Учебно-методический комплекс дисциплины «Основы проектирования приборов и систем». Башкиров А.В., Чирков О.Н
.pdfФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет»
А.В. Башкиров О.Н. Чирков
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДИСЦИПЛИНЫ «ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПРИБОРОВ И СИСТЕМ»
Утверждено Редакционно-издательским советом университета в качестве учебного пособия
Воронеж 2015
УДК 621. 396.6
Башкиров А.В. Учебно-методический комплекс дисциплины «Основы проектирования приборов и систем»: учеб. пособие [Электронный ресурс]. – Электрон. текстовые и граф. данные (5,5 Мб) / А.В. Башкиров, О.Н. Чирков. – Воронеж: ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет», 2015. – 1 электрон. опт. диск (CDROM): цв. – Систем. требования: ПК 500 и выше; 256 Мб ОЗУ; Windows XP; SVGA с разрешением 1024x768; Abode Acrobat; CD-ROM дисковод; мышь. – Загл. с экрана.
В учебном пособии представлена информация, необходимая студентам направления подготовки 12.03.01 «Приборостроение» для освоения дисциплины «Основы проектирования приборов и систем», даны рекомендации для самостоятельного изучения, выполнения лабораторного практикума и подготовки к экзамену.
Издание соответствует требованиям Федерального государственного образовательного стандарта высшего образования по направлению 12.03.01 «Приборостроение» (профиль «Приборостроение»), дисциплине «Основы проектирования приборов и систем».
Табл. 5. Ил. 31. Библиогр.: 6 назв.
Рецензенты: кафедра основ радиотехники и электроники Воронежского института ФСИН (нач. кафедры канд. техн. наук, доц. Р.Н. Андреев); канд. техн. наук, доц. А.В. Турецкий
Башкиров А.В., Чирков О.Н., 2015
Оформление. ФГБОУ ВПО
«Воронежский государственный технический университет», 2015
ВВЕДЕНИЕ
Цель изучения дисциплины – состоит в изучении методологии разработки объемных и микроминиатюрных конструкций ЭС, организации процесса автоматизированного конструкторского проектирования с учетом требований технического задания, ограничений производства, обеспечения высокого качества, в том числе надежности, технологичности, экономической эффективности.
МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО САМОСТОЯТЕЛЬНОМУ ИЗУЧЕНИЮ ДИСЦИПЛИНЫ
Для достижения цели ставятся задачи:
освоение методологии и организацию автоматизированного конструкторского проектирования, иерархического принципа в конструкции
получение навыков проектирование с использованием стандартизации и элементов оригинальных разработок
приобретение навыков разработки конструкции электронных средств в целом, составляющих модулей, электрических соединений
практическое освоение приемов конструирования сложных электронных средств при одновременном воздействии механических и климатических факторов, воздействий электрических, магнитных и электромагнитных полей с учетом технологичности, экономичности, требований эстетики при использовании систем автоматизированного проектирования
приобретение навыков, необходимых для оформления расчетно-конструкторской документации согласно ЕСТП, ЕСКД, ОСТП и ГОСТ
3
Цикл (раздел) ООП: Б.3 |
|
код дисциплины в УП: |
||
|
|
Б.3.Б.4 |
|
|
Требования к предварительной |
подготовке |
|||
обучающегося |
|
|
||
Б2.Б.5 |
Информатика |
|
|
|
Б2.В.ДВ.3 |
Теплофизические процессы в приборах |
|||
Б3.Б.3 |
Прикладная механика |
|
|
|
Б3.Б.4 |
Материаловедение |
и |
технология |
|
|
конструкционных материалов |
|
||
Б3.Б.6 |
Электроника и микропроцессорная техника |
|||
Б3.Б.7 |
Метрология, стандартизация и сертификация |
|||
Б3.Б.11 |
Компьютерные технологии в приборостроении |
|||
Б3.В.ДВ.1 |
Технология деталей в приборостроении |
|||
Дисциплины и практики, для которых освоение данной дисциплины (модуля) необходимо как
предшествующее
Б2.В.ОД.3 Физические процессы в электромеханических устройствах и приводах
Б3.В.ОД.5 Микропроцессоры и микроконтроллеры в измерительной технике
Б3.В.ДВ.3 Методы и средства автоматизированного проектирования приборов и систем
Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины
ОК-1 способность к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей ее достижения, владение культурой мышления
