20230 Проектирование блока системы автоматизации связи
Содержание Введение Глава 1. Исходные данные и их анализ 1.1. Расширенное техническое задание 1.2. Испытания на воздействие внешних факторов 1.3. Анализ соответствия элементной базы заданным условиям эксплуатации 1.4. Патентный поиск и обоснование темы дипломного проекта Глава 2. Проектирование блока 2.1. Описание схемы электрической функциональной 2.2. описание схемы электрической принципиальной 2.3. Выбор элементной базы и проверка на соответствие условиям эксплуата-ции 2.4. Конструирование блока Глава 3. Проектирование функционального узла 3.1. Размещение навесных элементов 3.2. Расчет печатного монтажа Глава 4. Конструкторские расчеты 4.1. Расчет надежности устройства 4.2. Расчет теплового режима. 4.3. Расчет технологичности блока 4.4. Разработка системы автоматизации Глава 5. Технико-экономический расчет 5.1. Маркетинговые исследования 5.2. Расчет производительности изделия 5.3. Расчет капитальных вложений и единовременных затрат. 5.4. Расчет себестоимости и оптовой цены продукции 5.5. Расчет экономического эффекта Глава 6. Безопасность жизнедеятельности 6.1. Техника безопасности при проектировании РЭС 6.2. Охрана труда при производстве РЭС 6.3. Расчет защитного заземления электроустановок 6.4. Расчет освещения производственного помещения 6.5. Расчет кондиционирования производственного помещения. Заключение Список литературы Введение
Научно-технический прогресс, определяющий мощный объем общест-венного производства в значительной степени обусловлен внедрением электроники во все отрасли современной промышленности. Прогресс в области вычислительной техники и радиоэлектроники связан с достоинствами достижений в микроэлектронике, т.е. в создании схем малой, средней, большой и сверхбольшой степени интеграции. Появление микропроцессорных БИС позволило из-за их относительной дешевизны, малых габаритов, массы, мощности потребления и свойства программируемости функций решить проблему разработки малого числа БИС для большого числа применений, внедрить вычислительную технику в те отрасли промышленности, в которых она ранее не применялась. Современной индустрией освоены и выпускаются множество типов микропроцессоров, благодаря которым обеспечиваются исключительные преимущества цифровых методов обработки информации. Достигнутый отечественной электронной промышленностью высокий уровень технологии элементной базы, средств вычислительной техники открывает широкие возможности по массовому созданию информационно-управляющих вычислительных систем с более современными техническими характери-стиками. В настоящее время все большее развитие получает применение микро-процессорной системы при управлении работой радиопередающего комплекса, т.к. современный радиопередающий комплекс представляет собой сложную систему, которая включает в себя устройства непосредственно выполняющие заданную функцию, а также устройства защиты и контроля которые обеспечивают бесперебойную работу системы. Управление такой системы представляет собой сложный процесс, выполнение которого вручную является трудновыполнимой задачей. Задачей этого дипломного проекта является разработка системы управления коротковолнового радиопередатчика на основе современной отечественной элементной базы. Из выше сказанного можно сделать вывод, что существует потребность в изготовлении подобных систем управления. 1. Исходные данные и их анализ
1.1 Расширенное техническое задание
1.1.1 Наименование изделия ''Блок автоматизированного управления связью''.
1.1.2 Блок автоматизированного управления связью предназначен для осуществления автоматизации управления связью — для управления радиопередающим устройством, тремя радиоприемными устройствами, оконечной аппаратурой и обмена информацией с ними.
1.1.3 Блок автоматизированного управления связью относится к возимой РЭА. Габаритные размеры блока не должны превышать Габаритные размеры блока LxBxH 292х405х228,5 мм, масса не более 15,5 кг
1.1.4 Блок должен выдерживать испытание на прочность при транспортировании в упакованном виде: – длительность ударного импульса, мс ......................................от 5 до 10; – частота ударов в минуту .........................................................от 40 до 80; – пиковое ударное ускорение, м/с2 (g) .........................49,98,245 (5,10,25).
