Назначение и объект установки ЭА

Темы индивидуальных заданий на производственную практику

1. Выбрать тему, вписать свою фамилию

2. Собрать электрическую схему выбранного устройства в САПР KiCAD (либо другой аналог). Заполнить обозначения символов схемы. Назначить посадочные места. Выполнить проверку электрических правил.

3. Перенести эл. Схему устройства на печатную плату. Соединить устройства проводниками. Проверить электрические правила.

4. Изучить и провести анализ технического задания на изделие. Используя теоретический материал (Приложение 1 синий текст), определить:

• назначение и область применения или объект установки ЭА, в состав которой входит разрабатываемая ПП;

• условия эксплуатации, влияние воздействующих на ЭА факторов и группу жесткости работы ЭА.

5. Составить спецификацию элементов, входящих в устройство (Приложение 2).

Приложение 1

Назначение и объект установки ЭА

Анализ назначения, применения и объекта установки ЭА необходим для определения ограничений и принципиальных возможностей конструирования, изготовления и эксплуатации ПП. Например, для бортовой ЭА существуют массогабаритные ограничения, ограничения на элементную базу, варианты установки ЭРИ и прочее, что требует применения соответствующих конструкций, материалов и методов изготовления ПП; высокое быстродействие ЭА требует применения материалов с низкой диэлектрической проницаемостью (порядка 3,5 и ниже) pi соответствующих конструкций и методов изготовления ПП и т. д.

Печатные платы применяются:

• в ячейках (1-й уровень модульности);

• в электромонтажных панелях — кросс-платах или объединительных ПП (2-й уровень модульности);

• в гибридно-интегральных модулях;

• в микросборках;

• в многокристальных кристаллодержателях и пр.

По результатам анализа назначения объекта установки ЭА необходимо определить:

• для какого уровня модульности конструкции будет разрабатываться ПП;

• унифицированная конструкция ЭА (ПП) или нет;

• какие требования предъявляются к ЭА данной группы.

Различают три класса ЭА по объекту установки: наземная, морская и бортовая. В каждом классе различают специализированные группы в зависимости от объекта установки. Конструкция ЭА различного назначения, устанавливаемой на различные объекты, имеют особенности, вытекающие из специфики назначения и условий эксплуатации.

Класс наземной ЭА включает в себя следующие группы: стационарная, возимая, носимая и бытовая ЭА.

Группа ЭА обусловливает уровень внешних воздействий, конструкторско-технологические ограничения в соответствии со стандартами: типоразмеры модулей и ПП, конструкцию модулей, способ закрепления в модулях более высокого конструктивного уровня и пр.

Для стационарной ЭА характерна работа в помещении с нормальными климатическими условиями: температурой (25+10) С, относительной влажностью (65±15) % (при 30 °С), атмосферным давлением (8,36...10,6) 10⁴ Па (630...800 мм рт. ст.), воздух без химических примесей и пыли, отсутствие механических перегрузок во время работы; подверженность механическим воздействиям в нерабочем состоянии при транспортировке.

Для возимой ЭА характерна работа в условиях вибраций, ударов, абразивной пыли, избыточной влажности. Она должна иметь ограниченные габариты и массу, обеспечивать простоту и надежность электрических соединений, устойчивость к ударам и вибрациям, к возникновению инея и росы, а также ограниченную мощность рассеяния.

Для носимой ЭА требование миниатюризации является наиболее актуальным. Минимальные габариты и масса, зависимость конструкции от габаритов и массы источников питания, устойчивость к случайным значительным ударам, изменению температур, к конденсации росы, воздействию инея, дождя, пыли — основные требования к такой ЭА.

Основными требованиями к бытовой ЭА являются: повышение технологичности конструкции с целью снижения стоимости, снижение габаритов и массы, модульный принцип конструирования, простота эксплуатации, массовый характер производства.

Для класса морской ЭА характерна 100%-ная влажность при повышенной температуре и солевом тумане, при непрерывной вибрации от двигателей, ударных перегрузках, линейных ускорениях, акустических, магнитных и радиационных воздействиях. Морская ЭА должна разрабатываться в тропическом исполнении, предусматривать коррозионную стойкость, плеснестойкость, водо- и брызгозащищенность, защищенностью от высокочастотных и низкочастотных электромагнитных полей, обладать высоким уровнем типизации.

Класс бортовой ЭА включает в себя группы самолетной, космической и ракетной техники. Особенностями этой аппаратуры является постоянный рост функциональной сложности при минимальных габаритах и массе, работа в условиях разряженной атмосферы.

Самолетная ЭА кроме указанных особенностей испытывает значительные вибрационные, ударные и линейные перегрузки, воздействие перепадов температур, тепловых ударов, если она расположена вне гермоотсеков. Она характеризуется кратковременностью непрерывной работы, измеряемой часами и длительной предполетной проверкой, поэтому к ней предъявляется требование высокой контролепригодности и ремонтопригодности конструкции.

К космической и ракетной ЭА, помимо общих требований к бортовому классу, предъявляются дополнительные требования особой ограниченности объема и массы, защиты от совместного действия вибрационных и линейных нагрузок во время старта, чрезвычайно высокой безотказности, высокой ремонтопригодности в предстартовый период, учет специфики больших высот.

В табл. 1 приведены основные требования к ЭА по группам, в зависимости от объекта установки.

Таблица 1 Основные требования к ЭА по группам

Примечание. Знаком «+» обозначены необходимые требования.

Под требованием «высотность» имеются в виду космические воздействия при эксплуатации ЭА, которые характеризуются совокупностью следующих параметров: электромагнитных и корпускулярных излучений, глубокого вакуума, лучистых тепловых потоков, невесомости, метеорных частиц, магнитных и гравитационных полей планет и звезд и других факторов.

Условия эксплуатации ЭА

В зависимости от условий эксплуатации по ГОСТ 23752—79 определяют группу жесткости, которая предъявляет соответствующие требования к конструкции ПП, к материалу основания и необходимости применения дополнительной защиты от внешних воздействий (климатических, механических и др.) и записывают в технические требования чертежа ПП. При анализе условий эксплуатации ЭА и влияния дестабилизирующих факторов необходимо определить:

• какие дестабилизирующие факторы влияют на ЭА данной группы;

• какие деградационные процессы в ПП они вызывают;

• какие необходимо применить способы защиты ПП от этого влияния. Под влиянием дестабилизирующих факторов в ПП протекают сложные физико-механические процессы изменяющие физико-механические (расширение, размягчение, обезгаживание, деформация: коробление, прогиб, скручивание ПП) и электрофизические свойства материала основания ПП (электропроводность, нагрузочная способность печатных проводников по току, диэлектрические свойства и т, д.) и вызывающие отказы ЭА. Поэтому при конструировании ПП необходимо располагать допустимыми значениями воздействующих факторов, знать характер изменения различных свойств материалов ПП и обеспечить защиту ПП от влияния дестабилизирующих факторов.

В таблице 2 приведены обобщенные значения механических воздействующих факторов в зависимости от класса ЭА

Таблица 2 Обобщенные значения механических воздействующих факторов по классам ЭА

Влияние дестабилизирующих факторов на ПП и способы предотвращения их влияния на этапах конструирования и производства ПП представлено в таблице 3.

Таблица 3 Влияние дестабилизирующих факторов на ПП

Проанализировав влияние дестабилизирующих факторов, разработчик ПП должен располагать не только допустимыми значениями воздействующих факторов, при которых гарантируется надежная работа ЭА, но и наиболее полной информацией об изменении характеристик ПП при воздействии этих факторов.

Приложение 2