рефераты Знание — сила. Библиотека научных работ.
~ Портал библиофилов и любителей литературы ~
Меню
Поиск



бесплатно рефераты Разработка конструкции системы видеонаблюдения "Циклоп"

   мм;

   мм;

 мм.

Для 4-й группы:

   мм;

   мм;

 мм.

Максимальный диаметр контактной площадки Dmax, мм:

       ,                                 (4.10)

Для 1-й группы:

мм.

Для 2-й группы:

мм.

Для 3-й группы:

мм.

Для 4-й группы:

мм.

Определяем ширину bmin3, проводников при изготовлении комбинированным позитивным методом, мм:

,                                   (4.11)


где b1min — минимальная эффективная ширина проводника b1min=0,18 мм для плат 3-го класса точности.

   мм.

Принимаем bmin = max{bmin1, bmin2, bmin3} = 0,25  мм

Максимальная ширина проводников, мм:

                                   (4.12)

                                      мм.

Определяем минимальное расстояние между элементами проводящего рисунка.

Минимальное расстояние между проводником и контактной площадкой, мм:

,               (4.13)

где L0 — расстояние между центрами рассматриваемых элементов, мм, L0 = 4 мм;

 — допуск на расположение проводников, мм, =0,05.

мм

Минимальное расстояние между двумя контактными площадками, мм:

,                              (4.14)

мм

Минимальное расстояние между двумя проводниками, мм:

,                                  (4.15)

мм.

Контактные площадки для поверхностно монтируемых элементов выбираются исходя из их установочных размеров. Для резисторов размеры контактных площадок 0,8×2 мм; для элемента DS1- 1,6×3 мм; для VD1 - 0,9×0,9 мм; для конденсаторов С1, С2, С4, С5, С8, С9 - 1,2×0,8 мм; для дросселя 1×3 мм.

Таким образом, параметры печатного монтажа отвечают требованиям, предъ­являемым к платам 3-го класса точности. Имеем диаметр отверстия/диаметр контактной площадки (мм) для элементов 1-й группы  0,6/1,5; для элементов 2-й группы – 0,8/1,7; для элементов 3-й группы – 1,3/2,2; для элементов 4-й группы – 2,8/3,6. Принимаем ширину печатного проводника равной 0,3 мм, минимальные расстояния между: проводником и контактной площадкой – 0,75 мм; двумя контактными площадками - 0,2 мм; двумя проводниками - 0,35мм.


4.3 Расчет теплового режима


Исходные данные.

Длина блока L1,м - 0,105;

Ширина блока L2, м – 0,15,;

Высота блока L3,м - 0,3;

Коэффициент заполнения Kз - 0,054;

Мощность расеиваемая в блоке Pз, Вт – 5;

Давление среды H1i=H2i, мм.рт.ст - 770;

Мощность рассеевания элементов Pэл., Вт - 3,5;

Максимально допустимая температура тепловыделяющего элемента (DA1) Тэ.эл1., К – 358;

Максимально допустимая  температура элемента (ZQ1) Тэ.эл2., К – 343;

Максимально допустимая температура для материала корпуса Тк1, К -  473;

Температура среды Тв., К – 323.

                 

  — Рассчитывается  поверхность  корпуса  блока:


                                м2,                                 (4.16)     где   и   - горизонтальные  размеры  корпуса  аппарата, м.

         - вертикальный  размер, м.

          м2.

   — Определяется  условная  поверхность  нагретой  зоны:


                          м2,                                   (4.17)

где  - коэффициент  заполнения  корпуса  аппарата  по  объему,

   — Определяется  удельная  мощность  корпуса  блока:


                                  Вт/ м2 ,                                                      (4.18)

где  Р - мощность,  рассеиваемая  в  блоке,  Вт.

  Вт/ м2

   — Определяется  удельная  мощность  нагретой  зоны:


                        Вт/ м2,                                                                (4.19)

  Вт/ м2.

    — Находится  коэффициент    в  зависимости  от  удельной  мощности    корпуса  блока:

      ,                      (4.20)

   — Находится  коэффициент    в  зависимости  от  удельной  мощности   нагретой  зоны:

            ,                   (4.21)

   — Находится  коэффициент    в  зависимости  от  давления  среды  вне  корпуса  блока  :

 ,                                                          (4.22)

где  - давление  окружающей  среды  в  Па.