1.1.5 На передней панели блока должны находиться элементы ручного управления человеком-оператором и элементы индикации неисправностей. Задняя стенка блока должна быть свободной от каких-либо элементов управления. Расположение передней панели - вертикальное.
1.1.6 Обмен данными производится по интерфейсу ИРПС по симметричным однонаправленным линиям связи с использованием 20 мА токовой петли. Скорость передачи информации по стыкам ИРПС не менее —9600 бит/с, а по стыкам ТЧ и С1-И не менее 1200 и 2400 бит/с.
1.1.7 Выходная информация о работоспособности блоков передатчика контролируется по оптическим индикаторам.
1.1.8 Среднее время наработки на отказ должно быть не менее 4000 часов.
1.1.9 Среднее время восстановления не более 3 ч.
1.2 Испытания на воздействие внешних факторов
1.2.1 Испытание на прочность при воздействии синусоидальной вибрации одной частоты: – частота, Гц...........................................................................................201 – амплитуда виброускорения, м/с2(g)...............................................19,62 – время выдержки, ч, не ме-нее................................................................0,5
1.2.2 Испытание на воздействие повышенной влажности: – относительная влажность...................................................................80% – температура,°C.......................................................................................25 – время выдержки, ч..................................................................................48 Время выдержки в нормальных климатических условиях, ч, не менее.6
1.2.3 Испытание на воздействие пониженного атмосферного давления: – температура, °C......................................................................................10 – атмосферное давление, Па (мм. рт. столба )........................6,1•104(460) – время выдержки при пониженном давлении, ч.........................от 2 до 6 – время выдержки в нормальных климатических условиях, ч...от 2 до 6
1.2.4 Испытание на воздействие пониженной температуры среды: – предельная температура, °C.................................................................-40 – время выдержки при предельной температуре, ч.....................от 2 до 6 – рабочая температура, °C...........................................................................5 – время выдержки при рабочей температуре, ч...........................от 2 до 6 – время выдержки в нормальных климатических условиях, ч. от 2 до 6
1.2.5 Испытание на воздействие повышенной температуры среды: – рабочая температура, °C.........................................................................40 – время выдержки при рабочей температуре, ч...........................от 2 до 6 – предельная температура, °C...................................................................55 – время выдержки при предельной температуре, ч.....................от 2 до 6 – время выдержки в нормальных климатических условиях, ч...от 2 до 6
1.2.6. Испытание на прочность при транспортировании в упакованном виде: – длительность ударного импульса, мс........................................от 5 до 10 – частота ударов в минуту...........................................................от 40 до 80 – пиковое ударное ускорение, м/с2(g).............................49,98,245(5,10,25) – общее количество ударов, не ме-нее.......................................................60
1.3 Патентный поиск и обоснование темы дипломного проекта
В соответствие с темой дипломного проекта был проведен патентный поиск в области устройств автоматизированного управления и контроля связи в приемопередающих радиоустройствах. С этой целью изучена научно-техническая и патентная информация: -описание изобретений к авторским свидетельствам РФ. -официальные бюллетени Государственного комитета при Совмине РФ по делам изобретений и открытий. -реферативные сборники ЦНИИПИ “Изобретения за рубежом“ -книги, журналы, доклады, отчеты, руководства по эксплуатации и другие материалы. Результаты поиска сведены в таблицу 1.1.
