62263 (Блок интерфейсных адаптеров)

162

СОДЕРЖАНИЕ

1. Разработка технического задания

2. Литературно-патентный поиск

3. Анализ исходных данных и основные технические требования к разрабатываемой конструкции

3.1. Анализ климатических факторов

3.2. Анализ дестабилизирующих факторов

4. Выбор и обоснование элементной базы, унифицированных узлов, установочных изделий и материалов конструкции

4.1 Выбор и обоснование элементной базы

4.2 Выбор и обоснование унифицированных узлов и установочных изделий

4.3 Выбор материалов

5. Описание схемы электрической структурной, электрической принципиальной

5.1 Описание схемы электрической структурной

5.2 Описание схемы электрической принципиальной

6. Выбор и обоснование компоновочной схемы, методов и принципов конструирования

6.1 Выбор и обоснование компоновочной схемы

6.2 Выбор и обоснование методов конструирования

7. Выбор способов и методов теплозащиты, герметизации, виброзащиты и экранирования

7.1 Выбор способа теплозащиты

7.2 Выбор способов и методов герметизации

7.3 Выбор способов и методов экранирования

7.4 Выбор способов и методов виброзащиты

8. Расчет конструктивных параметров изделия

8.1 Компоновочный расчет блоков РЭС

8.2 Расчет теплового режима

8.3 Расчет надежности

8.4 Расчет механической прочности

8.5 Расчет конструктивно-технологических параметров печатной платы....

8.6 Расчет электромагнитной совместимости

9. Анализ и учет требований эргономики и технической эстетики

10. Мероприятия по защите от коррозии, влаги, электрического удара, электромагнитных полей и механических нагрузок

11. Технико-экономическое обоснование конструкции

Заключение

Литература

ВВЕДЕНИЕ

Производство РЭА в настоящее время развивается высокими темпами, находит все более широкое применение во многих областях народного хозяйства и в значительной мере определяет уровень научно-технического прогресса. Современная РЭА используется в радиолокации, радионавигации, системах связи, вычислительной технике, машиностроении, на транспорте, в физических, химических, медицинских и биологических исследованиях и т. д. В связи с этим возникает потребность в расширении функциональных возможностей РЭА и серьезном улучшении таких технико-экономических показателей как надежность, стоимость, габариты, масса. Эти задачи могут быть решены только на основе рассмотрения целого комплекса вопросов системо- и схемотехники, конструирования и технологии, производства и эксплуатации. Именно на стадиях конструирования и производства РЭА реализуются системо- и схемотехнические идеи, создаются изделия, отвечающие современным требованиям. Проектирование современной РЭА - сложный процесс, в котором взаимно увязаны принципы действия радиотехнических систем, - схемы и конструкции аппаратуры и технология ее изготовления. Требования, предъявляемые к РЭА, постоянно ожесточаются, а усложнение аппаратуры приводит к необходимости внедрения последних достижений науки и техники в разработку, конструирование и технологию РЭА. Радиоэлектроника немыслима сегодня без новой технической базы, в первую очередь, функциональной электроники и микроэлектроники. Создание интегральных микросхем , сверхбольших интегральных схем (СБИС), изделий функциональной микроэлектроники и многослойного монтажа позволило резко повысить надежность РЭА, уменьшить ее габариты, массу. Основное требование при проектировании РЭА состоит в том, чтобы создаваемое устройство было эффективнее своего аналога, т. е. превосходило его по качеству функционирования, степени миниатюризации и технико-экономической целесообразности. Современные методы конструирования должны обеспечивать: снижение стоимости, в том числе и энергоемкости; уменьшение объема и массы; расширение области использования микроэлектронной базы; увеличение степени интеграции, микроминиатюризацию межэлементных соединений и элементов несущих конструкций; магнитную совместимость и интенсификацию теплоотвода; взаимосвязь оператора и аппаратуры; широкое внедрение методов оптимального конструирования; высокую технологичность, однородность структуры; максимальное использование стандартизации. В данном дипломном проекте необходимо разработать конструкцию блока интерфейсных адаптеров центрального вычислителя системы технического зрения. В ходе дипломного проектирования решаются следующие задачи:

• проводится разработка технического задания с точки зрения конструктора РЭА;

• анализируется схема электрическая принципиальная;

• обосновываются элементная база и материалы проектируемого изделия;

• проводится выбор базовой несущей конструкции;

• производится компоновочный расчет;

• на этапе разработки конструкции печатной платы выполняется расчет проводящего рисунка. Детально оценивается помехоустойчивость платы;

• анализируется тепловой режим;

• оценивается виброзащищенность и устойчивость конструкции в отношении механических воздействий;

• проводится расчет надежности;

• разрабатывается комплект конструкторской документации.

1 РАЗРАБОТКА ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ

1.1 Цель и назначение разработки

1.1.1 Целью разработки является изучение методов и приемов конструирования и автоматизации устройств и узлов РЭС различного назначения.

1.1.2 Назначение разработки - создание конструктивно законченного устройства на базе микропроцессорной техники.

1.1.3 Разработка должна обеспечить создание базовой модели блока интерфейсных адаптеров.

