней необходимо выделить достаточно пространства для межсоединений.

При проектировании необходимо придерживаться следующих рекомендаций [3]:

*   минимальный внутренний радиус изгиба проводника должен быть не менее диаметра провода с изоляцией;

*   провода питания переменного тока следует свивать для уменьшения возможности наводок;

*   провода, подводящие к сменным элементам должны иметь некоторый запас по длине, допускающий повторную заделку провода;

*   провода не должны касаться острых металлических кромок;

*   монтажные провода целесообразно связать в жгут, при этом обеспечивается возможность расчленения монтажных операций на более простые.

Для разъемного варианта конструкции большое распространение получило использование объединительной печатной платы, что позволяет существенно уменьшить габаритные размеры изделия, упростить сборку.

При компоновке РЭС необходимо решать вопросы электромагнитной совместимости элементов, в частности, защиты от электромагнитных, электрических и магнитных помех.

При защите РЭС от воздействий помех, определяют максимальное значение сигналов помехи на выходах схем, усложняют схему введением фильтров на линиях входа-выхода, устраняют помехи по линиям электропитания с помощью радиочастотных фильтров, экранируют входные цепи чувствительных схем, для элементов РЭС разрабатывают кожухи-экраны.

В качестве метода конструирования выбираем базовый (модульный) метод конструирования.

Как было сказано ранее, измеритель емкости разделен на два функционально законченных узла. Радиоэлементы каждого функционального узла предлагается разместить на отдельных печатных платах. Связь между функциональными узлами обеспечивается с помощью разъемов, а также гибких монтажных шлейфов и разъемов – для второстепенных функциональных узла.

При данном разбиении схемы обеспечивается минимальное количество соединительных проводников, т.е. минимум электрических связей между узлами, высокая ремонтопригодность.

Платы, помещают в корпус чтобы исключить взаимное влияние излучений, применяется дополнительная металлизация по всему периметру каждой платы, а также сама металлическая конструкция корпуса исключает влияние излучений, как внешних так и внутренних.

5. Выбор способов и методов защиты от дестабилизирующих факторов

Все виды РЭС подвергаются воздействию внешних механических нагрузок, которые передаются к каждой детали, входящей в конструкцию. Механические воздействия имеют место в работающей РЭС, если она установлена на подвижном объекте, или только при транспортировке ее в нерабочем состоянии, как в случае стационарной и некоторых видов возимой РЭС. При разработке конструкции РЭС необходимо обеспечить требуемую жесткость и механическую прочность элементов.

Под прочностью конструкции понимают нагрузку, которую может выдержать конструкция без остаточной деформации или разрушения. Повышение прочности конструкции достигается усилием конструктивной основы: контроля болтовых соединений, повышение прочности узлов методами заливки и обволакивания. Во всех случаях нельзя допустить образование механической колебательной системы.

5.1 Расчет собственных частот колебаний элементов

При расчете частот собственных колебаний конструкцию РЭС условно заменяют эквивалентными расчетными схемами, для которых известны аналитические зависимости. Основное условие замены состоит в том, чтобы расчетная схема возможно ближе соответствовала реальной конструкции и имела минимальное число степеней свободы. Так как резонансные частоты вредны для всех радиоэлементов, то при конструировании необходимо хотя бы приближенно определять частоты собственных колебаний элементов [5].

Так как у нас резисторы и конденсаторы поверхностно монтируемые то их собственная частота мало отличается от частоты платы.

При расчете частоты собственных колебаний микросхемы ее представляют в виде консольной конструкции .

В этом случае расчет собственной частоты колебаний микросхемы можно произвести по

, (5.1)

где Е - модуль упругости материала балки,Н/м2. В нашем случае Е=0,7*1011 Н/м2;

М - сосредоточенная масса. В нашем случае М = 3г.

I - момент инерции балки, м4. Момент инерции для выводов микросхемы рассчитывается по (5.2)

,(5.2)

где D - диаметр вывода ИМС. D = 0,5 мм.

