Разработка электронного кубика

Page 1

1. ОБЩАЯ ЧАСТЬ
1.1 Ведение
Электронный кубик выполняет функцию игрового кубика, но имеет перед ним то
преимущество, что не требует бросания реального кубика по горизонтальной
поверхности.
Электронный кубик заменит обычный игровой кубик и подойдет для любого
возраста. Он не требует бросания в горизонтальной плоскости, а требует лишь
нажатия на кнопку.
Разработанный узел будет иметь габаритные размеры 70*70 мм, и надежность
будет составлять не менее 13000часов. Данный узел будет разработан на
односторонней печатной плате и условия эксплуатации по гр. С2. ГОСТ 16019-01.
Цель работы заключается в следующем:
- Изучить работу электронного кубика
- Рассмотреть и проанализировать условия эксплуатации данного прибора
На данный прибор будет разработана документация:
- Техническое задание на проект
- Ведомость технического задания (ТП)
- Пояснительная записка (ПЗ)
- Схема электрическая принципиальная (Э3)
- Перечень элементов (ПЭ3)
- Сборочный чертеж печатного узла (СБ)
- Спецификация
- Чертеж печатной платы
ТКРА.467856.001ПЗ
Лист
3
Изм.
Лист
№ докум.
Подп.
Дата

---

Page 2

1.2 Условия эксплуатации
Объект размещения - поверхность или объем, на которой или в котором
размещается аппаратура (стол для измерительных приборов, стеллаж, панель
автомобиля, стена здания, корпус прибора, компьютера). В зависимости от того на
какой поверхности или в каком объёме установлено устройство условия размещения
делятся на три категории: бортовая (в эту группу входят: самолетная, ракетная,
космическая), морская (в эту группу входят: корабельная, буйковая), наземная (в эту
группу входят: стационарная, возимая, переносная, носимая).
В зависимости от группы, к которой относится устройство, на него будут
оказывать дестабилизирующее влияние внешние воздействующие факторы (ВВФ):
- климатические
- механические
-биологические
-химические среды
Заданная группа С2 «Стационарная установленная в отапливаемых помещениях
наземных и подземных сооружениях» ГОСТ 16019-01. Эта группа характеризуется
следующими климатическими и механическими факторами:
- Предельная пониженная температура -55
- Предельная повышенная температура +55
- Влажность при повышенной температуре 93%
- Пониженное атмосферное давление 55кПа
- Изменение температуры -40…+50
ТКРА.467856.001ПЗ
Лист
4
Изм.
Лист
№ докум.
Подп.
Дата

---

Page 3

2. РЕАЛИЗАЦИЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ИЗДЕЛИЯ
2.1 Принцип работы изделия
На микросхемах собран генератор импульсов. Импульсы подаются на вход с
вывода счетчика выполненного на микросхеме. Благодаря обратным связям на входы
& и R (выводы 2и3) счетчик работает с коэффициентом пересчета 6. Диоды VD1-VD5
элемент DD1 и элементы микросхемы DD3 образуют преобразователь двоичного кодов
каждой гране кубика. Сигналы последнего подаются на светодиоды HL1-HL7
индицирующие выпадающее число для ограничения тока через светодиод установлены
резисторов R2-R6.
Работает устройство пока контакты кнопочного выключателя SB1 разомкнуты,
генератор подает тактовые импульсы на счетчик и на индикаторе большой частоты
переключаются светодиоды, индицируя «грани кубика» последовательно от 1 до 6. Как
только контакты SB1 замкнут нажав на кнопку, генерация импульсов прекратится. На
выходах микросхемы DD2 зафиксируется число в двоичном коде, а на индикаторе –
соответствующее «выпавшие числа». Таким образом, чтобы «запустить» кубик надо
включить его выключателем SA1, а что бы остановить – нажать кнопку выключателя
SB1.
2.2 Обоснование выбора элементной базы
Выбор элементной базы произвожу на основе сравнения 3-4 типов элементов
соответствующих следующим параметрам:
- номиналу основного параметра элемента
ТКРА.467856.001ПЗ
Лист
5
Изм.
Лист
№ докум.
Подп.
Дата

