Блок обміну повідомленнями комутаційної станції

Міністерство освіти Республіки Білорусь

Установа освіти

Білоруський державний університет

інформатики і радіоелектроніки

Кафедра радіоелектронних засобів

Факультет комп'ютерного проектування

"До захисту допустити"

Завідувач кафедрою РЕЗ

___________Н.С. Образцов

"____" Червня 2001

ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА

до дипломного проекту

НА ТЕМУ:

"Блок обміну повідомленнями комутаційної станції"

Дипломник: (Хомутовський Ю.А.)

Керівник: (Алексєєв В.Ф.)

Консультанти:

за технологією: (Серенко В.Ю.)

з економіки: (Старова Л.І.)

з охорони праці та

екологічної безпеки: (Мельниченко Д.А.)

Рецензент: ()

Мінськ 2001

Анотація

УДК 621.396.

Хомутовський Ю.А.

Розробка конструкції блоку обміну повідомленнями комутаційної станції. Дипломний проект по спеціальності''Проектування і виробництво РЕЗ ".- Мн.: БДУІР, 2001 .- с.

У дипломному проекті зроблено розробка схеми електричної принципової і конструктивного виконання блоку обміну повідомленнями комутаційної станції, описані його електричні та конструкторські параметри та характеристики. У ході виконання дипломного проекту проведено літературний огляд аналогічних пристроїв. Проведено конструкторські розрахунки і розрахунок комплексного показника технологічності. Також наведено техніко-економічне обгрунтування розробки і викладені питання охорони праці та екологічної безпеки. Для виготовлення даного пристрою розроблена конструкторська документація.

Іл .-, табл .-, прогр .-, список літ .- назв.,

графічна частина - л. А1.

ЗМІСТ

Введення

1 Технічне завдання

1.1 Найменування, шифр і підстава для виконання ДКР

1.2 Цілі, задачі, призначення ДКР

1.3 Технічні вимоги

1.4 Вимоги до програмного забезпечення

1.5 Вимоги до надійності

1.6 Вимоги до технологічності

1.7 Вимоги до рівня уніфікації та стандартизації

1.8 Вимоги до безпеки та екології

1.9 Естетичні та ергономічні вимоги

1.10 Вимоги до патентної чистоти

1.11 Вимоги до маркування та упаковки

1.12 Вимоги до транспортування, експлуатації, зберігання, ремонту

2 Аналіз вихідних даних і основні технічні вимоги пред'являються до конструкції

2.1 Короткі відомості про електронних системах комутації

2.2 Патентний пошук

2.3 Аналіз кліматичних факторів

2.4 Аналіз дестабілізуючих факторів

2.5 Опис загальної структури АТС

2.6 Опис БОС

3 Вибір і обгрунтування елементної бази, уніфіціронанних вузлів настановних виробів і матеріалів конструкції

3.1 Обгрунтування вибору елементної бази

3.2 Аналіз елементів на стійкість до зовнішніх впливів

3.3 Опис матеріалів конструкції

4 Вибір і обгрунтування компоновочной схеми, методів і принципів конструювання

4.1 Аналіз існуючих принципів конструювання

4.2 Загальні вимоги до конструкції АТС

4.3 Опис конструкції шафи

4.4 Опис конструкції касети

4.5 Опис конструкції блоку

4.6 Компонування шафи

5 Вибір способів і засобів теплозахисту, герметизації, віброзахисту та екранування

5.1 Вибір елементів, для яких необхідно проведення докладного розрахунку теплового режиму

5.2 Вибір способу охолодження на ранній стадії проектування

5.3 Вибір способів герметизації

5.4 Обгрунтування необхідності захисту від механічних впливів

5.5 Обгрунтування необхідності екранування

6 Розрахунок конструктивних параметрів вироби

6.1 Компонувальні розрахунок

6.2 Розрахунок теплового режиму

6.3 Розрахунок конструкторсько-технологічних параметрів

6.3.1 Вибір і обгрунтування методів виготовлення ПП

6.3.2 Розрахунок параметрів друкованого монтажу

6.4 Повний розрахунок надійності

6.5 Розрахунок електромагнітної сумісності

7 Обгрунтування вибору засобів автоматизованого проектування

8.Разработка технологічного процесу складання і монтажу

8.1 Розрахунок показників технологічності

8.2 Розробка технологічної схеми складання блоку

9.Техніко-економічне обгрунтування

9.1 Коротка економічна характеристика проектованого пристрою

9.2 Прогноз обсягу продажів і розрахункового періоду

9.3 Розрахунок собівартості товару і його ринкової ціни

9.4 Розрахунок кошторисної вартості НДДКР

9.5 Розрахунок вартісної оцінки витрат

9.6 Розрахунок економічного ефекту

10.Охрана праці та екологічна безпека

11 Аналіз і врахування вимог ергономіки і технічної естетики

Висновок

Література

ВСТУП

Науково-технічна революція супроводжується значним зростанням обсягу переданої інформації і вимог до якості зв'язку. Ці вимоги зводяться насамперед до створення економічних мереж зв'язку за рахунок впровадження найбільш прогресивних систем передачі і розподілу інформації, які забезпечують підвищення ефективності мережі зв'язку за всіма техніко-економічними показниками. Найбільш прогресивними системами розподілу інформації в даний час є електронні системи комутації різного типу.

Серед електронних систем комутації загальновизнано техніко-економічну перевагу цифрових методів перед іншими методами завдяки відносній простоті технічної реалізації, високої завадостійкості, інтеграції способів подання інформації в одній формі і практично оптимальному обсягом пам'яті зберігання інформації. В даний час відбувається інтенсивне впровадження в існуючі мережі зв'язку цифрових методів передачі, розподілу та обробки інформації. Найбільшою мірою переваги цифрових методів позначаються при побудові цифрових мереж зв'язку з інтеграцією служб, де інформація будь-якого виду передається в єдиній цифровій формі і для обслуговування різних заявок використовуються одні й ті ж цифрові з'єднувальні шляху. Практично процес інтеграції підходить до того, що зникнуть всякі відмінності в обслуговуванні різних видів зв'язку.

При розробці цифрових мереж зв'язку з інтеграцією служб слід врахувати, що існують різні вимоги до виду зв'язку, послуг, ймовірнісно-часовими характеристиками та ін Відмінною особливістю архітектури мереж інтегрального обслуговування є функція визначення виду інформації. Мова і дані, поєдналися в загальних каналах, передаються і комутуються по мережі зв'язку однаково, проте, виходячи з особливостей передачі мови, вимоги до затримок мови і даних істотно різні. Крім того, мовна інформація в силу своєї надмірності не вимагає захисту від помилок, а у разі передачі даних при ураженні інформації потрібна повторна передача.

Хоча більшу частину інформації (до 80 ... 90%) людина одержує через зір, найбільш вдалим її видом для передачі на відстані по техніко-економічних міркувань є мова. Не випадково обсяг мовних повідомлень, переданих по мережах, на один-два порядки перевершує обсяг усіх інших видів повідомлень. Тому техніко-економічні показники мережі зв'язку значною мірою визначаються тими рішеннями, які закладені при проектуванні електронних автоматичних телефонних станцій (ЕАТС).

Таким чином, основними перевагами цифрових АТС є: зниження трудових витрат на виготовлення електронного комутаційного обладнання за рахунок автоматизації процесу їх виготовлення та налаштування; зменшення габаритних розмірів і підвищення надійності устаткування за рахунок використання елементної бази високого рівня інтеграції, зменшення обсягу робіт при монтажі і налаштуванні електронного обладнання в об'єктах зв'язку; істотне скорочення штату обслуговуючого персоналу за рахунок повної автоматизації контролю функціонування обладнання; підвищення якості передачі та комунікації; збільшення допоміжних та додаткових видів обслуговування абонентів та ін

1. ТЕХНІЧНЕ ЗАВДАННЯ

1.1 Найменування, шифр і підстава для виконання ДКР

Розробка центральної АТСЕ для сільської телефонної мережі.

Підставою для розробки є програма курсу "Конструювання РЕА і автоматизація виробництва" для вищих навчальних закладів, затверджена Міністерством освіти Республіки Білорусь.

1.2 Цілі, задачі, призначення ДКР

Метою розробки є створення комплексу уніфікованих базових технічних і програмних засобів центральної АТСЕ для сільської телефонної мережі.

Завдання ДКР - розробка комплексу цифрового обладнання АТСЕ модульного типу для оптимального і економічного побудови та розвитку сільських телефонних мереж.

Комплекс обладнання АТСЕ призначений для побудови:

- Центральної сільської АТС;

- Вузлів сільсько-приміських;

- Міської районної АТС;

- Підстанцій.

1.3 Технічні вимоги

Вимоги до конструкторського пристрою

Конструкція АТСЕ повинна забезпечувати відповідність вимогам ГОСТ15150-69 групи 3.

Обладнання АТСЕ повинен розміщуватися в стійках, конструкція яких повинна забезпечувати:

- Установлення на підлозі без використання фальшпідлог;

- Доступ до елементів монтажу і регулювання;

- Взаємозамінність однотипних блоків;

- Розміщення обладнання станції в приміщенні висотою до 2,5 м;

- Верхнє і нижнє підключення зовнішніх кабелів.

Показники призначення

У максимальній конфігурації АТСЕ повинна забезпечувати значення величин ємності і навантаження, наведених у таблиці 1.

