Управление тюнером спутникового телевиденияВведение. Спутниковое телевидение – область техники связи, занимающаяся вопросами передачи телевизионных программ от передающих земных станций к приемным с использованием искусственных спутников земли (ИСЗ) в качестве активных ретрансляторов. Спутниковое вещание является сегодня самым экономичным, быстрым и надежным способом передачи ТВ сигнала высокого качества в любую точку обширной территории. К преимуществам СТВ относятся также возможность использования сигнала неограниченным числом приемных установок, высокая надежность ИСЗ, небольшие затраты и их независимость от расстояния между источником и потребителем. Важной проблемой в приемных установках СТВ является возможность автоматического управления ими. Решить эту проблему можно с помощью микропроцессорных устройств. Использование микроэлектронных средств в изделиях производственного и культурно-бытового назначения не только приводит к повышению технико-экономических показателей изделий (стоимости, надежности, потребляемой мощности, габаритных размеров) и позволяет многократно сократить сроки разработки, отодвинуть сроки «морального старения» изделий, но и придает им принципиально новые потребительские качества (расширенные функциональные возможности). Использование микропроцессоров в системах управления обеспечивает достижение высоких показателей эффективности при столь низкой стоимости, что микропроцессорам, видимо, нет разумной альтернативной элементарной базы для построения управляющих и/или регулирующих систем. Разработке устройства управления тюнером на основе микропроцессора посвящена данная работа. Техническое задание. Разработать устройство управления тюнером, обладающее следующими характеристиками: 1. Формирует 3 аналоговых сигнала управления в блоки настройки видео, звука, поляризации со следующими параметрами соответственно: а) Величина изменения напряжения на выходе от 0 до 9 В, шаг изменения в пределах от D U min =8 мВ до D U max =10 мВ; б) шкала изменения напряжения на выходе от 0 до 9 В, шаг изменения должен находиться в пределах от D U min =60 мВ до D U max =80 мВ; в) шкала изменения напряжения на выходе от 0 до 4,4 В, шаг изменения напряжения должен находиться в пределах от D U min =20 мВ до D U max =25 мВ; 2. Выдает сигналы дискретного управления (8 сигналов). 3. Принимает сигналы управления и состояния блоков тюнера. 4. Выдает дискретные сигналы в блок индикации для визуального контроля номера канала от «00» до «99». 5. Обеспечивает организацию часов реального времени с выдачей показаний на экран по запросу пользователя. 6. Обеспечивает выдачу сигналов в блок экранной графики. 7. Должно обеспечивать сохранность информации в ОЗУ и информации о реальном времени при пропадании напряжения сети. 8. Устройство должно обеспечивать прием и обработку сигналов от передатчика системы дистанционного управления, построенного по типовой схеме включения микросхемы КР1506ХЛ1. Оглавление. Введение. ……………………………………………………………….7 Техническое задание. ………………………………………………… 8 1. Расчетно-теоретический раздел. ……………………………… 9 1.1. Структурная схема устройства управления. …………………10 1.2. Описание принципиальной электрической схемы. ………….15 1.2.1. Микропроцессор 1821ВМ85. ………………………………….15 1.2.2. Адресная шина МП 1821ВМ85. ……………………………….19 1.2.3. Шина данных МП 1821ВМ85. ………………………………...21 1.2.4. Генератор тактовых импульсов для МП 1821ВМ85. ………..22 1.2.5. Установка начального состояния МП 1821ВМ85. …………...22 1.2.6. Запоминающие устройства. ……………………………………23 1.2.7. Оперативное запоминающее устройство. …………………….24 1.2.8. Постоянное запоминающее устройство. ……………………...28 1.2.9. Таймер. ………………………………………………………….31 1.2.10.Устройство ввода/вывода. …………………………………….38 1.2.11.Фиксирующая схема. ………………………………………….43 1.2.12.Согласующая схема. …………………………………………..44 1.2.13.Схема дешифрации. …………………………………………...45 1.2.14.Цифро-аналоговый преобразователь. ………………………..48 1.2.15.Дополнительные пояснения к схеме управления. …………..49 1.3. Расчеты параметров и элементов принципиальной схемы. …52 1.3.1. Расчет адресной шины и шины данных МП 1821ВМ85. ……52 1.3.2. Расчет ЦАП. …………………………………………………….54 1.3.3. Расчет параметров КТ3102Б. …………………………………..55 1.3.4. Цепь резонатора МС 512ВИ1. …………………………………57 1.3.5. Расчет RC -цепи МС 1533АГ3. ………………………………...57 1.3.6. Расчет элементов цепи опорного напряжения. ………………57 1.4. Справочные данные. …………………………………………...58 2. Конструкторско – технологический раздел. ………………….67 2.1. Патентный поиск. ………………………………………………68 2.2. Разработка конструкции блока. ……………………………….70 2.3. Выбор и обоснование типа платы, её технологии изготовления, класса точности, габаритных размеров, материала, толщины шага координатной сетки. …………………………………71 2.4. Конструкторский расчет элементов печатной платы. ……….72 2.5. Расчет параметров проводящего рисунка с учетом технологических погрешностей получения защитного рисунка. ….74 2.6. Расчет проводников по постоянному току. …………………..76 2.7. Расчет проводников по переменному току. …………………..77 2.8. Оценка вибропрочности и ударопрочности. …………………79 2.9. Расчет теплового режима. ……………………………………..81 2.10. Расчет качества. ………………………………………………...84 2.11. Расчет надежности. …………………………………………….85 3. Технико-экономический раздел. ………………………………87 3.1. Предисловие. …………………………………………………...88 3.2. Расчет себестоимости устройства управления. ………………89 3.3. Расчет оптовой цены изделия и сопоставительный анализ с базовым изделием. …………………………………………………….96 3.4. Расчет годовых эксплуатационных расходов.………………...97 3.5. Расчет годового экономического эффекта от внедрения спроектированного изделия. ………………………………………….99 4. Раздел охраны труда. …………………………………………101 4.1. Обеспечение охраны труда на операциях сборки. ………….102 4.2. Расчет местной вытяжной вентиляции. ……………………..105 4.3. Обеспечение производства печатного узла в чрезвычайных условиях. Обеспечение устойчивости производства изделия при нарушении поставок комплектующих элементов и материалов. ...107 Список литературы. ………………………………………………….112 РАСЧЕТНО-ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ 1.1. Блок-схема устройства управления. Принцип функционирования схемы.
Логическому «0» соответствует основной интервал времени Т, логической «1» – 2Т. Временной интервал между предварительным и запускающим импульсами – 3 Т, между запускающим и первым информационным – Т, между последним информационным и останавливающим – 3Т.