---

Page 4

- номинальной мощности или напряжению
- механическим и климатическим показателям
- интервалу рабочих температур
- показателям надёжности
- габаритным размерам (масса).
При выборе элементной базы следует учитывать условия работы устройства, т.е.
значение климатических значения параметров, а также габаритные размеры печатной
платы.
Для выбора постоянного резистора с сопротивлением: 3 кОм составляю таблицу.
Таблица 1 – Параметры постоянных резисторов
Тип
резистора
Интенсивность
отказов
Номинальная
мощность
Вт
Диапазон
номинальных
значений
Промежуточные
значения.
Допуск %
Размеры, мм
t окр. среды
°С
ТКС
10
-6
1/°С
D
L
d
С2-23
0,4
0,125
Е24: ±5; ±10;
Е96: ±1; ±2
2
6
0,6
-60…+70
±1200
±50
С1-4
0,5
0,125
Е24: ±5; ±10;
Е48: ±1; ±2
2,2 7,1 0,6
-60…+70
-2500
-250
С2-33Н
0,5
0,125
Е24
:
±5
;
±10
;
Е96
:
±1;
2,2 7,1
0,5
-60…+70
-2500
-250
Рисунок 1 – Резистор С2-23-0,125Вт
Из таблицы видно, что по массогабаритным размерам выделяется резистор С2-23.
По климатическим показателям элементы друг от друга практически не отличаются.
Поэтому исходя из условий эксплуатации и назначения изделия целесообразно
применить резисторы С2-23. Масса 0,15 грамм.
Выбираю конденсатор С1. В схеме используются номиналы: 2 мкФ и 50 В. Для
ТКРА.467856.001ПЗ
Лист
6
Изм.
Лист
№ докум.
Подп.
Дата

---

Page 5

сравнения возьму три типа конденсаторов.
Таблица 2 – Параметры конденсаторов
Параметры/тип конденсатора
К50-16
К52-1Б
К50-35
Номинальная ёмкость, мкФ
2
2
2
Номинальное напряжение, В
50
50
50
Допуск %
-20…+80
±50
-20…+50
Тангенс угла потерь, %
8-15
300
0,3
Номинальная наработка, часов
10000
5000
5000
Температура окр. среды,
0
С
-60…+70
-60…+85
-60…+85
D мм
7
4
6,3
H мм
14
-
12
L мм
2,5
14,5
-
А мм
-
-
2,5
d
0,6
0,9
0,6
L1 мм
-
25
16
Рисунок 2 – Конденсатор К50-16
Выбран диод КД522Б
Таблица 3 – Параметры диода КД522Б
Тип
U
обр.max
В
I
пр,max
мА
t
и
мкс
I
пр
мА
U
обр
В
U
пр
В
I
обр
мкА
Т
сmax
0
С
КД522Б
30
100
10
10
10
1,1
2
85
Рисунок 3 – Диод КД522Б
ТКРА.467856.001ПЗ
Лист
7
Изм.
Лист
№ докум.
Подп.
Дата

---

Page 6

Выбрана микросхема К155ЛА3. Функциональное назначение: 2И-НЕ. Масса 1 грамм.
Тип корпуса 201.14-1
Таблица 4 – Электрические параметры микросхемы К561ЛА3
Номинальное напряжение
5В
Выходное напряжение низкого уровня
Не более 0,4В
Выходное напряжение высокого уровня
Не менее 2,4В
Напряжение на антизвонном диоде
Не менее -1,5В
Входной ток низкого уровня
Не более -1,6в
Входной ток высоко уровня
0,04 аМ
Входной пробивной ток
1мА
Ток короткого замыкания
-18..-55мА
Ток потребления при низком уровне
22мА
Ток потребления при высоком напряжение
8мА
Потребляемая статическая мощность
19,7мВт
Время задержки при включении
15нс
Время задержки при выключении
22нс
Выбрана микросхема К155ИЕ5. Функциональное назначение: двоичный счётчик.
Масса 1 грамм. Тип корпуса 201.14-1.
Таблица 5 – Электрические параметры микросхемы К155ИЕ5.
Номинальное напряжение
5В
Выходное напряжение низкого уровня при 4,75В
0,4В
Выходное напряжение высокого уровня при 4,75В
2,4В
Входной ток низкого уровня по входам установки в 0 при 5,25В
1,6мА
Входной ток низкого уровня и счетным входом С1 и С2 при 5,25В
3,2В
Входной ток высоко уровня по входам установки в 0 при 5,25В
0,04мА
Входной ток высоко уровня и счетным входом С1 и С2 при 5,25В
0,08мА
Ток входного пробивного напряжения по входам установки в 0 и
счетным входом С1 и С2
1мА
Ток потребления
53мА
Время задержки при включении по счетному входу С1 при 5В
135нс
Время задержки при выключении по счетному входу С1 при 5В
135нс
Ток короткого замыкания при Uп=5,25В
-18…57мА
ТКРА.467856.001ПЗ
Лист
8
Изм.
Лист
№ докум.
Подп.
Дата