Таблиця 1.1 - Значення величин ємності і навантаження АТС.

Середнє навантаження на абонентську лінію - 0,12 Ерл.

Навантаження на сполучну лінію - 0,8 Ерл.

АТСЕ повинна забезпечувати наступні види зв'язку:

а) автоматичну внутрішній зв'язок між всіма абонентами станції;

б) автоматичну вхідну і вихідну місцевий зв'язок;

в) транзитну зв'язок між вхідними та вихідними лініями;

г) вихідну і вхідну автоматичну і Напівавтоматичне зонову, міжміський та міжнародний зв'язок;

д) автоматичну вихідний зв'язок до допоміжних та довідково-інформаційних служб;

е) полупостоянную комутацію.

Обладнання АТСЕ повинно забезпечувати можливість підключення наступних видів абонентських ліній:

- Аналогових двопровідних;

- Цифрових (2-х і 4-х провідних).

Параметри аналогових двопровідних ліній повинні бути наступними:

- Власне загасання абонентської лінії на частоті 800 Гц повинно бути не більше 4,5 дБ;

- Величина перехідного загасання межу ланцюгами двох абонентських ліній на ближньому до АТС кінці на частоті 800 Гц повинна бути не менше 69,5 дБ;

- Опір шлейфа абонентської лінії, включаючи опір телефонного апарату, до 1800 Ом;

-Ємність між проводами і між кожним проводом і землею не більше 0,5 мкФ;

- Опір ізоляції між проводами або між кожним проводом і землею не менше 20 кОм;

- Власне загасання шлейфу абонентської лінії віддаленого абонента, на частоті 800 Гц повинно бути не більше 7 дБ;

- Опір шлейфа абонентської лінії віддаленого абонента, включаючи опір телефонного апарату, до 3800 Ом.

Параметри цифрових абонентських ліній повинні відповідати Рек. МККТТ 1.430.

У АТСЕ можуть включатися такі типи ОАТУ:

- Телефонні апарати з кнопковим номеронабирачем і з частотним способом передачі номера;

- Телефонні апарати з кнопковим частотним номеронабирачем з індукторних викликом з додатковою кнопкою R;

- Спарені телефонні апарати;

- Таксофони для місцевого телефонного зв'язку;

- Таксофони для міжміського зв'язку з управлінням тарифікацією від АТС на постійному струмі шляхом переплюсовкі;

- Пристрої передачі даних, факсимільного, телеграфного і фототелеграфної зв'язку з наданням зв'язку по телефонному каналу і працюють у смузі частот 300 - 400 Гц;

- Автовідповідачі СЛ і СЛМ;

- Кінцеві цифрові установки з базовим 2В + D і первинним ЗОВ + D доступом, використовувані на цифровій мережі інтегрального обслуговування (ISDN);

- Пристрої пожежної, охоронної, тривожної сигналізації.

При роботі зі своїми абонентами АТС повинна формувати такі акустичні сигнали.

"Відповідь станції" - інформує абонента про готовність станції до прийому номери. Безперервний синусоїдальний сигнал частотою 425 ± 3 Гц.

"Як зателефонувати" - інформує абонента про надходження до нього дзвінка. Переривчастий синусоїдальний сигнал частотою 25 +2 Гц, імпульс 1,0 +0,1 с, пауза 4,0 ± 0,4 с. Перша посилка виклику не менше 0,3 ± 0,03 с. Напруга на затискачах викличного трансформатора 95 ± 5В.

"Контроль посилки виклику" - інформує абонента про вільність абонента, що викликається і посилці йому викличного сигналу. Переривчастий синусоїдальний сигнал частотою 425 ± ЗГц: імпульс 1,0 ± 0,1 с, пауза 4,0 ± 0,4 с.

Сигнал "Зайнято" інформує абонента про зайнятості абонента після набору номера або про відбій іншого абонента після розмови, або при всіх станах непродуктивного заняття. Переривчастий синусоїдальний сигнал частотою 425 ± ЗГц: імпульс 0,3-0,4 с, пауза 0,3-0,4 с.

Міжстанційна зв'язок АТСЕ з усіма типами станцій та УПАТС, зі спецслужбами і вузлами спецслужб, УЗСЛ і АМТС, з УСП повинна здійснюється по цифрових каналах систем передачі ІКМ зі швидкістю 2048 кбіт / с.

АТСЕ повинна використовувати в якості лінійного коду код HDB -3.

АТСЕ повинна забезпечувати форму імпульсу на ІКМ лінії, відповідну шаблоном Рек. G. МККТТ.

Повинна бути забезпечена можливість роботи АТСЕ по фізичних з'єднувальних лініях.

Обладнання АТСЕ має бути розраховане на харчування від джерела опорної напруги 60 В або 48 В постійного струму з заземленим позитивним полюсом.

Допустимі встановилися відхилення цієї напруги від значення номінального складають +107-20%.

Електроживлення зовнішніх пристроїв повинне здійснюватися від системи безперебійного живлення змінного струму з вихідними параметрами напруги 220В + 10% і частотою 50 Гц ± 2%.

Система технічного обслуговування АТСЕ повинна забезпечувати контроль стану і реконфігурацію технічних засобів з метою підтримки працездатності станції.

Система контролю повинна включати:

- Апаратний контроль (відстеження появи апаратно-фіксованих збоїв);

- Програмний контроль (перевірка працездатності технічних засобів АТСЕ, а також вимірювання параметрів АЛ).

При виникненні аварійних ситуацій в обладнанні АТСЕ або отриманні сигналу про пропажу електроживлення і про інших аварійних ситуаціях від сільських кінцевих АТС передбачити висновок звукової та світлової сигналізації на табло аварійної сигналізації АТСЕ.

Система реконфігурації повинна забезпечувати:

- Висновок з конфігурації несправного обладнання і перехід на резервне при його наявності або перерозподіл навантаження при відсутності резерву;

- Введення обладнання в конфігурацію після ремонту.

Система адміністрування АТС повинна забезпечувати:

- Управління основними функціями станції;

- Збір, обробку та надання інформації про роботу станції (облік навантаження на СЛ і групи СЛ за напрямками, на АЛ і окремі групи абонентів, контроль стану АЛ і СЛ, докладний облік вихідних з АТСЕ з'єднань і т.п.);

- Ведення обліку послуг, наданих абонентом.

Адміністрування та управління технічним обслуговуванням повинно здійснюватися через пульт управління, реалізований як програмно-апаратний комплекс на базі ПЕОМ.

1.4 Вимоги до програмного забезпечення

ПО АТСЕ спільно з апаратними засобами повинно забезпечувати функціонування АТСЕ відповідно до вимог цього ТЗ.

ПЗ повинно налаштовуватися на будь-яку конфігурацію технічних засобів незалежно від варіанту виконання АТСЕ.

Структура ПО повинна дозволяти вводити нові можливості без перепрограмування базових функцій,

Для перевірки функціонування окремих технічних засобів АТСЕ повинні бути розроблені пуску-налагодження тести, які повинні виконуватися на непрацюючій АТСЕ з використанням технологічних засобів (наприклад, ПЕОМ) і забезпечувати локалізацію несправності до модуля.

Програмне забезпечення повинно бути представлено у вигляді, необхідному для здійснення налагодження на будь-яку конфігурацію технічних засобів АТСЕ і супроводжуватися вихідними текстами і необхідною документацією.

1.5 Вимоги до надійності

Середнє напрацювання на відмову станції Те, не менше 10 років (87 600 год),

Середній час відновлення працездатності станції Тв.с., після відмови не більше 0,5 ч.

Коефіцієнт простою станції Кп, не більше 5 * 10 ^-6.

Показники надійності станції на всіх етапах розробки випробувань підтверджуються розрахунковим методом.

1.6 Вимоги до технологічності

Нормативне значення показника технологічності повинно відповідати ОСТ 107.15.2011 -86.

1.7 Вимоги до рівня уніфікації та стандартизації

Кількісні показники рівня уніфікації та стандартизації повинні бути не менш Кпр> 20%, Кповт> 1,25, КМУ> 30%.

1.8 Вимоги до безпеки та екології

Конструкція обладнання повинна забезпечувати безпечне його обслуговування відповідно до вимог ГОСТ 12.2.003-74, ГОСТ 12.2.007-75, ГОСТ 12.2.006-87.

Всі відкриті струмовідні частини, що знаходяться під напругою понад 42 В, доступні для випадкового дотику, повинні бути закриті зчитування,

Конструкція обладнання повинна забезпечити пожежну безпеку відповідно до вимог ГОСТ 12.1.004-91.

Матеріали, застосовувані для виготовлення складових частин (друковані плати) в частині забезпечення необхідної вогнестійкості повинні відповідати ТУ2296-001-00213060-94 і ТУ2296-005-00213060-96.

Вимоги до АТСЕ за факторами, що впливають на здоров'я людей і безпека навколишнього середовища (ЕМВ, статистичну електрику, електричне поле промислової частоти, світлове випромінювання, шум) згідно СанПиН 9-20-95.

1.9 Естетичні та ергономічні вимоги

Вимоги щодо технічної естетики та ергономіки повинні відповідати ОСТ 4.270.000-83.

1.10 Вимоги до патентної чистоти

АТСЕ повинна володіти патентною чистотою щодо провідних країн у даній галузі техніки.

