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
Министерство образования Республики Беларусь
Учреждение образования
«Белорусский государственный университет
информатики и радиоэлектроники»
Факультет: заочного обучения
Кафедра: электронной техники и технологии
ОТЧЕТ
по преддипломной практике
|
Место прохождения практики: |
ООО «Смарт-Восток» |
|
|
Студент группы: |
700201 |
|
|
Фамилия, имя, отчество: |
Островский В. В. |
|
|
Руководитель практики от БГУИР: |
Модвейко С. И. |
|
|
Руководитель практики от предприятия: |
Мейсак А. В. – директор |
Минск 2013
Содержание 2
Введение 3
1. Анализ задания на дипломный проект 4
2. План-проспект дипломного проекта 5
3. Научно-техническая литература 7
4. Патентный поиск 9
5. Основные разделы дипломного проекта 10
5.1. Техническое задание 10
5.2. Выбор и обоснование элементной базы, унифицированных узлов, установочных изделий и материалов конструкции. 16
6. Обзор нормативно-технических документов. 22
Заключение 24
Введение
Целью дипломного проектирования является создание малогабаритной бытовой метеостанции с выносным термосенсором. Дипломное проектирование выполняется на основе исходных данных, результатов выполнения научно-исследовательских работ, научного прогнозирования, экономических исследований, анализа передовых достижений и технического уровня отечественной и зарубежной техники, а также изучения патентной документации и маркетинговых исследований.
При дипломном проектировании нужно представлять вопросы, на которые должен найти ответы будущий конструктор РЭС. Эти вопросы сводятся к следующему:
- понравится ли проект заказчику;
- в интересах ли заказчика вложить капитал в этот проект;
- будет ли проект принят к осуществлению;
- оптимальным ли образом в проекте используются доступные материалы и комплектующие изделия;
- можно ли достаточно экономично реализовать проект в рамках имеющихся ресурсов;
- можно ли распространить изделие по существующим каналам;
- каковы требования к внешнему виду, эксплуатационным характеристикам, надежности и пр.;
- в какой мере изделие будет согласовано с другими изделиями или будет конкурировать с ними.
Целью преддипломной практики является сбор и анализ литературы и материалов по теме дипломного проекта, выявление существующих аналогов разрабатываемого устройства.
1. Анализ задания на дипломный проект
Темой дипломного проекта является разработка малогабаритной метеостанции с выносным термосенсором. Метеостанция должна имерять температуру окружающей среды, атмосферное давление и относительную влажность воздуха. Измеренные показания за четыре последних дня выводить на экран в виде графика. Напряжение питания должно быть от 5 до 10В. В качестве элемента питания использовать элемент «Крона». Средняя наработка на отказ должна быть не менее 10000 ч. Средний ресурс должен быть не ниже 10000 ч. Средний срок службы должен быть не менее 10 лет. При разработке должны по возможности максимально использоваться стандартные и унифицированные узлы и детали. Форма и внешний вид должны соответствовать его функциональному назначению и обеспечивать удобство обслуживания при настройке, ремонте и эксплуатации. По схемным и конструкторским решениям малогабаритная метеостанция должен обладать патентной чистотой. Возможные страны экспорта уточняются на этапе разработки рабочей документации.
2. План-проспект дипломного проекта
Тема дипломного проекта – разработка малогабаритной бытовой метеостанции с выносным термосенсором.
В ходе выполнения дипломного проекта предполагаю решить следующие задачи:
В соответствии с поставленными задачами пояснительная записка к дипломному проекту будет содержать следующие разделы:
Введение.
В данном разделе укажу актуальность, а также необходимость разработки выбранной темы дипломного проекта.
Раздел 1. Разработка технического задания.
В данном разделе рассмотрю следующие вопросы: основание для разработки, источники разработки, технические требования, экономические показатели.
Раздел 2. Анализ исходных данных и технических требований к разрабатываемой конструкции.
Здесь будет проанализирована структурная схема, назначение отдельных частей, блоков и элементов.
Раздел 3. Разработка конструкции блока управления
Данный раздел будет содержать следующие подразделы:
3.1 Выбор и обоснование элементной базы, унифицированных узлов и материалов конструкции.