м4.

m - приведенная погонная масса. В нашем случае m = 0,015 г/мм.

Подставляя значения в (5.1), получим

 кГц.

Так как полученные значения частот собственных колебаний ИМС выше верхней частоты воздействующих вибраций (150 Гц), то можно сделать вывод о том, что элементы не будут усиливать колебания (коэффициент динамичности m в этом случае равен 1).

5.2 Расчет собственной частоты печатной платы

Применительно к печатной плате используется следующая формула для расчета собственной частоты:

Гц, (5.3)

где Km - коэффициент, учитывающий материал, из которого выполнена плата;

Kb - коэффициент, учитывающий наличие ЭРЭ;

В - коэффициент, зависящий от варианта закрепления пластины и соотношения сторон ; h - толщина пластины.

, (5.4)

где Е - модуль упругости материала, из которого выполнена плата;

r - плотность материала, из которого выполнена плата;

ЕS - модуль упругости для стали;

rS - плотность стали.

, (5.5)

где mЭ - масса элементов;

mn - масса платы.

Печатная плата цифровая выполнена из стеклотекстолита. Его плотность равна: r = 2 г/см3. Коэффициент, учитывающий материал Km = 0,74. Размеры платы (190 х100 х 1,5)мм. Масса элементов - 157г.

Определяем массу платы: , (5.6)

Подставляя значения в (5.6), находим:

г.

Подставляя данные в (5.1), получим:

.

Значение коэффициента В для способа закрепления платы, равно 93.

Подставляя значения в (5.4), получим значение собственной частоты цифровой платы измерителя емкости.

Гц.

Печатная плата должна обладать значительной усталостной долговечностью при воздействии вибраций. Для этого необходимо, чтобы минимальная частота собственных колебаний плат удовлетворяла условию:

, (5.7)

где b - безразмерная постоянная, выбирается в зависимости от величины частоты собственных колебаний и воздействующих вибраций, 35.

b - размер короткой стороны платы, 100мм.

nbmax - вибрационные перегрузки в единицах g, 3...10.

Гц.

Условие (8.35) выполняется: , по аналогии показатель для платы блока , таким образом, платы будет обладать достаточной усталостной долговечностью при воздействии вибраций

6. Расчет конструктивных параметров изделия

6.1 Расчет надежности

Надежность есть свойство системы сохранять величины выходных параметров в пределах установленных норм при заданных условиях. Под “заданными условиями” подразумеваются различные факторы, которые могут влиять на выходные параметры системы и выводить их за пределы установленных норм.

Поскольку элементы в общем случае могут находиться в рабочем режиме различное время, отличающееся от рабочего времени изделия, это также должно учитываться при расчете надежности. Расчет измерителя выполнен с учетом следующих допущений:

¾  отказы элементов являются случайными и независимыми процессами или событиями;

¾  учет влияния условий эксплуатации производится приблизительно;

¾  параметрические отказы не учитываются;

¾  вероятность безотказной работы элементов от времени изменяется по экспоненциальному закону.

Нам необходимо рассчитать полную надежность прибора при работе в условиях воздействия повышенных температур.

Исходные данные для расчета надежности прибора в условиях повышенных температур окружающей среды приведены в таблице 6.1.

Исходные данные для расчета надежности при воздействии повышенной температуры окружающей среды

Таблица 6.1

Интенсивность отказов рассчитывается по (6.15)

, (6.1)

где li 0 - справочное значение интенсивности отказа i-го элемента;

m - общее число учитываемых эксплуатационных факторов;

aj - поправочный коэффициент.

n - общее число элементов конструкции.

В наших расчетах используются комбинированные поправочные коэффициенты:

a1,2 - учитывающий одновременно температуру и электрический режим;

a3,4 - учитывающий одновременно кинематические и механические нагрузки.

Для определения поправочных коэффициентов aj, воспользуемся обобщенными таблицами и графиками [4].