---

Page 7

Рисунок 4 – Микросхема К155ЛА3, К155ИЕ5
2.3 Выбор способа монтажа
Для обеспечения технологичности конструкции, а значит уменьшить материаль-
ные затраты и затраты времени в процессе производства, возможность автоматиза-
ции операций, большая часть электрорадиоэлементов должна устанавливаться по
ОСТ 45.010.030-92.
Стандарт предлагает несколько вариантов установки электрорадиоэлементов.
Выбор будет производиться по следующим критериям:
- для нагреваемых элементов возможность естественной конвекции
- возможность автоматизации установки электрорадиоэлементов
- ограниченность размеров печатной платы
- условия эксплуатации механических климатических внешних воздействующих
факторов.
По плотности монтажа и по шагу выводов микросхемы, выбираю шаг сетки равный
2,5 мм.
ТКРА.467856.001ПЗ
Лист
9
Изм.
Лист
№ докум.
Подп.
Дата

---

Page 8

Вариант установки резистора С2-23.
Такой вариант установки я выбираю исходя из условий эксплуатации и возмож-
ности конвекции. Так же этот вариант установки позволяет автоматизировать
процесс установки элементов на плату.
Рисунок 5 – Вариант установки резистора R1 – IIа
Вариант установки конденсатора К50-16.
Такой вариант установки позволяет автоматизировать процесс установки
элемента на плату и обеспечивает естественную конвекцию элемента.
Рисунок 6 – Вариант установки конденсатора С1 – IIв
ТКРА.467856.001ПЗ
Лист
10
Изм.
Лист
№ докум.
Подп.
Дата

---

Page 9

Вариант установки диода КД522Б.
Такой метод установки я выбираю исходя из условий эксплуатации и возможности
автоматизации процесса установки элементов на плату.
Рисунок 7 – Вариант установки диодов VD1…VD5 – Iа
Вариант установки микросхем К155ЛА3, К155ИЕ5. Такой вариант установки
выбираю исходя из условия естественной конвекции и автоматизации процесса
установки элементов на плату.
Рисунок 8 – Вариант установки микросхемы DD1…DD3 - VIIIа
ТКРА.467856.001ПЗ
Лист
11
Изм.
Лист
№ докум.
Подп.
Дата

---

Page 10

2.3 Компоновочный расчет печатного узла
Целью компоновочного расчета является получение полных сведений о печатной
плате. Элементы будут располагаться на односторонней печатной плате.
Она характеризуется:
- возможностью выполнения топологии проводящего рисунка с высокой точностью
- расположением элементов на стороне платы противоположной стороне пайки
- отсутствием металлизации монтажных и переходных отверстий
- отсутствием изоляционного покрытия
- возможностью автоматизации при сборке и монтаже
- относительно низкая стоимость.
Группу жесткости выбираю 3, т.к климатические воздействия при эксплуатации
не будут превышать норматив этой группы, и печатная плата будет сохранять свою
работоспособность.
Класс точности определяю по плотности монтажа и составу элементной базы в
узле. Плотность монтажа характеризуется коэффициентом заполнения:
К
З
=
S
S
ПП
ЭРЭ
УСТ
I

_
_
,
где ЭРЭ - сумма установочных площадей всех элементов размещающихся на
печатной плате.
S
ПП
– площадь платы, мм
2
Кз
С учётом полученного коэффициента заполнения и особенностей элементной базы
выбираю 3 класс точности.
ТКРА.467856.001ПЗ
Лист
12
Изм.
Лист
№ докум.
Подп.
Дата