Значит для функционирования процессору необходимо считывать информацию (программу), которая хранится в ПЗУ. Для этого процессор соединен с ПЗУ тремя шинами: 1) Шиной адреса; 2) шиной данных; 3) шиной управления. Для считывания информации из ПЗУ необходимо выполнить следующие действия: 1) обеспечить стабильность уровней сигналов на адресной шине; 2) подготовить шину данных для приема данных в микропроцессор; 3) после шагов 1 и 2 активировать шину управления чтением из памяти. Значит микропроцессор обрабатывает сигналы ДУ, согласно программе, которая хранится в ПЗУ. Так как в процессе выполнения программы будут формироваться данные, которые понадобятся для дальнейшего функционирования схемы устройства управления, то нужно предусмотреть дополнительную область памяти, где эти данные будут храниться и откуда при необходимости будут считываться. Для этого в данной схеме используется ОЗУ. Отличительной особенностью ОЗУ от ПЗУ является то, что данные из ОЗУ могут не только считываться, но и записываться в ОЗУ. Для сопряжения микропроцессора и ОЗУ используются те же 3 шины: 1) шина адреса; 2) шина данных; 3) шина управления. Считывание данных из ОЗУ аналогично считыванию данных из ПЗУ, а для записи необходимо выполнить следующие действия: 1) на адресной шине должен быть активирован адрес памяти (т.е. адрес ячейки, куда записываются данные); 2) на шину данных должны поступить данные из микропроцессора; 3) после осуществления действий 1 и 2 на линию записи в память шины управления должен поступить импульс разрешения записи. Вывод: Микропроцессор обрабатывает сигналы ДУ и «принимает» решения согласно программе, хранящейся в ПЗУ. Данные, которые появляются в процессе выполнения программы, хранятся в ОЗУ. Таким образом, на уровне блок-схемы рассмотрены 4 блока устройства управления, их функции и сопряжения между собой. Более подробное описание организации соединения ДУ и микропроцессора, микропроцессора и ОЗУ, микропроцессора и ПЗУ будет рассмотрено ниже, когда будут выбраны конкретные интегральные схемы микропроцессора, ОЗУ и ПЗУ. Там же будут рассмотрены принципы организации шины адреса, данных и управления. Для лучшего понимания функционального назначения остальных блоков устройства управления сначала познакомимся с классификацией сигналов, поступающих с ДУ: 1) сигналы ДУ, в соответствии с которыми происходит включение необходимого канала с последующей настройкой на нужную частоту видео, звука и настройкой на соответствующую поляризацию. Если на нужном канале уже произведена настройка на нужную частоту видео и звука и настройка на соответствующую поляризацию, эти данные хранятся в ОЗУ и считываются при включении соответствующего канал. 2) сигналы ДУ, которыми можно управлять часами реального времени с будильником и календарем. 3) сигнал ДУ, которым можно выключить систему в целом. Значит необходимо, чтобы устройство управления, анализируя сигналы с ДУ согласно программе, хранящейся с ПЗУ, выполняло следующие функции: 1) выдавало аналоговые сигналы в блоке настройки видео, звука и поляризации. Для этого необходимо обеспечить сопряжение периферийных устройств с шиной данных устройства управления и преобразовать цифровые сигналы в аналоговые. В качестве устройства, выполняющего данные функции, будем использовать программное устройство В/В параллельной информации (содержит 3 выходных канала) и 3 цифро-аналоговых преобразователя. Таким образом, на выходе ЦАП будем иметь аналоговый сигнал пропорциональный коду на входе соответствующего канала. В последствии этот сигнал можно использовать в блоках настройки видео, звука, поляризации. 2) выдавало сигналы в блок индикации для визуального контроля. Для этого в данном устройстве управления необходимо предусмотреть блок, который будет фиксировать сигналы, поступающие по шине данных в соответствующие моменты времени. 3) обеспечивало организацию часов реального времени с будильником и календарем с последующей подачей сигналов в блок экранной графики и процессор. Для этого необходимо в устройстве управления использовать таймер, выполняющий данные функции. 4) обеспечить выдачу и прием сигналов в остальные блоки тюнера. Для этого необходимо предусмотреть блок, согласующий внутреннюю шину данных устройства управления с внешними блоками тюнера в соответствующие моменты времени. 1 .2. Описание электрической принципиальной схемы. 1.2.1. Микропроцессор 1821ВМ85. Изобилие различных типов МП может создать для конструктора настоящую проблему. В этой главе сосредоточено внимание на широко известном МП 182ВМ85 (Intel 8085), который является улучшенным вариантом известного процессора 580ВМ (Intel 8080). Он имеет такую же систему команд, но имеет ряд аппаратурных усовершенствований, упрощающих его применение в конкретных устройствах. Например, для работы МП 580ВМ80 требуется три напряжения питания и два поступающих извне тактовых сигнала с уровнем 12 В и точно выдержанной задержкой между ними. В результате этого появляются большие неудобства при использовании МП 580ВМ80. Хотя более современные МП уже оставили позади МП 1821ВМ85, он пригоден для решения большинства задач и остается популярным из-за своей низкой стоимости и широко распространенного знакомства пользователей с системой команд оригинального МП 580ВМ80. На рисунке 1 показана структурная схема ЦП 1821ВМ85. ЦП организован вокруг своей внутренней шины данных, с которой соединены накопитель, арифметико-логическое устройство, регистр кода операций и содержащий 8-битовые и 16-битовые регистры массив регистров. Хотя ЦП 1821ВМ85 это 8-битовая ЭВМ, 16-битовые регистры нужны для адресации памяти (можно адресовать 65536 ячеек).Микропроцессор содержит устройство управления и синхронизации, которые дирижируют движением сигналов во внутренней шине данных и по внешним линиям управления в соответствии с выходными сигналами дешифратора кода операций. Для него требуется источник питания с напряжением 5 В. Микропроцессор имеет 18 8-разрядных регистров. Регистры МП имеют следующее назначение:
Прерывания по входу TRAP не может быть маскировано. Если маска прерываний не установлена, то на указанные маскируемые прерывания МП будет реагировать, помещая при этом содержимое счетчика команд в стек и переходя к выполнению программы, адрес которой определяется вектором реестра.
Значит по входу RST 7.5 достаточно подать импульс, чтобы генерировать запрос на прерывания. Каждому прерыванию записан некоторый постоянный приоритет: сигнал TRAP имеет наивысший приоритет, затем идут сигналы RST 7.5, RST6.5, RST5.5, сигнал INTR имеет низший приоритет. Прямой доступ к памяти в МП 1821ВМ85 обеспечивается следующим образом: § на вход HOLD нужно подать уровень логической «1». § Когда МП подтверждает получение сигнала HOLD , выходная линия HLDA МП переводится в состояние логической «1». Перевод этой линии в состояние логической «1»означает, что МП прекратил управление АШ, ШД и шиной управления. Для реализации режима ожидания необходимо на вход READY МП 1821ВМ85 подать уровень логического «0». Это необходимо, когда время реакции памяти или устройства ввода/вывода больше, чем время цикла команды. Каждая команда МП состоит из одного, двух или трех байтов, причем первый байт это КОП команды. КОП определяет природу команды, по КОПу ЦП определяет, нужны ли дополнительные байты и если да, ЦП их получит в последующих циклах. Поскольку байт КОПа состоит из 8 бит, может существовать 256 разных КОПов, из числа которых МП 1821ВМ85 использует 244. Основная последовательность действий при выполнении любой команды такова: 1. Микропроцессор выдает в память адрес, по которому хранится код операции команды. 2. Код операции читается из памяти и вводится в микропроцессор. 3. Команда дешифруется процессором. 4. Микропроцессор настраивается на выполнение одной из основных функций в соответствии с результатами дешифрации считанного кода операции. Фундаментальной и отличительной особенностью использования МП при проектировании устройств заключается в следующем: синхронизация всех сигналов в системе осуществляется схемами, входящими в состав кристалла микропроцессора. Скорость выполнения команд зависит от тактовой частоты. Рекомендуемая тактовая частота равна 3.072 МГц. В этом случае длительность одного машинного такта приблизительно равна 325 мс, а требуемое время доступа к памяти - около 525 мс, что соответствует облегченному режиму для МОП памяти. 1.2.2. Адресная шина микропроцессора 1821ВМ85. В МП 1821МВ85 используется принцип «временного мультиплексирования» функций выводов, когда одни и те же выводы в разные моменты времени представляют разные функции. Это позволяет реализовать ряд дополнительных функций при тех же 40 выводах в корпусе МП. Восемь мультиплексированных выводов играют роль шины данных, либо младших разрядов адресной шины. Необходимо «фиксировать» логические состояния выводов AD 0 7 МП в моменты, когда они функционально представляют адресные разряды А 0 7 . Для этого необходимо точно знать, когда на этих выводах отображается адресная информация. В корпусе МП существует специальный вывод N 30, обозначенный ALE – открытие фиксатора адреса, сигнал на котором в нормальном состоянии соответствует логическому «0». Если информация на выводах AD 0 7 (N 12 является адресной А 0 7 , то ALE переводится в состояние логической «1». При перехода ALE из состояния логической «1» в состояние логического «0» информация на AD 0 7 должна быть зафиксирована. Отметим что для стробирования адресной информации от МП может быть использован любой фиксатор. Единственная предосторожность, которую необходимо соблюдать при использовании фиксаторов, заключается в согласовании нагрузки по току для выводов AD 0 7 МП 1821ВМ85 и входов фиксатора во избежание их перегрузки, т.е. необходимо убедиться, что ток на входе используемого фиксатора не является слишком большим для МП. В качестве фиксатора будем использовать регистр, тактируемый сигналом ALE от микропроцессора. Регистр – это линейка из нескольких триггеров. Можно предусмотреть логическую схему параллельного отображения на выходах состояния каждого триггера. Тогда после заполнения регистра от параллельных выводов, по команде разрешения выхода, накопленное цифровое слово можно отобразить поразрядно сразу на всех параллельных выходах. Для удобства поочередной выдачи данных от таких регистров (буферных накопителей) в шину данных процессора параллельные выходы регистров снабжаются выходными буферными усилителями, имеющими третье, разомкнутое Z состояние. Из множества регистров различных серий свой выбор я остановил на регистре серии 1533, т.к. по сравнению с серией 555 они имеют большее быстродействие и меньшее (в 1.5 раза) энергопотребление. В свою очередь регистры серии 555 имеют быстродействие аналогичное быстродействию серии 155, но меньшее энергопотребление. Микросхема 1533 UR 22 – восьмиразрядный регистр – защелка отображения данных, выходные буферные усилители которого имеют третье Z –состояние. Пока напряжение на входе №11 высокого уровня, данные от параллельных входов отображаются на выходах. Подачей на вход № 11 напряжения низкого уровня, разрешается запись в триггеры нового восьмибитового байта. Если на вход № 1 подать напряжение высокого уровня, выходы микросхемы переходят в 3-е Z состояние. Таким образом, с помощью микросхемы 1533 UR 22 мы фиксируем адресную информацию, поступающую от МП. Схема включения 1533 UR 22.
