Поэтому рассматривая разрабатываемый модуль преобразователя МП-30 (МП-60) с этих точек зрения, необходимо отметить, что применяемые в конструкции модуля электрорадиоэлементы, материалы, покрытия и технологии их изготовления обеспечивают сохраняемость прибора во все время его эксплуатации, а значит и безотказность.
Рассмотрим безотказность прибора с точки зрения разновидностей отказов. Отказы отличаются друг от друга моментом возникновения в течение срока службы прибора: отказы внезапные, износовые и приработочные.
Внезапные отказы имеют случайный характер и составляют две трети всех отказов, наблюдаемых при эксплуатации длительно используемой РЭА.
Износовые отказы проявляются к концу службы прибора. С приближением конца срока, т.е. предельного состояния, число износовых отказов резко возрастает.
Приработочные отказы имеют максимум непосредственно после изготовления изделия и играют в это время главную роль. Поэтому необходимо, чтобы период с максимумом приработочных отказов приходился на время, когда изделие еще не передано потребителю, т.е. эксплуатация еще не началась. С этой целью вводят в технологический процесс изготовления прибора период прогона, имитирующий начальную фазу эксплуатации, что позволяет устранить приработочные отказы еще до начала эксплуатации прибора у потребителя. В период проведения опытно-конструкторских работ по проектированию прибора и изготовлению опытного образца во всех случаях проводят лабораторно-стендовые испытания с имитацией воздействующих факторов заложенных в технические условия на данный прибор. Целью проведения лабораторно-стендовых испытаний является выявление возможных отказов и выработка рекомендаций по их устранению.
Важнейшим показателем качества конструкции является надежность.
С учетом того, что разрабатываемая конструкция является прибором эксплуатируемым в помещении АТС, где неблагоприятные воздействия окружающей среды не оказывают на него вредное влияние, то требования к надежности упрощаются, так как прибор предусматривает эксплуатацию в нормальных условиях. В процессе эксплуатации электронного узла на его элементы воздействуют как внутренние, так и внешние факторы. Все это в совокупности с естественным старением приводит к тому, что изменяются механические и электрические параметры материалов. В конечном итоге, указанные факторы могут приводить к отказу РЭА. При разработке РЭА, еще на стадии проектирования закладывается вполне определенный уровень надежности устройства.
Правильность выбора комплектующих, из которых строится РЭА, имеет принципиальное значение для обеспечения ее надежности. Прогресс в развитии РЭА обеспечивается прогрессом в развитии элементной базы.
Основой элементной базы современной РЭА являются микросхемы, благодаря своей высокой надежности.
Основной характеристикой надежности объекта (системы, устройства) является вероятность P (t) его безотказной работы в течение времени t. Для определения P (t) удобно использовать понятие интенсивности отказов λ (t), т.е. число отказов в единицу времени.
Нормальным тепловым режимом ЭА называется такой режим, который при изменении в определенных пределах внешних температурных воздействий обеспечивает изменение параметров и характеристик конструкции, схем, компонентов, материалов в пределах, указанных в ТУ. Высокая надежность и длительный срок службы аппаратуры будут гарантированы, если температура среды внутри аппаратуры нормальная (20-25 °С) и изменяется не более чем на 2С°. Обеспечение нормального теплового режима приводит к усложнению конструкции, увеличению габаритных размеров и массы, введению дополнительного оборудования, повышению потребляемой мощности устройства.
По соображениям экономичности, прежде всего, необходимо стремится к естественному охлаждению, принимая конструктивные меры к интенсификации передачи тепла в окружающее пространство или на другие части конструкции.
Естественное воздушное охлаждение возможно только при атмосферном давлении окружающего воздуха не ниже 53-60 кПа и при относительно невысокой температуре.
Естественное воздушное охлаждение в герметичных блоках позволяет отводить тепло при плотностях теплового потока до 0,05 Вт/см2, при этом перегрев внутри блока не превышает 30°С. Такой перегрев допустим для аппаратуры, работающей в условиях, близких к нормальным. При расчете теплового режима теплонагруженные элементы совместно с конструктивными элементами, на которые они установлены, моделируются условной нагретой зоной. В зависимости от конструктивных особенностей в аппаратуре выделяется одна или несколько нагретых зон, для которых и производится расчет теплового режима. Модуль конструктивно выполнен в виде набора из металлического основания и установленной на нее через теплопроводящую прокладку тонкой печатной платы. Этим обеспечивается непосредственное отведение тепла от нагретых элементов. Расчет температуры производится для критического элемента, т.е. элемента с максимальной температурой корпуса. В разрабатываемом модуле наибольшую температуру имеет микросхема DA1.
