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