3.2 Выбор и обоснование компоновочной схемы, метода и принципа конструирования.
3.3 Выбор средств теплозащиты, герметизации и виброзащиты.
3.4 Мероприятия по защите от коррозии, влаги, электрического удара, электромагнитных полей и механических нагрузок.
3.5 Обоснование выбора средств автоматизированного проектирования.
3.6 Расчет конструктивных параметров изделия.
3.6.1 Расчет массы изделия.
3.6.2 Расчет элементов печатного монтажа.
3.6.3 Оценка теплового режима.
3.6.4 Полный расчет надежности.
3.7 Анализ и учет требований эргономики и технической эстетики.
Раздел 4. Разработка вопросов технологии изготовления
Этот раздел будет содержать следующие подразделы:
4.1 Оценка технологичности конструкции
4.2 Разработка технологической схемы сборки
4.4 Разработка маршрутной операционной технологии
Раздел 5. Экономическая часть
Выполню технико-экономическое обоснование дипломного проекта. Будет рассчитана технологическая себестоимость и отпускная цена метеостанции.
Раздел 6. Охрана труда и безопасность жизнедеятельности
Рассмотрю вопрос реализации эргономических требований к конструкции и организации рабочего места в системе «человек - малогабаритная метеостанция».
Заключение
Приведу основные результаты дипломного проектирования.
Перечень графического материала:
Схема электрическая структурная (1 лист формата А1).
Схема электрическая принципиальная (1 лист формата А1).
Сборочный чертеж изделия (1 лист формата А1).
Чертежи деталировки (1 лист формата А1).
Чертежи платы печатной (2 листа формата А1).
Плакат результатов дипломного проектирования (1 лист формата А1).
3. Научно-техническая литература
В книге рассматривается возможность применения современных электронных датчиков для постройки высокоточных погодных станций. Рассказывается о характеристиках аналоговых и цифровых датчиков, о способе их подключения и преимуществах.
В статье рассмотрены общие принципы работы современных домашних электронных метеостанций. Автор делает обзор нескольких моделей станций фирмы Oregon Scientific, на примере которых рассказывает о принципах работы таких устройств. В публикации приведены варианты использования таких приборов, методы их установки, преимущества использования различных датчиков (беспроводных и проводных) а также рассматривается альтернативные способы получения метеоданных (к примеру, через сеть интернет от крупных метеостанций вашего региона)
В статье подробно рассмотрена разработка многофункциональной мететеостанции, обладающая всеми возможностями промышленных аналогов. Прибор оснащен датчиками атмосферного давления, температуры окружающей среды, относительной влажности воздуха. Кроме этого, прибор может быть дополнительно оснащен датчиком количества выпавших осадков, датчиком направления ветра и скорости потока ветра. При разработке устройства использованы некоторые нестандартные решения, которые позволяют упростить устройство и сэкономить на дорогостоящих компонентах.
В книге рассказаны об основах работы микроконтроллеров, логики программ, типах шин и интерфейсов. Затрагивается тема связи микроконтроллеров с периферийными устройствами, датчиками, мультиплексорами, устройствами вывода информации (графическими ЖКИ и семисегментными индикаторами различных типов). Подробно рассмотрены различные интерфейсы, которые применяют для связи микроконтроллеров с полезной нагрузкой. Раздел книги посвящен принципам написания программ, их отладке и методам прошивки микроконтроллеров.
В популярной форме описаны основные типы датчиков, применяемых в различных измерительных системах: контактные, оптико-электрические, оптические, волоконно-оптические. Даны метрологические характеристики измерительных преобразователей и их типовые структурные схемы.
4. Патентный поиск
Справка об исследовании патентной и научно-технической литературы по теме дипломного проекта приведена в приложении А.
5. Основные разделы дипломного проекта
5.1. Техническое задание
- установленная безотказная наработка Т, ч не менее 30;
- среднее время восстановления, Тв, ч не более 1;
- средний срок службы, Тср не менее 10 лет;
- вероятность безотказной работы не менее 0,9;
Допускается для проведения климатических проверок при технологическом прогоне применять специально приготовленную камеру или специальное оборудование.
