Разработка конструкции блока преобразования сигналов

дипломная работа

1 Анализ технического задания

блок преобразование сигнал

В данном дипломном проекте необходимо разработать конструкцию блока преобразования сигналов (БПС), который предназначен для выполнения следующих функций:

а) управления исполнительными механизмами имитирующие крен правого и левого борта тренажера;

б) управления показаниями приборов рабочего места обучаемого;

в) согласования датчиков рабочего места обучаемого с системным блоком ЭВМ;

г) обеспечение переговорной связи между обучаемым и инструктором.

Исходными данными к разработке БПС являются:

- схема электрическая принципиальная БПС ТВ.51.03.300 Э3 ;

- схема электрическая принципиальная платы УТД ТВ.51.03.080 ЭЗ;

- климатические условия по ГОСТ 15150-69 УХЛ 4 ;

- условия эксплуатации по ГОСТ 16019-78 группы 1 (стационарная);

- масса не более 16 кг;

- габаритные размеры не более 200х450х460 мм;

- производство единичное (10 штук в год);

- наработка на отказ блока преобразования сигналов t=1500 часов;

Исходным децимальным номерам условно присваиваем номера согласно классификатору.

Согласно схеме электрической принципиальной в БПС входят:

импортный покупной блок питания АТХ А3 с выходным напряжением +5, +12, -12В, имеющий габариты 150х140х85мм, массу 2кг, наработка на отказ 30000 часов, мощность рассеивания 30 Вт;

покупной блок питания ”КРОКУС” БКЮС.436617.114 А7 с выходным напряжением 24В, имеющий габариты 134х94х40мм, массу 0,6кг, наработка на отказ 30000 часов, мощность рассеивания 6 Вт;

плата управления исполнительными механизмами МИВУ.464659.050 А2 собственного изготовления, имеющая габариты 142х95х18мм, массу 0,18кг, наработка на отказ 60000 часов, мощность рассеивания 0,5 Вт;

плата управления показаниями приборов МИВУ.464659.040 А1 собственного изготовления, имеющая габариты, 142х95х18мм, массу 0,18кг, наработка на отказ 60000 часов, мощность рассеивания 0,5 Вт;

плата обеспечение переговорной связи МИВУ.464659.060 А6 собственного изготовления, имеющая габариты 120х50х24мм, массу 0,5кг, наработка на отказ 65000 часов, мощность рассеивания 0,5 Вт;

два коммутационных устройства МИВУ.465529.080 и МИВУ.465529.081 собственного производства А8 и А9, имеющие габариты 20х40х120 массой по 0,05кг, наработка на отказ 50000ч и расположенных конструктивно на уголках, мощность рассеивания 2 Вт плата УТД, которую необходимо разработать.

Плата УТД предназначена для преобразования восьмеричного кода в аналоговый сигнал диапазона от 0В до10В

Согласно схеме электрической принципиальной плата УТД состоит из следующих элементов: конденсаторовК10-17а(4шт.), К73-3(1шт.), К53-4а(2шт.); микросхем 153УД(4шт.), 533ЛА4(2шт.), 133ИЕ4(2шт.), 533ЛА1(1шт.), 533ЛА2(1шт.), 533ЛА3(1шт.); резисторов С2-33-0,25(30шт.), СП4-1-0,25(1шт.); диодов 2Д102А(13шт.); транзисторов 2Т830Г(3шт.), 2Т831Г(3шт.), 2П303Б(1шт.), 2Т208Ж(3шт.), а также вилки ГРПМШ-1-45ШУ2-В

Исходя из количества элементов и их типоразмеров предполагается выполнить плату УТД размером 178х200 мм, так как плата эксплуатируется в составе покупного блока имеющего конструкцию аналогичную конструкции системного блока ЭВМ. Монтаж печатный, двусторонний. Тип соединителя - вилкаГРПМШ-1-45ШУ2-В.

