4.1 Пояснювальна записка

Вимоги до загальної структури ПЗ та графічної частини КР у залежності від виду завдання наводяться нижче.

Розробка конструкції ЗВТ з використанням стандартної елементної бази.

Для КР, що виконується за першим типом завдання (див. розділ 4), рекомендується наступна структура ПЗ:

Титульний аркуш;

Завдання на курсову роботу;

Реферат;

Зміст;

Вступ;

1. Опис роботи ЗВТ і розробка його електричної принципової схеми;

2. Розрахунок радіатора потужного напівпровідникового елементу ЗВТ та розробка його конструкції;

3. Розрахунок екрану для захисту чутливих елементів ЗВТ від впливу електромагнітних завад та розробка його конструкції;

4. Розробка креслення плати ЗВТ;

5. Розробка складального креслення плати ЗВТ;

6. Розробка складального креслення корпусу ЗВТ;

Висновки;

Перелік посилань на джерела;

Додатки.

Нижче наведено вимоги до змісту основних розділів.

Вступ. У цьому розділі вказується на значення вимірювання вибраного параметра в контексті загальних задач інформаційно-вимірювальної техніки, дається короткий огляд відомих схемотехнічних рішень та конструкцій, обґрунтовується постановка теми роботи, а також висвітлюється значення розробленого ЗВТ чи приладу для підвищення ефективності виробництва.

Опис роботи ЗВТ і розробка його електричної принципової схеми. В цьому розділі подається опис роботи ЗВТ як з точки зору проведення вимірювань, так і з точки зору прийнятих схемотехнічних рішень. Наводиться повна електрична принципова схема ЗВТ, виконана згідно вимог існуючих в Україні стандартів та нормативних документів. Описується специфіка схеми та використана елементна база. До електричної принципової схеми ЗВТ оформляється перелік елементів, який наводиться в додатках.

Повна електрична принципова схема ЗВТ оформляється на аркуші формату А1. На рис. 4.1 наведено приклад оформлення принципової електричної схеми ЗВТ.

Рисунок 4.1 – Схема електрична принципова блока живлення ЗВТ

Розрахунок радіатора потужного напівпровідникового елементу ЗВТ та розробка його конструкції. В цьому розділі необхідно обґрунтувати та вибрати тип радіатора і розрахувати його для заданого потужного напівпровідникового елементу чи кількох елементів пристрою з інтенсивним тепловиділенням за такими умовами: вид охолодження, швидкість повітря навколо радіатора, теплова потужність розсіювання елемента, температура навколишнього середовища, максимально допустима температура p-n – переходу, товщина основи радіатора, матеріал радіатора. Після розрахунку, по отриманих даних, необхідно мінімум у двох проекціях зобразити вузол радіатора (формат А4).

Потужний напівпровідниковий радіоелемент разом з радіатором, до якого він прикріплений утворюють вузол радіатора. Елементами вузла радіатора можуть бути активні напівпровідникові (діоди, транзистори, мікросхеми) радіоелементи та деталі їхнього кріплення (кутники, гвинти, гайки, шурупи, планки, панелі).

У місцях кріплення радіоелементу до корпусу приладу необхідно зробити розрізи, або перерізи, щоб показати, яким чином він приєднується до елементів конструкції. Однак розрізати сам радіоелемент і показувати його внутрішню будову не рекомендується. Для правильного розуміння конструкції вузла кріплення необхідно встановити мінімальну кількість його видів. При застосуванні неметалічних деталей у вузлі (прокладок, панелей, підставок) їх необхідно виділити відповідним штрихуванням. На кресленні вузла треба вказати усі необхідні розміри.

Приклад оформлення креслення вузла радіатора наведено на рис. 4.2. До складального креслення вузла радіатора розробляється специфікація, яка наводиться в додатках.

