Дипломная работа: Электронный измеритель амплитуды УЗ-вибраций
Более надежны в эксплуатации платы с металлизированными отверстиями. Двухсторонние печатные платы имеют проводящий рисунок с обеих сторон диэлектрического или металлического основания, а необходимые соединения выполняются с помощью металлизированных отверстий. Такие платы позволяют реализовать более сложные схемы, обладают повышенной плотностью монтажа и надежностью соединения двухсторонних печатных плат с металлическим основанием, имеют лучший теплоотвод, однако требуют нанесения изоляционного покрытия и сложны в изготовлении.
Основные технические требования к печатным платам .
1. Габаритные размеры ПП не превышают установленных значений для следующих типов: особо малогабаритных - 60´90 мм; малогабаритных - 120´180 мм; крупногабаритных - 240´360 мм; для МПП - 200´240 мм.
Толщина ПП выбирается из следующего ряда значений: 0.8, 1.0, 1.5, 2.0, 2.5, 3.0мм. Допустимые отклонения по толщине не должны превышать: при толщине до 1 мм - ±0.15 мм; до 2 мм - ±0.20 мм; до 3 мм - ±0.30 мм. Печатные платы, как правило, имеют прямоугольную форму с соотношением сторон - 1:1, 1:2, 2:3, 2:5.
2. Плотность монтажа определяется шириной проводников и расстоянием между ними. В соответствии с ГОСТ 23751-79 для печатных плат установлено три класса точности монтажа:
1 - допускающий минимальную ширину и зазоры между проводниками 0.5 мм;
2 - когда минимальная ширина и зазоры между проводниками 0.25 мм на наружных слоях, 0.2 мм - на внутренних слоях плат.
3 - допускающий минимальную ширину проводников и зазоры между ними 0.15 мм.
3. Трассировку рисунка схемы проводят по координатной сетке с шагом по ГОСТ 10317-77 2.5 и 1.25 мм, а так же 0.625 мм.
Минимальные диаметры отверстий, располагаемых в узлах координатной сетки, зависят от максимального диаметра вывода навесного элемента, наличия металлизации и толщины платы.
4. Плотность тока в печатных проводниках наружных слоев плат не должна превышать 20 А/мм2.
5. Сопротивление изоляции зависит от материала диэлектрического основания и характера электрических цепей, для стеклотекстолита оно должно быть не менее 104 МОм.
6. Плотность сцепления печатных проводников с основанием не менее 15 МПа.
7. Допустимый уровень рабочего напряжения зависит от расстояния между проводниками: для 2 и 3 классов Uраб - до 50 В, 1 класс Uраб - до 100 В.
8. Контактные площадки должны смачиваться припоем за 3-5 секунд и выдерживать не менее 3-х перепаек. Измеритель амплитуды УЗ-вибраций содержит плату измерителя . В соответствии с ГОСТ 23751-79 плата измерителя относится ко второму классу плотности монтажа. Данная плата двухсторонняя и малогабаритная, так как ее размеры 125´70 мм; толщина платы 1.5 мм. Отношение сторон примерно равно 1:2. Плата содержит 212 отверстий, из них 209 металлизированы. Изготавливается комбинированным позитивным методом. Диаметры контактных площадок 1.92, 2.12, 2.32, 2.4 мм. Толщина металлизации отверстий 20 мкм. Значение рабочего напряжения для проводников не превышает 9В.
На плате измерителя размещены все элементы схемы: микросхемы, активные и пассивные элементы.
После изготовления плата покрывается сплавом «Розе». Плата относится ко 2-му классу по плотности монтажа.
Для создания хорошего внешнего вида прибора при конструировании следует, в первую очередь, стремиться к соблюдению соотношений габаритных размеров блока.
Исходные данные для разработки передней панели включают: техническое задание (ТЗ) на разработку устройства РЭА с указанием характеристик внешних условий и особенностей работы оператора; схема электрическая принципиальная с указанием на ней элементов индикации управления и коммутации; описание порядка работы с прибором.
Началу разработки лицевой панели устройства РЭА предшествует анализ исходных данных, который позволяет конкретизировать эти данные и определить их количественные характеристики.
В результате анализа ТЗ на разработку РЭА должны быть определены: особенности установки аппаратуры на объекте и работы с нею (стоя, сидя; режима работы, контроля и ремонта); комфортность внешних условий (тепло, влажность, освещенность, вибрация, шумность и т.п.)
Из анализа особенностей установки аппаратуры определяются:
зоны досягаемости рук оператора (l - расстояние оператора до лицевой панели);
зона обзора (hгл - высота глаз оператора над лицевой панелью); Zгор и Zверт - горизонтальный и вертикальный углы обзора).
