с одержание

Введение 3

1 Расширенное техническое задание 4

1.1 Наименование и назначение изделия 4

1.2 Область применения 4

1.3 Технические характеристики 4

1.4 Требования надежности 4

1.5 Условия эксплуатации и транспортирования 5

1.6 Конструктивные требования 5

2 Анализ технического задания, электрической схемы, оценка элементной базы 6

2.1 Анализ технического задания и электрической схемы 6

2.2 Оценка элементной базы 8

3 Разработка конструкции цифрового частотомера 11

3.1 Предварительная разработка конструкции 11

3.1.1 Определение габаритных размеров блоков двух вариантов компоновки. 11

3.2 Выбор типа электрического монтажа 17

4 Конструкторские расчеты 18

4.1 Расчет печатного монтажа 18

4.1.1 Конструктивно – технологический расчет 18

4.1.2 Расчет по постоянному току. 22

4.2 Расчет электрических параметров ПП 23

4.3 Расчет теплового режима 24

5 Описание конструкции устройства 27

5.1 Описание конструкции блока. 27

5.2 Выбор способов защиты устройства от внешних воздействий. 28

5.3 Выбор конструктивных элементов электрического монтажа. 28

5.4 Выбор защитных и защитно-декоративных покрытий. 29

5.5 Выбор способов маркировки деталей и сборочных единиц. 29

Заключение 30

Литература 31

Приложения 32

Введение

Задача курсового проекта – развитие и закрепление навыков самостоятельной работы при решении конкретной задачи, овладение методикой расчета и конструирования изделий ЭАВТ.

Цель курсового проекта – разработка радиоэлектронного устройства – измерителя частоты сигналов с большим периодом, а также научиться использовать нормативно-техническую документацию при разработке изделия, ознакомиться с порядком построения, изложения и оформления конструкторской документации.

В данной курсовой работе необходимо произвести расчет основных параметров разрабатываемого изделия, а также выполнения всех требований, предъявляемых к частотомеру.

Частотомеры широко используются при испытании радиоэлектронной аппаратуры, а также оказывают большую помощь в конструировании, ремонте и регулировке более сложных электронных изделий.

Разрабатываемый прибор относится к цифровым частотомерам, которые получили наибольшее распространение, принцип действия которых заключается в подсчете числа периодов измеряемых колебаний за определенный промежуток времени. Этот тип частотомеров отличается более высокой точностью, большим диапазоном измеряемых частот, меньшей погрешностью измерений.

1. Расширенное техническое задание

1. Наименование и назначение изделия

Цифровой частотомер предназначен для определения частотно-временных характеристик и отображения полученных результатов в цифровом виде.

2. Область применения

В лаборатории радиолюбителя и на производстве.

3. Технические характеристики

Напряжение питания, В 9;

Потребляемая мощность, мВт 3;

Относительная погрешность, % 6;

Потребляемый ток, мА 5;

Пределы измеряемой частоты, Гц 100…99999;

Температурный диапазон, С -10+60;

4. Требования надежности

Минимальная наработка прибора на отказ, ч 5000;

Срок сохраняемости, лет 12.

5. Условия эксплуатации и транспортирования

а) Климатические условия транспортирования не должны выходит за пределы:

Температура окружающего воздуха, С -5+50;

Относительная влажность воздуха, % 85.

б) Частотомер допускает транспортирование всеми видами транспорта.

в) Условия эксплуатации :

Температура окружающего воздуха, С +5+50;

Относительная влажность воздуха, % 80;

Атмосферное давление, кПа 100.

6. Конструктивные требования

Элементная база – интегральная и дискретная;

Монтаж – печатный и объемный;

Габаритные размеры – в процессе проектирования;

Номенклатура конструкторской документации:

• Схема электрическая принципиальная частотомера – А1;

• Сборочный чертеж печатной платы – А2;

• Сборочный чертеж частотомера – А2;

• Печатная плата – А1.

2. Анализ технического задания, электрической схемы, оценка элементной базы

1. Анализ технического задания и электрической схемы

Был проведен литературный поиск аналогов разрабатываемого устройства: «Измеритель частоты пульса»[1]. Разрабатываемый частотомер имеет расширенный диапазон измерения частоты сигналов по сравнению с аналогом [1], отличается универсальностью, что приводит к расширению области его применения, имеет более низкую относительную и абсолютную погрешность, отличается простотой элементной базой [2].

Сравнительный анализ аналогов.