---

Page 11

Таблица 6 – Установочные размеры элементов
2.4 Расчёт конструктивных элементов печатной платы
Цель расчёта: определение размеров элементов проводящего рисунка платы. К
таким конструктивным элементам относится диаметр монтажного отверстия,
контактной площадки, ширина проводника и расстояние между проводниками
допустимые зазоры и т.п. Значения конструктивных элементов наносятся на рабочий
чертёж платы, по которому эта деталь будет изготавливаться.
2.4.1 Исходные данные
- Тип печатной платы (ПП) – ОПП без покрытия
- Группа жёсткости ПП – 2
- Класс точности ПП – 3
- Размеры ПП – (70*70) мм.
ТКРА.467856.001ПЗ
Лист
13
Изм.
Лист
№ докум.
Подп.
Дата
Наименование
и тип ЭРЭ
Кол-во
ЭРЭ
D
мм
L
мм
l
мм
В
мм
H
мм
d
мм
уст
мм
ЭРЭ
уст
мм
Резистор
С2-23-0,125
1
2
6
10
-
-
0,6
20
20
Конденсатор
полярный
К50-16
1
7
-
2,5
-
14
0,6
112
112
Диод
импульсный
кремниевый
КД522Б
5
1,9 3,8
12,5
-
-
0,6
23,75
118,75
Микросхема
К155ЛА3
2
-
19,5
7,5
- 6,8 0,6
156
312
Микросхема
К155ИЕ5
1
-
19,5
7,5
- 6,8 0,6
156
156

---

Page 12

2.4.2 Порядок расчёта
1) Определяю диаметр монтажного отверстия
(1)
где dэ - наибольший диаметр вывода элемента;
ч - технологический зазор между отверстием и выводом элемента, который
выбирается из интервала – 0,1…0,4 мм.
..о
dн

- нижнее отклонение диаметра печатного отверстия. Выбирается по
таблице 2 ГОСТ 23751-80
d=0.6+0.2+0.1=0.9 (мм)
r=0.9-0.35-0.1=0.15 (мм)
Зазор между отверстием и выводами элемента 0,1-0,4 мм, это меньше расчетной
величины 0,45, проверяем минимальный размер отвестия.
Проверяем наличие значения монтажного отверстия в ряду типоразмеров
ГОСТ 10311-79. Выбираем стандартное значение 0.9. Проверяю возможность
использования полученного монтажного отверстия для установки выводов с меньшими
диаметрами.
На ПП будет сверление отверситий ∅0,9 мм.
2) Определяю ширину печатного узла проводника
где
..д
tн
- номинальная допустимая ширина проводника, которая выбирается по
классу точности и по таблице 1 ГОСТ 23751-86.
..о
tн

- нижнее предельное отклонение ширины проводника. Выбирается по
таблице 3 ГОСТ 23751-86.
ТКРА.467856.001ПЗ
Лист
14
Изм.
Лист
№ докум.
Подп.
Дата
/..
/
о
dн
ч
dэ
d




/.
.
/
2
о
dн
d
d
r
Э




/.
.
/
..
о
tн
д
tн
t




---

Page 13

t=0.25+0.05=0.3 (мм)
3) Определяю растояние между проводящими элементами
,
(3)
где
..д
Sн
- номинальное допустимое расстояние между проводниками. Выбирается
по классу точности ПП и по таблице 1 ГОСТ 23751-86.
..о
tв

- верхнее предельное отклонение ширины проводника. Выбирается по
таблице 3 ГОСТ 23751-86.
S=0.25+0.05=0.3 (мм)
4) Определяю диаметр контактной площадки
(4)
где
..о
dв

- верхнее предельное отклонение диаметра монтажного отверстия.
Выбирается по таблице 2 ГОСТ 23751-86.
b – ширина пояска контактной площадки. Выбирается по таблице 1
ГОСТ 23751-86
бd и бp – величина позиционного допуска расположения центров отверстия
и контактных площадок относительно номинального положения
соответственно. Выбирается по таблице 4,5 ГОСТ 23751-86.
D=0.9+0.1+2∙0.1+0.05+
=1,42 (мм)
5) Определение минимального расстояния между двумя отверстиями контактами
площадками для прокладки n проводников.
Так как топология проводящего слоя не содержит узких мест, то в определении
минимального расстояния между двумя отверстиями нет необходимости.
6) Определение минимально возможного зазора между краем платы и проводником.
На топологии платы нет зазора меньшего шага сетки, поэтому Q не определяется.
ТКРА.467856.001ПЗ
Лист
15
Изм.
Лист
№ докум.
Подп.
Дата
..
..
о
tв
д
Sн
S



