Министерство высшего и среднего специального образования РФ
Саратовский Государственный Тех
нический Университет
Балаковский Институт Техники, Технологии и Управления.
Инженерно-строительный факультет
Кафедра Управления и Информатики в технических системах.
Курсовой проект
На тему :
Электронный счетчик расхода магнитной ленты.
Пояснительная записка
АУТС.403272.000ПЗ
Выполнил: ст.гр.УИТ-51
Кирилин М.А.
“__”______2000
Допущен к защите Защищен с оценкой___
Руководитель проекта Фомина Н.Н. /_______/
Фомина Н.Н. /_______/
“__”___________2000 “__”__________2000
Балаково 2000
СОДЕРЖАНИЕ :
Введение....................................................................................................3
1. Расширенное техническое задание..............................................4
1.1. Назначение изделия................................................................4
1.2. Состав изделия..........................................................................4
1.3. Технические требования........................................................4
1.4. Требования по надежности....................................................5
1.5. Конструктивные требования.................................................5
1.6. Номенклатура конструкторской документации..............6
2. Анализ технического задания, электрической схемы
и элементной базы.............................................................................7
2.1. Анализ технического задания...............................................7
2.2. Анализ электрической схемы...............................................8
2.3. Оценка элементной базы..................................................9
3. Разработка конструкции ЭВА........................................................12
3.1. Разработка основных элементов и узлов конструкции электронного счетчика расхода магнитной ленты....................................................12
3.2. Выбор конструктивных элементов электрического монтажа......................................................................................13
4. Конструкторские расчеты...............................................................14
4.1. Расчет объемно-компоновочных характеристик
устройства..................................................................................14
4.2. Расчет теплового режима.......................................................18
4.3. Расчет параметров печатной платы.....................................26
Вывод и заключение..............................................................................35
Список используемой литературы....................................................36
Приложения.............................................................................................37
ВВЕДЕНИЕ
Задача курсового проекта состоит в проектировании конструкции устройства “Электронный счетчик расхода магнитной ленты”, разработки компоновки модулей в корпусе прибора, размещении навесных ЭРЭ на печатной плате модуля, а также разработка конструкции корпуса прибора и коммутации между модулями.
Устройство предназначается для выдачи информации о расходе магнитной ленты.
Низкая себестоимость, высокая точность измерения, бесшумность работы, возможность дистанционного контроля, а так же более широкое использование автоматических режимов управления магнитофоном (автопоиск, программное управление и т.д. ) выделяют данное устройство из ряда аналогов.
Информация о расходе магнитной ленты отображается информационными индикаторами.
Схема устройства исполняется на ЭРЭ массового выпуска. Малое число ЭРЭ в схеме позволяет разместить устройство на двусторонней печатной плате, кроме того, устройство не требует налаживания, если печатные платы изготовлены без ошибок и номиналы радиодеталей соответствуют указанным на электрической схеме.
1. РАСШИРЕННОЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ
1.1. Назначение
“Электронный счетчик расхода магнитной ленты” предназначен для выдаче информации о расходе магнитной ленты. Прибор предназначен для эксплуатации как в закрытых помещениях, так и на открытом воздухе. Информация о расходе магнитной ленты демонстрируется светодиодными семисегментными индикаторами.
1.2. Состав изделия
Устройство состоит из следующих модулей :
1) модуль счетчика и индикатора расхода;
2) модуль фотоэлектронного датчика расхода ленты;
Модули объединены в один корпус, на верхней крышке которого расположены элементы управления.
1.3. Технические требования
Условия эксплуатации:
- температура окружающей среды 20 10 С.
- относительная влажность воздуха 60 20 %.
- атмосферное давление от 84 кПа до 107 кПа.
- напряжение источника питания 5 В.
- максимальное напряжение питания не более 12 В.
- вибрации 120 Гц, 6g.
1.4. Требования надежности
Сохраняемость -7 лет.
1.5. Конструктивные требования
1) Материал корпуса - масса прессовочная фенольная.
2) Монтаж - печатный и объемный.
3) Элементная база - дискретные и интегральные ЭРЭ.
4) Органы управления и индикации вынести на верхнюю панель. Габариты определить в процессе проектирования.
1.6. Н о м е н к у л а т у р а КД
1) Пояснительная записка АУТС.403272.000ПЗ.
2) Электронный счетчик расхода магнитной ленты. Сборочный чертеж АУТС.403272.000СБ.
3) Таблица соединений АУТС.403272.000ТБ.
4) Схема электрическая принципиальная АУТС.403272.000ЭЗ.
5) Модуль фотоэлектронного датчика. Сборочный чертеж АУТС.403272.002СБ.
2. Анализ технического задания, электрической схемы и элементной базы
2.1. Анализ технического задания
Существует широкий спектр устройств измерения расхода магнитной ленты. Существует два основных типа счетчиков расхода магнитной ленты: механический и электронный.
Механические счетчики расхода обеспечивают измерение расхода магнитной ленты и выдачу информации о количестве расхода. Они полностью механические, т.е. отсутствует питание и имеют механическое табло.
