Материал: Разработка ретранслятора инфракрасных сигналов для домашней сети

В рассматриваемом устройстве применена стандартная элементная база, которая расположена на двух печатных платах. Расположение элементов на платах только горизонтальное и вертикальное, т.е. можно автоматизировать производство.

Отсюда следует, что на предприятии-изготовителе будут использоваться типовые технологические процессы.

3.3 Обеспечение требований ремонтопригодности

Для доступа ко всем элементам конструкции достаточно снять корпус прибора. Все элементы, установленные на плате, легкодоступны, имеется необходимая стандартная маркировка. Используются только стандартные ЭРЭ.

В качестве материала для изготовления печатных плат используется стеклотекстолит, что позволяет большее количество перепаек.

При выходе из строя одного из электрорадиоэлементов нужно локализовать и заменить вышедший из строя элемент. После локализации пришедшего в негодность элемента его замена осуществляется вручную путем выпаивания и установки нового.

3.4 Обеспечение требований эргономики и эстетики

Корпус представляет собой параллелепипед, что обеспечивает устойчивость и улучшает эстетический вид. Плоское дно основания обеспечивает большую устойчивость прибора. Все элементы, необходимые для непосредственного подключения устройства к питанию, установлены на узких панелях. Таким образом, обеспечивается устойчивость устройства и удобство эксплуатации.

Черные надписи на сером корпусе устройства создают контрастность, и обеспечивают быстрое восприятие их содержимого человеком.

.5 Обеспечение требований техники безопасности

Устройство преобразующее напряжение для питания прибора питается от сети 220В, которое является опасным для жизнедеятельности человека. Для предотвращения поражения человека электрическим током были предусмотрены следующие меры:

корпус изделия выполнен из ударопрочного материала, обладающего хорошими диэлектрическими свойствами и водостойкостью;

шнур сетевой изолирован диэлектрическим материалом, а на выходе шнура из корпуса имеется резиновая втулка, которая в свою очередь, предотвращает перетирание и перемещение шнура;

регулятор напряжения выполнен из пластмассы, которая предотвращает случайный пробой питающего устройства.

4. ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА КОНСТРУКЦИИ

Для изготовления устройства могут быть предложены несколько типов конструкции корпуса. Каждая из них имеет некоторые преимущества перед другими, но так же вносит свои недостатки. Поэтому выбор конструкции должен проводиться на основании глобального анализа всех возможных вариантов и нахождения лучшего компромиссного решения. Ниже рассмотрены достоинства и недостатки различных конструкций.

Рассмотрим конструкцию №1. Одним из вариантов конструкции может быть использование прямоугольного корпуса с установкой платы сбоку на специальные направляющие, которые могут быть получены в результате отливки корпуса и являться составной частью корпуса. Крепление крышки в таком случае будет производится сбоку и с учетом конструкции и условий эксплуатации достаточно будет использовать лишь 2 винта. Преимуществом такой конструкции является простота установки платы. Недостаток заключается в том, что для литья придется использовать усложненную пресс форму, что следовательно увеличит стоимость ее производства и немного усложнит процесс штамповки корпуса.

Рассмотрим конструкцию №2. Конструкция №2 позволяет устранить недостаток конструкции №1. Во втором варианте конструкции корпус также будет иметь форму параллелепипеда, но плата будет устанавливаться снизу и фиксироваться теми же винтами, которые будут использованы для прикрепления основания корпуса к верхней крышке. Данный вариант конструкции позволит упростить пресс форму верхней крышки для литья под давлением, а следовательно это позволит сэкономить день на ее изготовление и упростить процесс отливки корпуса изделия под давлением.

Такая конструкция не имеет недостатков и поэтому будет оптимальной.

При обеспечении требований эргономики и ремонтопригодности всегда возникают противоречия. Они не всегда решаются, поэтому необходимо идти на компромисс и обеспечить максимально возможное количество требований, предъявляемых к аппаратуре.

Исходя из всех перечисленных выше соображений, находим наиболее целесообразным применение последней конструкции. Она наиболее полно удовлетворяет требованиям, перечисленным в предыдущем разделе настоящей ПЗ.

5. ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ

Ретранслятор ИК сигналов для домашней сети имеет форму параллелепипеда с размерами 47 х 47 х 30 мм.

Устройство состоит из верхней крышки (корпуса) и основания, которое крепится к корпусу с помощью четырех винтов. Корпус и основание изготовлены из серого полистирола УПМ - 03Л методом литья под давлением. Основная плата с элементами установлена, в корпус и крепится к нему теми же винтами, которыми фиксируется основание.

На верхней панели устройства имеется два углубления с отверстиями. Углубления были сделаны с целью предотвратить попадание внутрь мелких предметов и не допустить скопления большого количества пыли внутри изделия. С помощью отвертки через верхние отверстие регулируется зажимная сила подключенных проводов. Также возле каждого из выводов присутствует необходимая маркировка, которая дублируется с целью обеспечения большего удобства при монтаже.

