4. Разработка схемы электрической принципиальной на модуль блока измерения скорости манипуляции

4.1 Конструкция системы

Конструкция современной системы — комплекс различных по природе деталей, определенным образом объединенных электрически и механически друг с другом и призванных выполнять заданные функции в заданных условиях и режимах эксплуатации [14].

Конструирование радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) — сложный творческий процесс, не имеющий пока строгой математической базы и ведущийся методом многочисленных проб и приближений. Этот процесс больше искусство, чем наука, хотя решение многих проблем конструирования основано на использовании строгого математического аппарата (расчеты тепловых режимов, прочности, электрических допусков).

К условиям эксплуатации данной системы не предъявляется жестких требований. Предполагается ее использование в лаборатории без воздействия экстремальных факторов таких как, температура окружающей среды, давление, влажность, радиационный фон.

Условия окружающей среды, при которых предполагается использование системы [14]:

а) температура окружающей среды:

- в теплый период года +20...+25 °С;

- в холодный период года +18...+20 °С;

б) относительная влажность 40 - 60%;

в) давление 700 - 770 мм.рт.ст.;

г) радиационный фон не превышает допустимого уровня.

В основу классификации РЭА можно положить её назначение (радиоприемная, телевизионная, бытовая, самолетная и т.п.), элементная база (дискретная или микросхемы различной степени интеграции), геометрия и масса, условия эксплуатации (легкие средние, жесткие). В зависимости от поставленного задания выбирается та или иная классификация.

Известно, что из нескольких вариантов конструкции, решающей одинаковые функции, оптимальным может быть только один, который и должен быть принят к разработке. Он используется в последующих разработках до тех пор, пока не будет создан новый, более качественный вариант. Такой принцип положен в основу стандартизации и создает благоприятные условия для преемственности, повторяемости, типизации и унификации элементов конструкции.

Преемственность - это объем применения во вновь разработанном изделии ранее разработанных и освоенных производством деталей и узлов. Преемственность элементов конструкции снижает сроки разработки рабочих чертежей и стоимость подготовки производства за счет использования имеющегося инструмента.

Повторяемость характеризуется числом одинаковых узлов и деталей в изделии. При разработке конструкции требование сокращения номенклатуры деталей, за счет увеличения повторяемости их в одном изделии, приводит к упрощению конструкции и снижению стоимости ее изготовления.

Типизация - это процесс целесообразного сокращения многообразия конструкций за счет создания типовых широко применяемых деталей и узлов. Высшей формой типизации конструктивных составляющих является унификация изделий, узлов деталей.

Унификация - это процесс сокращения многообразия типовых деталей и узлов или изделий путем объединения их в группы по определенным признакам и функциям. Унифицированные элементы конструкций предназначены для многократного применения в различных системах РЭА. Такие элементы имеют неоднократно проверенную технологию изготовления и единую номенклатуру приспособлений, режущего и контрольно-измерительного инструмента. Унифицированные элементы конструкции позволяют создавать различные приборы и устройства на базе исходных моделей с минимальными затратами времени.

Технология изготовления изделий, предназначенных для единичного производства, должна допускать применение универсального оборудования без использования дорогостоящего инструмента.

Как было сказано ранее, конструктивно, данная система представляет два блока. Это цифровая система обработки радиосигналов и основной блок, представляющий собой персональный компьютер.

В процессе конструирования РЭА важным этапом является разработка несущей конструкции. Несущей конструкцией прибора, называют элемент или совокупность элементов конструкции, предназначенную для размещения составных частей аппаратуры, и обеспечения их устойчивости к воздействиям в заданных условиях эксплуатации. Корпус системы должен удовлетворять следующим требованиям, предъявляемым к несущим конструкциям любых электронных устройств [14]:

- конструкция корпуса должна обеспечивать заданный тепловой режим всех элементов аппаратуры;

- конструкция корпуса должна обеспечивать минимальные паразитные связи между отдельными частями изделия;

- корпус должен обеспечивать высокую надежность системы;

- корпус должен иметь жёсткую и прочную конструкцию и обеспечивать защиту всех расположенных в нём элементов от механических повреждений;

- корпус должен позволять легко и быстро подключать прибор к другим блокам без пайки;

- конструкция корпуса должна обеспечивать достаточно лёгкий доступ к расположенным в нём блокам для замены, ремонта, осмотра;

- конструкция корпуса должна обеспечивать безопасность человека при обслуживании изделия;

-корпус должен удовлетворять требованиям технической эстетики.

Цифровая система является маломощным устройством, работающим с малыми напряжениями питания. Поэтому задача обеспечения теплового режима необходимого для нормальной работы системы решается с помощью правильного выбора электронных элементов системы на этапах расчета функциональной и принципиальной схем. Устранения паразитных связей между отдельными элементами устройства добиваются при разработке печатной платы, а также с помощью экранирования корпуса в целом, и его отдельных частей. Использование модульного построения системы, наиболее широко применяемого в радио телеметрии, позволяет добиться максимальной миниатюризации и обеспечения удобного доступа к отдельным блокам системы для замены, ремонта или осмотра.

Проектируемая система изготавливается на однослойной печатной плате. Применение печатных плат создает предпосылки для автоматизации процесса сборки цифровых систем обработки радиосигналов в дальнейшем, повышает надежность конструкции системы, а также обеспечивает повторяемость параметров монтажа (емкость, индуктивность), от образца к образцу.

Основные размеры блока - 420x222x164 мм соответствуют ряду линейных размеров по ГОСТ 6636-60. Несущий элемент конструкции представляет собой стенку, выполненную методом литья из алюминиевого сплава AJT9 ГОСТ 2685-75. На стенке укреплена печатная плата, на которой размещены радиоэлементы разрабатываемого устройства.

Для зашиты от внешних воздействий блок имеет кожух. На лицевой панели расположены: ручка для извлечения блока из корпуса, разъемы входа и выхода. На задней стенке блока расположен разъем блока питания.