ОК-2 способность логически верно, аргументировано и ясно
4
строить устную и письменную речь, создавать тексты профессионального назначения
ОК-7 способность к личностному развитию и повышению профессионального мастерства
ОК-9 осознание социальной значимости своей будущей профессии, высокая мотивация к выполнению профессиональной деятельности
ПК-2 способность собирать и анализировать научнотехническую информацию, учитывать современные тенденции развития и использовать достижения отечественной и зарубежной науки, техники и технологии в профессиональной деятельности
ПК-3 способность работать с информацией в глобальных компьютерных сетях
ПК-5 способность использовать системы стандартизации и сертификации, осознание значения метрологии в развитии техники и технологий
ПК-6 способность применять современные программные средства для разработки и редакции проектноконструкторской и технологической документации, владение элементами начертательной геометрии и инженерной графики
ПК-7 способность рассчитывать и проектировать элементы и устройства, основанные на различных физических принципах действия
ПК-9 проектно-конструкторская деятельность: способность к анализу технического задания и задач проектирования приборов на основе изучения технической литературы и патентных источников
ПКспособность участвовать в разработке 10 функциональных и структурных схем приборов
ПКготовность проектировать и конструировать типовые
11детали и узлы с использованием стандартных средств компьютерного проектирования
ПКготовность составлять отдельные виды технической
5
13 |
документации, включая технические условия, |
|
описания, инструкции и другие документы |
ПК- |
способность участвовать в монтаже, наладке, |
14 |
испытаниях и сдаче в эксплуатацию опытных образцов |
|
техники |
ПК- |
способность контролировать соответствие |
32 |
технической документации разрабатываемых проектов |
|
стандартам, техническим условиям и другим |
|
нормативным документам |
ПК- |
способность разрабатывать проектно- |
34 |
конструкторскую документацию с использованием |
|
современных компьютерных технологий |
ПК- |
способность участвовать в разработке и создании |
37 |
приборов различного назначения |
В результате освоения дисциплины обучающийся должен
|
Знать: |
1 |
правила составления технического предложения и технического |
|
задания на разработку электронного средства и его составных частей |
2 |
виды классификации электронных средств |
3 |
основные принципы конструирования электронных средств |
|
различного назначения |
4 |
основы защиты электронных средств от воздействий различных |
|
факторов окружающей среды |
5 |
способы защиты электронных средств от механических воздействий |
6 |
полный комплект конструкторской документации |
|
Уметь: |
1 |
проектировать электронные устройства различного назначения с |
|
использованием средств автоматизированного моделирования |
2 |
разработки конструкции с использованием стандартизованных и |
|
унифицированных элементов конструкции |
3 |
применять при проектировании современные программные средства |
|
Владеть: |
1 |
методами трассировки и размещения элементов на печатной плате, |
|
модулей и блоков в общей конструкции |
|
6 |
2современными электронными средствами справочной информации для выбора типа конструкции, подбору элементной базы, и т.д.
Структура и содержание дисциплины
|
|
|
|
|
|
|
Вид учебной нагрузки и их |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
трудоемкость в часах |
|
||||
№ |
Наименование раздела |
Семес |
Неделя |
Лекции |
|
Практические занятия |
Лабораторные работы |
СРС |
|
часовВсего |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
семест |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
п/п |
дисциплины |
|
тр |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
ра |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Электронные средства |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
1 |
как предмет |
|
|
|
6 |
1-4 |
4 |
|
4 |
2 |
2 |
|
12 |
|
проектирования |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ограничения |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
накладываемые |
|
на |
6 |
5-8 |
4 |
|
