Плата монтажная микроконтроллерного блока пульта аварийной и предупредительной сигнализации ГРП

001.ТИТУЛ КР.doc

Министерство образования и науки РФ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Ковровская государственная технологическая академия
имени В.А.Дегтярева»
Кафедра Приборостроения
Пояснительная записка
к курсовой работе по дисциплине
Плата монтажная микроконтроллерного блока пульта аварийной и предупредительной
Студент гр. ВП-109 Каширин А.В.
Руководитель Пантелеев Е.Ю.

004.КР.doc

Описание схемы электрической принципиальной
модуля микроконтроллера . 9
Разработка конструкции платы микроконтроллера 15
1.Компоновка элементов на печатной плате 15
2. Расчет массы .. 18
3. Определение минимального диаметра монтажного отверстия .19
4. Определение минимального диаметра переходного отверстия 20
5. Определение ширины проводников ..20
6. Определение минимального расстояния между
двумя соседними элементами .20
7.Электрический расчет печатных плат 21
7.1. Расчет сопротивления длинного проводника .. 21
8.Расчет вибропрочности .. 21
9.Расчет теплового режима платы .. .28
Расчет резбовых соединений крепления платы ..29
1.Расчет прочности винтов М4(с учетом момента от массы всей конструкции) 29
2. Расчет усилий действующих в стыке .30
Библиографический список .
В курсовой работе согласно технического задания:
-разработана конструкция печатной платы с проведеним расчета
элементов проводящего рисунка платы;
-произведен расчет площади элементов и платырасчета массы
элементов и платырасчета резбовых креплений платы
расчета вибропрочности и теплового режима.
In course work on the technical project:
The design of the printed-circuit-board of transformation-is developed
And calculations with проведеним calculation of elements of spending
Calculation of the area of elements and payments calculation of weight-is
made еlements and a payment calculation fastenings of a payment
Calculation of vibration strength and thermal mode.
Актуальной задачей комплексной газификация является система мониторинга технологических параметров газораспределительных сетей и
ГРП (ГРШ) раннего оповещения предотвращения аварийных ситуаций повышения надежности работы технологического оборудования снижения риска тяжелых аварий .Система разработана и работает таким образом чтобы отказы технических средств не приводили к ситуациям опас-
ным для жизни и здоровья людей и повреждению оборудования.
Основные задачи решаемые системой:
- обеспечение автоматического управления технологическими процессами в нормальных переходных и аварийных режимах распределения газа;
- своевременное представление оперативному персоналу достаточной и достоверной информации о ходе технологических процессовсостоянии оборудования и технических средств управления - использование в качестве системы раннего оповещения и предотвращения аварийных ситуаций совместно со службами МЧС;
- сокращение во много раз времени реакции оперативных служб на принятие решений и начала конкретных действий в нештатных или аварийных ситуациях снижение количества аварий за счет правильной настройки предельных значений параметров и т. п.;
- предупреждение повреждений газового и отопительного оборудования ГРП снижение частоты объездов ГРП в целях контроля их состояния что высвобождает транспортные и людские ресурсы;
- оперативный контроль дисциплины газопотребления.
Комплекс позволяет осуществлять контроль за технологическими параметрами работы в ГРП(ШРП) в зависимости от количества контролируемых параметров ;
- объем потребления природного газа;
- управление расходом природного газа;
- параметрами входного давления;
- параметрами выходного давления;
- параметрами промежуточного давления;
- перепадами давления на фильтре;
- контролем загазованности в помещении ГРП;
- несанкционированного проникновения в помещения;
- напряжением на аккумуляторных батареях резервного питания;
- напряжением на аккумуляторных батареях автономного питания
- положением запорного клапана;
- состоянием предохранительного клапана.
-контроль пожара во вспомогательном помещении ГРП
Описание схемы электрической принципиальной модуля микроконтроллера
Рассмотрим функциональные части модуля микроконтроллера.
Модуль питания обеспечивает преобразование входного напряжения +27В в напряжения питания всех узлов блока управления. Основными элементами модуля питания являются микросхемы DA1 DA2 и DA3. Данные микросхемы являются преобразователями постоянного напряжения с широким входным диапазоном значений (от +7 до +40В) и стабилизированным выходным значением (+3В для микросхемы DA1 +5В для микросхемы DA2 ±15В для микросхемы DA3) при этом обеспечивается выходной ток 03А 3А и 015А для каждого модуля соответственно.
Дополнительные элементы используемые для преобразования подобраны согласно рекомендациям производителей.
Микроконтроллер Cygnal - C8051F043 оптимально подходит для построения устройств требующих высокой производительности точности измерений большой степени интеграции и малого потребления. Они программно совместимы с 8051-м стандартом но одновременно имеют высокую производительность - до 100 MIPS.
