Реферат: Проектирование РЭС

🛑 👉🏻👉🏻👉🏻 ИНФОРМАЦИЯ ДОСТУПНА ЗДЕСЬ ЖМИТЕ 👈🏻👈🏻👈🏻

В настоящее время цифровые частотомеры получили широкое распространение не только у радиолюбителей, но и у профессионалов. Лаборатория современного радиолюбителя просто немыслима без частотомера, ведь прибор для измерения частоты – прибор первой необходимости. Это объясняется возрастающей потребностью измерения частоты. Современные частотомеры используются не только как устройства для измерения частоты, но и в качестве цифровой шкалы, а также в качестве составляющих многих других более сложных РЭА.
1. РАЗРАБОТКА И АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ

1.1.1 Назначение: малогабаритный цифровой частотомер предназначен для измерения частоты электрических колебаний.
1.1.2 Выполняемые функции: измерение частоты.
1.1.3 Основные параметры функционирования:
- чувствительность по уровню входного сигнала при измерениях частот до 600 кГц – 8мВ; от 600 кГц до 2,5 МГц – 30 мВ; свыше 2,5 МГц до 100 МГц – около 100МВ;
- абсолютная погрешность измерения частоты в диапазоне от 0 до 20 кГц составляет 3 Гц; от 20 кГц до 2 МГц – 10 Гц; свыше 2 МГц – 100 Гц;
- потребляемый ток от источника питания при измерениях частот до 2,5 МГц ток не превышает 5мА (при выключенной индикации) или 60 мА (при включенной индикации);
- напряжение питания частотометра 9В.
- температура: Т min = -40°С; Tmax = +60°С;
- удары: длительность ударного импульса 5 …. 10мс, максимальное ускорение 98 м/с 2
, частоты ударов 40….80мин -1

- вибрации: диапазон частот 10 …. 70 Гц, виброускорение до 37 м/с 2
;
- пониженное атмосферное давление: 61 кПа;
1.1.5 Транспортировать любым видом транспорта по территории РФ.
1.1.6 Конструктивные особенности: разборный корпус, лицевая панель.
1.1.7 Критерии качества: масса, габариты, стоимость.
1.1.8. Цель разработки: создание многофункционального цифрового портативного частотомера со сниженными массо-габаритными характеристиками, уменьшение его стоимости, повышенной надёжности и эффективности, а также удовлетворяющего требованиям настоящего технического задания.
2.1 Анализ существующих конструкций частотомеров
Количество аналогов частотомера в мире не поддаётся исчислению.В целом все частотомеры работают по одному принципу: подсчет количества импульсов за фиксированный интервал времени. И в разных схемах этот принцип реализуется по разному. Отсюда и идёт такое разнообразие конструкций. Новое направление в развитии измерительной техники даёт использование микроконтролёров (например схема № 2). Хотя их использование повышает цену прибора во много раз, но пользовательская выгода также возрастает не в меньшее количество раз. Ведь предел измерения можно повысить до 1,2 ГГц, а используя универсальность микроконтролеров и немалое количество денег функции частотомера ограничиваются только фантазией и интеллектом разработчика! В данной работе будут рассматриваться те схемы, которые в наибольшей степени охватывают современные тенденции развития частотомеров.
Анализ аналогов и прототипа Таблица 2.1.
Ниже приводятся схемы приведенных выше аналогов.
Схема №1 – простой аналоговый частотомер, собранный на одновибраторе К155АГ1
Схема №2 – частотомер с использованием микроконтролера К1816ВЕ31
Схема №3 – малоэргономичный комбинированный частотомер, позволяющий измерять ещё и индуктивность различных катушек, резонансную частоту контуров, емкость конденсаторов.
2.2. Анализ разрабатываемой конструкции частотомера
Электрическая принципиальная схема частотомера представленна в Приложении 1.
Разрабатываемый частотомер включает в себя:
- входное формирующие устройство, предназначенного для усиления, преобразования входного сигнала.
- задающего кварцевого генератора с делителем частоты для получения фиксированных и стабильных интервалов времени.
- счётчик делитель частоты импульсов сигнала с цифровыми индикаторами, предназначенного для измерения и отображения измеряемой частоты.
- устройство управления, обеспечивающего установку счётчика на нуль перед измерением и поступление на его вход последовательности импульсов для счёта в течение фиксированного интервала времени,
В отличае от обычно используемых схем цифровых частотомеров в данной схеме измерение частоты производится однократно, в течении только одного периода нормиронного интервала времени. Третий и последующие положительные перепады напряжения, поступающие на управляющее устройство не изменяют состояния триггеров и клапана. Поэтому измеренное количество импульсов сигнала высвечивается индикатором постоянно. Для повторного измерения следует снова нажать пусковую кнопку SA3, после чего процесс повторяется.
Для питания использованных микросхем требуется 2 напряжения 9 и 5 вольт. Для получения 5 В используется стабилизатор напряжения.
Несколько оригинально осуществляется индикация результатов измерения. Счётчик-индикатор собран из пяти микросхем, каждая их которых содержит счётчик импульсов по модулю 10, дешифратор и семисегментный светодиодный цифровой индикатор с запятой, которая включается по одному из входов 9 в зависимости от положения переключателя SA1.2 Показания счётчика считываться в килогерцах. С помощью тумблера SA4 в процессе между отсчётами индикацию можно выключить, чем достигается экономия энергии элемента питания. На пределе измерения 10Мгц, когда переключатель SA2 находиться в положении, показанном на схеме, показания индикатора необходимо умножать на 10.
Из всего вышесказанного следует, что большинство схем объединено общими недостатками: все они стационарные приборы, имеют сравнительно большие габариты и потребляют значительный ток от источника питания, что вынуждает питать их от сети переменного тока и не допускает использования автономного батарейного питания. Разрабатываемая схема цифрового частотомера лишена указанных недостатков и позволяет создать недорогой многофункциональный малогабаритный прибор.

3. ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ ПРИНЦИПИАЛЬНОГО КОНСТРУКТОРСКОГО РЕШЕНИЯ

3.1.1.1. Выбор схемы расположения элементов конструкции и их расположение внутри корпуса блока.
Электрическая схема частотомера представлена в ПРИЛОЖЕНИИ 1.
Для замены неисправного или отслужившего срок своей годности элемента питания предусматривается отдельное расположение его в правом нижнем углу корпуса в отдельном отсеке, снабжённым съемной крышкой, таким образом получается доступ к батарейке без разбора корпуса. Семисегментные индикаторы вклеиваются в отверстия в корпусе, а переключатели закрепляются в отверстиях с помощью винтового соединения.
Остальные элементы блока смонтированы на печатной плате из фольгированного стеклотекстолиста толщиной 1,5 мм. Плата крепится к основанию блока паралельно, с помощью уголковых скобок и 4-х винтов.
3.1.1.2. Выбор и обоснование компоновочных характеристик ячейки.
В данном случае под ячейкой понимается печатная плата с установленными на ней элементами. Способ установки ЭРЭ – односторонний. Конструкция ячеек - бескорпусная. Форму печатных плат выбираем прямоугольную, что облегчает определение их компоновочных характеристик. Компоновочные характеристики печатных плат – ориентировочное определение массогабаритных характеристик.
При размещении ЭРЭ-тов на печатных платах, ЭРЭ-ты заменяют установочными моделями. При определении площади печатных плат посадочное место ЭРЭ представляет собой проекцию установочной площади на плату. В сумме установочные площади определяют размеры печатных плат. При этом произведение сторон печатной платы должно соответствовать площади печатной платы.
3.1.1.3. Определение массо-габаритных размеров ячейки.
1) Определение установочной площади S уст
элементов. Установочная площадь каждого отдельно взятого элемента выбирается из приложения 1, из таблицы «Перечень элементов схемы и их характеристики».
2) Определение суммарной установочной площади элементов, расположенных на каждой плате:
3) Определение площадей печатных плат:
где K s
– коэффициент заполнения площади печатной платы, K s
= 0,8
4) Определение габаритных размеров печатных плат. Из нескольких вариантов соотношений сторон ПП выбрали плату со следующими размерами:
5) Определение габаритных размеров ячеек. На горизонтально расположенной плате длина и ширина платы будут соответственно равны длине и ширине ячейки:
где max H э
– высота самого высокого элемента на плате,
Масса каждой ячейки состоит из массы печатной платы и массы элементов, расположенных на ней.
Масса каждого элемента m i
представлена в приложении 1 в таблице 1.
где m nn
= ρхV – масса печатной платы, кг,
ρ – плотность материала платы, кг/м 3