Согласно схеме электрической принципиальной платы УТД , напряжение пропорциональное скорости движения поступает на преобразователь напряжения в частоту DA1, DA2, DA3 и VT1.

Элемент D1 преобразует напряжение в ток заряда емкости С3. При достижении определенного уровня напряжения на выходе интегратора DA1 срабатывает триггер DA3 и открывает транзистор VT1. При этом полярность напряжения на выходе DA1 меняется на противоположную и происходит перезаряд емкости С3. Таким образом на выходе DA3 формируется прямоугольный сигнал с частотой, пропорциональной Uv, который поступает на формирователь логического уровня D1.1. Сигнал с выхода D1.1 поступает на два трехфазных распределителя DD2, DD4, DD6, DD1 и DD3, DD4., DD6, DD1.Коэффициент деления элементов DD3 и DD2 равен 6.

Сигнал разрешения запуска распределителей поступает с порогового устройства DA4, DA2 и схемы разрешения D1. Элемент D1 кроме этого производит начальную установку счетчиков DD3 и DD2 при включении питания, а также при нарушении синфазности работы счетчиков. Сигнал установки в «0» формируется с помощью схемы защиты DD7, DD5.

Сформированное трехфазное напряжение с выходов распределителей DD6 и DD6 поступает на усилители мощности D1, VT2…VT7 и D2, VT8…VT10.

Усилители мощности в свою очередь управляют токами фаз приборов.

Потенциометр R11 предназначен для регулировки показаний спидометра

Климатическое исполнение БПС УХЛ 4 по ГОСТ 15150-79, что соответствует эксплуатации в помещениях с искусственно регулируемыми климатическими условиями согласно таблице 1 и 2.

Таблица1-Значения температуры

Рабочая температура , С

Предельная

верхняя

Нижняя

средняя

Верхняя предельная

Нижняя предельная

25

+1

+20

40

1

Таблица 2 - Значения относительной влажности

Среднее значение в наиболее теплый и влажный период и продолжительность воздействия

Верхнее значение

65% при 20 С( 6 часов)

80% при 25 С

Условия эксплуатации не требуют специальных средств защиты конструкции блока. Важно обращать внимание на резкие изменения параметров окружающей среды при транспортировке и хранении. Все электрорадиоэлементы (ЭРЭ) и материалы в разрабатываемой плате должны сохранять свои характеристики во всем диапазоне заданных температур. Поэтому необходимо выбрать конструкцию обеспечивающую нормальный тепловой режим работы БПС. БПС должен сохранять свои параметры в заданных пределах срока службы и срока хранения.

При эксплуатации БПС в условиях повышенной влажности, которая может достигать 80%, возникают процессы коррозии, которые влияют на проводники печатных плат находящихся под напряжением. Не исключено действие коррозии и на несущую конструкцию БПС. В целях защиты от коррозии металлов необходимо использовать защитные покрытия, которые выполняют и декоративную функцию.

1.6 В части механических воздействий по ГОСТ16019-78 условия эксплуатации - 1 группы по механическим воздействиям. Это стационарная РЭА, работающая при отсутствие механических перегрузок во время работы. Транспортировка к месту эксплуатации требует использования средств амортизации. Значения дестабилизирующих факторов приведены в таблице 3.

Таблица 3 - Параметры дестабилизирующих факторов

Параметры

Значения

Прочность при синусоидальных вибрациях:

Амплитуда А, м/с2

Частота F, Гц

Время выдержки tвыд, ч

19,6

20

0,5

Обнаружение резонансов в конструкции :

Амплитуда о, мм

Диапазон частот ДF, Гц

Время выдержки tвыд, мин

0,5…0,8

10…30

0,4

Механическим воздействиям подвергаются все категории РЭА, что приводит к механическим повреждениям, а часто к полному выходу аппаратуры из строя. Вибрации являются опасным дестабилизирующим фактором, который приводит к деформации или разрушению конструктивных узлов или самой конструкции. Наиболее опасным явлением при вибрации является механический резонанс частей конструкции. Для исключения механического резонанса необходимо, чтобы собственная частота колебаний конструкции находилась вне полосы частот, возникающих при эксплуатации и перевозках. Собственная частота механических колебаний конструкции должна быть выше частоты внешних воздействующих факторов. Для определения частоты собственных колебаний необходимо провести соответствующий расчет. Амортизацию блока при транспортировке конструктивно выполнять в таре.

