Педаль эффекта "Хорус"

1.3. Схема генератора прямокутних і трикутних коливань.

  Як видно з діаграми на рисунку 1.3, у схемі формується напруга не тільки прямокутної форми, а й форми, близької до трикутної (на конденсаторі). Времязадающая RC-ланцюг мультивибратора виконує наближене інтегрування вихідних прямокутних коливань. Замінивши цей ланцюг інтегратором на ОУ, отримаємо генератор, на одному з виходів якого формуються прямокутні, а на іншому - трикутні коливання (рис. 1.3). Тут на підсилювачі ОУ1 виконаний не інвертуючий тригер Шмітта, а на ОУ2 - інтегратор. 

 2 ТЕХНІЧНІ ВИМОГИ ПРЕД’ЯВЛЯЮТЬСЯ ДО ПРИСТРОЮ 

2.1 Експлуатаційні  вимоги

 
  Виріб повинен зберігати свої параметри в межах норм , установлених   технічними завданнями , стандартами або технічними умовами на протязі термінів служби і термінів зберігання, зазначених у технічному завданнях , стандартах або технічних умовах, після і (або) в процесі впливу кліматичних факторів. 
 Розроблений прилад повинен експлуатуватися в приміщеннях I група апаратури за ГОСТ 11478 - 88 , категорія виконання - УХЛ 4.2 за ГОСТ 15150 69 , для експлуатації в лабораторних , капітальних житлових та інших приміщеннях подібного типу. Значення температури повітря при експлуатації С 
а ) робочі; 
1 ) верхнє значення + 35; 
2 ) нижнє значення +10; 
б) граничні робочі; 
1 ) верхнє + 40; 
2 ) нижню +1; 
Відносна вологість: 
- Середньорічне значення 60 % при 20 ° С;; 
- Верхнє значення 80 % при 25 ° С. 
Абсолютна вологість , середньорічне значення : 10 г * м – 3.

Види випробувань і характеристика впливає чинника : 
а ) Випробування на міцність при впливі синусоїдальних вібрацій: 
1 діапазон частот ........................................................ 10 - 150 Гц; 
2 амплітуда віброприскорень ........................................ 19,6 ( 2 ) м / с; 
3 число циклів хитання частоти в кожному положенні апаратури .. 20; 
б) Випробування на міцність при транспортуванні : 
1 прискорення ................................................................ 147 ( 15 ) м / с; 
2 тривалість ударного імпульсу ................................. 11 мс; 
3 частота ударів ............................................. 60-120 удар. / Хв; 
4 число ударів ................................................................ 1000; 
в) Випробування на міцність при дії механічних ударів багаторазового дії : 
1 прискорення ................................................................... 98 ( 10 ) м / с; 
2 тривалість ударного імпульсу ..................................... 16 мс; 
3 частота ударів ................................................. 60-120 удар. / Хв; 
4 число ударів ................................................................ 1000; 
г) Випробування на стійкість при впливі механічних ударів багаторазового дії : 
1 прискорення ................................................................ 98 ( 10 ) м / с; 
2 тривалість ударного імпульсу ................................. 16 мс; 
3 частота ударів ............................................. 60-120 удар. / Хв; 
4 число ударів в кожному експлуатаційному положенні .... не менше 20; 
д) Випробування на вплив підвищеної температури середовища: 
1 робоча підвищена температура .................................... 40 ° С; 
2 тривалість ....................................................... 2ч; 
3 гранична підвищена температура ................................ 55 ° С; 
4 тривалість ....................................................... 2ч; 
е. ) Випробування на вплив зниженої температури середовища: 
1 гранична знижена температура .................................. -40 ° С; 
2 тривалість ......................................................... 2ч; 
е) Випробування на вплив зміни температури середовища: 
1 робоча підвищена температура .................................... 40 ° С; 
2 робоча знижена температура ..................................... -10 ° С; 
3 число циклів ........... ...................................................... 2; 
ж) Випробування на вплив зниженого атмосферного тиску: 
1 атмосферний тиск ........................ 70кПа або 525 мм. рт. ст.; 
2 температура .............................................................. 25 ± 10 ° С; 
3 тривалість ..................................................... 0,5 год; 
з) Випробування на вплив підвищеної вологості: 
1 відносна вологість ................................................ 93 %; 
2 температура ................................................................ 25 ° С; 
3 тривалість ....................................................... 96 год. 
 
У процесі експлуатації основні параметри пристрою повинні зберігатися в межах допустимих значень. 
 
