КУРСОВОЙ ТЗ (Курсовик - Блок управления сигнализацией)

Техническое задание на разработку конструкторского изделия.

1. Наименование и область применения:

Блок управления сигнализацией, именуемой в дальнейшем “КСШ”, предназначен для контроля положения стойки шасси летательного аппарата.

2. Основание для разработки:

Задание на курсовой проект.

3. Цель и задача разработки:

Разработать конструкторскую документацию и технологию изготовления изделия “КСШ”.

4. Источники разработки:

4.1. Статья из журнала ”Радио” №3,90

4.2. Конструкторские аналоги:

Электронное устройство для управления автомобильными лампами

1-ЛИ-88 (изготовитель “ХЭМЗ” г.Харьков).

5. Технические (тактико-технические) требования.

5.1. Состав изделия и требования к его конструкции:

Изделие должно быть выполнено на элементной базе 4-го поколения. Корпус изделия должен быть выполнен в форме параллелепипеда и сделан из легкого ударопрочного металла. Корпус изделия должен быть герметичен. Питание должно осуществляться с помощью бортовой сети летательного аппарата с применением стандартных разъёмов. Габаритные размеры не должны превышать 30*48*15. Масса не более 150г.

5.2. Показатели назначения:

Потребляемая мощность схемы не более 1 Вт.

Мощность нагрузки 0,9 Вт.

Напряжение источника питания 12 В.

5.3. Требования к надёжности:

Долговечность 10 лет. Длительность использования 8 лет. Вероятность безотказной работы 85% в течение 10000 часов.

5.4 Требования к уровню унификации и стандартизации:

Использовать стандартные изделия и материалы.

5.5. Требование к безопасности:

Изделие должно быть безопасно при монтаже, эксплуатации и ремонте.

5.6. Эстетические, энергометрические требования

Изделие должно быть удобно в обслуживании и использовании.

5.7. Условия эксплуатации:

Объект установки летательный аппарат. Блок устанавливается в негерметичном отсеке рядом с шасси.

Изделие должно выдерживать:

-диапазон температур от -50 ⁰С до +70⁰С

-влажность до 100%

-воздействие пониженного атмосферного давления p=10⁴Па

- n=9g

- устойчивость к синусоидальным вибрациям ∆υ=80..2000 Гц

5.8. Требования к транспортировке и хранению:

Конструктор должен обеспечить возможность транспортировки изделия воздушным, морским, наземным транспортом в упакованном виде. Требования к упаковке разрабатывает конструктор.

6. Стадии разработки:

Срок завершения конструкторской документации 1.06.03.

7. Комплектность документации:

Расчётно-пояснительная записка должна содержать: задание на курсовое проектирование, введение, техническое задание на разработку РЭС, анализ технического задания, конструкторский анализ схемы электрической принципиальной, разработку конструкции МСБ, разработку конструкции ФЯ РЭС, разработку конструкции РЭС, разработку технологического процесса изготовления МСБ, заключение, библиографию, содержание.

Анализ технического задания.

Проектируемое изделие будет выполнено в виде герметизированного блока разъёмной компоновки. В процессе эксплуатации на летательном аппарате изделие будет подвергаться воздействию вибраций, ударов, линейных ускорений, пониженному давлению, воздействию тепла и холода, влаги, росы. Изделие может располагаться в зоне удалённой от двигателей летательного аппарата, на концах крыльев, возле шасси летательного аппарата, в негерметичной части фюзеляжа летательного аппарата, что определяет повышенное требование к вибростойкости.

Для обеспечения вышеперечисленных требований используем следующее технические решения: изделие выполнить в виде микросборки, помещенной в герметичный корпус. Для снижения массы корпус будет выполнен из алюминия. Печатная плата микросборки должна быть жёстко закреплена в герметичном корпусе.

Расчёт тонкоплёночных резисторов.

Сделав анализ токов и напряжений, эти сведения занесём в таблицу 1

Таблица 1.

Из этих резисторов в тонкоплёночном исполнении будут выполнены R8 и R9, остальные сделаны навесными.

