Перечень примененных в блоке автоматизированного управления связью элементов приведен в таблице 1.2. Здесь же приведены их основные конструкционные и эксплуатационные параметры. В соответствии с допустимыми внешними воздействиями и данными таблицы 1.2 элементная база соответствует условиям эксплуатации и может применятся без дополнительных мер защиты, что в дальнейшем позволит снизить массу, а следовательно и себестоимость изделия.

2.4 Конструирование блока

Блок автоматизированного управления связью выполнен аналогично по ОСТ4.410.029-86 и построен по структурной схеме "ячейка - аппарат". Несущей конструкцией блока являются передняя и задняя панели, соединенные между собой стяжками. Прибор закрыт верхней, нижней обшивками и боковыми крышками. На передней панели расположены органы управления, контроля и индикации. На задней панели расположены соединители типа 2РМ, с помощью которых осуществляются внешние электрические соединения. Для обеспечения заземления на объекте эксплуатации на задней панели прибора установлена клемма заземления с болтом М8 для подключения шины заземления.

Для дополнительной защиты от внешних механических воздействий прибор установлен на амортизаторах типа АПН. В приборе установлены ячейки с размером печатных плат 170 х 110 х 1,5 мм. Конструкция ячеек соответствует ОСТ4.410.015-82 и представляет собой печатную плату с установленными на ней электрорадиоизделиями (ЭРИ) и накладкой с элементами крепления ячеек в блоке.

Электрическое соединение ячеек внутри прибора осуществляется через соединители типа СНО и ГРПМ. Доступ к ячейкам обеспечивается после снятия верхней обшивки. Установка ячеек осуществляется по полиамидным направляющим, которые крепятся к стяжкам прибора, а извлечение ячеек осуществляется при помощи съемника из состава ЗИП-О. Электромонтаж прибора выполнен жгутом и закрывается нижней обшивкой. Места установки ячеек в приборе определены маркировкой условных обозначений ячеек на планках. Позиционные обозначения ячеек и ЭРИ в приборе маркируются краской, а места расположения ЭРИ в ячейках указаны в схемах электрических расположения. Крепление прибора на объекте осуществляется четырьмя винтами М6.

Легкосъемность прибора обеспечивается наличием направляющих, по которым он выдвигается. Планка с надписью условного обозначения прибора и местом нанесения заводского номера крепится на передней панели прибора. Пломбирование прибора осуществляется мастикой битумной при помощи пломбировочных чашек, установленных на верхней и нижней обшивках.

Наружные поверхности прибора покрыты эмалью МЛ-12 светло-серой, передняя панель - эмалью МЛ-12 "белая ночь". Надписи на приборе выполнены черным цветом. Габаритные размеры прибора (LхBхH) не более 280х405х230 мм. Масса не более 16 кг.

3. Проектирование функционального узла

В качестве заданного функционального узла рассматривается печатный узел, а именно коммутатор приемных цепей (А2).

Разработка печатного узла проводилась с применением САПР фирмы “Autodesk” (США). Разработка чертежно-конструкторской документации с применением пакета прикладных программ “Auto - CAD“.

Проектирование печатного узла производилось в системе “Personal-CAD”.

В частности были произведены следующие шаги:

-автоматическое получение исходной информации из схемы электрической принципиальной;

-смешанное автоматическое и ручное размещение (двухсторонне) элементов на печатной плате;

-трассировка печатных проводников заданной ширины в двух слоях;

-получение предварительной документации (деталировочные и сборочные чертежи).

Окончательная подготовка чертежей производилась в пакете прикладных программ ACAD.

3.1 Размещение навесных элементов

Размещение осуществляется в соответствии с ОСТ4.ГО.010.030 и ОСТ4ГО.010.009. Выбираем вариант установки электрорадиолементов на плату в соответствии с заданными условиями эксплуатации и техническими требованиями к конструкции печатного узла. Элементы устанавливаются по ГОСТ29137-91:

- резисторы по варианту 010.02.0201.00.00.

конденсаторы:

- К50-29 по варианту 010.02.0208.00.00,

- К10-17 по варианту 180.00.0000.00.00.

микросхемы:

- планарные по варианту 380.18.1113.00.00,

- не планарные по варианту 320.00.0000.00.00.