.

   — Находится  коэффициент    в  зависимости  от  давления  среды  внутри корпуса  блока  :

               ,                                               (4.23)

где  - давление  внутри  корпуса  аппарата  в  Па.

.

   — Определяется  перегрев  корпуса  блока:

                   K,                                                                     (4.24)

  К.

   — Рассчитывается  перегрев  нагретой  зоны:

                   К,                                              (4.25)

  К.

   — Определяется  средний  перегрев  воздуха  в  блоке:

                    К,                                                      (4.26)

  К.

   — Определяется  удельная  мощность  элемента:

                                      Вт/,                                      (4.27)

где   - мощность,  рассеиваемая  теплонагруженным  элементом (узлом),      температуру  которого  требуется  определить, Вт;

 площадь поверхности элемента (вместе с радиатором),  омываемая  воздухом, . Т. к. в данном случае радиатором будет являться корпус блока, то за  принимаем площадь корпуса равную Sк .

  Вт/ м2.

   — Рассчитывается  перегрев  поверхности  элемента:

                     К,                                        (4.28)

    К.

   — Рассчитывается  перегрев  среды,  окружающей  элемент:

  К,                                                         (4.29)

  К.

   — Определяется  температура  корпуса  блока:


                  K,                                                            (4.30)

где  - температура  среды, окружающей  блок , К.

   К.

   — Определяется  температура  нагретой  зоны:      

 , K,                                                                                    (4.31)

       .

   — Находится  температура  поверхности  элемента:

                 К,                                                                        (4.32)

            К.

   — Находится  средняя  температура  воздуха  в  блоке:

                K,                                                                   (4.33)

     К.

   — Находится  температура  среды,  окружающей  тепловыделяющий элемент:

   К,                                                                             (4.34)

                    К.        

При сравнении расчётных данных с необходимыми условиями:                Тэ.эл 1> Тэ.эл2 > Т в (343>358 > 331,7 K),

Тэ.эл 1> Тэ.эл2 > Т эс(343>358 > 330,7 K),

Тэ.эл 1> Тэ.эл2 > Т з (343>358 > 338,5 K),

Тк1 > Tк (473>326,9 К).

Подтверждается, что тепловой режим  блока соблюдается.


4.4 Расчет надежности


Исходными данными для данного расчета является схема электрическая принципиальная устройства «Циклоп» ПАЛ.437291.002.Э3, а также перечень элементов.

Время наработки на отказ tз = 30000 ч.

Коэффициенты электрической нагрузки элементов РЭУ:

Активные: 0,6

Резисторы: 0,7

Конденсаторы: 0,8

Другие: 0,8

В данном расчете учитываются электрический режим и условия эксплуатации элементов, кроме того, принимаются во внимание конструктивные элементы устройства.

1. Используя справочные данные  [8], определяем поправочные коэффициенты (учитывающие влияние температуры и коэффициента нагрузки-α1,2; влияние механических воздействий- α3; влияние относительной влажности- α4; влияние атмосферного давления-  α5;   вносим их в таблицу. Подсчитываем суммарный поправочный коэффициент:

                   αΣ = α1,2 ∙ α3∙ α4 ∙ α5,                                                      (4.35)

Результаты расчета занесены в таблицу 4.1.


Таблица 4.1 – Суммарный поправочный коэффициент

Элемент

Коэффициенты

αΣ

α1,2

α3

α4

α5

Конденсатор

0,5

1,07

1

1

0,535

Конденсатор электролитический полярный

0,9

1,07

1

1

0,963

Кнопка

1,3

1,07

1

1

1,391

Фотоприемник

0,7

1,07

1

1

0,749

Резистор

0,9

1,07

1

1

0,963

Стабилизатор напряжения

0,8

1,07

1

1

0,856

Микросхема

0,8

1,07

1

1

0,856

Стабилитрон

0,9

1,07

1

1

0,963

Индикатор сегментный

0,8

1,07

1

1

0,856

Транзистор кремниевый

0,7

1,07

1

1

0,749

Дроссель

0,5

1,07

1

1

0,535

Разъем

1,2

1,07

1

1

1,284

Оптопара

0,8

1,07

1

1

0,856

Резонатор

0,5

1,07

1

1

0,535

Светодиод

0,9

1,07

1

1

0,963

Провод монтажный

0,8

1,07

1

1

0,856

Соединение пайкой

0,7

1,07

1

1

0,749

Плата печтная

0,5

1,07

1

1

0,535

2. Определяем суммарную интенсивность отказов элементов с учетом коэффициентов электрической нагрузки и условий их работы в составе устройства [8]:

                                  ,                                                       (4.36)

где λ0j – справочное значение интенсивности отказов элементов j-й группы, j = 1,…, k.