Из анализа комфортности внешних условий определяются:
уровень внешней освещенности (Е - освещенность поверхности лицевой панели в люксах (лк));
тепловые условия работы;
уровень влажности (определяет необходимость герметизации лицевой панели и ее элементов;
наличие вибрации и шума, которым подвергается оператор (что ухудшает точность и скорость считывания показателей с индикаторов и определяет требования к конструкции индикаторов и выбору их типа).
По результатам анализа ТЗ моно выполнить следующие расчетные оценки:
определить предельные размеры лицевой панели (максимальные и минимальные размеры длины и высоты);
определить максимально допустимый размер знаков и символов на лицевой панели и индикаторных устройствах;
определить требуемые светотехнические характеристики индикаторных элементов.
Анализ принципиальной электрической схемы позволяет проводить выбор элементов отображения информации, элементов управления, регулировки и коммутации. При этом выбор конкретного типа элемента передней панели должен проводиться на основе комплексного подхода, когда конструктор должен учитывать и согласовывать множество различных, иногда противоречивых характеристик элементов.
Техническое задание на изготовление прибора предполагает эксплуатацию последнего в условиях ультразвука. Оператор, при работе с прибором, находится на расстоянии от него примерно 0.5 м. Измерения могут производиться оператором (в зависимости от того, амплитуду какого УЗ-инструмента измеряем) стоя или сидя.
При разработке передней панели учитываем наличие в электрической принципиальной схеме элементов индикации, регулировки и управления. Элементом индикации, исходя из ТЗ, является жидкокристаллический индикатор ИЖЦ – 3. Органами управления являются переключатели МК1-I и МК1-II.
Прибор будет эксплуатироваться в нормальных условиях. Максимально допустимые размеры ЛП определяются исходя из горизонтального и вертикального угловых размеров зоны периферического зрения оператора и требуемого расстояния L до ЛП. Максимальная длина ЛП равна:
(5.1)
(м),
где Zгор- горизонтальный угол обзора ЛП.
Максимальная высота:
(5.2)
(м),
где Zверт - вертикальный угол обзора ЛП.
Минимально допустимые размеры ЛП определяются из следующих соображений. В соответствии с эргономическими требованиями в поле зрения, ограниченном углом зрения около 10 градусов должно размещаться четыре-восемь элементов ЛП (обычно принимается 6 элементов). Тогда площадь поля зрения Sпз на ЛП, ограниченная указанным углом Zпз=10 градусов может быть вычислена по формуле:
(5.3)
(м2)
Отсюда при числе элементов Nэл, размещаемых на ЛП, минимальная площадь ЛП, удовлетворяющая эргономическим требованиям, равна
(5.4)
(м2).
Однако площадь ЛП, рассчитанная по формуле 5.4, не учитывает установочной площади отдельных элементов, размещаемых на ЛП. Поэтому для определения минимально допустимых размеров ЛП, необходимо провести оценку суммарной установочной площади элементов:
(5.5)
(м2)
где Si - установочная площадь отдельного элемента ЛП.
После выполнения оценочных расчетов по формулам 5.4, 5.5 за минимально допустимую площадь ЛП принимаются большая из величин Sлп min или Sсумэл. Фактические размеры проектируемой ЛП о площади должны находится в пределах проведенных оценок:
Sлп min> Sлп фак > Lmax ×Lmin (5.6)
1.3 > Sлп фак > 1.7*10 -2
С целью уменьшения габаритов и веса аппаратуры фактическую площадь ЛП можно выбирать из соотношения
(5.7)
(м2)
где Клп - коэффициент использования площади ЛП, обычно равный Клп =0,3 ... 0,6.
Тогда линейные размеры ЛП (L и H) определяются следующим образом. Из стандартного ряда габаритов, рекомендуемых для данного класса проектируемой РЭА, выбирается один из размеров ЛП (обычно стандартная длина Lст). Другой из линейных размеров определяется по формуле:
(5.8)
(м2)
Расстояние между символами (знаками) при проектировании ЛП принимается равным половине ширины символа, а расстояние между символами (знаками), располагаемыми по вертикали, половине высоты. Минимальное расстояние от краев индикаторного устройства до ближайшего знака, отображаемого на нем, должно быть равно ширине или высоте знака. В этом случае размеры индикаторного устройства, располагаемого на ЛП, могут быть определены по формулам:
(5.9)
Hин = 2.25 (см)
(5.10)
Вин= 6 (см)
где Нин, Вин - высота и ширина индикаторного устройства; Nв и Nг - число знаков индикаторного устройства, располагаемых соответственно по вертикали или горизонтали; Нс, Bc - высота и ширина знака (символа).
6 АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ ПРИБОРА
Под технологичностью конструкции (ГОСТ 18831-73) понимают совокупность ее свойств, проявляемых в возможности оптимальных затрат труда, средств, материалов и времени при технической подготовке производства, изготовлении эксплуатации и ремонте по сравнению с соответствующими показателями конструкций изделий того же назначения при обеспечении заданных показателей качества.