Расчет теплового режима блока был произведен с помощью ЭВМ. Из анализа результатов можно сделать вывод, что выбор конструкции модуля, его размеров, размещение ЭРЭ на нем и расположения модулей в блоке произведен правильно и отвечает всем заданным для него требованиям.
Рост сложности конструкций ЭА неизбежно ведет к росту сложности печатных плат. Большое количество элементов и их типов, большое число выводов ИМС усложняет электрическую схему устройства, насыщает ее электрическими проводниками, связывающими элементы. Трассировка этих проводников в двух плоскостях представляет собой сложную математическую и инженерную задачу, решение которой на современном этапе развития техники не возможно без использования мощных вычислительных средств.
При разработке модуля преобразователя МП-30 была использована система автоматизированного проектирования PCAD 4.5 Эта интегрированная система является наиболее популярной и позволяет решать комплекс задач по проектированию и подготовке производства печатных плат, начиная от создания схемы электрической принципиальной и заканчивая выводом конструкторской и технологической документации на печатную плату и формирования управляющих программ для станков с числовым программным управлением и фотокоординаторов. Популярность системы заключается в сочетании таких ее качеств: доступность и относительно невысокая стоимость; высокий уровень интегрирования и легкость настройки на различные режимы от практически полной автоматизации до ручной разводки топологии.
Система имеет интерактивный режим проектирования, т.е. режим, обеспечивающий вмешательство разработчика в любой момент времени на основных этапах проектирования.
Проектирование состоит из следующих этапов:
создание библиотеки компонентов;
построение схемы электрической принципиальной;
моделирование работы схемы;
размещение элементов на плате;
выбор числа слоев платы и трассировка соединений;
формирование управляющих программ для автоматов изготовления и создание файлов для дальнейшего вывода на печатающие устройства.
Система PCAD состоит из следующих компонентов:
PC-CAPS предназначен для проектирования электрических принципиальных схем (файлы с расширением 'SCН’) и создания схемных образов радиоэлектронных компонентов;
PC-NODES - программа предназначена для извлечения списка электрических цепей из графического образа схемы электрической принципиальной на базе данных компонента PC-CAPS;
PC-LINK - программа используется для объединения взаимосвязанных таблиц соединений, находящихся в нескольких базах данных в единую базу данных (для принципиальной схемы, состоящей из нескольких листов);
PC-PACK - программа упаковки вентилей по кристаллам микросхем;
PC-PLACE - программа автоматического или ручного размещения компонентов на плате;
PC-ROUTE - автоматическая трассировка печатной платы с возможностью выбора и редактирования стратегии процесса;
PC-CARDS - интеллектуальный графический редактор топологии печатной платы проектируемого устройства, создание и выведение конструктивно-технологической базы компонентов;
PC-DRS - анализатор топологии печатной платы на соответствие конструкторско-технологическим требованиям;
PC-PLOTS - вспомогательная программа, предназначенная для вывода графических данных на графопостроитель из файлов изображений, созданных программами PC-CAPS, PC-CARDS и PC-PLACE;
PLTVIEW - вспомогательная программа, позволяющая просматривать файлы для печати (файлы с расширением 'PLT').
В данной части бакалаврской работы ставится задача анализа разработки технологического процесса, который был бы экономически выгодным и оправданным с точки зрения безопасности труда.
В качестве исходных данных при проектировании ТП используется комплект конструкторской документации. Согласно техническому заданию годовая программа выпуска составляет 100 модулей. Тип производства - серийный. При таком производстве изделия выпускаются периодически повторяющимися партиями. Для данного типа производства характерны следующие особенности:
групповая технология;
дифференциация производства;
специализированное оборудование наряду с универсальным;
имеют место элементы поточного изготовления;
более низкая квалификация исполнителей.
При сборке модуля выполняются в основном слесарно-сборочные, электромонтажные и наладочные работы. Система обозначений технологических документов устанавливается согласно ГОСТ 3.1201-74. Исходя из этого каждому разработанному и выпускаемому документу должно быть присвоено самостоятельное обозначение. Единичному технологическому процессу соответствует код 1. Электромонтажным и слесарно-сборочным работам (вид ТП по методу его выполнения) присваивается код 88 [9]. Из этого следует, что технологической документации на разрабатываемый техпроцесс (маршрутным картам) может быть присвоено квалификационное обозначение ГЮИК.10188.00001.