Блок КБ63 стойки контроля

Московский ордена Ленина, ордена Октябрьской Революции

и ордена Трудового Красного Знамени

Государственный Технический Университет имени Н.Э. Баумана

Факультет _________________ЭИУК

Кафедра________________ЭИУ 1КФ

РАСЧЁТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовой работе по микросхемотехнике на тему:

"Блок КБ63 стойки контроля"

Калуга

Содержание

Раздел 1: Конструкторская часть

Назначение и принцип функционирования устройства

Расчет на действие механических нагрузок

Тепловой расчёт

Расчёт надежности

Расчет интенсивности отказов

Расчёт наработки на отказ

Расчёт вероятности безотказной работы изделия

Расчёт среднего времени восстановления изделия

Раздел 2: разработка технологического процесса сборки

Технологический процесс сборки

Аттестация разработанного технологического процесса

Список используемой литературы:

Введение

Целью данного курсового проекта является разработка принципиальной электрической схемы, структурной схемы, техпроцесса, технологической оснастки платы управления, использующейся в составе стойки блока контроля КБ-63.

Раздел 1: Конструкторская часть

Назначение и принцип функционирования устройства

Изделие, используется в составе блока КБ63 МВРИ 468.366.002 стойки контроля КС-6 МВРИ 468.261.002 в качестве блока управления.

Плата содержит автогенератор, собранный по кольцевой схеме на интегральном таймере DD1 (133АГ3), двоичные счётчики DD2, DD3, DD11, DD12, схему управления DD4…DD10. Указанные элементы представляют собой схему синхронизации. Для управления записью используются интегральные переключатели DD13…DD15, дешифраторы DD16, DD17, схема записи на узлах А3…А10, схема хранения состояния "Авария" на DD18…DD21.

Автогенератор, собранный по кольцевой схеме на интегральном таймере DD1, выбирает последовательность импульсов, которая используется для формирования временных диаграмм изделия.

Счётчики DD2, DD3, DD11, DD12 совместно с DD7.2, DD7.3, DD8.3 формируют последовательность импульсов, которая используется как сигналы "Проверка 1", "Проверка 2", "Проверка 3", а так же сигналы номера проверяемого канала в двоичном коде. Сигнал "Проверка 1" разрешает прохождение 6 импульсов. Начальные изменения и по одному импульсу "Проверка 2" и "Проверка 3".

Мультиплексоры DD13…DD15 используются для выдачи указанных сигналов управления в исполнительную схему, в зависимости от положения переключателя "Ручной - Автоматический" на передней панели блока КБ 63, либо от переключателей на передней панели, либо от схем управления и синхронизации. Сигналы номера канала подаются на демультиплексоры DD16, DD17, которые подключают каждый из 32-х разрядов регистра хранения состояния "Авария" (DD18…DD21) к схемам записи А3…А10.

Каждая указанная схема содержит ключи D1, D2, которые производят запись сигнала "Авария" от узла сигнала блока КБ 63 и его перезапись из регистра хранения для хранения до ручного гашения сигналом "Сброс". При этом импульс "Начало измерения" вызывает запуск процедуры измерения измерителем сопротивления, после завершения которой выдаётся сигнал "Запись результата", который записывает состояние "Авария" в регистр хранения состояния за проверяемый канал.

Сигнал "Авария" заносится в регистр только при работе измерителя на пределе блока КБ 63. Сигнал сброса (Конт. Х1/21), подаётся на схему сброса DD9.2, DD9.4, DD8.4, DD8.2, DD5, DD10.1, DD6.3 для формирования сигнала сброса от кнопки "Сброс" на передней панели изделия, либо "Сброс 1", "Сброс 2" от переключателя "Номер проверки". Триггеры DD4, DD5 используются для процессов при включении питания на схему синхронизации.

Расчет на действие механических нагрузок

Расчёт платы на действие вибрации.

Целью расчёта конструкции модуля РЭС при действии вибрации является определение действующих на элементы изделия максимальных перегрузок и перемещений.

При транспортировке и испытаниях устройство подвергается периодическому воздействию вибрации, вследствие чего необходимо проверить удовлетворяет ли разработанное устройство условиям вибропрочности.

Допускается испытывать изделие непосредственно в процессе транспортирования автотранспортом на расстоянии 1000 км при движении автомобиля со скоростью 20-40 км/ч.

Испытательная трасса выбирается из расчёта, чтобы 50 км трассы составляло асфальтированное шоссе, 300 км -булыжное шоссе, 550 км - грунтовая дорога и 100 км - пересечённая местность.

Блок считают выдержавшим испытание, если после испытания не обнаружено механических повреждений и он функционирует в соответствии с ТУ на устройство.

Периодическая вибрация характеризуется спектром (диапазон частот), виброускорением, перегрузкой. Коэффициент перегрузки n, амплитуда виброускорения а, и виброперемещения S связаны между собой соотношениями:

;

Исходными данными при расчёте на вибрацию являются: частота вибрации (диапазон частот) Гц; масса блока (части блока); коэффициент перегрузки.

При расчёте печатной платы с ЭРЭ задаётся (определяется) масса ПП и масса ЭРЭ

Исходя из условий эксплуатации и транспортировки задаём коэффициент перегрузки 2g (9,81).

Расчёт платы управления.

Определяем частоту собственных колебаний. При условии равномерного нагружения ПП на её поверхности ЭРЭ.