Розрахунок екрану для захисту чутливих елементів ЗВТ від впливу електромагнітних завад та розробка його конструкції. В цьому розділі необхідно розрахувати геометричні параметри екрану (довжина, ширина, висота, товщина та матеріал стінки) для вхідної ланки ЗВТ, чутливої до електромагнітних завад, за такими умовами: тип завади, частота поля завади, мінімальна відстань від вхідної ланки ЗВТ до джерела завади, величина напруги джерела завади, допустима напруга завади у вхідній ланці пристрою, тип екрану. Розрахунок потрібно здійснювати окремо для магнітної та електричної складових електромагнітного поля завади. Після цього треба вибрати екран з найбільшою товщиною стінки. У розрахованому екрані необхідно передбачити елементи кріплення його до поверхні плати ЗВТ, а також (при необхідності), певні конструктивні отвори. На конструкцію екрану окремого креслення робити не потрібно. Екран необхідно зобразити на складальному кресленні плати.

Розробка креслення плати ЗВТ. У цьому розділі необхідно розробити плату ЗВТ згідно вимог існуючих стандартів. Креслення плати повинно нести повну інформацію щодо її виготовлення, а саме: зображення плати з боку друкованого монтажу, розміри друкованої плати (ДП), всіх її елементів, а також розміри відстаней між ними та відомості про матеріал, з якого виготовлена плата. Розміри кожної сторони ДП повинні бути кратними 2.5 при довжині до 100 мм, 5 при довжині до 350 мм, 10 при довжині понад 350 мм.

Максимальний допустимий розмір любої із сторін ДП не повинен перевищувати 470 мм. Співвідношення лінійних розмірів сторін ДП вибирається з ряду: 1:1, 1:2, 2:3, 2:5, але не більшим за 3:1. Товщини плат, у відповідності до вимог друкованого монтажу, можна вибирати з ряду: 0.8, 1.0, 1.5, 2.0, 2.5, 3.0 мм.

Креслення ДП може бути виконане в натуральну величину, або із збільшенням: 2:1, 4:1, 5:1, 10:1.

Розробка креслення ДП починається з нанесення координатної сітки, яка має крок 2.5 мм. При цьому лінії сітки повинні нумеруватись. Починається нумерація ліній сітки з лівого нижнього кута.

Центри всіх отворів на ДП необхідно розмістити у вузлах координатної сітки. Якщо ж, внаслідок конструктивних особливостей радіоелементу цього досягти неможливо, то тоді центр одного з отворів розміщують у вузлі

Рисунок 4.2 – Вузол радіатора ЗВТ

координатної сітки, а центри інших – на вертикальних і горизонтальних лініях сітки. Однак, на складальному кресленні плати на такий елемент робиться окреме складальне креслення (виноска).

Діаметри монтажних отворів вибираються з ряду: 0.4, 0.6, 0.8, 1.0, 1.3, 1.5, 1.8, 2.0, 2.2 мм. Для спрощення виконання графіки плати монтажні та кріпильні отвори зображаються колами однакового діаметру з різним заповненням кольором.

З метою уніфікації плат на одній ДП не рекомендується мати більше ніж 3 різних діаметри отворів. Кожен монтажний отвір повинен мати контактну площадку.

Контактна площадка – це металізована ділянка навколо монтажного отвору, яка має електричний контакт з друкованим провідником. Форма контактної площадки може бути довільною.

При розробці креслення ДП необхідно слідкувати за тим, щоб відстань від краю провідника, контактної площадки чи кріпильного отвору до краю плати була не меншою за власну товщину ДП.

Друковані провідники на платі зображаються у виді відрізків ліній, які співпадають з лініями координатної сітки, або знаходяться по відношенню до них під кутом, який кратний 15^о. При цьому кут нахилу провідників один відносно одного не повинен бути меншим за 90^о. При необхідності друковані провідники можна виконати довільної форми, а їхні перегини округлювати. Провідники, ширина яких менша за 2.5 мм зображаються однією суцільною лінією. При ширині провідника, що є більшою за 2.5 мм він зображається двома лініями з внутрішнім штрихуванням під кутом 45^о.

Для правильного проведення друкованого монтажу необхідно знати габаритні розміри відповідних радіоелементів. Конструктивні розміри радіоелементів наводяться в довідниковій літературі [2, 3, 4].

На поверхні плати слід передбачити місця для розміщення електромагнітного екрану і малопотужних радіаторів, враховуючи, що сумарна площа радіаторів на поверхні ДП не повинна перевищувати 1/3 площі плати. Креслення плати необхідно зобразити на аркуші формату А2.

