Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
4. Этапы разработки электронной аппаратуры (техническое предложение, эскизный проект, технический проект).
Государственным стандартом установлены следующие этапы разработки:
Основой для разработки является техническое задание (ТЗ). В ТЗ излагаются:
На стадии технических предложений (решаем, как сделаем) проводится анализ существующих технических решений, патентные исследования, проработка вариантов создания ЭА, выбор оптимального решения, макетирование отдельных узлов.
На стадии эскизного проектирования (разрабатываем до опытного образца или серии) осуществляют конструкторскую и технологическую проработку выбранного варианта ЭА; изготавливается действующий образец или серия ЭА; проводятся их испытания; разрабатывается конструкторская документация, которой присваивается литера «Э»; прорабатываются вопросы технологии изготовления, наладки и испытания.
На стадии технического проектирования (разрабатывается полный комплект рабочей конструкторской документации) принимаются окончательные решения о конструктивном оформлении ЭА; разрабатывается полный комплект конструкторской документации (присваивается литера «О») и технологической документации (присваивается литера «Т»); изготавливается опытная серия, проводятся испытания на соответствие ТЗ.
В последующем осуществляется технологическая подготовка производства, выпуск установочной серии и организация серийного производства ЭА.
Стадии разработки ТЗ, технических предложений и ЭП включаются, как правило, в научно-исследовательскую работу (НИР), а стадии разработки технического проекта и технологической подготовки производства – в опытно-конструкторскую разработку (ОКР).
В последние годы применительно к продукции технического назначения используется термин жизненный цикл, под которым понимаются все этапы создания изделия, начиная с разработки ТЗ и кончая эксплуатацией готовых изделий с последующей утилизацией.
1.2 Техническая документация
На всех этапах жизненного цикла (разработка – производство - эксплуатация) ЭА сопровождает техническая документация (ТД), содержание которой регламентируется Государственными стандартами.
В настоящее время стандарты сгруппированы по направлениям жизненного цикла изделий в следующие комплексы:
Перечислим некоторые виды графических конструкторских документов (КД):
чертеж детали;
сборочный чертеж (СБ);
чертеж общего вида (ВО) - определяет конструкцию изделия, взаимодействие его основных частей;
электромонтажный чертеж (ЭМ) – данные для электрического монтажа изделия;
Ниже даны некоторые типы текстовых КД:
спецификация – определяет состав сборочной единицы, комплекса, комплекта;
пояснительная записка (ПЗ) – описание устройства и его принципа действия, а также обоснование разработки;
технические условия (ТУ) – требования к изделию, его изготовлению, контролю качества, приемке и поставке;
инструкция (И) – указания и правила, используемые при изготовлении изделия (сборке, регулировке, контроле и т.п.).
В общем объеме КД, существенное место занимает схемная документация. При проектировании ЭА используются в основном электрические схемы (литера «Э»):
структурная схема (Э1) – определяет состав ЭА, функциональные части и их взаимосвязи;
функциональная схема (Э2) – поясняет процессы, происходящие в отдельных функциональных частях ЭА;
принципиальная схема (Э3) – определяет полный состав элементов и связей между ними;
схема соединений (Э4) – показывает соединения составных частей ЭА и определяет провода, жгуты, кабели и проч.;
сема подключений (Э5) – показывает внешние подключения ЭА (используется при монтаже ЭА на месте эксплуатации);
сема расположения (Э7) – устанавливает взаимное расположение отдельных устройств ЭА.
5. Классификация электронной аппаратуры.
Классифицировать ЭА можно по различным признакам. Наиболее важные из них это классификация по объектам установки и по климатическому исполнению.
Государственные стандарты классифицируют ЭА в зависимости от условий эксплуатации и вида объекта установки на стационарную, портативную, транспортируемую, а также на группы разновидностей и номера (см. рисунок 1).
Кроме групп приведенных на рисунке 1, также часто выделяют также еще группу бытовой аппаратуры, конструирование которой имеет много специфических особенностей.
Для каждой группы стандартами оговариваются условия эксплуатации, где перечислены требования по климатическим показателям (диапазон температур, влажность, давление, дождь и пр.), механическим воздействиям (диапазон частот вибраций и величина ускорений, величина ударов, акустических шумов и пр.), радиационным факторам (мощность рентгеновского и гамма-излучения).
Нормальными климатическими условиями являются:
Различают следующие климатические исполнения ЭА, зависящие от климатической зоны, в которой будет эксплуатироваться изделие:
Учитывая специфику каждой из климатических зон, ЭА должна быть изготовлена в соответствующем исполнении, что отмечается в документации соответствующим индексом
Работоспособность ЭА определяется допустимым температурным диапазоном работы, в которм ЭА должна выполнять заданные функции в рабочем, то есть во включенном состоянии. Для исключения выхода из строя ЭА в процессе хранения и транспортирования в нерабочем состоянии, необходимо, чтобы она выдерживала температуры, несколько большие допустимого диапазона. Эти температуры называются предельными.