m nn
= 2,4х10 3
9,9х10 -6
= 0,02376 кг.,
m яч
= 0,04025 + 0,02376 = 0,06401 кг.,
Вывод: найдены массо-габаритные размеры ячеек.
3.1.1.4. Выбор способов крепления плат.
Горизонтально расположенную плату крепят на двух П-образных скобках с помощью 4 винтов и гаек, причем винты проходят через плату, скобки и основание.
3.1.2. Анализ и уточнение варианта.
3.1.2.1. Определение компановочных характеристик корпуса частотомера включает в себя 2 этапа:
1) Определение габаритных размеров корпуса блока,
2) Определение общей массы конструкции блока.
Габаритные размеры корпуса блока определяются исходя из конструкторских соображений.
Определяем ориентировочный объем проектируемой конструкции:
где К v
– обобщенный коэффициент заполнения объема,
V устi
– установочный объем i-го элемента.
В качестве установочного объема i-го элемента выбираем объем ячейки. Тогда формула примет вид:
V яч1
= 65 110 10,5=75075 мм 3
= 750,7 10 -6
м 3
,
V S
= 750,7 10 -6
= 938 10 -6
м 3
.
Высота корпуса блока определяется по формуле:
Х 1,
Х 2
– припуски размеров для обеспечения свободной входимости ячейки в блок,
Ширина корпуса блока определяется по формуле:
Y 1
,Y 2
– припуски размеров для обеспечения свободной входимости ячейки в блок,
Длина корпуса блока определяется по формуле:
где L яч
– размер ячейки, L яч
= 110 мм
Z 1
, Z 2
– припуски размеров для обеспечения свободной входимости ячеек в блок,
Масса конструкции блока определяется по формуле:
m = m яч
+ m к
+ m осн
+ m доп
, (1.11)
m доп
– масса дополнительных элементов, кг.
m = 0,06401 + 0,102 + 0,076 + 0,0165 = 0,25 кг.
Вывод: Определены габариты блока H L B,
3.1.2.2. Расчет теплового режима блока.
Расчет теплового режима блока производят в 2 этапа:
1) определение температуры корпуса блока t к
;
2) определение среднеповерхностной температуры нагретой зоны t н.з.

Для выполнение расчета теплового режима необходимы следующие исходные данные:
- размеры нагретой зоны l b h, 0,110 0,060 0,01;
нагретой зоной и нижней поверхностью корпуса h н
= 0,005 м,
нагретой зоной и верхней поверхностью корпуса h в
= 0,0055 м;
- мощность, рассеиваемая блоком в виде теплоты Р о
= 2,6 Вт;
- мощность радиоэлементов, расположенная непосредственно на корпусе блока Р к
= 2 Вт;
- температура окружающей среды t о
= 25 о
С
Этап 1. Определение температуры корпуса.
1. Рассчитываем удельную поверхность мощность корпуса блока:
где S к
– площадь внешней поверхности корпуса блока,
S к
= 2 (0,050 0,070+0,070 0,115+0,050 0,115) = 0,0346 м 2