1.11 Вимоги до маркування та упаковки

Маркування обладнання повинна відповідати вимогам ГОСТ 20.39.308-76.

Маркування слід наносити на незнімних частинах доступних для огляду.

Упаковка обладнання повинна відповідати вимогам ГОСТ 15150-69 виконання УХЛ4.2.

1.12 Вимоги до транспортування, експлуатації, зберігання, ремонту

Зберігання і транспортування АТСЕ повинні відповідати вимогам ГОСТ 15150-69 виконання УХЛ4.2.

Кліматичні умови експлуатації АТСЕ повинні відповідати вимогам ГОСТ 15150-69 виконання УХЛ4.2.

У процесі експлуатації заміна несправного обладнання повинно проводитися на рівні знімних блоків, маса яких не повинна перевищувати 15 кг.

2. АНАЛІЗ ВИХІДНИХ ДАНИХ ТА ОСНОВНІ ТЕХНІЧНІ ВИМОГИ ДО РОЗРОБЛЮВАНОЇ КОНСТРУКЦІЇ

2.1 Короткі відомості про електронних системах комутації

В даний час всі ЕАТС діляться на дві великі групи: аналогові і цифрові. У аналогових ЕАТС комутація сигналів в комутаційному полі (КП) відбувається із збереженням їх початкової форми, в якій вони надходять від джерела інформації. У цифрових ЕАТС початкова інформація попередньо перетвориться в єдину цифрову форму, а потім комутується [1].

Серед аналогових ЕАТС з програмним керуванням традиційно поширені системи комутації з просторовим розділенням каналів. Вони характерні тим, що з'єднувальний шлях між абонентами в КП надається на весь час встановлення з'єднання лише єдиною парі користувачів. Тому для встановленого з'єднання одні й ті ж комутаційні елементи обслуговують тільки це з'єднання. До основних характеристик комутаційних елементів, які надають вирішальний вплив на якість внутристанционного тракту передачі, відносяться: робоче затухання, лінійність амплітудної, амплітудно-частотної і фазочастотного характеристик. Зниження технічних вимог до цих характеристик накладає певні обмеження на структурні параметри КП, що, у свою чергу, може різко погіршити економічні показники мережі зв'язку. У розвинених зарубіжних країнах широке застосування знайшли аналогові ЕАТС типу IBM 1750 (США), DST 1 (Італія), ЕК-50 (Японія), АТС 501 (Швеція).

Аналогові ЕАТС з тимчасовим поділом каналів представляють інтерес при роботі з аналоговими системами передачі, оскільки в цьому випадку проводиться тільки дискретизація сигналів у часі без подальшого цифрового кодування. Комутація з тимчасовим поділом передбачає спільне використання точок комутації шляхом поділу часу на більш короткі інтервали так, що окремі конкретні комутаційні елементи і відповідні їм проміжні лінії періодично закріплюються за існуючими з'єднаннями. За такого спільного використання точок комутації можна отримати значну економію їх числа. Проте досвід роботи аналогових ЕАТС з тимчасовим поділом каналів показав, що амплітудно-модульовані сигнали дуже чутливі до шумів, перешкод і перехідним впливам. Оскільки вартість перетворення сигналу в цифрову форму продовжує знижуватися, цифрова комутація поступово стає більш кращою в порівнянні з аналогової.

Цифрові ЕАТС з просторово-часової комутацією каналів вимагає наявності, принаймні, двох ланок: просторової комутації і часової комутації. Тому що схеми тимчасової комутації будуються на базі недорогих цифрових пристроїв (ЗП), реалізація функцій цифрової комутації виявляється дешевшою, ніж реалізація схем з просторовим розділенням. Робота схеми тимчасової комутації зводиться головним чином до запису інформації і зчитування її з ЗУ. У процесі комутації інформація, що надходить по одному вхідному тимчасового каналу, передається в іншому часовому каналі. Однак швидкодія ЗУ обмежує допустимі розміри блоку часової комутації, тому в комутаційних схемах великої ємності обов'язково вводиться просторова комутація. Для того щоб забезпечити бажану тимчасову комутацію каналів, ланки часової комутації принципово вимагають наявності деякого виду елементів затримки, які легше за все реалізуються за допомогою ЗУ з довільною вибіркою. Запис в них проводиться по мірі надходження біт інформації, а зчитування - при необхідності їх передачі.

Можна вказати два способи керування роботою ЗУ ланки часової комутації: послідовний запис і довільне зчитування, чи довільна запис і послідовне зчитування.

Відповідно до першого способу роботи ланки часової комутації певні осередки пам'яті інформаційного ЗУ закріплюються за відповідними каналами вхідного тракту з тимчасовим поділом каналів. Інформація кожного, хто входить тимчасового інтервалу (каналу) записується в відповідну клітинку пам'яті під впливом місцевого станційного генератора, ведучого рахунок входять тимчасових інтервалах. Зчитування інформації з інформаційного ЗУ походить з тієї комірки пам'яті, на яку вказує інше - управляє ЗУ під дією того ж станційного генератора.

Другий спосіб роботи ланки часової комутації є протилежністю першого. Надходить на вхід інформація записується в осередки інформаційного ЗУ відповідно до адреси, що зберігається в керуючому ЗУ, проте інформація зчитується з інформаційного ЗУ послідовно осередок за осередком під управлінням лічильника тимчасових вихідних інтервалів.

У різних країнах розроблено та широко застосовується велике число цифрових ЕАТС: ESS 4, ESS 5, ГТТ 1240 (США), НЕЮ, МТ 20/25 (Франція), DTN 1 (Італія) і ін

У зв'язку з переходом розвинутих країн цифрові мережі зв'язку з інтеграцією служб все більший розвиток одержують методи передачі інформації з комутацією пакетів. Принцип роботи мережі з комутацією пакетів полягає в тому, що повідомлення джерела розрізається на "пакети" для подальшої передачі по мережі. Кожен пакет забезпечений заголовком, містить адресу та іншу керуючу інформацію, направляється по лініях мережі, як і на мережі з комутацією повідомлень. На сайті призначення всі пакети збираються в початкове "склеєне" повідомлення. Найбільш відомі мережі з комутацією пакетів: TYMNET (США), DATAPAC (Канада).

За принципом побудови керуючих пристроїв ЕАТС поділяються на три класи: з централізованим, децентралізованим і розподіленим управлінням.

Системи комутації з централізованим управлінням характеризуються наявністю єдиного центрального керуючого пристрою (ЦУУ), що реалізує всі функції управління і взаємодії вузлами ЕАТС, Інформацію про зміну окремих комплектів ЦУУ запитує або передає через периферійні керуючі пристрої (ПУУ). Основні функції ПУУ зводяться до узгодження сигналів обміну між ЦУУ і вузлами за рівнем та швидкодії.

У системах комутації з децентралізованим управлінням взаємодія ЦУУ з виконавчими комплектами таке ж, як і в системах з централізованим управлінням, тобто через ПУУ, але останні досить автономні у межах дозволених ЦУУ. ПУУ беруть на себе всі функції з рутинної обробці інформації, а ЦУУ зосереджується на організації пріоритетного обслуговування ПУУ, їх диспетчеризації, виробляє облік навантаження, встановлення контрольних з'єднань і т.д.

У системах комутації з розподіленим керуванням функції ЦУУ розділяються між окремими місцевими керуючими пристроями (Муу). Кожне Муу керує одним або декількома вузлами ЕАТС в залежності від їх складності. Взаємодія Муу між собою в межах однієї ЕАТС здійснюється через ті ж з'єднувальні шляху до КП, що і при передачі розмовних сигналів.

2.2 Патентний пошук

В даний час є велика кількість винаходів в області телефонії.

Японськими винахідниками розроблена електронна АТС яка містить блок керування, що готує інформацію про загальну кількість вихідних даних на основі проведених вимірювань і кількості вихідних пристроїв [2]. Потім блок управління визначає оптимальне початковий час передачі вихідних даних, оптимальний період передачі даних і генерує статистичні дані, які надходять на вихідні пристрої.

АТС [3] обладнана пристроєм для реєстрації викликів, що надходять з магістральних ліній і пристроєм передачі відповідного сигналу в мікропроцесор. Останній виробляє тональний сигнал вхідного дзвінка і передає його на модуль з гучномовцем для подальшої передачі мовних повідомлень в лінію в заданий час.

Також японськими розробниками запропоновано телефонна мережа, що забезпечує обслуговування стандартних телефонних апаратів з використанням пристрою для реєстрації ідентифікаторів зовнішніх ліній і виконання операцій щодо встановлення з'єднань або їх переривання [4].

У телефонній системі зв'язку [5] викликає сторона посилає виклик, що містить її телефон і дані адреси, які записуються в пам'ять приймає апарату. Крім того, приймає апарат записує дату і час надходження виклику. При відповіді на виклик запис дати і часу надходження виклику стирається з пам'яті. У результаті в пам'яті залишається інформація тільки про ті виклики, на які користувач не відповів. Записану інформацію можна вивести на індикатор,

У Німеччині розроблено цифрову систему зв'язку [6], в якій на стороні прийому виробляють визначення імпульсної реакції каналу. Для сегментів сигналу з довільною послідовністю символів імпульсну реакцію отримують на основі функції перехресної кореляції цієї послідовності символів з ​​відповідним сегментом зчитаного прийнятого сигналу за допомогою коригувальних ланок, що містять побічні величини функції автокореляції послідовності символів. Особливо хорошу оцінку імпульсної реакції дає ітеративна процедура. Для коротких послідовностей імпульсів кращим є відстеження імпульсної реакції.