2
2
2
..
..
2
..
о
tн
бp
бd
о
tв
b
о
dв
d
D










2
2
2
05
.0
08
.0
15
.0



---

Page 14

Выбор толщины платы:
Толщина платы выбирается по 2 критериям:
- по длине платы
- по наличию ВВФ по эксплуатации
Выбрана толщина 1 мм
7) Выбор и определение точности обрабатываемых поверхностей;
7.1) Определение квалитета на габаритные размеры по ГОСТ23751-86
Предельное отклонение на сопрягаемые размеры контура печатной платы и ГПК
не должны быть более 12-го квалитета.
Предельное отклонение на несопрягаемые размеры контура печатной платы и
ГПК не должны быть более 14-го квалитета.
Т.к. поверхность моей платы не сопрягается с другими поверхностями, то
выбираю 14-ый квалитет.
7.2) Выбор допуска на установочные размеры.
Выбран допуск на 0,12 мм для платы 3 класса точности по ГОСТ Р 53429-09.
7.3) Выбор допуска для обработки отверстий:
Выбран допуск +0,12
7.4) Выбор шероховатостей обрабатываемых поверхностей.
Шероховатость поверхностей монтажных и переходных не металлизированных
отверстий должна соответствовать Rz ≤80 по ГОСТ Р 53429-09.
2.5 Выбор материала платы
Для изготовления печатной платы химическим методом необходимо иметь
листовой материал в виде изоляционного основания с приклеенной к нему метал-
ТКРА.467856.001ПЗ
Лист
16
Изм.
Лист
№ докум.
Подп.
Дата

---

Page 15

лической фольгой. В зависимости от назначения печатной платы в качестве
изоляционного основания в основном используется гетинакс и стеклотекстолит
разной толщины. Фольгу делают из меди, так как она обладает хорошими проводящими
свойствами.
Так как для разрабатываемого мной устройства использую печатную плату 3
класса точности то, для данной платы материалом будет стеклотекстолит
фольгированный. В таблице 7 приведены для сравнения параметры наиболее
применяемых материалов используемых для изготовления печатных плат.
Таблица 7
Марка
ГОСТ
ТУ
Т
С
0
2
см
гр

S
мм
Прочность
сцепления с
диэлектриком
Водопоглощение
Еа 24 ч
Разнотол-
щинность
СФ1-35
ГОСТ10316-70
40
-50
1.8
3
10

1.5
1
2-2.5
+0.15
Ф4
ТУ6.05.14416-71
130
-50
3.4
3
10
2.0
1.5
0
15
.0

ФаФ
ГОСТ21000-75
250
-60
4.2
3
10
2.0
0.88
0
15
.0

+0.20
В соответствии с данными таблицы 7 и техническими условиями я выбираю
материал для изготовления печатной платы.
Выбрал фольгированный стеклотекстолит марки СФ1-35-1, так как по своим
электрическим и физическим свойствам он подходит для использования в данных
условиях.
Стеклотекстолит данной марки имеет необходимую плотность и достаточно
небольшую массу, также важным при выборе данного материала является его цена и
распространенность.
Определяю массу платы:
- определяю массу заготовки
ТКРА.467856.001ПЗ
Лист
17
Изм.
Лист
№ докум.
Подп.
Дата

---

Page 16

загот
а
пп
,
где а – ширина печатной платы
b – длина печатной платы
пп
- толщина печатной платы
- плотность печатной платы
загот
грамм
- определяю объёмы отверстий разных диаметров
отв
пп
,
где - радиус отверстия
Q – количество отверстий
- определяю общий объём отверстий
м
3
- определяю массу отходов
отход
отв общ
отход
грамм
- определяю массу печатной платы
пп
загот
отходов
пп
грамм
ТКРА.467856.001ПЗ
Лист
18
Изм.
Лист
№ докум.
Подп.
Дата