- класс чистоты на рабочем месте 10;
- класс чистоты в общем помещении 100;
- пределы температуры -20 Со…+24Со;
- относительная влажность 50±10%.
Наличие агрессивных газов и паров кислот в помещении не допускаются.
Питание устройства осуществляется от элемента «Крона» с напряжением 9В.
- товарный знак или наименование предприятия – изготовителя ;
- условное обозначение изделия;
- порядковый номер;
- дату изготовления.
- наименование и условное обозначение изделия;
- наименование предприятия – изготовителя;
- год и месяц упаковки.
- температура воздуха -50 Со…+50 Со;
- относительная влажность воздуха , при 30Со 95%;
- относительное давление, кПа 84…107(от 630 до 800 мм. рт. ст.).
- техническое задание;
- комплект конструкторской документации;
- ведомость покупных изделий;
- программа и методика испытаний;
- эксплуатационные документы;
- программе метрологической документации;
- методики проверки.
Аттестацию опытного образца проводит разработчик с участием заказчика, а остальных образцов–изготовитель.
5.2. Выбор и обоснование элементной базы, унифицированных узлов, установочных изделий и материалов конструкции.
Выбор элементной базы производится на основании схемы электрической принципиальной с учётом требований технического задания. Эксплуатационная надёжность элементной базы во многом определяется правильным выбором типа элементов при проектировании блока управления наружными светотехническими устройствами. Следует отметить, что ниже приведены допустимые режимы работы и налагаемые при этом ограничения в зависимости от воздействующих факторов лишь с точки зрения устойчивой работы самих элементов, не касаясь схемотехники и влияния параметров описываемых элементов на другие элементы. Влияние ЭДС, шумов, коэффициентов нелинейности, паразитных емкостей и индуктивностей и др., должны учитываться из конкретных условий применения.
Для правильности выбора типа элементов необходимо на основе требований к установке в части климатических, механических и др. воздействий проанализировать условия работы каждого элемента и определить:
- эксплуатационные факторы (интервал рабочих температур, относительную влажность, атмосферное давление, механические нагрузки и др.);
- значения параметров и их допустимые изменения в процессе эксплуатации (номинальное значение, допуск, сопротивление изоляции, шумы и др.);
- допустимые режимы и рабочие электрические нагрузки (мощность, напряжение, частота, параметры импульсного режима);
- показатели надёжности, долговечности, и сохраняемости;
- конструкцию выбираемого элемента, способ монтажа, габаритные размеры и массу;
Ниже приведены описания выбранных (с учётом ранее сказанного) элементов и их типов.
В состав схемы разрабатываемого устройства входят резисторы, конденсаторы, транзисторы, кварцевые резонаторы, а также аналоговые и цифровые микросхемы.
Резисторы Р1-12.
Все резисторы в устройстве – постоянные металлооксидные типа Р1-12. Эксплуатационные характеристики этих резисторов следующие:
Диапазон номинальных значений: 1 Ом…30 МОм
Номинальная мощность: 0,05 - 1 Вт
Точность: ±5% (J), ±1% (F)
Температурный диапазон: -55°C ~+125°C
Конденсаторы серии K50-35.
Конденсаторы электролитические алюминиевые общего применения. Они обладают большой емкостью, в пересчете на единицу, низкой ценой и вседоступностью. Необходимо знать, что полярный конденсатор работоспособен при условии, что его положительный электрод имеет постоянный положительный потенциал по отношению к отрицательному. Включение конденсатора с обратной полярностью выведет к его пробою.
Диапазон рабочих температур -40 ... +85°C
Номинальное напряжение, В: 6.3 ... 450
Допустимое отклонение емкости от номинала (25°C, 125Гц)±20%
Конденсаторы серии K10-17a.
Конденсаторы керамические общего применения. Конденсаторы К10-17 предназначены для работы в цепях постоянного, переменного токов и в импульсных режимах. К10-17А - правильной формы, изолированные керамические конденсаторы во всеклиматическом исполнении.
Диапазон рабочих температур -60 ... +125°C
Номинальное напряжение, В: 50
Допустимое отклонение емкости от номинала (25°C, 125Гц)±10%
Транзистор КП523А.