Система зв'язку [7] містить контролери викликів і контролери сполук для управління коммутирующими пристроями. Управління зв'язком між кінцевим обладнанням здійснюється шляхом управління станом викликів і обміном керуючих повідомлень. Контролери сполук управляють встановленням або роз'єднанням з'єднань через комутуючі пристрої. Такий пристрій забезпечує ефективне використання ресурсів для управління коммутирующей апаратурою.

2.3 Аналіз кліматичних факторів

Відповідно до технічного завдання автоматична телефонна станція повинна експлуатуватися в макрокліматичних районах з помірним і холодним кліматом - УХЛ, категорія - 4.2.

До макрокліматичних районах з помірним кліматом відносяться райони, де середня з щорічних абсолютних максимумів температура

повітря дорівнює або нижче плюс 40 ° С, а середня з щорічних абсолютних мінімумів температура повітря дорівнює або вище мінус 45 ° С.

До макрокліматичних районах з холодним кліматом відносяться райони, в яких середня з щорічних абсолютних мінімумів температура повітря нижче мінус 45 ° С [8].

Автоматична телефонна станція призначена для експлуатації в приміщеннях з штучно регульованими кліматичними умовами (приміщення категорії 4), зокрема, для експлуатації в лабораторних, капітальних житлових та інших подібного типу приміщеннях (категорія 4.2). Робота в даних умовах передбачає відсутність впливу прямого сонячного випромінювання, атмосферних опадів, вітру, піску та пилу зовнішнього повітря; відсутність або суттєве зменшення впливу розсіяного сонячного випромінювання і конденсації вологи.

Нормальні значення робочої температури навколишнього середовища при експлуатації АТС складають:

- Верхнє значення - +35 ° С;

- Нижнє значення - +10 ° С;

- Середнє значення - +20 ° С.

Для граничних робочих температур:

- Верхнє значення - +40 ° С;

- Нижнє значення - +1 ° С.

Величина зміни температури навколишнього повітря за 8 год складає 40 ° С.

Середньомісячне значення відносної вологості повітря для УХЛ 4.2 в найбільш теплий і вологий період становить 65% при 20 ° С, тривалість - 12 місяців. Верхнє значення вологості - 80% при температурі 25 ° С.

При експлуатації АТС верхнє робоче значення атмосферного тиску становить 106,7 кПа (800 мм рт.ст.). Так як АТС не призначена для роботи у високогірних місцевостях (нормальна висота над рівнем моря не перевищує 1000 м), то нижнє робоче значення атмосферного тиску становить 86,6 кПа (650 мм рт.ст.), нижнє граничне робоче значення 84,0 кПа (630 мм рт.ст.).

Умови зберігання: опалювальні і вентильовані склади, сховища з кондиціонуванням повітря.

Температура повітря: верхня 40 ° С, нижня 5 ° С. Вологість: 65% при 20 ° С, максимальна 80% при 25 ° С.

Дія сонячного випромінювання, дощу, цвілевих грибів відсутня. Вплив пилу - незначне.

2.4 Аналіз дестабілізуючих факторів

АТС повинна зберігати конструкцію, зовнішній вигляд і працездатність після транспортування в упакованому вигляді будь-яким видом транспорту.

АТС повинна витримувати вплив на неї синусоїдальної вібрації

частотою 25 Гц з амплітудою прискорення 20 м / с (2 g) протягом 30 хв.

Станція повинна зберігати конструкцію, зовнішній вигляд і працездатність у процесі та після впливу на неї при атмосферному тиску від 84 до 107 кПА (від 630 до 800 мм.рт.ст.) наступних зовнішніх впливів:

а) підвищеної робочої температури навколишнього середовища не більше 40 ° С;

б) зниженою робочої температури навколишнього середовища не менше 5 ° С;

в) відносної вологості навколишнього повітря від 40 до 90% при температурі 25 ° С.

Кліматичні умови транспортування АТС у тарі повинні бути:

а) підвищена температура - 50 ° С;

б) знижена температура - мінус 50 ° С;

в) відносна вологість навколишнього повітря при температурі 25 ° С не більше 98% [9].

АТС повинна забезпечувати працездатність у процесі та після впливу зниженого атмосферного тиску.

Перевірку вимог щодо стійкості при механічних впливах проводять наступним чином:

а) проводять зовнішній огляд АТС і перевірку її на встановлення внутрішніх станційних сполук;

б) включають електроживлення АТС;

в) з шафи станції витягають по черзі всі касети зі вставленими в них блоками;

г) упаковують касети і шафа;

д) упаковані шафу і касети зі вставленими в них блоками по черзі жорстко кріплять до платформи стенду вертикально в робочому положенні і піддають навантажень відповідно до таблиці 2

Таблиця 2.1 - Навантаження на АТС при механічних впливах.

е) після закінчення випробувань шафи і всіх касет, що входять в АТС, проводять зовнішній огляд тари та касет (після розтину тари) з метою виявлення механічних ушкоджень.

АТС відповідає вищеописаним вимогам якщо після випробувань вона зберігає зовнішній вигляд, конструкцію і працездатність.

Перевірку на вібростійкість проводять наступним чином:

а) проводять зовнішній огляд АТС і перевірку її на встановлення міжстанційних з'єднань;

б) включають електроживлення АТС;

г) випробуванням піддаються шафа і встановлені касети;

д) витягують блоки з перевірених касет, витягають перевіряються касети, касети без блоків і шафа по черзі жорстко кріплять до платформи вібростендах піддають дії синусоїдальної вібрації частоти 25Гц з амплітудою прискорення 20 м / с (2 g) протягом 30 хв.

е) після закінчення механічних впливів проводять зовнішній огляд з метою виявлення механічних ушкоджень, встановлюють блоки, включають електроживлення і проводять перевірку АТС на встановлення внутрішньостанційних сполук.

Станція відповідає вимогам, якщо після випробувань відсутні механічні ушкодження і встановлені внутрішньостанційних з'єднання.

2.5 Опис загальної структури АТС

Електронна автоматична телефонна станція призначена для роботи в сільських та міських телефонних мережах у якості транзитної і крайовий-транзитної.

Станція є нове IV покоління засобів телефонного зв'язку (після декадно-крокових, координатних, квазіелектронних АТС), перевершує випускаються в даний час АТС за техніко-експлуатаційними характеристиками за рахунок використання сучасних мікропроцесорних засобів, спеціалізованих БІС, розвинених програмних засобів контролю та діагностики, резервування основних функціональних блоків, розподіленого управління.

Використання стандартизованих інтерфейсів для зовнішніх і внутрішніх підключень забезпечує сумісність АТС з будь-якими типами використовуваного в існуючій системі зв'язку устаткування. У поєднанні з модульною структурою побудови, це забезпечує зміна технічних характеристик по ємкості і функціональними можливостями в широкому діапазоні.

АТС забезпечує наступні основні види обслуговування:

- Внутристанционной зв'язок;

- Вихідна і вхідна автоматична зв'язок але загальнодержавної телефонної мережі;

- Транзитна зв'язок.

Основною особливістю структури є модульний принцип побудови. АТС будується з модулів наступних типів:

- Модуль комутаційного поля;

- Модуль абонентських ліній;

- Модуль цифрових з'єднувальних ліній;

- Модуль аналогових з'єднувальних ліній;

- Модуль технічного обслуговування.

Кожен модуль має вузол управління (УУ), що містить, як правило, блок центрального процесорного пристрою (ЦП), блок системної пам'яті (БСП), блок місцевої синхронізації (ВМС), блок обміну повідомленнями (БОС). У залежності від функціонального призначення модуля вузла управління він може містити й інші блоки.

З метою підвищення живучості АТС два однотипних модуля з'єднуються системної шиною, утворюючи загальний мережний вузол (з точки зору роботи з внутристанционной мережею). При виході з ладу блоків одного з вузлів інший вузол управління може управляти обома модулями з деякою втратою продуктивності.

Модуль комутаційного поля (МКП) забезпечує підключення абонентів один з одним, абонентів на сполучну лінію, або сполучних ліній одна з іншою (при транзиті). Ємність МКП може нарощуватися блоками комутаційного поля по 32 двонаправлених ІКМ тракту.

Модуль абонентських ліній (МАЛ) призначений для підключення абонентів телефонної мережі. Ємність МАЛ - 256 абонентських ліній. У залежності від створюваної концентрації, 1:4 або 1:8, МАЛ з'єднується з МКП двома або одним ІКМ трактом. У першому випадку абонентам може бути представлена ​​навантаження до 0,24 ерл на одну абонентську лінію, у другому випадку до 0,12 Ерланга на одну абонентську лінію. Взаємодія з іншими модулями АТС здійснюється через внутристанционную мережу.

Модуль цифрових сполучних ліній (МЦСЛ) забезпечує взаємодію з іншими АТС місцевої мережі за стандартними ІКМ трактах і призначений для обробки лінійної сигналізації з різними протоколами взаємодії. МЦСЛ повинен забезпечувати взаємодію з іншими АТС за двома виділених каналах систем передачі ІКМ для односторонніх СЛ, універсальних СЛ двосторонньої дії, а також по одному виділеному каналу систем передачі ІКМ.

