Блок автоматизированного управления связью

Рисунок 2.2. Зависимость температуры кожуха термостата от мощности, потребляемой термостатом от сети и от температуры среды t_с

Решая графически систему уравнений (2.36) и (2.37), находят точки пересечения кривых 1, 2, 3, 4 и прямой 5 на рисунке 2.2 и по ним строят зависимости t_K = f(t_C) и Р = f (t_C) (рисунок 2.3). Из этих зависимостей при заданных значениях температуры окружающей среды определяют мощность, потребляемую термостатом от сети.

При наличии источников энергии, размещаемых в термостатированном объеме, по зависимости Р = f (t_C) на рисунке 2.3 находят предельное значение температуры, при котором термостат будет работать. Например, если в термостате рассеивается мощность 3 вт, то максимальная температура окружающей среды не может быть больше 50 °С (прямая ///, отстоящая от прямой // на величину 3 вт).

Рисунок 2.3. Зависимость температуры кожуха t_к от мощности, рассеиваемой в окружающую среду от температуры среды t_с

Для определения толщины изоляции задаются размерами корпуса термостата, степенью черноты поверхности кожуха, мощностью внутренних источников теплового излучения, максимальной допустимой мощностью нагревателя и минимальной температурой среды.

Предварительно задаются двумя-тремя значениями толщины изоляции и определяют соответствующие им площади поверхности крышки S_B, дна S_H и боковых стенок корпуса S_б. Используя выражение (2.37), строят характеристики t_K = f (Р) (кривые рисунка 2.4), а по выражению (2.36) строят тепловые характеристики для минимальной температуры окружающей среды и для разной толщины изоляции (кривые 2 на рисунке 2.4). По точкам пересечения кривых 1 и 2 для соответствующих строят характеристики и (рисунок 2.5). По кривой определяют необходимую толщину теплоизоляции для заданной мощности нагревателя. При наличии источников тепла в термостате необходимая толщина изоляции находится для мощности, равной разности заданной мощности нагревателя и мощности внутренних источников тепла.

Рисунок 2.4. Тепловые характеристики термостата при различной толщине изоляции , 1 - зависимость ; 2 - тепловые характеристики

Для уменьшения колебаний температуры внутри термостата под действием нагревателя и изменения температуры окружающей среды корпус термостата следует делать из материала с хорошей теплопроводностью. Такими материалами являются медь, алюминий. Обычно изоляция стенок корпуса делается толщиной 5--8 мм. Такие корпуса создают вокруг термостатированного объема изотермическую поверхность, что благоприятно сказывается на распределение температуры внутри термостата.



Рисунок 2.5. Мощность, потребляемая термостатом от сети, и температура его кожуха в зависимости от толщины изоляции

Наружная поверхность корпуса должна иметь малую степень черноты, так как при этом мощность нагревателя может быть уменьшена. С этой целью целесообразно наружную поверхность хромировать и затем полировать.

Расчет теплового режима блока

Исходные данные: размер корпуса величины воздушных зазоров между нагретой зоной, нижней и верхней поверхностью корпуса между нагретой зоной и боковыми поверхностями корпуса температура окружающей среды

Определение температуры корпуса.

Рассчитываем удельную поверхностную мощность корпуса блока,

(2.38)

где мощность, рассеиваемая блоком в виде теплоты, Вт, ;

S_к площадь внешней поверхности корпуса блока.

 (2.39)

Задаемся перегревом корпуса блока в первом приближении .

Определяем коэффициент лучеиспускания для верхней , боковой и нижней поверхностей корпуса:

(2.40)

где степень черноты й наружной поверхности корпуса, .

Для определяющей температуры

(2.41)

рассчитываем число Грасгофа для каждой поверхности корпуса:

(2.41)

где _m - коэффициент объемного расширения газов;

ускорение свободного падения, мс^-2, ;

определяющий размер й поверхности корпуса;

кинетическая вязкость газа [12], м²/с, ;

(2.43)

для боковой поверхности

для верхней поверхности

для нижней поверхности

Определяем число Прандтля для определяющей температуры .

Находим режим движения газа, обтекающего каждую поверхность корпуса: , режим переходный к ламинарному.

Рассчитываем коэффициенты теплообмена конвекцией для каждой поверхности корпуса блока :

(2.44)

где теплопроводность воздуха [12], Вт/(мК), ;

коэффициент, учитывающий ориентацию поверхности корпуса.

для нижней поверхности

для боковой поверхности

для верхней поверхности .