Средняя наработка на отказ данного изделия определяется по (6.2)

. (6.2)

Вероятность безотказной работы рассчитывается по (6.3)

. (6.3)

Среднее время восстановления рассчитывается по (6.4)

 (6.4)

где qi - вероятность отказа из-за выхода из строя элемента i-ой группы;

k - число групп элементов.

Вероятность восстановления рассчитывается по (6.5)

 (6.5)

где t - заданное время восстановления.

Коэффициент готовности рассчитывается по (6.6)

. (6.6)

Коэффициент ремонтопригодности рассчитывается по (6.7)

. (6.7)

Вероятность безотказной работы с учетом восстановления рассчитывается по (6.8)

. (6.8)

Доверительные границы для наработки на отказ рассчитываются по (6.9)

, (6.9)

где n = 10...15 - число отказов достаточных для определения надежности;

a = 0,9...0,99 - достоверность определения границ;

;

l2 - функция, определяемая в зависимости от числа степеней свободы и доверительной вероятности.

Параметры надежности, полученные в результате расчета, сведены в таблицу 6.2.

Результаты расчета надежности. Таблица 6.2

Как видно из результатов расчета, приведенных в таблице 6.2, полученные значения полностью соответствуют заданным в техническом задании.

6.2 Расчет теплового режима

Расчет теплового режима РЭС заключается в определении по исходным данным температуры нагретой зоны и температур поверхностей теплонагруженных радиоэлементов и сравнения полученных значений с допустимыми для каждого радиоэлемента в заданных условиях эксплуатации.

Определяем среднюю температуру воздуха в блоке.

Исходными данными для проведения последующего расчета являются:

-  Kз- коэффициент заполнения по объему 0,8;

-  суммарная мощность, рассеиваемая в блоке, Вт 3;

-  давление окружающей среды, кПа 84;

-  давление внутри корпуса, кПа 64;

-  габаритные размеры корпуса, м 0,17´0,15´0,1;

-  температура окружающей среды, °С 20.

Средний перегрев нагретой зоны неперфорированного корпуса блока с естественным воздушным охлаждением определяется по следующей методике [4]:

1. Рассчитывается поверхность корпуса блока:

, (6.10)

где L1, L2 - горизонтальные размеры корпуса, м;

L3 - вертикальный размер, м.

Для разрабатываемой конструкции блока L1 = 0,17м, L2 = 0,15м, L3 = 0,1м. Подставив данные в (6.10), получим:

м2.

2. Определяется условная поверхность нагретой зоны:

, (6.12)

где kЗ - коэффициент заполнения корпуса по объему. В нашем случае kЗ = 0,8. Подставляя значение kЗ в (6.12), получим:

м2.

3. Определяется удельная мощность корпуса блока:

, (6.13)

где Р - мощность, рассеиваемая в блоке. Для разрабатываемого блока Р=3Вт.

Тогда:  Вт/м2.

4. Определяется удельная мощность нагретой зоны:

  Вт/м2. (6.14)

5. Находится коэффициент Q1 в зависимости от удельной мощности корпуса блока:

.

6. Находится коэффициент Q2 в зависимости от удельной мощности нагретой зоны:

.

7. Определяется коэффициент КН1 в зависимости от давления среды вне корпуса блока: ,

где Н1 - давление окружающей среды в Па. В нашем случае Н1=84кПа. Подставив значение Н1 в , получим: .

8. Определяется коэффициент КН2 в зависимости от давления среды внутри корпуса блока: ,

где Н2 - давление внутри корпуса в Па.

 Для неперфорированного корпуса Н2=64кПа. Тогда:

.