Таблица 1 – Сравнительный анализ аналогов

Критерии выбора	Устройство
	Аналог	Разрабатываемое
1	2	3
1 Способ измерения	Подсчет числа выходных импульсов датчика в единицу времени	Подсчет числа импульсов «наполнения»,вырабатываемых вспомогательным генератором за время между двумя смежными сигналами датчика (измерение длительности периода)

1	2	3
2 Точность измерения	Точность недостаточна из-за того, что на малой частоте время измерения недопустимо велико	Чем ниже регистрируемая частота, тем точнее характеристики исследуемого процесса
3 Результат измерения	Длительности периода	Длительность частоты – достигается за счет деления некоторой константы на текущее значение периода
4 Отображение результата	Не позволяет оперативно проследить динамику исследуемого процесса	Табло высвечивает в течение каждого периода результат измерения частоты за предыдущий период, что позволяет оператору предельно быстро оценить тенденции изменения характеристик исследуемого процесса.

Разрабатываемое изделие состоит из двух модулей (схема электрическая принципиальная УИТС.421235.112 Э3):

• модуль измерения частоты;

• модуль индикации.

Каждый рассмотренный модуль содержит функционально-законченные узлы.

Модуль измерения частоты содержит в себе: узел начальной установки счетчика сигналов, узел подсчета проходящих импульсов, узел переключения для приостановки измерения частоты сигналов, узел управления индикацией.

От внешней аппаратуры подаются на модуль измерения частоты напряжения питания и аналоговое измеряемое напряжение, над которым происходит обработка.

2. Оценка элементной базы

Модуль индикации содержит пять цифровых индикатора типа ИВ-6 красного цвета свечения в пластмассовом корпусе.

Микросхемы серий К176 изготавливаются по технологии комплементальных транзисторов структуры металл – окисел – полупроводник (КМОП). Основной особенностью микросхемы является ничтожное потребление тока в статическом режиме – 0,1…100мкА. Микросхемы выпускаются в пластмассовых корпусах 201.14 – 1 и 238.16 – 1. Микросхемы серии К176 работоспособны при напряжении питания от 5 до 12 В.

К176ИЕ12 – микросхема предназначена для электронных часов, входит генератор, рассчитанный на совместную работу с внешним кварцевым резонатором ZQ1 на частоту 32768 Гц. Делители частоты микросхемы делят частоту генератора до 1 Гц. Эта частота, формируемая на выходе, является образцовой.

К176ЛЕ5 – содержит четыре логических элемента 2ИЛИ-НЕ

К176ТМ1 – представляет собой два D-триггера. Один из элементов 2ИЛИ-НЕ выполняет функцию электронного ключа, а три других и оба D-триггера работают в устройстве управления.

К176ИЕ4 – каждая микросхема содержит декадный счетчик импульсов, то есть счетчик до 10, и преобразователь (дешифратор) ее логического состояния в сигналы управления семисегментным индикатором.

Модуль измерения частоты содержит следующие элементы: МЛТ– 0,125 – постоянные резисторы, металлизированные лакированные теплостойкие постоянного сопротивления, которые характеризуются высокой стабильностью параметров, слабой зависимостью сопротивления от частоты и рабочего напряжения, высокой надежностью.

Переменный резистор серии СП – 1. Это композиционный переменный резистор характеризуется очень высокой надежностью, высокой стабильностью параметров, пониженным уровнем собственных шумов. Характер изменения сопротивления – линейный.

Транзистор КТ 315Б и КТ 361Г– представляют собой кристалл полупроводника, состоящий из трех слоев с чередующейся проводимостью и снабженный тремя выводами для под­ключения к внешней цепи. Обладают высоким коэффициентом усиления, широко распространенные, дешевые.

СП5-3В – подстроечный резистор

КЛС– 1 конденсатор литой секционный неморозостойкий.

КТ4-23 – подстроечный конденсатор, 8…30 мкФ.

К50-6 – оксидные конденсаторы, алюминиевый оксидно-электролитический.

К53-7 – неполярные конденсаторы, 1,5 мкФ.

КТ-1, КМ – керамический конденсатор. Широко применяются в KB и УКВ контурах и используются в качестве блокировочных, переходных и других. Они характеризуются высокими электрическими показателями и ма­лыми размерами. Конденсаторы с небольшим положительным ТКЕ называ­ются гермостабильными и используются в контурах генераторов и гетеро­динов высокой стабильности. Конденсаторы с отрицательным ТКЕ - термокомпенсирующие и применяются для термокомпенсации изменений резо­нансной частоты колебательных контуров.

VD1 – диод марки КД503А, защищает транзистор VT1 формирователя от перепадов входного напряжения положительной полярности.

АЛ310А – диоды светоизлучающие, с рассеянным излучением, эпитаксиальные, изготавливаются на основе соединений галлий-аллюминий-мышьяк. Выпускаются в корпусе из металла с диффузно рассеивающим композитом. Маркируются цветными точками на корпусе АЛ310А – одной красной.

Переключатели типа П2К. Крепится на лицевую панель корпуса.