Для создания электронного устройства, обладающего  высокими технико-экономическими показателями приходится рассматривать различные  варианты его схемотехнической реализации и выполнять множество самых разнообразных расчетов.

   В настоящее  время наиболее эффективным способом получения самой разнообразной информации, характеризующей разрабатываемое электронное устройство, является математическое моделирование. Математическое моделирование – это использование вместо реального объекта его математической модели. В свою очередь математическая модель по существу является количественным описанием объекта.

   Для современного специалиста исключительно важно  осознать следующий факт. К настоящему времени развитие науки достигло такого уровня и количественное описание различных объектов является настолько точным, что очень многое отсутствующая информация об объекте может быть получена на основе только этого описания, без использования самого объекта. В определенном смысле математическое моделирование – это уровень развития науки в настоящее время. Особую роль при математическом моделировании играет ЭВМ, являющаяся инструментом моделирования. Математическое моделирование реально повышает эффективность труда специалиста.

   Особенно  важную роль математическое моделирование  играет в электронике и схемотехнике. Здесь наиболее существенными являются следующие обстоятельства:

   - большая  сложность и большое разнообразие  электронных устройств; традиционные методы анализа и синтеза и тем более интуитивные представления о работе устройств часто оказываются бесполезными;

   - особое  значение электроники и схемотехники  в современном мире, которое заставляет направлять большие усилия на ее развитие; так как это развитие возможно только при постоянном совершенствовании математического моделирования электронных схем, ему уделяется особое внимание, и выделяются значительные силы и средства;

   - необходимость  резкого сокращения сроков разработки и внедрения новых электронных устройств, что невозможно без математического моделирования;

   - сравнительно  хорошая изученность физических  процессов происходящих в электронных  приборах и устройствах, и наличие  развитой теории, что является  благодатной почвой для математического моделирования; ясность задачи моделирования электронных схем, прозрачность проблемы описания устройств электроники средствами математики стимулирует применение математического моделирования.

   Математическое  моделирование электронной схемы начинается с ввода в ЭВМ информации об электронных приборах (или элементах и компонентах интегральных схем) и способе их соединения.

   При использовании  современных систем схемотехнического  моделирования, оснащенных специальными программами (так называемыми графическими редакторами), ввод указанной информации обеспечивается изображением на экране ЭВМ электрической принципиальной схемы моделируемого устройства и указанием типов электронных приборов.

   По  указанному типу прибора система  моделирования обращается к соответствующей математической модели прибора и заменяет ей прибор, изображенный на схеме. Как уже отмечалось при рассмотрении отдельных приборов, математическая модель прибора – это совокупность его эквивалентной схемы и математических выражений, описывающих элементы эквивалентной схемы. После замены каждого прибора его эквивалентной схемой образуется математическая модель всего электронного устройства, т.е. совокупность электронной схемы устройства и математических выражений, описывающих элементы этой эквивалентной схемы.

   Разработанная в данном курсовом проекте электрическая  схема, также была разработана с  применением математического моделирования  на ЭВМ в среде программ: ELECTRONIC WORKBENCH 5.0 и ELECTRONIC WORKBENCH 8.0.

   Применение  математического моделирование в нашей работе позволило подобрать наиболее оптимальные режимы работы схемы, материальную базу для создания печатной платы. А так же математическое моделирование уже на этапе проектирования позволило нам выявить в схеме ситуацию риска, и исключить её. Что позволит нам в будущем упростить работы по наладке работы нашей электрической схемы собранной на печатной плате.

3 Проектирование печатной платы.  

     3.1 Проектирование печатной платы. 

       Проектирование печатной платы (ПП) состоит из следующих операций:

   1.Анализ  принципиальной электрической схемы: 

  а) установить возможность объединения выводов в единую зону электрического присоединения;

  б) определить порядок расположения печатных проводников в указанной зоне;

  в) выявить сильноточные линии электрической связи и составить перечень таких линий;

  г) ознакомиться с габаритными чертежами, входящими в схему электронных радиоэлементов(ЭРЭ), при необходимости сделать их эскизы, которые понадобятся для преобразования схемы и размещения ЭРЭ на ПП;

  д) наметить способы установки ЭР на ПП (рисунок 12, вертикально или горизонтально, выводами вверх или вниз и т.п.);

  е) наметить места расположения контрольных точек около ЭРЭ или на краю ПП.

Рисунок 12. Пример установки микросхемы на печатную плату 

  Перед тем как перейти к выполнению следующих операций, необходимо произвести реконфигурацию схемы:

  а) электрические связи между ЭРЭ на схеме показывают линиями;

  б) на условном обозначении ЭРЭ с тремя и более выводами расположения выводов приводят в соответствие с таковыми на установленном, на ПП элементе, если на выводы глядеть со стороны печатных проводников;

  в) устраняют все пересечения, которые могут быть ликвидированы путем графической деформации схемы. Переносом обозначений ЭРЭ, и их поворотом добиваются минимума числа пересечений линий электрической связи;

  г) линии внешних связей группируют за пределами схемы, на стороне, наиболее приемлемой для размещения зоны электрического присоединения;

  д) оставшиеся пересечения устраняют, проводя линии связи через ЭРЭ или их выводы; изображения ЭРЭ при необходимости деформируют: резисторы удлиняют, обкладки конденсаторов раздвигают и т.п.;

  е) если пересечение не может быть устранено или устраняется пересечением большого числа ЭРЭ, его отмечают П-образным переходом.