2. Перегрев корпуса блока в первом приближении t к
= 2 о
С
3. Определяем коэффициент лучеиспускания для верхней лв
, боковой лб
, нижней лн
поверхностей корпуса:
лi
= Е i
5,67[( ) 4
– ( ) 4
] / t к
, (2.2)
где Е i
– степень черноты i-й наружной поверхности корпуса, для боковой и верхней поверхностей Е = 0,92
4. Для определяющей температуры t m
= t o
+ 0,5 t к
= 30 o
C рассчитываем число Грасгофа Gr для каждой поверхности корпуса:
где L опрi
– определяющий размер i-й поверхности корпуса,
m
– коэффициент объемного расширения, для газов
g – ускорение свободного падения, g = 9,8 м с -2
;
V m
– кинетическая вязкость газа, V m
= 16,96 10 -6
м 2
/с;
5. Определяем число Прандтля Рч, Рч = 0,701
6. Находим режим движения газа, обтекающего каждую поверхность корпуса:
Так как (Gr Рч) m
5 10 2
, то режим переходный к ламинарному.
7. Рассчитываем коэффициенты теплообмена конвекцией для каждой поверхности корпуса блока кi
:
к
i
= 1,18 (Gr Рч) 1/8
m
N i
, (2.4)
где m
– теплопроводность газа, m
= 2,68 10 -2
Вт/м К,
N i
– коэффициент, учитывающий ориентацию поверхности корпуса:
8. Определяем тепловодную проводимость между поверхностью корпуса и окружающей средой G к
:
G к
= ( кн
+ лн
) S н
+( кб
+ лб
) S б
+( кв
+ лв
) S в
, (2.5)
где S н
, S б
, S в
– площади нижней, боковой и верхней поверхностей корпуса соответственно;
S б
= 2H (L+B) = 2 0,05 (0,115+0,03) = 0,0185 м 2

9. Рассчитываем перегрев корпуса блока во втором приближении t ко
:
t ко
= (Р о
/ G к
) К кп
К н1
, (2.6)
где К кп
– коэффициент зависящий от коэффициента перфорации корпуса блока,
К н1
– коэффициент, учитывающий атмосферное давление окружающей среды,
Расчет: t ко
= (0,6/0,235) 0,6 1 = 1,8 о
С
Так как < 0,1, то расчет можно закончить.
11. Рассчитываем температуру корпуса блока:
Этап 2. Определение среднеповерхностной температуры нагретой зоны.
1. Вычисляем условную удельную поверхностную мощность нагретой зоны блока q 3.