Энергонезависимая FLASH-память программ может программироваться "в системе" т.е. на плате. В сектора по 512 байт FLASH-памяти (размер FLASH до 128K) могут записываться как программы так и данные которые становятся таким образом энергонезависимыми. Микроконтроллер имеет конструктивно встроенные интерфейсы: CAN контроллер (серия F040) SMBusI2C UART SPI. Имеется порт с повышенной нагрузочной способностью 8 10 12 и 16 битные АЦП и 12 битные ЦАП. Встроенная автономная отладочная система (JTAG) - полный внутрисхемный эмулятор "in-circuit" не задействует ресурсы кристалла и позволяет проверять и модифицировать память и регистры устанавливать контрольные точки временные точки пошаговое движение и остановку программы.
Микроконтроллер является весьма насыщенным функционально как в плане цифровой так и в плане аналоговой периферии. В микроконтроллер встроены дополнительные функции такие как:
аппаратный контроллер интерфейса CAN 2.0b;
встроенный высоковольтный (Uвх. = ±60 B) операционный усилитель;
аппаратный контроллер стандартного параллельного интерфейса с внешней микросхемой ОЗУ (типа 62LV
дополнительный аппаратный
вспомогательный быстрый 8-канальный 8-разрядный АЦП.
Исходя из всего вышеприведенного выбираем для применения в схеме микроконтроллер C8051F043 (микросхема DD1).
Резистор R30 в цепи базы транзистора VT1 предназначен для ограничения тока выхода микроконтроллера. Исходя из описания микроконтроллера номинальный ток выхода должен быть 15 мкА.
Транзистор VT1 управляется напряжением выхода микроконтроллера. При напряжении Uвых.контр равным 0 В – транзистор закрыт управления интеллектуальным ключом (DA11) нет. При напряжении Uвых.контр равным +3В – транзистор открыт напряжение +3В с транзистора поступает на вход управления интеллектуальным ключом.
Резистор R36 предназначен для установления необходимого тока на входе интеллектуального ключа. Исходя из требований разработчика изложенных в технической документации на интеллектуальный ключ номинальный ток на входе ключа должен быть равен 4 мкА.
Резистор R42 предназначен для установления необходимого тока для предотвращения пробоя защитного диода при появлении на управляющем входе интеллектуального ключа напряжения +27В (при неисправности ключа). Обратный ток диода не должен превышать значения 15 мА.
Диод VD6 предназначен для защиты транзистора от появления на нем силового напряжения +27 В (при неисправности ключа). В качестве защитного диода выбираем диод КД510А.
Остальные управляющие каскады микросхем DA12 DA13 рассчитаны аналогично.Диод VD7 предназначен для защиты входа микроконтроллера от появления на нем силового напряжения +27 В (при неисправности ключа). В качестве защитного диода выбираем диод КД510А.
Резистор R37 предназначен для установления необходимого тока на входе интеллектуального ключа. Исходя из требований разработчика изложенных в технической документации на интеллектуальный ключ номинальный ток на входе ключа должен быть равен 4 мкА
Цепь VD8-R33 предназначена для формирования напряжения необходимого уровня (не более 33 В) на вход микроконтроллера.
Исходя из технических характеристик элементов выбираем номинал резистора R33 равным 100кОм и тип VD8 – 2Д707АС9.
Остальные каскады состояния нагрузок рассчитаны аналогично.
В качестве силового ключа управляющего нагрузками (микросхемы DA11-DA13) выбираем силовой интеллектуальный ключ BTS426L1 производства компании Siemens.
Интеллектуальные силовые ключи PROFET— это многоканальные верхние силовые ключи с широким спектром интеллектуальных функций что делает их идеальным выбором для применения в транспорте и промышленности. Они содержат ДМОП-транзистор плюс логическую КМОП-схему обеспечивающую полную встроенную защиту и реализующую улучшенную диагностику IntelliSense.
Силовой интеллектуальный ключ BTS426L1 гарантирует защиту от перегрузок перенапряжений короткого замыкания превышения температуры обрыва «земли» снижения питающего напряжения и электростатического разряда. Также это устройство может обеспечить защиту от динамических перенапряжений таких как отключение индуктивной нагрузки. Это позволяет отказаться от плавких вставок обеспечивая более экономичную и устойчивую альтернативу стандартным реле и предохранителям.Система диагностики позволяет выбрать параметры контроля состояния тока или комбинацию обоих обеспечивая пользователя точной информацией о состоянии устройства и нагрузки. Диагностическая обратная связь и контроль тока нагрузки минимизируют затраты исключая потребность в дополнительных дискретных схемах и устройствах.