Значит необходимо предусмотреть буфер, который по соответствующим сигналам управления от МП будет пропускать данные как к МП так и от него. В качестве двунаправленного буфера будем использовать микросхему 1533 АП6. Микросхема 1533 АП6 содержит 8 ДНШУ с тремя состояниями выводов, два входа разрешения Е АВ - №1 (переключение направления каналов) и - №19 (перевод выхода канала в состояние Z ). Таблица истинности.
Достаточно подключить кварцевый резонатор к выводам № 1 и № 2 МП. Кварцевый резонатор может иметь любую частоту колебаний в диапазоне от 1 до 6 МГц. Эта частота делится пополам, и соответствующие импульсы используются в МП. На рисунке 2 показана схема подключения кварцевого резонатора, в результате чего обеспечивается синхронизация МП 1821ВМ85.
Постоянная тенденция к усложнению задач, решаемых с помощью микропроцессорной техники, требует увеличение объёма и ускорение процесса вычислений. Однако скорость решения любой задачи на ЭВМ ограничена временем ограничения к памяти, т.е. к ОЗУ. В таблице сравниваются характеристики ОЗУ, выполненной на разной элементно-технологической основе.
Структурная схема представлена на рисунке 4.
Динамические ОЗУ имеют ряд преимуществ по сравнению со статистическими ОЗУ. Основные характеристики динамических ОЗУ:
Типовые характеристики СЗУ:
Единое напряжение питания +5В обеспечивает непосредственную совместимость таких ОЗУ по логическим уровням с микросхемами ТТЛ. Элементы ОЗУ на кМОП VT используются для построения статических ОЗУ только при необходимости достижения min Р потр. Также при переходе к режиму хранения Р потр уменьшается на порядок. Для статических ОЗУ достигнута ёмкость 64 Кбит при организации 16 разрядов и времени выборки до 6 мс. I потр статических БП ОЗУ 100 VT , среди которых наибольшее распространение получила серия 537; I потр 60 мА (режим обращения) и I потр =0,001 с пониженным U пит =2 В. Это позволяет наиболее просто реализовать работу ОЗУ от резервных батарей. Динамические ОЗУ представлены в основном серией КР565 с max ёмкостью 256х1 разряд и min времени выборки 150 мс. Но необходимо постоянное восстановление информации – регенерации, период которой составляет 1 Дальнейшее рассмотрение будем вести на примере статического ОЗУ 2Кх8 с общим входом и выходом типа 537РУ10. 1) t выб 2) Р потр : хранение U п =5В – 5,25 мВт U п =2В – 0,6 мВт обращение - 370 мВт 3) I потр : хранение – 3 10 -4 мА обращение – 70 мА 4) Диапазон рабочих температур - 10 Усиление вх-вых сигналов до уровней ТТЛ осуществляется с помощью вых. формирователей. Т.к. ОЗУ организовано как 2Кх8, значит необходимо использовать АО DO D7 линий шины данных. Для управления функционированием схемы используется 3 вывода: 1) RE - № 21 2) CE - № 18 3) OE - № 20 Микросхема 537РУ10 функционирует в 3 режимах: § режим хранения данных § режим считывания данных § режим записи данных Таблица истинности:
Структурная схема ПЗУ аналогична структурной схеме ОЗУ, только отсутствует устройство записи, т.к. после программирования ПЗУ, информация из него только считывается. Основные характеристики восьми типов ПЗУ приведены ниже:
Существуют ПЗУ однократного и многократного программирования. Наиболее универсальными являются перепрограммирования ПЗУ, которые изготовляются на основе МОП-структур и ЛИЗМОП. Ёмкость таких РПЗУ достигает 256 кбит с организацией 32х2. Информация стирается с помощью УФ-облучения кристалла. В накопителях РПЗУ используются специальные типы VT -структур, которые изменяют свои характеристики при программировании РПЗУ. Это изменение характеристик и служит признаком хранящейся информации. Время выборки считывания таких РПЗУ широкое распространение получила серия 573. Свой выбор я остановил на РПЗУ 8к х 8 типа 573РФ4: 1) t хр не менее 25000 ч. 2) перепрограммирования (Т= 3) U п – 5 В U прогр – 5 В (считывание) 21,5 В (программирование). 4) потр – не более 420 мВт. 5) t выб.адреса – не более 300 t выб.разр. – не более 120 6) - 3 состояния. 7) Так как ПЗУ организована как 8к х 8, значит необходимо использовать А0 D0 D7 линий шины данных. Для управления функционирования схемы используются 2 вывода: 1) CS - №20. 2) Микросхема 573РФ4 функционирует в 2-х режимах: - - Считывание информации производится по 8 бит. В качестве сигналов управления будем использовать сигнал RD и сигнал, который будет поступать по старшей адресной линии. Таблица истинности:
Программная реализация требует решения многих проблем. При аппаратной реализации основная задача – передать показания электронных часов на шину данных. Желательно также иметь возможность по командам блока управления корректировать показания часов, устанавливать время срабатывания будильника. К сожалению, большинство БИС, предназначенных для электронных часов, нельзя непосредственно связать с блоком управления. Для этого необходимо разработать довольно сложную схему сопряжения. Но, в настоящее время промышленностью выпускается микросхема 512 ВШ, специально предназначенная для работы в составе микропроцессорных устройств в качестве часов реального времени с будильником, календарем, а также ОЗУ общего назначения ёмкостью 50 байт. Микросхема выполнена по КМОП технологий, питается от одного источника питания от 3 до 8 В. Потребляемая мощность очень мала, что позволяет питать микросхему от автономного источника (батареи), сохраняя при этом, при отключении основного источника питания микропроцессорной системы, правильный ход часов и информацию, занесенную во внутреннее ОЗУ.