где Р 3
– мощность, рассеиваемая в нагретой зоне, Р 3
= Р о
- Р к

2. Перегрев нагретой зоны относительно температуры, окружающей блок среды в первом приближении:
3. Определяем коэффициент теплообмена излучением между нижними злн
, верхними злв
и боковыми злб
поверхностями нагретой зоны и корпуса:
злi
= E пi
5,67[( ) 4
– ( ) 4
] / ( t з
- t ко
)] (2.10)
где E пi
– приведннная степень черноты i-й поверхности нагретой зоны и корпуса:
E 3i
и S 3i
– степень черноты и площадь i-й поверхности нагретой зоны.
4. Для определяющей температуры t m
=(t к
+t o
+ t з
) / 2 = (26,8+25+4) / 2 = 27,9 o
C
5. Рассчитываем коэффициенты конвективного теплообмена между нагретой зоной и корпусом для каждой поверхности:
6. Определяем тепловую проводимость между нагретой зоной и корпусом:
G зк
= К σ
( злi
+ зкi
) S зi
, (2,13)
где К σ
– коэффициент, учитывающий кондуктивный теплообмен, Кσ= 0,09
7. Рассчитываем перегрев нагретой зоны t зо
во втором приближении:
где К w
– коэффициент, учитывающий внутреннее перемещение воздуха, К w
= 1
К н2
– коэффициент, учитывающий давление воздуха внутри блока, К н2
= 1
Так как < 0,1, то расчет может быть закончен.
9. Рассчитываем температуру нагретой зоны:
Получаем: t 3
= 25 + 3,953 = 28,953 о
С
Так как самый нетермостойкий элемент выдерживает температуру до + 70 градусов цельсия, то полученный тепловой режим работы устраивает нас.
3.1.2.3. Расчёт системы на механические воздействия
Для выполнения расчета механических воздействий необходимы следующие исходные данные:
- геометрические размеры платы, l b h, м:
- диапазон частот вибрации, f виб
= 10…..30 Гц;
- амплитуда ускорения при ударе, Н у
= 40 g;
- предельное ускорение, выдерживаемое элементами блока без разрушения:
Расчет собственных колебаний конструкции является трудоемкой задачей. Поэтому заменим конструкцию эквивалентной расчетной схемой. Определяем частоту собственных колебаний отдельных конструкционных элементов.
Частота собственных колебаний равномерно нагруженной пластины вычисляется по формуле:
где a и b – длина и ширина пластины, м;
D – цилиндрическая жесткость пластины, Н м;
m – масса пластины, с элементами, кг.
Для печатного узла должно выполняться условие f o
> f в
. Так как f o
>> f в
, то обеспечивается защищенность конструкции частотомера от вибрационных воздействий, за счет отстройки собственной частоты печатного узла от максимальной частоты внешних вибрационных воздействий.
Движение системы, вызываемое ударной силой, в течение времени действия этой силы определяется законом вынужденных колебаний. После прекращения действия ударной силы, движение системы подчиняется закону свободных колебаний. Начальными условиями при этом являются смещение и скорость движения в момент прекращения действия удара.
a) Определяем условную частоту ударного импульса:
где - длительность ударного импульса, с.
b) Определяем коэффициент передачи при ударе:
где Н у
– амплитуда ускорения ударного импульса
d) Определяем максимальное относительное перемещение:
e) Проверяется выполнение условий ударопрочности по следующим критериям:
ударное ускорение должно быть меньше допустимого, т.е. < , где определяется из анализа элементной базы, = 45 g.
где b- размер максимальной стороны ПП.
Так как условия ударопрочности выполняются для ЭРЭ и печатной платы, считаем что частотомер защищен от воздействий удара.
3.1.2.4 Расчет линейных перегрузок.
В ходе расчета определяются возникшие в ПП напряжения и необходимый запас прочности ПП при воздействии линейных ускорений или одновременном воздействии вибрации и линейных перегрузок.
Расчет прогиба ПП при линейных ускорениях в наихудшем случае:
где A z
– коэффициент, зависящий от способа закрепления концов полоски ПП, A z
=0,031;
a,b
– соответственно длина и ширина ПП, м;
V – величина линейного ускорения, м/с 2
;
g – ускорение свободного падения, м/с 2
;
l
– либо длина a
, либо ширина в ПП, м
Из полученных двух значений выбирается Z б
= max {Z б1
, Z б2
}
где - допустимый размер прогиба ПП на длине 1 м, = 0,03 м.
В результате расчета получены следующие значения:
Условие выполняется Z б
< 243 10 -
6 м
Расчет максимального напряжения в опасных точках ПП при линейном ускорении:
где А σ
– коэффициент, зависящий от способов закрепления сторон ПП, А σ
= 16
l
– либо длина а
, либо ширина в ПП, м.
Из полученных двух значений выбирается σ = max {σ 1
, σ 2
}
Определение запаса прочности ПП при линейном ускорении:
где G n
– предельное допустимое напряжение, МПа
Для того чтобы гарантировать работоспособность, запас прочности должен быть более некоторой величины:
где n 1
= 1,2…1,5 – коэффициент достоверности определения расчетных нагрузок и напряжений, n = 1,4;
n 2
= 1…1,5 – коэффициент ответственности детали, n = 1,2;
n 3
= 1,2…3,0 – коэффициент неоднородности свойств материала, n 3
= 1,8.
Определение прогиба ПП при одновременном воздействии линейных ускорений и вибраций:
где Z в
– максимальная амплитуда колебаний ПП при вибрации, Z в
= 0,3 10 -6
м
Z = 22 10 -9
+ 0,3 10 -6
= 0,322 10 -6
м
Условие Z < 0,003 a
выполняется Z < 0,322 10 -6
м
Из двух полученных значений выбирается σ = max {σ 1
, σ 2
}
Из расчета определили: σ 1
= 314844 Па,
Задание предела выносливости материала платы для знакопеременных нагрузок:
σ в
= 0,2 σ n
– для стеклотекстолита
Для того чтобы гарантировать работоспособность, запас прочности должен быть более некоторой величины:
Поскольку при расчетах выполняются все необходимые условия, то обеспечивается защищенность блока при воздействии линейных ускорений или одновременном воздействии вибраций и линейных перегрузок.