Кремниевые эпитаксиально-планарные полевые транзисторы с изолированным затвором, обогащением n-канала. Предназначены для использования в телекоммуникационной, измерительной и контрольной технике, ограничителях тока, автоматике и другой радиоэлектронной аппаратуре.
Характеристики транзистора:
Сопротивление сток-исток в откpытом состоянии, Ом: 2
Остаточный ток стока, мкА: 1-0,1
Поpоговое напpяжение, В: 0,8
Постоянная рассеиваемая мощность, Вт 1,0
Основой разрабатываемого устройства является микросхема ATmega168V-10PU. Микросхема ATmega168V-10PU является 8-битным микроконтроллером с 16 кБ встроенной Flash памяти и 500 байт EEPROM памяти.
Общие сведения:
Спецификация:
Встроенный в чип АЦП: да
Размеры: 4.57 мм x 34.8 мм
Доступные аналоговые/цифровые каналы: 6
Интерфейс: 2-Wire, SPI, Serial, USART
Количество линий ввода/вывода: 23
Количество таймеров: 3 бит
Рабочее напряжение питания: 1.8 В ... 5.5 В
Рабочий диапазон температур: - 40 C ... + 85 C
Размер ОЗУ: 1 Кб
Размер ПЗУ данных: 512 B
Размер памяти программ: 16 Кб
Разрядность АЦП: 10 бит
Серия процессора: ATMEGA16x
Тактовая частота максимальная: 10 МГц
Тип корпуса: PDIP-28
Шина данных: 8 бит
Ширина: 7.5 мм
Ядро: AVR
Датчик атмосферного давления — MPX4115A, а относительной влажности воздуха — HIH3610–003. Температура измеряется с помощью встроенного аналогового датчика AD22100 и внешнего цифрового DS1821, DS18S20 или DS18B20 (тип подключённого цифрового датчика определяется автоматически). Предусмотрен режим цифровой калибровки измерителей давления, относительной влажности и температуры.
Датчик давления MPX4115A
Основные характеристики:
Измеряемое давление: 0 ~ до 115 кПа
Выход: 0 ~ 4.8 В
Напряжение питания: 4.85 В ~ 5.35 В
Тип вывода: PCB
Корпус: 6-SIP
Рабочая температура: -40°C ~ 125°C
Вид датчика MPX4115A показан на рисунке 5.2.1.
Рисунок 5.2.1 - Датчик давления MPX4115A
Датчик относительной влажности воздуха HIH3610–003.
Основные характеристики:
Диапазон измеряемой влажности: 0...100 %
Нелинейность показаний: 0.5 %
Точность при 25°C: 2 %
Время отклика: 15 с
Напряжение питания: 5 В
Рабочая температура: -40...85 °C
Температура хранения: -50...125 °C
Внешний вид датчика показан на рисунке 5.2.2.
Рисунок 5.2.2 - Датчик относительной влажности воздуха HIH3610–003
Аналоговый датчик температуры AD22100.
Основные характеристики:
Напряжение питания: 4 В ~ 6.5 В
Тип выхода: Аналоговый
Температурный диапазон: -50°C ~ 150°C
Точность: ±1°C
Внешний вид датчика показан на рисунке 5.2.3.
Рисунок 5.2.3 – Аналоговый датчик температуры AD22100
Графический ЖКИ WG12864A-YGH.
В приборе используется графический ЖКИ WG12864A-YGH. Его разрешение составляет 128 x 64 точки. ЖКИ оснащен встроенным преобразователем на 18 В, использующийся для подсветки экрана.
Встроенный контроллер: S6B0108
Графическое разрешение (x, y): 128, 64 точек
Технология: STN
Тип подсветки: LED
Цвет точки: серый
Цвет фона желтый
Оптимальный угол обзора: 6
Размер: 93 x 70 мм
Рабочая температура -20...70 °C
Внешний вид ЖКИ показан на рисунке 5.2.4.
Рисунок 5.2.4 – Графический ЖКИ WG12864A-YGH.
В результате данного описания и обоснования выбираемых элементов делаем вывод: все выбранные элементы могут использоваться в проектируемой конструкции малогабаритной метеостанции с выносным термосенсором.
