Проектирование системы измерения электрических параметров каналов звуковой частоты (стр. 9 из 22)

- точность установки частоты = 10-5 ;

- диапазон установки выходного уровня = от +15 до -45 дБ с точностью не менее 0,05 дБ;

- коэффициент гармоник = не более 0,02%;

- отношение сигнал/шум = не менее 100 дБ;

- программная установка длительности и видов измерительных сигналов.

4ИК-ТЧ измеритель каналов тональной частоты

Производитель: ООО Инруском

Назначение: эксплуатационные измерения каналов ТЧ, образованных в аналоговых и цифровых системах передачи, для использования на предприятиях связи первичных и вторичных сетей, а также потребителями каналов ТЧ.

Предназначен для измерения следующих параметров:

- остаточного затухания;

- частотной характеристики остаточного затухания;

- уровня сигнала;

- уровня невзвешенных и псофометрических шумов (МСЭ-Т О.41);

- защищенности сигнала от псофометрической мощности сопровождающих помех, включая искажения квантования(МСЭ-Т О.132);

- защищености от внятных переходных влияний

Задачи и требования к перечисленным системам не слишком схожи с проекитируемой системой. Также проведению сопоставительного анализа препятствует то, что примененные технические решения и описания принципов работы, данных систем являются коммерческой тайной. Следовательно, проведение сопоставительного анализа не возможно.

2.2 Разработка технического задания

При разработке технического задания необходимо учесть следующие технические требования

Состав изделия и требования к изделию:

1.1. Блок предназначен для генерации электрических сигналов звуковой частоты и выполнения аналого-цифрового преобразования сигналов звуковой частоты поступающих на вход блока измерителя. Блок измерителя соединяется с ПЭВМ, которая осуществляет функции управления и контроля измерений, через стандартный девятиконтактный разъем для КОМ-порта DB9 (интерфейс RS232).

Устройство состоит из цифровой платы измерителя, сетевой вилки, выключателя, провод интерфейса RS232.

1.2 Конструктивные требования.

Габаритные размеры блока – не более 300х300х100

Масса не должна превышать 5 кг.

Класс установки устройства – наземное, стационарное.

Климатическое исполнение – общеклиматическое для суши.

2.Показатели назначения.

2.1Мощность потребления не более 30Вт.

3.Требования надежности.

Устройство относится к восстанавливаемому типу изделий.

Отказом устройства считается несоответствие устройства требованиям технического задания.

Средняя наработка устройства на отказ должна быть не менее 5000 часов

Требования по живучести к внешним воздействиям:

Устройство должно быть устойчиво к воздействию температуры окружающей среды от 0 до +40^оС, с относительной влажностью до 95%.

Жесткие требования безотказной работы подразумевают высокую надежность соединений и использование ЭРЭ с низкой вероятностью отказа.

Для уменьшения времени ремонта конструкция должна обеспечивать свободный доступ к внутренним частям, обеспечиваемый стандартными конструкциями корпусов, выпускаемых многими зарубежными фирмами, а также иметь разъемные соединения.

Для увеличения показателя транспортабельности необходимо либо увеличить объем тары, предназначенной для перевозки, либо умеьшить геометрические размеры.

Исходя из анализа технического задания, приступим к разработке изделия.

2.3 Разработка конструкции блока

Техническое задание разрабатывается на основании исходных требований заказчиков, результатов выполнения научных исследований и экспериментальных работ, научного прогнозирования, анализда передовых достижений и технического уровня отечественной и зарубежной техники и технологии, изучение патентной информации.

Согласно ГОСТ 20504-81 в техническом задании устанавливается основное назначение и тактико-технические характеристики, показатели качества и технико-экономические требования к разрабатываемому изделию, а так же специальные требования. Приведены требования к конструкции блока.

Блок измерителя состоит из печатной платы с элементами, экрана, для защиты от внешних электрических наводок и помех, вилки сетевой, блока питания, преобразующего 220В 50Гц в постоянное напряжение 5В 15В и –15В, объединенные в один корпус.

Изделие будет эксплуатироваться в помещениях при температуре от 0 до 40 градусов Цельсия поэтому выбирается корпус соответствующий данным требованиям.

Немецкая фирма Bopla является одним из ведущих производителей различных корпусов для устройств промышленной электроники. В производственной номенклатуре свыше 5000 наименований корпусов из пластика и легких сплавов. Корпуса, произведенные этой фирмой, отличаются легкостью, прочностью и удобством сборки и разборки. Информация по корпусам этой фирмы представлена на интернетовском сайте по адресу “http://www.prosoft.ru/catalog/Bopla/1.htm”

Ultramas — модульный конструктив, допускающий установку печатных плат 3U и 6U (стандарт МЭК 297). Выпускаются два варианта, отличающихся глубиной: 199 мм и 259 мм. Дополнительные боковые вставки позволяют легко изменять высоту корпуса. Конструктив может быть использован для реализации как настольных, так и встраиваемых устройств. Для настольного варианта поставляются специальные ножки.

