Конструирование РЭТ. Радар детектор

Gerber файл представляет собой текстовое описание последовательности команд, направленных на прорисовку различных элементов топологии (контактных площадок, переходных отверстий, линий, дуг, текстовых надписей) с помощью графопостроителя. Таким образом, данные в формате Gerber представляют собой программный код, управляющий выбором инструмента рисования, перемещением его в точку с заданными координатами и выполнением самой операции рисования. При изготовлении фотошаблонов, рисование насветочувствительной плёнке производится световым пятном заданной формы — апертурой.Обычный формат Gerber является подмножеством форматов семейства EIA Standard RS-274D. Расширенный формат Gerber, иначе называемый RS-274X, включает в себя ряд дополнительных возможностей, таких как заливка полигонов, комбинирование негативных и позитивных изображений, задание пользовательских апертур. Также, файл в формате RS-274X содержит в своём заголовке список используемых апертур, что даёт пользователям возможность обмениваться данными без необходимости отдельного описания используемых инструментов.Формат RS-274X является надмножеством формата EIA Standard RS-274D. Он поддерживает как коды параметрических данных (G-коды) и коды апертур (D-коды), так и массивы параметров. Массивы параметров являются наборами данных, описывающих или проект целиком, или его части, называемые слоями, благодаря этому значительно расширяются возможности стандартного формата Gerber. Отметим также, что формат RS-274X был изначально разработан корпорацией Gerber Systems, признанным производителем CAD/CAM систем, устройств широкоформатной печати и оборудования прецизионной резки.Для спроектированной в данном курсовом проекте печатной платы был осуществлён экспорт слоёв в стандарт «Gerber RS-274x» при помощи соответствующей функции среды Ultiboard.В дальнейшем на этапе технологической подготовки производства полученные файлы могут быть обработаны в программах технологической подготовки данных для производства печатных плат (CAM), таких как: CAM350, CAMTASTIC, GerbTool и другие.КОНСТРУКТОРСКИЕ РАСЧЁТЫРасчёт характеристик безотказности модуляНадежность - возможность аппаратуры не изменять свои результатыпри постоянной эксплуатации. Чтобы рассчитать надежностьнужноопределить показатели надежности изделия по известным характеристикам надежности составляющих элементов и условиям эксплуатации.Надежность это комплексное свойством, которое обуславливается:безотказностью; долговечностью; ремонтопригодностью; сохранностью.Основным характеристиками надежности является безотказность, определяемая следующими характеристиками: вероятностью безотказной работы Р(t), интенсивностью отказов λ(t), средним временем безотказной работы Tср.Вероятность безотказной работы – это вероятность того, что в определенномпромежутке времени или в пределах заданной наработки не произойдет ни одного отказа.Начальные данные:Условия эксплуатации – портативная аппаратура (поправочные коэффициенты К1 = 1,04; К2 = 1,03);Температура окружающей среды ( +15ºС +35ºС);Влажность – нормальная (поправочный коэффициент К3 = 1);Атм. давление соответствует 0-1 км высоте над уровнем моря (поправочный коэффициент К4 = 1);Коэффициенты нагрузки элементов схемы (Кн)- для резисторов – 0,5- для конденсаторов рассчитывается по формуле:Кн = Uраб/ Uномдля транзисторов – 0,1;- для электрических соединений – 1;- для остальных элементов - 1Интенсивность отказов элементов с учетом условий эксплуатации определяется по формуле:λj =λoj*Кj, (5)гдеλoj – интенсивность отказов элементов в номинальном режиме;Кj– поправочный коэффициент.Определяем поправочный коэффициент по формуле;Кj= К1*К2*К3*К4, (6)Где коэффициенты:К1 –учитывает воздействия вибраций;К2 – учитывает ударные нагрузки;К3 –учитывает воздействия влажности и температуры;К4 –учитывает воздействия давления окружающей среды;Кj= 1,04*1,03*1*1 = 1,07Интенсивность отказов компонентов в рабочем режиме высчитывается по формуле:(7)гдеλj– интенсивность отказов элементов, с учетом условий эксплуатации;αj–поправочный коэффициент, учитывающий коэффициенты нагрузки и рабочей температуры элементов.Интенсивность отказов прибора определяется по формуле:(8)где∑λjр – сумма интенсивностей отказов группы элементов;Nj– количествоэлементов в группе.Среднее время наработки до отказа определяется по формуле:(9)гдеλ – интенсивность отказов прибора.Расчет вероятности безотказной работы производится по формуле:(10)где λ – интенсивность отказов прибораРезультаты расчетов приведены в таблице 6.Таблица 6.