Выбор унифицированных узлов и установочных изделий проводим на основе одного из требований технического задания: требования к уровню унификации и стандартизации. На основании вышесказанного основное предпочтение отдаётся стандартизированным изделиям крепежа – практически все крепёжные изделия в данном дипломном проекте стандартизированы.
Выбор материалов разрабатываемой конструкции проводим согласно требованиям, изложенных в техническом задании. Материалы конструкции должны обладать следующими свойствами:
- иметь малую стоимость;
- легко обрабатываться и быть лёгкими;
- обладать достаточными прочностью и жёсткостью;
- внешний вид материалов корпуса, лицевой и задней панели должны отвечать требованиям технической эстетики;
- сохранять физико-химические свойства в процессе эксплуатации.
Применение унифицированных материалов в конструкции, ограничение номенклатуры применяемых деталей позволяет уменьшить себестоимость разрабатываемого изделия, улучшить производительность и эксплуатационную технологичность. Изготовление деталей конструкции типовыми технологическими процессами также позволяет снизить затраты при серийном выпуске изделий в промышленности.
Плата помещается в корпус, состоящий из основания и крышки. Детали корпуса изготовлены отливанием из пластмассы.
Материал для изготовления печатной платы должен иметь следующие показатели (в заданных условиях эксплуатации РЭС): большую электрическую прочность, обладать химической стойкостью к действию химических растворов, используемых в технологических процессах изготовления платы. Для изготовления плат в РЭС наиболее широко используется стеклотекстолит.
Фольгированный стеклотекстолит представляет собой сложный слоистый прессованный материал, изготовленный на основе ткани из стеклянного волокна, пропитанной термореактивным связывающим веществом, и облицованный с одной или двух сторон медной электрической оксидированной или гальваностойкой фольгой. На основании вышеприведённого, для изготовления печатной платы выбираем следующий материал: СФ–35Г–2,0 ГОСТ10316–79 - стеклотекстолит фольгированный, гальваностойкий, предназначен для изготовления печатных плат с повышенными диэлектрическими свойствами.
6. Обзор нормативно-технических документов.
За время преддипломной практики были изучены нормативно-технические документы необходимые для выполнения дипломного проекта:
1. ГОСТ 2.702-75 Правила выполнения электрических схем. Общие правила выполнения чертежей.
Основные положения:
1. На структурной схеме изображают все основные функциональные части изделия (элементы, устройства и функциональные группы) и основные взаимосвязи между ними.
2. На функциональной схеме изображают функциональные части изделия (элементы, устройства и функциональные группы), участвующие в процессе, иллюстрируемой схемой, и связи между этими частями.
3. На принципиальной схеме изображают все электрические элементы или устройства, необходимые для осуществления и контроля в изделии заданных электрических процессов, все электрические связи между ними, а также электрические элементы (соединители, зажимы и т.п.), которыми заканчиваются входные и выходные цепи.
4. На общей схеме изображают устройства и элементы, входящие в комплекс, а также провода, жгуты и кабели (многожильные провода, электрические шнуры), соединяющие эти устройства и элементы.
2. ГОСТ 2.710-81 Обозначения буквенно-цифровые в электрических схемах.
Основные положения:
1. Для построения обозначений применяют прописные буквы латинского алфавита, арабские цифры, а также квалифицирующие символы.
2. Условное буквенно-цифровое обозначение записывают в виде последовательности букв, цифр и знаков в одну строку без пробелов и их количество в обозначении не устанавливается.
3. Допускается цифровую часть, имеющую смысл порядкового номера, записывать с одинаковым количеством разрядов, заполняя старшие разряды нулями, например, А01, А02, … , А25, … , А99.
3. ГОСТ 2.708-81 Правила выполнения электрических схем цифровой вычислительной техники.
4. ГОСТ 2.413-72 Правила выполнения конструкторской документации изделий, изготавливаемых с применением электрического монтажа.
5. ГОСТ 10317-79 Платы печатные. Основные размеры.
Основные положения:
1. Размеры каждой стороны печатной платы должны быть
кратными-.
2,5 — при длине до 100 мм;
5.0 — при длине до 350 мм;
10.0 — при длине более 350 мм.
2. Максимальный размер любой из сторон должен быть не более 470 мм.