Тип производства сильно влияет на конструкцию и технологию изготовления любого прибора. По условию технического задания программа выпуска 10 штук в год, что означает единичное производство. Поэтому нецелесообразно использовать технологии, применяемые в серийном и массовом производстве. Единичный тип производства допускает использование материалов, покрытий ЭРЭ, если они отвечают требованиям технического задания, которые экономически невыгодны в серийном и массовом производстве. Важность автоматизации и механизации процесса производства обуславливается типом производства, который, исходя из заданной программы выпуска, определяется как единичный. Единичное производство характеризуется широкой специализацией рабочих мест, за каждым из которых закреплено выполнение некоторого количества операций. Технологический процесс сборки целесообразно вести на основе типового технологического процесса ,основываясь на требованиях технического задания.При единичном производстве почти все работы, такие как регулировка элементов, пайка, клепка и сборка узла выполняются вручную.

Исходя из этого необходимо разработать технологический процесс общей сборки и провести анализ технологичности оригинальных деталей.

Детали корпуса при единичном типе производства обычно изготовляют точением и вырубкой на гильотинных ножницах. Не исключено использование готовых покупных корпусов.

По условиям технического задания наработка на отказ БПС, должна быть не менее 1500 часов. Для этого все элементы конструкции не должны быть ниже заданных требований по надежности. Для оценки надежности конструкции необходимо провести расчет на надежность. При отрицательном результате необходимо, либо скорректировать выбор ЭРЭ, либо использовать схемотехнические методы повышения надежности.

БПС должен иметь габаритные размеры не более 460х450х200мм и массу не более 16кг. Разрабатываемый БПС эксплуатируется в составе стойки в которую дополнительно входят системные блоки ЭВМ, основываясь на этом определяется форма корпуса и установочные размеры. Присоединительные размеры блока определяются соответствующими элементами схемы электрической принципиальной. Исходя из технических требований необходимо выбрать вариант конструкции блока и компоновки составных частей. Несущая конструкция блока предназначена для размещения составных частей и для защиты от механических и внешних воздействий. Элементы несущей конструкции должны обеспечивать надежное крепление составных частей, минимальную массу, максимальное использование однотипных деталей и их унификацию. Блок должен обеспечивать оптимальный вариант компоновки составных частей, обеспечивать минимальную длину цепей электрической коммутации и нормальные тепловые режимы.

Для обеспечения конкурентоспособности и рентабельности изделий к нему предъявляются экономические требования по минимизации стоимости компонентов устройства и их изготовления. Поэтому необходимо провести организационно - экономический расчет.

Многие технологические процессы при производстве радио аппаратуры сопровождаются профессиональными вредностями, которые могут неблагоприятно отражаться на здоровье рабочих. Поэтому необходимо рассмотреть вопросы номенклатуры материалов, дающих экологически опасные отходы при их обработке и вопросы возможного поражения электрическим током, предусмотреть средства необходимой защиты.

Делая вывод из перечисленных требований необходимо разработать БПС, который будет отвечать требованиям технического задания, быть надежным при эксплуатации и экономически выгодным. При разработке конструкции БПС надо выбирать относительно тепло- и холодоустойчивые, механически прочные, влагостойкие материалы и ЭРЭ, которые должны сохранять свои параметры при эксплуатации в заданных условиях. Для защиты от влаги нужно выбрать покрытие, которое должно выполнять защитные функции и быть экономически выгодным. Так же необходимо провести расчет теплового режима и при необходимости применить в конструкции теплоотводящие элементы.

Делись добром ;)