Коэффициент деления задается командами, поступающими от процессора. Включается и выключается этот сигнал также командами процессора. Распределение памяти микросхемы 512ВИ1:
Сигнал AS подается в виде положительного импульса во время наличия информации об адресе на шине AD0 . Адреса записываются во внутренний буфер микросхемы по срезу этого импульса. В этот же момент анализируется логический уровень сигнала на входе DS и в зависимости от него устанавливается дальнейший режим работы входов DS и R/ . В нашем случае на вход AS подаем сигнал ALE , который генерируется процессором для фиксации адреса. Если при AS – «1»- «0» DS – «0», то запись производится при DS – «1», R/ «0», а чтение производится при DS – «1», R/ «1». Если во время среза импульса AS ( AS – «1» «0») DS – «1», то для считывания необходимо DS- «0» R/ «1», а для записи DS -«1» R/ «0». Такая сложная логика используется для подключения к микропроцессорам различных типов. На вход R/ будем подавать сигнал WR , а на вход DS-RD , которые генерируются процессором. Выход (запрос прерывания) предназначен для сигнализации процессору о том, что внутри микросхемы произошло событие, требующее программной обработки. Прерывания бывают 3-х типов: 1) после окончания обновления информации 2) по будильнику 3) периодические (с периодом SQ W ) Вход - «0» – никакое вмешательство со стороны процессора невозможно. На ход часов, календарь и содержание ячеек ОЗУ этот вход не влияет. Вход PS (датчик питания) – контроль непрерывности подачи питающего напряжения. Он подключается таким образом, чтобы напряжение на нем падало до 0 при любом, даже кратковременном отключения питания микросхемы. Для управления работой микросхемы и анализа её состояния предназначены регистры А… D . Формат управляющих регистров:
Регистр А. UIP – единица в этом разряде означает, что происходит или начнется менее чем через 244 мкс обновление информации о времени. На UIP не действует сигнал SET регистра В, можно запретить обновление и тем самым сбросить UIP . DVO … DV2 – устанавливает режим работы внутреннего делителя частоты в соответствии с используемой опорной частотой. Установка опорной частоты:
Единица в этом разряде запрещает обновление, позволяя записать в регистры начального значения времени, календаря, будильника. PIE – разрешение прерываний с периодом, задаваемым PS0 ALE – разрешение прерываний от будильника. VIE – разрешение прерываний по окончанию цикла обновления. SQWE – разрешает выдачу сигнала на вход SQ W . PIE, AIE, VIE, SQWE могут быть сброшены сигналом DM – «1» данные в двоичном коде - «0» данные в двоично-десятичном коде. Значения разряда нельзя изменить без повторной записи начальных значений в ячейки времени и календаря. 24/12 – устанавливает 24 часовой («1») и 12 часовой («0») режим счета времени. В 12 часовом режиме времени после полудня отмечается единицей в старшем разряде часов (адрес О4Н). DSE – разрешение автономного перехода на летнее время («1»). Регистр С. IRQF – флаг запроса прерываний. Устанавливается в единицу при выполнении условия: PF x PIE + AF x AIE + VF x VIE=1 Одновременно с установкой IRQF=1 на контакте устанавливается низкий уровень. PF – устанавливается в «1» фронтом сигнала на выходе внутреннего делителя частоты, выбранного в соответствии с разрядами RS0 . AF – устанавливается в «1» при совпадении текущего времени м времени «будильника». VF – устанавливается в единицу после окончания каждого цикла обновления. Флаги сбрасываются после чтения регистра С или сигналом Регистр D . VRT – в этом разряде устанавливается «0» при низком уровне на входе PS . Единица устанавливается только считыванием регистра D . Подключение микросхемы 512ВИ1 к микропроцессору серии 1821ВМ85, имеющему мультиплексированную шину адреса/данных не вызывает затруднений. На вход PS ; U п ; RES подаем высокий уровень (подключим к аккумулятору через RS -цепь). Так как нет необходимости в использовании частоты кварцевого резонатора в блоке управления, то вывод №20 ( CKFS) подсоединим к корпусу. Сигнал с выхода через инвертор ( PD9) подадим в микропроцессор на вход RST 6,5 (№8). Выводы AD0 №№4 (№№12 Подача сигнала CS2 на вход «выбор микросхемы» (№13) будет рассмотрена ниже. 1.2.10. Устройство ввода-вывода. Процессор 1821ВМ85 является улучшенной модификацией процессора 580ВМ80, а для данного МП специально разработана БИС для ввода-вывода параллельной информации КР580ВВ55А. Вот почему свой выбор и остановил именно на этой микросхеме. КР580ВВ55 0 программное устройство ввода-вывода параллельной информации, применяется в качестве элемента ввода-вывода общего назначения, сопрягающего различные типы периферийных устройств с магистралью данных систем обработки информации.
Микросхема может функционировать в 3-х основных режимах. В режиме 0 обеспечивается возможность синхронной программно управляемой передачи данных через 2 независимых 8 разрядных канала ВА, ВВ и два 4 разрядных канала ВС. В режиме 1 обеспечивается возможность ввода или вывода информации в/или из периферийного устройства через 2 независимых 8 разрядных канала ВА, ВВ по сигналам квитирования. При этом линии канала С используются для приема и выдачи сигналов управления обменом. В режиме 2 обеспечивается возможность обмена информацией с периферийными устройствами через двунаправленную 8 разрядную шину ВА по сигналам квитирования. Для передачи и приема сигналов управления обменом используются 5 линий канала ВС. Выбор соответствующего канала и направление передачи информации через канал определяется сигналами А0, А1 и сигналами SR РУС устанавливается в состояние, при котором все каналы настраиваются на работу в режиме 0 для ввода информации. Режим работы каналов можно изменить как в начале, так и в процессе выполнения работающей программы, что позволяет обслуживать различные периферийные устройства в определенном порядке одной микросхемой. При изменении режима работы любого канала все входные и выходные регистры каналов и триггеры состояния сбрасываются. Графическое представление режимов работы каналов показано на рисунке 5, а формат управляющего слова, определяющего режимы работы каналов, приведены на рисунке 6.
Графическое представление режима 0 показано на рисунке 8. Канал адреса Канал управления Канал данных D7 D0
Регистр принимает и отображает информацию синхронно с положительным перепадом на тактовом входе.