Электронные счетчики отличаются циферблатом - электронное табло, не требующее механической части. Обеспечивают высокую точность. Имеют источник питания.
К счетчикам расхода магнитной ленты предъявляется ряд требований,
Так аналог механического рассматриваемого устройства обладает рядом недостатков. Механическая энергия необходимая, для работы таких счетчиков, ограничивает область их применения в связи с возможным увеличением коэффициента детонации. По этой причине чаще всего привод механических счетчиков осуществляется от приемного узла, и тогда их показания носят условный характер и зависят от диаметра используемой катушки.
Изделие “Электронный счетчик расхода магнитной ленты”, описанное в техническом задании, не требует доработок и обладает большей функциональной совместимостью с требованиями к счетчикам расхода магнитной ленты, чем аналоги.
2.2. Анализ электрической схемы
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!111
Схема изделия разделяется на пять функциональных узлов: питания, индикации, задающего генератора, два идентичных счетчика.
Изделие разделяется на три модуля: модуль питания, модуль датчика,
модуль формирования управляющих импульсов, четыре идентичных модуля счетчика, четыре идентичных модуля индикации.
Модуль индикации состоит из двенадцати маломощных транзисторных усилителей, нагруженных на двенадцать информационных светодиодов. Усилители предназначены для сопряжения интегральных логических элементов с аналоговыми вентилями. К модулю индикации относится также стабилизирующий конденсатор и одна интегральная микросхема, играющая роль инвертора.
Модуль задающего генератора выполняется на двоичном счетчике по схеме с времязадающей RC-цепочкой, управляющей частотой импульсов. Схема настраивается на частоту 1Гц. Схема задающего генератора предусматривает управление режимом работы часов. Устройство управления выполнено на дискретных элементах и микросхемах. Включение всего устройства, пуск и останов часов производится с помощью тумблера и кнопок управления.
Модули счетчиков предназначены для подсчета секундных импульсов, поступающих с задающего генератора и выработки сигналов хода времени в масштабах минут. Для каждого игрока предназначен свой модуль. Модуль представляет собой делитель частоты на двоичных счетчиках, подключенный к информационному регистру на D-триггерах. Выходы информационного регистра подключаются к модулю индикации.
Условие стабильности опорной частоты задающего генератора выполняется применением в задающей RC-цепочке конденсатора с определенной группой температурного коэффициента емкости.
2.3. Оценка элементной базы
Элементы, используемые в схеме должны удовлетворять своими рабочими характеристиками требованиям технического задания. Одновременно ЭРЭ должны быть оптимально подобраны по габаритным размерам и стоимости.
Разумный компромисс между функциональностью и габаритами, и стоимостью представляет собой следующий выбор:
Резисторы, постоянные неизолированные металлодиэлектрические, МЛТ-0,125. Эксплуатационные данные удовлетворяют требованиям технического задания:
от -60 С до +70 С -температура окружающей среды,
200 В -предельное рабочее напряжение,
25000 ч -минимальная наработка на отказ,
15 лет -срок сохраняемости.
Резисторы, постоянные неизолированные металлодиэлектрические, МЛТ-0,25. Эксплуатационные данные удовлетворяют требованиям технического задания:
от -60 С до +70 С -температура окружающей среды,
200 В -предельное рабочее напряжение,
25000 ч -минимальная наработка на отказ,
15 лет -срок сохраняемости.
Конденсатор оксидно-полупроводниковый, К53-1. Эксплуатационные данные удовлетворяют требованиям технического задания:
от -40 С до +70 С -температура окружающей среды,
12 лет -срок сохраняемости.
Конденсатор стеклокерамический, К21-7. Эксплуатационные данные удовлетворяют требованиям технического задания:
от -40 С до +70 С -температура окружающей среды,
12 лет -срок сохраняемости.
Конденсатор с оксидным диэлектриком, К50-24. Эксплуатационные данные удовлетворяют требованиям технического задания:
от -40 С до +70 С -температура окружающей среды,
12 лет -срок сохраняемости.
Диоды светоизлучающие фосфидогаллиевые эпитаксиальные в металлостеклянном корпусе, АЛ107А. Эксплуатационные данные удовлетворяют требованиям технического задания:
от -60 С до +70 С -температура окружающей среды,
2 В -постоянное прямое напряжение,
100 мА -постоянный прямой ток,
Транзисторы кремниевые, КТ3102Г. Выпускаются в пластмассовом корпусе с гибкими выводами. Эксплуатационные данные удовлетворяют требованиям технического задания:
от -60 С до +70 С -температура окружающей среды,
250 мВт -постоянно рассеиваемая мощность,
5 В -максимальное напряжение база-эмиттер,
15 В -максимальное напряжение коллектор-эмиттер,
20 В -максимальное напряжение коллектор-база,
400...1000 -статический коэффициент передачи тока.
Микросхемы ТТЛ-логики, серии К155. Эксплуатационные данные удовлетворяют требованиям технического задания:
от -40 С до +70 С -температура окружающей среды,