содержание

Введение 3

1Расширенное 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

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

2.1 Анализ технического задания и электрической схемы 6

2.2 Оценка элементной базы 8

3Разработка конструкции 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 16

4Конструкторские расчеты 17

4.1 Расчет печатного монтажа 17

4.1.1 Конструктивно – технологический расчет 17

4.1.2 Расчет по постоянному току. 20

4.2 Расчет электрических параметров ПП 21

4.3 Расчет теплового режима 22

5Описание конструкции устройства 26

5.1 Описание конструкции блока. 26

5.2 Выбор способов защиты устройства от внешних воздействий. 27

5.3 Выбор конструктивных элементов электрического монтажа. 27

5.4 Выбор защитных и защитно-декоративных покрытий. 28

5.5 Выбор способов маркировки деталей и сборочных единиц. 28

Заключение 29

Литература 30

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

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;

Число разрядов индикатора 5;

Потребляемый ток, мА 5;

Пределы измеряемой частоты, Гц 5…100000;

Температурный диапазон, С -10+70;

Масса, г не более 200.

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 – А2;

• Сборочный чертеж печатной платы – А2;

• Сборочный чертеж частотомера – А1;

• 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.411117.000 Э3):

• модуль измерения частоты А1;

• модуль индикации А2.

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 три знаковых эпитаксиально-планарных индикатора типа АЛС314А красного цвета свечения в пластмассовом корпусе.

Модуль измерения частоты содержит следующие элементы:

КЛС– 1 конденсатор керамический литой секционный неморозостойкий.

К10У– 5 – конденсатор предназначен для работы в цепях постоянного, переменного и импульсного тока. Выпускаются в обычном и всеклиматическом исполнении, неморозостойкие.

Микросхемы серий К176 и К561 изготавливаются по технологии комплементальных транзисторов структуры металл – окисел – полупроводник (КМОП). Основной особенностью микросхем 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. Для микросхем серии К561 гарантируется работоспособность при напряжении питания от 3 до 15 В. Предельные отклонения размеров между осями двух любых выводов 0,2мм

Предельные отклонения размеров между осями двух любых монтажных отверстий 0,1мм; для автоматизированных процессов сборки 0,05мм.

К176ИЕ1 – шестиразрядный двоичный счетчик. Число выводов корпуса– 14.

К176ТМ1 – микросхема с двумя D – триггерами. Число выводов корпуса– 14.

К176ЛА7 – представляет собой логический элемент И – НЕ. Число выводов корпуса – 14.

К176ЛА9 – представляет собой логический элемент И – НЕ. Число выводов корпуса – 14.

К176ИД1 – дешифратор на 10 выходов. Число выводов корпуса – 16.

К176ИД2 – преобразователь двоично-десятичного кода в код семисегментного индикатора включает в себя также триггеры, позволяющие запомнить входной код. Число выводов корпуса – 16.

К561ЛЕ5 – представляет собой логический элемент ИЛИ – НЕ. Число выводов корпуса – 14.

К561ИЕ14 – двоичный и двоично-десятичный четырехразрядный реверсивный счетчик. Число выводов корпуса – 16.

К561КП2 – восьмивходовый мультиплексор – демультиплексор. Число выводов корпуса – 16.

Эксплуатационные электрические параметры:

U_ип, В 9;

I⁰_вх, мкА, не более 1;

I¹_вх, мкА, не более 1;

U⁰_вых, В, не более 0,3;

U¹_вых, В, не более 8,2;

t^1,0_здр, нс, не более 200 (при С_н =50пФ);

t^0,1_здр, нс, не более 200 (при С_н =50пФ);

I⁰_пот, мкА, не более 3;

I¹_пот, мкА, не более 3;

К_раз 50.

МЛТ– 0,125 – резисторы металлизированные лакированные теплостойкие постоянного сопротивления, которые характеризуются высокой стабильностью параметров, слабой зависимостью сопротивления от частоты и рабочего напряжения, высокой надежностью.

Переменный резистор серии СП3 – 37А. Это композиционный переменный резистор характеризуется очень высокой надежностью, высокой стабильностью параметров, пониженным уровнем собственных шумов. Характер изменения сопротивления – линейный.

Транзистор КТ 3107Б – биполярный кремниевый планарный транзистор, n-p-n – типа.

3. Разработка конструкции частотомера

1. Предварительная разработка конструкции

Для выбора компоновки разрабатываемого частотомера рассмотрим два возможных варианта. Варианты отличаются расположением печатных плат, органов коммутации и индикации.

Рациональная форма блока определяется по трем параметрам:

а) приведенная площадь наружной поверхности;

б) коэффициент приведенных площадей;

в) коэффициент заполнения объема.