Отработка конструкций на технологичность в соответствии с ГОСТ 14.201-73 ЕСТПП включает:
1) комплекс работ по снижению трудоемкости и себестоимости изготовления изделий:
повышение серийности посредством стандартизации, унификации и группирования изделий и их элементов по:
конструктивным признакам;
ограничение номенклатуры элементов и применяемых материалов;
преемственность освоенных в производстве конструктивных решений;
снижение массы изделий;
применение высокопроизводительных типовых технологических процессов и средств технологического оснащения;
2) комплекс работ по снижению трудоемкости, цикла и стоимости ремонта при эксплуатации:
рациональным выполнением конструкций, обеспечивающим удобство технического обслуживания и ремонта;
повышением надежности и ремонтопригодности конструкции.
Вид изделия, объем выпуска, тип производства и уровень развития науки и техники являются главными факторами, определяющими требования к технологичности конструкции изделия. Для оценки технологичности конструкции используются многочисленные показатели, которые делятся на качественные и количественные. К качественным относят взаимозаменяемость, регулируемость, контролепригодность и инструментальную доступность конструкции. Количественные показатели согласно ГОСТ 14.201-73 ЕСТПП классифицируются следующим образом:
1) базовые (исходные) показатели технологичности конструкций, регламентируемые отраслевыми стандартами;
2) показатели технологичности конструкций, достигнутые при разработке изделий;
3)показатели уровня технологичности конструкций, определяемые, как отношение показателей технологичности конструкции разрабатываемого изделия к соответствующим значениям базовых показателей;
При выборе показателей технологичности согласно ГОСТ 14.202-73 ЕСТПП учитывают, что они могут быть:
1) по значимости - основными и дополнительными;
2) по количеству характеризуемых признаков - частными и комплексными;
3) по способу выражения - абсолютными и относительными.
Номенклатура показателей технологичности конструкций выбирается в зависимости от базы изделия, специфики и сложности конструкции, объема выпуска, типа производства и стадии разработки конструкторской документации. Значения относительных частных показателей технологичности должны находиться в пределах 0 < К £ 1.
К основным показателям технологичности относятся:
1) трудоемкость изготовления изделия:
Tu=STi (н/час), (6.1)
где Ti - трудоемкость операции изготовления, сборки, регулировки контроля и испытаний i-й составной части изделия;
2) технологическая себестоимость изделия:
Ст=См+Сз+Син+Со (руб), (6.2)
где См - расходы на сырье и материалы;
Сз - основная заработная плата производственных рабочих с начислениями;
Син - расходы на инструмент;
Со - расходы на содержание и эксплуатацию оборудования;
3) уровень технологичности конструкции по трудоемкости изготовления:
Ку.т.=Tu/Tбм (6.3)
где Тбм - базовая трудоемкость изготовления изделия;
4) уровень технологичности конструкций по себестоимости:
Кус=Ст/Сбм (6.4)
где Сбм - базовая себестоимость изделия.
К дополнительны показателям относятся:
1)коэффициент унификации изделия:
Ку=(Еу+Ду)/Е+Д (6.5)
где Еу,Ду - количество унифицированных (стандартизированных) сборочных единиц и деталей в изделии;
2) коэффициент применения типовых технологических процессов:
3) коэффициент автоматизации и механизации технологических процессов изготовления изделия:
Кмп=Тмп/Тм, (6.7)
где Тмп - трудоемкость операций, выполненных с помощью средств автоматизации и механизации.
Номенклатура показателей технологичности сборочных единиц и блоков РЭА условно разбиты на четыре класса:
1) радиотехнические
2) электронные
3) электромеханические
4) коммутационные
Для каждого класса установлены свои показатели технологичности в количестве не более семи, их ранжированная последовательность по значимости, коэффициенты веса li, показывающие влияние частных показателей на комплексный. Расчет комплексного показателя технологичности конструкции производится по формуле:
К=S(Ki×li)/Sli ` ` (6.8)
Нормативные значения комплексных показателей технологичности конструкций блока РЭА устанавливаются в зависимости от стадии разработки рабочей документации ( таблица 6.1)
Таблица 5.1.Нормативы комплексных показателей
| Наименование класса блоков | Стадии разработки конструкторской документации | ||
| Образец | Серия | Производство | |
| РТ | 0.4-0.6 | 0.75-0.80 | 0.80-0.85 |
| ЭЛЕКТР. | 0.4-0.7 | 0.45-0.75 | 0.50-0.80 |
| ЭЛ-МЕХ. | 0.3-0.5 | 0.40-0.55 | 0.45-0.60 |
| КОММУТ | 0.35-0.55 | 0.50-0.70 | 0.55-0.75 |
К радиотехническим блокам относятся приемно-усилительные блоки, источники питания, генераторы сигналов, телевизионные блоки и т. п.