 9. Рассчитывается перегрев корпуса блока:

  (6.19)

10.  Определяется перегрев нагретой зоны:

 (6.20)

11.  Определяется средний перегрев воздуха в блоке:

  (6.21)

12.  Определяется температура корпуса блока:

  (6.22)

13.  Определяется температура нагретой зоны:

  (6.23)

14.  Находится средняя температура воздуха в блоке:

  (6.24)

Из анализа полученных результатов заключаем, что при заданных условиях эксплуатации разрабатываемого прибора обеспечивается нормальный тепловой режим применяемых в нем радиоэлементов в процессе эксплуатации, т.е. рабочие температуры не превышают предельно допустимых величин. Таким образом, выбранная конструкция корпуса и естественного способа охлаждения путем конвекции воздуха не нуждается в изменении и применении в ней других способов охлаждения. Естественный способ охлаждения является наиболее легко реализуемые и требует минимальных затрат с экономической точки зрения по сравнению с другими способами охлаждения РЭС.

7. Технологическая часть

7.1 Расчет комплексного показателя технологичности конструкции

Под технологичностью конструкции следует понимать такое сочетание конструктивно-технологических требований, которое обеспечивает наиболее простое и экономичное производство изделий при соблюдении всех технических и эксплуатационных условий.

Обеспечение технологичности конструкции РЭА - функция подготовки производства, предусматривающая взаимосвязанное решение конструкторских и технологических задач на стадиях проектирования, конструирования, ТПП, изготовления опытных образцов, передача изделия в серийное производство и эксплуатацию, направленных на повышение производительности труда, достижения оптимальных трудовых и материальных затрат, сокращении времени на производство, техническое обслуживание и ремонт изделия (ГОСТ 14.201-83).

Оценка технологичности конструкции может быть качественной и количественной.

К качественным характеристикам технологичности конструкции относят взаимозаменяемость, регулируемость, контролепригодность и инструментальную доступность конструкции. Она характеризует конструкцию обобщенно, на основании опыта специалистов-исполнителей.

Количественная оценка технологичности конструкции основана на системе показателей, численное значение которого характеризует степень удовлетворения требованиям технологичности конструкции.

Целью такой оценки является обеспечение эффективной отработки аппаратуры на технологичность при снижении времени и средств на ее разработку, технологическую подготовку производства, изготовление, эксплуатацию и ремонт.

Главными факторами, определяющими требования к технологичности конструкции, являются: наименование изделия, объем выпуска, тип производства.

Объем выпуска и тип производства определяют степень технологического оснащения, механизации и автоматизации технологического процесса и специализацию всего производства.

Для оценки технологичности конструкции используются относительные частные показатели Кi и комплексный показатель Кк, рассчитываемый по средневзвешенному значению относительных частных показателей с учетом коэффициентов Fi. Эти коэффициенты характеризуют весовую значимость частных показателей, т.е. степень их влияния на трудоемкость изготовления изделия. Значение показателей Кi находятся в пределах 0<Кi<=1, при этом рост показателя соответствует более высокому значению технологичности изделия.

Комплексный показатель определяется на основе частных показателей по формуле:

 (7.1)

где Кi - показатель, определяемый по таблице значений частных показателей соответствующего класса;

ji - коэффициент веса, показывающий влияние частных показателей на комплексный (там же);

S - общее число показателей.

Все блоки РЭА условно разделены на 4 класса:

1) электронные;

2) радиотехнические;

3) электромеханические;

4) коммутационные.

К электронным относят логические и аналоговые блоки оперативной памяти, блоки автоматизированных систем управления и электронно-вычислительной техники, где число ИМС больше или равно числу ЭРЭ. К радиотехническим относятся приемно-усилительные блоки, источники питания, генераторы сигналов и т.п. К электромеханическим блокам относятся механизмы привода, отсчетные устройства, кодовые преобразователи и т.п.; к коммутационным относятся соединительные, распределительные блоки, коммутаторы и т.п.

Измеритель емкости относится к радиотехническим блокам.

В таблице 7.1 представлены исходные данные для расчета коэффициентов технологичности.