Определяем тепловую проводимость между поверхностью корпуса и окружающей средой :

(2.45)

где ,,площади нижней, верхней и боковой поверхностей корпуса соответственно, м²:

(2.46)

(2.47)

Рассчитываем перегрев корпуса блока РЭА во втором приближении :

(2.48)

где коэффициент, зависящий от перфорации корпуса блока, ; коэффициент, учитывающий атмосферное давление окружающей среды, ;

(2.49)

где S_П - площадь перфорационных отверстий, ;

Определяем ошибку расчета

(2.50)

Рассчитываем температуру корпуса блока

(2.51)

Определение средне поверхностной температуры нагретой зоны.

Вычисляем условную удельную поверхностную мощность нагретой зоны блока :

(2.52)

где мощность, рассеиваемая в нагретой зоне, Вт.

,(2.53)

где мощность, рассеиваемая в элементах, установленных непосредственно на корпус блока, Вт.

Находим в первом приближении перегрев нагретой зоны относительно температуры окружающей блок среды .

Определяем коэффициент теплообмена излучением между нижними , верхними и боковыми поверхностями нагретой зоны и корпуса:

,(2.54)

;

;

;

где приведенная степень черноты й поверхности нагретой зоны и корпуса:

;(2.55)

;

;

;

где и степень черноты и площадь й поверхности нагретой зоны.

Для определяющей температуры и определяющего размера находим числа Грасгофа и Прандтля :

(2.56)

где коэффициент объемного расширения газов,;

ускорение свободного падения, м/с², ;

кинетическая вязкость газа таблица 4.10 /3/,м²/с,.

для боковой поверхности корпуса

для верхней поверхности

для нижней поверхности

для

Рассчитываем коэффициенты конвективного теплообмена между нагретой зоной и корпусом для каждой поверхности:

для нижней поверхности

(2.57)

для верхней поверхности

(2.58)

для боковой поверхности

(2.59)

Определяем тепловую проводимость между нагретой зоной и корпусом:

(2.60)

где коэффициент, учитывающий кондуктивный теплообмен:

(2.61)

где удельная тепловая проводимость от модулей к корпусу блока;

площадь контакта рамки модуля с корпусом блока.

Рассчитываем нагрев нагретой зоны во втором приближении:

(2.62)

где коэффициент, учитывающий внутреннее перемешивание воздуха;

коэффициент, учитывающий давление воздуха внутри блока.

Определяем ошибку расчета

(2.63)

Рассчитываем температуру нагретой зоны

(2.64)

Температура нагретой зоны t_з не превышает допустимой температуры эксплуатации выбранной элементной базы согласно 2.3. Проведенный расчет показал, что для охлаждения проектируемого изделия рациональной является система, основанная на естественном воздушном охлаждении.

3. Технология конструкции блока

3.1 Определение технологичности блока

Технологическая подготовка производства

Технологическая подготовка производства включает в себя решение задач, группируемых по следующим основным направлениям:

обеспечение технологичности конструкции изделия;

проектирование технологических процессов;

проектирование и изготовление средств технологической оснастки.

организация и управление процессом технологической подготовки производства.

Таким образом, охватывает весь необходимый комплекс работ по технологической подготовке производства, в том числе конструктивно-технологический анализ изделий, организационно-технологический анализ производства, расчет производственных мощностей, составление производственно-технологических планировок, определение материальных и трудовых нормативов, отладку технологических процессов и средств технологического оснащения.

Проектируемые технологические процессы согласно ГОСТ 14.301-73 для проектирования деталей, конструкции которых отработаны на технологичность. Для этой цели ГОСТ 2.121-73 ЕСКД и ГОСТ 14.201-73 ЕСТП предусматривают технологический контроль конструируемой документации на всех стадиях разработки: ТЗ, техническое предложение, эскизный проект, технологический проект, рабочая документация.

Обязательным этапом, предшествующим проектированию технологических процессов, согласно ГОСТ 14.301-73 является группирование изделий по конструктивным и технологическим признакам с учетом организации производства. Проектирование технологических процессов в общем случае включает комплекс взаимосвязанных работ:

выбор заготовок;

выбор технологических баз;

подбор типового технологического процесса;

определение, выбор и задание новых средств технологического оснащения;

назначение и расчет режимов обработки;

нормирование технологического процесса;

определение профессий и квалификаций исполнителей;

организация производственных участков;

оформление рабочей документации на ТП.

В технологии производства РЭА используются процессы, свойственные машино- и приборостроению: литье, холодная штамповка, механическая обработка, гальванические и лакокрасочные процессы.

Важной задачей технологов является обеспечение в производстве заданной точности линейных размеров изделий. Для технологии РЭА это еще не достаточно. Наряду с линейными размерами должны быть обеспечены многие технические параметры аппаратуры, работающей на различных частотах. Нетрудно показать, насколько усложняется технология с повышением частоты, на которой работает аппаратуры.