                                   ,                                            (4.37)

где λj(ν) – интенсивность отказов элементов j-й группы с учетом электрического режима и условий эксплуатации;

nj – количество элементов в j-й группе; j=1,…, k;

k – число сформированных групп однотипных элементов;

Результаты расчета занесены в таблицу 4.2.

λΣ (v)= 2,4·10-5  1/ч.


3. Рассчитываем значение времени наработки на отказ:


,                                                                                       (4.38)

 ч.

4. Вычисляем вероятность безотказной работы устройства P(tз) в течении заданного времени tз = 30000 ч:                         

,                                                                                  (4.39)

Т.е. с вероятностью 0,5 данный блок РЭС будет функционировать безотказно в течение 30000 часов.

5. Среднее время безотказной работы устройства (средняя наработка на отказ):  

                                            Тср  =  Т0 = 41660 ч.

6. Вычисляем гамма-процентную наработку до отказа при :

,                                             (4.40)

 ч.

Рисунок 4.1 – Зависимость вероятности безотказной работы от времени 


4.5 Расчет на механические воздействия


В данном расчёте были использованы следующие величины:    

- возмущающая частота f, 10…30 Гц;

- толщина платы h, 0,0015 м;

- модуль упругости Е, 3,2·1010 Па;

- коэффициент Пуассона ν, 0,28;

- декремент затухания Λ, 500;

- виброускорение а0(f), 19,6 м/с2

1. Найдем частоту собственных колебаний равномерно нагруженной пластины (печатной платы), закрепленной в четырех точках. [7]

Цилиндрическая жесткость пластины, Н·м:


,                                                                                (4.41)


                                 Н.м;


Общий коэффициент, зависящий от способа закрепления сторон пластины:


                                                                            (4.42)


где k, a, b, g - коэффициенты, учитывающие способ закрепления сторон пластины (для пластины, закрепленной в четырех точках k=9.87, a=1, b=2, g=1 [7]);

a, b – длинна и ширина пластины соответственно (0,1×0,1), м;


;


Частота собственных колебаний пластины, Гц:


,                                                                (4.43)

где Μ — масса пластины с элементами, кг (около 0,49 кг.);

, Гц;


2. Коэффициент расстройки:


                                                                                            (4.44)


где f — частота возбуждения, Гц;


;


3. Показатель затухания:


                                                                                            (4.45)


где Λ - декремент затухания;


;


4. Коэффициент передачи по ускорению является функцией координат и может быть определен по формуле:


                   (4.46)


где Κ1(x), Κ1(y) - коэффициенты для различных условий закрепления краев пластины (для пластины с обоими опертыми краями Κ1(x),=Κ1(y)=1,3 в точке максимального прогиба - по центру пластины);


;


5. Амплитуда виброперемещения основания, м:

,                                                                                (4.47)


 м;


6. Амплитуда виброперемещения, м:


,                                                       (4.48)


, м;


7. Амплитуда виброускорения, м/с2:


,                                                                 (4.49)


 м/с2;


8. Максимальный прогиб  пластины относительно ее краев. Для кинематического возбуждения, м:


,                               (4.50)


, м;


9. Проверяем выполнение условия вибропрочности. Оценка вибропрочности производится по следующим критериям: для ИС, транзисторов, резисторов и других ЭРЭ амплитуда виброускорения должна быть меньше допустимых ускорений для данной элементной базы [7] т.е.:

, м/с2                                                                               (4.51)

19,6 м/с2;

Для ПП с радиоэлементами должно выполняться условие:

, м                                                                                      (4.52)

где b — размер стороны ПП, параллельно которой установлены элементы, м;

 м;

Таким образом, условия вибропрочности соблюдены. В данной конструкции не требуется применение дополнительных средств защиты от вибрации, усложняющих и удорожающих устройство.