В таблице 1 приведены значения воздействующих факторов на различные группы ЭА
|
Внешние факторы |
Группа ЭА |
||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6/7 |
8 |
|
КлиматическиеПониженная температура,С |
|||||||
|
предельная 1 степень |
-40 |
-40 |
-40 |
-40 |
-40 |
5/-40 |
-60 |
|
предельная 2 степень |
-50 |
-50 |
-50 |
-50 |
-50 |
5/-50 |
-60 |
|
рабочая 1 степень |
5 |
-10 |
-25 |
-10 |
-25 |
5/-10 |
-40 |
|
рабочая 2 степень |
5 |
-25 |
-40 |
-10 |
-40 |
5/-25 |
-50 |
|
Повышенная температура,С |
|||||||
|
предельная |
55 |
60 |
60 |
60 |
60 |
50/60 |
75 |
|
рабочая |
40 |
50 |
50 |
50 |
50 |
450 |
60 |
|
Относительная влажность при температуре, С |
86 |
93 |
93 |
93 |
93 |
80/93 |
98 |
|
1 степень |
25 |
25 |
25 |
25 |
25 |
25 |
25 |
|
2 степень |
25 |
40 |
40 |
40 |
40 |
40 |
25 |
|
время выдержки, ч |
2…6 |
2…6 |
2…6 |
2…6 |
2…6 |
2…6 |
2…6 |
|
Интенсивность дождя, мм/мин. |
- |
3 |
3 |
3 |
3 |
-/3 |
3 |
|
время выдержки, ч |
- |
0,33 |
0,33 |
0,33 |
0,33 |
-/0,33 |
0,33 |
Таблица 1. Значения воздействующих факторов на группы ЭА
Окончание таблицы 1.
|
Внешние факторы |
Группа ЭА |
||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6/7 |
8 |
|
|
Пониженное давление,Па |
6,1104 |
6,1104 |
6,1104 |
6,1104 |
6,1104 |
6,1104 |
6,1104 |
|
Поток пыли: скорость потока м/с |
- |
10 |
10 |
- |
10 |
-/10 |
- |
|
время выдержки, ч |
- |
1 |
1 |
- |
1 |
-/1 |
- |
|
Морской туман: |
|||||||
|
температура, С |
27 |
27 |
27 |
27 |
27 |
-/27 |
27 |
|
содержание воды, г/м3 |
2…3 |
2…3 |
2…3 |
2…3 |
2…3 |
-/2…3 |
2…3 |
Механические |
|||||||
|
Вибрация на одной частоте: |
|||||||
|
Частота, Гц |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
|
ускорение, g |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
|
время выдержки, ч |
0,5 |
0,5 |
0,5 |
0,5 |
0,5 |
0,5 |
0,5 |
|
Вибрация в диапазоне частот: |
|||||||
|
частота, Гц |
- |
- |
1…200 |
1…200 |
1…300 |
- |
до 2500 |
|
ускорение, g |
- |
- |
10 |
5 |
2 |
- |
1…13 |
|
время выдержки, ч |
- |
- |
12 |
4 |
12 |
- |
12 |
|
Одиночные удары: |
|||||||
|
длительность, мс |
- |
- |
15…75 |
до 500 |
15…40 |
- |
15…150 |
|
число ударов в минуту |
- |
- |
15 |
15 |
15 |
- |
15 |
|
общее число ударов |
- |
- |
60 |
60 |
60 |
- |
60 |
|
Удары многократные: |
|||||||
|
длительность, мс |
- |
- |
5…10 |
5…15 |
5…15 |
- |
2…10 |
|
число ударов в минуту |
- |
- |
40…80 |
40…80 |
40…80 |
- |
40…80 |
|
ускорение, g |
- |
- |
15 |
15 |
25 |
- |
5…15 |
|
общее число ударов |
- |
- |
12000 |
12000 |
12000 |
- |
6000 |
|
Линейная перегрузка, g |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
10…80 |
6. Требования, предъявляемые к конструкциям ЭА.
Вновь разрабатываемая ЭА должна отвечать тактико-техническим, конструктивно-технологическим, эксплуатационным, надежностным и экономическим требованиям. Эти требования должны отвечать рекомендациям соответствующих Государственных стандартов. Все требования включаются в техническое задание (ТЗ) на разрабатываемую ЭА.
Тактико-технические требования включают, в первую очередь требования к параметрам ЭА. Например электрические параметры (потребляемая и выходная мощность, напряжение питания, коэффициент усиления, полоса частот и пр.), потребительские качества (для ЭВМ – быстродействие, объем памяти, разрядность команд и данных и пр.), массо-габаритные показатели. В эту же группу входят требования по обеспечению защиты от воздействия климатических и механических факторов.
К конструктивно-технологическим требованиям относятся: обеспечения функциональн-узлового принципа построения конструкции ЭА, технологичность, требования к электронным компонентам и материалам, ремонтопригодность, защита от несанкционированного доступа, обеспечение безопасности оператора.