Расчет комплексного показателя технологичности.

Под технологичностью конструкции изделия понимают совокупность свойств конструкции изделия проявляемых в возможности оптимальных затрат труда, средств, материалов и времени при технической подготовки производства, изготовлении, эксплуатации и ремонте по сравнению с соответствующими показателями однотипных конструкций изделий того же назначения. При обеспечении установленных значений показателей качества и принятых условий изготовления, эксплуатации и ремонта.

В зависимости от вида технологичности конструкции различают производственную, эксплуатационную, ремонтную технологичность и технологичность при техническом обслуживании, технологичность конструкции детали и сборочной единицы, а также технологичность конструкции по процессу изготовления, форме поверхности и размерам и материалам.

К качественным характеристикам технологичности конструкции относят взаимозаменяемость, регулируемость и инструментальную доступность конструкции. Количественная оценка технологичности конструкции основана на системе показателей, которые согласно ГОСТ 14.201-73 делятся на три вида:

базовые показатели надежности;

показатели технологичности конструкции;

показатели уровня технологичности конструкции разрабатываемого изделия.

Производственная технологичность конструкции проявляется в сокращении затрат средств и времени на конструкцию и технологическую подготовку производства и процесс изготовления.

Эксплуатационная технологичность проявляется в сокращении затрат средств и времени на технологическое обслуживание изделия.

Количественная оценка технологичности блока устанавливается по ОСТ4.ГО.091.219. Стандарт использует две оценки технологичности: систему относительных частных показателей К_i и комплексный показатель К_и рассчитываемый по средневзвешенной величине относительных частных показателей с учетом коэффициента ц_i - характеризующих весовую значимость частных показателей, т.е. степень их влияния на трудоемкость.

(3.1)

К_i - значение показателей по таблицы состава базовых показателей соответствующего класса балов;

ц_i - функция, нормирующая весовую значимость показателя;

S - общее количество относительных частных показателей, шт.

Отраслевой стандарт предусматривает выбор базовых показателей не более 7. В выбираемые должны включатся показатели, оказавшие наибольшее влияние на технологичность конструкции. Все блоки РЭА разбиты условно на семь классов: электронные, радиотехнические, электромеханические, механические, соединительные, коммутационные, распределительные.

Проектируемый блок относится к радиотехническим блокам, следовательно, для него рассчитываются следующие частые показатели К_i:

Коэффициент подготовки ЭРЭ к монтажу:

(3.2)

ц=1, Н_МПЭРЭ - количество ЭРЭ, шт., подготовка которых может осуществляться механизированным или автоматизированным способом;

Н_ЭРЭ - количество ЭРЭ в блоке, шт.

Коэффициент автоматизации и механизации монтажа изделия:

(3.3)

ц=1, Н_АМ - количество монтажных соединений, которые могут осуществляться механизированным или автоматизированным способом, шт;

Н_М - общее количество монтажных соединений, шт.

Коэффициент сложности сборки:

(3.4)

ц=0,75, Е_ТСЛ - количество типоразмеров узлов входящих в изделие, требующих регулировки в составе изделия с применением специальных устройств, либо подгонки или совместной обработки с последующей разборкой и повторной сборкой, шт.;

Е_Т - общее количество типоразмеров в изделии, шт.

Коэффициент механизации контроля и настройки:

(3.5)

ц=0,5, Н_КМН - количество операций контроля и настройки, которые можно осуществить механизированным или автоматизированным способом, шт;

Н_КН - общее количество операций контроля и настройки, шт.

Коэффициент прогрессивности формообразования деталей:

(3.6)

ц=0,31, Д_ПР - количество деталей, шт., заготовка которых или сами детали получены прогрессивными методами формообразования, шт.;

Д - общее количество деталей, шт.

Коэффициент повторяемости ЭРЭ:

(3.7)

ц=0,187, Н_ТЭРЭ - общее количество типоразмеров ЭРЭ в изделии, шт.;

Н_ЭРЭ - общее число ЭРЭ, шт.

Коэффициент точности обработки:

(3.8)

ц=0,11, ДТЧ - количество деталей, имеющие размеры с допусками по 10 квалитету и выше, шт.

Данные для проведения расчетов приведены в таблице 3.1.

Таблица 3.1. Данные для расчета частных показателей технологичности.

