Расчет гитарного микшера

Содержание.

Введение………………………………………………………………………………

 

1.Конструкторская часть. Разработка конструкции гитарного микшера.

1.1.Выбор элементной базы…………………………………………………………….

1.2.Выбор типа печатной платы………………………………………………………..

1.3.Выбор метода изготовления печатной платы……………………………………..

1.4.Выбор размеров печатной платы…………………………………………………..

1.5.Выбор группы жёсткости печатной платы………………………………………..

1.6.Выбор класса точности печатной платы…………………………………………..

1.7.Выбор материала основания  печатной платы…………………………………….

1.8.Выбор шага координатной сетки……………………………………………………..

1.9.Выбор диаметров отверстий…………………………………………………………..

1.10.Выбор вариантов установки элементов……………………………………………..

1.11.Выбор и размещение элементов  проводящего рисунка……………………………

 

2.Технологическая часть. Разработка технологического процесса сборки изделия.

2.1.Определение типа производства………………………………………………………

2.2.Выбор варианта технологического процесса сборки………………………………...

2.3.Обоснование разработки технологического  процесса на операции………………...

2.4.Выбор средств технологического оснащения………………………………………...

2.5.Выбор технологических материалов…………………………………………………..

 

3.Расчётная часть проекта.

3.1.Расчёт надёжности гитарного микшера………………………………………………

3.2.Расчёт технологичности конструкции………………………………………………

3.3.Расчёт элементов печатного монтажа……………………………………………….

 

Заключение……………………………………………………………………………..

Литература………………………………………………………………………………...

 

Приложение А: Перечень элементов.

Приложение Б: Спецификация.

Приложение В: Комплект технологической документации

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение.

Целью данного курсового проекта  является разработка конструкции гитарного  микшера.

Многие начинающие музыканты и гитаристы используют затруднения с приобретением  доступной по цене аппаратуры, предназначенной  именно для работы с электрогитарой и микрофонами. Обычно используются бытовые усилители звуковых частот, не имеющие специальных высокоомных входов для подключения электрогитары, тем более двух. Как правило, входное сопротивление бытовых усилителей не превышает 47 кОм. Такое недостаточно высокое входное сопротивление сильно шунтирует высокоомные звукосниматели и приводит к разочарованию от полученного звука инструмента. Для Электрогитары, оснащенной электромагнитными звукоснимателями, требуется высокое входное сопротивление усилителя – не менее 1 Мом.

Наличие микрофонного входа еще не решает проблему совместимости  усиления сигналов от микрофона и  гитары. Общий для всех входов блок регулировки тембра и громкости не обеспечивает требуемого звучания ни для электрогитары, ни для микрофона.

Зачастую в  усилителях отсутствует и линейный выход, который необходим для  записи музыкальной партии гитариста, чтобы после прослушивания работать над ошибками.

Микшер собран в корпусе с размерами 320х60х100 мм, изготовленном из металла. Печатные паты изготовлены из стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Размеры платы эмиттерного повторителяканала В 25х57 мм, платы сетевого блока питания – 38х64 мм.

При разработке печатных плат использовалась программа DipTrace Lite Edition V1.50 (Файлы с расширением dip), а для разработки передней панели – программа FrontDesigner 3.0 (Файлы с расширением fpl).

Рисунок передней панели печатался на струйном принтере на обычной бумаге, затем проводилось  одностороннее ламинирование. Защищенные ламинатом передняя фальшпанель обращена наружу, незащещенной стороной она приклеена к предварительно покрашенной металлической панели микшера клеящим епрпндошои RADEX, предназначенным для склеивания бумаги. Перед приклеиванием фальшпанели, используя наждачную бумагу с мелким зерном, надо придать окрашенной поверхности небольшую шороховатость. После этого следует удалить сухой тканью аыль и нанести на обратную поверхность клей. Этот клей не проникает сквозь бумагу и не растворяет чернила принтера, а после высыхания прочно удерживает ламинированную фальшпанель и защищает ее от возможных механических повреждений.

Измерения параметров микшера проводились с помощью  прибора РАП-ТВ-УКВ (радиочастотный анализатор передатчиков), предназначенного для измерения параметров ТВ и  УКВ передатчиков на радиочастотах. Он имеет возможность проведения измерений на звуковых частотах.

