Автор: Пользователь скрыл имя, 15 Декабря 2010 в 17:49, дипломная работа
В настоящее время цифровые измерители частоты и интервалов времени составляют наиболее многочисленную группу среди ЦИП. Они удобны в эксплуатации и отличаются высокой точностью. Современные цифровые измерители выполняются на полупроводниковых приборах и ИМС, что повысило их надежность по сравнению с первыми ламповыми образцами, уменьшило габариты и потребляемую мощность.
Введение 6
1. Конструкторский раздел 7
1.1. Разработка технического задания 7
1.2. Анализ аналогов и прототипа 9
1.3 Выбор и обоснование принципиального конструкторского решения 11
1.4 Компоновка и конструирование устройства 15
1.4.1.Определение массогабаритных размеров печатной платы 15 1.4.2.Выбор корпуса 17
1.5 Конструкторские расчеты 21
1.5.1.Выбор системы охлаждения 21
1.5.2.Расчет теплового режима блока 23
1.5.3.Расчет на механические воздействия 32
1.5.4.Анализ надежности 36
1.5.5 Топологическое размещение 41
2.Технологичесий раздел 46
2.1. Оценка технологичности конструкции 46
2.2 Разработка схемы сборочного состава 53
2.3. Разработка техпроцесса сборки и монтажа 58
3.Раздел безопасность жизнедеятельности 69
3.1. Анализ опасных вредных факторов и возможных чрезвычайных ситуаций, возникающих при производстве устройства 69
3.2 Разработка мер защиты от опасных и вредных факторов 74
3.3 Экологическая оценка мер по защите окружающей среды 82
4.Экономический раздел 85
4.1 Планирование технической подготовки производства методами
сетевого планирования 85
4.2 Расчет сметы затрат 99
4.3 Оценка экономической эффективности производства устройства 100
Заключение 102
Список использованной литературы
Определение
надежности проводится с помощью
упрощенных расчетов, которые представлены
в (4, с. 254-261).
1) Определяются
интенсивности отказов элементов с учетом
условий эксплуатации изделия:
, (3,45)
где - номинальная интенсивность отказов,.
К1 –коэффициент, учитывающий влияние механических факторов, К1 = 1,46;
К2 –коэффициент, учитывающий влияние климатических факторов, К2 = 2,5;
К3 –коэффициент, учитывающий влияние пониженного атмосферного давления К3 = 1;
– коэффициент, учитывающий влияние
окружающей среды и электрические
нагрузки элемента (Кн).
2)
Интенсивность отказов системы
рассчитывается по формуле:
где mi – число элементов i-го типа;
n
– число типов элементов;
представлены в таблице
Интенсивность
отказов элементов
| № | Тип элемента |
Число элементов mi | loi10-6 1/ч | Кн | ai | loiai10-6 1/ч | li10-6, 1/ч | limi10-6, 1/ч |
| K1816BE31 | 1 | 1,0 | 0,5 | 0,98 | 0,98 | 3,58 | 3,58 | |
| К555ИР22 | 2 | 1,0 | 0,5 | 0,98 | 0,98 | 3,58 | 5,32 | |
| К573РФ5 | 1 | 1,0 | 0,5 | 0,98 | 0,98 | 3,58 | 3,58 | |
| КР155ТЛ3 | 1 | 1,0 | 0,5 | 0,98 | 0,98 | 3,58 | 3,58 | |
| КР155ТМ2 | 1 | 1,0 | 0,5 | 0,98 | 0,98 | 3,58 | 3,58 | |
| K555ИР19 | 1 | 1,0 | 0,5 | 0,98 | 0,98 | 3,58 | 3,58 | |
МЛТ-0,125 |
33 | 0,01 | 0,5 | 0,6 | 0,006 | 0,0219 | 7,225 | |
| С1-4-0,125 | 1 | 0,015 | 0,5 | 0,6 | 0,006 | 0,033 | 0,032 | |
| КТ 361В | 16 | 1,0 | 0,2 | 0,17 | 0,17 | 2,72 | 5,44 | |
| К 10-7В | 1 | 0,01 | 0,5 | 0,54 | 0,0054 | 0,019 | 0,019 | |
| К10-7В | 1 | 0,01 | 0,5 | 0,54 | 0,0054 | 0,019 | 0,019 | |
| К 50-16-6,6В | 1 | 0,01 | 0,5 | 0,54 | 0,054 | 0,019 | 0,019 | |
| Фильтр кварц. | 1 | 0,5 | - | 1 | 0,5 | 1,84 | 1,84 | |
Печатная плата |
1 | 0,02 | - | 1 | 0,02 | 0,073 | 0,073 | |
| Соединения пайкой | 13 | 0,001 | - | 1 | 0,001 | 0,00365 | 0,047 | |
| Соединения пайкой | 13 | 0,001 | - | 1 | 0,001 | 0,00365 | 0,047 |
3)
Значение наработки на отказ:
Среднее время наработки на отказ удовлетворяет заданному
4)
Вероятность безотказной
P (t) =
P (t) =
Вероятность
безотказной работы за 1000 часов составляет
0,97, что соответствует техническим требованиям.
Расчет проведен для периода нормальной эксплуатации устройства, основанных на следующих допущениях:
Данные
допущения принимаются
1.5.5 Топологическое размещение
Топологическое конструирование платы разбито на два этапа: размещение элементов и трассировку соединительных линий, причем разделение единой задачи принято для упрощения ее решения.
В качестве критериев оптимальности размещения используем: минимум суммарной длины всех печатных проводников; минимум максимальной длины сигнальных проводников; максимально близкое пространственное расположение модулей с наибольшим числом взаимных связей. Все критерии направлены на достижение плотного размещения.