4 |
4 |
2 |
|
14 |
|
|
объект проектирования |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Стандартизация |
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
унификация |
|
|
при |
6 |
9-12 |
4 |
|
4 |
6 |
6 |
|
20 |
|
проектировании ЭС |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
4 |
Компоновка ЭС |
|
|
6 |
13- |
6 |
|
6 |
6 |
8 |
|
26 |
|
|
|
|
|
18 |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Проектирование |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
объемного и печатного |
7 |
1-4 |
8 |
|
4 |
8 |
12 |
|
32 |
|||
|
монтажа |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Надежность |
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
электромагнитная |
|
7 |
5-8 |
8 |
|
4 |
8 |
16 |
|
36 |
||
|
совместимость ЭС |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Защита |
ЭС |
|
от |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
воздействий |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
окружающей |
среды, |
7 |
9-11 |
6 |
|
4 |
6 |
18 |
|
34 |
||
|
защита |
|
|
от |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ионизирующего |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
излучения |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Защита |
ЭС |
|
от |
|
12- |
|
|
|
|
|
|
|
8 |
механических |
|
|
7 |
4 |
|
2 |
4 |
16 |
|
26 |
||
|
|
13 |
|
|
|||||||||
|
воздействий |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9 |
Особенности |
|
|
7 |
14- |
10 |
|
4 |
10 |
19 |
|
43 |
|
7
|
проектирования |
ЭС |
|
18 |
|
|
|
|
|
|
различного назначения |
|
|
|
|
|
|
|
|
Итого |
|
|
|
54 |
36 |
54 |
99 |
243 |
|
Лекции
|
|
|
|
В том |
Неделя |
|
|
Объе |
числе, в |
Тема и содержание лекции |
интеракти |
|||
семест |
м |
вной |
||
ра |
|
|
часов |
|
|
|
форме |
||
|
|
|
|
(ИФ) |
|
6 семестр |
|
18 |
2 |
|
Электронные средства как предмет |
4 |
|
|
|
проектирования |
|
||
|
|
|
||
|
Цель и задачи курса. Требования к освоению |
|
|
|
1 |
дисциплины. |
|
2 |
|
|
История развития ЭС. Понятие конструкции. |
|
|
|
3 |
Жизненный цикл ЭС. |
Проектирования как |
2 |
|
непрерывный процесс. |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
Ограничения накладываемые на объект |
4 |
2 |
|
|
проектирования |
|||
|
|
|
||
|
Проблемы проектирования и их взаимосвязь. |
|
|
|
5 |
Требования к ЭС накладываемые в техническом |
2 |
|
|
|
задании. |
|
|
|
7 |
Время проектирования, Классификация ЭС. |
2 |
2 |
|
|
Стандартизация и унификация при |
4 |
|
|
|
проектировании ЭС |
|
||
|
|
|
||
9 |
Цели и виды стандартизации и унификации. |
2 |
|
|
11 |
ЕСКД, ЕСТП, ГОСТ. |
|
2 |
|
|
Компоновка ЭС |
6 |
|
|
13 |
Иерархия ЭС и методы компоновки. |
2 |
|
|
15 |
Компоновка на печатной плате, компоновка |
2 |
|
|
модулей и блоков ЭС. |
|
|
||
17 |
Вопросы эргономики и |
ремонтопригодности |
2 |
|
при компоновки. |
|
|
||
|
7 семестр |
|
36 |
4 |
Проектирование объемного и печатного монтажа |
8 |
2 |
||
1 |
Виды электрического монтажа, требования к |
2 |
|
|
электрическому монтажу. |
|
|
||
|
|
|
|
|
2 |
Классификация линий |
электрической связи. |
2 |
|
8
|
|
Правила выполнения объемного монтажа, |
|
|
||||||
|
|
материалы и компоненты для объемного |
|
|
||||||
|
|
монтажа. |
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
Классификация печатных |
плат. |
Основные |
2 |
2 |
||||
|
принципы проектирования печатного монтажа. |
|||||||||
|
|
|
|
|||||||
|
|
Порядок проектирования печатных плат. |
|
|
||||||
4 |
|
Многослойные печатные платы, процесс |
2 |
|
||||||
|
|
проектирования и материалы. |
|
|
|
|
||||
Надежность и электромагнитная совместимость ЭС |
8 |
|
||||||||
5 |
|
Показатели надежности ЭС. Пути повышения |
2 |
|
||||||
|
надежности. Метод резервирования. |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
Виды электромагнитных помех. Паразитные |
|
|
||||||
6 |
|
связи. Внешнее и внутренне электромагнитное |
2 |
|
||||||
|
|
воздействие на ЭС. |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
Методы |
защиты |
от |
электромагнитного |
|
|
|||
7 |
|
воздействия и паразитных связей при |
2 |
|
||||||
|
|
проектировании ЭС |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