Наименование	Обозначение	Значение
1.Общее количество ЭРЭ, шт.	НЭРЭ	1050
2.Общее количество типоразмеров ЭРЭ в изделии	НТЭРЭ	15
3.Количество типоразмеров узлов требующих регулировки	ЕТСЛ	4
4.Общее количество типоразмеров узлов в изделии	ЕТ	17
5.Количество деталей, шт., имеющих размеры по 10 квалитету и выше	ДТЧ	50
6.Общее количество деталей	Д	400
7.Количество деталей, шт., изготавливаемых прогрессивными методами	ДПР	300
8.Количество ЭРЭ, шт., подготовка, которых может осуществляться автоматизировано	НМПЭРЭ	850
9.Количество монтажных соединений, осуществляемых автоматизировано	НАМ	2200
10.Количество монтажных соединений	НМ	2500
11.Количество операций контроля и настройки осуществляемых автоматизировано	НМКН	5
12.Общее количество операций контроля и настройки	НКН	10

По формулам (3.2-3.8) рассчитаем частные показатели технологичности:

Коэффициент подготовки ЭРЭ к монтажу:



Коэффициент автоматизации и механизации монтажа изделия:

Коэффициент сложности сборки:

Коэффициент механизации контроля и настройки:

Коэффициент прогрессивности формообразования деталей:

Коэффициент повторяемости ЭРЭ:

Полученные данные заносим в таблицу 3.2.

Таблица 3.2. Значения частных показателей технологичности.

Обозначение показателя технологичности	Значение весового коэффициента i	Значение показателя технологичности Кi	Суммарное значение Кi i
1.КМПЭРЭ	1	0,81	0,81
2.КАМ	1	0,88	0,88
3.КССБ	0,75	0,76	0,57
4.КМКН	0,5	0,5	0,25
5.КФ	0,31	0,75	0,23
6.КПОВЭРЭ	0,187	0,98	0,18
7.КТЧ	0,11	0,88	0,096

Далее по формуле (3.1) рассчитаем комплексный показатель технологичности:

Блок автоматизированного управления связью относится к радиоэлектронным блокам по данным [15] комплексный показатель технологичности при производстве установочной серии (до 10 шт.) лежит в пределах от 0,75 до 0,8. По данным расчета можно сделать вывод, что блок автоматизированного управления связью, с точки зрения комплексного показателя технологичности, является технологичным.

Экономическое обоснование варианта сборки.

При выборе варианта технологического процесса сборки в большинстве случаев экономические требования являются решающими. Для экономической оценки используют две характеристики: себестоимость и трудоемкость.

Себестоимость выражается в денежных затратах на изготовление изделия, с учетом затрат на амортизацию оборудования специальной технической оснастки.

, (3.9)

где М - стоимость материалов расходуемых на единицу продукции, за вычетом стоимости реализуемых отходов, р.; О - расходы на амортизацию и содержание оборудования, приходящиеся на единицу продукции, р., П, И - расходы на содержание соответственно приспособлений и инструмента, на единицу продукции; а₁=13,5%; а₂ - процент накладных расходов, начисляемых на расходы по заработанной плате; р - количество различных марок материалов, на единицу продукции; m - количество операций, необходимых для изготовления единицы продукции; З - заработная плата.

, (3.10)

где q₁ - масса материала расходуемого на единицу продукции;

g₁ - стоимость расходуемого материала;

q₂, g₂ - масса и стоимость 1 кг реализуемых отходов.

Трудоемкость t входит в себестоимость и устанавливается для каждой операции. Трудоемкость процесса составляет сумму трудоемкостей по всем операциям.

Для исследования или выбора более экономичного варианта процесса чаще всего используют трудоемкость, так как она непосредственно связана с производительностью, потребной зарплатой, количеством необходимого оборудования и т.д.

, (3.11)

где Т_пз - подготовительно-заключительное время, необходимое на ознакомление с чертежом, технологическим процессом, консультацию с мастером, технологом и т.д., ч; Т_шт - штучное время, оно выражается, ч:

, (3.12)

где t_ат - основное технологическое время, ч;

t_в - вспомогательное время, ч;

t_об - время обслуживания рабочего места, ч;

t_д - время перерывов на отдых и т.д., ч.

Сумму основного технологического и вспомогательного времени называют оперативным временем t_оп:

(3.13)

, (3.14)

где К - в процентах от оперативного времени.

Трудоемкость t для данной операции получила название технической нормы времени, величина обратная технической норме времени, называется - нормой выработки Q:

[шт. в единицу времени] (3.15)

Производительность технологического процесса Q₁, определяется количеством деталей или узлов, изготавливаемых в единицу времени:

, (3.16)

где Ф - сумма рабочего времени;

t - сумма трудоемкостей по всем операциям процесса.

