Материал: Универсальное охранное устройство

Собственную частоту платы (первую гармонику)  вычислим по формуле Рэлея-Ритца:

где:  - поправочный коэффициент на материал (- модуль Юнга для стали,  - плотность стали; Е - модуль упругости материала платы,  - плотность материала платы);

 - поправочный коэффициент на массу ( - масса элементов, равномерно размещенных на плате;  - масса платы);

 - частотный коэффициент зависящий от варианта закрепления пластины и соотношения сторон ; h - толщина платы, мм; a - длина платы, мм.

Для разрабатываемой платы генератора развертки конструктивные параметры следующие:

а) а=100мм; b=50мм; h=1,5мм

б) материал - фольгированный стеклотекстолит СФ2-35

(; );

в) масса платы; mп=0,455*0,240*1,5,10-3*2180=168г.

г) масса ЭРЭ, размещенных на плате равна сумме масс всех ЭРЭ: ;

д) отношение , поэтому коэффициент  равен 80.

Вычислим поправочные коэффициенты:

 ; КЭРЭ=0,8

Подставляя значения величин в соответствующую формулу, получим собственную частоту платы электрокардиографа:

Для проверки условия выбираем значение  при :

Следовательно, условие выполнено 271>101. Это значит, что плата электрокардиографа обладает достаточной усталостной долговечностью при воздействиях вибраций.

.6 Обеспечение электромагнитной совместимости

При прохождении мощных сигналов по электрическим цепям последние становятся источниками электромагнитных полей, которые, пересекая другие цепи, могут наводить в них дополнительные помехи. Источниками электромагнитных помех могут быть мощные промышленные установки, транспортные коммуникации, двигатели и т.д. Для того чтобы локализовать, где это возможно, действие источника полей или сам приемник помех, используют экранирование. По принципу действия различают электростатическое, магнитостатическое и электромагнитное экранирования.

Электростатическое экранирование заключается в шунтировании на корпус большей части паразитной емкости, имеющейся между источником и приемником наводок. В качестве металлического листа, соединенного с корпусом, служат детали шасси, каркасов; обшивки стоек, панелей, субблоков, кассет, специальные листовые металлические прокладки на монтажной стороне плат, блоков, субблоков; экранные сплошные металлические слои в многослойных печатных платах и т.д.

Магнитостатические экраны используют для защиты чувствительных цепей, элементов и устройств от постоянного и медленно изменяющегося переменного магнитного поля. В этом случае источник или приемник наводки заключают в сплошной экран, изготовленный из ферромагнитных материалов. Если в такой экран заключен источник наводки, то магнитные силовые линии замыкаются в нем и далее не распространяются. Если в экран заключен приемник наводки, то силовые линии магнитного поля не проникают в полость экрана.

Наиболее распространен метод электромагнитного экранирования, который был выбран и для конструируемого изделия. Суть экранирования сводится к тому, что под действием источника электромагнитной энергии на стороне экрана, обращенной к источнику, возникают заряды, а в его стенах - токи, образующие во внешнем пространстве поля, по напряженности близкие к полю источника, а по направлению - противоположные ему. В результате внутри экрана происходит взаимная компенсация полей, а с снаружи его - вытеснение внешнего поля полями вихревых токов.

Следует также отметить, что экранирование проводников внутри прибора не желательно, т.к. может затруднить их замену, и потому в проектируемом устройстве не используется.

.7 Расчёт надёжности

Алгоритм проведения расчета следующий:

. На основе анализа электрической схемы формируются группы однотипных элементов (признаком объединения элементов в одну группу является функциональное назначение элемента и эксплуатационная электрическая характеристика).

. Для элементов каждой группы по справочникам определяется среднегрупповое значение интенсивности отказов. Полученные данные вносятся в таблицу 7.3.

. Определяется значение суммарной интенсивности отказов по формуле

, час-1

где  - количество элементов в -ой группе (всего  групп);  -среднегрупповое значение интенсивности отказов -ой группы элементов.

. Рассчитывается суммарная интенсивность отказов элементов с учетом электрического режима и условий эксплуатации

где  - обобщенный эксплуатационный коэффициент, определяемый по виду РЭА и условий его эксплуатации. Для проектируемого электростимулятора, который является прибором, эксплуатируемым в наземных стационарных условиях, .

. Рассчитывается наработка на отказ:

. Определяется значение вероятности безотказной работы по формуле:

Полученные результаты сведены в таблицу 7.3.

Таблица 7.3 - Ориентировочный расчет показателей надежности генератора

8. Обоснование выбора САПР при проектировании устройства

В ходе разработки конструкции ультразвукового охранного устройства необходимо использовать систему автоматизированного проектирования РЭС. В данном курсовом проекте будет использоваться система P-CAD 2006.

