Введение

Курсовым проектом по теме "Электронные элементы автоматики" (ЭЭА) завершается изучение этой дисциплины студентами специальности "Автоматика и управление в технических системах" дневного и вечернего отделений.

Самостоятельная разработка данного курсового проекта подготавливает студента к успешному выполнению других курсовых проектов, дипломного проекта и является важным этапом в формировании специалиста в области автоматики и телемеханики. В ходе проектирования у студента возникает необходимость;

ознакомиться с организацией и основными этапами проектирования ЭЭА:

усвоить основные понятия и терминологию, относящиеся к проектированию ЭЭА:

научиться анализировать техническое задание (ТЗ) на проектирование, составлять структурную и функциональную схемы, на их основе создавать рациональную принципиальную схему ЭЭА: закрепить и расширить знание методов расчета электронных цепей: изучить элементную базу и способы компоновки электрорадиоэлементов: получить навыки поиска научно-технической литературы и работы с ней, правильного составления и оформления конструкторской документации: ознакомиться с системой государственных (ГОСТ) и отраслевых стандартов (ОСТ). Естественно, что эффективная работа над курсовым проектом требует соответствующего методического обеспечения, что и послужило причиной написания данного пособия. Пособие предназначено как для студентов так и для руководителей курсового проектирования и содержит необходимую информацию по выбору задания на проектирование, организации проектирования: его основных этапах и порядке защиты проекта. В ходе совершенствования учебного процесса курсовой проект может заменяться курсовой работой, в которой отсутствует конструкторско-технологическая часть.

1. ТЕХНИЧЕСКОЕ задание

1.1. Тематика курсовых проектов

В качестве проектируемого объекта студенту может быть предложена модификация известного или вновь разрабатываемое электронное устройство (ЭУ). По разрешению руководителя курсового проекта студенты могут выполнять проекты по тематике предприятий, где они проходили практику, по тематике научно-исследовательских работ, в которых они принимают участие. Выбор разрабатываемых ЭУ может быть весьма широким; это электронные усилители, применяемые в автоматике, регуляторы, управляющие и контрольно-измерительные устройства, оперирующие с аналоговой, дискретной либо цифровой информацией, различного типа преобразователи энергии или информации, вторичные источники питания, охранная сигнализация и т.д.

Темы курсовых проектов выбираются с учетом таких критериев; 1. Проектируемое ЭУ должно содержать не менее 25 30 дискретных электронных элементов (резисторы, конденсаторы, диоды, транзисторы, операционные усилители, цифровые микросхемы и т.п.) 5 7 ,наименований с тем ,чтобы расчет не сводился, например, только к вычислению номиналов резисторов делителя. При этом, если ЭУ содержит большее число элементов, расчет части из них, по согласованию с руководителем, можно не производить. 2. Проектируемое ЭУ должно быть функционально законченным и, по возможности, иметь самостоятельное эксплуатационное назначение. 3. Тема и задание не должны содержать специфические расчеты, не входящие в программу курса, например, анализ работы ЭУ на сверхвысоких частотах, в условиях сильных электромагнитных полей, радиации и т.п. Проектируемое устройство не должно содержать элементы, для которых отсутствует справочная информация в отдельных изданиях без грифов секретности. Приведем примерный перечень тем курсового проекта; 1) активный RС-фильтр с электронной перестройкой частоты квазирезонанса: 2) генератор пилообразного напряжения для отклоняющей системы осциллографа: 3) генератор прямоугольных импульсов с логическим управлением периода следования и длительности импульсов: 4) импульсный стабилизатор напряжения: 5) устройство охранной сигнализации: 6) устройство защиты электропривода от перегрузки: 7) электронный регулятор влажности и температуры. Расчетная часть может содержать как собственно расчет параметров и номиналов электронных элементов ЭУ, так и поверочный расчет. Во втором случае в виде задания на проектирование выдается схема ЭУ с указанными типами и номиналами элементов. При этом целью курсового проекта (работы) может бать проверка соответствия указанных оптимальных номиналов оптимальным значениям, обеспечение требуемых параметров, технических характеристик устройства при выборе данной схемы, данной элементной базы. Такая задача возникает, например, при освоении продукции, выпускаемой ранее другими предприятиями. 1.2. Техническое задание Техническое задание (ТЗ) - это исходный документ устанавливающий основное назначение, технические и тактико-технические характеристики, показатели качества и технико-экономические требования, пред являемые к изделию. Как правило, это – объемистый документ, включающий десятки показателей, характеристик, требований. ТЗ на курсовое проектирование имеет много меньший объем и обычно содержит; наименование проектируемого изделия: область применения: по возможности, подробное описание характеристик входного и выходного сигналов (аналоговый - спектр, амплитуду, полярность, внутреннее сопротивление источника сигнала, сопротивление нагрузки: дискретный - полярность, амплитуду, длительность фронтов, частоту, период следования импульсов и т. п.): требования к точности, вносимой погрешности и искажениям: требования к источнику питания: условия эксплуатации: состав проекта, перечень расчетных работ, перечень графических работ, сроки выполнения этапов и защиты проекта.