---

Page 17

3. РАСЧЁТ НАДЁЖНОСТИ ИЗДЕЛИЯ
Надёжность – свойство изделия выполнять заданные функции в течение
определённого времени в заданных условиях эксплуатации при сохранении основных
параметров, указанных в ТЗ.
Цель расчёта: выполнить расчёт надёжности блока управления, предназначенного
для эксплуатации по группе IV ГОСТ 11478-88. Блок находится на этапе нормальной
работы.
3.1 Порядок расчёта
1) Составляю расчётную таблицу
Таблица 8 – Расчётная таблица
Наименов
ание и
тип ЭРЭ
Кол-во
ЭРЭ, Ni
Коэффициент
электрической
нагрузки, Кн
Поправочный
коэффициент,
i

Интенсивность
отказов ЭРЭ,
)
/1
(
10
6
ч
i



)
/1
(
10
6
ч
i
i
Ni






Кол-во
запасных
ЭРЭ,
Niзап
Резистор
С2-23
1
0,7
0,89
0,4
0,35
0
Диод
КД522Б
5
0,5
0,8
0,2
0,8
0
Конденса
тор
К50-16
1
0,8
0,85
0,3
0,25
0
Микросхе
ма
К155ЛА3
2
0,5
1
0,15
0,3
0
Микросхе
ма
К155ИЕ5
1
0,5
1
0,15
0,15
0
Пайка
63
-
-
0,01
0,63
0
2) Определяю общую интенсивность отказов без учёта условий эксплуатации
ТКРА.467856.001ПЗ
Лист
19
Изм.
Лист
№ докум.
Подп.
Дата
)
/1
(,
10
6
0
ч
i
i
Ni










---

Page 18

где
Ni
- количество элементов;
i

- поправочный коэффициент;
i

- интенсивность отказов элементов;
)
/1
(,
10
*
48
,2
10
)
63
,0
15
,0
3,
0
25
,0
8,
0
35
,0
(
6
6
0
ч











3) Определяю коэффициенты, учитывающие влияние условий эксплуатации
04
,1
1

K
– Влияние вибрации;
03
,1
2

K
– Влияние ударов;
5,
2
3

K
– Влияние повышенной влажности;
1
4

K
– Влияние пониженного атмосферного давления;
1,1
5

K
– Влияние атмосферного давления.
4) Определяю общую интенсивность отказов с учётом условий эксплуатации
5) Определяю вероятность безотказной работы для интервалов времени 10, 100,
1000, 10000
9995
.0
)(
10
10
03
,7
6
1









e
e
t
P
t

0995
.0
)(
100
10
03
,7
6
2









e
e
t
P
t

97
.0
)(
1000
10
03
,7
6
3









e
e
t
P
t

6.
0
)(
10000
10
03
,7
6
4









e
e
t
P
t

ТКРА.467856.001ПЗ
Лист
20
Изм.
Лист
№ докум.
Подп.
Дата
)
/1
(,
5
4
3
2
1
0
ч
K
K
K
K
K








)
/1
(,
10
03
,7
1,
1
1
5,
2
03
,1
04
,1
10
48
,2
6
6
ч













---

Page 19

Строю график P(t) и делаю вывод об ожидаемой надёжности
Рисунок 1 – Зависимость вероятности безотказной работы от времени
По рисунку можно сделать вывод, что средняя наработка до отказа больше
10000 часов.
6) Определяю надёжность прибора.
7) Определяю количество запасных элементов для ЗИП на время работы 10000
часов.
t
K
K
K
K
K
N
N
i
i
i
iзап











5
4
3
2
1
6
10


0
01,
0
10
*
05,
3*
10
*
35,
0
4
6
1




iзза
N
0
02,
0
10
*
05,
3*
10
*8,
0
4
6
2




iзза
N
0
007
,0
10
*
05,
3*
10
*
25,
0
4
6
3




iзза
N
0
009
,0
10
*
05,
3*
10
*3,
0
4
6
4




iзза
N
ТКРА.467856.001ПЗ
Лист
21
Изм.
Лист
№ докум.
Подп.
Дата
)
/1
(,
1
0
ч
T


)
(
75
,
14224
0000703
,0
1
10
03
,7
1
6
0
ч
T






---

Page 20

0
019
,0
10
*
05,
3*
10
*
63,
0
4
6
5




iзза
N
0
004
,0
10
*
05,
3*
10
*
15,
0
4
6
6




iзза
N
8) Определение технического ресурса-времени безотказной работы с учётом
профилактики и ремонта.
)1
(
0



p
TEXH
n
T
T
,
где n
p
-число ремонтов, которое задается по ЗИП разработчиком.
7,
14224
)1
0(
7,
14224