4.6 Расчёт показателей качества

Расчёт произведён в соответствии со следующими формулами [7]:

1.      Коэффициент применяемости деталей:             

                                        Кп.д=1-Дт.ор/Дт,                                                                     (4.53)

где Дт.ор- количество типоразмеров оригинальных деталей в изделии,

Дт – общее количество типоразмеров оригинальных деталей без    учёта нормализованного крепежа.          

                                          Кп.д=1-8/8=0.

2.      Коэффициент применяемости ЭРЭ:                          Кп.эрэ=1- Нт.ор.эрэ/Нт.эрэ,                                                                                                (4.55)

где Нт.ор.эрэ – количество типоразмеров оригинальных ЭРЭ в устройстве, Нт.эрэ – общее количество типоразмеров ЭРЭ в изделии. Т.к. количество типоразмеров оригинальных ЭРЭ в устройстве равно 0, то Кп.эрэ=1.

3.Коэффициент применяемости узлов:

                                    Кп.с=1 – Ет.ор/ Eт ,                                      (4.56)

где Ет.ор – количество типоразмеров оригинальных узлов в устройстве, Eт – общее количество типоразмеров узлов в устройстве,

                                           Кп.с=1 – 1/2 =0,5 ,            

 4.Коэффициент повторяемости деталей и узлов:

                               Кп.д.с=1- (Дт+Ет)/(Д+Е),                                                 (4.57) - общее количество деталей без нормализованного крепежа, Е- общее количество узлов крепежа в штуках,

Кп.д.с=1- (8+2)/(10+8)=0,45,

5.Коэффициент повторяемости ЭРЭ:               

          Кпов.эрэ=1-Нт.эрэ/Нэрэ,                                                               (4.58) 

где Нт.эрэ - общее количество типоразмеров ЭРЭ в   устройстве, 

Нэрэ - общее количество ЭРЭ в устройстве в штуках,                                                                                      Кпов.эрэ=1- 17/64=0,74, 

6.Коэффициент установочных размеров ЭРЭ:                               

         Ку.р=1-Ну.р/Нэрэ,                                                                         (4.59) 

    где Ну.р- количество видов установочных размеров ЭРЭ,

                                     Ку.р=1- 17/64=0,74,                                                               

7.Коэффициент освоенности деталей :      

                         Косв= 1- Дор/Д,                                                                      (4.60)

где Дор –общее количество оригинальных деталей в изделии в штуках,             

                                         Косв= 1- 10/10=0,

8.Коэффициент сложности сборки:                 

                              Кс.сб=1 – Ет.сл/ Eт ,                                                                    (4.61)

где    Ет.сл- количество типоразмеров узлов, входящих в изделие требующих регулировки в составе изделия с   применением специальных устройств, либо пригонки или    совместной обработки с последующей разборкой и повторной сборкой.                         Кс.сб=1 – 0/ 2=0,

9.Коэффициент сборности изделия :      

                  Кс.б=Е/(Е+Д),                                                                   (4.62)

Кс.б=8/(8+10)=0,44,

10.Коэффициент точности обработки:   

Кт.ч= 1- Дт.ч/Дт,                                                                                    (4.63)

где Дт.ч – количество деталей , имеющих размеры с допусками по 3 классу и выше,

                                           Кт.ч= 1- 0/8=1,         

11.Коэффициент унификации :                

                             К=(åqh+åq3+åqn) / åq,                                              (4.64)

где    åqh – количество нормализованных деталей изделия, åq3-         количество заимствованных деталей, åqn- количество покупных деталей, åq- общее количество деталей в изделии,                                                                                            К=8/18=0,44,

12.Коэффициент повторяемости:            

                                      Кповт= åqош/ ån ,                                           (4.65)      где åqош –общее количество деталей в изделии в  штуках,        ån – общее число наименований деталей,              

                                           Кповт=18/10=1,8,

13. Коэффициент повторяемости микросхем:  

Кпов мс= 1- (Нт мсYYYyyНрпаекнго/ Hмс) ,                                          (4.66)

где - Нт мс – количество типоразмеров корпусов микросхем; Hмс – общее количество микросхем.

