Конструктивное исполнение блока преобразования сигнала РЛС, страница 5

Средняя наработка на отказ определяется по формуле:

;

Вероятность безотказной работы для времени, заданного в техническом задании равна:

Сравнение результаты расчета поверочного и уточненного, показывают что используемые элементы в облегченном электрическом режиме повышает надежность устройства в целом. Так как вероятность безотказной работы значительно превышает заданную, то устройство не требует дополнительного резервирования.

2.6.6Расчёт конструкции ячейки на вибропрочность

В процессе эксплуатации ПП в составе ячейки и блока подвергается механическим воздействия, к которым относятся вибрации, удары, линейные перегрузки [25]. Под вибрацией понимают механические колебания элементов конструкции или конструкции в целом.

Разрабатываемый прибор относится к наземной возимой РЭА, не работающей на ходу. Основные характеристики вибрационных воздействий составляют: частота от 1 до 80 Гц при ускорении = 19,6 м/с².

Наиболее чувствительным элементом является печатная плата.

Короткие стороны платы расположены в направляющих и считаются опертыми, на третьей стороне располагаются вилки разъемов, на четвертой - панель, считается что эти края защемлены [25].

Считается, что вибрация действует в плоскости, перпендикулярной плоскости ячейки. Возбуждение системы - кинематическое, так как источник вибрации внешний.

Размеры ячейки 150х240мм. Толщина пластины – 2,6 мм. Ячейка в блоке не имеет сосредоточенной массы. Учитывая плотность стеклотекстолита 1600 , и массу ЭРИ, масса ячейки примерно будет равна 0,55 кг.

Алгоритм расчета:

Частоту собственных колебаний рассчитывается по формуле:

где a = 0,15 м - длина пластины; b=0,26 м - ширина пластины; D-цилиндрическая жёсткость, которая рассчитывается по формуле:

где Е = 0,71*10¹¹ Н/м² - модуль упругости для материала платы; h=2,24*10^-3 м - толщина платы, мм; ν = 02 – коэффициент Пуассона для материала платы;

М-масса пластины с ЭРЭ, кг.

где h_мат – толщина листа материала, из которого изготовлена ПП; h_прокл – толщина изолирующего слоя.

К_а – коэффициент, зависящий от способа закрепления сторон пластины, определяется по формуле:

где k, α, β, γ – коэффициенты, зависящие от способа закрепления платы: k=9,87; α=1; β=0,57; γ=5,14. [23].

Следовательно, собственная частота равна:

Коэффициент динамичности определяется по формуле:

где ε = 0,07 - показатель затухания материала; η-коэффициент расстройки, который определяется формулой для максимальной частоты действующей вибрации:

Следовательно, коэффициент динамичности равен:

Амплитуда вибросмещения основания рассчитывается по формуле:

Коэффициент передачи по ускорению динамичности для кинематического возбуждения рассчитывается по формуле:

где К₁(x), К₁(y) - показатель затухания формы колебаний

К₁(x)=1,3

К₁(y)=1,3

Определяется виброускорение и виброперемещение для пластины в случае кинематического возбуждения:

где ξ_о(f) - амплитуда виброперемещения основания.

Следовательно, виброперемещение равно:

Максимальный прогиб платы относительно ее краев определяется по формуле:

Проверяется выполнение условия вибропрочности по следующим критериям:

Амплитуда виброускорения не превышает допустимое значение для элементной базы

а_доп=7 g

а_В<а_доп

Максимальный прогиб не превышает допустимого значения

Допустимый прогиб определяется по формуле:

Рассмотренный вид крепления печатной платы обеспечивает надежную работы системы в условиях вибрации, конструкция не требует дополнительных изменений.

2.6.7Расчёт конструкции ячейки на ударопрочность.

Заданное ускорение а = 15g = 147,15 м/с²; длительность удара τ = 1-3 мс; удар единичный.