Для механизации обработки величины входящие в формулу определения Т_шт берут из таблиц справочника по нормированию станочных работ, а для сборочно-монтажных и регулировочных работ - из таблиц примерных норм времени. Следует заметить, что нормирование технологических процессов должно быть выполнено с достаточной точностью, так как величина трудоемкости служит основой для определения других технико-экономических показателей производства.

Блок автоматизированного управления связью сложное и много детальное изделие, сборка которого состоит из множества мелких и не достаточно трудоемких сборочных операций, но все операции по сборке усилителя предварительного можно объединить в следующие операции:

- сборка передней панели;

- сборка каркаса;

- установка направляющих плат;

- контроль закрепления деталей;

- сборка задней панели;

- установка передней и задней панели;

- монтаж жгута и соединительных проводов;

- маркировка обозначения элементов;

- установка модулей в блок;

- установка направляющих блока;

- установка амортизатора;

- регулировка блока;

- контроль качества монтажа и маркировки;

- закрепление на блоке обшивки;

- электроконтроль;

- упаковка.

В данном варианте сборке производительность Q=25, но в этом варианте сборки есть несколько операций, которые следует поменять местами, что приведет к уменьшению штучного времени и соответственно к уменьшению трудоемкости. Таким образом, мы должны сначала поставить направляющие блока и амортизаторы, а затем производить остальную сборку блока. Таким образом, технологический процесс сборки блока автоматизированного управления связью будет выглядеть следующим образом:

- сборка передней панели;

- сборка каркаса;

- установка направляющих блока;

- установка амортизатора;

- установка направляющих плат;

- контроль закрепления деталей;

- сборка задней панели;

- установка передней и задней панели;

- монтаж жгута и соединительных проводов;

- маркировка обозначения элементов;

- установка модулей в блок;

- регулировка блока;

- контроль качества монтажа и маркировки;

- закрепление на блоке обшивки;

- электроконтроль;

- упаковка.

В этом варианте сборки производительность изменила свое значение и стала равной Q=35, это было достигнуто уменьшением трудоемкости сборки блока.

Разработка технологического процесса сборки блока.

Для блока автоматизированного управления связью выбирается технологический процесс сборки с базовой деталью. Разработка технологического процесса сборки начинается с расчленения изделия или его части на сборочные элементы путем построения схем сборочного состава и технологических схем сборки. Элементами сборочно-монтажного пространства являются детали и сборочные единицы различной степени сложности. Построение таких схем позволяет установить последовательность сборки, взаимную связь между элементами и наглядно представить технологический процесс.

В начальной стадии сборки блока нужно очистить рабочее место от посторонних предметов и если это необходимо, то следует промыть необходимый для сборки инструмент. Далее проверяется комплектность составных частей.

После проверки комплектности начинается сборка. В начале сборки рекомендуется собрать лицевую и заднюю панели, т.е. нужно установить на них необходимые детали по ТГТУ.468323.043 СБ.

Когда сборка закончена, собирается основной каркас, для этого необходимо скрепить панели между собой стяжками. Далее на собранный каркас ставятся направляющие блока, на которые затем укрепляются амортизаторы с дальнейшим закреплением на них планок.

На данном этапе сборки необходимо установить детали, которые будут являться в дальнейшем местом установки печатных плат в блок. Для этого на собранный каркас укрепляют стойки и скобы, скрепленные между собой винтами. Далее к ним прикрепляются разъемы, после чего к стойкам крепятся направляющие печатных плат.

После выполненных операций проводится контроль закрепления деталей.

Теперь можно приступить к монтажу соединительных электропроводов в блоке. Затем проводится маркировка элементов, которую необходимо затем покрыть лаком.

Далее устанавливаем узлы в блок и проводим проверку качества монтажа и маркировки. В случае обнаружения неполадок, блок дорабатывается в соответствии с замечаниями регулировщика.

Далее закрепляются крышки и блок можно отправлять на упаковку.

Подробное описание технологического процесса изготовления блока автоматизированного управления связью представлено в приложении Б.

3.2 Разработка системы автоматизации

Автоматизация производства РЭС - комплекс мероприятий по разработке прогрессивных технологических процессов и проектированию на их основе высокопроизводительного автоматизированного технологического оборудования, осуществляющего рабочие и вспомогательные процессы без непосредственного участия человека.

Цель автоматизации производства РЭС - повышение производительности труда, улучшение качества продукции, экономия материальных ресурсов, рост коэффициента использования оборудования, улучшение условий труда и безопасности работы, повышение оперативности управления объектом и технологического уровня производства.

Основные направления автоматизации основного производства РЭС реализуются по типовым технологическим процессам: автоматизация заготовительных процессов, вспомогательных операций (настроечно-регулировочных, контрольно-проверочных); автоматизация инструментального производства, погрузочно-разгрузочных, транспортно-складских работ.