Таблица 1.1 – Патентные документы Страна патен-това-ния Номер охранного документа Органи-зация Изобретатель Дата приори-тета Название изобре-тения Россия 4842440/24 Ярослав-ский Политех-нический институт Мясников В. К. Кулебякин А.А 15.06.93 Устрой-ство про-граммно-го управле-ния Россия 4939757/24 Опытно-экспере-менталь-ный за-вод граждан-ской авиации Куцетов А.А., Ревук А.Г., Ильницкий А. 07.06.93 Устрой-ство для контроля парамет-ров Россия 4909854/24 Харьков-ский фи-лиал ВНИПКИ Хомяков С.Н., Леонов А.С. 06.11.92 Устрой-ство пе-редачи команд управле-ния свя-зью Россия 3465028/18-24 ------ Шлыков Н.И. 10.15.94 Система управле-ния пере-дающего комплек-са СССР 4914376/24 Институт ядерных Исследо-ваний АНУССР Воропаев С.Н., Пушкин А.В., Савинков Ю.Н. 05.03.86 Устрой-ство кон-троля ка-чества связи
В рассмотренных патентах каждое из устройств представляет собой аналог узлов входящих в блок управления. Отдельно взятый патент не имеет необходимой функциональности, чтобы заменить или быть аналогом всего блока. Рассматривая их в совокупности, несколько недостатков, характерных и для многих других систем управления радиопередающих устройств. Эти недостатки обусловлены очень жесткими требованиями к современным средствам связи, а именно высокое быстродействие, повышенная надежность и помехоустойчивость, очень высокие точностные характеристики. В рассмотренных изделиях-аналогах для повышения точности измерения применяются такие решения, как устройства коррекции характеристик, автокалибровка и другие, однако они существенно снижают быстродействие и усложняют структуру схемы. Кроме того, измерения проводятся в основном на пониженной частоте, что приводит к усложнению аппаратуры с введением таких узлов, как смесители, синтезаторы, формирователи сме-шанной частоты. Эти недостатки приводят к необходимости разработки устройств с применением новых схемных решений, удовлетворяющих современным требованиям. Вывод: при анализе научно-технической информации по данной теме были изучены существующие способы построения систем управления и контроля связи в приемопередающих комплексах. Патентный поиск дал полное представление о состоянии исследуемого вопроса. В результате проведенного патентного поиска установлена степень новизны разрабатываемой системы управления.
1. Базовый принцип конструирования РЭА. / под. ред. Е.М.Парфенова, – М .: Радио и связь , 2001 г . 2. Гелль П.П. и др. Конструирование и микроминиатюризация РЭА. – Л.: Энергоатомиздат , 2002 , – 566 с . 3. Ненашев А.П., Коледов Л.А. Основы конструирования микроэлектронной аппаратуры. – М .: Радио и связь , 2001 , – 304 с . 4. Несущие конструкции РЭА / под ред. Овсищера П.Н., – М.: Радио и связь, 1998 , – 240 с. 5. Парфенов Е.М. Проектирование конструкций РЭА. – М.: Радио и связь, 1999, – 280 с. 6. Разработка и оформление конструкторской документации РЭА. Справочник / под ред. Э.Т.Романычевой , – М.: Радио и связь , 2003 , – 448 с. 7. Справочник конструктора РЭА: общие принципы конструирования / под ред. Варламова Р.Г. – М.: Сов. радио , 2000 , –480 с. 8. Муромцев Ю.Л., Грошев В.Н., Чернышева Т.И. Надежность радиоэлектронных и микропроцессорных систем: Учебное пособие / МИХМ, – М .: 1999 , – 104 с. 9. Общие правила выполнения чертежей ЕСКД. – М.: Изд–во стандартов , 2004, – 240 с. 10. ЕСКД. Справочное пособие. – М .: Издательство стандартов , 2006 , – 280 с . 11. Висмаминов В.Н. и др. Микросхемы и их применение: Справочник. – М.: Радио и связь, 1999 , – 265 с. 12. Дульнев Г.М. , Синяшкин Ю.Е. , Теплообмен в РЭА. – М.: Энергия, 1998 , – 359 с. 13. Карпушин В.Б. Вибрация и удары в РЭА. – М .: Сов. радио , 2001 , – 344 с. 14. Ненашев А.П. Конструирование радиоэлектронных средств. – М.: Высшая школа , 1999 , – 431 с. 15. Павловский В.В. и др. Проектирование технологического процесса изготовления РЭА. – М.: Радио и связь , 2002 , – 280 с. 17. Бер А.Ю. и Минскер Ф.Е. Сборка полупроводниковых приборов и интегральных микросхем: Учебник для сред. проф.-техн. Училищ.— 2-е изд., перераб. И доп.—М.: Высш. школа, 2001.– 284 с