(Гц), где

, - масса ЭРЭ и ПП соответственно

- коэффициент, зависящий от способа закрепления ПП

- наибольший размер длины платы

(Н*м), где

- коэффициент Пуансона материала ПП

- модуль упругости материала ПП

- толщина материала ПП, м

- удельный вес материала ПП,

Выбираем способ закрепления ПП: опирание по 3-ём сторонам и защемление по 4-ой.

Коэффициент в этом случае считается следующим образом:

Параметры ПП:

=28 см

=14,7см

=0,15см

=1,3

=63,64

Найдём

= (7*0,15) + (2*1,1) + (5*1,2) + (2*0,15) +37+ (25*0,6+5*1,1+2*0,9) =1,05++2,2+6+0,3+37+22,3=68,85гр.

гр.

149,15 гр.

=0,83

Найдём :

==720 Гц

2) Находим амплитуду колебаний (прогиб) ПП на частоте при заданном коэффициенте перегрузки n.

== 0,00003

3) Определяем коэффициент динамичности , показывающий, во сколько раз амплитуда вынужденных колебаний на частоте , отличается от амплитуды на частоте

=1,04

4) Находим динамический прогиб ПП при её возбуждении с частотой :

, м

0,0000312 м

5) Определяется эквивалентная этому прогибу равномерно распределённая динамическая нагрузка :

, Па

59,47 Па

И максимальный распределённый изгибающий момент, вызванный этой нагрузкой:

, Н

0,103 Н

6) Находим максимальное динамическое напряжение изгиба ПП:

МПа

0,27 МПа

7) Условия вибропрочности выполняются, если , где

52,5

- предел выносливости материала ПП.

Для стеклотекстолита = 105 МПа

=1,8÷2 - допустимый запас прочности для стеклотекстолита.

Условия вибропрочности выполняются

0,27 ≤ 52,5

Расчёт на воздействие удара.

Ударные воздействия характеризуются формой и параметрами ударного импульса.

Ударные импульсы могут быть понусоидальной, четвертьсиноидальной, прямоугольной, треугольной и трапециевидной формы.

Максимальное воздействие на механическую систему оказывает импульс прямоугольной формы. Параметрами ударного импульса являются:

длительность ударного импульса (), с

амплитуда ускорения ударного импульса (Ну) 147

Целью расчёта является определение ударопрочности конструкции при воздействии удара.

Ударный импульс характеризуется только в течение времени и величина получила название условной частоты импульса.

Исходными данными для расчёта конструкции на ударопрочность являются:

параметры ударного импульса (, Ну)

параметры конструкции

характеристики материалов конструкции или собственная частота колебаний механической системы.

Расчёт на ударопрочность

1) Определим условную частоту ударного импульса:

2) Определим коэффициент передачи при ударе:

Для прямоугольного импульса:

Где n - коэффициент расстройки

- собственная частота колебаний механической системы

0,38

Находим ударное ускорение:

= 147*0,38 = 55,86

Где - амплитуда ускорения ударного импульса:

Рассчитываем максимальное относительное перемещение:

0,000017

5) Проверяем выполнение условий ударопрочности по следующим критериям:

Для ЭРЭ ударное ускорение должно быть меньше допустимого, т.е. < , где определяется из анализа элементной базы изделия.

Для ПП с ЭРЭ Smax<0,003b, где b - размер стороны ПП, параллельно которой установлены ЭРЭ;

0,000017 < 0,03*0,147 (0,000044)

0,000017 < 0,03*0,28 (0,00084)

Тепловой расчёт

Тепловой режим РЭС - пространственно-временное распределение температуры, соответствующее определенному пространственно-временному распределению тепловыделения в РЭС. Под заданным тепловым режимом понимается такой тепловой режим, при котором температура каждого из элементов РЭС равна заданной или не выходит за пределы, указанные для этого элемента. Если температура в любой точке температурного поля РЭС не выходит за допустимые пределы, то тепловой режим называется нормальным.

Стационарный тепловой режим характеризуется неизменностью температурного поля во времени вследствие наступления термодинамического баланса между источниками и поглотителями тепловой энергии.

Нестационарный тепловой режим характеризуется зависимостью температурного поля от времени.

Для обеспечения нормального теплового режима РЭС используются различные системы обеспечения теплового режима (СОТР). Каждая система характеризуется особенностями структуры, интенсивностью теплообмена, техническими показателями. Структура СОТР определяется также областью использования, видом аппаратуры.

Наиболее распространены СОТР с естественным (или принудительным) воздушным охлаждением.

Предварительная оценка тепловой нагрузки ЭРЭ

Целью расчета теплового режима является определение температуры нагретой зоны и среды вблизи поверхности ЭРЭ, необходимых для оценки надежности. Для предварительной оценки естественного воздушного охлаждения исходными данными являются:

конструкторское исполнение РЭС: стойка с блоками, в которых шасси расположены горизонтально или вертикально; в виде отдельного блока с аналогичным расположением шасси;

габаритные размеры стойки (блока), м;

мощность источников тепла внутри стойки (блока), Вт.

По этим исходным данным определяется удельная мощность, рассеиваемая в блоки. Если мощность, рассеиваемая в блоках, примерно одинакова (различие не более 15%), то удельная мощность (Вт/м²) рассчитывается по формуле:

где - мощность i-го источника тепла (транзистор, БИС, сопро-тивление и т.д.), Вт; - габаритные размеры стойки (блока), м.