Кпов мс= 1- (5YYYyyНрпаекнго/ 5) = 0.

14.Коэффициент применяемости :                   

                                      К=(åНh+åН3+åНn) / åН                              (4.67)

где åНh – количество наименований нормализованных деталей изделия, åН3- количество наименований     заимствованных деталей, åНn- количество наименований          покупных деталей, åН- общее количество наименований деталей в изделии,                                                      

К=2/10=0,2,

15. Комплексный показатель технологичности:


                          ,                    (4.68)


где Ki – величина показателя по таблице состава базовых показателей;

      Фi – функция, нормирующая весовую значимость показателя

       i – порядковый номер показателя в ранжированной последовательности;

      s – общее число относительных частных показателей.

.

16. Нормативный комплексный показатель:


                                                            (4.69)


где – комплексный показатель изделия-аналога (= 0,29);

 – коэффициент сложности (технического совершенства) нового изделия по сравнению с изделием аналогом (в зависимости от класса блоков и значений основных технических параметров составляет 1,02-1,2);

 – коэффициент, учитывающий изменение технического уровня основного производства завода-изготовителя нового изделия по отношению к заводу изготовителю аналога;

 и  – коэффициенты, учитывающие применение уровня организации производства и труда завода-изготовителя нового изделия по отношению к заводу изготовителю изделия-аналога;

 - коэффициент, учитывающий изменение типа производства (отношение типа серийности нового изделия к тому же коэффициенту по изделию-аналогу).


17. Расчет коэффициентов , , ,  производится по формуле:


                                                                                  (4.70)


где j –индекс при коэффициентах(j=ТУ., ОП., ОТ., ПР.);

Знj, Зaj – значения соответствующих показателей технического уровня, уровня организации производства, организации труда и серийности для нового изделия и для изделия-аналога;

При отсутствии информации по отдельным характеристикам соответствующие поправочные коэффициенты принимаются за 1.


  ;


18. При известном нормативном комплексном показателе оценка технологичности выражается отношением:


                                                                                  (4.71)


;

Таким образом, условие технологичности конструкции выполнено.


ЗАКЛЮЧЕНИЕ


В ходе курсового проектирования была разработана конструкция блока управления системы видеонаблюдения “ЦИКЛОП”, позволяющего управлять видео- и аудио- аппаратурой систем видеонаблюдения без участия оператора. Были проведены конструкторские расчеты электрических соединений, объемо-компоновочных характеристик, расчет тепловых режимов, расчет надежности устройства, расчет на механические воздействия и расчет показателей качества изделия, доказывающие целесообразность разработки и изготовления данного устройства. Итогом работы по проектированию устройства “ ЦИКЛОП” явился комплект конструкторской документации, представленный в приложении, содержащий электрическую принципиальную схему, чертеж печатной платы, сборочный чертеж печатного узла, сборочный чертеж устройства и чертежи деталей (выполнены с применением САПР P-CAD 2001, Solid Works).


ЛИТЕРАТУРА


1. Журнал «Радио» №1. – М.: Роспечать, 2003. – 75 с.: ил.

2. Каталог «ПЛАТАН». – М.: Платан Компонентс, 2005. – 320 с.: ил.

3. Справочник по полупроводниковым приборам «ЛАЗЕР АРТ».

4. Анурьев В. И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3 т. Т1. – 8-е изд. перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 2001. – 920 с.: ил.

5. Лахтин Ю. М. Материаловедение: Учебник для высших технических учебных заведений. – М.: Машиностроение, 1990. – 528 с.: ил.

6. Анурьев В. И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3 т. Т3. – 8-е изд. перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 2001. – 864 с.: ил.

7. Парфенов А.А. Конструирование РЭА: Учебник для радиотехнических специальностей ВУЗов. – М.: Высшая школа, 1989. – 422 с.: ил.

8. Боровиков С.М. Теоретические основы конструирования,  технологии и надежности. - Мн. : Дизайн ПРО, 1998. 335 с.


Страницы: 1, 2, 3, 4


Новости
Мои настройки

   бесплатно рефераты  Наверх  бесплатно рефераты  

© 2009 Все права защищены.