Ниже кратко опишем процесс размещения электрорадиоэлементов на печатной плате. Схему электрическую принципиальную разбиваем на функционально связанные группы, составляем таблицу соединений, производим размещение навесных элементов в каждой группе. Группу ЭРЭ, имеющую наибольшее количество внешних связей с уже размещенной группой ЭРЭ размещаем рядом и так далее.

По ГОСТ 23751-79 производим рациональное размещение навесных ЭРЭ с учетом минимизации электрических связей между элементами и так как печатная плата изготовляется двухсторонняя, то количество переходов печатных проводников из слоя в слой кроме того, если возможно, то целесообразно выполнить равномерное распределение масс навесных элементов по поверхности печатной платы. Элементы с наибольшей массой следует устанавливать вблизи мест механического крепления платы.

Размещение навесных электрорадиоэлементов проводилось в пакете прикладных программ P-CAD комбинированно автоматическим и ручным способом.

3.2 Расчет печатного монтажа

Проведем расчет печатного монтажа платы устройства управляющего. Исходными данными для расчета являются: толщина проводника , максимальный ток, протекающий по шине питания , максимальная длина проводника , допустимое падение напряжения на проводниках , размеры печатной платы 110170 мм, максимальный диаметр выводов устанавливаемых ЭРЭ , расстояния между выводами микросхемы .

Выбираем для изготовления ПП позитивный комбинированный метод, плата должна соответствовать третьему классу точности по ОСТ 4.010.022-85.

Определяем минимальную ширину, мм, печатного проводника по постоянному току для цепей питания и заземления:

(3.1)

где максимальный постоянный ток, протекающий в проводниках, А, ;

допустимая плотность тока, А/мм2, ;

толщина проводника, мм, .

Определяем минимальную ширину проводника, мм, исходя из допустимого падения напряжения на нем:

(3.2)

где удельное объемное сопротивление, Оммм2/м, ;

длина проводника, м, ;

допустимое падение напряжения на проводниках, В,.

4. Определяем номинальное значение диаметров монтажных отверстий :

(3.3)

где максимальный диаметр вывода устанавливаемого ЭРЭ;

нижнее предельное отклонение от номинального диаметра монтажного отверстия, мм, ;

разница между минимальным диаметром отверстия и максимальным диаметром вывода ЭРЭ, мм, .

Рассчитываем диаметр контактных площадок. Минимальный диаметр, мм, контактных площадок для ДПП, изготовляемых комбинированным позитивным методом:

при фотохимическом способе получения рисунка

(3.4)

где минимальный эффективный диаметр площадки;

- толщина фольги, мм, .

(3.5)

где расстояние от края просверленного отверстия до края контактной площадки, мм, ;

допуски на расположение отверстий и контактных площадок /1/;

максимальный диаметр просверленного отверстия:

(3.6)

где допуск на отверстие, мм, ;

максимальный диаметр контактной площадки:

(3.7)

6. Определяем ширину проводников. Минимальная ширина проводников, мм, для ДПП изготовляемых комбинированным позитивным методом:

при фотохимическом способе получения рисунка

(3.8)

гдеминимальная эффективная ширина проводника,мм,

Максимальная ширина проводников

(3.9)

Определяем минимальное расстояние между проводником и контактной площадкой

(3.10)

где расстояние между центрами рассматриваемых элементов, мм, ;

- допуск на расположение проводников /1/,мм,.

Минимальное расстояние между двумя контактными площадками

(3.11)

Минимальное расстояние между двумя проводниками

(3.12)

Учитывая технологические возможности принимаем:

-ширину проводника печатной платы для цепей питания 0,8 мм;

-ширину проводника для сигнальных цепей 0,5 мм;

-диаметр контактной площадки 2,2 мм.

4. Конструкторские расчеты

4.1 Расчет надежности по внезапным отказам

Прикидочный расчет.

Расчет надежности блока автоматизированного управления связью коротковолнового радиопередатчика имеет свои характерные особенности ввиду специфики его применения, связанной с тем, что данное устройство относится к возимым РЭС. Блок управления используется в климатических условиях с температурой от минус 20 до плюс 40 С и средней влажностью 60%.

