Устройство механической развертки

   Введение

   Электронная аппаратура является одним из основных средств, используемых для удовлетворения научных, технических  и бытовых потребностей в обществе. Поэтому  необходимость в  электронной аппаратуре велика и в разработке постоянно находится  большое количество электронных средств. Наряду с этим возрастают требования к процессу проектирования по качеству так и затрачиваемым на эти цели средствам. Здесь важную роль играет конструктор, который путём создания и совершенствования элементной базы, новых методов конструирования, применения прогрессивных материалов и методов формообразования деталей и узлов, новой технологии изготовления способствует разрешению этих противоречий.

   Цель  данного курсового  проекта - формирование системного творческого  мышления при проектировании, развитие конструкторских и расчётных навыков. В пояснительной записке требуется провести анализ принципиальной схемы, выбрать элементную базу, удовлетворяющую заданным условиям в техническом задании, расчет надежности, аналитический расчет площади печатной платы, расчет топологических характеристик печатной платы, расчет вибропрочности модуля. Графическая часть включает в себя схему электрическую принципиальную, чертеж печатной платы, сборочный чертеж модуля.

 

    

    

    1. КРАТКОЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ  ЗАДАНИЕ 

1.1. Наименование и  область применения: Устройство механической  развертки изображение  может быть использовано  в рекламе, на  его основе можно  изготовить часы, а так же сформировать  изображение на “колесе” велосипеда.  

1.2. Основание для  разработки: задание на курсовую работу.

1.3. Источники разработки: Электронный ресурс в сети Интернет http://atlab.narod.ru/, статья “Механическая развертка изображения, или как вывести на вентилятор текстовую и графическую информацию”

1.4. Технические требования к модулю

1.4.1. Показатели назначения

      частота генератора, кГц, не менее       30

      количество  световых точек, пикселей, не менее     7х200

      размер  светового  символа, пикселей, не менее      7х5 

      Пределы оборотов вращения вентилятора, Об/мин, не менее   960..6000  

1.4.2. Показатели надежности:

      среднее время наработки  на отказ, ч, не менее     10000

      коэффициент готовности по ГОСТ 27.002-89 не менее    0,95

1.5. Условия эксплуатации:

1.5.1. Климатическое исполнение – УХЛ (умеренно-холодный климат)

1.5.2. Категория размещения на объекте – 3.1 (нерегулярно отапливаемых помещениях и объектах)

      диапазон  температур, °С        -40…+60

      влажность, %, не более        98 
 
 
 
 

1.5.3. Механические воздействия – М3 (стационарная, промышленных предприятий);

Вибрация:

      частота, Гц, не более        1…60

      ускорение, g, не более        2

Удары многократные:

      ускорение, g, не более        15

длительность  импульса, мс, не более      2…15.

 

    

    

    2. АНАЛИЗ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СХЕМЫ 

2.1. Анализ электрической  принципиальной схемы  поводиться для  выявления электрорадиоэлементов,  расположенных на  печатной плате  и вне ее.  

2.2. Выявление состава схемы и выявление ЭРЭ, расположенных на плате и вне платы. 

Схема модуля управления представлена на ПТЭС 467847.001 Э3, а модуля синтезатора изображения на ПТЭС 467847.002 Э3.

    Устройство  механической развертки  изображения состоит  из двух основных частей, вращающейся части(синтезатора) и схемы управления. Вращающаяся часть  обеспечивает непосредственное отображение информации,  а схема управления питает воздушный трансформатор и регулирует скорость вращения вентилятора. Схема управления построена на микроконтроллере DD1, в нем запрограммировано управление двумя каналами широтно-импульсной модуляции, эти каналы выполнены на основе полевых транзисторов VT1,VT2, n-типа подключенных к DD1  через токоограничивающие сопротивления R1 и R2.  Схема питает воздушный трансформатор напряжением 12 В, частота  питания порядка 31 кГц. Схема отображения также построена на микроконтроллере, питание на него подается через двухполупериодную схему выпрямления, выполненную на основе диодного моста VD8 и двух конденсаторов С1 и С2, и через стабилизатор напряжения DA1  подается на DD1. В DD1 введена программа управления светодиодами VD1..VD7, они должны быть расположены строго в линию и на максимально большом расстоянии от цента крыльчатки вентилятора   для того, что бы в последствии при вращении можно было  сформировать символы, используя стробоскопический эффект. Светодиоды подключены  к DD1 через токоограничивающие резисторы R1..R7.

    Все элементы располагаются  на печатных платах, выносных компонентов  нет.  

    Допускается замена транзисторов   IRF630(VT1,VT2) на IRF530 или на IRL2505, микросхемы КР1157ЕН502А (DA2) на LM7805.

    Элементов требующих дополнительных конструктивных мер (использование радиаторов экранов и т.д.) на плате нет.  
 
 

    Основные  требования к радиоэлементам:

    Для светодиодов

             Постоянние напряжение, В, не более      4

                Максимальный  ток, мА, не более      10

          Для конденсаторов 

             Номинальное напряжение, В, не менее      50

             Допуск, %, не более         5

             ТКЕ, *10^-6/ *C, не более       100

          Для резисторов

             Номинальная мощность, Вт, не менее     0.125

             Допуск, %, не более         10

          Для транзисторов

             Максимальная рассеиваемая мощность, Вт, не менее   1 

             Максимальное напряжение сток-исток, В     40

      

2.3. Анализ схем на наличие тепловых и электромагнитных полей

    В схеме присутствует один источник электромагнитного  поля - это воздушный трансформатор, но его излучение на работу схемы не влияет.

2.4. Во время анализа электрической принципиальной схемы выявлены электрорадиоэлементы расположенные на печатных платах и вне ее, так же   проведен анализ тепловых и электромагнитных полей.

 

    3 ВЫБОР ЭЛЕМЕНТНОЙ  БАЗЫ

 3.1 Основная цель  этой задачи — проверка элементной базы устройства на устойчивость к механическим и климатическим нагрузкам.

 3.2 Справочные данные  по устойчивости  элементов к климатическим  и механическим  воздействиям

Таблица 1

  Справочные данные по устойчивости элементов к климатическим механическим воздействиям 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 3.3 Выбранная элементная  база удовлетворяет  техническому требованию  по стойкости к  механическим и  климатическим воздействиям.

 

 

    4 РАСЧЕТ НАДЕЖНОСТИ ПРОЕКТИРУЕМОГО МОДУЛЯ

 4.1 Расчет производится с целью проверки возможности обеспечения данной принципиальной схемой, собранной на выбранной элементарной базе, требуемых показателей надежности в установленных условиях эксплуатации.

 4.2. Ориентировочный расчет надежности. Расчет производится для того, чтобы установить, есть ли необходимости в доработке принципиальной схемы с точки зрения надежности.

 

      Таблица 2

Таблица интенсивности отказов  основных групп элементов  в схеме.  

 

      Количество  точек пайки в  схеме индикации 

- конденсаторы: 2·2=4;

-резисторы: 2·7=14;

-светодиоды: 2·7=14;

-микросхема: 10·1=9;

-диодный  мост: 4·1=4;

     -стабилизатор  напряжения 3·1=3;

-выводы: 2

-всего:  50

   Количество точек пайки в схеме управления

-резисторы: 2·2=4;

-микросхема: 4·1=4;

-транзисторы  3·2=6

-выводы: 7

-всего:  17 

Таблица 3

Таблица интенсивности отказов для каждой группы элементов синтезатора.