Устройство монолитно интегрировано с использованием технологии Smart SIPMOS. Корпус Robust существенно повышает прочность и позволяет выдерживать температуры до 260°С.
Основные преимущества:
—очень низкий ток холостого хода;
—КМОП-совместимые входные сигналы (3В и 5В);
—улучшенная электромагнитная совместимость;
—стабильная работа при пониженном напряжении;
—разделенные общие точки логической и силовой части;
—безопасное отключение нагрузки при разъединенном заземлении логической части.
—ReverSave канал открывается в случае обратной полярности;
—защита от обратного питания;
—защита от КЗ и защита от перегрузок;
—регулируемое многошаговое ограничение тока;
—термический перезапуск при ограничении пониженного тока;
—защита от перенапряжений (без внешнего резистора);
—защита от обрыва «земли»;
—защита от электростатического разряда (ESD).
Диагностические функции:
—функция включения диагностических выводов (улучшенная диагностика Intell
—пропорциональное измерение сигнала тока нагрузки источником тока;
—определения обрыва нагрузки во включенном состоянии путем контроля тока нагрузки;
—определение обрыва нагрузки в выключенном состоянии источником напряжения;
—тепловая обратная связь и ограничение тока во включенном состоянии.
Блок обработки сигналов датчиков
Блок обработки сигналов датчиков предназначен для преобразования сигналов с датчиков к уровню входов микроконтроллера.
Реализован на микросхемах DA6 DA7 и цепях VD17-R53- R53 и VD18-R55- R56.Все номиналы выбраны в соответствии с рекомендациями производителей радиоэлектронной продукции.
Модуль преобразования сигналов обеспечивает сопряжение платы с каналом приемапередачи данных RS-232. Блок реализован на микросхеме DA8 (RS-232). Все номиналы выбраны в соответствии с рекомендациями производителей радиоэлектронной продукции.
Описание интерфейса RS-232
Широко используемый последовательный интерфейс синхронной и асинхронной передачи данных определяемый стандартом EIA RS-232-C и рекомендациями V.24 CCITT. Изначально создавался для связи компьютера с терминалом. В настоящее время используется в самых различных применениях. Интерфейс RS-232-C соединяет два устройства. Линия передачи первого устройства соединяется с линией приема второго и наоборот (полный дуплекс) Для управления соединенными устройствами используется программное подтверждение (введение в поток передаваемых данных соответствующих управляющих символов). Возможна организация аппаратного подтверждения путем организации дополнительных RS-232 линий для обеспечения функций определения статуса и управления.
Модуль преобразования сигналов для канала CAN2.0.
Модуль преобразования сигналов обеспечивает сопряжение платы с каналом CAN2.0. Модуль собран на микросхеме DD2 которая является преобразователем уровня КМОП в дифференциальный сигнал и обратно. Максимальная скорость передачи данной микросхемы 1 Мбитсек. Емкость конденсатора С9 подобрана в соответствии с рекомендациями производителя микросхемы.
Описание интерфейса CAN
CAN (Control Area Network) - последовательная магистраль обеспечивающая увязку в сеть "интеллектуальных" устройств вводавывода датчиков и исполнительных устройств некоторого механизма или даже предприятия. Характеризуется протоколом обеспечивающим возможность нахождения на магистрали нескольких ведущих устройств обеспечивающим передачу данных в реальном масштабе времени и коррекцию ошибок высокой помехоустойчивостью. Система CAN обеспечена большим количеством микросхем обеспечивающих работу подключенных к магистрали устройств разработку которых начинала фирма BOSH для использования в автомобилях и в настоящее время широко используемых в автоматизации промышленности.
Предназначен для организации высоконадежных недорогих каналов связи в распределенных системах управления. Интерфейс широко применяется в промышленности энергетике и на транспорте. Позволяет строить как дешевые мультиплексные каналы так и высокоскоростные сети.
Скорость передачи задается программно и может быть до 1 Мбитс. Пользователь выбирает скорость исходя из расстояний числа абонентов и емкости линий передачи.
Максимальное число абонентов подключенных к данному интерфейсу фактически определяется нагрузочной способностью примененных приемопередатчиков. Например при использовании трансивера фирмы PHILIPS PCA82C250 она равна 110.
Протокол CAN использует оригинальную систему адресации сообщений. Каждое сообщение снабжается идентификатором который определяет назначение передаваемых данных но не адрес приемника. Любой приемник может реагировать как на один идентификатор так и на несколько. На один идентификатор могут реагировать несколько приемников.