TEXH
T
(ч)
9) Определяю срок службы изделия – время безотказной работы с учётом
суточной и годовой загрузки устройства
где
c
n
- суточная загрузка устройства. Задаётся разработчиком.
)
(
87
,4
2920
7,
14224
365
*
8
7,
14224
года
Тсл



10) Определяю срок гарантии
)
(
97
,0
5
87
,4
года
Тгар


ТКРА.467856.001ПЗ
Лист
22
Изм.
Лист
№ докум.
Подп.
Дата
)
(,год
n
n
Ттех
Тсл
г
c


)
,
(,
5
мес
год
Тсл
Тгар

---

Page 21

4. АНАЛИЗ СТАНДАРТИЗАЦИИ ПРОЕКТИРУЕМОГО ИЗДЕЛИЯ.
Технологичность конструкции заключается в сохранении заданного качества на
всех стадиях разработки при минимальных материальных, технических и трудовых
затратах. Она зависит от типов производства, бывает производственная и
эксплуатационная.
Производственная технологичность решает вопросы рациональности выбора
элементной базы, возможности автоматизации и механизации, уровня стандартизации
и унификации рациональности выбора формы деталей и т.д.
Эксплуатационная технологичность решает вопросы ремонтопригодности,
взаимозаменяемости, удобства в эксплуатации и т. д.
На данной стадии разработки изделия возможность проверить обеспечения
только производственной технологичности.
Оценить технологичность можно по качественным и количественным показателям.
К качественным показателям технологичности конструкции относятся:
взаимозаменяемость, контролепригодность, регулируемость и инструментальная
допустимость конструкции.
Количественная оценка технологичности может производится по отдельным
(частным) показателям или по комплексному:
n
K
i
i
i 1
К
компл.
n
i
i 1




 

где К
i
- частный показатель;
n-количество частных показателей;
i
 -коэффициент весомой значимости, показывает степень влияния каждого
частного коэффициента на комплексный.
Оценка технологичности дается при сравнении комплексного показателя с
ТКРА.467856.001ПЗ
Лист
23
Изм.
Лист
№ докум.
Подп.
Дата

---

Page 22

базовым. Базовый показатель зависит от вида и от стадии разработки.
Для электронной техники К
баз.
=0,65.
Для качественной оценки технологичности воспользуюсь следующими коэф-
фициентами:
-коэффициент использования микросхем и микросборок.
-коэффициент механизации элементов;
-коэффициент повторяемости ЭРЭ;
- коэффициент применяемости ЭРЭ;
- коэффициент погрешности формообразования;
Порядок расчета:
4.1 Определение коэффициента использования микросхем и микросборок
Кимс
Нмс
Нэрэ
где Н
мс
- общее количество микросхем и микросборок в изделии:
Н
эрэ
- общее количество элементов включая микросхемы
Кимс
4.2 Коэффициент механизации подготовки ЭРЭ
Кмпэрэ
Нмпэрэ
Нэрэ
где Н
мпэрэ
количество ЭРЭ, подготовка которых к монтажу может, осуществ-
ляется механизированным или автоматизированным способом
Кмпэрэ
4.3 Коэффициент повторяемости ЭРЭ
Кповт эрэ
Нтэрэ
Нэрэ
где Н
тэрэ
- количество типоразмеров ЭРЭ в изделии
ТКРА.467856.001ПЗ
Лист
24
Изм.
Лист
№ докум.
Подп.
Дата

---

Page 23

Кповэрэ
4.4 Коэффициент применяемости ЭРЭ
Кпр эрэ
Нто эрэ
Нтеэрэ
где Н
то эрэ
- количество типоразмеров оригинальных ЭРЭ в изделии:
Кповпэрэ
4.6 Определение комплексного показателя на основе пяти частных
Ккомпл
4.7 Сравнение расчетного коэффициента с базовым
Ккомпл
Кбаз
Из расчета видно, что отклонение коэффициента меньше единицы, что говорит
о не технологичности конструкции. Это обусловлено расчетом технологичности не
всего изделия, а только отдельного узла.
ТКРА.467856.001ПЗ
Лист
25
Изм.
Лист
№ докум.
Подп.
Дата