2.2 Вимоги технологічності 
 
 Технологічність  конструкції виробу є   пристосованість до обмеженого витрачання трудових, матеріальних та енергетичних ресурсів при підготовці виробництва та промисловому випуску виробів в заданій кількості по вищій категорії якості ( виробнича технологічність ), а також при технічному обслуговуванні та ремонті ( експлуатаційна технологічність ) . 
Для оптимізації витрат при виробництві , експлуатації , ремонті з урахуванням заданих показників якості необхідно , щоб пристрій був високотехнологічним . 
Можна виділити ряд рекомендацій щодо збільшення технологічності : 
- бажано не використовувати або обмежити використання оригінальних ЕРЕ ; 
- обмежити , а краще виключити застосування великогабаритних ЕРЕ , які неминуче призведуть до наявності об'ємного монтажу і ручний пайку і ручний встановленні на плату ; 
- вибір розмірів і форми компонентів , деталей і вузлів конструкції з урахуванням економічно доцільних для заданих умов виробництва способів формоутворення ; 
- використовувати типові або добре відпрацьовані на даному підприємстві технологічні процеси ; 
- використовувати двосторонній монтаж плати для підвищення автоматизації; 
- використовувати автоматизовану встановлення та пайку ЕРЕ ; 
- зменшення використання дефіцитних або токсичних матеріалів , дорогих металів ; 
- зменшити номенклатуру використовуваних матеріалів і напівфабрикатів ; 
- використання обгрунтованих сортаментів і марок матеріалів , які дозволяють знизити матеріалоємність вироби ; 
- максимальна надійність всіх елементів при збереженні прийнятної вартості . 
- збільшення прімененяемості виробу і його складових частин за допомогою стандартизації та уніфікації. 
 
 
2.3 Вимоги ергономіки та естетики 
 
 Питаннями реалізації вимог ергономіки художніми засобами   займається технічна  естетика - наука , що вивчає  соціально -культурні , технічні та естетичні проблеми , формування гармонійної предметної середовища , створюваної засобами виробництва . 
 У результаті відпрацювання вироби на ергономічність повинна бути забезпечена ефективність взаємодії людини з виробом , знижена стомлюваність оператора , вжито заходів до попередження його помилкових дій , в тому числі і в аварійних ситуаціях. 
 При виготовленні побутової РЕА спеціально обумовлюються наявність споживчих зручностей , стосовно кожного конкретного виробу. На пристрої повинні бути нанесені чіткі і не стираються позначення і написи, що пояснюють призначення органів управління і пристроїв перемикання. 
Естетичні вимоги включають наступну номенклатуру показників: 
 а ) інформаційна виразність характеризує здатність виробу відображати у формі сформовані у суспільстві естетичні уявлення ; 
 б) раціональність форми характеризує відповідність форми об'єктним умовам виготовлення та експлуатації виробу ; проявляється у відповідності форми виробу його призначенню , особливостям технології ; 
 в) цілісність композиції характеризує гармонійну єдність частин і цілого , взаємозв'язок елементів форми виробу і його узгодженість з ансамблем інших виробів; 
 г) досконалість виробничого виконання характеризується чистотою виконання контурів і сполучення елементів , ретельністю покриттів і обробки , чіткістю виконання фірмових знаків та експлуатаційної документації , стійкістю до пошкоджень.

 
2.4 Вимоги ремонтопридатності

  Для забезпечення ремонтопридатності необхідно забезпечити наступне: 
- легкість розтину корпусу пристрою при необхідності ремонту ; 
- неможливість його випадкового відкриття під час транспортування або роботи; 
- використання невипадні гвинтів , стандартного кріплення ; 
- використання , по можливості , стандартних деталей; 
- легко доступність до елементів , які мають низьку надійність; 
- легкість і швидкість заміни поламаних елементів; 
- використання склотекстоліти для виготовлення друкованих плат , що дозволяє більшу кількість перепайок ; 
- необхідність невеликого числа контрольних приладів для ремонту , бажано - не більше 2 ..3 ; 
- наявність ремонтної документації ( схеми електричної принципової з розбивкою на плати за функціональною ознакою , карт робочих режимів і т.д.). 
Бажано , щоб всі електроелементи були приблизно рівні по надійності ,оскільки це дозволить скоротити кількість профілактичних оглядів або ремонтів до мінімуму. 
 