Протокол CAN обладает развитой системой обнаружения и сигнализации ошибок. Для этих целей используется поразрядный контроль прямое заполнение битового потока проверка пакета сообщения CRC-полиномом контроль формы пакета сообщений подтверждение правильного приема пакета данных. Хемминговый интервал d=6. Общая вероятность необнаруженной ошибки 4.7x10-11.
Система арбитража протокола CAN исключает потерю информации и времени при "столкновениях" на шине.
Элементная база поддерживающая CAN широко выпускается в индустриальном исполнении.
Разработка конструкции платы микроконтроллера
1.Компоновка элементов на печатной плате
Компоновка - размещение в пространстве или на плоскости различных элементов - одна из важнейших задач при конструировании. Основная задача решаемая при компоновке - это выбор форм основных геометрических размеров ориентировочное определение веса и расположения в пространстве любых элементов или изделий электронной аппаратуры.
На практике задача компоновки чаще всего решается при использовании готовых элементов с заданными формами размерами и весом которые должны быть расположены в пространстве или на плоскости с учетом электрических магнитных тепловых и других видов связей.
Компоновочные характеристики и документы способствуют лучшему взаимопониманию не только всех разработчиков данного изделия но и заказчиков которые могут субъективно сравнивать как подобные так и разные по характеру системы.
Все элементы устройства размещены на печатной плате из стеклотекстолита СФ-2 толщиной 1 15 мм.
Методы компоновки элементов РЭА можно разбить на две группы: аналитические и модельные. К первым относятся численные и номографические основой которых является представление геометрических параметров и операций с ними в виде чисел. Ко вторым относятся аппликационные модельные графические и натурные методы основой которых является та или иная физическая модель элемента например в виде геометрически подобного тела или обобщенной геометрической модели.
При аналитическом определении объемов замещающих фигур стремятся свести их количество к минимуму а размеры брать такими чтобы сразу можно было получить значения установочного объема Vуст. Значение Vуст. и подобных параметров элементов РЭА можно вычислить пользуясь выражением:
где Кп - компоновочный параметр;
K - коэффициент пропорциональности;
m - количество компоновочных параметров Ni.
Для расчета выражение (1) можно представить так:
Кs - коэффициент заполнения площади платы (равен 0.4 0.6 для элементной базы 3-го поколения 0.45 0.75 - для элементной базы 3-го и 4-го поколений);
N - число компонуемых элементов.
Исходными данными для расчета являются:
- количество элементов в блоке;
- количество наименований элементов;
- физическая площадь элементов блока;
- коэффициент заполнения – 07.
Исходные данные представлены в таблице 1.
Таблица 1 -Данные для расчета
Число элементов данного типа
Установочная площадь одного элемента мм2
Установочная площадь всех элементов мм2
Масса одного элемента г
Согласно данным таблицы 1 определим площадь печатной платы блока по формуле (2 ) :
Параметры платы 70х 80.
Масса узла блока определяется по следующей формуле:
- физический вес элементов блока;
Масса платы определяются по формуле:
где- удельная плотность материала платы;
Определим массу пластины:
Масса платы с учетом массы припоя и флюса (3 г) равна:
3. Определение минимального диаметра монтажного отверстия
Номинальные значения диаметра монтажного отверстия:
где dЭ – максимальное значение диаметра вывода навесного элемента устанавливаемого на плату;
r – разность между минимальным значением диаметра отверстия и максимальным диаметром вывода элемента;
dН.О. – нижнее предельное отклонение номинального значения диаметра отверстия.
4. Определение минимального диаметра переходного отверстия
Минимальный диаметр переходного отверстия :
где j – коэффициент = 033
hПП – толщина печатной платы.
5. Определение ширины проводников
Номинальное значение ширины проводника:
где tТД – минимально допустимое значение ширины проводника.
tП=017+008=025 (мм)
двумя соседними элементами
Номинальное значение расстояния между соседними элементами проводящего рисунка:
где SТД – минимально допустимое расстояние между соседними элементами проводящего рисунка.
Минимальное расстояние для прокладки n-го количества проводников между двумя отверстиями с контактными площадками с диаметрами D:
где n – количество проводников;
l=(164+164)2+025*1+025*(1+1)+005=244 (мм)
т.е. между двумя контактными площадками можно провести максимум только один проводник.
7.Электрический расчет печатных плат
7.1. Расчет сопротивления длинного проводника
Сопротивление самого длинного из возможных проводников :
где hФС – толщина фольгированного слоя.
R=(172*10-8*034)(025*10-3*35*10-8)=055 (Ом)
8.Расчет вибропрочности
Для того чтобы проверить насколько хорошо защищено проектируемое устройство от механических воздействий необходимо провести расчеты собственных частот вибраций корпуса и платы а затем подобрать соответствующие виброизоляторы. Так как проектируемое устройство предполагается использовать без виброизоляторов то в этом случае плата является единственной колебательной системой.