Автоматизация процессов производства РЭС происходит в три этапа:

создание и внедрение автоматов (автоматизируются рабочие циклы отдельных операций);

создание и внедрение автоматических линий (автоматизируются отдельные классы ТП на основе организации системы автоматов);

создание и внедрение автоматических комплексов (автоматизируются цеха и заводы).

Но следует отметить, что применение автоматизации технологических процессов производства РЭС является рентабельным лишь в условиях массового производства. Это происходит по тому, что при производстве единицы продукции закупка дорогостоящих автоматических и автоматизированных линий попросту не окупится. Такое производство заранее обречено на вымирание.

В дипломной работе рассматривается производство блока автоматизированного управления связью. Данное изделие разрабатывается и производится в ТНИИР «ЭФИР». Спецификой данного производства является то, что изделие производится единицами в год. Поэтому о применении, каких либо систем автоматизации речь не идет в принципе, из-за экономической не рентабельности.

Рассмотрим случай, когда данный блок автоматизированного управления связью взят для массового производства. В данном случае можно рассматривать вопрос о применении автоматизации.

Рассмотрим установку для присоединения выводов с применением ультразвуковой сварки с продольно поперечными колебаниями. Схема установки приведена на рисунке 3.1.

Ультразвуковая микросварка - это соединение металлов в твердом состоянии путем возбуждения в свариваемых деталях упругих колебаний ультразвуковой частоты при одновременном создании давления.

Преимуществами такой микросварки являются отсутствие нагрева свариваемых деталей; малое время сварки; возможность сварки разнородных и трудно свариваемых материалов.

Механизм образования соединения между поверхностями контактируемых компонентов при ультразвуковой сварке определяется следующими факторами:

- пластической деформацией, которая под действие ультразвуковых колебаний ускоряется;

- повышением температуры, происходящим в зоне контакта двух соединяемых тел при поглощении ультразвуковой энергии в результате трения;

- удалением органических пленок, поверхностных окислов в результате действия ультразвуковых колебаний и пластической деформации из зоны контакта;

- в зоне контакта материалов - распределением твердого вещества в результате вязкого трения, вызванного действием объемной самодиффузии и сил поверхностного натяжения.

На конкретном примере рассмотрим ультразвуковую микросварку с постоянным дополнительным подогревом. Такой вид сварки применяется для присоединения выводов к кремниевым мезаструктурам; p-n-переход в них получен диффузией алюминия и располагается на глубине 150 мкм. Малое сопротивление омического контакта в таких структурах достигается высоким легированием поверхностных областей. Допускается возможное проплавление слоя кремния толщиной до 20 мкм, так как слой высоколегированного кремния составляет 25-40 мкм.

Присоединяемый вывод представляет собой серебряную ленту, которая гальванически покрыта слоем никеля толщиной 2-5 мкм, а затем слоем золота толщиной 8-10 мкм. Серебро обладает высокой теплопроводностью и вследствие своей пластичности исключает возникновение высоких механических напряжений в контакте с кремнием. Никелевая прослойка препятствует проникновению серебра в сплав золота с кремнием, что повело бы к уменьшению прочности сплава.

Присоединение выводов этим способом осуществляется на установке с применением продольно-поперечных ультразвуковых колебаний (рисунок 1). На нагревательный столик 7, поставленный на микроманипулятор, помещена кассета 6, в которую закладывается вывод, на него кристалл кремния 5 и сверху второй вывод. Игла 1-1,5 мм опускается сверху на второй вывод. Давление иглы регулируется при помощи электромагнита. На иглу подают ультразвуковые колебания с частотой 25 кГц. Вокруг иглы располагается спираль нагревателя. Охлаждение производится без выключения нагревателя с помощью обдува холодным воздухом. Это способствует быстрой кристаллизации жидкой фазы, образовавшейся в результате сплавления.

Оптимальный режим присоединения плоских выводов на установке с продольно-поперечными ультразвуковыми колебаниями следующий:

Температура микросварки, С……………………….……..400

Давление на игле, Н/м²…………………………….…..…..17010⁵

Время действия ультразвуковых колебаний, с….………..3 -- 5

Частота ультразвуковых колебаний, кГц…………….…….25

Следует отметить, что оптимальный режим присоединения выводов выбирают в соответствии с условиями получения соединения максимальной прочности и минимальной глубины сплавления (8--10 мкм).



Рисунок 3.1. Схема установки для присоединения выводов с применением ультразвуковой сварки с продольно-поперечными колебаниями.

На рисунке изображены:

Электромагнит;

Механизм давления; 5. Кристалл; 8. Нижний нагреватель;

Генератор; 6. Кассета; 9. Верхний нагреватель;

4. Магнитостриктор; 7. Нижний столик; 10. блок крепления кассеты.