Алгоритм расчета:

Определяется условная частота ударного импульса. Определяется для наихудшего случая – наименьшей длительности 1 мс:

Определяется коэффициент передачи при ударе:

где ν - коэффициент расстройки, определяемый по формуле:

где - частота собственных колебаний.

Определяется ударное ускорение:

Определяется максимальное относительное смещение:

Проверка выполнения условий ударопрочности:

Минимально допустимая ударная нагрузка:

Условие ударопрочности:

Условия ударопрочности выполняются, следовательно, нет необходимости вносить изменения в выбранную конструкцию.

2.7Использование САПР при разработке дипломного проекта

2.7.1Использование САПР при проектировании функциональной ячейки

Вопросу автоматизации проектирования изделий РЭА уделяется большое внимание. Это объясняется следующими причинами. Во-первых, постоянно возрастает сложность изделия, в результате чего некоторые этапы проектирования либо вообще не поддаются “ручной” обработке, либо настолько трудоемки, что эффективность труда падает, и добиться высокого качества конструкторской и технологической документации не удается. Во-вторых, разработаны технические и программные средства электронно-вычислительной техники, которые позволяют создавать и внедрять в производство системы автоматизированного проектирования (САПР) изделий различных отраслей промышленности.

На данный момент на производствах занимающихся изготовлением печатных плат широко применяются устаревшие САПР со средней степенью интеграции в процесс разработки и производства, такие как P-CAD 2000, P-CAD2004. В данном дипломном проекте используется P-CAD 2000 как наиболее совместимая версия с приемлемым набором функций и приемлемым удобством пользования. В связке с P-CAD чаще всего используют программный пакет SPECCTRA, предназначенный для расстановки элементов и трассировки в автоматическом режиме по заданным правилам.

Для подготовки чертежей фотошаблонов используется CAM350. Данная программа широко используется наряду с Circuit CAM на производствах для формирования управляющих программ для станков с ЧПУ и технологической документации.

Разработка функциональной ячейки и комплекта документации происходит по следующей схеме:

Создание библиотеки элементов в P-CAD 2000

Дляприменение элемента в системе он должен быть описан надлежащим образом.

Описание элемента включает:

1. Изображение ЭРЭ на сборочном чертеже платы, с указанной базовой точкой, местом схемного номера, местом кода корпуса, параметрами физических величин и прочими атрибутами.

2. Контактные площадки элемента, пронумерованные и с необходимым описанием.

3. Высота элемента

4. Изображение элемента на схеме электрической принципиальной.

Формирование файла цепей

Файл цепей необходим для переноса взаимосвязей между элементами из принципиальной электрической схемы непосредственно на плату для дальнейшей работы.

Для создания файла цепей (Net-файла) необходимо иметь файл электрической принципиальной схемы с правильной нумерацией цепей.

Электрическая принципиальная схема исполняется в P-CAD Schematic, с её же помощью и формируется файл связей.

Для этого необходимо:

• открыть необходимый файл схемы

• На вкладке Utils выбрать пункт GenerateNetlist.

• В появившемся окне в пункте NetlistFormat выбрать подходящий формат (в данном случае Tango).

• При помощи кнопки NetlistFilename указать путь и имя будущего Net-файла.

• Нажать кнопку OK.

Дальнейшая работа проводится в P-CAD PCB

Расстановка элементов и трассировка

Для расстановки элементов в P-CADPCB необходимо на слое Board (плата) иметь вычерченный замкнутый контур платы. Если известно расположение монтажных отверстий следует так же изобразить их.

Затем подключаются библиотеки с используемыми в схеме элементами, и загружается файл цепей.

После чего с помощью программного обеспечения CADENCE SPECCTRA, выполняется расстановка элементов в автоматическом режиме. Для этого необходимо создать файл стратегии (с расширением .do), в котором содержатся указания по соблюдению зазоров между элементами, сетка расстановки и т.д.

Критериями расстановки является:

а) наименьшая суммарная длина проводников

б) размещение ЭРЭ с учётом электромагнитной совместимости и тепловыделении.