Жесткость платы зависит от материала формы геометрических размеров и способа закрепления. Печатная плата разрабатываемого прибора изготовлена из стеклотекстолита марки СФ-2-35. Она имеет прямоугольною форму следующих размеров:
При расчете собственной частоты вибрации печатной платы используют следующие допущения:
плата представляется в виде модели распределенными массами и упругими демпфирующими связями;
элементы на плате располагаются равномерно на ее поверхности;
- плата с элементами принимается за тонкую пластину так как hb01- толщина платы принимается постоянной h =
материал платы однородный идеально упругий изотропный;
возникающие изгибные деформации малы по сравнению с толщиной платы;
при изгибе платы нейтральный слой не подвергается деформации растяжения (сжатия).
Основная резонансная частота колебаний платы определяется по формуле:
где поправочный коэффициент веса выбираемый из таблицы 2;
поправочный коэффициент на материал выбираемый из таблицы 3;
частотная постоянная выбираемая из таблицы 4;
толщина пластины см;
Таблица 2 - Значения поправочного коэффициента веса () в зависимости от отношения массы элементов размещенных на пластине () к массе пластины ()
Таблица 3 - Значения поправочного коэффициента () на материал
Таблица 4 - Значения частотной постоянной () в зависимости от способа закрепления и отношения сторон пластины ()
Отношение сторон пластины
Исходя из вышеизложенного выбираем следующие коэффициенты: .
В результате механических воздействий печатная плата подвержена усталостному разрушению в особенности при возникновении механического резонанса. Чаще всего усталостные отказы проявляются в виде обрыва проводников разрушения паянных соединений нарушения контактов в разъемах. Подобные разрушения можно предотвратить если обеспечить выполнение условия:
где- минимальная частота собственных колебаний платы Гц;
- ускорение свободного падения g = 9.8м
безразмерная постоянная выбираемая в зависимости от частоты собственных колебаний и воздействующих ускорений.
- максимальные вибрационные перегрузки выраженные в единицах g.Получим
Условие выполняется. Следовательно проектируемая плата будет иметь достаточную усталостную прочность при гармонических вибрациях.
9.Расчет теплового режима платы
Под тепловым режимом радиоэлемента узла аппарата понимается их температурное состояние т.е. пространственно-временное распределение температуры в элементе узле аппарате. Чтобы обеспечить нормальный тепловой режим а значит и надежность применяют радиоэлементы устойчиво работающие в широком диапазоне температур снижают их коэффициенты нагрузки используют различные схемные решения.
Для определения целесообразности применения того или иного способа регулирования теплообмена необходимо оценить сам тепловой режим.
Ориентировочный выбор способа охлаждения необходимо провести еще на ранней стадии проектирования.
За основной показатель определяющий области целесообразного применения различных способов охлаждения принимается величина плотности теплового потока проходящего через поверхность теплообмена:
где - суммарная мощность рассеиваемая модулем с поверхности теплообмена;
- коэффициент учитывающий давление воздуха (при атмосферном давлении =1 );
- условная поверхность нагретой зоны.
Предварительный выбор способа охлаждения провели с помощью ПЭВМ.
Расчет теплового режима произведен по следующей методике:
) Рассчитывается площадь внешней поверхности :
где и - горизонтальные размеры м;
- вертикальный размер м.
)Определяется условная поверхность нагретой зоны:
где - коэффициент заполнения по объему.
)Определяется удельная мощность по всей плате :
где - мощность рассеиваемая модулем.
)Определяется удельную мощность нагретой зоны:
) Находится коэффициент в зависимости от удельной мощности платы:
) Находится коэффициент в зависимости от удельной мощности нагретой зоны:
)Находится коэффициент в зависимости от давления среды вне платы :
где - давление окружающей среды в Па.
)Находится коэффициент в зависимости от давления среды внутри модуля :
где - давление внутри корпуса аппарата в Па.
)Рассчитывается перегрев платы:
(10) 10)Определяется перегрев нагретой зоны:
)Определяется средний перегрев воздуха в блоке:
)Определяется удельная мощность элемента:
где - мощность рассеиваемая элементом (узлом) температуру которого требуется определить;
- площадь поверхности элемента омываемая воздухом.
)Рассчитывается перегрев поверхности элемента:
(19) 14)Рассчитывается перегрев среды окружающей элемент:
)Определяется температура платы:
)Определяется температура нагретой зоны:
)Определяется температура поверхности элемента:
)Определяется средняя температура воздуха в окружении платы:
)Находится температура среды окружающей элемент:
Результаты расчета теплового режима проводились с использованием пакета прикладных программ «МВТУ».