3.3 Безопасность при проектировании РЭС

Техника безопасности при проектировании РЭС

Блок БАУС предназначен для осуществления автоматизации управления связью -- для управления РПДУ, тремя РПУ, оконечной аппаратурой и обмена информацией с ними.

Блок эксплуатируется в закрытых отапливаемых помещениях.

Опытный образец блока предполагается изготовить на базе ТНИИР “Эфир”, где в проект могут быть внесены необходимые изменения. Поэтому необходимо рассмотреть вопросы техники безопасности и охраны труда при проектировании, производстве и эксплуатации разрабатываемого устройства.

Требования техники безопасности (ТБ) на ТНИИР “Эфир” включают инструкцию по пожарной безопасности, инструкцию по работе со СВТ, а также инструкцию по охране труда при работе с источниками ЭМИ.

Инструкция по пожарной безопасности содержит:

- общие требования, определяющие лиц, ответственных за пожарную безопасность, степень их ответственности;

- специальные требования пожарной безопасности, относящиеся к содержанию территории производства, в том числе постоянное содержание территории в чистоте, обеспечение свободного доступа ко всем зданиям производства, запрет на строительство в противопожарных зонах и другое;

ТБ при выполнении технологических процессов и работе с технологическим оборудованием;

ТБ по работе с электроустановками и требования по вентиляции производственных помещений.

Инструкция по работе с вычислительной техникой содержит:

- общие требования безопасности, включающие требования по личной гигиене, внимательности при работе с вычислительной техникой, а также определяющие порядок допуска к работе в качестве оператора персональных вычислительных машин, режим труда и отдыха;

-перед началом работы, определяющие перечень инструментов и приспособлений, проверяемых на исправность, а также порядок их проверки;

-во время работы, содержащие инструкции по работе с электроприборами;

- в аварийных ситуациях, определяющие порядок действий рабочего персонала в аварийных ситуациях, а также при получении какой-либо травмы;

- по окончании работы, включающие переключатели на силовых электрощитах и устройствах, доклад о неисправностях, выявленных во время работы, дежурному или руководителю работ.

Инструкция по охране труда при работе с источниками ЭМИ содержит:

- общие требования, определяющие порядок допуска к работе с источниками ЭМИ, перечень лиц, на которых распространяются действия настоящей инструкции, а также лиц, ответственных за состояние техники безопасности, их обязанности, показатели, по которым следует оценивать электромагнитные поля, порядок измерения этих показателей на рабочих местах;

-перед началом работы, относящиеся к защитным экранам (надежность заземления, эффективность действия), а также включающие требования по обозначению границ зон, где показатели электромагнитного поля превышают допустимые величины;

- во время работы, касающиеся экранирования источников излучения;

- в аварийных ситуациях, определяющие порядок действий рабочего персонала в случае получения травмы, поражения электрическим током, возникновении пожара;

- по окончании работ, включающие обесточивание аппаратуры, осмотр помещения с точки зрения соблюдения мер пожарной безопасности.

Средства индивидуальной защиты работников цеха - противогаз, респиратор Р-2, индивидуальная аптечка АИ-2, индивидуальный пакет ИПЛ-8, индивидуальный перевязочный пакет.

Расчет защитного заземления электроустановок

Исходные данные:

Напряжение электроустановки, U -- 200 В;

Мощность, P -- более 100 кВт;

Удельное сопротивление грунта, --147,5 Ом;

Длина вертикальных электродов, l -- 3 м;

Ширина соединительной полосы, b -- 0,04 м;

Расстояние от поверхности земли до верха электрода, t₀ -- 0,8 м;

Коэффициент сезонности горизонтального электрода, ₁ -- 1,5;

Коэффициент сезонности для вертикального электрода, ₂ -- 3.



Рисунок 3.2 -- Схема расположения электродов заземлителя

Вычисляем сопротивление растеканию тока одиночного вертикального заземлителя:

(3.17)

где

расстояние от поверхности земли до центра заземлителя, м.

Вычисляем минимальное количество вертикальных электродов:

(3.18)

где нормируемое сопротивление, Ом, .

Определяем коэффициент использования вертикальных электродов группового заземлителя

Вычисляем необходимое количество вертикальных электродов при

(3.19)

Вычисляем длину горизонтальной полосы, соединяющей вертикальные электроды расположенные по контуру:

(3.20)

Вычисляем сопротивление растеканию тока горизонтального электрода (полосы) без учета влияния вертикальных электродов:

(3.21)

где

Вычисляем коэффициент использования горизонтального электрода (полосы) .