Исходные данные для расчета коэффициентов технологичности. Таблица 7.1

1) Коэффициент механизации и автоматизации подготовки ЭРЭ к монтажу определяется по формуле:

, (7.2)

где НМ.П.ЭРЭ - количество ЭРЭ в штуках, подготовка которых осуществляется механизированным или автоматизированным способом. В число указанных включаются ЭРЭ, не требующие специальной подготовки к монтажу (разъемы, реле, патроны и т.п.);

НЭРЭ - общее количество ЭРЭ в штуках. К ЭРЭ относятся транзисторы, диоды, конденсаторы, резисторы, разъемы и т.п.

2) Коэффициент автоматизации и механизации монтажа определяется по формуле:

, (7.3)

где НА.М. - количество монтажных соединений, которые осуществляются механизированным или автоматизированным способом. Для блоков на печатных платах механизация относится к установке элементов и последующей пайке;

НМ - общее количество монтажных соединений. Для ЭРЭ, микросхем, разъемов, реле и т.п. определяется по количеству выводов.

3) Коэффициент освоенности ДСЕ:

 (7.4)

где ДТ.З - количество типоразмеров заимствованных ДСЕ, ранее освоенных на предприятии;

ДТ - общее количество типоразмеров ДСЕ в РЭС.

4) Коэффициент механизации и автоматизации операций контроля и настройки электрических параметров КМ.К.Н. определяется по формуле:

, (7.5)

где НМ.К.Н. - количество операций контроля и настройки, которые осуществляются механизированным или автоматизированным способом, например, с помощью полуавтоматизированных стендов, автоматов контроля и т.д.;

НК.Н. - общее количество операций контроля и настройки (визуальный, проверка блока на функционирование и т.д.).

5) Коэффициент применения микросхем и микросборок:

 (7.6)

где КЭ.МС – общее число микросхем;

НИЭТ - общее число ИЭТ, не вошедших в микросхемы. К ИЭТ относят резисторы, конденсаторы, диоды, реле и т.д.

6) Коэффициент повторяемости печатных плат определяется по формуле:

, (7.7)

где ДТПП - количество типоразмеров печатных плат в изделии;

ДПП – общее число печатных плат.

7)Коэффициент применения типовых технологических процессов:

(7.8)

где Дтп - количество деталей, изготовляемых с применением типовых технологических процессов;

Д – общее число деталей.

Таким образом, для данного радиотехнического блока комплексный показатель технологичности равен

Поскольку данное устройство является радиотехническим, то нормативное значение комплексного показателя технологичности составляет 0.4-0.8. Расчетное значение комплексного показателя технологичности составляет 0.6. Данный комплексный показатель технологичности соответствует нормативам, однако, следовало бы повысить технологичность за счет внедрения большего количества микросхем.

7.2 Выбор и обоснование технологической схемы сборки

Технологическим процессом сборки называют совокупность операций, в результате которых детали соединяются в сборочные единицы, блоки, стойки, системы и изделия. Совокупность операций, в результате которых осуществляют электрическое соединение элементов, входящих в состав изделия в соответствии с электрической принципиальной схемой, называют электрическим монтажом.

Разработка технологического маршрута сборки и монтажа РЭC начинается с расчленения изделия или его части на сборочные элементы путем построения схем сборочного состава и технологических схем сборки.

Простейшим сборочно-монтажным элементом является деталь, которая согласно ГОСТ 2101-68 характеризуется отсутствием разъемных и неразъемных соединений.

Расчленение изделия на сборочные элементы проводят в соответствии со схемой сборочного состава. Она служит затем основой для разработки технологической схемы сборки, в которой формируется структура операций сборки, устанавливается их оптимальная последовательность, вносятся указания по особенностям выполнения операций.

Наиболее широко применяются схемы сборки "веерного" типа (рис.7.1) и с базовой деталью (рис. 7.2). На схеме сборки "веерного" типа стрелками показывается направление сборки деталей и сборочных единиц. Достоинством схемы является простота и наглядность, однако, схема не отображает последовательность сборки во времени.