Программный комплекс “Моделирование в технических устройствах” (“МВТУ”) - современная среда интеллектуального САПР предназначенная для детального исследования и анализа нестационарных процессов в системах автоматического управления в ядерных и тепловых энерго-установках в следящих приводах и роботах в любых технических системах описание динамики которых может быть реализовано методами структурного моделирования. Является альтернативой программным продуктам SIMULINK VisSim MATRIXx и др.
Таблица 5 - Результаты расчета теплового режима блока
Наименование коэффициента
Площадь поверхности
Площадь условной поверхности нагретой зоны м2
Удельная мощность прибора
Удельная мощность нагретой
Нагрев зависящий от К
Коэффициент зависящий от
Перегрев нагретой зоны К
Средний перегрев воздуха
Перегрев поверхности элемента К
Продолжение таблицы 5.5
Перегрев окружающей среды элемента К
Температура модуля К
Температура нагретой зоны К
Температура поверхности элемента К
Средняя температура воздуха в модуле К
Температура среды окружающей элемент К
Анализируя рабочие диапазоны температур элементной базы платывидно
что температура наименее теплостойкого элемента МДМ5-1В05МП составляет
°С что значительно выше рассчитанных показателей. Следовательно тепловой режим разрабатываемого устройства находится в норме.
Расчет резбовых соединенийкрепления платы
1.Расчет прочности винтов М4(с учетом момента от массы всей конструкции).
В нашем случае винты М4 нагружены равномерно. Рабочее усилие приложено симметрично относительно оси симметрии расположения винтов.
Количество крепежных отверстий шт.;
Количество винтов шт.
Диаметры резьбы винта согласно ГОСТ 24705-81:
мм - наружный диаметр резьбы;
мм - внутренний диаметр резьбы;
мм - средний диаметр резьбы.
2. Расчет усилий действующих в стыке.
Возможность раскрытия стыка устраняется затяжкой винтов.
Определим площадь стыка и момент сопротивления изгибу стыка.
Площадь стыка где мм мм.
Момент сопротивления изгибу и составляет мм3.
Определим напряжение в стыке от нагрузки.
Считаем осью поворота ось симметрии стыка.
По условию нераскрытия стыка sзат> sF+sM
Коэффициент запаса по нераскрытию стыка К=13 2. Принимаем К=2.
Из вычислений видно что sзат> sF+sM (0002>0001) следователь условие нераскрытия стыка выполняется.
Винты следует затягивать с силой составляющей Н.
3. Расчет на прочность винта М4 40Х.
Механические характеристики материала винта - Сталь 40Х ГОСТ 4543-71:
Определим площадь сечения стержня винта:
которая составляет мм2.
Определим напряжение затяжки:
Напряжение затяжки находится в пределах =t
Условие выполняется Нмм2.
Определим напряжения растяжения в резьбовой части винта.
Определим площадь резьбовой части винта:
Напряжение растяжения в резьбовой части винта и составляет Нмм2.
Определим напряжения растяжения в стержне винта:
Для определения напряжения кручения вычисляем момент закручивающий болт при затяжке.
где (справочные данные).
Определим касательное напряжение в резьбовой части винта:
Определим касательное напряжение в стержне винта:
Для проверки стержня винта на перекручивание при затяжке необходимым условием является Нмм2 0.8t( Нмм2) т.е. напряжение затяжки в пределах допускаемого значения.
Определим эквивалентные напряжения в резьбовой части винта:
Определим эквивалентные напряжения в стержне винта:
Определим коэффициент запаса прочности по пластическим деформациям в резьбовой части винта при (Нмм2):
Определим коэффициент запаса прочности по пластическим деформациям в стержне винта:
Коэффициент запаса прочности можно признать удовлетворительным так как больше ntc=1.3.
Определим коэффициент запаса прочности по временному сопротивлению в резьбовой части винта при (Нмм2):
Определим коэффициент запаса прочности по временному сопротивлению в стержне винта:
Коэффициент запаса прочности можно признать удовлетворительным так как больше nвc=1.3.
В ходе выполнения курсовой работы сделано следующее:
-приведено описание электрической принципиальной схемы;
-проведены конструктивные расчеты платы:
-расчет элементов печатного монтажа ;
-расчеты массово-габаритных размеров размещаемых элементов и размеры и масса платы;
-проведена оценка вибропрочности и теплового режима для платы.
-проведен расчет резбовых соединений крепления платы: расчет на срез резьбы в корпусе; расчет на прочность винта М4 40Х расчет усилий действующих в стыке.
Таким образом в результате выполнения данной курсовой работы была разработана плата монтажная микроконтроллерного блока пульта аварийной и предупредительной сигнализации ГРП.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ГОСТ 2.206-96. Текстовые документы.
