ВВ55

580 ВВ55.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ

РАЗДЕЛ

2.1. Патентный поиск.

В настоящее время широкое применение получили микропроцессорные средства, применяемые в устройствах управления бытовой аппаратурой. 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 (187242 В) 50 Гц.

2.   Диапазон рабочих частот: 0,951,75 ГГц.

3.   Р_пот=50 Вт.

4.   Избирательность по соседнему каналу при расстройке ±25 МГц³20 db. Избирательность по зеркальному каналу при расстройке +960 МГц относительно нижней частоты 950 МГц³ 20 db.

5.   Отношение сигнал / шум в канале изображения при U_ном на входе (-70 db Вт) при U_{вых видео} (1±0,1) ³56 db.

6.   f _зв=9501750 МГц.

7.   U_вых зв³5 мВ.

8.   f перестройки частоты звукового сопровождения 58,5 МГц.

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 мс15 ис.

12.       Наработка на отказ: не менее 5*10³ 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.   По конструкции печатные платы с жестким и гибким основанием делятся на типы:

-     односторонние

-     двусторонние

-     многослойные

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.   В соответствии с ГОСТ 2.3751-86 для данного изделия необходимо выбрать четвертый класс точности печатной платы.

3.   Габаритные размеры печатных плат должны соответствовать ГОСТ 10317-79. Для ДПП максимальные размеры могут быть 400 х 400 мм. Габаритные размеры данной печатной платы удовлетворяют требованиям данного ГОСТа.

4.   В соответствии с требованиями ОСТ 4.077.000 выбираем материал для платы на основании стеклоткани – стеклотекстолит СФ-2-50-1,5 ГОСТ 10316-78. Толщина 1,5 мм.

5.   В соответствии с ГОСТ 2.414078 и исходя из особенностей схемы, выбираем шаг координатной сетки 1,25 мм.

6.   Способ получения рисунка – фотохимический.

2.4. Конструкторский расчет элементов печатной платы.

1.   Шаг координатной сетки – 1,25 мм.

2.   Определяем минимальную ширину печатного проводника по постоянному току:

в_min1=, где

I_max=30 мА t=0,02 мм j_доп=75 А/мм²

3.   Определяем минимальную ширину проводника исходя из допустимого падения напряжения на нем:

в_min2=, где

U_доп12 В*0,05=0,6 В l=0,5 м r=0,0175 []

в_min2==0,022 мм.

4.   Номинальное значение диаметров монтажных отверстий:

d=d_э+êbd_ноê+Г, Dd_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.   Рассчитанные значения сводятся к предпочтительному ряду размеров монтажных отверстий:

0,7; 0,9; 1,1; 1,3; 1,5 мм.

Номинальное значение диаметров монтажных отверстий для разъема: d=1,5 мм.

6.   Минимальное значение диаметра металлизированного отверстия:

d_minH_плg, где Н_пл=1,5 мм – толщина платы; g=0,25

d_min1,5*0,25=0,5 мм

7.   Диаметр контактной площадки:

D=d+Dd_во+2в_m+Dв_во+(d²_d+d²_p+Dв²_но)^1/2

Dd_во=0,5 мм; в_m=0,025 мм Dв_во=Dв_но=0,05 мм

d_р=0,05 мм; d_d=0,05 мм

Dd_во+2 в_m+Dв_во+(d²_d+d²_p+Dв²_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.   Определение номинальной ширины проводника:

в=в_MD+êDв_НОê, где

в_MD=0,15 мм; Dв_НО=0,05 мм

в=0,15+0,05=0,2 мм

9.   Расчет зазора между проводниками:

S=S_MD+Dв_ВО, где

Dв_ВО=0,05 мм; S_MD=0,15 мм

S=0,15+0,05=0,2 мм

10.       Расчет минимального расстояния для прокладки 2-х проводников между отверстиями с контактными площадками диаметрами 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.   Минимальный диаметр контактной площадки:

D_min=D_1min+1,5hф+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.   Максимальный диаметр контактной площадки:

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.   Минимальная ширина проводника:

в_min=в_1min+1,5hф+0,03, где

в_1min=0,15 мм

в_min=0,15+0,6=0,21

4.   Максимальная ширина проводника:

в_max= в_min+(0,02…0,06)

в_max=0,23 мм

5.   Минимальная ширина линии на фотошаблоне:

в_мmin= в_min-(0,02…0,06)

в_мmin=0,21-0,02=0,19 мм

6.   Максимальная ширина линии на фотошаблоне:

в_мmax= в_min+(0,02…0,06)

в_мmax=0,21+0,06=0,27 мм

7.   Минимальное расстояние между проводником и контактной площадкой:

S_1min=L₀-[D_max/2+d_p+ в_max/2+d_l]

L₀=1,25 мм

S_1min=1,25-0,615-0,05-0.115-0,03=0,44 мм

8.   Минимальное расстояние между двумя контактными площадками:

S_2min=L₀-(D_max+2d_p)

L₀=1,25 мм+0,3 мм=1,55 мм

S_2min=1,25-1,23-2*0,05+0,03=0,20 мм

9.   Минимальное расстояние между проводником и контактной площадкой на фотоблоке:

S_3min=L₀-(B_max+2d_l)

L₀=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=L₀-(D_мmax/2+d_p+в_мmax/2+d_l)

L₀=1,25 мм

S_4min=1,25-0,575-0,05-0,135-0,03=0,46 мм

11.       Минимальное расстояние между двумя контактными площадками на фотоблоке:

S_5min=L₀-(D_мmax+2d_p)

L₀=1,55 мм

S_5min=1,55-1,25-0,1=0,2 мм

12.       Минимальное расстояние между двумя проводниками на фотоблоке:

S_6min=L₀-(в_мmax+2d_l)

L₀=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==57 мВ

U_п<U_зпу=0,4¸0,5 В

2.   Расчет сечения печатного проводника сигнальной цепи:

S_c ³ ==6,6*10^-4 мм

3.   Расчет сечения печатного проводника шины питания и земли:

S_пз ³ ==21,88*10^-4 мм²

4.   Поверхностное сопротивление изоляции:

R_S= l₃=0,96 мм l=0,5 м

r_S=5*10¹⁰ Ом

R_S==9,6*10⁷ Ом

5.   Объемное сопротивление изоляции:

R_V= r_V=5*10⁹ Ом*м

S_п=в_п²=4,41*10^-2 мм² h_пп=1,5 мм

R_V==1,7*10¹⁴ Ом

6.   Сопротивление изоляции:

R_U===9,6*10⁷ Ом

7.   R_U>10³R_вх, где R_вх==10 кОм.

2.7. Расчет проводников по переменному току.

1.   Падение импульсного напряжения на длине проводника в l cм.

U_L=L_по L_по=1,8 ; DI=6 мА; t_U=5 нс

U_L=1,8 =2,16

2.   Максимальная длина проводника:

l_max<==185 cм

3.   Задержка сигнала при передаче по линии связи:

t_з == e=5; m=1; t₀=0,33 нс/м

l=0,5 м

t_з=0,5*0,33=0,37 нс

4.   Взаимная индуктивность и емкость двух проводников:

l_з в_пр

C₁¹=0,09(1+e)lg(1+2в_пр/l_з+в_пр²/l_з²)=

0,09(1+5)lg(1+2+()²)=0,1пФ/см

С₁=С₁¹l=0,3*50=5 пФ

М₁¹=2(ln-1)=2(ln-1)=6,86 мГн/см

М₁=М₁¹l=6,86*0,5=3,43 мГн

C₂¹=

x=; f(x)=2arctg+ln(4x²+1)

x==13,04 f(x)=5,13

C₂¹==0,047 пФ/см

С₂=С¹₂*l=2,35 пФ

М₂¹=2=10,44 мГн/см

М₂=М₂¹*l=5,22 мГн

С₃¹=0,17e

С₃¹=0,17*5=0,72 пФ/см

С₃=С₃¹*l=36 пФ

С₄¹=0,2e

С₄¹=1+=1,31 пФ/см

С₄=С₄¹*l=68 пФ

5.   Между рядом расположенными проводниками существует электрическая связь через сопротивление изоляции R_U, взаимную емкость С и индуктивность М, которая приводит к появлению на пассивной линии связи напряжения перекрестной помехи от активной линии. Надежная работа цифровых электронных схем будет обеспечена, если напряжение помехи не превысит помехоустойчивости логических схем

U=U_RU+U_C+U_L<U_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*10⁵Гц

I_вх0=0,1 мА I_вых04 мА Е₀=2 В

R_вх0=4 кОм R_вых0=100 Ом

U==

==

=0,49*10^-3ê6,2-j269,3ê=0,13 В<0,4 В

2.8. Оценка вибропрочности и ударопрочности.

1.   Оценка собственных частот колебаний платы:

f₀=*

М=М_п+m_рэ=авhr+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=

f₀= 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===6,37*10^-3

h===0,42 K₁(x)=K₁(y)=1,35 из графика

g(х, у)=1,39

а(х, у)=а₀g(х, у)=8g*1,39=11,13g

Оценка амплитуды виброперемещения.

1.   S_B(x,y)=x₀g(x,y)

x₀==мм

S_B=1,21*1,39=1,68 мм

2.   Определим максимальный прогиб печатной платы:

d_В=|S_B(x,y)-x₀|=0,47 мм

Вывод: а_доп=15g>a(x,y)=11,13g

0,003в=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=2sin=2sin=0,45

=6,95 – коэффициент расстройки

3.   Ударное ускорение:

а_у=Н_у*К_у=15g*0,45=6,72g

4.   Ударное перемещение:

мм

Вывод: а_доп=35g>a_y=6,72g

0,003в=0,54 мм>Z_max=0,15 мм

5.   Частным случаем ударного воздействия является удар при падении прибора. Относительная скорость соударения:

V₀=V_y+V_0T

V_y= H=0,1 м

V_0T=V_y*K_CB=1,41*0,68=20,97 м/с

V₀=1,41+0,97=2.38 м/с

Действующее на прибор ускорение:

а_п=2pV₀f₀=6,28*2,38*71,9=109g

a_доп=150g>a_п=109g

2.9. Расчет теплового режима.

Размеры нагретой зоны:

l₃₁=180 мм; l₃₂=215 мм; l₃₃=15 мм

Размеры блока:

l_d1=220 мм; l_d2=255 мм; l_d3=55 мм

1.   Площадь блока.

S_d=2(l_d1 l_d2+( l_d1+ l_d2) l_d3)=2(0,22*0,255+(0,22+0,255)0,055)=0,16 м²

2.   Поверхность нагретой зоны:

S_H3=2(l₃₁ l₃₂+( l₃₁+ l₃₂) l₃₃)=2(0,18*0,215+(0,18+0,215)0,015)=0,09 м²

3.   Удельная мощность, рассеиваемая блоком:

q_d==93,75 Вт/м²

4.   Удельная мощность, рассеиваемая зоной:

q_H3= Вт/м²

5.   Перегрев блока и нагретой зоны относительно окружающей среды:

DТ,°С

DТ₁=10°С - q_d

DT₂=15°C - q_НЗ

50 100 150 200 250 q_d,q_НЗ Вт/м²

6.   Площадь вентиляции:

S_BO=S_d*0,2=0,16*0,2=0,032 м²

7.   Коэффициент перфорации:

К_ПФ=

8.   Коэффициент, учитывающий перегрев при наличии вентиляционных отверстий:

К_m=У(К_ПФ)

K_m=0,5

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 К_ПФ

9.   Перегрев поверхности блока с учетом перфорации:

