Московский Государственный Технический Университет
им. Н.Э. Баумана
Калужский филиал
Факультет: ЭИУК
Кафедра: ЭИУ1 – КФ
Расчетно-пояснительная записка
к курсовому проекту по курсу:
«Конструкторское проектирование РЭС»
на тему:
«Блок управления подогревателем жидкостным»
Калуга 2007
Содержание
1.Введение
2.Конструкторская часть
2.1.Назначение устройства
2.2.Основные технические характеристики
2.3.Описание принципа функционирования
2.4.Обоснование выбора элементной базы
2.5.Расчет на действие механических нагрузок
2.6.Тепловой расчет
2.7.Расчет надежности
3. Технологическая часть
3.1.Разработка технологического процесса сборки субблока
3.2.Описание специальной технологической оснастки
3.3.Аттестация разработанного технологического процесса
4.Заключение
5.Список литературы
Приложение
1. Введение
Целью курсового проекта является ознакомление с конструкцией печатного узла и разработка технологического процесса сборки субблока. В качестве изделия для данного курсового проекта взят блок управления подогревателем жидкостным 3142.3761, применяемый при предпусковом подогреве двигателей и отопления салона автомобилей МАЗ, КАМАЗ, автобусов ПАЗ, ЛиАЗ, НефАЗ и других транспортных средств.
Конструкторская часть включает в себя изучение схемы электрической принципиальной и построение функциональной схемы, а также сборочного чертежа субмодуля и разводку ПП с помощью средств САПР – P-CAD2002. Так же конструкторская часть включает необходимые расчёты: на действие удара, на вибрацию, расчёт теплового режима радиатора, расчет надёжности.
Технологическая часть представлена разработкой технологического процесса сборки субблока с описанием применяемой технологической оснастки.
В заключении проделанной работы проведена аттестация разработанного технологического процесса.
2.Конструкторская часть
2.1 Назначение блока управления подогревателем
Блок управления предназначен для управления работой и диагностики неисправностей жидкостного подогревателя типа 14.8106, 15.8106 и их модификаций.
Блок управления предназначен для автоматического управления работой жидкостного подогревателя cпотребляемой мощностью не более 250 Вт, применяемого при предпусковом подогреве двигателей и отопления салона автомобилей МАЗ, КАМАЗ, автобусов ПАЗ, ЛиАЗ, НефАЗ и других транспортных средств поставляемых на экспорт, в страны с умеренным климатом, а также для поставки в запасные части к ним.
Блок управления по условиям эксплуатации относится к изделиям категории размещения 2 и выпускается в климатическом исполнении «У» по ГОСТ15150-69 для работы при температурах от минус 50 до плюс 65°С.
По общероссийскому классификатору промышленной и сельскохозяйственной продукции (ОКП) блоку управления 3142.3761 присвоен код ОКП 45 7311 1327.
2.2. Характеристики
2.2.1 Потребляемая мощность не более 5 Вт.
2.2.2 Режим работы продолжительный номинальный S1 по ГОСТ Р52230-2004.
2.2.3 Габаритные и присоединительные размеры должны соответствовать габаритному чертежу 3142.3761 000 ГЧ. Т.е. не должны превышать размеров: 128,8*39,3*110,5 мм (В*Т*Ш).
2.2.4 Масса блока управления должна быть не более 0,4 кг.
2.2.5 Показатель безотказности – 90%, наработка до отказа не менее 6000 моточасов или 50000 включений.
2.2.6 Диапазон рабочего напряжения 20-30 В.
2.2.7 Блок управления должен обеспечивать номинальные значения параметров при нормальных значениях климатических факторов внешней среды:
а) температура окружающего воздуха (25±10)°С;
б) относительная влажность 45-80%;
в) атмосферное давление 84,0-106,7 кПа (630-800 мм.рт.ст.).
2.2.8 При температуре окружающей среды от минус 50 до плюс 65°С блок управления должен сохранять свои параметры: время начальной продувки tн, предохранительное время tпр, время продувки tв и время инерционного выбега двигателя подогревателя tи.
2.2.9 Степень защиты от проникновения посторонних тел, пыли и воды IР54 по ГОСТ14254-96.