ГОСТ 2.105-95. Общие требования к текстовым документам.
ГОСТ 2.004-88. Общие требования к выполнению конструкторских
и технологических документов на печатающих и графических устройствах вывода ЭВМ.
ГОСТ 2.109-73. Основные требования к чертежам.
ГОСТ 30.001-83. Система стандартов эргономики и технической
эстетики. Основные положения.
ГОСТ 7.1-84. Библиографическое описание документа.
ГОСТ Р 27.002-2009 (ГОСТ Р 53480–2009) - Надежность в технике.
Термины и определения.
Рекус Г.Г. Основы электротехники и электроники в задачах с решениями. –М.: Высшая школа- 343 с.
Советов Б. Я. Яковлев С. А. Моделирование систем (учебник). - М.: Высшая школа; (3-е изд.) 2001. - 343 с.
Справочник: Информационно - управляющие человеко-машинные системы. под.ред. Губинского А.И. - М.: Машиностроение- 1993-472с.
Федотов А.В. Основы теории надежности и технической диагностики
Шило В. Л. Популярные микросхемы ТТЛ. М. Аргус 1993 ISBN 5-85549-004-1
Шишмарев В.Ю.Надежность технических систем М.: Академия 2010 – 304с.
Шупейко И.Г. Инженерно-психологическое проектирование средств информационного взаимодействия для систем «человек-машина»: Учебное пособие по курсу «Инженерная психология» для студентов всех специальностей.– Мн.: БГУИР 1998.
Ямпурин Н. П. Баранова А. В. Основы надежности электронных средств.М.:Академия 2010-240с.
Полупроводниковые приборы. Диоды высокочастотные диоды импульсные оптоэлектронные приборы: Справочник А.Б. Гитцевич А.А. Мокряков и др. – М.: Радио и связь 1989. – с.592с.

003.КР.ЗАДАНИЕ .doc

Министерство образования и науки РФ
Государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Ковровская государственная технологическая академия
имени В.А.Дегтярева»
СТУДЕНТУ Каширину Анатолию Владимировичу
Тема проекта: Плата монтажная микроконтроллерного блока пульта аварийной и предупредительной сигнализации ГРП
Срок сдачи студентом законченного проекта .
Исходные данные к проекту см. техническое задание.
Содержание расчётно-пояснительной записки (перечень подлежащих разработке вопросов)
1.Цель разработки и назначения
2. Описание схемы электрической микроконтроллерного блока
3.Обоснование выбора конструктивных элементов
4.Расчет конструктивных показателей платы
7.Расчет надежности
Перечень графического материала (с указанием обязательных чертежей)
)Микроконтроллерный блок пульта аварийной и предупредительной сигнализации ГРП
) Плата монтажная микроконтроллерного блока пульта аварийной и предупредительной сигнализации ГРП .Чертеж общего вида.-1л.А1.
Дата выдачи задания .
Задание принял к исполнению .

001. Плата МК. ОВ.dwg

грузом Р = 17 кг вал
Усилие на динамометре должно быть не менее 17 кг.8
не превышает 1%. 3%.
Форма 1а ГОСТ 2.503-90
Содержание изменения
от 8 до 10 В частотой
Документ МКРН.731171.045 восстановить.
Без графика подготовки производства
По ркзультатам изготовления
Внедрить с 3 образца
Втулку поз.5 прессовать на вал поз.3 до установки магнитов поз. 8 и 9.
Температура сушки не выше 70° С.
серая ГОСТ 9640-85(1).
При транспортировке ротора на упаковке должен быть наклеен ярлык
Неуказанные шероховатости поверхностей .
*Размер для справок.
клей ВС-10Т ГОСТ 22345-77.
с усилием натяжки 90% от усилия разрыва в два слоя. При намотке нити наносить
крепить нитью поз.13
намоткой ее по образующей поверхности
Ротор имеет мощное внешнее магнитное поле!
Остальные ТТ по БС0.005.004 ТУ.
с предупреждающей надписью "Осторожно! Намагничено! Возникает большое
усилие притяжения (отталкивания) между изделиями и с ферромагнитными
вызывающее сильный удар
Внедрить с 1 образца
По результатам изготовления
МКРН.526172.004 ВД-1200
Документы МКРН.526172.004
МКРН.711322.026 заменить.
Документ МКРН.713141.077 аннулировать.
Примечание. Документ МКРН.685621.018 применен.
На заделе не отражается
бирки ставить на клее ХВК-2а ТУ 6-10-463-75.