Принцип включения и управления регистра 1533 UP 23 рассмотрен в предыдущей главе. Для приема информации в устройство управления будем использовать шинный формирователь 1533АП6. Как известно шинный формирователь обеспечивает передачу информации в обоих направлениях. Для обеспечения только ввода данных вывод №1 соединим с корпусом. Если появится необходимость в выводе большего количества информации из устройства управления, то с помощью микросхемы 1533АП6 можно будет решить данную проблему. Более подробная информация о микросхеме 1533АП6 приведена в главе «Шина данных микропроцессора 1821ВМ85». 1.2.13. Схема дешифрации. В предыдущих главах были рассмотрены основные блоки схемы управления и было отмечено, что МП в строго определенные моменты времени должен взаимодействовать с определенными микросхемами. Поэтому в данной схеме необходимо предусмотреть устройство, которое по сигналам от процессора, будет подключать к его шинам адреса или данных ту или иную микросхему или группу микросхем. Из этого можно заключить, что в схеме системы должен протекать некоторый процесс однозначного выбора и он организуется подачей на линии адреса А11 CS ) микросхемы 537РУ10). В качестве дешифратора будем использовать микросхему 1533ИД7. Выбор данного дешифратора обусловлен количеством выходных линий и нагрузочной способностью. Микросхема 1533ИД7 – высокоскоростной дешифратор, преобразующий трехразрядный код А0 В таблице показано, что дешифрация происходит, когда на входах
Аналогично формирование сигналов REG2 и REG3 для DD11 и DD15 при кодах на А11 - А11 CS0 CS5= «1»; С S7= «1» CS6= «0» EN= «0» Когда на входе №10 DD6 CS6= «0» и при DD16 BVF= «0» и данные через DD16 вводятся в систему управления. 1.2.14. Цифро-аналоговый преобразователь. Для преобразования цифровой информации в аналоговую необходимо использовать ЦАП. Основной характеристикой ЦАП является разрешающая способность, определяемая числом разрядов N . Теоретически ЦАП, преобразующий N -разрядные двоичные коды, должен обеспечивать 2 N различных значений выходного сигнала с разрешающей способностью (2 N -1) -1 . Из динамических параметров основными являются: 1) время установки выходного сигнала; 2) f max преобразования. В нашем случае необходимо организовать формирование 3-х аналоговых сигналов ANL1, ANL2 и ANL3, которые будут пропорциональны цифровым сигналам на выходах канала А, В, С микросхемы 580ВВ55 соответственно. Значит необходимо предусмотреть 3 цифро-аналоговых преобразователя. Свой выбор я остановил на 10 разрядном ЦАП прецизионного типа 572ПА1. Для построения полной схемы преобразователя к микросхеме 572ПА1 необходимо подключить операционный усилитель. В качестве операционного усилителя будем использовать К140УД8, имеющего схему внутренней коррекции. 15 U 0n +U пит
Каждый ключ имеет свой вход и выход сигнала, а также вход разрешения прохождения сигнала EI . Канал проводимости двунаправленный. Коммутатор К561КТ3 имеет сопротивление канала 80 Ом, сопротивление входа управления 10 12 Ом. Открывающее напряжение на входе EI – 3В. Канал пропустит цифровые уровни с амплитудой до U ип . Время задержки распространения сигнала 10…25 мс. Структурная схема.
Считывание или запись информации невозможно. После подачи напряжения UID и достижения им уровня +5 В, отключается питание от аккумулятора и происходит подача напряжения высокого уровня на входы EI микросхемы DD8 . В результате этого ключ замыкается и теперь возможно прохождение сигналов управления от микропроцессора и дешифратора. Напряжение UID подается через транзистор VT1 ( КТ3102), Включенный по схеме с общим коллектором, в эммитерной цепи которого напряжение стабилизируется диодом VD6 (КС139А), для обеспечения стабильного уровня на входах EI . 2) В схеме управления используется микросхема DD6 : логический элемент ИЛИ с двумя выходами. Эти функции реализуются с помощью микросхемы 1533ЛЛ1. Также используется микросхема DD9 : логический элемент ИЛИ-НЕ с одним входом (инвертор). Эти функции реализуются с помощью микросхемы 1533ЛН1. 3) При входном импульсном сигнале с пологими фронтом и срезом импульс на входе формирующего логического элемента также не будет прямоугольным, поскольку некоторое время ключевая схема будет находиться в усилительном режиме. Кроме того, на фронте и срезе выходного импульса будут присутствовать усиленные помехи, поступившие в «усилитель» из провода питания. Импульс с зашумленными и несформированными фронтом и срезом непригоден для переключения тактовых входов триггеров, регистров и счетчиков. Повышения К U формирователя до 10 3 раз и более за счет последовательного включения нескольких буферных элементов не дает точной привязки момента переключения к определенному пороговому входного импульса. В таких случаях используют так называемую схему триггера Шмидта, состоящую из двухкаскадного усилителя, охваченного слабой положительной обратной связью. Триггеры Шмидта оказались незаменимыми и в интегральной схемотехнике, как в аналоговой, так и цифровой. Передаточная характеристика триггера Шмидта имеет значительный гистерезис. Выходной сигнал логического элемента Шмидта имеет крутые импульсные перепады, длительность которых не зависит от скорости нарастания или спада входного сигнала. Импульсные перепады по времени соответствуют моментам, когда входной сигнал превышает напряжение срабатывания U СРБ и становится меньше, чем напряжение отпускания U отп . 2,4 U вых, В Каждый мультивибратор имеет выходы Q и и R ; вых =0,45 R С . Таблица истинности:
Следовательно дискрет напряжения на входе составляет: a) U = Пример: код U вых ,В 0000000000 0 0000000010 17,6 мВ 1111111111 9 b) U= Пример: код U вых ,В 0000000000 0 0000001000 70,86 мВ 0000010000 141,72 мВ 1111111000 9 c) U= Пример: код U вых ,В 0000000000 0 0000000100 23,53 мВ 1011111100 4,41 Вывод: 1. 2. 3. 1.3.3. Расчет параметров КТ 3102 Б.
Статические параметры в диапазоне температур -10
Статистические параметры в диапазоне температур -