При испытании микшера использовались усилитель музыкального центра Nechnics SC-CA1060 (2х40 Вт), электрогитара Yamaha EG112UP, электроакустическая гитара EpiphonePR-4E и доработанный миерофон Philips SBC MD 150 китайского производства. Работа микшера получила хорошую оценку моих друзей – музыкантов; отмечено удобство работы с ним.

 

 

 

 

 

 

 

2.Расчетная часть

 

2.1 Расчет эмитерного повторителя

Uкэ = Uп/2 = 4.5/2 = 2,25В

U_RЭ = Uп – Uкэ = 4.5 – 2.25 = 2.25В

Pк = Uкэ*Iко = 2.25*30 = 67.5мВт

По рассчитанным данным выбираем Транзистор:

КТ315Б

h₂₁ = 50

Iэо ≈ Iко = 30мА

Rэ = U_RЭ/Iэо = 2.25/30 = 75Ом

P_RЭ = Iэо*U_RЭ = 2.25*30=67.5мВт

Выбрать тип

 

Расчет входной цепи

Iбо = Iко/h₂₁ = 30/50 = 0.6мА

Iдел = 10*Iбо = 0,6*10 = 6мА

U_Rб2 = U_RЭ + Uбэ = U_RЭ +0.7В = 2.25+0.7 = 2.95В

R_б2 = U_Rб2/Iдел = 2.95/6=490Ом

P_Rб2 = U_Rб2*Iдел = 2.95*6 = 17.7мВт

U_Rб1 = Uп – U_Rб2 = 4.5 – 2.95 = 1.55В

R_б1 = U_Rб1/(Iдел + Iбо) = 1.55/(0.6 + 6) = 1.55/6.6 = 235Ом

P_Rб1 = U_Rб1*(Iдел + Iбо) = 1.55*6.6 = 10мВт

 

2.2 Расчет надежности

 

λ₀ – средняя интенсивность отказов;

α – поправочный коэффициент;

К_н – коэффициент нагрузки (равен 0,5-0,7, а для микросхемы – 1)

 

2.2.1 Определение групповой  интенсивности отказов

 

Для каждого типа элементов определяем значение групповой интенсивности отказов, пользуясь формулой:

 

α_тр  = n_i * λ_0i * α_i , где n_i – число элементов группы.

Результаты расчетов сведены в  таблице 13.

 

Таблица 1 – Групповая интенсивность отказов.

Наименование и тип элементов	n	λ0 (10-6) 1/час	Кн	α	n*α* λ0(10-6)
Резисторы МЛТ – 0,125	37	0,5	0,6	0,7	12,95
Резисторы СП4-1	8	1,2	0,6	0,38	3,65
Конденсаторы К10-17	14	0,9	0,5	0,18	2,27
Конденсаторы К73-17	4	1,6	0,5	0,55	3,52
Конденсаторы К50-35	15	0,9	0,5	0,68	9,18
Конденсаторы К53-10	1	1,3	0,5	0,55	0,71
Транзисторы КП303Е	2	0,9	0,4	0,18	0,32
Транзисторы КТ3102ЕМ	2	0,8	0,4	0,18	0,29
Диоды Д9Б	2	1,4	0,7	0,87	2,44
Диоды КД522Б	2	1	0,7	0,87	1,74
Микросхемы К544УД2А	7	1,1	1	1	7,7
Светодиод АЛ307ГМ	1	1,7	0,7	0,87	1,48
Пайка	236	0,15	1	1	35,4
λиз					81,65/220,455

 

 

2.2.2 Определение интенсивности отказов

 

Интенсивность отказов всего изделия  определяется по формуле

 

λ_из  = Кэ * ∑ n_i * λ_0i * α_I                                                                                                                                      (6)

где: Кэ – коэффициент учитывающий  условия эксплуатации (для стационарной аппаратуры Кэ = 2,7).