надеваться на контакты разъемов. Для исключения сползания
в качестве электроизоляционных трубок. Бирки должны плотно
бирками поз. 52 по ОСТ 4Г 0.050.001. Бирки использовать
Концы монтажных проводов маркировать маркировочными
Паз Л должен быть распололожен напротив вилки Х2.
Поверхности З покрыть смазкой ЦИАТИМ-201 ГОСТ 6267-74.
ВК-9 ОСТ 4Г 0.029.204.
проведения приемосдаточных испытаний ставить на клей
Ротор К трансформатора поз.53
Размер Е обеспечить подбором колец поз 10.
заполнить мастикой пломбировочной.
Пломбировать по ГОСТ 18680-73. Гнезда под пломбы
Температура нагрева корпуса поз.13 - 130`C.
стопорить по ОСТ4 ГО.019.200 вид 25Г.
Надписи маркировать эмалью ПФ-115
ГОСТ9640-85. Шрифт 5-ПР3
ТТ к электромонтажу по ГОСТ В 23584-79.
поверхности ротора не допускается.
При сборке наличие стружки
металлических включений на
МКРН.526172.004 Э4.Паять припоем ПОС 61 или ПОС Су 61-05
Электромонтаж производить согласно схеме соединений
*Размеры для справок
Магнитопровод поз.3 запрессовать в корпус поз.13.
клей ВС-10Т ГОСТ 22345-77.Температура полимеризации не выше +70° C.
отв.М5-7Н10min-15H15
Клей наносить на наружную поверхность статора
равномерно по периметру в трех точках.
Штифты закернить в двух точках.
- Штифт 4х8 (66.016.38
RCэ) ГОСТ 3128-70 - 2шт.
МКРН.526172.002 ВД-400
Инструкция по настройке
Магнитопровод поз.5 запрессовать в корпус поз.21.
МКРН.526172.002 Э4. Паять припоем ПОС 61 или ПОССу 61-0
стопорить по ОСТ 4Г О.019.200 вид 25Г.
Температура нагрева корпуса поз.21 - 130`C.
Размер Д обеспечить подшлифовкой втулки поз.19. с со-
Ротор трансформатора поз.57
Поверхности Ж и вылет вала покрыть смазкой ЦИАТИМ-201 ГОСТ 6267-74.
Планку фирменную поз.27 ставить на клей ВК-9 ОСТ 4Г 0.029.204.
поз. 51 по ОСТ 4Г 0.050.001. Бирки поз.51 и бирки жгута поз.6 использовать
Концы монтажных проводов маркировать маркировочными бирками
Жгут поз.6 крепить по месту к крышке поз.17 клеем
хранением требований к шероховатости втулки.
Сплав Д16 ГОСТ 4784-74
ГОСТ 22369-77(2).V.Т2
кроме поверхностей Е. Резьба без покрытия.
грунтовка АК-070 ГОСТ 25718-83(1)
эмаль ЭП-567 защитная
и стабилизирующее старение по режиму II Р4.054.103-89.
Произвести упрочняющую обработку по режиму I
Покрытие: Ан. Окс. нхр. Наружные поверхности покрыть
Надписи гравировать Шрифт 5-Пр3 ГОСТ 26.000-85.
Стойка МКРН.753125.030
КП.КиП.200101.03.01.
Плата монтажная микроконтроллерного блока аварийной и предупредительной сигнализации ГРП

002.КР.ТЗ .doc

Министерство образования и науки
Государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«КОВРОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ
имени В.А. Дегтярева»
Основание для разработки.
Учебный план по выполнению курсового проектирования.
Цель разработки и проектирования.
Разработать плату монтажную микроконтроллерного блока пульта аварийной и предупредительной сигнализации ГРП
Размер платы 200х200 мм
Масса платы не более 03 кг
Требования к сырью и исходным материалам.
1. В конструкции должны максимально применяться материалы смазки краски в соответствии с ГОСТ 5542-87.
2. Номенклатура применяемых сортов и типов материалов должна быть минимальной.
Требования к надёжности и долговечности.
1.Назначенный срок службы не менее 10 лет.
2. Вероятность безотказной работы 95% за 1500 часов.
Требования к прочности устойчивости устройства к воздействию внешних факторов.
1. Устройство должно функционировать и сохранять свои параметры при воздействии:
1.1. изменения температуры окружающей среды от -50 до +50 0С;
1.2. влажности 80 % при температуре +25 0С;
Технико-экономические показатели.
1.Изделие должно разрабатываться с максимальным применением стандартизованных и унифицированных сборочных единиц деталей и т.п.
Порядок разработки. Испытаний. Приёмки и окончания работ.
1.Еженедельное выполнение графика разработки курсовой работы.
2.Стадия разработки КД – курсовое проектирование.
3.Окончание работ – защита курсовой работы.