2.5 Вимоги техніки безпеки 
 
 Безпека РЕА - властивість апаратури забезпечити відсутність небезпеки при виконанні заданих функцій у певних умовах протягом встановленого часу. 
Вимоги техніки безпеки : 
  Прилади повинні бути сконструйовані і виготовлені таким чином , щоб при нормальній експлуатації , а також в умовах несправностей для споживача не створювалася небезпека навіть у разі недбалого поводження з приладом . При цьому має бути забезпечений захист від ураження електричним струмом, впливу високих температур , впливу іонізуючого випромінювання , наслідків механічної нестійкості приладу через наявність у ньому рухомих частин , а також захист від вогню. 
На приладі повинна бути нанесена наступна інформація: 
- Вид живлення, номінальна напруга живлення, позначення контактних пристроїв, застережливі написи; 
- Попередження небезпеки ураження електричним струмом включає ряд заходів і в тому числі: доступні частини приладу не повинні знаходитися під небезпечною напругою . При цьому доступність частини приладу визначають як її доступність через зовнішню поверхню приладу при використанні « випробувального пальця». 
  Напруга кваліфікують як небезпечне , якщо між досліджуваної частиною приладу і будь-який інший його частиною , або між досліджуваної частиною і будь-яким полюсом джерела живлення через резистор з опором 50 кОм ( еквівалент опору тіла людини ) протікає змінний струм більше 0,7 мА ( пікове значення ) або постійний струм більше 2 мА; 
- Ізоляція деталей , що знаходяться під небезпечною напругою , не повинна бути виготовлена ​​з гігроскопічних матеріалів; 
- Конструкція приладу повинна виключати небезпеку ураження електричним струмом з боку доступних деталей або тих деталей , які стають доступними при знятті кришки ; 
- Конструкція приладу повинна виключати ураження електричним струмом в процесі регулювання ; 
- Захист від ураження електричним струмом повинна забезпечуватися і в умовах несправності - при цьому допустиме значення сили струму збільшують в чотири рази. 

  3 ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ТЕХНІЧНИХ ВИМОГ 
 
3.1 Забезпечення експлуатаційних вимог 
 
 Корпус приладу виконаний у формі паралелепіпеда . Розміри виробів сумірні з їх функціональним призначенням . Колір приладу білий. Корпус виготовлений з полістиролу , закривається кришкою. 
 Конструкція забезпечує зручність користування. Згідно з умовами ТЗ розроблений прилад є побутовою апаратурою і належать до 1 групи експлуатації, тобто апаратура працює в приміщеннях. 
 У конструкції даного пристрою застосовується стандартна ЕРЕ , з низькою інтенсивністю відмов , яка забезпечує надійну працездатність пристрою протягом гарантованого терміну служби при впливі на нього несприятливих кліматичних факторів. 
Плати виконані з склотекстоліти СФ- 2 - 35 -1.0 , застосування якого в заданих умовах прийнятно. Щоб уникнути коротких замикань друкованих провідників на платі використовується запас відстані в максимально навантажених місцях плати.  
   Матеріал корпусу – алюмінієвий сплав 380 , який запобігає вихід з ладу приладу при падінні з невеликої висоти. Кришка з'єднується з корпусом за допомогою різьбового з'єднання . Форма друкованої плати прямокутна , кріплення здійснюється різьбовим з'єднанням. ЕРЕ кріпляться на платі за допомогою пайки. 
 
3.2 Забезпечення технологічності 
 
 Так як розроблювальний виріб відноситься до побутової апаратурі , для корпусу приладу обрана лита конструкція з алюмінію, який володіє хорошими естетичними властивостями. 
Використання литий конструкції при великосерійному типі виробництва дуже вигідно , тому що для даного типу виробництва вона є високотехнологічною .   Даний тип формоутворення має мінімум відходів , що веде в свою чергу до зменшення витрат на їх утилізацію. Крім цього даний метод формоутворення при великосерійному виробництві є оптимальним і не потребує великих витрат , а також досить добре відпрацьований на виробництві . 
   Конструкції вузлів спроектовані таким чином , що при знятті кришки є повний доступ до всіх елементів конструкції , це полегшує заміну елементів при виході їх з ладу. Це в свою чергу забезпечує високий рівень ремонтопридатності пристрою. 
 До оригінальних елементів конструкції відносяться плата , корпус , кришка . Плата виготовляється за допомогою комбінованого методу , за типовим технологічним процесом. 
 Для з'єднання деталей і складальних одиниць використовуються різьбові з'єднання. Різьбові з'єднання характеризуються високою надійністю і підвищеною трудомісткістю , але їх використання виправдане можливістю розбирання вироби, тобто підвищує його ремонтопридатність. 
У приладі застосована стандартна елементна база . Це в свою чергу дає можливість застосовувати типові технологічні процеси з встановлення та пайку ЕРЕ . 
 Формування висновків і установка елементів є стандартною по ГОСТ 29-137-91 . Кількість типорозмірів елементів зведене до мінімуму. 
 Завдяки тому , що елементи встановлюються на одній стороні плати , і як було сказано раніше , застосована стандартна елементна база , для установки і пайки ЕРЕ використовуються автоматизовані системи. Таким чином , можна використовувати групову пайку і установку елементів здійснювати шляхом використання спеціалізованих автоматів. Це в свою чергу зменшить витрати часу , фінансові та трудові ресурси на виробництво даного виробу при великосерійному типі виробництва .

3.3 Забезпечення  естетики та ергономіки 
 
 Корпус має просту форму - форму прямокутника , всі елементи конструкції гармонійно взаємопов'язані між собою , що забезпечує цілісність

композиції. На пристрої нанесені чіткі і не стираються умовні позначення 
роз'єму і напис харчування , що пояснюють призначення і орієнтацію при підключені. колір приладу сірий. 
 