Рис. 7.1. Схема сборки веерного типа

Схема сборки с базовой деталью указывает временную последовательность сборочного процесса. При такой сборке необходимо выделить базовый элемент, т.е. базовую деталь или сборочную единицу. В качестве базовой обычно выбирают ту деталь, поверхности которой будут впоследствии использованы при установке в готовое изделие. В большинстве случаев базовой деталью служит плата, панель, шасси и др. Направление движения деталей и сборочных единиц на схеме показывается стрелками, а прямая линия, соединяющая базовую деталь и изделие, называется главной осью сборки.

Технологическая схема сборки является одним из основных документов, составляемых при разработке технологического процесса сборки.

Рис. 7.2. Схема сборки с базовой деталью

Состав операций сборки определяют исходя из оптимальной дифференциации монтажно-сборочного производства. Требования точности, предъявляемые к сборке РЭC, в большинстве своем ведут к необходимости концентрации процесса на основе программируемого механизированного и автоматизированного сборочного оборудования, что снижает погрешности сборки при существенном повышении производительности процесса.

7.3 Разработка маршрута сборки

Сборку РЭС проводят в три этапа:

1) на первом этапе (механический монтаж):

-выполняют неразъемные соединения деталей и узлов с шасси, рамой, платой (сварка, пайка, развальцовка, склеивание и т.д.);

-устанавливают крепежные детали (угольники, панели, лепестки и т.д.);

- выполняют разъемные соединения частей блоков;

-закрепляют крупногабаритные элементы собственными креплениями;

2) на втором этапе (электрический монтаж):

-выполняют заготовительные операции (подготовка проводов, выводов ЭРЭ);

- устанавливают навесные ЭРЭ и микросхемы на платы;

-выполняют электрическое соединения (монтаж) в соответствии с электрической принципиальной или электромонтажными схемами;

- ведут межблочные соединения (жгутами, разъемами);

- контролируют качество монтажа;

 3) на третьем этапе (общая сборка изделия):

-собирают шасси передней панели;

-устанавливают кожухи: закрепляют регулировочные элементы (ручки);

- регулировочные работы;

- контроль и маркировка.

При разработке технологического процесса сборки и монтажа электронных блоков важно не только обеспечить строгое соответствие требованиям, предъявляемым техническим условиям на изделие.

Выбор варианта технологического процесса по производительности проводится, как правило, для сборочных единиц и блоков, имеющих большую трудоемкость сборочных операций, и основан на сравнении суммы трудоемкостей по всем операциям.

Исходя из вышеизложенного, выбираем в качестве технологической схемы сборки схему с базовой деталью.

В качестве базовой детали использована плата измерителя емкости.

В соответствии с вышесказанным технологический процесс сборки использована измерителя емкости будет состоять из следующей последовательности операций:

1)  входной контроль;

2)  подготовительная;

3)  сборочная (установка элементов со штыревыми выводами):

·  резисторы;

·  диоды;

·  конденсаторы;

·  микросхемы;

·  трансформатор;

·  транзисторы;

·  разьемы;

4)  пайка

5)  очистка ПП;

6)  маркировка;

7)  контроль;

8)  настройка.

Разработанная технология сборки приведена в приложении.

Заключение

В результате работы над курсовым проектом была разработана конструкция прибора измерителя емкости, которая полностью отвечает современным эргономическим, массогабаритным и функциональным требованиям, а также другим требованиям технического задания.

Данное устройство разработано с учетом современных требований конструирования РЭС, основными требованиями выступают следующие:

-  обеспечение минимальных габаритов и веса устройства;

-  простота и удобство в эксплуатации;

-  высокая ремонтопригодность;

-  высокая надежность.

Спроектированный измерителя емкости имеет следующие характеристики:

1.   Габариты:

-  длина, мм 170;

-  ширина, мм 150;

-  высота, мм 100.

2.   Масса, кг, не более 0,8.

Климатические условия исполнения УХЛ 4.2 по ГОСТ 15150-69.