3. Допуски на линейные размеры сторон печатной платы должны соответствовать установленным ГОСТ 25316—82 и ГОСТ 25347-82.
4. Соотношение линейных размеров сторон печатной платы
должно быть не более 3:1.
6. ГОСТ 23751-86 Платы печатные. Основные параметры конструкции.
Настоящий стандарт распространяется на односторонние, двусторонние и многослойные печатные платы на жестком и гибком основании, а также на гибкие печатные кабели
7. ГОСТ 29137-91 Формовка выводов и установка изделий электронной техники на печатные платы. Общие требования и нормы конструирования.
Основные положения:
1. Для каждого вывода ИЭТ, устанавливаемого на плату, должно быть предусмотрено отдельное монтажное отверстие или контактная площадка.
2. Допускается устанавливать в отверстие, армированное арматурой типа ПТ по ГОСТ 22318. Не более двух выводов ИЭТ.
3. Предельные отклонения размеров между осями двух любых выводов ИЭТ, устанавливаемых в монтажные отверстия, ± 0,2 мм, а на контактные площадки 10,1мм. Остальные размеры формовки выводов ИЭТ, приведенные в настоящем стандарте без указания предельных отклонений,
не контролируются и должны быть обеспечены инструментом.
4.Минимальный размер от корпуса ИЭТ до места пайки — 2.5 мм.
8. ГОСТ 2.301-68 – Форматы
В ГОСТе рассмотрены форматы листов и правила заполнения рамок.
9. ГОСТ 2.709-89 Обозначения условные проводов и контактных соединений электрических элементов, оборудования и участков цепей в электрических схемах
Основные положения:
1.1. Настоящий стандарт устанавливает способы, используемые для отличия зажимов, а также общие правила для их единообразного обозначения.
Примечание. Термин "обозначение зажимов" применяется для обозначения токопроводящих участков цепи и электрических элементов, предназначенных для подключения.
1.2. Единый способ обозначения можно применять при использовании вычислительной техники и передачи информации телетайпом.
1.3. Чертежи в настоящем стандарте приведены в качестве примеров для пояснения текста.
10. ГОСТ 2.710-75 Обозначения условные буквенно-цифровые, применяемые на электрических схемах
1.1. Условные буквенно-цифровые обозначения (в дальнейшем условные обозначения) предназначены:
а) для записи в сокращенной форме сведений об элементах,
устройствах и функциональных группах (в дальнейшем объекты)
изделия, показанных в конструкторских документах в графической
форме;
6) для ссылок на соответствующие объекты в текстовых конструкторских документах;
в) для нанесения непосредственно на изделие (если это предусмотрено в конструкции изделия).
1.2. В зависимости от назначения и характера передаваемой информации устанавливаются следующие типы условных обозначений:
а) обозначение высшего уровня;
б) обозначение функциональной группы;
в) обозначение конструктивного расположения (конструктивное обозначение);
г) позиционное обозначение;
д) обозначение электрического контакта;
е) адресное обозначение;
ж) составное обозначение.
Определения терминов, используемых в стандарте, приведены в приложении 1.
1.3. Условное обозначение, относящееся к определенному объекту, должно обеспечивать однозначную связь с данным объектом во всех случаях применения условного обозначения в конструкторских документах на изделие.
1.4. Допускается применять условные обозначения, типы которых не установлены в настоящем стандарте. Содержание и способ записи таких условных обозначений должны быть пояснены в соответствующем конструкторском документе (например, на поле схемы или в перечне элементов) или установлены в нормативно-технической документации.
1.5. Правила применения условных обозначений в различных конструкторских документах (схемах, перечнях, таблицах и пр.) должны устанавливаться государственными и, при необходимости, отраслевыми стандартами на правила выполнения соответствующих документов.
Заключение
В ходе преддипломной практики мною произведен анализ задания на дипломное проектирование, поиск и анализ необходимой литературы для выполнения дипломного проекта. Произведен обзор патентов на аналогичное устройство. Составлен план-проспекта дипломного проекта, в который включены основные разделы пояснительной записки. Проработаны два основных раздела пояснительной записки дипломного проекта, включая техническое задание и литературный обзор.
ПРИЛОЖЕНИЕ А