1) Определяем оптимальное значение величины сопротивления квадрата резистивной плёнки, минимизирующее суммарную площадь резисторов:

ρ_{кв опт} =(ΣR_i / Σ (1/R_i ))^1/2

Выбирается резистивный материал из табл.1 [1], что позволяет установить величину удельной мощности рассеивания P₀ , температурный коэффициент сопротивления (ТКС) α_R . Изменение сопротивления резисторов γ(τ) из материалов таблицы за 1000 ч работы под нагрузкой не превышает по абсолютной величине 1..3%.

Относительная погрешность обеспечения величины ρ_кв :

γ(ρ_кв)=∆ ρ_кв / ρ_кв =2..5%.

2) Находим значение коэффициента формы

k=R/ ρ_кв .

У нас получается k<1.

3) Определяем составляющие погрешности γ_R. Относительная погрешность R счёт влияния температуры элемента

γ_t = α_R(t-20 ⁰ C)*100%,

где t-максимальная положительная температура по ТЗ. Учитываем, что резистор дополнительно нагревается при функционировании аппаратуры, его температуру увеличиваем на 30⁰ С относительно плюсовой температуры по ТЗ. Относительная погрешность R за счёт переходного сопротивления резистивный слой-контактная площадка γ_Rk принимается равной 1..3%.

4) Рассчитываем погрешность коэффициента формы γ_k :

γ_k = γ_R -γ(ρ_кв)- γ_t -γ(τ)- γ_Rk .

5) Минимальная длина резистора, обеспечивающая γ_k:

l_min^П=(∆l+∆b+k)* γ_k

6) Определяем минимально допустимое значение длины резистора

l_min^p=((P*k)/P₀ )^1/2

7) Расчётное значение

l=max{ l_min^T , l_min^П , l_min^p },

где l_min^T=100 мкм – при фотолитографическом методе изготовления резистора.

8) Определяем фактические геометрические размеры резистора:

b=l/k;

площадь резистивной плёнки

S=l*b.

9) Определяем фактическую нагрузку резистора по мощности. Фактическая удельная мощность

P₀^Ф=P/S.

Необходимо, чтобы P₀^Ф<или= P₀ . Коэффициент нагрузки по мощности

K_н= P₀^Ф/ P₀

Необходимо, чтобы K_н<1.

10) Определяем фактическую погрешность коэффициента формы

γ_k^ф=∆b/b+∆l/l

Результаты расчётов заносим в таблицу 2.

Таблица 2.

Расчёт тонкоплёночных конденсаторов.

1) Выбираем материал диэлектрика из табл.3[1].

Относительная погрешность обеспечения C₀ –γ(C₀ )=3..10%. Относительная погрешность ёмкости при старении γ(τ)=2..10% за 1000ч работы.

2) Толщина диэлектрического слоя, обеспечивающая электрическую прочность конденсатора,

d=(2..4)U_P / E ,

а соответствующий уровень удельной ёмкости

C₀^E=0.0885*ε / d

3) Определяем составляющие эксплуатационной погрешности ёмкости γ_с :

температурная- γ(С_t)=α_c(t-20⁰C)*100% , учитывая перегрев внутри конструкции рабочую температуру конденсатора t увеличиваем на 15⁰С .

За счёт старения γ_с=(2..10)*τ / 1000%

Погрешность активной площади конденсатора(площадь верхней обкладки) γ_s= γ_с- γ(C₀ )- γ(С_t)- γ(τ)

4) Удельная ёмкость, обусловленная конечной точностью изготовления размеров верхней обкладки конденсатора

C₀^П=С(γ_s/∆L)²[k_c/(1+ k_c)²] ,

где k_c=L/B – коэффициент формы тонкоплёночного конденсатора. Принимаем k_c=1; ∆L, ∆B=50..100 мкм производственные погрешности изготовления длины и ширины конденсатора.

5) Расчётное значение C₀<=min{ C₀^E , C₀^П }

6) Фактическое значение толщины диэлектрического слоя d=0.00885*ε / C₀

Равно (97*10³)А⁰ .

