284370 (589023), страница 5

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 5)

Данная микросхема имеет

и

исходя из этих данных выберем :

, (3.5)

.

, (3.6)

.

Определим сопротивление R2:

, (3.7)

(кОм)

Исходя из формулы (3.4) определим сопротивление R1:

, (3.8)

(Ом)

4. выбор и обоснование конструкции устройства СОПРЯЖЕНИЯ

Конструирование может быть реализовано различными методами: геометрическим, машиностроительным, топологическим, проектирования моноконструкций, базовым, эвристическим и автоматизированного проектирования. Дадим краткую характеристику некоторым из них.

Геометрический метод. В основу метода положена структура геометрических и кинематических связей между деталями, представляющая собой систему опорных точек, число и размещение которых зависит от заданных степеней свободы и геометрических свойств тела.

Этот метод является основным средством решения задачи во всех случаях, когда от конструкции требуется высокая точность взаимного перемещения деталей или длительное и точное сохранение определенных параметров, зависящих от расположения деталей.

Машиностроительный метод. В основу этого метода положена структура геометрических и кинематических связей между деталями, представляющая собой систему опорных поверхностей, число и размещение которых выбирается из минимизации массы и допустимой прочности конструкции.

Метод нашел применение при проектировании несущих конструкций ЭВА всех уровней, кинематических звеньев функциональных узлов, а также всех видов неподвижных соединений.

Топологический метод. В основу его положена структура физических связей между ЭРЭ, т. е. Представление конструктивного вида электрической схемы и ее геометрической (топологической) связности, независимо от ее функционального содержания.

Базовый метод конструирования. В основу метода положено деление аппаратуры на конструктивно и схемно-законченные части. Базовый метод конструирования и его разновидности (функционально-модульный, функционально-узловой и функционально-блочный методы) основываются на принципах агрегатирования, функциональной и размерной взаимозаменяемости, схемной и конструктивной унификации. Деление базового метода на разновидности связано с ограничениями схемной и конструкторской унификации структурных уровней (модулей, функциональных узлов, блоков).

Конструкторские расчеты - один из основных разделов дипломного проекта. В данном разделе проверяется соответствие основных характеристик разработанного устройства, предъявляемым техническим требованиям.

Выбираются способы защиты от воздействия внешних факторов, таких, например, как вибрации и повышенная температура.

В процессе расчетов выбирается компоновочная схема устройства, метод и принцип его конструирования.

Надежность является одним из главных технических параметров, характеризующих ЭВА. Расчетные значения показателей надежности служат отправным моментом при окончательном выборе схемных и конструктивных решений.

Методика расчетов надежности и приведена далее.

4.1 Выбор и обоснование элементной базы, унифицированных узлов

Критерием выбора электро радиоэлементов (ЭРЭ) в любом радиоэлектронном устройстве является соответствие технологических и эксплуатационных характеристик ЭРЭ заданным условиям работы и условиям эксплуатации.

Основными параметрами при выборе ЭРЭ являются:

а) технические параметры:

• номинальные значения параметров ЭРЭ согласно принципиальной электрической схеме устройства;

• допустимые отклонения величин ЭРЭ от их номинальных значений;

• допустимые рабочие напряжения ЭРЭ;

• диапазон рабочих частот ЭРЭ;

• коэффициент электрической нагрузки ЭРЭ;

б) эксплуатационные параметры:

• диапазон рабочих температур;

• относительная влажность воздуха;

• давление окружающей среды;

• вибрационные нагрузки;

• другие (специальные) показатели.

Дополнительными критериями при выборе ЭРЭ являются: унификация ЭРЭ, масса и габариты ЭРЭ, наименьшая стоимость, надежность. Выбор элементной базы по вышеназванным критериям позволяет обеспечить надежную работу изделия при выборе ЭРЭ, а также при конструировании изделия в целом позволяет получить следующие преимущества:

1. Значительно сократить сроки и стоимость проектирования.

2. Сократить на предприятии-изготовителе номенклатуру применяемых деталей им сборочных единиц, увеличить применяемость и масштаб производства.

3. Исключить разработку специальной оснастки и специального оборудования для каждого нового варианта РЭА, т.е. упростить подготовку производства.

4. Создать специализированные производства стандартных и унифицированных сборочных единиц для централизованного обеспечения предприятий.

5. Улучшить производственную и эксплуатационную технологичность.

6. Снизить себестоимость выпускаемого изделия.

Учитывая все вышесказанное перейдем к выбору элементной базы разрабатываемого устройства сопряжения электрического кардиографа с компьютером.

Сравнительный анализ по использованию элементной базы в данном приборе согласно схеме электрической принципиальной показал соответствие эксплуатационных и технических характеристик ЭРЭ заданным условиям эксплуатации. Этими элементами являются: микросхемы KR140UD780 DA1..DA3, K1107PV2 DA4, KR580VV55A DD6, ILQ621 DA17, DA22, DD1..DD5 серии К561, DD7…DD11 серии КR1533. Резисторы R1…R4, R6…R15, R18, R21, R22 типа С2-23, R5, R16, R17, R19, R20 типа СП3-19. Оптопары транзисторные U1…U8 АОТ123A. Конденсаторы С1..С4,C6 типа К73-17, С5, С7 типа К10-17. Диоды VD1,VD2 КД521А. Транзисторы VT1 типа КТ315, VT2,VT3 типа КТ361. Разъемы Х1 на 45 входов, Х2 на 25 входов. Трансформатор питания не, т.к. питание блока осуществляет от электрического кардиографа.

В результате сопоставления условий эксплуатации разрабатываемого устройства и условий эксплуатации применяемых в нем ЭРЭ произведен выбор элементной базы. Выбранная элементная база является унифицированной.