  Реконфигурация принципиальной схемы дает возможность:

  а) устранить мнимые и выявить реальные пересечения, которые не были показаны на принципиальной схеме;

  б) наметить конкретные пути устранения пересечений на ПП;

  в) получить приближенное взаимное расположение ЭРЭ на ПП.

  Реконфигурацию необходимо проводить последовательно, с тщательной проверкой правильности преобразований.

  2.Электрический печатный узел присоединяют к блоку через электрический соединитель, если требуется его быстрая замена, или без соединения. В обоих случаях на ПП должна быть создана зона электрического присоединения с расположенными в ней отверстиями, контактными площадками для электрического соединителя или для монтажа жгута проводов, плоского кабеля.

  3.Соединения на чертеже выполняют отрезками прямых линий, параллельных осям координат или составляющих с ними угол, кратный 15 градусам, проходящих через центры монтажных отверстий.

  При трассировке уточняют взаимное положение ЭРЭ, добиваясь равномерной плотности печатных проводников. Если разрабатывается многослойная ПП, то на компоновочном чертеже соединения выполняют своим цветом для каждого печатного слоя.

  Не следует, если это возможно, создавать на плате узкие места - участки, на которых ширина печатных проводников и зазоры между ними минимально допустимые, но также не рационально оставлять обширные участки, не занятые ни проводящим рисунком, ни ЭРЭ. Миниатюрность, технологичность, надежность - основные качества любой ПП.

  4.Конструирование элементов печатного рисунка состоит в определении ширины проводников, формы и размеров контактных площадок. Ширину печатных проводников в узких местах следует рассчитывать, принимая плотность тока 45...50 А/мм, толщину фольги 50 мкм. Элементы печатного рисунка на чертеже показывают упрощенно.

  5.Монтажное отверстие на чертеже показывают условным знаком (диаметр знака 2 мм при масштабе 1:1), обозначающим его диаметр.

  6.Конструкция элементов крепления ПП к блоку зависит от способа электрического присоединения. При наличии электрического соединителя ПП устанавливают в направляющих пазах и фиксируют защелками, что позволяет при необходимости быстро ее заменить.

  7.Внешние размеры платы должны соответствовать нормальным линейным размерам.

     Разработка печатной платы в  нашем курсовом проекте велась  посредством применения программных  средств представленных в ELECTRONIC WORKBENCH 7.0. 

  3.2  Разработка конструкции субблока системы управления 

  Разработанная логическая схема управления конструктивно может быть выполнена в виде отдельного модуля. Основой модуля является печатная плата, изготовленная из двухстороннего фольгированного стеклотекстолита. Модульное исполнение субблока системы управления имеет следующие преимущества:

     а) экономичное изготовление;

     б) простота эксплуатации;

     в) простота замены и ремонта;

     г) минимальные габаритные размеры.

  Печатная слоистая плата имеет фольгу (обычно медную), вытравленную в соответствии с рисунком монтажа. Микросхемы монтируются двумя основными способами - в отверстия и на поверхности. В первом случае в печатной плате сверлятся отверстия, в которые вставляются выводы микросхем (рис.16), и припаиваются к фольге.

  Во втором случае вместо отверстий применяются монтажные площадки. Иногда в плату впаивается специальная панелька (разъем), в которую вставляется микросхема. Это удобно при ремонте, но надежность такого соединения не велика.

     В нашем случае для простоты и надежности соединений выбираем крепление по средствам отверстий в плате. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Заключение.

     Цель  проекта - закрепление и систематизация полученных знаний по схемотехнике систем управления и подготовка к успешному выполнению других курсовых и дипломного проектов.  

      В ходе выполнения данного курсового  проекта мы вербально описали алгоритм работы заданного устройства, на основе этого описания составили и оптимизировали логическую схему управления устройством по заданному алгоритму, а также собрали логическую схему в среде Electronic Work Bench  и по этой логической схеме спроектировали печатную плату. Благодаря полученной печатной плате можно управлять при помощи программатора или компьютера пневмоприводами робототехнического комплекса.

      В результате работы над данным курсовым проектом  мы осуществили главную цель проекта - закрепили и систематизировали полученные знания по схемотехнике систем управления для успешного выполнения других курсовых и дипломного проектов. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Список  использованных источников: 

      1. Справочник по интегральным микросхемам. /Под ред. Тарабрина Б.В.   М.: Энергия 1980. 528 с. 

      2. Шило В.Л., Якубовский С.В. Цифровые  и аналоговые интегральные микросхемы. М.: Радио и связь 1989. 351 с. 

      3. Пономарев М.Ф. Конструкции и  расчет микросхем и микроэлементов ЭРА. М.: Радио и связь 1982 187 с.