Корпуса Ultrapult разработаны на базе конструктива Ultramas с использованием его элементов. Корпуса отличаются наличием наклонной лицевой панели, позволяющей удобно располагать элементы управления и индикации.

Материал: корпус, боковые вставки и ножки — АВS-пластик, лицевая панель - анодированный алюминий или АВS-пластик.

Цвет: светло-серый (RAL7035)

Степень защиты: глухой корпус — IP40, корпус с вентиляционными прорезями — IP20

Выбранный для реализации изделия корпус Bopla Ultramas UM-626091 имеет габаритные размеры 290,9х259х62,2. Выбранные размеры определяются размерами печатной платы и размерами остальных компонентов, входящих в изделие. Крепление отдельных узлов осуществляется с помощью винтовых соединений. Печатная плата крепится к внутренним отверстиями внутри с помощью винтов, над печатной платой с помощью металлических стоек крепится экран, на отверстия в экране с помощью винтов крепится блок питания. На передней панели крепится сетевой выключатель. На задней панели, с помощью винтов, крепится сетевая вилка. Электрическое соединение блока питания, сетевой вилки, электрического выключателя осуществляется проводным монтажом.

2.4. Выбор и обоснование типа и технологии печатной платы, класса точности, габаритных размеров, материала, толщины и шага координатной сетки

Изучив ТЗ на изделие, в которое входит плата, оценив условия эксплуатации, хранения, транспортирования, выбираю группу жесткости. В зависимости от условий эксплуатации определяется группа жесткости по ОСТ 4.077.000, обусловливающая требования к конструкции платы, материалу основания и проводящего рисунка и необходимость защиты от климатических, механических и других воздействий. Выбираю первую группу жесткости.

Выбрана двусторонняя печатная плата с металлизированными отверстиями. Для ДПП выбираю полуаддитивный метод получения проводящего рисунка (типовой процесс по ОСТ 4.ГО.020.219). Этот метод позволяет получить рисунок с высокой точностью и обеспечить высокую плотность монтажа. Выбираю четвертый класс точности, что позволяет получить высокую плотность монтажа, а следовательно минимизировать размеры печатной платы.

Кроме того, при трассировке печатной платы 4-ого класса точности допускается использование шага координатной сетки 1,25 мм, что позволяет прокладывать поводники между выводами ИМС.

Для выбора размеров печатной платы оценим необходимую площадь занимаемую элементами.

Sпп = Кип*(

)

Площадь, занимаемая резисторами:

= 340 мм²

Площадь, занимаемая конденсаторами:

=1400 мм²

Площадь, занимаемая реле:

= 300 мм²

Площадь, занимаемая ИМС:

= 15000 мм²

Площадь, занимаемая разъемами:

= 1800 мм²

Коэффициент использования печатной платы:

K_ИП = 3

С учетом этого площадь печатной платы будет равна:

S_ПП = 3 · 20640= 61920 мм²

По ГОСТ 10317-79 из предпочтительных вариантов выбираем размер 240х260 мм.

Толщину платы выбираем равной 2 мм.

В качестве материала основания выбираем стеклотекстолит фольгированный СФ-1-35 (ГОСТ 10316-78). Выбор обусловлен группой жесткости, условиями технического задания и многослойной технологией печатной платы.

2.5 Размещение и трассировка печатной платы

Размещение на печатной плате электронных компонентов и трассировака проводились в системе сквозного автоматического проектирования OrCad 9.2. Данная система позволяет проектировать устройство от принципиальной схемы до создания печатной платы. При этом создается вся необходимая для изготовления печатного узла документации. Но из-за того , что данная система была разработана американской фирмой, документация создается не в соответствии с российскими ГОСТами, а в соответствии с американскими стандартами. Это единственный недостаток данной системы для российского пользователя. Система очень удобна в использовании, обладаем многими полезными опциями, например, позволяет моделировать цифровые, аналоговые и смешанные схемы. В России же подобные системы не производятся. Система «Компас» похожа на OrCad но она больше ориентирована на разработку механики. С помощью специальной библиотеки можно рисовать там электрические принципиальные схемы в соответствии с российскими ГОСТами, но там нет проектирования печатных плат, моделирования и т.п.