4.2 Выбор и обоснование компоновочных схем, методов и принципов конструирования

Основная задача решаемая при компоновке РЭА – это выбор форм, основных геометрических размеров, ориентировочное определение веса изделия и месторасположения в пространстве радиоэлементов и элементов несущих конструкций. При компоновке изделия необходимо учитывать электрические, магнитные, механические, тепловые и другие виды связей. Учет видов связей и оптимальное расположение радиоэлементов в конструкции позволяют обеспечить надежную работу устройства в целом при высокой его ремонтопригодности.

Под компоновкой понимается процесс размещения комплектующих модулей. ЭРЭ и деталей РЭА на плоскости или в пространстве с определением основных геометрических форм и размеров. В зависимости от уровней модульности различают несколько уровней компоновки аппаратуры: микросхем и ЭРЭ на плате, ячеек в блоке и т.д. Процесс компоновки завершается получением компоновочного эскиза.

Компоновочные решения должны удовлетворять требованиям:

• между отдельными узлами, приборами и блоками должны отсутствовать заметные паразитные электрические и магнитные взаимности, влияющие на технические характеристики изделия; тепловые и механические влияния элементов конструкции не должны значительно ухудшать их технические характеристики;

• взаимное расположение элементов конструкции должно обеспечивать технологичность сборки и монтажа с учетом использования автоматов и полуавтоматов, легкий доступ к деталям для контроля, ремонта и обслуживания;

• расположение и конструкции органов управления и отсчетных устройств должны обеспечивать максимальные удобства оператора;

• изделие должно удовлетворять требованиям технической эстетики;

• габариты и масса изделия должны быть минимальными.

Однако следует отметить, что габариты и масса изделия в значительной мере зависят от принятых схемных решений и используемых радиоэлементов. Мерой эффективности мероприятий по уменьшению габаритов аппаратуры является плотность монтажа – среднее количество радиоэлементов, умещающихся в единицу объема.

Удовлетворить одновременно всем перечисленным требованиям в большинстве случаев не удается. Поэтому процесс компоновки, как и всякий процесс конструирования, сводится к нахождению оптимального решения.

Высокая сложность разрабатываемой в настоящее время РЭА, построенной с применением различного типа микросхем, микросборок и других современных ЭРЭ, вызвала необходимость поиска таких конструкций и компоновочных решений, которые позволили бы удовлетворять следующим требованиям:

• высокая степень микро миниатюризации аппаратуры в целом;

• широкая унификация элементов конструкции;

• возможность параллельной сборки и регулировки составных частей РЭА;

• обеспечение высокой эксплуатационной надежности аппаратуры многоразового действия за счет быстрой замены вышедших из строя составных частей;

• возможность проведения модернизации отдельных частей при сохранении неизменными других.

Указанные требования в значительной степени удается выполнить, применяя функционально-модульный метод конструирования в сочетании с упорядоченной структурой деления аппаратуры на составные части.

4.3 Компоновочный расчет устройства сопряжения

Блок сопряжения с ЭВМ является определяющей конструкцией проектируемого электрического кардиографа. От правильного его функционирования зависит работа остальных частей.

Все этапы создания электрического кардиографа проводятся с помощью системы автоматизированного проектирования (САПР) P-CAD, программы схемотехнического моделирования PC-Spice и пакета машинной графики AutoCAD. Исключением не является и компоновка. Все вышеупомянутые требования и рекомендации необходимы только для правильного описания стратегии работы составных частей САПР P-CAD (PC-Place, PC-Route). Процесс трассировки печатной платы полностью автоматизирован. Необходимо только «подсказывать» САПР как надо разместить некоторые элементы с учетом конкретных требований.

Преимущества такого решения задачи очевидны: возрастает вероятность нахождения оптимального решения; снижается вероятность появления ошибок соединения печатной платы; происходит экономия материальных и людских ресурсов; появляется возможность оперативного вмешательств в процесс изготовления печатной платы при изменяющейся номенклатуре ЭРЭ, а также в ходе модернизации схемы; значительно сокращаются сроки разработки и суммарная себестоимость конструкторских работ. Одним из основных достоинств данного подхода к конструированию является то, что существует возможность получить на выходе готовые программы управления станками сверления с числовым программным управлением (ЧПУ), фотоплоттером и оборудованием для установки компонентов.

Полученные результаты анализируются с помощью математических расчетов на следующих этапах конструирования. При необходимости в рисунок печатной платы, а также в расположение элементов вносятся соответствующие коррективы и процесс трассировки повторяется.

Исходными данными для расчета являются перечень элементов схемы электрической принципиальной, необходимые типоразмеры и установочные размеры ЭРЭ: установочный объем V_уст., установочная площадь S_уст представлены в таблице 4.1.

Таблица 4.1 – Исходные данные для компоновочного расчета

Вид элемента и основная характеристика	Тип, типономинал	Установочный объем, см3	Масса, не более, г
1	2	3	4
Диоды	КД521А	0.46	0.31
Конденсаторы 0.1мкФ…100пФ 0.047мкФ…3.3мкФ	К10-17 К73-17	0.33 0.41	0.50 0.60
Микросхемы Корпус 201.14-1 Корпус 2136.64-1	К1533 К1107ПВ2	0.80 1.1	1.50 15
Резисторы	С2-23 СП3-19	0.25 0.95	0.80 1.8
Оптопары	АОТ123Б	0.4	1.7
Разъем	ДБ25М ДБ45М	3.2 5.2	3.5 5
Транзисторы	КТ315	0.55	1.00

Определяем суммарный объем, занимаемый ЭРЭ, он равен 40.22 см³. Из конструктивных соображений выбираем коэффициент заполнения объема корпуса блока сопряжения равным К_з=0.4.

Характеристики

Список файлов ВКР