Порядковый номер группы элементовНаименование элементовКоличество элементовПоправочные коэффициентИнтенсивность отказов λ×10^-6 1/часЭлементов в номинальном режимеЭлементов с учетом условий эксплуатацииЭлементов в рабочем режимеГруппы элементов в рабочем режимеjNjαiλojλjλjpλjp* Nj1Резистор140,510,240,2570,131 1,8342Конденсатор100,30,150,1610,0480,483Транзистор10,850,50,5350,4550,4554Диод410,40,4280,4281,7125Светодиод10,850,10,1070,090,096Логические устройства1010,0230,0230,0230,237Плата110,70,7490,7490,7498Разъём110,30,3210,3210,3219Соединение пайкой9410,010,0110,0111,034Интенсивность отказов прибора 6,905Среднее время наработки до отказа Тср144823Вероятность безотказной работы за 10000 ч0,92Среднее время наработки на отказ соответствует заданному в техническом задании, следовательно, требования надежности выполнены.Расчет виброустойчивости модуляВиброустойчивость модуля можно найти по его собственной частоте (Гц), определяемой по формуле (11):,(11)где а – длина пластины, см;h – толщина пластины, см;с – частотная постоянная.Чтобы выполнялись условия виброустойчивости нужно, чтобы собственная резонансная частота модуля была минимум в 5 раз выше частоты возможной внешней возмущающей силы для исключения возникновения резонанса.Значения частотной постоянной в зависимости от варианта закрепления и от отношения длин сторон платы определяются по таблице 4.1. В качестве варианта установки разрабатываемого узла будем использовать вариант установки путем закрепления винтами по углам. Схема закрепления платы приведена на рисунке 17.Рис. 6. Вид закрепления платыОтношение сторон: а/b=2. Найдем частотную постоянную с=45,8. Формула (11) используется для расчёта стальных ненагруженных пластин. Если пластина изготовлена не из стали, а из другого материала, то в формулу вводится поправочный коэффициент на материал:,(12)где ЕСФ и ρСФ - модуль упругости (3.45×105 кг/см2) и плотность (1,85 г/см3) стеклотекстолита фольгированного; Ес и ρc - модуль упругости (21*105 кг/см2) и плотность (7,35 г/см3) стали. Тогда Км=0,69.Если пластина равномерно нагружена, то вводится поправочный коэффициент на массу элементов:, (13)где МЭ – масса элементов, равномерно размещенных на пластине, равна 30 г (см. табл.2);Массу непосредственно печатной платы рассчитаем по формуле: , (14)где r – плотность материала, (стеклотекстолит r=1850 кг/м3) ;V – объем платы, м3.Объем печатной платы рассчитаем с учетом четырех базовых отверстий, служащих для ее крепления к направляющим блока.Диаметр отверстий выбираем 2 мм в соответствии с ГОСТ 10317—79. ,(15)где а=0,13 м – длина платы;b=0,07 м – ширина платы;h=0,002 м – толщина платы;r=0,002 м –радиус базовых отверстий;n =4– количество отверстий.Тогда по (13) Кмас=1/1.1=0.9Таким образом, формулу для определения собственной частоты колебаний равномерно нагруженной пластины можно записать в следующем виде:=0,9*0,69*45,8*200000/169=33658 ГцПри подстановке данных в формулу (7) получится fc=54201 Гц. Внешняя возможная верхняя частота из технического задания равна 15 Гц. Так как собственная резонансная частота модуля в 3000 раз превышает внешнюю возможную частоту, то вероятность выполнения условия резонанса исключена, а,следовательно, условие виброустойчивости выполнено.ЗАКЛЮЧЕНИЕВ данной курсовой работе была проведенаразработка модуля первого уровня радара-детектора. При этом использовались программы автоматической компоновки и обработки схем (Multisim) и печатных плат (Ultiboard). Были разработана печатная плата, при этом был сделан выбор типа, класса точности, материала, необходимых покрытий для маркировки и защиты от влаги. На основе требований были рассчитаны размеры печатной платы, произведена её компоновка, трассировка и создание технологических файлов. В работе былирассчитаны безотказность требуемого модуля и оценка устойчивости к вибрации.Требования курсового задания были полностью учтены. Особое внимание обращалось на обеспечение высокой надежности и массогабаритные характеристики разрабатываемой печатной платы, что необходимо при разработке носимой аппаратуры. Вариант компоновки и соответствующий ему вариант трассировки являются достаточно удачным. Проведенные проверочные расчеты показали состоятельность конструктивных решений, применяемых при проектировании.Привыполнении данного курсового проекта применялись знания, которые были получены в процессе изучения курса «Конструирование специальных изделий и систем», а также закреплены практические навыки работы с САПР Ultiboard.СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ1. В.С. Глушков Конструктивно–технологический расчет печатного монтажа. Учебное пособие, Омск, Омавиат, 2006г.2. В.С. Глушков Разработка и основные правила оформления конструкторской документации на печатные платы, и печатные узлы радиоэлектронных устройств. Учебное пособие, Омск, Омавиат, 2004г.3. Леухин В.Н. Проектирование радиоэлектронных узлов: Учебное пособие. – Йошкар-Ола: Периодика Марий Эл, 2003.4. Горохова И.В.Справочник Надежность электрорадиоэлементов, 2002г5. Медведев А. М.: Печатные платы. Конструкции и материалы. - М: Техносфера, 2005 г.6. Ярочкин Г. В.: Радиоэлектронная аппаратура и приборы. М: Академия 2004 г.7. Справочник для элементов монтажа на поверхности КМП 06: Электронная база данных8. Справочник радиолюбителя. Полупроводниковые приборы и их зарубежные аналоги: Электронная база данных.Приложение 1