Система P-CAD 2006 выполняет полный цикл проектирования печатных плат, а именно:

− графический ввод электрических схем;

− смешанное аналого-цифровое моделирование на основе ядра SPICE;

− упаковку схемы на печатную плату;

− интерактивное размещение компонентов;

− интерактивную и автоматическую трассировку проводников;

− контроль ошибок в схеме и печатной плате;

− выпуск документации;

− анализ целостности сигналов и перекрестных искажений;

− подготовку библиотек символов, топологических посадочных мест и моделей компонентов.CAD 2006 включает в себя следующие программные модули:CAD Schematic - графический редактор электрических схем. Позволя- ет создавать сложные многолистовые схемы, в том числе с иерархической структурой. Может применяться для создания условных графических обозначений (УГО) отдельных электрорадиоэлементов (ЭРЭ). CAD PCB - графический редактор печатной платы (ПП). Предназначен для работы с односторонними, двусторонними и многослойными печатными пла- тами. Осуществляет контроль за соблюдением технологических норм и правил. Executive - менеджер библиотек. Предназначен для работы с ин- тегрированными библиотеками, которые содержат графическую информацию о символах и корпусах компонентов и текстовую упаковочную информацию. CAD Autorouters - включает два автотрассировщика: программу Quick Route для проектирования топологии несложных ПП и бессеточный трассировщик Shape-Based Router, предназначенный для проектирования многослойных ПП с высокой плотностью размещения элементов, особенно с применением технологии поверхностного монтажа, а также для корпусов элементов, выполненных в различных системах единиц. Editor - редактор символов элементов. Предназначен для создания условных графических обозначений символов ЭРЭ. Editor - редактор посадочных мест. Предназначен для разработки посадочных мест (корпусов) ЭРЭ на ПП. - утилита для РСВ, представляющая собой интерактивное средство размещения компонентов с учетом технологических требований. - программа авторазмещения и трассировки проводников. Благодаря бессеточной технологии является эффективным трассировщиком ПП высокой степени сложности и с высокой плотностью размещения ЭРЭ.

Порядок разработки печатного узла

Создание или редактирование библиотечных компонентов и сохранение их в библиотеке с помощью Library Executive, Symbol Editor и Pattern Editor.

Проектирование электрической схемы с помощью Schematic.

Проверка электрической схемы и создание списка связей.

Загрузка списка связей в PCB и размещение компонентов на печатной плате.

Трассировка печатной платы.

Проверка соблюдения конструкторско-технологических ограничений.

Заключение

В ходе курсового проекта было разработано техническое задание, проведен анализ схемы электрической принципиальной устройства и основных технических требований к разрабатываемой конструкции, выбор и обоснование элементной базы, унифицированных узлов, установочных изделий и материалов. Проведен выбор и обоснование компоновочной схемы, методов и принципов конструирования. Выбраны средства и способы термозащиты, герметизации, виброзащиты и экранирования. Рассчитаны конструктивные параметры изделия. Разработаны чертежи платы печатной генератора развертки, сборочный чертеж изделия, чертежи сборочных единиц и нестандартных деталей, оформлена сопутствующая конструкторская документация.

Список использованных источников

. Образцов Н.С. Методическое пособие по дипломному проектированию для студентов факультета компьютерного проектирования / Н.С. Образцов, В.А. Горохов и др. - Минск: БГУИР, 2002. - 47 с.

. Грачёв А.А. Конструирование электронной аппаратуры на основе поверхностного монтажа компонентов / А.А. Грачев, А.А. Мельничук, Л.И. Панов - Москва: НТПресс, 2006 - 384 с.

. Волков А.А. Единая система конструкторской документации: Справочное пособие / С.С. Борушек, А.А. Волков, М.Н. Ефимова и др.- Москва: Изд-во стандартов, 1989 - 280 с.

. Варламов Р.Г. Справочник конструктора РЭА: Общие принципы конструирования / Под. ред. Р. Г. Варламова. - Москва: Сов. Радио, 1980 - 480 с.

. Образцов Н.С. Конструирование радиоэлектронных средств: Учебное пособие для студентов специальности «Конструирование и технология радиоэлектронных средств»/ Н.С. Образцов, В.Ф.Алексеев, С. Ф. Ковалевич и др.: Под ред. Н.С. Образцова. - Минск: БГУИР, 1994 - 120 с.

. ГОСТ 2.101-68 ЕСКД. Виды изделий.

. ГОСТ 2.102-68 ЕСКД. Виды и комплектность конструкторской документации.

. ГОСТ 2.105-95 ЕСКД. Общие требования к тестовым докментам.

. ГОСТ 2.108-68 ЕСКД. Спецификация.

. ГОСТ 2.109-73 ЕСКД. Основные требования к чертежам.

. ГОСТ 2.305-68 ЕСКД. Изображения - виды, разрезы, сечения.

. ГОСТ 2.307-68 ЕСКД. Нанесение размеров и предельных отклонений.

. ГОСТ 2.309-73 ЕСКД. Шероховатость поверхностей. Параметры и характеристики.

. ГОСТ 2.316-68 ЕСКД. Правила нанесения на чертежах надписей, технических требований и таблиц.

. ГОСТ 2.1417-91 ЕСКД. Правила выполнения чертежей печатных плат.

. ГОСТ 2.701-84 ЕСКД. Схемы. Виды и типы. Общие требования к выполнению.

. ГОСТ 3.1119-83 ЕСТД. Общие требования к комплектности и оформлению комплектов на единичные процессы.

. ГОСТ 10317-79. Платы печатные. Основные размеры.

. ГОСТ 23751-86. Платы печатные. Основные параметры конструкций.

. ГОСТ 23752-79. Платы печатные. Общие технические условия.