Патентов на данный вид схем мной обнаружено не было. Поэтому в качестве базовой модели возьмем устройство управления, применяемое в тюнере спутникового ТВ «Садко» 3В.025.006 ТУ, выпущенного ПО «Квант». Характеристика тюнера в ТВ «Садко». Технические параметры: 1. U пит =220 В (187 2. Диапазон рабочих частот: 0,95 3. Р пот =50 Вт. 4. Избирательность по соседнему каналу при расстройке ± 25 МГц ³ 20 db . Избирательность по зеркальному каналу при расстройке +960 МГц относительно нижней частоты 950 МГц ³ 20 db . 5. Отношение сигнал / шум в канале изображения при U ном на входе (-70 db Вт) при U вых видео (1 ± 0,1) ³ 56 db . 6. f зв =950 7. U вых зв ³ 5 мВ. 8. f перестройки частоты звукового сопровождения 5 9. Непрерывная работа при сокращении параметров ТУ – не менее 8 часов. 10. Предельные климатические условия: - влажность 93 % при Т=25 ° С. - Т=-40 ° С. 11. Параметры при воздействии однократных ударов а =15 д при t U =2 мс 12. Наработка на отказ: не менее 5 * 10 3 часов. 13. Масса – 6,5 кг. В данном тюнере спутникового телевидения применяется сенсорное управление с ручной настройкой на соответствующем канале. Перестройка производится с помощью подстроечных резисторов. Все это приводит к ограничению количества запоминаемых программ до восьми. Подача сигналов управления в остальные блоки тюнера осуществляется нажатием соответствующих кнопок на передней панели тюнера. Устройство управления выполнено по аналоговой элементной базе. Все это приводит к ряду неудобств при технической эксплуатации тюнера данной модели. Большинства недостатков можно избежать при использовании в качестве основного элемента устройства управления процессора, который будет управлять деятельностью всей схемы управления. Применение процессора в качестве основного элемента управляющей схемы приведет: 1. К увлечению количества принимаемых каналов с 8 до 99 и их запоминанию. 2. К увеличению быстродействия перестройки частоты от f min до f max . Скорость перестройки зависит от f такт процессора. 3. К увеличению точности настройки со строго определенным шагом. 4. К увеличению количества принимаемых сигналов звукового сопровождения. 5. К дополнительным удобствам при эксплуатации тюнера – наличие дистанционного управления, вывод сведений на экран о реальном времени, программирование времени включения тюнера. 6. К уменьшению масса - габаритных размеров. 2.2 Разработка конструкции блока. Блок является основным элементом при проектировании РЭА. Он объединяет печатные узлы и другие элементы. Разработку конструкции блока можно производить исходя из базовых несущих конструкций. Но в некоторых случаях, например при проектировании бытовой аппаратуры, целесообразно разрабатывать оригинальную несущую конструкцию. Это позволяет повысить коэффициент заполнения объема, уменьшить массу и габаритные размеры изделия. Каркас блока выполнен из алюминия АД-1 толщиной 1 мм. Кожух блока, из-за требований, предъявляемых к прочностным характеристикам конструкции, выполнен из стального листа марки СТ10 толщиной 1 мм. Передняя панель выполнена также из стального листа марки СТ10 толщиной 1 мм. Так как стальной кожух не стоек к коррозии, применено покрытие из анилинового красителя черного цвета, что обеспечивает необходимую антикоррозийную стойкость при эксплуатации и хранении. Для пайки применяют припой ПОС – 61. Габаритные размеры блока в длину и ширину соответственно: 505 мм и 300 мм. Данные размеры определяются суммарными габаритными размерами плат и зазорами между ними. Высота определяется высотой трансформатора и шириной платы индикации и составляет 55 мм. 2.3. Выбор и определение типа платы, ее технологии изготовления, класса точности, габаритных размеров, материала, толщины, шага координатной сетки. 1. - - - Для данного изделия необходимо использовать двустороннюю печатную плату с металлизированными монтажными и переходными отверстиями. Несмотря на высокую стоимость, ДПП с металлизированными отверстиями характеризуются высокими коммутационными свойствами, повышенной прочностью соединения вывода навесного элемента с проводящим рисунком платы и позволяет уменьшить габаритные размеры платы за счет плотного монтажа навесных элементов. Для изготовления печатной платы в соответствии с ОСТ 4.010.022 и исходя из особенностей производства выбираем комбинированный позитивный метод. 2. 3. 400 х 400 мм. Габаритные размеры данной печатной платы удовлетворяют требованиям данного ГОСТа. 4. ГОСТ 10316-78. Толщина 1,5 мм. 5. 6. 2.4. Конструкторский расчет элементов печатной платы. 1. 2. в min1 = I max =30 мА t =0,02 мм j доп =75 А/мм 2 3. в min2 = U доп * 0,05=0,6 В l =0,5 м r =0,0175 [ ] в min2 = 4. d=d э + bd но +Г, D d но =0,1 мм, Г=0,3 мм. а) для микросхем d э = 0 ,5 мм d=0,9 мм б) для резисторов d э = 0 ,5 мм d=0,9 мм в) для диодов и стабилитронов d э = 0 ,5 мм d=0,9 мм г) для транзисторов d э = 0 ,5 мм d=0,9 мм д) для конденсаторов d э = 0 ,5 мм d=0,9 мм е) для разъема d э = 1 мм d=1,4 мм 5. 0,7; 0,9; 1,1; 1,3; 1,5 мм. Номинальное значение диаметров монтажных отверстий для разъема: d =1,5 мм. 6. d min пл g , где Н пл =1,5 мм – толщина платы; g =0,25 d min * 0,25=0,5 мм 7. D=d+ D d во +2в m + D в во +( d 2 d + d 2 p + D в 2 но ) 1/2 D d во =0,5 мм; в m =0,025 мм D в во = D в но =0,05 мм d р =0,05 мм; d d =0,05 мм D d во +2 в m + D в во +( d 2 d + d 2 p + D в 2 но ) 1/2 =0,05+0,05+0,05+(3 * 25 * 10 -4 ) 1/2 =0,24 d=0,7 мм D=0,95 мм d=0,9 мм D=1,15 мм d=1,5 мм D=1,75 мм 8. в=в MD + D в НО , где в MD =0,15 мм; D в НО =0,05 мм в =0,15+0,05=0,2 мм 9. Расчет зазора между проводниками: S=S MD + D в В О , где D в ВО =0,05 мм; S MD =0,15 мм S =0,15+0,05=0,2 мм 10. D1 и D2 . l = в n + S(n+1)+ d l , где n=2 ; d l = 0,03 мм l =1 ,05+0,4+0,6+0,03=2,1 мм. 2.5. Расчет параметров проводящего рисунка с учетом технологических погрешностей получения защитного рисунка. 1. D min =D 1min +1,5h ф+0,03 D 1min =2( в м + d d + d p ) d max1 =0,9 мм D 1min =2(0,025+0,45+0,05+0,05)=1,15 мм D min1 =1,15+0,6=1,21 d max2 =1,5 мм D min2 =1,81 мм 2. D max =D min +(0,02…0,06) D max1 =1,21+0,02=1,23 мм D max2 =1,81+0,02=1,83 мм 3. в min =в 1min +1,5h ф+0,03, где в 1min =0,15 мм в min =0,15+0,6=0,21 4. в max = в min +(0,02…0,06) в max =0,23 мм 5. Минимальная ширина линии на фотошаблоне: в м min = в min -(0,02…0,06) в м min =0,21-0,02=0,19 мм 6. Максимальная ширина линии на фотошаблоне: в м max = в min +(0,02…0,06) в м max =0,21+0,06=0,27 мм 7. S 1min =L 0 -[D max /2+ d p + в max /2+ d l ] L 0 =1,25 мм S 1min =1,25-0,615-0,05-0.115-0,03=0,44 мм 8. S 2min =L 0 -(D max +2 d p ) L 0 =1,25 мм+0,3 мм=1,55 мм S 2min =1,25-1,23-2 * 0,05+0,03=0,20 мм 9. S 3min =L 0 -(B max +2 d l ) L 0 =1,25 мм S 3min =1,25-0,575-0,05-0,135-0,03=0,46 мм 10. Минимальное расстояние между проводником и контактной площадкой на фотоблоке: S 4min =L 0 -(D м max /2+ d p + в м max /2+ d l ) L 0 =1,25 мм S 4min =1,25-0,575-0,05-0,135-0,03=0,46 мм 11. S 5min =L 0 -(D м max +2 d p ) L 0 =1,55 мм S 5min =1,55-1,25-0,1=0,2 мм 12. S 6min =L 0 -( в м max +2 d l ) L 0 =1,25 мм S 6min =1,25-0,27-0,06=0,92 мм 2.6. Расчет проводников по постоянному току. Наиболее важными электрическими свойствами печатных плат по постоянному току является нагрузочная способность проводников по току и сопротивление изоляции. Практически сечение проводника рассчитывается по допустимому падению напряжения U п на проводнике: 1. U п = в п =0,23 мм h ф =0,02 мм l= 0,5 м r =0,0175 I=30 мА U п = U п зпу =0,4 0,5 В 2. S c ³ * 10 -4 мм 3. S пз ³ * 10 -4 мм 2 4. R S = l 3 =0,96 мм l =0,5 м r S =5 * 10 10 Ом R S = * 10 7 Ом 5. R V = r V =5 * 10 9 Ом * м S п =в п 2 =4,41 * 10 -2 мм 2 h пп =1,5 мм R V = * 10 14 Ом 6. R U = * 10 7 Ом 7. R U >10 3 R вх , где R вх = 2.7. Расчет проводников по переменному току. 1. l c м. U L =L по L по =1,8 D I=6 мА; t U =5 нс U L =1,8 2. l max = м 3. t з = e =5 ; m =1; t 0 =0,33 нс/м l =0,5 м t з =0,5 * 0,33 4. l з в пр C 1 1 =0 ,09(1+ e ) lg (1+2 в пр / l з +в пр 2 / l з 2 )= 0,09(1+5) lg (1+2 2 )=0,1пФ/см С 1 =С 1 1 l =0,3 * 50=5 пФ М 1 1 =2( ln ln мГн/см М 1 =М 1 1 l =6,86 * 0,5=3,43 мГн C 2 1 = x = ; f( x )=2arctg x 2 +1) x = f( x )=5,13 C 2 1 = пФ/см С 2 =С 1 2 * l =2,35 пФ М 2 1 =2 М 2 =М 2 1 * l =5,22 мГн Надежная работа цифровых электронных схем будет обеспечена, если напряжение помехи не превысит помехоустойчивости логических схем U=U RU +U C +U L ЗПУ В состоянии лог. «1» помеха слабо влияет на срабатывание логического элемента, поэтому рассмотрим случай, когда на входе микросхемы лог. «0». При этом: U вх0 =0,4 В U вых0 =0,4 В f =5 * 10 5 Гц I вх0 =0,1 мА I вых0 4 мА Е 0 =2 В R вх0 =4 кОм R вых0 =100 Ом U= = =0,49 * 10 -3 6,2-j269,3 =0,13 В 0,4 В 2.8. Оценка вибропрочности и ударопрочности. 