ЭКС-1 – УНИВЕСАЛЬНЫЙ ИНСТРУМЕНТ ПРОЕКТИРОВЩИКА ЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ




 

О.Г. Аврунин, к.т.н., доцент; О.Я. Крук, к.т.н., с.н.с. Т.В. Носова, к.т.н., н.с. кафедри биомедицинских электронных устройств и систем ХНУРЭ; тел: (057) 702-13-64; е-mail: gavrun@list.ru; olegat_ok@ukr.net

В.В. Семенец, д.т.н., проф., первый проектор ХНУРЭ; тел.: (057) 702-18-07; е-mail: bykh@kture.kharkov.ua

А.И. Тыртышников, к.т.н., доцент, заведующий кафедрой компьютерной инженерии ПолтНТУ имени Юрия Кондратюка; тел: (05322) 7-18-55; е-mail: alexey_pntu@mail.ru

 

Особое место в системе подготовки инженеров радиотехнического профиля занимают лабораторные практикумы по исследованию свойств аналоговых, цифровых устройств и функциональных узлов. Причем, если цифровые устройства на логическом уровне могут вполне адекватно моделироваться программными средствами, то исследования на физическом уровне (на уровне токов и напряжений) необходимо проводить, по вполне понятным причинам, с использованием реального измерительного оборудования и соответствующих лабораторных стендов. Кроме того, на разных стадиях подготовки инженера отличается и методика проведения лабораторных работ, и, соответственно, требования к технической базе для проведения лабораторного практикума.

На начальном этапе, при изучении базовых дисциплин (например таких, как «Теория электрических цепей», «Основы схемотехники» и т.п.) целью исследования является уяснение основополагающих принципов и особенностей функционирования не слишком сложных типовых устройств. На этом этапе у обучаемых обычно еще отсутствуют достаточные для самостоятельной (а тем более, быстрой и безошибочной) сборки схем знания и навыки. Поэтому сборка и подготовка лабораторных установок для выполнения исследований обычно выполняется персоналом учебной лаборатории. Главным требованием к лабораторным стендам, используемым на этом этапе, является высокая степень их отказоустойчивости, что обеспечивается использованием встроенных систем защиты, минимизацией необходимых коммутаций, выполняемых «вручную» в процессе исследования и.т.д. Кроме того, при проведении лабораторного практикума начального уровня, желательно использование неспецифического измерительного оборудования – типовых генераторов, мультиметров, осциллографов, с аналогами которого будущему специалисту придется иметь дело в своей практической деятельности.

Специалистами Харьковского национального университета радиоэлектроники и Полтавского национального технического университета имени Юрия Кондратюка был совместно разработан комплект лабораторных стендов, предназначенный именно для изучения основ электроники и аналоговой схемотехники [1]. Опыт использования четырнадцати комплектов в учебном процессе Полтавского национального технического университета имени Юрия Кондратюка полностью подтвердил их высокую функциональность и отказоустойчивость – за год интенсивной эксплуатации не было зафиксировано ни одного их отказа.

Однако на заключительном этапе подготовки инженера на первый план выходит задача овладения обучаемыми методикой проектирования электронных устройств различного характера и назначения, формирования прочных навыков и умений, необходимых для их моделирования и макетирования.

Техническая база для проведения лабораторного практикума, используемая на этом этапе, должна обеспечивать как минимум, значительно большую гибкость и степень индивидуализации обучения.

Вообще говоря, макетирование электронного устройства с целью его окончательной «доводки» и настройки зачастую является наиболее трудоемким и длительным этапом. «Разводка» и изготовление печатной платы или монтаж на стандартной макетной плате методом пайки практически неизбежно завершается долгим процессом поиска и устранения ошибок и дефектов монтажа, иногда сопровождаемым повреждениями отдельных компонентов схемы. Ситуация усугубляется сравнительно высокой стоимостью макетных плат для сборки методом пайки и, зачастую, практической невозможностью их повторного использования.

Для обеспечения эффективного макетирования схем электронных устройств различной степени сложности, специалистами кафедры биомедицинских электронных устройств и систем ХНУРЭ под руководством доктора технических наук, профессора Семенца В.В. разработан электронный конфигуратор схем ЭКС-1. В состав прибора входят: двухканальный источник питания постоянного тока, мультиметр и макетная плата «прижимного» типа (не требующая применения пайки). Внешний вид ЭКС-1 показан на рисунке 1.

Рис. 1. Внешний вид электронного конфигуратора схем ЭКС-1

 

Каждый канал источника питания постоянного тока, входящий в состав ЭКС-1, обеспечивает выходное напряжение от 1,2 до 30 вольт с током нагрузки от 0 до 1 ампера. Контроль выходных значений тока и напряжения во всех каналах производится с помощью динамических индикаторов. Регулировка значений напряжения осуществляется клавиатурой на передней панели прибора. В источнике питания применена защита от перегрузки по току и по напряжению по каждому каналу. При срабатывании какой-либо защиты загорается соответствующий индикатор перегрузки. Для предотвращения выхода из строя прибора защита отключает вторичное напряжение канала, где сработала защита, до устранения возникшей неисправности.

Мультиметр, входящий в состав ЭКС-1, позволяет измерять сопротивление, постоянное и переменное напряжение, а также постоянный и переменный ток. Данные выводятся на жидкокристаллический индикатор, находящийся на передней панели прибора.

Макетная плата представляет собой тысячи отверстий, электрически связанных между собой с помощью металлических полосок в отдельные группы. Выводы радиодеталей и микросхем вставляются в эти отверстия, а затем соединяются отрезками зачищенных проводов. Длинные ряды контактов вверху, посередине и внизу платы служат для соединения многочисленных точек схемы с источником питания, измерительными приборами и землей. Под каждым отверстием расположены упругие контакты специальной формы, в которых используются никель и серебро для обеспечения высокой проводимости и долговечности соединений. Каждый контакт макетной платы выдерживает более 100 000 циклов установки и удаления компонентов с выводами диаметром 0,3 - 0,8 мм. Расстояние между отверстиями составляет 2.54 мм, что является стандартным расстоянием между выводами большинства транзисторов и микросхем (резисторы, конденсаторы и другие радиодетали обычно имеют гибкие длинные выводы, позволяющие установить их куда угодно). Для удобства работы на плату нанесена координатная сетка. Варианты сборки различных схем на макетной плате конфигуратора показаны на рисунке 2.

 

Рис. 2. Варианты сборки различных схем на макетной плате ЭКС-1

ЭКС-1, в сущности, является вполне автономным и универсальным инструментом проектировщика электронных устройств, обеспечивающим удобное макетирование различных схем, а входящий в состав прибора источник питания и мультиметр позволяют, в большинстве случаев, проводить настройку и «доводку» макета не прибегая к использованию других измерительных приборов.

 

Литература

1. Аврунин О.Г., Крук О.Я., Носова Т.В., Семенец В.В., Тыртышников А.И., Корж Ю.Н. Лабораторный комплекс для изучения основ аналоговой электроники и схемотехники. // Інформаційні інфраструктури та технології, №1, Полтава, 2009. – с. 62 – 64.



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2017-12-12 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: