2. Значение, общая характеристика курсового проектирования и отчетность

2.1. Значение курсового проектирования

Значение курсового проектирования в подготовке специалиста определяется перечнем особенностей, близких к реальной работе инженера при разработке аппаратуры. Эти особенности впервые встречаются в учебной работе студента.

• Проект является первой комплексной задачей, требующей выбора и обоснования принимаемых решений на каждом из этапов работы (от выбора структуры до выбора допусков на номиналы элементов разработанной схемы).

• При проектировании студент впервые сталкивается с комплексом противоречивых параметров, взаимосвязанных характеристик устройства и вынужден постоянно принимать компромиссные решения (при улучшении одной из характеристик, как правило, ухудшаются другие, а обеспечить нужно все требуемые заданием и вытекающие из особенностей задания характеристики). Причем, как правило, компромиссные решения являются неоднозначными.

Самый элементарный пример. Расчетное значение емкости блокировочного конденсатора в цепи обратной связи по постоянному току, требуемого для обеспечения частотных искажений на заданной нижней рабочей частоте усилителя должно быть не менее 34, 5875 мкФ. Какой тип конденсатора выбрать, если существует более 10 типов конденсаторов с емкостями порядка десятков мкФ [11-13]? Нужно проанализировать характеристики, область применения, номиналы и допуски емкостей, конструктивные особенности каждого ряда и принять решение, соответствующее особенностям технического задания и (или) дополнительным требованиям, принятым разработчиком. в качестве дополнительных требований могут выступить:

 вид предполагаемой конструктивной реализации (навесной монтаж, печатная плата, гибридная интегральная схема, квазимонолитная или монолитная интегральная схема),

 цена, габариты, вес, надежность и др.

Далее оказалось, что выбранный тип конденсатора К-50-6 согласно [13, 14] обеспечивает только указанные в справочнике номиналы с допусками 20%. причем номиналов равных расчетному значению емкости конденсатора не выпускается. Принимая во внимание “не менее 34, 5875 мкФ” и допуск на номиналы 20% (так, чтобы номинал минус минимальное значение было “не менее 34, 5875 мкФ”) можно, казалось бы, выбрать любую емкость не менее 50 мкФ (50, 100, 200, … 1000 мкФ). Однако при увеличении номинала емкости увеличивается цена, габариты и понижается рабочее напряжение конденсатора. Поэтому следует выбрать емкость конденсатора с минимальным номиналом 50 мкФ и допуском 20% (50 мкФ 20%). выбор конденсатора показал, что при расчетах оказались не нужными пять из шести значащих цифр емкости конденсатора. Достаточно в результате расчета было указать “не менее 35 мкФ”.

В проекте нужно представлять результаты расчета с точностью, соответствующей числу значащих цифр стандартных рядов номиналов (конденсаторов, резисторов и др.). При этом выбор ряда номиналов [14] должен соответствовать той точности, с которой разработчик обосновал необходимость обеспечения требуемых характеристик разрабатываемого устройства (повышение точности задания номиналов ведет к повышению цены комплектующих!). Кроме того, при выборе конденсатора может оказаться, что для выбранного типа конденсаторов не существует рабочих напряжений, соответствующих тому, которое реально может быть на конденсаторе, разрабатываемой схемы. Тогда придется выбирать конденсатор другого типа. выбранный конденсатор должен быть стандартно описан:  тип - рабочее напряжение - номинал- допуск (К 50-6 – 12 В – 50 мкФ 20%).

• При выполнении проекта впервые приходится работать со справочной литературой (выбор и обоснование выбора элементов, допусков, режимов работы элементов и описание их параметров). Это на первых порах у студентов встречает серьезные затруднения, связанные с отсутствием опыта в выборе и обосновании принимаемых решений на основе комплекса противоречивых требований, которые к тому же требуется связать с особенностями требований задания на проектирование. Получение навыков работы со справочной литературой является одной из задач курсового проектирования по подготовке к практической инженерной деятельности. При этом следует постоянно помнить, что одни и те же параметры в разных справочниках могут обозначаться разными символами. Более того, подобные параметры отечественных и импортных комплектующих могут иметь в справочниках не только разные символические обозначения, но и отличающиеся условия их определения. В связи с этим, начиная работать с новым справочником, необходимо внимательно ознакомиться с вводной частью справочника, в которой, как правило, описываются основные параметры элементов, особенности их определения и описания в справочнике.

• Выполнение проекта связано с использованием упрощенных “инженерных” расчетных соотношений (формул), с “эскизным” расчетом, позволяющим быстро прикинуть возможность использования того или иного решения частной задачи проектирования. Зачастую эскизный расчет дает приемлемые точности (в пределах допусков на параметры функционирования). Однако нужно постоянно помнить, что это обстоятельство может быть и причиной неучтенных погрешностей в обеспечении характеристик разрабатываемого устройства. такие погрешности расчетов компенсируют “запасами” значений параметров функционирования (по сравнению со значениями, требуемыми техническим заданием). эскизный расчет требует в дальнейшем более точного моделирования устройства (или натурного макетирования).

• По результатам моделирования и макетирования принимаются решения о коррекции принципиальной электрической схемы и перечня элементов, параметров элементов, конструктивных решений, характеристик разрабатываемого устройства. В связи с изложенным моделирование (и (или) макетирование) является не упражнением в работе с компьютером (с макетом и комплектом измерительных приборов) а проверкой соответствия характеристик разработанного устройства требованиям технического задания.

• Проект, обычно представляемый в виде принципиальной электрической схемы и перечня элементов к ней, пояснительная записка к проекту должны быть оформлены в соответствии с требованиями стандартов. Это в практике обучения студентов впервые требует внимательного изучения образовательного стандарта вуза ОС ТУСУР 6.1-97^* и ознакомления с основными требованиями стандартов ЕСКД по выполнению принципиальных электрических схем и перечней элементов [15, 16]. особое внимание следует обратить на условные графические и позиционные обозначения элементов принципиальной схемы. в пояснительной записке (как и в технической литературе) допускается использование упрощенных условных графических и позиционных обозначений элементов, принятых для функциональных схем [15] (например: операционный усилитель можно представлять треугольником без выводов для подачи питания, позиционные обозначения резисторов  с индексами, соответствующими функциональному назначению). На принципиальной схеме и в перечне элементов к ней такие отступления недопустимы (операционный усилитель должен представляться прямоугольником стандартного размера с указанием номеров выводов микросхемы, каждый резистор должен иметь уникальный номер в позиционном обозначении и др.).

• Инженерная деятельность связана не только с разработкой новых продуктов, но и с представлением, защитой полученных результатов. на курсовом проектировании студент впервые сталкивается с элементами публичного представления и защиты результатов своего труда. Это играет существенную роль в подготовке к предстоящей защите выпускной квалификационной работы (дипломного проекта или дипломной работы) и к практической инженерной деятельности.

• Успешное выполнение и защита проекта приводит самоутверждению студента в избранной специальности  он, оказывается, может самостоятельно решать практические задачи, связанные со специальностью! В связи с этим происходит перелом отношения студента к восприятию и изучению специальных дисциплин в системном плане, включая привязку к практическому использованию вновь получаемой информации. Свидетельством тому является явная корреляция результатов защиты курсовых проектов с результатами последующего изучения специальных дисциплин и защиты выпускных квалификационных работ (в 80% случаев последующие результаты не хуже результатов защит проектов).

Эти особенности определяют значение проекта как первой задачи, закладывающей основные элементы системной творческой работы инженерного плана.