Розробка складального креслення плати ЗВТ. У цьому розділі здійснюється розробка складального креслення плати з екраном та радіаторами.

Складальне креслення плати разом з певною кількістю елементів і припою утворюють друкований вузол. Друкованим вузлом називається друкована плата разом з прикріпленими до неї навісними елементами. Складальне креслення друкованого вузла позначається "Плата друкована. Складальне креслення". Складальне креслення друкованого вузла повинно давати повну уяву про навісні радіоелементи та інші деталі, їхнє розміщення і встановлення на платі, а також відомості про:

- маркування позиційних позначень електро- та радіоелементів;

- умовні позначення виводів елементів (трансформаторів, реле, котушок індуктивності та ін.);

- нумерацію вихідних контактів, полярності елементів згідно з електричною принциповою схемою на друкований вузол.

У місцях кріплення установлювальних деталей (стійок, втулок, скоб) необхідно навести місцеві розрізи.

Навісні елементи зображаються спрощено, якщо це не заважає правильному розумінню креслення. Їх розміщують паралельно поверхні плати паралельними рядами, або рядами, що розміщені під кутами 90^о одні відносно одних. Варіанти установки елементів на плату вибираються з відповідних таблиць стандартів [5-10].

Складальне креслення повинно мати два види, один з яких - це розміщення елементів на платі з верху, а інший - з боку. На виді з верху зображаються усі елементи плати та їхні позначення і проставляються габаритні розміри плати. На виді з боку зображаються тільки ті елементи. які попадають в першу лінію плати, а також найвищі елементи плати і вказується їхня висота.

Якщо на платі розміщений екран, то в його зовнішній поверхні робиться виріз для того, щоб показати як розміщені елементи під екраном.

Коли на платі розміщено вузол радіатора, то необхідно зобразити не тільки радіатор з радіоелементом, але й показати як вузол кріпиться до плати.

До складального креслення плати розробляється специфікація, яка наводиться в додатках.

Елементам на складальному кресленні, крім основного позначення, надається ще додаткове позиційне позначення з виноскою і окремим номером. Причому, якщо на платі є однакові радіоелементи, то їм усім присвоюється однаковий позиційний номер, в незалежності від їхнього позначення на принциповій електричній схемі.

Номером 1 позначається сама друкована плата. При наявності на платі багатоконтактного з'єднувача необхідно вказати номер його першого виводу, а при наявності мікросхеми - розміщення ключа.

Над основним надписом складального креслення вказуються технічні вимоги, до яких відносяться варіанти установки елементів на платі, тип припою, маркування та інші відомості, що дають змогу отримати повну інформацію про дане креслення.

Для полегшення роботи плату та її складальне креслення доцільно розмістити на аркуші формату А1 таким чином, щоб першою була плата, а потім її складальне креслення.

Приклад оформлення плати та її складального креслення подано на рис.4.3.

Розробка складального креслення корпусу ЗВТ. Для того, щоб ЗВТ функціонував нормально необхідно розробити креслення його корпусу з усіма комутаційно-регулюючими елементами, вхідними та вихідними з’єднувачами, шнурами, ручками і т. ін.

Корпус приладу, для детального розуміння його конструкції, повинен бути зображений мінімум у трьох проекціях.

Розробка креслення корпусу ЗВТ починається з розміщення плати на шасі (вид з верху). Для цього робиться виріз верхньої панелі практично по всій площі корпусу ЗВТ. Потім поряд з платою розміщуються елементи блока живлення (трансформатори, діодні мости, конденсатори фільтруючі і т. ін.). Далі виконується креслення передньої та

Рисунок 4.3 – Плата та її складальне креслення

задньої панелей пристрою з розміщеними на них органами керування, індикації, комутації, захисту та під’єднання до зовнішньої периферії. Після цього необхідно показати під'єднання усіх внутрішніх частин пристрою однієї до одної за допомогою джгутів.

Далі домальовуються бокові панелі, мережеві та інші шнури, запобіжники і т. ін.

Після цього розробляється креслення фронтальної та бокової проекцій корпусу ЗВТ.