1.3. Порядок выполнения и защиты проекта

Задание на проектирование студент получает на первом занятии

(консультации). По истечении 12 недель со дня выдачи задания

студент обязан сдать готовый проект (работу) на проверку

руководителю проектирования.

В течение этого срока студент самостоятельно составляет ТЗ,

производит литературный обзор существующих технических решений,

составляет структурную и принципиальную схемы, изучает

существующие методики расчета элементов устройства, производит

расчет, выполняет конструкторско-технологическую часть, оформляет

пояснительную записку и чертежи.

В обязанности руководителя проекта входит контроль за

своевременностью выполнения этапов проектирования и качеством их

выполнения. На консультациях руководитель не обязан указывать

решение того или иного вопроса. Он должен выслушать объяснения

студента и указать, что в них правильно, что неправильно, и в каких материалах следует искать правильное решение. О выполнении соответствующего этапа руководитель делает запись в журнале с указанием даты. По окончании работы студента над проектом руководитель в течение 1 - 2 дней проверяет проект, и в случае наличия замечаний возвращает его на доработку с указанием всех обнаруженных ошибок. Если замечаний нет, руководитель допускает проект к защите, о чем делает соответствующую запись на титульном листе. Порядок и сроки защиты проектов устанавливает кафедра. За 2 - 3 недели до начала защиты кафедра вывешивает для всеобщего сведения список студентов с указанием даты, времени и места защиты. Студент защищает свой проект перед комиссией, состоящей из 2-3-х преподавателей. В комиссию обязательно входить руководитель проекта, а также профессор или доцент.

Студент должен сделать короткий (5 - 7 минут) доклад по существу проекта, осветив наиболее важные принципиальные моменты, а затем ответить на вопросы. Оценка за проект учитывает об ем и качество проекта, содержение ответов на вопросы комиссии, качество оформления документации.

2. С Т Р У К Т У Р А П Р О Е К Т А

2.1. Виды конструкторской документации

К конструкторским документам в соответствии с ГОСТ 2.108-68 относят графические и текстовые документы, которые в отдельности или в совокупности определяют состав и устройство изделия и содержат необходимые данные для его разработки или изготовления, контроля, приемники эксплуатации и ремонта. Приведем определения некоторых из них, которые разрабатываются в курсовых проектах; 1. Чертеж детали - документ, содержащий изображение детали и другие данные, необходимые для его изготовления и контроля. 2. Габаритный чертеж - документ, содержащий контурное (упрощенное) изображение изделия с габаритными, установочными и присоединительными размерами. 3. Сборочный чертеж - документ, содержащий изображение сборочной единицы и другие данные, необходимые для ее сборки и контроля. Примером может служить чертеж печатной платы с установленными на ней радиоэлементами.

4. Схема - документ, на котором показан в виде условных изображений или обозначений составные части изделия и связи между ними.

5. Пояснительная записка - документ, содержащий описание устройства и принципа действия разрабатываемого изделия, а также обоснование принятых при его разработке технических и технико-экономических решений.

2.2. Стадии разработки курсового проекта

Промышленное проектирование содержит несколько стадий и начинается с технического предложения.

Техническое предложение включает обоснование целесообразности разработки изделия на основе ТЗ и различных вариантов решений изделия, сравнительной оценки конструктивных и эксплуатационных особенностей, а также патентных исследований. На следующей стадии на основании технического предложения разрабатывается эскизный проект, который содержит принципиальные конструктивные решения, дающие общие представления об устройстве и принципе его действия. Эскизный проект заканчивается изготовлением и испытанием макетов.

После успешного испытания макета устройства начинается стадия технического проекта, в результате чего разрабатываются окончательные технические решения. По окончании этой стадии выполняется рабочая конструкторская документация.