λ_из = 2,7 * (12,95+3,65+2,27+3,52+9,18+0,71+0,32+0,29+2,44+1,74+7,7+1,48+35,4) * 10^-6=220,455(1/час)

 

2.2.3 Определение наработки до  отказа

 

Наработка до отказа рассчитывается по формуле:

 

Т = 1/ λ_из (час)                                                                                                            (7)

Т = 1/220,455=4536 (час)

 

2.2.4 Определение вероятности безотказной работы

 

Вероятность безотказной работы определяется по формуле:

 

P(t) = e^-λt                                                                                                                                                                                     (8)

 

Значение  t выбираем 10,100,500

P(t)1 = е^(- 220 * 10^{-6 *} 10) = 0.0022

P(t)2 = е^(- 220 * 10^{-6 *} 100) =0.022

P(t)3 = е^(- 220 * 10^{-6 *} 500) =0.11

 

2.3 Расчет технологичности конструкции

 

2.3.1 Коэффициент использования микросхем и микросборок рассчитывается по формуле:

 

Кис.мс = Нмс / Нэрэ                                                                                                        (9)

 

где: Нмс = 7 – количество микросхем  и микросборок;

Нэрэ = 102 – общее количество ЭРЭ в изделии.

Кис.мс = 7/102 = 0,069

 

2.3.2 Коэффициент повторяемости  микросхем и микросборок рассчитывается  по формуле:

 

Кпов.мс = 1- (nмс / Нмс)                                                                                           (10)

 

где: nмс = 1 – количество типоразмеров корпусов и микросборок;

Нмс = 7 – общее количество микросхем  и микросборок.

Кпов.мс = 1- (1 / 7) = 1 – 0,14 = 0,86

 

2.3.3 Коэффициент стандартизации  конструкции рассчитывается по  формуле:

 

Кпр = (n – n₀) / n = 1 – (n₀ / n)                                                                                     (11)

 

где: n – общее количество типоразмеров составных частей;

n₀ – количество типоразмеров оригинальных составных частей.

Кпр = 1 – (1/12) = 0,92

 

2.3.4 Коэффициент унификации рассчитывается по формуле:

 

Кц = (Н – n) / Н = 1 – n / Н                                                                                         (12)

 

где: Н – Общее количество составных  частей изделия:

Кц = 1 - (18/105) = 0,886

 

2.3.5 Коэффициент механизации и автоматизации установки ЭРЭ на печатные платы рассчитывается по формуле:

 

Каму = Нэрэ.аму / Нэрэ                                                                                             (13)

Каму = 87/102 = 0,85

 

2.3.6 Коэффициент механизации и автоматизации монтажа рассчитывается по формуле:

 

Кам = Нам / Н                                                                                                             (14)

 

где: Нам – количество соединений выполняемых автоматически;

Н – общее количество соединений в изделии.

Кам = 236/236 = 1

 

2.3.7 Коэффициент применяемости  типовых технологических процессов  рассчитанных по формуле:

 

Ктп = (Дтп – Етп) / (Д - Е) = Nттп  / N                                                                       (15)

 

где: Дтп и Етп (Nттп) – количество деталей и сборочных едениц, изготавливаемых  по ТТП;

Д и Е (N) – общее количество деталей  и узлов.

Ктп = 105/105 = 1

 

 

Бпок = 4 – ((Тн – Тф) / Т)                                                                                           (16)

где: Тн – нормальное значение коэффициента;

Т – эквивалент одного балла (см таблицу 14).

 

Таблица 2 – Технологичность конструкции.

Коэффициент	Нормативное значение	Эквивалент одного балла	Фактическое значение
1. Коэффициент использования микросхем и микросборок	0,75	0,18	0,069

 

 

 

Продолжение таблицы 2.

2. Коэффициент повторяемости микросхем  и микросборок	0,95	0,02	0,86
3. Коэффициент стандартизации конструкции	0,15	0,05	0,92
4. Коэффициент унификации	0,45	0,12	0,89
5. Коэффициент механизации и автоматизации установки ЭРЭ на печатные платы	0,8	0,8	0,85
6. Коэффициент механизации и  автоматизации монтажа	0,87	0,3	1
7. Коэффициент применяемости ТТП	0,6	0,15	1

 

 

Бпок1 = 4 – ((0,75 – 0,069) / 0,18) = 0,22;

Бпок2 = 4 – ((0,95 – 0,86) / 0,02) = -0,5 принимаем 0 балов;

Бпок3 = 4 – ((0,15 – 0,92) / 0,05) = 19,4 принимаем 5 балов;

Бпок4 = 4 – ((0,45 – 0,89) / 0,12) = 0,33;

Бпок5 = 4 – ((0,8 – 0,85)  / 0,8) = 4,09;