---

Page 24

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Работа проводилась в соответствии с техническим заданием.
В проектируемом узле электронного кубика обеспечено большинство показателей,
заданных в ТЗ, а именно: габаритные размеры (70

70) мм, средняя наработка до отказа
более 10000 часов.
Расчёт массы печатного узла.
,
где
- масса электрорадиоэлементов
(гр)
- расчёт массы печатного узла
Для того, чтобы убедиться в правильности конструкторских решений я выполнил
следующие расчеты: компоновочный расчет печатного узла, расчет конструктивных
элементов платы печатной, расчет надежности изделия. Данные расчеты подтверж-
дают работоспособность разработанного печатного узла.
В ходе разработки изделия мной был использован современный метод проек-
тирования - САПР KiCAD. Он позволил автоматизированным методом создать схему
электрическую принципиальную, компоновку корпусов элементов на ПП, выполнить
трассировку.
Полученную мной топологию проводящего рисунка можно доработать с учетом
корректировки проводников проведенных не под прямым углом.
ТКРА.467856.001ПЗ
Лист
26
Изм.
Лист
№ докум.
Подп.
Дата

---

Page 25

В полный комплект конструкторской документации курсового проекта вошли
следующие документы:
-Техническое задание на проект;
-Ведомость технического проекта ТКРА.467856.001ТП
-Пояснительная записка ТКРА.467856.001ПЗ
-Схема электрическая принципиальная изделия ТКРА.467856.001Э3
-Перечень элементов ТКРА.467856.001ПЭ3
-Сборочный чертеж печатного узла ТКРА.467856.001СБ
-Спецификация ТКРА.467856.001
-Чертеж печатной платы ТКРА.758713.001
Курсовой проект выполнен в полном объеме в соответствии с техническим
заданием.
ТКРА.467856.001ПЗ
Лист
27
Изм.
Лист
№ докум.
Подп.
Дата

---

Page 26

Литература
1 Фрумкин Г.Д., «Расчет и конструирование радиоаппаратуры», Н, «Высшая школа»,
1989
2 Ганенко А.П., «Оформление текстовых и графических материалов при подготов-
ке дипломных проектов, курсовых и письменных экзаменационных работ», М,
«Просвещение», 2001
3 «Справочник по надежности элементной базы», ГОССТАНДАРТ
4 Богданов В.Н., «Справочное руководство по черчению», М, «Машиностроение»,
1989
5 Масленников А.Б., «Справочник разработчика и конструктора РЗА. Элементная
база», Москва, ТОО «Прибор», 1994
6 Табардин Б.В., «Интегральные микросхемы», М, «Радио и связь», 1984
7 Журнал «Радио», выпуск №10, 2005 стр. 24-25
8 ГОСТ 2.104-68 ЕСКД «Основные надписи»
9 ГОСТ 2.105-95 ЕСКД «Основные требования к текстовым документам»
10 ГОСТ 10316-79. «Печатные платы. Основные размеры»
11 ГОСТ 23751-86 «Платы печатные. Основные параметры конструкции»
12 ГОСТ 23752-79 «Платы печатные. Общие технические условия»
13 ГОСТ 16019-2001 «Радиостанции сухопутной и подвижной службы»
14 ГОСТ 23752-79 «Платы печатные. Общие технические условия»
15 ГОСТ 53386-2009. «Платы печатные. Термины и определения»
16 ГОСТ Р 53429-09. «Платы печатные. Основные параметры конструкции»
17 ОСТ 4.010.022-85 «Платы печатные. Методы конструирования и расчёта»
18 ОСТ 45.010.030-92 «Установка навесных элементов на печатные платы»
19 Классификатор ЕСКД. Класс 46, 75
ТКРА.467856.001ПЗ
Лист
28
Изм.
Лист
№ докум.
Подп.
Дата

---

Page 27

20 Методическое пособие «Оформление текстовых конструкторских документов,
разрабатываемых при выполнении курсовых и дипломных проектов»,
Парамонова М.В., НТК, 2003г.
21 Методические указания по выполнению практической работы «Расчёт
надёжности», Волкова Н.Е. 2004г.
ТКРА.467856.001ПЗ
Лист
29
Изм.
Лист
№ докум.
Подп.
Дата

---

Page 28