Функционально-узловой принцип конструирования заключается в разбиении принципиальной схемы на такие функционально законченные узлы, которые могут быть выполнены в виде идентичных конструктивно-технологических единиц. Это позволяет автоматизирвать процессы изготовления и контроля, упростить сборку и наладку, организовать производство на оразных предприятиях.
К эксплуатационным требованиям относят простоту управления и обслуживания, предусиотрение сигнализации опасных режимов и другие.
Требования по надежности включают вероятность безотказной работы за определенный отрезоквремени, среднюю наработку на отказ, среднюю наработку на сбой, среднее время восстановления работоспособности, срок службы, срок сохраняемости, коэффициент готовности.
К экономическим требованиям относят мнимально возможные затраты времени, труда и материальных средств на разработку, изготовление и эксплуатацию ЭА; минимальную стоимость ЭА.
В приложении даны примеры оформления технических заданий на разработку ЭА, где наглядно показан состав ТЗ и содержание разделов.
7. Модульный принцип конструирования, иерархия уровней проектирования.
Под модульным принципом конструирования понимается проектирование изделий ЭА на основе конструктивной и функциональной взаимозаменяемости составных частей конструкции – модулей.
Модуль – составная часть аппаратуры, выполняющая подчиненные функции, имеющая законченное функциональное и конструктивное оформление и снабженная элементами коммутации и механического соединения с подобными модулями и с модулями низшего уровня в изделии.
Модульный принцип проектирования предполагает разукрупнение (разбивку) электронной схемы ЭА на функционально законченные подсхемы (части), выполняющие определенные функции. Эти подсхемы чаще всего разбиваются на более простые и так до тех пор, пока электронная схема изделия не будет представлена в виде набора модулей разной сложности, а низшим модулем не окажется корпус МС. Модули одного уровня связываются между собой в ЭА на какой-либо конструктивной основе (несущей конструкции).
Конструкции ЭА представляют собой некоторую иерархию модулей, каждая ступень которой называется уровнем модульности. Выделяют четыре основных и два дополнительных уровня модульности. Под основными понимаются уровни модульности, широко применяемые в аппаратуре, под дополнительными – используемые в специальной аппаратуре, но не всегда.
Модулем нулевого уровня является электронный компонент, то есть микросхемы и дискретные элементы.
Модуль первого уровня – типовой элемент замены (ТЭЗ) – представляет собой печатную плату с установленными на ней модулями нулевого уровня и электрическим соединителем.
Модуль второго уровня – блок, основным конструктивным элементами которого является панель с ответными соединителями модулей первого уровня. Межблочная коммутация осуществляется соединителями, расположенными на периферии панели блока. Модули первого уровня располагаются в один или несколько рядов.
Модуль третьего уровня – стойка, в которой устанавливаются блоки или 2-3 рамы.
Модулем уровня 0,5 является микросборка, состоящая из подложки с размещенными на ней безкорпусными микросхемами. Межмодульная коммутация осуществляется введением по периферии подложки контактных площадок.
Модуль уровня 2,5 представляет собой раму, в которой размещаются 6-8 блоков. Рама применяется в стоечной аппаратуре.
Модульный принцип проектирования предусматривает несколько уровней коммутации:
1-й уровень – коммутация печатным или проводным монтажом электронных компонентов на плате;
2-й уровень – коммутация печатным или объемным монтажом ответных соединителей модулей первого уровня в блоке;
3-й уровень – электрическое объединение блоков или рам в стойке и стоек между собой жгутами и кабелями;
уровень 0,5 – электрическое соединение выводов безкорпусных микросхем пленочными проводниками;
уровень 2,5 – коммутация блоков в раме проводами, жгутами или кабелями.
При разработке несложной аппаратуры высшие уровни отсутствуют. Полная модульность используется только в сложной аппаратуре, например в супер-ЭВМ.
Модули высших уровней поставляются разработчикам в виде базовых несущих конструкций (БНК), которые представляют собой деталь или совокупность деталей, предназначенных для размещения, монтажа составных частей аппаратуры и обеспечения устойчивости ЭА в условиях внешних воздействий.
Базовым называется принцип конструирования, при котором частные конструктивные решения реализуются на основе стандартных конструкций модулей (БНК), разрешенных к применению в аппаратуре определенного класса, назначения и объектов установки.
При стандартизации параметры конструкций объединяются в параметрические ряды. Если в качестве параметров используются геометрические размеры конструкции, то говорят о размерных рядах.
ЭА
В отапливаемых сооружениях
1 группа
В неотапливаемых сооружениях, на открытом воздухе 2 группа
Переносная, работающая в помещении
6 группа
Переносная, работающая на открытом воздухе 7 группа
На автомобильном и дорожном транспорте 3 группа
На морских и речных судах
4 группа
На железнодорожных объектах
5 группа
На самолетах, вертолетах, ракетах и космических аппаратах (бортовая ЭА) 8 группа
Рисунок 1. Классификация ЭА по объектам установки