1. Оценка собственных частот колебаний платы: f 0 = * М=М п + m рэ =ав h r +m рэ =215 * 120 * 1,5 * 10 -6 +0,28=0,4 кг К a =К( a + b 1/2 К=22,37 a =1 b = g =0 К a =22,37 D = f 0 = Гц 2. Оценка коэффициента передачи по ускорению: g ( х, у)= а (х, у) и а о – величины виброускорений в точке (х, у) и опорной соответственно: g ( х, у)= e = * 10 -3 h = K 1 (x)=K 1 (y)=1,35 из графика g (х, у)=1,39 а (х, у)=а 0 g (х, у)=8 g * 1,39=11,13g Оценка амплитуды виброперемещения. 1. S B (x,y)= x 0 g (x,y) x 0 = мм S B =1,21 * 1,39=1,68 мм 2. Определим максимальный прогиб печатной платы: d В = | S B (x,y)- x 0 | =0,47 мм Вывод: а доп =15 g>a(x,y)=11,13g 0,003 в =0,54 мм > d B =0,47 мм Расчет ударопрочности. 1. Частота ударного импульса: w = t =10 -3 c w =3140 2. Коэффициент передачи при ударе: К у =2 sin коэффициент расстройки 3. Ударное ускорение: а у =Н у * К у =15g * 0,45=6,72g 4. Ударное перемещение: Вывод: а доп =35 g>a y =6,72g 0,003 в =0,54 мм >Z max =0,15 мм 5. Частным случаем ударного воздействия является удар при падении прибора. Относительная скорость соударения: V 0 =V y +V 0T V y = H=0,1 м V 0T =V y * K CB =1,41 * 0,68=20,97 м/с V 0 =1,41+0,97=2.38 м/с Действующее на прибор ускорение: а п =2 p V 0 f 0 =6,28 * 2,38 * 71,9=109g a доп =150 g>a п =109 g 2 .9. Расчет теплового режима. Размеры нагретой зоны: l 31 =180 мм; l 32 =215 мм; l 33 =15 мм Размеры блока: l d 1 =220 мм; l d 2 =255 мм; l d 3 =55 мм 1. Площадь блока. S d =2(l d 1 l d 2 +( l d 1 + l d 2 ) l d 3 )=2(0,22 * 0,255+(0,22+0,255)0,055)=0,16 м 2 2. Поверхность нагретой зоны: S H3 =2(l 31 l 32 +( l 31 + l 32 ) l 33 )=2(0,18 * 0,215+(0,18+0,215)0,015)=0,09 м 2 3. Удельная мощность, рассеиваемая блоком: q d = Вт/м 2 4. Удельная мощность, рассеиваемая зоной: q H3 = Вт/м 2 5. Перегрев блока и нагретой зоны относительно окружающей среды: D Т, ° С
Расчет качества будем производить по следующим показателям: 1. 2. 3. 4. 1)
Оценку будем вести по пятибальной шкале.
Оценим комплексный показатель качества: Q компл =1,58 * 0,3+1,8 * 0,2+1,25 * 0,2+1,67 * 0,3=0,474+0,36+0,25+0,501= =1,587 2.11 Расчет надежности. 1. l 2 = l 02 K 1 K 2 K 3 К 4 Q 2 (T,K H ) l 02 – номинальная интенсивность отказов K 1 и K 2 – поправочные коэффициенты в зависимости от воздействия механических факторов. Для стационарной аппаратуры K 1 =1,04; K 2 =1,03. К 3 – поправочный коэффициент в зависимости от воздействия влажности и температуры. Для влажности 60 70 % т Т=20 40 ° С К 3 =1. К 4 – поправочный коэффициент в зависимости от давления воздуха К 4 =1,14. K 1 K 2 K 3 К 4 =1,22 Q 2 (К Н ,Т) – поправочный коэффициент в зависимости от температуры поверхности элемента и коэффициента нагрузки. Определяется по графикам: Парфенов “Проектирование конструкций РЭА” стр. 176. Микросхемы: К S Q 2 =1,22 * 0,5=0,61 Резисторы: К S Q 2 =1,22 * 0,53=0,65 Конденсаторы: К S Q 2 =1,22 * 0,2=0.24 Диоды: К S Q 2 =1,22 * 0,5=0,61 Транзисторы: К S Q 2 =1,22 * 0.48=0,59 Резонаторы: К S Q 2 =1,22 * 0.1=0,122 l МС =0,013 * 10 -6 * 0,61=7,9 * 10 -9 1/ ч l R =0,043 * 10 -6 * 0,65=2,78 * 10 -8 1/ч l C =0,075 * 10 -6 * 0,24=1,83 * 10 -8 1/ч l C Э = 0,035 * 10 -6 * 0,24=8,5 * 10 -9 1/ч l КВ =0,1 * 10 -3 * 0,122=12 * 10 -6 1/ч l VD = 0,2 * 10 -6 * 0,61=12,2 * 10 -8 1/ч l VT = 0,84 * 10 -6 * 0,59=4,9 * 10 -7 1/ч l пайки =0,01 * 10 -6 * 1,22=12 * 10 -9 1/ч l платы =0,7 * 10 -6 * 1,22=0,85 * 10 -6 1/ч L МС =7,9 * 10 -9 * 23=1.8 * 10 -7 1/ч L R =2,87 * 10 -8 36=10 -6 1/ч L C =1,83 * 10 -8 * 23=4,2 * 10 -7 1/ч L C Э =8,5 * 10 -9 * 4=34 * 10 -9 1/ч L VD =1,22 * 10 -7 * 6=7,3 * 10 -7 1/ч L VT =4,9 * 10 -7 1/ч L КВ = 12 * 10 -6 * 2=24 * 10 -6 1/ч L ПЛ =0,85 * 10 -6 1/ч L пайки =60 * 10 -7 1/ч 2. L 1 = * 10 -7 +10 -6 +4,2 * 10 -7 +3,4 * 10 -8 +24 * 10 -6 +0,85 * 10 -6 + +6 * 10 -6 +7,3 * 10 -7 +4,9 * 10 -7 =33,704 * 10 -6 1/ч 3. Р( tp)=exp(- L 1 tp)=exp(-33,7 * 3 * 10 -3 )=0,91 Зададим tp=3000ч 4. Т= ТЕХНИКОЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ 3 .1. Предисловие. Любое техническое решение может быть признано эффективным и принято к внедрению лишь после того, как будет доказана его техническая прогрессивность и экономическая целесообразность. Поэтому экономическое обоснование технических решений является обязательной составной частью дипломного проекта. В дипломных проектах конструкторского направления должны быть отражены следующие технико-экономические вопросы: 1. 2. 3. 4. 5. 6. В дальнейшем будем пользоваться методикой Р.Л. Корчагиной, которая изложена в учебном пособии по дипломному проектированию. «Технико-экономические обоснования при разработке радиоэлектронных приборов и устройств». 3.2. Расчет себестоимости устройства управления. Расчет себестоимости устройства можно осуществить с помощью расчетно-аналитического метода. Его сущность сводится к тому, что прямые затраты на единицу продукции определяются путем нормативного расчета себестоимости проектируемого устройства по статьям калькуляции. По существующей классификации затрат принят следующий состав статей калькуляции: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. Примечание: в таблицах будут использованы оптовые закупочные цены и тарифные ставки на 1.1.88 г., измененные с учетом коэффициентов: для материалов коэффициент увеличения 10000 раз, для комплектующих изделий К=5000; тарифные ставки – К=3000. 1. Эта статья включает в себя затраты на основные материалы, расходуемые в нашем случае на изготовление печатного узла. Таблица расхода материалов в расчете на 1 печатную плату:
Получаем 15000 * 0,03=450 рублей. Итого 15000+450=15450 рублей. 2. Считаем, что они составляют 1% от стоимости материалов. 15450 * 0,01=155 рублей. 3. Эта статья включает в себя затраты на приобретенные готовые изделия и полуфабрикаты. Составим таблицу для расчета стоимости покупных комплектующих изделий.
