Этап «Технический проект»

1. ОППС

Этап «Технический проект»

2. Технический проект. Содержание

• 1. Принципиальная схема (Э3) завершена
• 2. Макетный образец выполнен в
пригодном для эксплуатации виде
• 3. Патентная проработка завершена
• 4. Испытания макетного опытного образца
прибора. Акты испытания на соответствие
требованиям ТЗ
2

3. Принципиальная схема (Э3)

1. Обязательна для оптимального варианта.
Приведено обоснование данного варианта
2. На схеме приведены все элементы, связи между
ними, все необходимые характеристики элементов
с указанием ГОСТ и ТУ
3. Выполнены требования ЕСКД к графической и
текстовой форме оформления
4. Грамотная компоновка, исключены запутанность,
неясность, двусмысленность истолкований
5. Законченность по содержанию на уровне
автономной технической реализации
3

4. Сенсор (ТЭЗ)

4

5. Макетный образец Общие требования (ТЗ)

1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Макетный образец собран на печатной плате.
Включает в себя источники питания, все каскады
преобразователей от первичного до выходного,
информационное устройство, систему диагностики, схему
выхода в исходное состояние, в том числе, из нештатной (и
аварийной) ситуации.
Обеспеченность интерфейсными узлами.
По содержанию и форме на уровне ТЭЗ (беспригоночная
заменяемость)
Учтены условия эксплуатации (среда, пожароопасность,
вибрация, химическая активность, давление, и т. д.).
Требуемый уровень защиты класса IР (например, IР-44).
Оснащен УЗО и системой защитного заземления (например,
TNS), обеспечивающей надежное срабатывание УЗО
5

6. УЗО

6

7. Патентная проработка завершена

• 1. Список просмотренной научно-технической
отечественной (мин.10 лет) и зарубежной
(мин. 3 года) литературы
• 2. Отобрано не менее двух аналогов с
описанием на уровне требований к РЖ и
собственными выводами
• 3. Отобран прототип, сделаны выводы,
приведены аргументированные
рекомендации
• 4. Сформулирована формула изобретения и
сделана заявка на патент
7

8. Обоснована элементная база, ИМС

Микросхема К533ТР2 представляет собой четыре асинхронных RS-триггера. Условное
графическое обозначение микросхемы К533ТР2 представлено
на рис. 2.1.
Таблица 2.1Таблица истинности
Вход
S1
S2
S
R
1
1
1
1
0
1
1
0
0
1
0
0
1
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
1
Выход
Qn+1
Qn
1
.Назначения выводов:
1, 5, 10, 14 – входы
сброс; 2, 3, 6, 11, 12,
15 – входы установки
лог. 1; 4, 7, 9, 13 –
выходы; 8 – общий; 16
– напряжение питания.
0
1*
Примечание: * — состояние лог. 1 неустойчивое, может не сохранится после снятия
напряжений лог. 0 на входах S и R
8

9. ИМС

Выбор дешифратора
Дешифратор реализуется на интегральной микросхеме К533ИД3.
Микросхема представляет собой дешифратор-демультиплексор
4x16. Условное графическое обозначение микросхемы К533ТР2
представлено на рис. 2.2.
Назначение выводов: 1 – выход дешифратора
Y0 ; 2 – выход
дешифратора
Y1 ; 3 – выход дешифратора Y 2 ; 4 – выход
дешифратора
Y3 ; 5 – выход дешифратора Y 4 ; 6 – выход
дешифратора
Y5 ; 7 – выход дешифратора Y6 ; 8 – выход
дешифратора
Y7 ; 9 – выход дешифратора Y8 ; 10 – выход
дешифратора
Y9 ; 11 – выход дешифратора Y10 ; 12 – общий; 13 – выход
дешифратора
Y11 ; 14 – выход дешифратора Y12 ;15 – выход дешифратора Y13 ; 16
– выход дешифратора Y14 ; 17 – выход дешифратора Y15 ; 18 – вход блокировки DE1;
18 – вход блокировки DE2; 20 – вход информационный D8; 21 – вход информационный
D4; 22 – вход информационный D2; 23 – вход информационный D1; 24 — напряжение
питания.
9

10. Элементы схемы

Элементы 2И реализуются на интегральной микросхеме К533ЛИ1.
Микросхема К533ЛИ1 представляют собой четыре логических
элемента 2И. Условное графическое обозначение микросхемы
К533ЛИ1 представлено
на рис. 2.3.
Таблица 2.3Таблица истинности
Вход
Выход
X1, X3, X5,
X2, X4, X6,
Y1, Y2, Y3,
X7
X8
Y4
0
0
0
0
1
0
1
0
0
1
1
1
параметры элементов
Назначение
выводов: 1 – вход
X1; 2 – вход X2; 3 – выход Y1; 4 – вход
X3;
5 –вход Х4; 6 – выход Y2; 7 – общий; 8 –
выход Y3; 9 – вход Х5; 10 – вход Х6;
11 – выход Y4; 12 – вход Х7; 13 – вход
Х8; 14 – напряжение питания.
Параметры интегральных микросхем
Массогабаритные параметры
элементов
Таблица 2.4.1 Массогабаритные
10

11. Электрические параметры элементов

11

12. Транзисторы

12

13. Резисторы

• Используются резисторы МЛТ из ряда Е96 с
допуском ± 5%, номинальная мощность
0,125 Вт.
13

14. Подавление шумов Приемник

• Полосу пропускания не следует делать шире,
чем это.
• Необходимо применять селективные
частотные фильтры.
• Обеспечить развязку по питанию.
• Электролитические конденсаторы
шунтировать малой емкостью.
• Разделять сигнальные и корпусные «земли».
• Применять экранирующие корпуса.
14

15. Разработка печатной платы

• Основой разработки печатной платы является
электрическая принципиальная схема
оптимального варианта прибора .
Для проектирования печатной платы
использована программа Layout 3.0, с
помощью которой можно получить
трассировку печатных проводников согласно
схеме.
• Эскиз печатной платы приведен на рисунке
15

16. Эскиз печатной платы

16

17. Надежность

17

18.