1.1.4 Дальнейшее развитие разработки должно выполняться путем создания модификаций базовой модели, отличающихся конфигурацией и изменениями функций на основе частных технических заданий.

1.1.5 Блок интерфейсных адаптеров предназначен для передачи информации от внешних устройств системы технического зрения на пульты операторов слежения, сопровождения и целеуказаний, а также с системы автоматического управления на внешние устройства.

1.2 Основание для разработки

1.2.1 Основанием для разработки является программа курса «КРЭА и АП» для вузов по специальности Т08.01, утвержденная Министерством образования Республики Беларусь 1995г.

1.3 Наименование и область применения

1.3.1 Блок интерфейсных адаптеров центрального вычислителя системы технического зрения предназначен для использования в помещениях с повышенной влажностью и искусственно регулируемыми условиями (закрытые отапливаемые помещения).

1.3.2 Областью применения блока интерфейсных адаптеров является система технического зрения.

1.4 Источники разработки

1.4.1 Источниками разработки является схема электрическая принципиальная блока интерфейсных адаптеров центрального вычислителя системы технического зрения.

1.4.2 Разработка блока интерфейсных адаптеров должна выполнятся на базе следующих патентов:

• сетевой контроллер, А.с. 1564641, Н 04 Q 9/00, СНГ, МКИ №18 1990г.;

• устройство преобразования и коммутации сигналов, А.с. 1566505, Н 04 Q 9/00, СНГ, МКИ №19 1990г.;

• устройство передачи и приема информации для интегрированной сети связи, А.с. 1734241, Н 04 Q 9/00, СНГ, МКИ №18 1992г.;

• система управления передачей данных, А.с. 1-23039, Н 04 Q 9/00, Япония, ИСМ №2 1990г.;

• система передачи данных, А.с. 1- 48719, Н 04 Q 9/14, Япония, ИСМ №6 1990г.;

• устройство управления доступом к общему каналу связи, А.с. 1598215, Н 04 Q 9/00, ФРГ, ИСМ №1 1991г.;

1.5 Технические требования

1.5.1 Состав изделия и требования к конструктивному исполнению устройства

1.5.1.1 Блок интерфейсных адаптеров должен содержать следующие составные части:

• преобразователь аналогово-цифровой;

• схема сопряжения с пультом оператора слежения;

• схема сопряжения с пультом оператора сопровождения;

• схема сопряжения с пультом оператора целеуказаний;

• адаптер ЭВМ;

• схема сопряжения с визиром видиообзора;

• схема сопряжения с АРЛС;

• модуль питания РТР-2008 (5 В, 20 А).

1. Блок интерфейсных адаптеров должен изготавливаться в соответствии с требованиями ГОСТ 21552 - 84, соответствовать требованиям настоящего ТЗ, ТУ и комплекта конструкторской документации.

1. Принцип построения блока интерфейсных адаптеров должен обеспечивать:

• взаимозаменяемость сменных одноименных составных частей;

• возможность построения и расширения, совершенствования и изменения технико-эксплуатационных характеристик;

• ремонтопригодность.

1.5.1.4 Габаритные размеры корпуса блока должны быть не более, м :

длина - 0,483;

ширина - 0,295;

высота - 0,264.

1. Масса блока должна быть не более 5 кг.

1. Конструктивно блок должен предусматривать установку в стойку по направляющим и закрепление в ней винтами.

2. Конструкция блока должна обеспечивать:

• удобство эксплуатации;

• возможность ремонта;

• доступ ко всем элементам, узлам, требующим регулирования или замены в процессе эксплуатации.

1. Структура блока и его конструктивное выполнение должны обеспечивать объединение составных частей в единый базовый конструктив.

1. Блок должен быть работоспособным при электропитании от однофазной сети переменного тока номинальным напряжением 220В и частотой переменного тока 50 Гц, при этом нормы качества электрической энергии при электропитании от государственной энергетической системы - по ГОСТ 13109-67.

2. Электрическая прочность изоляции блока интерфейсных адаптеров между токоведущими цепями, а также между токоведущими цепями и корпусом в нормальных климатических условиях эксплуатации должна обеспечивать отсутствие пробоев и поверхностных перекрытий изоляции.

3. По устойчивости к воздействию температуры и влажности окружающей среды блок интерфейсных адаптеров должен соответствовать климатическому исполнению к категории размещения УХЛ 4.2 по ГОСТ 15150-69.

4. Для антикоррозионной защиты поверхность деталей, сборочных единиц и блока в целом применять гальванические и лакокрасочные покрытия.

1.5.2 Показатели назначения

1. Потребляемая мощность блока, Вт, не более 30.

2. Скорость приема-передачи по каналу передачи

информации, Мбит/с 2.

1.5.2.3 Максимальное расстояние при скорости передачи

2 Мбит/с, м 120.

Допускается передача на большие расстояния при пропорциональном уменьшении скорости, но не менее 28800 бит/с.

1. Максимальное число подключаемых внешних устройств 14.

2. Каждая цепь взаимосвязи должна быть реализована так, чтобы она питалась напряжением со стороны приемника.