Модуль аналогових з'єднувальних ліній (масло) забезпечує взаємодію станції з іншими АТС місцевої мережі по трьохдротяним з'єднувальним лініях. Масло забезпечує стик і опрацювання сигналізації до 48 трьохдротяним СЛ. Ємність модуля нарощується блоками по 4 сполучні лінії. Взаємодія з іншими модулями АТС здійснюється за внутристанционной мережі.

Модуль технічного обслуговування (МТВ) забезпечує збір інформації про стан всіх модулів АТС, обробку інформації, тестування модулів, реконфігурацію АТС при відмові окремих блоків і діагностику відмовили блоків.

Дуже важливим елементом АТС є внутристанционной мережа, яка забезпечує інформаційний обмін між всіма модулями станції. Пропускна здатність мережі - 2 Мбіт / сек. У мережі використовується один з протоколів HDLC, що забезпечує необхідну достовірність передачі інформації. Пропускна здатність мережі розраховувалася виходячи з необхідності забезпечення телефонного навантаження в ЧНН, а також виконання необхідних процедур з технічного обслуговування (тестування, діагностування, реконфігурація).

Технічно мережеві засоби підтримуються спеціальним адаптером - блоком обміну повідомленнями.

2.6 Опис блоку обміну повідомленнями

Блок БОС призначений для організації внутристанционной мережі передачі службових повідомлень і телефонної сигналізації між пристроями управління різних модулів великий АТС,

БОС має в своєму складі наступні функціональні вузли:

а) інтерфейсну схему сполучення з внутрішньою мережею АТС (слід зауважити, що внутрішня мережа АТС виконана на базі типового, для будь-якої цифрової АТС, ІКМ тракту з лінійною швидкістю 2048 Кбіт / сек); до складу цієї інтерфейсної схеми входить лічильник синхронізації, що забезпечує синхронізацію схеми сполучення з внутрішньою мережею АТС (далі по тексту - сполучення з ІКМ трактом).

б) внутрішню мікро-ЕОМ, що управляє обміном по мережі, зі схемою аварійного контролю за роботою внутрішньої мікро-ЕОМ.

в) інтерфейсну схему обміну з центральним процесором свого модуля АТС; до складу цієї інтерфейсної схеми входять: дешифратор вибору БОС з боку центрального процесора даного модуля АТС; тригер запиту переривань до центрального процесора; схема формування сигналу "СКИДАННЯ" внутрішньої мікро-ЕОМ за запитом з боку центрального процесора.

Внутрішня Мікро-ЕОМ блоку БОС виконана на базі 16-ти розрядного універсального мікропроцесора типу SAB -8086-2 - P з тактовою частотою 8 МГц. Цей мікропроцесор дозволяє використовувати потужні інструментальні засоби для програміста, при пропускній здатності шини на 16 розрядів, що в поєднанні з дешевизною і доступністю подібних мікропроцесорів і є критерієм вибору.

Обсяг ОЗУ Мікро-ЕОМ блоку БОС становить 16 Кбайт. Виконано ОЗУ на мікросхемах статичного типу КР537РУ17 (2 шт), (DD 12, DD 13).

Обсяг ПЗУ Мікро-ЕОМ блоку БОС становить 16 Кбайт, Виконано ПЗУ на мікросхемах з ультрафіолетовим стиранням програм типу КР573РФ6А (2 шт), (елементи DD 17, DD 18).

До складу внутрішньої Мікро-ЕОМ входить програмований контролер переривань (р1З) типу КР181ОВН59А (елемент DD32), що забезпечує обслуговування запитів на переривання від таких джерел як програмований інтервальний таймер (РТТ), схема ІКМ - тракту, контролер стику RS / 232 с технологічної ПЕОМ.

Програмований інтервальний таймер (PIT) типу КР580ВІ53 (елемент DD 24) виконує кілька функцій: генерація таймерних переривань і синхронізація схеми контролю наявності сверхцікловой синхронізації (частота 500 Гц) - канал 0, при цьому необхідно на каналі 0 мати період генеруються сигналів більше 2 мсек. ; синхронізація контролера стику RS / 232 відбувається по каналу 1 таймера; контроль наявності несучої ІКМ тракту внутрішньої мережі АТС здійснюється каналом 2 таймера. При цьому несуча частота ІКМ - тракту (2048 КГц) надходить на керуючий вхід каналу 2 таймера, у той же час на рахунковий вхід каналу 2 надходить внутрішня контрольна частота 2 МГц. Канал 2 запрограмований на режим чекає одновібратора (режим 1) і при наявності несучої ІКМ на його виході завжди "О", цей вихід підключає зовнішню синхронізацію схеми сполучення з ІКМ - трактом, стан цього виходу програмно доступно для контролю внутрішньої мікро-ЕОМ. Якщо має місце пропажа несучої ІКМ, на виході каналу 2 таймера з'являється "1" - сигнал аварії; синхронізація схеми сполучення з ІКМ апаратно перемикається на внутрішнє джерело з частотою 2 МГц (для можливості тестування).

Контролер стику RS / 232 с технологічної ПЕОМ виконаний на мікросхемі КР580ВВ51А (елемент DD28). Цей контролер синхронізується окремого генератора (елементи ZQ 1, С6О, R 2, R 3, DD 16), що забезпечує формування стандартного ряду швидкостей обміну з ПЕОМ (на вхід мікросхеми КР580ВВ51А надходить 1.8432 Мгц). Існують елементи узгодження за рівнями сигналів зі стиком RS / 232 (DA2, DA3). Підключення блоку БОС до технологічної ПЕОМ необхідно при налагодженні програмного забезпечення мікро-ЕОМ блоку БОС.

При зверненні до будь-якого пристрою введення-виведення в цикл внутрішньої мікро-ЕОМ вводиться чотири такти очікування, що необхідно для узгодження за швидкодією щодо швидкого процесора мікро-ЕОМ з повільними мікросхемами введення-виведення серій 580 і 1810.

Схема сполучення з ІКМ трактом має у своєму складі мультиплексори адрес (MUX - ADR), що забезпечують перемикання адрес буферного ОЗУ ІКМ - тракту (елементи DD53, DD 54) по черзі до лічильника синхронізації (активний буфер), або до внутрішньої мікро-ЕОМ (пасивний буфер ). Інформація з буфера схеми сполучення з ІКМ трактом побайтно записується в регістр передачі (RG - T) та оновлюється там (апаратно) кожні 3.9 мкс, з регістра передачі байт переписується в зсувний регістр-формувач послідовного коду і далі в послідовному коді передається в ІКМ тракт. Передана у внутрішній ІКМ тракт інформація доступна всім блокам БОС внутристанционной мережі (у тому числі і того блоку БОС, який її передає в ІКМ тракт внутрішньої мережі АТС).

Принимаемая з боку ІКМ тракту інформація заноситься в послідовному коді в зсувний регістр прийому і далі - в регістр прийому (RG - R), з якого кожні 3.9 мкс відбувається апаратурне переписування інформації в буфер схеми сполучення з ІКМ трактом.

Особливістю схеми сполучення з ІКМ трактом є наявність двох буферів обміну з лінією ІКМ. Ці буфера умовно позначаються 0 і 1. При цьому, коли буфер-0 активний (веде обмін з ІКМ трактом), буфер-1 пасивний (доступний для внутрішньої мікро-ЕОМ). Кожен двох-мілісекунд надцикл активний і пасивний буфера міняються місцями. Так, наприклад, якщо в даному надцикл буфер-0 активний, а буфер-1 пасивний, то в наступному надцикл буфер-0 пасивний, а буфер-1 активний. При зміні надцикл - кожні 2 мс, в сторону процесора внутрішньої мікро-ЕОМ надходить черговий сигнал переривання, що сигналізує про те, що інформація, отримана в попередньому надцикл, доступна (протягом 2-х мс) для читання, а інформація призначена для передачі по мережі і записувана в поточному надцикл, буде передана через мережу в наступному надцикл (за умови, що в поточному надцикл буде встановлений тригер дозволу передачі під час наступного надцикл).

Таким чином, схема сполучення з ІКМ трактом має два ідентичні вузла до складу кожного з них входять: буферне ОЗУ, мультиплексори адрес, регістри передачі і прийому. Передавальний і прийомний зсувні регістри, як і лічильники синхронізації, є загальними для обох вищезгаданих вузлів.

Буферне ОЗУ внутристанционного ІКМ тракту доступно для внутрішньої мікро-ЕОМ блоку БОС як пам'ять, при цьому в циклі звернення до буферного ОЗУ відсутні такти очікування, що підвищує пропускну здатність блоку БОС.

У буферній області є 512 байт - область передачі і такого ж обсягу - область прийому. Загальний обсяг буфера, доступний для звернення від мікро-ЕОМ блоку БОС, становить 1024 байти.

У складі блоку БОС є схема аварійного контролю (елементи DD 27, DD 34). Принцип аварійного контролю укладений у періодичному (кожні 2 мс) скиданні лічильника аварійного контролю при читанні в процесор внутрішньої мікро-ЕОМ інформації з приймальні області пасивного буфера. Якщо з якихось причин (збій; відмова обладнання) протягом 15-ти надцикл немає читання, то лічильник аварійного контролю, дорахувавши до стану 1111 (OFH), заблокується і зафіксує стан "АВАРІЯ". Сигнал "АВАРІЯ", генерований на БОС, програмно доступний для центрального процесора. Час формування стану "АВАРІЯ" складає 30 мсек.