6. КОНСТРУКТОРСКИЕ РАСЧЕТЫ

.1 Расчет надежности

ретранслятор сигнал плата сеть

Расчет надежности проводится c целью выяснить, достаточное ли время сможет работать устройство без текущего или профилактического ремонта. Исходя из результатов расчета надежности, можно вычислить приблизительную продолжительность работы, например, в годах, что будет являться также основанием для назначения гарантийного срока эксплуатации. Обычно производитель дает гарантию на срок, который меньше расчетного. Это обусловлено тем, что производитель старается избежать гарантийного обслуживания, а значит и больших затрат на содержания сервисных отделов. Кроме того, расчет надежности может показать, что прибор совершенно не готов к запуску в производство в связи с очень коротким средним сроком эксплуатации. При этом у производителя возникает необходимость создавать объемные пакеты ЗИП к каждому устройству, содержать большое количество сервисных центров по ремонту и т. п. сложности, приводящие к резкому возрастанию стоимости изделий. В этом случае применяются различные меры по повышению надежности: применение более совершенной элементной базы, замена некоторых схемотехнических решений для исключения наименее надежных элементов, предусматривается эксплуатация в щадящих режимах и др.

Методика расчета заключается в том чтобы, зная интенсивность отказа каждого конкретного элемента определить общую интенсивность отказа во всем устройстве.

Интенсивность отказа во всем устройстве вычисляется по формуле 6.1.

 (6.1)

где k - поправочный коэффициент;- число групп элементов;- число i-х элементов;

 - интенсивность отказа i-го элемента.

Затем проводится расчет среднего времени на один отказ Т, по формуле (6.2).

 (6.2)

Расчетные данные и результаты расчета заносятся в таблицу 6.1.

Далее производим расчет вероятности безотказной работы системы за интересующее время.

(t) = e -lt ,где t=0…3T (6.3)

По результатам расчета строим график (рисунок 6.1)

Таблица 6.1 - Результаты расчета надежности

Рисунок 6.1 - График вероятности безотказной работы системы за интересующее время

6.2 Расчет коэффициента заполнения платы

Коэффициент заполнения платы определяется по формуле:

 - эффективная площадь платы, мм;

 - общая площадь платы, мм.

Общая площадь платы определяется геометрическими размерами платы.

Эффективная площадь платы определяется по формуле:

 - площадь i-го элемента, мм;

 - количество элементов одного типоразмера;- количество групп типоразмеров элементов;

- площадь технологических полей платы (площадь необходимая для закрепления платы), мм.

Элементы одного типоразмера - элементы с одинаковыми габаритными и установочными размерами, и установленные по одному варианту.

Площади і-ых элементов рассчитываются по формулам:

(R2) =98

(R3, R4) =4,8

(R5, C9) =10,24

(XW5) =10

(XW6) =20

(С10)

(VT2) =24,79

(DD1) =151,9

Площадь технических полей включает в себя площади участков платы, используемых для ее закрепления.

, b - расстояние от краев платы до центра крепежного отверстия, мм;- максимальный диаметр крепежного элемента, мм.

Проверяем необходимое условие. Если , то плата скомпонована удачно. При  необходимо изменить компоновку для более эффективного использования площади. Для плат с большим количеством микросхем .

В нашем случае , плата скомпонована удачно. Такое малое значение  связано с тем, что в устройстве использовались навесные компоненты небольших размеров.

ВЫВОДЫ

Результатом выполнения курсового проекта явилась разработка частичного комплекта конструкторской документации на изготовление ретранслятора ИК сигналов для домашней телесети. Так же был проведен расчет надежности. Данные расчета показывают, что устройство имеет довольно высокую надежность.

Для устройства были обеспечены высокие эксплуатационные требования, высокая технологичность, удобство работы и презентабельный вид. Высокие значения данных показателей, обеспечили высокую надежность, удобство работы, приятный эстетический вид, простоту изготовления в условия крупносерийного производства, что позволяет говорить о низких затратах материальных, трудовых и энергетических ресурсов, что в конечном результате дает низкую стоимость устройства защиты от аномальных напряжений.

Все это позволяет говорить о высокой конкурентоспособности данного прибора на рынке бытовой техники, где требование к качеству, надежности и цене очень велико.

ЛИТЕРАТУРА

1.      Дасоян М.А. и др. «Стартерные АБ: Устройство, эксплуатация, ремонт. - М.: Транспорт, 2010, 242с.

.        Методические указания к циклу лабораторных работ по курсу КРЭС «Системный анализ» для студентов всех форм обучения специальностей 7.091.002 и 7.091.701 /Составители: Перегрин Г.Р., Поспеева Е.И., Башмакова Л.И - Запорожье: ЗГТУ, 2012-36с.

.        Методические указания по расчету надежности РЭА в дипломных и курсовых проектах радиотехнических специальностей. - Запорожье: ЗГТУ, 1991. - 40 с.

.        Гель П.П., Иванов-Есепович Н.К. Конструирование и микроминиатюризация радиоэлектронной аппаратуры: Учебник для ВУЗ-ов. - Л.: Энергоиздат. Ленинградское отделение. 2009. - 536 с.

.        Справочник конструктора-приборостроителя. Проектирование. Основные нормы/ В.Л. Соломаха, Р.И. Томилин, Б.В. Цитович, Л.Г. Юдин. - Мн.: Высш.шк.,2008. - 272с.

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

.        ГОСТ 11478-88 Аппаратура радиоэлектронная бытовая. Технические требования и методы испытаний в части механических и климатических воздействий.