1.5.3 Требования к надежности

1. Показатели должны соответствовать заданным значениям при нормальных климатических условиях (температура окружающей среды +20С, относительная влажность 60 %, атмосферное давление (84...1037)10² Па); с отклонениями напряжения сети 220В от +10% до -15% от номинального значения, частотой (501) Гц.

2. Средняя наработка на отказ, ч 121114.

3. Вероятность безотказной работы 0,9.

4. Среднее время восстановления, ч 0,5.

5. Коэффициент технического использования, не менее 0,95.

6. Средний срок службы - не менее 10 лет с учетом проведения восстановительных работ.

7. Средний срок сохраняемости (до ввода в эксплуатацию) - не менее 9 месяцев.

8. После восстановления работоспособности, по окончании ремонтно-восстановительных работ, изделие должно сохранять показатели назначения, изложенные в настоящем документе.

1.5.4 Требования к технологическому и метрологическому обеспечению разработки, производства и эксплуатации

1. Параметры блока интерфейсных адаптеров должны контролироваться с помощью стандартных измерительных приборов обслуживающим персоналом средней квалификации.

2. Требования к технологичности должны соответствовать ГОСТ 14.201-83.

3. Конструкция изделия должна обеспечивать возможность выполнения монтажных работ с соблюдением требований технических условий на установку и пайку комплектующих изделий.

4. Конструкция изделия в целом и отдельных сложных узлов должна обеспечивать сборку при изготовлении без создания и применения специального оборудования.

5. При изготовлении блока интерфейсных адаптеров должны применяться стандартные методы и универсальные средства измерений, серийное испытательное оборудование. Допускается для проведения климатических проверок при технологическом прогоне применять специально приготовленную камеру или специально оборудованное оборудование.

6. Конструкция блока должна обеспечивать его сборку и монтаж при подготовке к эксплуатации без применения специальных оборудований, приспособлений и инструмента.

1.5.5 Требования к уровню унификации и стандартизации

1.5.5.1 Конструкция блока интерфейсных адаптеров должна быть оформлена в унифицированном корпусе для субблоков кассетного типа. Основой корпуса является каркас, образованный двумя литыми из алюминиевого сплава рамками, соединенными между собой продольными профилированными планками.

1. В качестве комплектующих единиц и деталей (коммутационные, установочные, крепежные, изделия электроники) должны применяться серийно выпускаемые изделия.

1. Сборочные единицы типа монтажных плат, панелей, крепежных и установочных узлов должны быть унифицированными.

2. В конструкции блока интерфейсных адаптеров должны быть заимствованы сборочные единицы, узлы и детали из ранее разработанных изделий.

3. Параметры уровня унификации и стандартизации блока должны быть следующими:

• коэффициент применяемости К_пр= 60 %.

1.5.6 Требования безопасности и требования по охране труда

1. Конструкцией блока интерфейсных адаптеров должна быть обеспечена безопасность персонала при эксплуатации. Общие требования электрической и механической безопасности по ГОСТ 12.2.007.0-75 и ГОСТ 25861-83.

2. Конструкция блока должна исключать попадание внутрь посторонних предметов.

3. По способу защиты человека от поражения электрическим током блок интерфейсных адаптеров должен быть изготовлен в соответствии с требованиями ГОСТ 12.2.007-75 и ГОСТ 25861-83. Класс защиты - 2.

4. Меры защиты от поражения электрическим током должны соответствовать требованиям ГОСТ 25861-83 и ГОСТ 12.1.019-75.

5. В блоке интерфейсных адаптеров должна быть обеспечена защита от коротких замыканий.

6. Общие требования к обеспечению пожарной безопасности в производственных помещениях по ГОСТ 12.1.004-85.

1.5.7 Условия эксплуатации, требования к техническому

обслуживанию и ремонту

1.5.7.1 Блок интерфейсных адаптеров должен быть выполнен для климатического исполнения УХЛ 4.2 согласно ГОСТ 15150-69 и нормально функционировать при следующих климатических условиях:

• верхнее значение температуры окружающей среды, С +35;

• нижнее значение температуры окружающей среды, С +10;

• относительная влажность воздуха при температуре +20С, % 60.

1.5.7.2 Предельно допустимые условия эксплуатации блока интерфейсных адаптеров должны соответствовать:

• верхнее значение температуры окружающей среды, С +40;

• нижнее значение температуры окружающей среды, С +1;

• относительная влажность воздуха при температуре +25С, % 80;

• атмосферное давление, кПа (мм рт.ст.) 84,0...107,0 (630...800).

1. Время подготовки блока интерфейсных адаптеров к использованию после транспортировки и хранения не должно превышать 10 минут.

1. Рабочий режим в блоке должен устанавливаться не более чем через 3 минуты после включения.

2. К обслуживанию блока интерфейсных адаптеров должны допускаться лица прошедшие подготовку и имеющие квалификационную группу не ниже второй по работе на электроустановках с напряжением до 1000 В, прошедшие инструктаж по технике безопасности.

1. Эстетические и эргономические требования

1.5.8.1 Блок интерфейсных адаптеров должен отвечать общим требованиям эстетики по ГОСТ 24750-81.