В ходе курсового проектирования была проанализирована схема электрическая принципиальная, произведен выбор элементной базы.

Параметры надежности, рассчитанные в ходе курсового проекта, выше заданных в техническом задании.

Расчет теплового режима позволяет судить о том, что меры защиты устройства от тепловых воздействий выбраны верно и что они обеспечат нормальный режим работы теплонагруженных элементов устройства.

В разделе технологии был рассчитан комплексный коэффициент технологичности, равный 0.6, который удовлетворяет соответствующем параметрам. был разработан технологический процесс изготовления печатной платы.

Результатом разработки явились данная пояснительная записка и комплект конструкторской документации на разрабатываемое изделие.

Литература

1.  Гель П.П., Иванов-Есипович Н.К. Конструирование и микро-миниатюризация радиоэлектронной аппаратуры: Учебник для вузов.- Л.: Энергоиздат. Ленинградское отделение, 1984.

2.  ГОСТ 15150-69 Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды.

3.  Ермалаев Н.А. Конструирование радиоэлектронной аппаратуры М.: Радио и связь, 1986.

4.  Каленкович Н.И. и др. Механические воздействия и защита радиоэлектронных средств: Учеб. пособие для вузов / Н.И. Каленкович, Е.П. Фастовец, Ю.В. Шамгин. - Мн.: Выс.шк., 1989.

5.  Конструирование радиоэлектронных средств: Учеб. Пособие для студентов специальности: " Конструирование и технология радиоэлектронных средств" /Н.С. Образцов, В.Ф. Алекссев, С.Ф. Ковалевич и др.; Под ред. Н.С. Образцова.- Мн.: БГУИР, 1994.

6.  Проектирование конструкций радиоэлектронной аппаратуры: Учеб. пособие для вузов./ Е.М. Парфенов. Э.Н. Камышная, В.П. Усачев.- М.: Радио и связь, 1989.

7.  Резисторы, конденсаторы, трансформаторы, дроссели, коммутационные устройства РЭС: Справ./Н.Н. Акимов, Е.П. Ващуков, В.А. Прохоренко, Ю.П. Ходоренко - Мн.: Беларусь, 1994.

8.  Роткоп Н.В., Спокойный Ю.Е. Обеспечение тепловых режимов при конструировании РЭА.- М.: Сов. радио, 1976.

9.  Хлопов Ю.Н., Боровиков С.М., Алефиренко В.М. и др. Методическое пособие к курсовому проектированию по курсу "Конструирование и микро-миниатюризация РЭА".- Мн.: МРТИ, 1983.

Техническое задание

1 Наименование работы

1.1 Измеритель ёмкости.

2 Основание для выполнения ОКР

2.1 Настоящая работа выполняется на основании учебного плана кафедры ЭТТ.

2.2 Начало ОКР: 29.01.04.

Окончание ОКР: 08.05.04.

3 Исполнители ОКР

3.1 Исполнитель Матвеев Александр Анатольевич.

4 Цель и назначение работы

4.1 Целью разработки является создание измерителя емкости с питанием от промышленной электросети с напряжением 220В.

4.2 Назначение разработки - создание конструктивно законченного устройства.

4.3 Разработка должна обеспечить создание базовой модели блока измерителя емкости.

4.4 Дальнейшее развитие разработки должно выполняться путем создания модификаций базовой модели, отличающихся конфигурацией и изменениями функций на основе частных технических заданий.

4.5 Измерителя емкости предназначен для измерения емкости конденсаторов от единиц пикофарад до 9999 микрофарад.

4.6 Измерителя емкости предназначен для использования в помещениях с повышенной влажностью и искусственно регулируемыми условиями.

5. Технические требования

5.1 Состав комплекта измерителя ёмкости и требования конструкции.

5.1.1 Состав комплекта приведён в таблице 1.

Таблица 1.