7) Определяем геометрические размеры конденсаторов.

Площадь верхней обкладки

S= C₀ /C

L=( k_c* S)^1/2

B=(S/ k_c )

L₁=L+2(∆L+0.2)

B₁=B+2(∆B+0.2)

L₂=L₁+2(∆L+0.2)

B₂=B₁+2(∆B+0.2)

Результаты расчётов заносим в таблицу 2.

Таблица 3.

Параметры и характеристики используемых навесных элементов.

Резисторы.

Используем резисторы типа МТ , т.е металлоплёночные теплостойкие

Номинальная мощность 0,25 Вт.

Диапазон 8,2..2,0*10⁶ Ом.

Размеры D=3,0 мм; L=7,0 мм; l=20 мм; d=0,6 мм;

Масса не более 0,25г.

ТКС:- до 10*10 ³Ом равно +/- 1200 при t(⁰С)=от -60 до +20 и +/-600 при

t(⁰С)=от +20 до +125

- до 11*10 ³..1*10⁶ Ом равно +/- 1200 при t(⁰С)=от -60 до +20 и +/-700

при t(⁰С)=от +20 до +125

- свыше 1*10 ⁶Ом равно +/- 1600 при t(⁰С)=от -60 до +20 и +/-6000 при

t(⁰С)=от +20 до +125

Температура окружающей среды ⁰С от -60 до +155.

Предельное рабочее напряжение постоянного и переменного тока, В для 0,25 Вт равно 200 В.

Минимальная наработка для 0,25 Вт=20000ч.

Срок сохраняемости, лет=25.

Рисунок:

Транзистор.

КТ829А –транзистор кремниевый n-p-n составной универсальный НЧ.

Предназначен для работы в УНЧ, ключевых схемах. Выпускается в пластмассовом корпусе с жёсткими выводами. Обозначение типа на корпусе. Масса не более 3г.

U_гр при I_k=100 мА не менее 100 В

U_{нас кэ} при I_k=3,5 А I_б =14 мА – 2 В

U_{нас бэ} при I_k=3,5 А I_б =14 мА – 2 В

Пайка выводов допускается на расстоянии не менее 5мм от корпуса транзистора, температура корпуса <358К

Рисунок:

Диоды.

КД510А:

Материал Si; U_обр ,В=50 ; t_вх,нс=4; I_обр,мА=2; C_д ,пФ=4; I_обр1,мкА=5;

U_пр ,В=1,1; I_{пр max} ,мА=100

Д814А:

U_{ст ном} ,В=8; I_ст ,мА=5; P_max ,мВт=340; T_c ,с=35 ;U_{ст min} ,В=7; U_{ст max} ,В=8,5

I_{ст min} ,мА=3; I_{ст max} ,мА=40;

Рисунки:

Выбор системы охлаждения.

Определяем значение теплового потока:

P=P_П(1-η)

Где P_П =1Вт, а η=0,5. Пулучаем, что P=0,5.

Площадь поверхности теплообмена (корпуса) равна S_K =0,0216 м².

t_{эл min}=70⁰C

K_H =1/(H_{c min} /H)^0,5 = 3,185 –поправочный коэффициент на давление окружающей среды.

Чтобы выбрать систему охлаждения, необходимо найти поверхностную плотность теплового потока :

P_os = K_H *P/ S_K =73,7

∆t_ДО = t_{эл min} – t_{c max} =0

Значения P_os и ∆t_ДО представляют собой координатные точки, положение которой на рис.5[1] определяет систему охлаждения конструкции. В нашем случае мы попадаем в зону 1— естественное воздушное.

Литература.

1. Основы конструирования и технологии РЭС. В.Ф.Борисов, А.А.Мухин, В.В.Чермошенский. Москва Изд-во МАИ 1994г.

2. Конструирование РЭС. В.Ф.Борисов, А.А.Мухин, А.С.Назаров. Москва Изд-во МАИ 1991г.