Для проектируемого блока управления характерны следующие отказы:

- потеря работоспособности из-за старения или выхода из строя используемых электрорадиоэлементов (ЭРЭ);

- нарушение соединения в местах пайки или в разъемах;

- нарушение условий эксплуатации, например использование при очень высоких или очень низких температурах, при высокой влажности воздуха, падение блока или воздействие повышенной вибрации;

- выход из строя блока питания;

- отслаивание дорожек ПП из-за старения материала.

В начале для определённого класса объектов выбирается один из типов показателей надёжности: интервальный, мгновенный, числовой, [8]. Выбираем, с учетом вида объекта (ремонтируемый с допустимыми перерывами в работе), числовые показатели надежности, т.е. mt - средняя наработка между отказами, mB - среднее время восстановления объекта, КГ - коэффициент готовности. Таким образом, при конструкторском проектировании РЭС не требуется рассчитывать все ПН, необходимо, прежде всего, определить вид объекта и выбрать те ПН, которые наиболее полно характеризуют надёжностные свойства разрабатываемого объекта.

Для дальнейшего выбора показателей надежности установим шифр из четырёх цифр, по рекомендации [8]: 2431. Что соответствует:

первая цифра: признак, ремонтопригодность -- ремонтируемый (2),

вторая цифра: признак, ограничение продолжительности эксплуатации -- до достижения предельного состояния (4),

третья цифра: признак, временной режим использования по назначению -- циклически нерегулярный (3),

четвертая цифра: признак, доминирующий фактор при оценке последствий отказа - факт выполнения или не выполнения изделием заданных ему функций в заданном объеме(1).

Исходя из этих данных [8] определяются показатели надежности. Полученные результаты сравниваем с [8]. Окончательно получаем, что в связи с тем, что приёмник ремонтируемый, восстанавливаемый, с допустимыми перерывами в работе, то ПН будут mt, mв, Кг, Т. е. мы выбрали числовые ПН: наработку на отказ - mt, среднее время восстановления объекта - mв, коэффициент готовности - Кг.

Ответственным этапом в проектировании надёжности РЭА является обоснование норм, т. е. допустимых значений для выбранных показателей надежности. Это объясняется следующими причинами. Во-первых, от правильности результатов данного этапа зависит успех и смысл всех расчётов надёжности, т. к. здесь мы определяем, какое значение показателей надежности можно считать допустимым. Во-вторых, нет общих правил и рекомендаций для установления норм надёжности различных объектов, многое зависит от субъективных факторов и опыта конструктора. В-третьих, любая ошибка на данном этапе ведёт к тяжёлым последствиям: занижение нормы ведёт к повышению потерь от ненадёжности, завышение - от дороговизны. Итак, из [8] мы определяем исходя из группы аппаратуры по ГОСТ 16019-78 - возимая на автомобилях; по числу ЭРЭ (1001 -- 2000), что mt допустимая равна 4000 часов.

Надёжность РЭА в значительной степени определяется надёжностью элементов электрической схемы (ЭЭС) и их числом. Поэтому точность расчёта ПН проектируемого объекта относительно отказов, обусловленных нарушениями ЭЭС, имеет большое значение. Заметим, что к ЭЭС следует относить места паек, контакты разъёмов, крепления элементов и т. д. При разработке РЭА можно выделить три этапа расчёта:

-- прикидочный расчёт,

-- расчёт с учётом условий эксплуатации,

-- уточнённый расчёт.

Прикидочный расчёт проводится с целью проверить возможность выполнения требований технического задания по надёжности, а также для сравнения ПН вариантов разрабатываемого объекта. Прикидочный расчёт может производиться, и когда принципиальной схемы ещё нет, в этом случае количество различных ЭЭС определяется с помощью объектов аналогов. Исходные данные и результаты расчёта представлены в таблице 4.1. По данным таблицы рассчитываются граничные и средние значения интенсивности отказов, а также другие показатели надёжности.

Рассмотрение надежности блока берем коммутатор приемных цепей. Он предназначен для коммутации информационных цепей, приема и формирования сигналов управления в блоке БАУС.

Таблица 4.1 - Исходные данные для прикидочного расчета надежности РЭА

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12