У разі надходження сигналу "АВАРІЯ" від БОС, або за відсутності цього сигналу, якщо центральний процесор зафіксував порушення в прийнятих повідомленнях, є можливість скидання процесора внутрішньої мікро-ЕОМ по команді від центрального процесора.

Інтерфейс з центральним процесором містить: два інформаційні регістра (введення і виведення інформації мікро-ЕОМ блоку БОС) - елементи DD68, DD 70; регістр стану блоку БОС (елементи DD 61, DD 63, DD 29, DD 39) для центрального процесора і регістр управління від центрального процесора (елемент + DD66); дешифратор адрес, що надходять від центрального процесора, що забезпечує вибір конкретного блоку БОС в циклах звернення з боку центрального процесора (елементи DD 62, DD 65); тригер запиту переривань у бік центрального процесора (елемент DD29) .

При роботі блоку БОС від центрального процесора надходить повідомлення, що підлягає передачі по мережі, це повідомлення потрапляє в пам'ять мікро-ЕОМ блоку БОС, і після попередньої підготовки, дане повідомлення (ціле або частинами) передається в буфер інтерфейсу внутрішнього ІКМ тракту АТС.

Якщо повідомлення, адресоване модулю в якому знаходиться даний БОС, надійшло по внутрішній мережі АТС, тоді мікро-ЕОМ блоку БОС аналізує правильність прийнятого повідомлення і, якщо виявлені помилки (підрахована контрольна сума не збігається з переданої), перезапрашівает повідомлення. Коли повідомлення прийнято правильно і знаходиться в ОЗУ мікро-ЕОМ блоку БОС, встановлюється запит переривань у бік центрального процесора. За цим запитом на центральному процесорі запускається процедура прийому повідомлення від БОС.

Застосування внутрішньої мікро-ЕОМ у блоці БОС дозволяє організувати гнучке управління обміном по мережі, тестування вузлів блоку

БОС і багато інші додаткові функції, серйозно розвантажуючи центральний процесор того модуля АТС, де знаходиться блок БОС, від багатьох додаткових дій, пов'язаних з обслуговуванням внутрішньої мережі.

3. ВИБІР І ОБГРУНТУВАННЯ елементної бази, уніфікованих вузлів, ВСТАНОВОЧНИХ ВИРОБІВ І МАТЕРІАЛІВ КОНСТРУКЦІЇ

3.1 Обгрунтування вибору елементної бази

Всі використовувані електро-радіо компоненти, ІМС і інші покупні вироби, а також матеріали повинні забезпечувати показники надійності і економічну ефективність станції.

Застосовувані комплектуючі вироби не повинні вимагати:

- Розбракування і відбору за технічними параметрами після вхідного контролю;

- Розробки спеціальних засобів для вхідного контролю.

Елементна база для перспективної апаратури повинна включати такі вироби:

- Аналогові і цифрові ІС загального застосування;

- Сучасні комплектуючі компоненти (резистори, конденсатори, реле тощо) відповідають вимогам комплексної мініатюризації та мають електричні і масогабаритні показники, сумісні з ІВ;

- Спеціалізовані напівпровідникові ВІС;

- Спеціалізовані гібридно-плівкові БІС.

Для розробки сучасної апаратури необхідні комплектуючі вироби, що відрізняються при великій складності високою надійністю і обмеженим числом зовнішніх висновків. Такими виробами є ВІС і НВІС. Вартість апаратури на основі ВІС нижче вартості аналогічної апаратури на іншій елементній базі. Це пояснюється використанням перспективної технології і зменшенням обсягу монтажно-складальних робіт. При розробці сучасних технічних рішень у системах електрозв'язку вирішальними критеріями вибору елементної бази є надійність, довговічність і енергоспоживання застосовуваних компонентів. Вартість застосовуваних мікроелектронних виробів повинна розглядатися в комплексі з витратами на монтажні вузли, їх виробництво та налагодження. Враховуючи, що вартість власне компонентів має тенденцію до постійного зниження відповідно до освоєнням технології виробництва і збільшенням серійності на заводі-виробнику, а вартість виробництва апаратури, як правило, зростає, доцільно закладати в нові розробки перспективну елементну базу у вигляді спеціалізованих БІС, Єдине обмеження на застосування таких виробів - це ступінь їх відпрацьованості на заводі-виробнику, що гарантує надійність і функціональна відповідність застосовуваних компонентів.

Таким чином, можна виділити такі основні критерії вибору елементної бази:

- Надійність;

- Довговічність;

- Енергоспоживання;

- Ступінь інтеграції;

- Вартість.

В даний час найбільш поширеними інтегральними схемами є схеми транзисторних-транзиторною логіки. Компоненти цієї групи широко освоєні вітчизняною промисловістю. Найбільш сучасна технологія ТТЛШ з малим енергоспоживанням використовується в масовій серії 1533, що включає до свого складу широку номенклатуру ІС. Дана серія застосовується при побудові логічних вузлів апаратури в межах ТЕЗ. Допускається застосування ІС серій 555, 531 та схем малої інтеграції, що входять до складу МГЖ 580, 1810 для вузлів інтерфейсу, що вимагають підвищеної навантажувальної здатності і швидкодії. При застосуванні зазначених ІС разом з ІС основної серії 1533 слід застосовувати схемотехнічні рішення, що забезпечують стійкість вузлів.

Для застосування в розробці використовується широко поширені МПК серій 580, 1810, вироблені вітчизняною промисловістю. Ці комплекти мають сильно розвинені засоби підтримки розробки ПЗ та широку номенклатуру периферійних і спеціалізованих БІС, Для розробки мікропроцесорних вузлів також застосовуються серії 537,

3.2 Аналіз елементів на стійкість до зовнішніх впливів

Застосовуються в конструкції радіоелементи повинні зберігати працездатність при впливі на них зовнішніх дестабілізуючих факторів. Основні довідкові дані використовуваних елементів на стійкість до зовнішніх впливів наведено нижче.

Мікросхеми серії 1533 мають знижену робочу температуру середовища мінус 10 ° С, підвищена температура 70 ° С. Амплітуда прискорення синусоїдальної вібрації - 10 g, лінійне прискорення - 50 g.

Мікросхеми типу КР580 зберігають свою працездатність при температурі навколишнього середовища в межах від мінус 10 ° С до 70 ° С. Відносна вологість середовища до 98%. Вплив синусоїдальної вібрації в межах 1 - 600 Гц з амплітудою прискорення 10 g. Удар - 75 g. Лінійне прискорення 25 g.

Мікросхеми типу КР1810 витримують вплив зниженої температури середовища мінус 10 ° С, підвищеної температури 70 ° С. Амплітуда прискорення синусоїдальної вібрації 10 g. Лінійне прискорення 50 g,

Мікросхеми типу К170 мають знижену температуру навколишнього середовища мінус 10 ° С, підвищену температуру 70 ° С. Амплітуда прискорення синусоїдальної вібрації 10 g. Лінійне прискорення 500 g,

Мікросхеми серії КР537 також витримують вплив температури навколишнього середовища в межах від мінус 10 ° С до 70 ° С. Амплітуда прискорення синусоїдальної вібрації 10 g, Лінійного прискоренні 50 g.

Конденсатори типу К10-17 зберігають свою працездатність при впливі на них зниженої температури середовища мінус 60 ° С, підвищеної температури середовища 125 ° С. Вологість навколишнього повітря не більше 98% при 35 ° С. Вплив синусоїдальної вібрації в межах від 1 до 5000 Гц з амплітудою прискорення 40 g. Багаторазовий удар 40 g, одноразовий 150 g. Лінійне прискорення 500 g,

Конденсатори типу К53-4А мають діапазон робочих температур в межах від мінус 60 до 85 ° С. Вологість 85% при 35 ° С. Вібрація в діапазоні частот 1 ... 3000 Гц з амплітудою прискорення до 20 g. Ударні перевантаження 150 g. Лінійне прискорення 200 g.

Резистори типу С2-ЗЗн мають підвищену робочу температуру 85 ° С. Працездатні при впливі синусоїдальної вібрації в межах від 1 до 5000 Гц з амплітудою прискорення 30 g. Одноразовий удар l 000 g, багаторазовий удар 150 g. Лінійне прискорення 500 g.

Набір резисторів HP 1-4-9 має знижену робочу температуру середовища мінус 60 ° С, підвищену температуру 155 ° С. Відносна вологість повітря при 20 ° С не перевищує 98%. Вплив синусоїдальної вібрації з частотою 1 - 2000 Гц з амплітудою прискорення 10 g. Вплив багаторазового удару 40 g., Одноразового 150 g. Лінійне прискорення 50 g.

Резонатор РК169МА має діапазон робочих температур в межах від мінус 60 ° С до 85 ° С. Вплив синусоїдальної вібрації 1 - 2000 Гц з амплітудою прискорення 20 g. Ударну дію 500 g. Лінійне прискорення 50 g.

Знижена температура навколишнього середовища для індикатора АЛ3076 становить мінус 60 ° С, підвищена 75 ° С. Частота вібрації 1 - 2000 Гц з амплітудою прискорення 20 g. Лінійне прискорення складає 200 g.