DТ_d=0,93*К_mDТ₁=0,93*0,5*10=4,65°С

10.       Перегрев нагретой зоны с учетом перфорации:

DТ_НЗ=К_mDТ₂=0,5*15=7,5°С

11.       Перегрев воздуха в блоке:

DТ_СП=0,6DТ_НЗ=0,6*7,5=4,5°С

12.       Удельная мощность, рассеиваемая компонентом:

q_K===2555,4 Вт/м²

13.       Перегрев поверхности компонента:

DТ_К=DТ_НЗ(0,75+0,25)=7,5(0,75+0,25)=34,4°С

14.       Перегрев воздуха над компонентом:

DТ_СК=DТ_СП(0,75+0,25)=20,61°С

15.       Температура блока:

Т_d=Т_ОС+DТ_d=25+4,65=29,65°С

16.       Температура нагретой зоны:

Т_НЗ= Т_ОС+DТ_НЗ=25+7,5=32,5°С

17.       Температура воздуха в нагретой зоне:

Т_СП= Т_ОС+DТ_СП=25+4,5=29,5°С

18.       Температура компонента:

Т_К= Т_ОС+DТ_К=25+34,4=59,4°С

19.       Температура окружающей компонент среды:

Т_СК= Т_ОС+DТ_СК=25+20,61=45,61°С

Т_доп=70°С>Т_К=59,4°С

В данном блоке не нужна принудительная вентиляция, т.к. естественные условия допускают температурный режим.

2.10. Расчет качества.

Расчет качества будем производить по следующим показателям:

1.   Назначения.

2.   Надежности.

3.   Технологичности.

4.   Эргономико-эстетическим.

1)

Q==1,58, Q₂=q_im_i

2) Основным показателем надежности является среднее время наработки на отказ:

Т_срБ=20*10³ч Т_срД=29*10³ ч

q_i=1,8 m₂=1

3)

Q=1,25

4) Эргономико-эстетические.

Оценку будем вести по пятибальной шкале.

В данном случае учитывается более оригинальный вид, удобства в эксплуатации, увеличение количества принимаемых каналов.

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

Похожие работы

Расчет линии связи для системы телевидения

Скачать

128945

1

27

... быть получен неудовлетворительный результат, а в другом - чрезмерное усложнение конструкции может привести к неоправданному увеличению стоимости оборудования, а приемная система будет выглядеть неэстетично. Результатом расчета линии связи является вычисленное значение отношения S/N, величина которого сравнивается с соответствующими значениями по пятибалльной шкале градаций качества принимаемого ...

Индивидуальный прием программ спутникового вещания

Скачать

62636

2

19

... Прием сигналов осуществляется в г. Гродно с географическими координатами ψ=53,700 с.ш., φз=23,800 в.д. с спутника HotBird 6/7A (130 з.д.) Большинство современных систем индивидуального и коллективного приёма программ спутникового вещания оснащены опорно-поворотным устройством (ОПУ) для оперативного наведения антенны на заданный ИСЗ. Наиболее простым механизмом перестройки антенны ...

Развитие цифрового телевидения

Скачать

20666

0

0

... телевидения:     жесткая конкуренция со стороны спутникового и кабельного ТВ;     ограничения, наложенные государственными регулирующими органами на параметры передачи. Факторы, содействующие развитию цифрового телевидения:     принятый срок прекращения аналогового телевизионного вещания;     субсидирование абонентского приемного оборудования. До весны 2003 года компания интерактивных ...

Модернизация управляющего блока тюнера

Скачать

105729

29

0

... Изм. Лист № Докум. Подп. Дата Лист 53 6. Заключение. В данном дипломном проекте проведена модернизация управляющего блока тюнера. В базовом блоке тюнера применялось сенсорное управление с ручной настройкой на соответствующий канал. Перестройка производилась с помощью подстроечных резисторов. Все это приводило к ...