Н.С. Шляпников - учебное пособие (560564), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Дляавтоматизации анализа ТЗ и дальнейшего конструирования РЭА с применением ЭВМследует упорядочить и формализовать данныеоназначении,конструктивнотехнических ограничениях и условиях эксплуатации изделия. Как справочные данные обаналогичных и стандартных конструкциях, так и данные для анализа, представляемые вЭВМ в виде банков данных, должны быть с так называемым открытым доступом (типаKAMA — ДИАЛОГ, КВАНТ и др.). Такая форма представления ТЗ и банков данныхпозволяет иметь гибкую систему автоматизированного конструирования в условияхбыстро изменяющейся номенклатуры комплектующих элементов, новой элементной базыи т.п.Обращение к банкам данных с помощью терминальных средств позволяет широкомукругу разработчиков конструкций РЭА пользоваться справочными или другимиисточниками информации.Диалоговый режим работы конструктора, начатый на этапе анализа ТЗ, может бытьпродолжен на этапе синтеза конструктивных решений при обращении к проверочнымпрограммным модулям (оценки теплового режима, конструктивной надежности и т.п.).Завершающим звеном сквозной САПР могут быть автоматизированные рабочие места(АРМ) для выпуска конструкторской и технологической документации.Анализ назначения изделия в целом интересует конструктора с точки зренияограничений электрического, механического и информационного сопряжения с другимиобъектами и человеком.
Уточняются и расширяются ограничения, которые должныобеспечить заданное функционирование изделия. Конструктивно-технологическиеограничения на конструирование изделия могут быть заданы в соответствии состандартами (например, ГОСТ 20504 — 81 и СТСЭВ 3266 — 81), размерами аналогичнойконструкции или специальными, индивидуальными ограничениями. Если в ТЗ наконструкцию изделия ограничения указаны в соответствии со стандартами илианалогичной конструкцией, то набор возможных габаритных размеров для изделия можетхраниться в банке данных автоматизированной системы конструирования.
Причемтипоразмер модуля связан с определенными показателями качества, число которыхможно ограничить и в самом простейшем случае свести к одному — главному илиобобщенному Окончательный выбор типоразмера модуля связан с решениемоптимизационной задачи синтеза.На стадии анализа ТЗ на основе уточненных данных о назначении конструкцииизделия следует расширить сведения о механических, климатических и радиационныхфакторах внешней среды в соответствии с ГОСТ 21552 — 84, ГОСТ 15484 — 81, ГОСТ18298 — 79, ГОСТ 14254 — 96.Последующая стадия анализа предполагает условное разбиение изделия наподсистемы в соответствии с принятой конструктивной иерархией (рис.2.1). Исходныеданные на конструирование для каждого рассматриваемого уровня конструктивнойиерархии РЭА определяются в соответствии с результатами разработки более высокогоуровня. Причем, назначение, конструктивно-технологические ограничения и условияэксплуатации отдельных подсистем должны соответствовать требованиям ТЗ наконструкцию изделия в целом.Используя модульный принцип, выполнить разбиение несложно.
Однако правильностьвыполненного разбиения следует проверить на соответствие ТЗ. Следующий этапконструирования РЭА принято называть синтезом. Он выполняется методомагрегатирования подсистем (т. е. объединением) и оптимизацией конструктивныхрешений элементов конструкции.Проверка конструктивного решения изделия начинается с согласования размеровподсистем. Размеры корпусов элементной базы известны из предшествующей стадиианализа. С учетом этих данных оценивают размеры платы, затем блока и изделия в целом.Для оценки размеров плат и блоков можно использовать рекомендации ОСТ 4Г0.010.0091...5, которые дают обобщенную информацию о размерах, электрических и механическихсвязях между элементами на плате и в блоке. Дальнейшее согласование требований иконструктивных решений элементов выполняется в соответствии с показателямикачества,технологичности,микроминиатюризации, конструктивной надежности,теплового режима, механических воздействий и т.
п.Каждое свойство изделия РЭА, его функциональный показатель имеют свойматериальный эквивалент в виде массы, объема, площади, стоимости и т. д.Символически это можно выразить относительными показателями качества, например, покритерию массы km = т/Ф, по критерию объема ky = V/Ф, по критерию площади А-, =S/Ф, по критерию стоимости k^ С/Ф и т. п., где т — масса, кг; V — объем, м3; S —площадь, м2; С — стоимость.
руб.; Ф — функциональный показатель (быстродействие,разрядность и т. п.)В технических требованиях к конструкции указывают в различной форме показателикачества. Часто масса изделия является критичной величиной, и в техническом заданииуказывают предельное ее значение или оговаривают, что Км<Км предТехнологические показатели задаются в ТЗ. Например, по ГОСТРис.
2.1. Анализ и синтез конструкции РЭА20397 — 82 для технических средств малых ЭВМ коэф. применяемости Кщ, должен бытьне менее 40%. Причем конструируемые изделия в большинстве . случаев должнысоответствовать агрегатному принципу построения.Изделия должны удовлетворять требованиям эргономики и технической эстетики.Рекомендуется использовать ГОСТ 24750 — 81, и ГОСТ 12.3.033 — 84. Размеры шрифтанадписей, наносимых на панели управления и сигнализации изделий, должнысоответствовать ГОСТ 2930 — 62 или ГОСТ 26.020 — 80.В требованиях на конструирование изделия РЭА указываются ограничения поустойчивости к внешним воздействующим факторам в соответствии с ГОСТ 15150 — 69,ГОСТ 17785 — 72, ГОСТ 16962.1 — 89, ГОСТ 21552 — 84. Требования к надежности наизделия конкретного вида указывают в соответствии с ГОСТ 20397 — 82.Особого внимания в ТЗ на конструирование микроминиатюрной РЭА заслуживаетпоказатель микроминиатюризации.