Діод типу 2Д522Б зберігає свою працездатність в діапазонах температур від мінус 60 до плюс 125 ° С. Відносна вологість повітря становить 98% при 35 ° С. Синусоїдальної вібрація частотою від 1 до 600 Гц з амплітудою прискорення 10 g. Одноразовий удар 15 g. Лінійне прискорення 20 g.

Таким чином, проаналізувавши характеристики елементів на стійкість до зовнішніх впливів і порівнявши їх з вимогами що висуваються до АТС можна зробити висновок про те, що обрана елементна база задовольняє вимогам працездатності в частині впливу зовнішніх дестабілізуючих факторів.

3.3 Опис матеріалів конструкції

Для виготовлення верств МПП в якості основи використовується склотекстоліт, для отримання якого застосовують скляну безлужне тканину і эпоксифенолоформальдегидный лак. Просочення склотканини лаком виробляють на вертикальних просочувальних машинах, забезпечених сушаркою. Просочена і просушена склотканина намотується на барабан. Потім ця склотканина, що знаходиться в стадії неповного затвердіння, та фольга нарезаются на листи необхідного розміру. Склеювання фольги і стеклотекстолита виробляється на гідравлічних пресах. Встановлено, що оптимальним режимом термообробки є витримка заготовок МПП після пресування в камері тепла при 140 ° С протягом 2 год. Термообробка заготовок M ПП в зазначеному режимі робить більш стабільними характеристики твердості матеріалу і розширює діапазон його робочих температур [10].

Таким чином, при виборі матеріалу для виготовлення МПП було віддано перевагу склотекстоліти типу СТФ-2-35-0, 3. Це теплостійкий склотекстоліт фольгований із двох сторін гальваностойкой фольгою товщиною 35 мкм, товщина стеклотекстолита - 0,3 мм. В якості сполучного матеріалу використовується ЕД-8.

У конструкцію касети входить напрямна виготовлена ​​з поліаміду (ПА), який відноситься до термопластичних матеріалів. Матеріали цієї групи мають легкістю, стійкістю в агресивних середовищах, відмінними антифрикційними і демпфуючими властивостями, високим електроопору і малою теплопровідністю, але характеризуються зниженою міцністю, значною плинністю під навантаженням і низькою теплостійкістю. Термопласти мають хороші ливарні властивості, добре деформуються в нагрітому стані, зварюються і добре обробляються різанням.

Поліамід стеклонаполненного ПА 610-ДС, сорт 1 ГОСТ 17648-83 являє собою композицію поліаміду з відрізками скловолокна. Даний матеріал характеризується підвищеними механічними властивостями і теплостійкістю.

Межа міцності на розтяг а _в = 120 ... 152 МПА, 5 = 2,0 ... 2,8%, КС = 29 ... 60 кДж / м ^2, 137 НВ, температура розм'якшення 180 ... 200 ° С, щільність 1270 ... 1410 кг / м ^3.

Фіксатор виготовлений із сталевого листа

Це лист холоднокатаний, нормальна точність (Б), нормальна площинність (ПН), з обрізаною кромкою (О), товщина 0,8 мм., Зі сталі категорії 5 по контрольованим властивостями, якість поверхні по групі II, для нормальної витяжки (Н) , марка сталі 10, властивості матеріалу і якість поверхні за ГОСТ 16523-89.

Швелер виготовлений із сталевого листа

Лист холоднокатаний, нормальна точність (Б), нормальна площинність (ПН), товщина 2,0 мм., Зі сталі категорії 5 по контрольованим властивостями, якість поверхні по групі 11, для нормальної витяжки (Н), марка стали 10, властивості матеріалу і якість поверхні за ГОСТ 16523-89.

Планка також виготовлена ​​з листової сталі

Лист холоднокатаний, нормальна точність (Б), нормальна площинність (ПН), товщина 5,0 мм., Зі сталі категорії 10 по контрольованим властивостями, якість поверхні по групі II, властивості матеріалу і якість поверхні за ГОСТ 1577-81.

У конструкції застосований олов'яно-свинцевий припій ПОС-61. Цей припой є легкоплавким, м'яким і технологічним. Міцність паяних з'єднань на зсув до 30 ... 40 МПа.

Клей ВК-9 - багатокомпонентна епоксидна композиція з поліаміду. Клей гарячого тверднення, призначений для з'єднання металів і неметалів. Робочі температури від мінус 60 до 200 ˚ С. Міцність на зріз до 14 МПа, при 125 ˚ С-4, 5 МПа. [22]

4. ВИБІР І ОБГРУНТУВАННЯ Компонувальна СХЕМИ, МЕТОДІВ І ПРИНЦИПІВ КОНСТРУЮВАННЯ

4.1 Аналіз існуючих принципів конструювання

В даний час набули широкого поширення такі принципи конструювання, як моносхемний, схемно-вузловий, каскадно-вузловий, функціонально-вузлової і модульний [11].

Моносхемньтй принцип конструювання полягає в тому, що повна принципова схема радіоелектронного апарату розташовується на одній друкованій платі і тому вихід з ладу одного елемента приводить до збою всієї системи. Оперативна заміна вийшов з ладу елемента утруднена через складність його виявлення.

При схемно-вузловому принципі конструювання на кожній із друкованих плат розташовують частина повної принципової схеми радіоапарата, що має чітко виражені вхідні і вихідні характеристики,

Каскадно-вузловий принцип конструювання полягає в тому, що принципову схему радіоапарата ділять на окремі каскади, які не можуть виконувати самостійних функцій.

Функціонально-вузловий принцип конструювання знайшов широке поширення при розробці великих РЕА. Базовим елементом конструкції тут є ТЕЗ. Маючи необхідний набір ТЕЗ, можна побудувати цілий ряд РЕМ з різними технічними характеристиками.

При модульному принципі конструювання основні функціональні вузли взаємопов'язані з допомогою одного каналу. Щоб встановити зв'язок з модулем-приймачем, модуль передавач посилає потрібний сигнал разом з адресою по шині. Сигнали надходять на входи всіх підключених до каналу модулів, але відповідає тільки запитуваний. Застосовуючи цей принцип, можна побудувати РЕЛ з практично необмеженої складністю, зберігаючи при цьому гнучкість в її організації, так як розробник використовує рівно стільки модулів, скільки йому потрібно. Розробник може також легко модернізувати конструкцію, змінюючи або додаючи окремі модулі і отримуючи при цьому різні параметри. Саме за цим принципом побудована проектована ЛТС.

4.2 Загальні вимоги до конструкції АТС

Конструкція забезпечує розміщення обладнання станції в звичайних приміщеннях з висотою стелі не менше 3 м.

Конструкція забезпечує установку без фальшпола.

Розроблена апаратура забезпечує міцність при транспортуванні. Апаратура в упакованому вигляді забезпечує стійкість до перевезення автотранспортом, в закритих дорожніх вагонах, негерметизованих кабінах літаків і вертольотів, трюмах річкового транспорту.

Апаратура захищена від зовнішніх електромагнітних випромінювань.

Конструкція типових елементів заміни передбачає розміщення в ній друкованої плати, що відповідає міжнародному стандарту з розмірами 233,35 х 280 мм і можливістю установки на ній двох з'єднувачів. При цьому типові елементи заміни можуть замінюватися без будь-якого регулювання. ТЕЗи виконані швидкознімними і їх маса не перевищує 2,5 кг.

Конструкція виключає наявність жгутовой монтажу. Введення зовнішніх кабелів можливий як зверху стійки, так і знизу без зміни конструктиву.

Конструкція устаткування станції, його розміри, композиція, технічні форми і вибір забарвлення задовольняють загальним вимогам технічної естетики та ергономіки. Конструкція устаткування відповідає антропометричним вимогам.

Для того, щоб обладнання витримувало вплив кліматичних факторів, відповідне групі умов експлуатації, матеріали, металеві, неметалеві і неорганічні покриття обрані за ГОСТ 15150-69 для кліматичного виконання УХЛ.

4.3 Опис конструкції шафи

Шафа призначена для розміщення в ньому блоків електроніки та харчування, малюнок 2.

Габаритні розміри шафи:

- Висота - 2200 мм;

- Ширина - 986 мм;

глибина - 520 мм.

Шафа конструктивно складається з каркаса, бічних обшивок, передній і задній дверей. Каркас виконаний у вигляді верхньої та нижньої рам, бічних стійок, верхньої та нижньої обшивок. Рами виконані з одного типу труби прямокутного перерізу.

Кріплення стояків у каркасі до верхньої і нижньої рам здійснюється 16-ма болтами М8.

Передня і задня боку шафи закриваються дверима, які кріпляться в шафі за допомогою двох торцевих осей і замку з тягами.

Бічні обшивки до стійок каркаса кріпляться за допомогою 4-х гвинтів М8.

Двері представляють собою глуху по висоті листову сталь з привареними косинцями, на яких розташовуються контактують пружини. За допомогою цих пружин здійснюється контакт між бічними обшивками, передній і задній дверима.

У шафі забезпечується електричний контакт між каркасом, бічними обшивками, передній і задній дверима.

Для здійснення природної конвекції повітря у верхній і нижній обшивках каркаса і дверях передбачені вентиляційні отвори,

У шафі передбачається можливість встановлення дефлекторная пластин для перерозподілу повітряних потоків.

Максимальна вага обладнаного шафи не більше 250 кг.

4.4 Опис конструкції касети

Корпус касети призначений для розміщення в них блоків електроніки та харчування.