Электростатическое, |
магнитное |
и |
|
|
||||
8 |
|
электромагнитное |
|
экранирование. |
2 |
|
||||
|
|
Проектирование экранов. |
|
|
|
|
|
|||
Защита ЭС от воздействий окружающей среды, |
|
6 |
|
|||||||
|
|
защита от ионизирующего излучения |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
||||||
9 |
|
Герметизация ЭС. |
Проблемы проектирования |
2 |
|
|||||
|
герметичных ЭС. |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
10 |
|
Классификация и виды защитных покрытий |
2 |
|
||||||
|
элементов, модулей, блоков и ЭС в целом. |
|
|
|||||||
|
|
Виды |
|
ионизирующего |
излучения. |
|
|
|||
11 |
|
Использование |
радиационно-стойких |
2 |
|
|||||
|
|
компонентов при проектировании ЭС. |
|
|
|
|||||
|
Защита ЭС от механических воздействий |
|
4 |
|
||||||
|
|
Виды |
механических |
воздействий, |
в |
|
|
|||
12 |
|
зависимости |
от |
условий эксплуатации. |
2 |
|
||||
|
Воздействие ударов, вибраций и ускорений на |
|
||||||||
|
|
ЭС. |
|
|
|
|
|
|
|
|
13 |
|
Активные и пассивные методы защиты ЭС от |
2 |
|
||||||
|
механических воздействий. |
|
|
|
|
|||||
|
Особенности проектирования ЭС различного |
|
10 |
2 |
||||||
|
|
|
|
назначения |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
14 |
|
Особенности |
проектирования |
наземных |
2 |
|
||||
|
стационарных ЭС. |
|
|
|
|
|
||||
15 |
|
Особенности |
проектирования |
наземных |
2 |
2 |
||||
9
|
|
|
транспортируемых ЭС. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
16 |
|
Особенности |
проектирования |
наземных |
|
2 |
|
|
|
|
|
||||
|
|
переносимых ЭС. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
17 |
|
Особенности |
проектирования |
наземных |
|
2 |
|
|
|
|
|
||||
|
|
носимых ЭС. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
18 |
|
Особенности проектирования бортовых ЭС. |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
Итого |
|
54 |
|
6 |
|
|
|||
|
Практические занятия |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
Неде |
|
Тема и содержание практического занятия |
Объе |
|
|
В том |
|
|
|
||||||
|
ля |
|
|
|
|
|
|
м |
|
числе, в |
|
Виды |
||||
|
семе |
|
|
|
|
|
|
часо |
|
интерак |
|
|||||
|
стра |
|
|
|
|
|
|
в |
|
|
тивной |
|
контр |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
форме |
|
оля |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(ИФ) |
|
|
|
|
|
|
|
6 семестр |
|
|
18 |
|
|
4 |
|
|
|
||||
|
|
|
Электронные средства как предмет |
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
проектирования |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
2 |
|
Вводное занятие. Входной контроль. |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
Анализ технического задания на разработку |
3 |
|
|
|
|
|
|
защит |
|||||
|
3-4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
а |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
отчет |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
а |
|
|
Ограничения накладываемые на объект |
4 |
|
|
|
2 |
|
|
|
|||||||
|
|
|
проектирования |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
Создание на основе анализа технического |
4 |
|
|
|
2 |
|
защит |
||||||
|
5-7 |
|
задания плана проектирования ЭС. |
|
|
|
|
|
|
|
|
а |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
отчет |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
а |
|
|
|
Стандартизация и унификация при |
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
проектировании ЭС |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
9-11 |
Выбор элементной базы согласно |
|
4 |
|
|
|
|
|
|
защит |
|||||
|
|
|
техническому заданию, с учетом |
|
|
|
|
|
|
|
|
а |
||||
|
|
|
стандартизации и требований к заданному |
|
|
|
|
|
|
|
отчет |
|||||
|
|
|
классу изделия. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
а |
|
|
|
|
Компоновка ЭС |
|
|
6 |
|
|
|
2 |
|
|
|
|||
|
|
|
Провести |
|
|
компоновку |
6 |
|
|
|
2 |
|
защит |
|||
|
|
|
электрорадиоэлементов на печатной плате с |
|
|
|
|
|
|
|
а |
|||||
|
13-18 |
|
ипользованием |
|
|
аналитического, |
|
|
|
|
|
|
|
отчет |
||
|
|
|
номографического |
или |
графического |
|
|
|
|
|
|
|
а |
|||
|
|
|
метода. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10