Следует отметить, что показатель плотности упаковки(как отношение количества элементов к объему изделия) слабо характеризует качествоконструктивной проработки устройства и определяется в основном степенью интеграциииспользованных покупных элементов (ИМС, резисторов, конденсаторов и т.
п.).Целесообразно использовать два показателя плотности упаковки :отношение количества радиоэлементов Мэрэ к полезному объему Vn, в которомреализуются функции изделия, т. е. объем корпусов элементов схемы электрическойпринципиальной (ЭЗ):К1=Nэрэ/Vn;(2.1)отношение количества элементов к общему объему VyK2= Nэрэ / Vy(2.2)Отношения (2.1) и (2.2) показывают, во сколько раз ухудшается показатель плотностиупаковки из-за зазоров конструкций, плат, электрических соединителей и т.
п.:k30=k2 /k1=Vn/VyТаким образом, коэффициент ky характеризует как бы меру дезинтеграции устройства,его называют коэффициентом заполнения объема радиоэлектронного устройства.Обратная ему величина1/k30 = k1/k2 = Vy/Vn характеризует меру интеграции.Если интегральные микросхемы (ИМС) и другие электрорадиоэлементы (ЭРЭ)являются 1-м конструктивным уровнем, а плата, кассета и т. п. — 2-м уровнем, токоэффициент заполнения объема для модуля 1-го уровня k301 = 1, а для 2-го уровняpK 302 = (∑ N qVq ) / V2q =1где Nq — число корпусов элементов q-ro типа в модуле 2-го уровня; Vq — объем корпусаэлемента q-го типа (q — 1,2,... — номер типа корпуса);V2 — объем модуля 2-го уровня.Коэффициент заполнения объема для конструктивного уровнягде Nd-s — число модулей уровня (а—1); V-i —объем модуля уровня (а—1);Vd — объем модуля уровня d.
Если модули различны по объему, тогде /=1,2..., t — номер модуля уровня (d — 1).Коэффициент заполнения объема всего изделия РЭА определяется произведениемИначе его можно рассчитать по формулегде N у — общее число корпусов элементов q-го типа в устройстве.Величина kos лежит в пределах O^^^l. Она показывает, какую часть от общего объемаприбора (стойки) составляет объем элементов, необходимых для изделия РЭА.При самостоятельном использовании этого критерия его можно выражать в процентах(2.3)Из формулы (2.3) видно, что коэффициент заполнения объема радиоэлектронногоустройства уменьшается с увеличением числа конструктивных уровней РЭА.Уровень микроминиатюризации изделия для источников питания целесообразнооценивать коэффициентомгде VM — объем устройства, подвергнутого микроминиатюризации;Va — объем аналога в обычном исполнении.При самостоятельном использовании этого критерия его можно выражать в процентахВ качестве аналога выбирается ближайший прототип того же функциональногоназначения в обычном (не в микроминиатюрном) исполнении.
В некоторых случаяхудобно пользоваться коэффициентамигде GM — масса устройства, подвергнутого микроминиатюризаиии^; Ga — масса аналогав обычном исполнении, или в процентахЗначения этих коэффициентов лежат в пределахПри повышении качества устройства эти коэффициенты приближаются к единице(100%).Анализ схемы электрической принципиальнойОдним из основных конструкторских документов на функциональный узел (ФУ)устройства РЭА является схема электрическая принципиальная (ЭЗ).
Схема электрическаяпринципиальная определяет полный состав радиоэлементов ФУ и связи между ними. Онапозволяет иметь полное представление о принципе работы ее и служит основанием дляразработки других конструкторских документов (сборочный чертеж, чертеж дляэлектромонтажа, схем соединений, чертежей печатных плат и т.д.). Эти схемы такжеиспользуются для изучения принципов работы изделий при их наладке, контроле иремонте.На принципиальной схеме изображаются все устройства, необходимые дляосуществления и контроля в изделии заданных электрических процессов, и всеэлектрические связи между ними, а также электрические элементы (разъемы, зажимы и т.п.), которыми заканчиваются входные и выходные цепи.При выборе ЭРЭ — конденсаторов, резисторов и др.
прежде всего, необходимоисходить из требований схемы и условий эксплуатации этих элементов. При повышениинадежности изделия ЭРЭ желательно ставить в режимы, обеспечивающие достаточныйзапас по рассеиваемой мощности и по напряжению не менее 50%.Условия использования ЭРЭ в аппаратуре должны соответствовать техническимусловиям на выбранный элемент. Относительно применения комплектующих ЭРЭ,установочных и др. деталей следует придерживаться таких рекомендаций:> применять ЭРЭ только серийного и массового производства, нормализованные илиунифицированные;,> количество типономиналов ЭРЭ сводить к минимуму;> не применять ЭРЭ, полупроводниковые приборы, микросхемы в условиях ирежимах, превышающих установленные ТУ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