На фронтальній проекції робиться місцевий виріз для того, щоб показати, яким чином елементи корпусу (шасі, панелі, кришки) кріпляться між собою. Також, на фронтальній проекції зображаються органи керування, індикації та під’єднання з підписами про їхнє функціональне призначення.

На боковій проекції ЗВТ робиться виріз для того, щоб показати як кріпиться плата і інші елементи приладу до шасі. Плату, при цьому, дозволяється зображати спрощено.

Усім елементам на складальному кресленні корпусу приладу присвоюється позиційне позначення з виноскою і окремим номером.

До складального креслення корпусу приладу розробляється заказна специфікація на деталі для його збирання.

Приклад оформлення складального креслення корпусу ЗВТ подано на рис. 4.4.

Висновки. Висновки повинні бути стислими і містити числові значення результатів розрахунків, короткі підсумки результатів виконаної студентом роботи, пропозиції щодо їх застосування, включаючи впровадження, оцінку техніко-економічної ефективності від впровадження результатів виконання КР.

Перелік посилань на джерела. В цей перелік включаються всі літературні джерела, (стандарти, книжки, журнали, статті, патенти) використані при курсовому проектуванні. Приклади правильного оформлення посилань наводяться в [1].

Рисунок 4.4 – Складальне креслення корпусу ЗВТ

Додатки. В розділ “Додатки” виносять специфікацію на ЗВТ та його вузли, програми, блок-схеми і результати обчислень на ПК, протоколи досліджень, графічний матеріал, таблиці великого формату, технологічні карти та інші допоміжні матеріали. Кількість додатків не обмежується. Аркуші додатків нумеруються, а вони самі позначаються буквами кирилиці А, Б, В, Д, Е,… Далі записується назва додатку. В змісті назва не зазначається. В тексті записки обов’язкове посилання на кожний додаток.

Розробка конструкції нестандартного ЗВТ з використанням спеціальної елементної бази.

Для КР, що виконується за другим типом завдання (див. розділ 4), рекомендується наступна структура ПЗ.

Титульний аркуш;

Завдання на курсову роботу;

Реферат;

Зміст;

Вступ;

1. Аналіз існуючих сучасних аналогів ЗВТ для вимірювання заданого технологічного параметру;

2. Обґрунтування та вибір елементної бази ЗВТ;

3. Опис роботи ЗВТ і розробка його електричної принципової схеми;

4. Розрахунок екрану для захисту чутливих елементів ЗВТ від впливу електромагнітних завад та розробка його конструкції;

5. Волого та віброзахист ЗВТ;

6. Розробка плати ЗВТ та її складального креслення;

Висновки;

Перелік посилань на джерела;

Додатки.

Вимоги до змісту більшості розділів такої роботи є ті самі, що й до аналогічних або подібних розділів КР за завданням першого типу, які описано вище. Нижче наведено вимоги до специфічних розділів ПЗ роботи, виконаної згідно завдання другого типу.

Аналіз існуючих сучасних аналогів ЗВТ для вимірювання заданого технологічного параметру. У цьому розділі необхідно провести порівняльний аналіз ЗВТ однакового призначення, але виконаних схемотехнічно і конструктивно по іншому. Перевагу слід надавати сучасним малогабаритним мобільним ЗВТ з низьким рівнем похибок, мінімальною потужністю споживання і можливістю запису даних чи передачі їх на ЕОМ. Особливу увагу слід приділити застосованим у ЗВТ конструкторським рішенням та використаній елементній базі. У цьому ж розділі формуються загальні вимоги до конструкції проектованого ЗВТ і наводиться його функціональна схема.

Обґрунтування та вибір елементної бази ЗВТ. Цей розділ повинен містити вимоги до елементної бази ЗВТ з точки зору мініатюризації та зменшення габаритів і маси приладу. Необхідно розглянути конструкції елементів мікроелектроніки, їхні типи і характеристики, розрахувати потужності тепловиділяючих елементів і вибрати оптимальну елементну базу з вітчизняних або закордонних джерел.

Волого та віброзахист ЗВТ. У цьому розділі необхідно розглянути питання захисту ЗВТ від впливу вологості та вібрації. Потрібно вибрати оптимальні види захисту та розрахувати їх з точки зору оптимальності всієї конструкції ЗВТ.