При топологическом конструировании элементы заменяют их установочными моделями. Посадочное место элемента представляет собой проекцию установочной модели на плату. Размещать элементы можно не по всей поверхности платы, а только в зоне размещения. При трассировке каждая цепь разделяется на прямолинейные фрагменты, которые распределяются по магистралям канала (каналы образуются промежутками между корпусами навесных элементов; одна трасса в канале - магистраль). Фрагменты цепей в пределах канала упорядочиваются относительно друг друга по критерию минимума пересечений и максимально эффективного использования пропускной способности каналов При трассировке все горизонтально расположенные фрагменты цепей выполняются на одной стороне платы, а вертикально расположенные на другой (т.е. вертикальные и горизонтальные каналы располагаются на различных сторонах ДПП). Переход трассы из горизонтального канала в вертикальный и обратно осуществляется с помощью сквозных металлизированных отверстий. Это позволяет получить трассы минимальной длины.
Диаметры
монтажных и переходных отверстий
(под переходным отверстием печатной
платы подразумевается
Центры металлизированных и крепежных отверстий на полупроводнике должны располагаться в узлах координатной сетки. Координатную сетку применяют для определения положения печатного монтажа. Основной шаг координатной сетки 1,25 мм, дополнительный – 0,5 мм и 0,25 мм.
Контактные площадки или металлизированные отверстия под первый вывод должны иметь ключ.
Для увеличения ремонтопригодности, ИМС второй степени интеграции устанавливают в разъемные соединители. Электрический соединитель крепят и распаивают на печатной плате.
Размещение навесных элементов на печатной плате осуществляется в соответствии с ОСТ 4.ГО.010.030 и ОСТ 4.ГО.010.009. При расположении навесных элементов предусматривается: обеспечение основных технических требований, предъявляемых к аппаратуре; обеспечение высокой надежности, малых габаритных размеров и массы, быстродействия, теплоотвода, ремонтопригодности.
Вариант установки элементов на плату – односторонняя установка.
По ГОСТ 23571-79 выполняется рациональное размещение навесных элементов с учетом электрических связей и теплового режима с обеспечением минимальных значений длин связей, количества переходов печатных проводников, паразитных связей между навесными элементами; кроме этого выполняется равномерное распределение масс элементов по поверхности платы с установкой элементов с большей массой вблизи мест механического крепления платы.
Характер и степень влияния климатических факторов определяют, в первую очередь, физические свойства материала печатной платы. Несмотря на хорошую влагостойкость стеклотекстолита необходимо принять меры по защите ПП от влаги, так как поверхность диэлектрика быстро покрывается адсорбированным слоем влаги и загрязнений, который определяет утечки, диэлектрические потери, электрическую прочность, качество соединительных дорожек и паек. Для защиты используют кремнийорганические лаки или лаки на основе эпоксидных смол, покрытие органическими компаундами. Защитные покрытия положительно влияют на механические свойства печатной платы. Для защиты проводящих слоев от окисления, сохранения паяемости используют металлические покрытия
Для обеспечения защиты блока от различных внешних воздействий, необходимо защитить в первую очередь печатные узлы. Безотказность частей РЭА 1го уровня, находящихся под защитой кожуха и других несущих конструкций высших уровней, сводится, по существу, к безотказности в условиях воздействия двух главных факторов: тепла (холода) и влаги. Действие температуры проявляется не только во время эксплуатации, но и при сборке печатных узлов с пайкой. Во время эксплуатации перепады температуры с медленным прогревом или охлаждением печатного узла является обычным явлением. Температура оказывает разрушительное действие из-за существенного различия в температурном коэффициенте расширения металла и пластмассы, входящих в структуру ПП.
Второй климатический фактор, воздействующий на печатные узлы и приводящий к отказам, - влага. Если не принять защитных мер, то через несколько месяцев хранения во влажной атмосфере незащищенный печатный узел будет поврежден и вскоре после включения его возникнет отказ. Причиной будет чувствительный к влаге элемент – не лакированная ПП.
Защита
от влаги, а также от опасных механических
повреждений предусматривается
в виде покрытия печатного узла после
сборки слоем лака. Органическое покрытие
создает барьер воздействию влаги и загрязнений
на межэлектродный диэлектрик, предохраняет
тонкие печатные проводники от разрушающих
царапин, полезно влияет на резонансную
частоту механические свойства ПП как
упругой пластины.
Характер
и степень влияния
Для обеспечения защиты блока от различных внешних воздействий, необходимо защитить в первую очередь печатные узлы. Безотказность частей РЭА 1го уровня, находящихся под защитой кожуха и других несущих конструкций высших уровней, сводится, по существу, к безотказности в условиях воздействия двух главных факторов: тепла (холода) и влаги. Действие температуры проявляется не только во время эксплуатации, но и при сборке печатных узлов с пайкой. Во время эксплуатации перепады температуры с медленным прогревом или охлаждением печатного узла является обычным явлением. Температура оказывает разрушительное действие из-за существенного различия в температурном коэффициенте расширения металла и пластмассы, входящих в структуру ПП.
Второй климатический фактор, воздействующий на печатные узлы и приводящий к отказам, - влага. Если не принять защитных мер, то через несколько месяцев хранения во влажной атмосфере незащищенный печатный узел будет поврежден и вскоре после включения его возникнет отказ. Причиной будет чувствительный к влаге элемент – не лакированная ПП.
Защита от влаги, а также от опасных механических повреждений предусматривается в виде покрытия печатного узла после сборки слоем лака. Органическое покрытие создает барьер воздействию влаги и загрязнений на межэлектродный диэлектрик, предохраняет тонкие печатные проводники от разрушающих царапин, полезно влияет на резонансную частоту механические свойства ПП как упругой пластины.(12, стр. 40-55)
(лист5.1 и 5.2 Печатная плата).