Основная заработная плата определяется прямым путем по формуле: З 0 =З т +З п , где З т – заработная плата по тарифу З п – доплаты по сдельнои повременно-премиальным системам (20%). З т = t 2 – трудоемкость по 2- му виду работ Т 2 – тарифная ставка по 2-му виду работ n – количество видов работ (операций) Определим трудоемкость сборочно-монтажных работ.
Годовой экономический эффект от внедрения спроектированного изделия представляет собой суммарную экономию средств, полученную как в сфере производства, так и в сфере эксплуатации. Величина годового экономического эффекта определяется: Э= З 1 и З 2 – приведенные затраты по базовому и спроектированному варианту. Принимаются равными оптовой цене З 1 =1750000 рублей, З 2 =3157000 рублей - коэффициент приведения в сопоставляемый вид по срокам службы, р 1 и р 2 – величины, обратные срокам службы р 1 =р 2 = a =4; Е Н =0,15 А 2 – годовой объём производства нового изделия Ц 1 1 и Ц 2 1 – годовые эксплуатационные расходы потребителя при использовании базового и спроектированного изделий. Ц 1 1 -Ц 2 1 =295000 рублей. А 2 =20000 a - коэффициент приведения вариантов в сопоставленный вид по производительности. Э=(1750000 * 4-3157000+ Сводная таблица технико-экономических показателей базового и спроектированного изделий.
Переход к цифровой элементной базе позволяет: увеличить количество принимаемых каналов до 99, использовать дистанционное управление, уменьшить потребляемую мощность, уменьшить массу изделия. Себестоимость и оптовая цена увеличиваются, но эксплуатационные расходы уменьшаются и мы имеем большой годовой экономический эффект. Р А З Д Е Л О Х Р А Н Ы Т Р У Д А 4 .1. Обеспечения требований охраны труда на операциях сборки устройства управления тюнером. Основными ОВПФ данного техпроцесса сборки устройства управления тюнером (как и любой другой бытовой радиоаппаратуры) является: I. Наличие в воздухе рабочей зоны вредных веществ (расплавленный припой и пары входящего в его состав свинца, других неорганических соединений, продукты горения и пары флюса, пары технического этилового спирта и лаков). II. Опасность поражения электрическим током. III. Опасность возникновения пожара (вследствие применения в техпроцессе легковоспламеняющихся веществ: спирты, лаки, краски). IV. Недостаточная освещенность рабочих мест сборщика или радиомонтажника. 1. Электромонтаж в данном техпроцессе производится припоем ПОС-61, содержащим 60% свинца. Свинец и его неорганические соединения по своему воздействию на организм человека относится к I классу опасности. Предельно допустимая концентрация свинца и его неорганических соединений равна 0,01 мг/м 3 . По характеру воздействия на организм человека свинец одновременно относится ко многим группам: общетоксичен, мутагенный, влияющий на репродуктивную функцию. Пары и продукты горения флюса, пары этилового спирта и лака относятся к общетоксичным, раздражающим веществам. Предельно допустимые концентрации этих веществ соответственно 550, 1000 и 400 мг/м 3 . Следовательно, для максимального снижения ОВПФ необходимо применение общей приточной вентиляции и местной вытяжной вентиляции на рабочих местах.
Местная вытяжная вентиляция должна препятствовать попаданию ОВПФ в зону дыхания работающего (см. рисунок 1). Скорость всасывания воздуха в рабочем объеме отсоса в зависимости от токсичности удаляемых веществ составляет 0,5 Так как свинец относится к I классу опасности, принимаем скорость всасывания воздуха 1,5 м/с. 1) Ширина стола монтажника: В=1,2 м 2) Верхний уровень паров: h= (0,2 h=0 ,3 м 3) Ширина щели одностороннего отсоса: b= ,12 м 4) Скорость воздуха в щели: V =1,5 - перепад температур 5) Объём воздуха, отсасываемого от стола монтажника: Q=bhV к 1 к 2 [ м 3 /час ] К 1 – коэффициент, учитывающий подтекание воздуха к щели;к 1 =1 К 2 – поправочный коэффициент;к 2 =1 Q= 0,3 3 /час Приметим, что давление воздуха на выходе вентилятора Р=44 кг/м 3 . 6) Мощность на валу электродвигателя N = PQ/3600 B n B – КПД вентилятора B =0,37 n – КПД передачи, зависящий от вида (при непосредственной посадке на вал электродвигателя); n =1. N=44 2430/3600 1 0,37=0,08 кВт 7) Установочная мощность электродвигателя: N у =к 3 N К 3 – коэффициент запаса по мощности; к 3 =1,5 N у =1,5 Из таблицы, приведенной в справочном пособии, выбираем электродвигатель 4АА56А4. Характеристики вентилятора приведены в таблице 4.2. Таблица 4.2.
Обеспечение устойчивости производства изделий при нарушении поставок комплектующих элементов и материалов. Для обеспечения бесперебойного выпуска изделия необходимо прежде всего, обеспечить бесперебойное снабжение производства всеми видами комплектующих элементов и материалов, которые могут производиться на самом предприятии или получаться от предприятий поставщиков. В таблице 4.3. приведено распределение комплектующих элементов и материалов по месту изготовления и стандартизации. Из анализа данных, приведенных в данной таблице, можно сделать вывод о том, что производство устройства управления тюнером в значительной степени зависит от регулярности поставок комплектующих изделий поставщиками и своевременного изготовления непоставляемых изделий на самом предприятии – изготовителе. Обеспечить бесперебойную работу производства при нарушении ритмичных поставок комплектующих элементов и материалов можно путем создания резервных запасов. Величина этих запасов должна рассчитываться таким образом, чтобы за счет созданного резерва комплектующих элементов и материалов можно было выпускать данное изделие на предприятии изготовителе в течение одного месяца при установленной программе выпуска данного изделия в год. Исходными данными для расчета являются месячная программа выпуска изделия на данном предприятии, а также норма расходов комплектующих элементов и материалов на изготовление одного изделия. Нормы запасов для обеспечения месячной программы выпуска устройства управления тюнером приведены в таблице 4.4. При невозможности создания указанных выше запасов или при их частичной ли полной утрате, производство данного изделия на данном предприятии может быть обеспечено за счет полной или частичной замены комплектующих элементов, на их функциональные аналоги, и материалов на аналогичные, которые можно применять при изготовлении данного изделия. Возможные замены комплектующих элементов и материалов приведены в таблице 4.5. Как видно их таблицы, почти все комплектующие элементы, приведенные в ней, имеют замены, которые не приводят к нарушению существующего технологического процесса изготовления устройства управления и ухудшению параметров его работы. Повышение устойчивости может быть достигнута за счет изменения технологического процесса, которое заключается в его упрощении и заменой оборудования. Таблица 4.6. Таблица 4.3. «Распределение комплектующих элементов устройства управления тюнером по месту изготовления и стандартизации».
|