Перечисленные стадии в сжатой и несколько видоизмененной форме содержатся и при разработке курсового проекта и, как правило, представлены работами стадий технического предложения и эскизного проекта.

Приведем примерный перечень работ при курсовом

проектировании.

На стадии технического предложения выполняются;

1) подбор и изучение литературы:

2) составление обзора по литературным источникам:

3) анализ технического задания:

4) разработка структурной схемы:

5) выбор элементной базы.

На стадии эскизного проекта выполняются;

6) разработка принципиальных схем блоков структурной схемы:

7 составление полной принципиальной схемы электронного устройства:

8) дополнение принципиальной схемы элементами управления, контроля и защиты:

9) расчет параметров элементов схемы:

10) составление перечня элементов схемы (спецификация):

11) разработка печатной платы:

12) компоновка электронного устройства.

2.3. Пояснительная записка

Основные требования к пояснительной записке устанавливает ГОСТ 2.106-68. Практически все работы, проводимые при проектировании в том или ином объеме находят отражение в пояснительной записке.

Как правило, пояснительная записка курсового проекта содержит следующие разделы;

1. Литературный обзор электронных устройств выбранного

класса.

2. Анализ ТЗ и синтез структурной схемы ЭУ.

3. Разработка принципиальной схемы ЭУ и описание ее работы.

4. Методика электрического расчета элементов и узлов ЭУ.

5. Электрический расчет.

6. Компоновка печатного узла и всего ЭУ.

7. Список литературы.

За счет сокращения других разделов записка может быть дополнена одним из таких разделов;

1. Расчет погрешности или вносимых искажений:

2. Расчет температурной стабильности устройства:

3. Расчет надежности устройства и его частей:

4. Анализ проектируемого ЭУ на ЭВМ.

Рубрикация пояснительной записки не обязательно имеет вышеприведенную структуру и может включать подразделы и подпункты. Средний об ем записки - 25 - 35 с.

3. Р А З Р А б О Т К А Э Л Е К Т Р И Ч Е С К О Й

П Р И Н Ц И П И А Л Ь Н О Й С Х Е М Ы

3.1. Обзор литературы

Этот этап проектирования имеет очень важное значение, хотя в творческом плане может показаться не очень интересным и трудоемким. Но из-за того, насколько тщательно будут изучены существующие технические решения, как отечественные, так и зарубежные, зависит не только изящность и оригинальность принятого инженерного решения, но и, вообще, достижимость требуемых характеристик и параметров для проектируемого ЭУ. Хороший литературный обзор позволяет;

1) получить представление о том, как вообще можно решить поставленную задачу:

2) исключить повторное "изобретение велосипеда", а начать сразу уже с того технического уровня, которого достигли лучшие отечественные и зарубежные образцы ЭУ данного класса:

3) исключить все наиболее характерные ошибки при проектировании, которые обнаружены во время эксплуатации ранее разработанных ЭУ данного класса.

Одни разновидности ЭУ реализованы, апробированы и описаны в технической литературе. Другие, вследствие их новизны, еще не реализованы и сведения о них содержатся в патентной литературе. Изучение технической и патентной литературы позволяет не только использовать новейшие решения, но и определить патентную чистоту проектируемого изделия, выявить предполагаемое изобретение.

Работу с литературой начинают с учебников, справочников, промышленных каталогов, которые могут быть обнаружены по тематическому и алфавитному каталогу студенческих или научных библиотек (Харьковский центр научно-технической информации, Центральная научная библиотека им. Короленко). Затем, изучив известные методы решения технической задачи, просматривают авторские свидетельства, иностранные патенты и научно-технические журналы.

На основании полученной информации составляют обзор - краткий литературно обработанный конспект произведений печати. Он содержит введение, где дано определение ЭУ данного вида, указаны области их применения и задачи, которые можно решить с их помощью. Обзор также содержит классификацию ЭУ, сжатое изложение принципов их действия, особенностей, достоинств и недостатков. Как правило, в обзоре приводят упрощенные структурные и функциональные схемы, а при необходимости - фрагменты принципиальных схем, диаграммы. В конце обзора приводят обоснование выбранного направления проектирования.

Обстоятельная работа над обзором значительно расширяет кругозор и является залогом успешного выполнения проекта. Обзор входит в проект как существенная его часть. Средний об ем - 6 -10 с.