Название: Проектирование РЭС
Раздел: Рефераты по радиоэлектронике
Тип: реферат
Добавлен 22:36:14 07 октября 2005 Похожие работы
Просмотров: 1303
Комментариев: 16
Оценило: 4 человек
Средний балл: 5
Оценка: неизвестно   Скачать

Срочная помощь учащимся в написании различных работ. Бесплатные корректировки! Круглосуточная поддержка! Узнай стоимость твоей работы на сайте 64362.ru
Если Вам нужна помощь с учебными работами, ну или будет нужна в будущем (курсовая, дипломная, отчет по практике, контрольная, РГР, решение задач, онлайн-помощь на экзамене или "любая другая" учебная работа...) - обращайтесь: https://clck.ru/P8YFs - (просто скопируйте этот адрес и вставьте в браузер) Сделаем все качественно и в самые короткие сроки + бесплатные доработки до самой сдачи/защиты! Предоставим все необходимые гарантии.
Привет студентам) если возникают трудности с любой работой (от реферата и контрольных до диплома), можете обратиться на FAST-REFERAT.RU , я там обычно заказываю, все качественно и в срок) в любом случае попробуйте, за спрос денег не берут)
Да, но только в случае крайней необходимости.

Реферат: Проектирование РЭС
Курсовая работа: Синтез бис-(триметилсилил) диметиламинометил фосфоната
Курсовая работа по теме Принятие решений в инновационном менеджменте
Магистерская диссертация по теме Исследование установки 'Аминовой очистки' природного газа и изучение физико–химических свойств растворов
Курсовая работа по теме Программа по литературе 10—11-е классы. Профильный уровень
Контрольная Работа Габриелян
Реферат по теме Ионизирующие излучения
Реферат Проблемы Найма Квалифицированного Персонала В Гостинице
Реферат Механизм Действия
Астана Болашақтың Қаласы Эссе Келісу Келіспеу Жазу
Дипломная Работа На Тему Деятельность Третейских Судов
Контрольная работа: Собственный капитал банка
Реферат по теме Интраскопия (Ультразвуковая доплерография магистральных артерий мозг
Реферат по теме Открытие, ход и результаты генерального межевания
Президент Рф Реферат По Конституционному Праву
Реферат На Тему Организационная Культура: Понятие, Элементы И Функции
Контрольная Работа По Математике 5 Кузнецова
Реферат по теме Конструкция системной платы ЭВМ
Искусственный Интеллект В Образовании Реферат
Реферат: Экспериментальные методы исследования в системе исторических наук
Реферат: Формирование официальной идеологии Московского государства
Реферат: Структура взаимодействия в Интернете
Реферат: Клинико-фармакологическая характеристика витаминопрепаратов
Реферат: Разработка операционной стратегии