5.1.2 Измерителя емкости должен содержать следующие составные части:

¾  плата базовая;

¾  блок индикации;

¾  блок управления.

5.1.3  Измерителя емкости должен соответствовать требованиям настоящего ТЗ, ТУ и комплекта конструкторской документации.

5.1.4 Принцип построения измерителя емкости должен обеспечивать:

¾  взаимозаменяемость сменных одноименных составных частей;

¾  возможность построения и расширения, совершенствования и изменения технико-эксплуатационных характеристик;

¾  ремонтопригодность.

5.1.5 Габаритные размеры корпуса блока должны быть не более, м :

длина - 0,17;

ширина - 0,15;

высота - 0,1.

5.1.6 Масса блока должна быть не более 0,8 кг.

5.1.7 Конструкция блока должна обеспечивать:

¾  удобство эксплуатации;

¾  возможность ремонта;

¾  доступ ко всем элементам, узлам, требующим регулирования или замены в процессе эксплуатации.

5.1.8  Электрическая прочность измерителя емкости между токоведущими цепями, а также между токоведущими цепями и корпусом в нормальных климатических условиях эксплуатации должна обеспечивать отсутствие пробоев и поверхностных перекрытий изоляции.

5.1.9  Для антикоррозионной защиты поверхность деталей, сборочных единиц и прибора в целом применять гальванические покрытия.

5.2. Требования к параметрам и характеристикам

5.2.1 Потребляемая мощность блока, Вт, не более 3

5.2.2 Диапазон измерения 1–9999 пФ

1–9999 нФ

1–9999 мкФ

5.2.3  Основная относительная погрешность измерения не более 0,25%

5.3. Требования к надежности

5.3.1  Устройство по обеспечению надёжности должно удовлетворять требованиям к надёжности по ГОСТ 27.003-90.

5.3.2  Средняя наработка на отказ, ч 100000.

Вероятность безотказной работы 0,9.

Среднее время восстановления, ч 0,5.

Коэффициент технического использования, не менее 0,95.

5.3.3 Средний срок службы - не менее 10 лет с учетом проведения восстановительных работ.

5.3.4  Средний срок сохраняемости (до ввода в эксплуатацию) - не менее 9 месяцев.

5.3.5  После восстановления работоспособности, по окончании ремонтно-восстановительных работ, изделие должно сохранять показатели назначения, изложенные в настоящем документе.

5.4 Эстетические и эргономические требования

5.4.1 Блок измерителя емкости должен отвечать общим требованиям эстетики по ОСТ 4.270.200-83.

5.5 Требования к патентной чистоте

5.5.1 По схемным и конструктивным решениям измеритель ёмкости должен обладать патентной чистотой относительно ведущих стран в данной отрасли техники.

Выполнение и обоснование требований патентной чистоты и патентной способности производят на стадии разработки рабочей документации.

5.6 Условия эксплуатации, требования к техническому обслуживанию

5.7 Требования к упаковке и маркировке

5.7.1 Требования к упаковке и маркировке должны соответствовать ГОСТ 28584-90.

5.8 Требования к транспортировке и хранению

5.8.1 Измеритель ёмкости в указанном виде должен допускать перевозку всеми видами транспорта в соответствии с ГОСТ 22261-82.

5.8.2 Условия транспортирования измерителя емкости в таре для транспортирования должны быть:

¾  температура окружающего воздуха, °С -20...+50;

¾  относительная влажность воздуха при +35°С, % до 95;

¾  среднемесячное значение при температуре +27°С ,% 70;

¾  атмосферное давление, кПа (мм рт.ст.) 84,0...107,0 (630...800).

6  Требования безопасности

6.1 По требованиям, обеспечивающим электробезопастность эксплуатации, измерителя ёмкости должен соответствовать требованиям ГОСТ 26104-84, класс защиты П.

7  Технико-экономические показатели

7.1 Ориентировочная цена – 20 у.е.

7.2 Предполагаемая годовая потребность в измерителе ёмкости – 5000 штук.