Рассчитываем сопротивление заземляющего устройства:

(3.22)

Сравниваем полученную величину сопротивления заземляющего устройства с нормируемой величиной сопротивления заземления .Согласно требованиям Правил устройства электроустановок сопротивление защитного заземления в любое время года не должно превышать 4 Ом - в установках с напряжением до 1000 В, если мощность источника тока (генератора или трансформатора) >100 кВА и менее, т. к. расчет закончен.

Заключение

радиопередатчик управление коротковолновой

В результате проведенной работы была разработана документация для блока автоматизированного управления связью. Были произведены расчеты надежности, теплового режима, комплексного показателя технологичности и экономической эффективности блока.

Произведен патентный поиск аналогичных блоков и составных частей блока автоматизированного управления связью. В результате при анализе научно-технической информации по данной теме были изучены существующие способы построения систем управления и контроля связи в приемопередающих комплексах. В результате проведенного патентного поиска установлена степень новизны разрабатываемой системы управления.

Был проведен расчет теплового режима блока. Проведенный расчет показал, что для охлаждения проектируемого изделия рациональной является система, основанная на естественном воздушном охлаждении.

В результате проведения расчета надежности было получено превышение надежности на 10,8% относительно, допустимого значения. По результатам расчета надежности можно сделать вывод, что блок автоматизированного управленья связью по наработке на отказ может эксплуатироваться, но, учитывая не значительное превышение средней наработки над допустимой наработкой, во время эксплуатации следует не пренебрегать техническим осмотром блока.

Был произведен расчет технологичности блока и получен коэффициент технологичности равный 0,781. Результатом проведения оценки технологичности стал разработанный, на основе типового, технологический процесс сборки блока. Он представлен в приложении Б.

Расчет экономической эффективности рассматриваемого блока показал, что для получения большей прибыли от блока автоматизированного управления связью необходимо увеличивать объем производства. Но несмотря на то, что базовый вариант является эффективным, в проектируемом варианте блока идет снижение себестоимости за счет изменения конструкции блока и применения для нее более современной технологии получения деталей и, соответственно, более современных материалов, что в конечном итоге позволило получить экономический эффект от производства проектируемого изделия.

Данное изделие было разработано, на основе изделия производимого в ТНИИР ''ЭФИР'', и там же в дальнейшем может быть внедрено в производство

Список использованной литературы

1. Базовый принцип конструирования РЭА. / под. ред. Е.М. Парфенова. - М.: Радио и связь, 2001 г.

2. Гелль П.П. и др. Конструирование и микроминиатюризация РЭА. - Л.: Энергоатомиздат, 2002. - 566 с.

3. Ненашев А.П., Коледов Л.А. Основы конструирования микроэлектронной аппаратуры. - М.: Радио и связь, 2001. - 304 с.

4. Несущие конструкции РЭА / под ред. Овсищера П.Н. - М.: Радио и связь, 2008. - 240 с.

5. Парфенов Е.М. Проектирование конструкций РЭА. - М.: Радио и связь, 2002. - 280 с.

6. Разработка и оформление конструкторской документации РЭА. Справочник / под ред. Э.Т. Романычевой, - М.: Радио и связь, 2003. - 448 с.

7. Справочник конструктора РЭА: общие принципы конструирования / под ред. Варламова Р.Г. - М.: Сов. радио, 2000. - 480 с.

8. Муромцев Ю.Л., Грошев В.Н., Чернышева Т.И. Надежность радиоэлектронных и микропроцессорных систем: Учебное пособие / МИХМ, - М.: 2001. - 104 с.

9. Общие правила выполнения чертежей ЕСКД. - М.: Изд-во стандартов, 2004, - 240 с.

10. Висмаминов В.Н. и др. Микросхемы и их применение: Справочник. - М.: Радио и связь, 2004. - 265 с.

11. Дульнев Г.М., Синяшкин Ю.Е., Теплообмен в РЭА. - М.: Энергия, 2003, - 359 с.

12. Карпушин В.Б. Вибрация и удары в РЭА. - М.: Сов. радио, 2001. - 344 с.

13. Ненашев А.П. Конструирование радиоэлектронных средств. - М.: Высшая школа, 2002. - 431 с.

14. Павловский В.В. и др. Проектирование технологического процесса изготовления РЭА. - М.: Радио и связь, 2002. - 280 с.

15. Бер А.Ю. и Минскер Ф.Е. Сборка полупроводниковых приборов и интегральных микросхем: Учебник для сред. проф.-техн. Училищ.-- 2-е изд., перераб. И доп. -- М.: Высш. школа, 2001. - 284 с.

Размещено на Allbest.ru