2.3.Описание принципа функционирования
Блок управления работает по следующему алгоритму:
а) при подаче напряжения питания на контакт I разъема ХР2 блока управления при замкнутых контактах 1 и 7 разъема ХР3 (холодном теплоносителе) и напряжении между контактом 4 разъема ХР2 и контактом 6 разъема ХР3 (неосвещенном датчике пламени) блок управления должен подать напряжение на контакт 1 разъема ХР1, на контакт 3 разъема ХР2 и на контакт 2 разъема ХР3, обеспечивая включение циркуляционного насоса, двигателя подогревателя и начать отсчет времени tн;
б) после отработки алгоритма по пункту а) блок управления должен подать напряжение на контакты 4 и 8 разъема ХР3, обеспечивая включение электромагнитного клапана, системы зажигания, и начать отсчет времени tпр;
в) при уменьшении напряжения между контактом 4 разъема ХР2 и контактом 6 разъема ХР3 до значения менее 2,5 В, что соответствует освещенному датчику пламени, после отработки алгоритма по пунктам а), б) до истечения tпр блок управления должен снять напряжение с контакта 8 разъема ХР3, обеспечивая выключение системы зажигания и прекратить отсчет tпр;
г) при увеличении напряжения между контактом 4 разъема ХР2 и контактом 6 разъема ХР3 до значения более 2,5В (переходе датчика пламени из освещенного состояния в неосвещенное), после отработки алгоритма по пункту в) блок управления должен подать напряжение на контакты 4 и 8 разъема ХР3, обеспечивая включение электромагнитного клапана и системы зажигания, и начать отсчет времени tпр;
д) при размыкании контактов 1 и 7 разъема ХР3 (из-за нагревания теплоносителя), после отработки алгоритма по пунктам а) – в) блок управления должен снять напряжение с контакта 4 разъема ХР3, обеспечивая выключение электромагнитного клапана, и начать отсчет времени tи, по истечении которого блок управления должен снять напряжение с контакта 2 разъема ХР3, обеспечивая выключение двигателя подогревателя;
е) при замыкании контактов 1 и 7 (из-за остывания теплоносителя), после отработки алгоритма по пунктам а) – д) блок управления должен снова начать работать по алгоритму пунктов а) – д);
ж) при отключении от контакта 1 разъема ХР2 напряжения питания, блок управления должен снять напряжение с контактов 4 и 8 разъема ХР3, подать напряжение питания на контакт 3 разъема ХР2, обеспечивая формирование кода в соответствии с пунктом 1 таблицы 1 и начать отсчет времени tв, по истечении которого блок управления должен снять напряжение питания с контакта 2 разъема ХР1, с контакта 3 разъема ХР2 и с контакта 2 разъема ХР3, обеспечивая выключение циркуляционного насоса, сигнальной лампы и двигателя подогревателя;
з) при напряжении между контактом 4 разъема ХР2 и контактом 6 разъема ХР3 более 2,2В (неосвещенном состоянии датчика пламени) непрерывно в течение времени tпр, блок управления должен снять напряжение с контактов 4 и 8 разъема ХР3, обеспечивая выключение системы зажигания и электромагнитного клапана, подать напряжение на контакт 3 разъема ХР2, обеспечивая формирование кодов в соответствии с пунктом 3 таблицы 1 и начать отсчет времени tв, по истечении которого блок управления должен снять напряжение питания с контакта 2 разъема ХР1 и с контакта 2 разъема ХР3;
и) после отработки алгоритма по пунктам б), в), г) (при переходе датчика пламени из неосвещенного состояния в освещенное и обратно) более 8 раз в течение (32±2)с, подать напряжение на контакт 3 разъема ХР2, обеспечивая формирование кодов в соответствии с пунктом 2 таблицы 1 и начать отсчет времени tв, по истечении которого блок управления должен вновь начать отработку алгоритма по пунктам а), б). При повторении условий по пункту и) блок управления должен отработать алгоритм по пункту з).
2.4. Обоснование выбора элементной базы
При изготовлении данного устройства использовалась технология смешанного монтажа (поверхностный, штыревой). Использование штыревого монтажа явилось необходимостью.
Технологии поверхностного монтажа предпочтительнее по ряду причин:
более высокие технические характеристики (расширение полосы частот при снижении паразитных составляющих индуктивности и емкости), компактность (технология поверхностного монтажа позволяет устанавливать самые миниатюрные компоненты), повышенная надежность (технология поверхностного монтажа минимизирует участие человека в создании печатной платы, скажем при пайке).
Конечная продукция, с использованием поверхностного монтажа, обладает более постоянными характеристиками.
Каждая матричная система проходит тщательное тестирование по внешнему управлению и связи с периферийными устройствами. При этом тестируются скорость и точность обмена данными между системой и внешними управляющими устройствами. Если матричная система не прошла хотя бы один из этих тестов, она не покидает производственное здание.
Кроме того, поверхностный монтаж позволяет использовать новые корпуса интегральных схем с малым шагом между выводами (0,5–0,65мм), корпуса с шариковыми выводами (BGA), новые малогабаритные дискретные компоненты и соединители. Повысить точность изготовления печатных плат, увеличились возможности для разводки сложных устройств в малых габаритах. Появление новой элементной базы позволяет говорить о возможности воплощения сложных систем на одной плате и даже на одном кристалле (system-on-chip). Это означает, что на одной и той же типичной плате устройства обработки сигналов, в малых габаритах размещаются высокочувствительный аналоговый тракт, аналого-цифровой преобразователь, высокоскоростная схема цифровой обработки на процессоре, а на программируемых логических интегральных схемах – буферные элементы и драйверы линий связи, элементы стабилизаторов напряжения питания и преобразователей уровня, а также другие узлы. Естественно, это накладывает отпечаток на методологию разработки платы.