18

19.

19

20.

Вероятностные методы
при проектировании приборов
В основе - корреляционный и регрессионный анализ.
Типовые задачи
1 Определение средних значений (частных и групповых);
2 Определение частных, групповых дисперсий;
3 Определение внутригрупповых дисперсий;
4 Определение дисперсий частных средних;
5 Определение общей дисперсии;
6 Построение линии регрессии;
7 Определение корреляционного отношения (тесноты связи);
8 Определение коэффициента корреляции;
9 Определение среднеквадратичной погрешности коэффициента
корреляции;
10 Составление линейного уравнения регрессии.
20

21. Пример. Проведено сто измерений отношения сигнал/шум

• Cкважность сигнала (х = 1, 2, 3, 4, 5). Данные приведены в
таблице 1. Определить параметры согласно п.п.1 -10.
Сигнал/шум 1
14
15
16
17
18
mx
Yx. средн
σx2(y)
2
Скважность, х
3
4
5
my
21

22. Несущие конструкции приборов

Несущие конструкции современных электронных приборов выполняю
применением тонколистовых материалов. Поэтому расчеты на жесткост
прочность производятся на основе теории упругости.
Несущие конструкции приборов
В расчетах применяются выражения, подоб
расчетам круглых сечений:
b
τmax = Mк / Wк ,
h
М
φ = Мк L / (G Jк ),
к
Рисунок 1 Кручение
бруса прямоугольного
сечения
Однако, определения моментов
сопротивления и инерции имеют свою
специфику:
Wк = αhb2
- момент сопротивления при кручении;
Jк = βhb3
- момент инерции при кручении;
22

23.

h/b 1
2
3
4
5
10
20
∞
α
0.21 0.25 0.27 0.28 0.29 0.31 0.32 0.33
β
0.14 0.23 0.26 0.28 0.29 0.31 0.32 0.33
23

24.

• Незамкнутые профили, как правило, создаются из
стандартных сечений : уголок, швеллер, тавр,
двутавр, коробчатое сечение и т.п.. То есть сечения
создаются из набора длинных узких элементов
прямоугольного сечения. При этом h » b, β = α =
0,33. Таким образом: Jк = 0,33Σhibi3 .
• Максимальное напряжение: τmax = Mк b / Jк ,
• Угол закручивания незамкнутого сечения
определится: φн = Мк L / (GJк ),
• где L – длина конструкции.
24

25.

• В замкнутых профилях :
• τmax = Mк / (2S0 b)
• где S0 - площадь сечения тонкостенной
фигуры, несущей нагрузку.
• Угол закручивания:
• Φз = Мк L Lпер / (4G So2 b ),
• где Lпер – длина средней линии профиля.
25

26. ПРОВОДНИКОВЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ

• Физико-технические свойства элементов
должны обеспечивать надежное
функционирование прибора.
• Это:
• предельные токовые нагрузки;
• прочность;
• жесткость навесного монтажа (как отдельных
проводов, так и шлейфов);
• термостойкость.
• И другие свойства.
26

27. Предельные токовые нагрузки

• Ток плавления проводов, диаметром более 0,2 мм определяется:
• Iпл =m d ((3/2)) ,
• где коэффициент m для меди: m = 80.0 ; для алюминия: m = 58.2; для
железа: m = 24.6; для никеля: m = 40.8; для олова: m = 12.8; для
свинца: m = 10.8.
Ток плавления тонких проводов, диаметром от 0,02 до 0,2 мм
определяется:
• Iпл = m (d – 0,005) ,
• для меди: m = 29.4; для железа: m = 7.87; для никеля: m = 16.7.
Следует учитывать потери напряжения и тепловую мощность,
выделяемую при прохождении тока через сопротивление R:
• R = ρl / S или R = 0.125 ρl / d
Где ρ , (Ом.мм2 / м) для меди: ρ =0,0175 для алюминия: ρ = 0,028,
для олова ρ = 0,115, для стали: ρ = 0,098 .
27
• Электрические параметры некоторых материалов приведены в

28. Электрические параметры материалов

е, диел.
Tgδ
L,
Uпроб.
,
прониц
.
50 Гц
мгн
Текстолит
7
0,02
0,08
2..8
120
1,35
Полихлорви
н
3,1-3,5
0,02
-
50
-
1,38
Гетинакс
5,0-6,5
0,02
0,03
10..30
150
1,3
Лакоткань
4,7..7,7
0,07
0,09
-
105
-
Прессшпан
4,0..4,5
-
0,01..0,01
5
25
60
1,3
Фарфор
6,5
-
0,01..0,00
5
20
120
2,4
Стекло
4,0..10
0,0005.
.
0,001
20..30
500..
2,2..
..1700
..4,0
кВ /
мм
Теплостойкост
ь
Удельн
.
вес
..0,001
28

29. Перенос тепла

• Большая часть энергии, потребляемой
электронными приборами преобразуется в
тепло. Перенос тепла осуществляется
одновременно за счет теплопроводности
материалов, конвективных процессов
окружающей среды, теплового излучения.
• В общем виде величина рассеиваемой
тепловой энергии (мощности, Вт) при
теплообмене описывается выражением:
• Ф = ∝