3.4 Забезпечення вимог ремонтопридатності 
 
 Для доступу до всіх елементів конструкції досить зняти кришку з корпусу приладу . Всі елементи , встановлені на платі , легкодоступні , є необхідна стандартна маркування . Всі ЕРЕ в даній конструкції стандартні, широко поширені, що спрощує пошук компонентів. 
 Як матеріал для виготовлення друкованих плат використовується фольгований двосторонній склотекстоліт , що дозволяє здійснювати більшу кількість перепайок . 
 При виході з ладу одного з електрорадіоелементів , потрібно локалізувати і замінити що вийшов з ладу елемент . Після локалізації прийшов в непридатність елемента його заміна здійснюється вручну шляхом випоювання і установки нового. 
 Всі елементи кріплення , застосовані у виробі , широко поширені , що виключає необхідність в нестандартному обслуговуючому інструменті. 
Всі елементи змонтовані на одній платі , що спрощує доступ до них.

3.5 Забезпечення техніки безпеки 
Розроблений прилад сконструйований таким чином , що при нормальній експлуатації , а також в умовах несправностей , для споживача не створюється небезпека навіть у разі недбалого поводження з приладом . Електронагруженние і теплонавантаженому елементи не виходять за межі корпусу.

Маркування  однозначно розуміється і легко помітна, незмивна і 
розбірлива на приладі . 
 Матеріали, застосовувані в конструкції є нетоксичними і безпечними для навколишнього середовища.

   4.ОБГРУНТУВАННЯ_ВИБОРУ_КОНСТРУКЦІЇ 
 
 Пошук варіантів конструкції виробу роблять, вирушаючи від аналога  
(аналогів) та рухаючись в напрямку їх доопрацювання і поліпшення з тим , щоб забезпечити виконання поставленого завдання. Крім аналогів, застосовуваних у вказаному вище сенсі , широко використовують приватні аналоги - апробовані конструкції різних структурних рівнів, які не є закінченими виробами. Слід чітко уявляти соб , що використання аналога не тільки полегшує працю конструктора, а й забезпечує також наступність і підвищує обсяг применяемости з_усіма_витікаючими_звідси_перевагами. 
 Опрацювання варіанту конструкторського рішення виробу включає вибір типу конструкції виробу , вибір типу несучої конструкції ( НК ) , вибір і обгрунтування засобів забезпечення надійності та малогабаритності , вибір і обгрунтування засобів захисту від зовнішніх і внутрішніх дестабілізуючих факторів , електромагнітної сумісності. При цьому повинні бути розглянуті і забезпечені вимоги ТЗ за технологічними показниками , ергономіки та технічної естетики та техніки безпеки. Глибина опрацювання повинна бути достатньою для_зіставлення_аналізованих_варіантів  
 У_процесі_розробки_пристрою_педалі_ефекту_Хорус_було досліджено_корпус_фірми_Gainta_BS13_Размер:114х64х30мм_який_показані_на_рис.4.1.  
 При виборі конструкції необхідно_прагнення до компактності,_зручності експлуатації_і_презентабельному_увазі_приладу. Варіант виконання корпусу виробипредставлений_на_малюнку_4.1 
 BS13 - герметичний корпус натурального алюмінієвого кольору, виготовляється з алюмінієвого сплаву ADC-12. Забезпечується захист від проникнення пилу і вологи за стандартом IP66. Габаритні розміри складають: по довжині 114мм, по ширині 64мм і по висоті 30мм.

     
                        Рис.4.1 Корпус Gainta_BS13

Базова несуча конструкція Gainta_BS13 скомпонований таким чином, що забезпечується відмінна ремонтопридатність приладу завдяки легко с'ємній кришці, а також формі корпусу, що відповідає всім вимогам ергономіки та естетики. 

 5 КОНСТРУКТОРСЬКІ РОЗРАХУНКИ

5.1Розрахунок надійності виробу

Розрахунок надійності проводиться для аналізу працездатності педалі ефекту на протязі її життєвого циклу. Також виконується прогнозування і кількісна оцінка параметрів надійності виробу з урахуванням дестабілізуючих факторів експлуатації

До недоліків, які будуть зменшувати надійність можна віднести те, що в схемі багато елементів та місць для паяння, що збільшує ймовірність виходу з ладу приладу.

В табл. 2.1 наведені дані та результати розрахунків параметрів надійності наближеним методом для елементів, а в табл.2.2 дані та результати розрахунків, які враховують особливості конструкції та монтажу. Розрахунок проводити згідно методичним вказівкам [2]

Таблиця 2.1 – Дані та результати розрахунків параметрів надійності наближеним методом для елементів.