Габаритні розміри корпусу касети:

- Ширина - 874,18 мм;

- Висота - 265,9 мм;

- Глибина - 322 мм.

Корпус касети є збірною конструкцією, що складається з 2-х стінок і 4-х власників (2-х передніх і 2-х задніх) одного типорозміру.

Тримачі кріпляться до стінок самонарізуючими гвинтами М4. Усередині корпусу касети встановлюються легкознімні напрямні на 4 блоки, які кріпляться з одного боку за допомогою замкової конструкції, з іншого боку (з боку панелі) - входять у паз ізолятора з'єднувачів.

Панель кріпиться до власників із зовнішнього боку за допомогою планки, яка вставляється в утримувач, і гвинтів МОЗ.

На панелі запресовуються вилки з'єднувачів, на хвости яких встановлюються ізолятори для підключення, встановлення і кріплення кабельної перемички.

Для розведення харчування на монтажній стороні панелі встановлені силові контакти, на які одягаються наконечники з проводами живлення. За панелі харчування може бути розведено печаткою та окремими проводами.

Крок установки блоків, розміщених у корпусі касети кратний 20,32 мм.

Панель виконана товщиною не менше 3 мм,

4.5 Опис конструкції блоку

Блок складається з плати друкованого монтажу розміром 233,35 х 280 мм, на яку встановлюється пластмасова лицьова панель і два чи один електричний з'єднувач.

На лицьовій панелі встановлені дві засувки, які служать для закріплення блоку в каркасі касети.

На панелі є два уступу, службовці для вилучення блоку з каркасів або шаф з допомогою знімача.

Якщо на лицьовій панелі встановлюються органи управління і сигналізації, між власниками встановлюється планка, на якій кріпляться елементи сигналізації. З'єднувачі встановлюються вздовж сторони 233,35 мм і кріпляться заклепками. Електричне з'єднання з ПП здійснюється пайкою до друку.

4.6 Компонування шафи

Обладнання у вигляді блоків розміщено в касетах в шафі. Кожна касета утворює функціонально і конструктивно закінчений пристрій. Поєднання блоків та їх кількість в пристроях може змінюватися в залежності від ємності конкретної станції та її конфігурації. При цьому монтажних і конструктивних змін не потрібно. При необхідності в

шафі при наявності місця можуть бути розміщені додатково пристрою без будь-яких конструктивних доопрацювань.

У верхній частині шафи встановлений швелер. На ньому розміщена панель вводу живлення, блоки запобіжників з пристроями сигналізації їх перегорання і 2 розподільні колодки. На панелі введення розташовані клеми для підключення живлення 60 В. З розподільних колодок напруга - 60 В подається безпосередньо на джерело вторинного електроживлення, а + 60 в на блоки запобіжників. Блоки запобіжників містять запобіжники і схему сигналізації перегоряння запобіжників. Блок складається з лицьової панелі, на якій розташований запобіжник, вимикач, за допомогою якого можна відключити подається напруга + 60 В, і світлодіод, що сигналізує перегорання запобіжника, а також друкованої плати, на якій розміщені схема сигналізації і клеми, за допомогою яких здійснюється підключення блоку до плати введення і вторинного джерела живлення.

На каркасі шафи уздовж вертикальних стійок розташовані корпусні шини. Зв'язки їх з пристроями здійснюються за допомогою кабельних перемичок з наконечниками на кінцях.

Каркас також має клему з різьбленням М6 для підключення захисного заземлення.

Всі струмопровідні частини з напругою вище 42 В захищені від випадкового дотику до них обслуговуючого персоналу.

5. ВИБІР СПОСОБІВ І ЗАСОБІВ теплозахисту, герметизації, віброзахисту і екранування

5.1 Вибір елементів, для яких необхідно проведення докладного розрахунку теплового режиму

Розрахунок температури всіх вхідних в апарат елементів являє собою надзвичайно трудомісткий, а часто і практично важкоздійснюваним процес. У зв'язку з цим постає питання: для яких елементів необхідно

розраховувати температуру, щоб з заданою вірогідністю можна було судити про відповідність теплового режиму всього апарату вимогам технічного завдання [12].

Проаналізувавши пункт 3.1 даного курсового проекту зведемо дані за максимальною робочій температурі всіх радіоелементів в таблицю 3.

Таблиця 5.1 - Максимальні робочі температури елементів.

Таким чином, найменш теплостійких елементом є мікросхеми.

5.2 Вибір способу охолодження на ранній стадії проектування

Одним з основних питань, що визначають експлуатаційну надійність РЕА, є питання створення в приладі таких температур, при яких, тривала робота використовуваних в ньому елементів здійснювалася б у межах, передбачених для них ТУ.

Основна задача забезпечення необхідного теплового режиму полягає у створенні таких умов, при яких кількість тепла, розсіяного в навколишнє середовище, буде рівним потужності тепловиділення апаратури. Тоді температура нагрітої зони в приладі перестає наростати і теплові параметри при всіх інших рівних умовах стабілізуються [12].

При забезпеченні необхідного теплового режиму РЕА основні труднощі пов'язані з відведенням тепла, тобто охолодженням. Враховуючи тип та стану теплоносія, а також причину, що викликала його рух, способи охолодження РЕА можна розділити на наступні основні класи: газове (повітряний), рідинне, випарне, а також природне і примусове.

Спосіб охолодження багато в чому визначає конструкцію РЕА. Тому вже на ранній стадії проектування, тобто на стадії технічної пропозиції або ескізного проекту, необхідно вибрати спосіб охолодження РЕА, після чого можна приступити до попередньої опрацювання конструкції. Обраний спосіб охолодження повинен забезпечити заданий по ТЗ тепловий режим РЕА, що можна перевірити розрахунковим шляхом детальної проробки конструкції апарату або досвідченим шляхом після випробування макета або досвідченого зразка. Отже, якщо на ранній стадії конструювання ми неправильно виберемо спосіб охолодження, то це виявиться тільки на більш пізніх стадіях конструювання, в результаті чого робота буде зведена нанівець, а терміни створення РЕА значно збільшаться. Якщо до цього додати, що на ранній стадії конструювання ми маємо в своєму розпорядженні мінімальною інформацією про конструкції РЕА, то стане очевидним, наскільки відповідальна і складна задача вибору способу охолодження.

Для вибору способу охолодження перш за все потрібні такі дані:

- Сумарна потужність Р, що розсіюється в блоці;

- Діапазон можливої ​​зміни температури навколишнього

середовища T _{c max,} T _{c min;}

- Межі зміни тиску навколишнього середовища p _mах, p _min;

- Час безперервної роботи t;

- Допустимі температури елементів T _j;

- Коефіцієнт заповнення за обсягом До ₃

Ці вихідні дані недостатні для детального розрахунку теплового режиму, але їх можна використовувати для попередньої оцінки. Вибір способу охолодження на ранній стадії конструювання часто має імовірнісний характер, тобто дає можливість оцінити ймовірність забезпечення заданого по ТЗ теплового режиму РЕА при обраному способі охолодження, а також зусилля, які необхідно затратити при розробці майбутньої конструкції РЕА з урахуванням забезпечення теплового режиму.

Вибір способу охолодження можна виконати за допомогою графіків, що характеризують області доцільного застосування різних способів охолодження [12]. Ці області будуються за результатами обробки статистичних даних для реальних конструкцій, теплових розрахунків і даних випробування макетів.

Конструкція АТС являє собою набір шаф і входять до них касет і блоків (див. вище). Таким чином, нам заздалегідь відомий застосовуваний спосіб охолодження. Оскільки в конструкції АТС не є поверхонь з великими питомими потужностями розсіювання, то застосовується природне повітряне охолодження з перфорованим кожухом.

5.3 Вибір способів герметизації

Основна мета герметизації - запобігання впливу зовнішніх

кліматичних факторів.

Вибір способу герметизації обумовлюється сукупністю вимог до конструкції: умовами реалізації нормального теплового режиму, ремонтопридатністю, елементоемкостью реалізованої схеми, щільністю компоновки, поруч експлуатаційних вимог (зміна барометричного тиску, механічні дії, перепади температур) і надійністю [13].

У залежності від ступеня чутливості тих чи інших елементів або вузлів до дії агресивного середовища і від їх конструктивних особливостей застосовують різні способи герметизації, що відрізняються як методом виконання, так і складністю і вартістю.

Відомі способи герметизації за допомогою:

- Ізоляційних матеріалів;

- Непроникних для газів оболонок.

Захист виробів ізоляційними матеріалами може проводиться просоченням, заливанням, обгортування і обпресуванням [11].

Просочення виробів полягає в заповненні наявних у них каналів електроізоляційним матеріалом. Одночасно з заповненням каналів при просочення на всіх елементах конструкції утворюється тонкий ізоляційний шар, що захищає їх від впливу агресивного середовища. Одночасно із захисними функціями просочувальний матеріал підвищує електричну міцність виробу, скріплює механічно його окремі елементи, у багатьох випадках поліпшує теплопровідність. Просочення здійснюють зануренням виробів у рідкий ізоляційний матеріал. Після виймання виробу матеріал твердне. Процес затвердіння може проходити при нормальній температурі або із зовнішнім підігрівом.

При виборі матеріалів для просочування необхідно враховувати їх нейтральність до елементів просочується вироби, нетоксичність, волого-і нагревостойкость.

При герметизації заливкою всі вільні порожнини у виробі, в тому числі і простір між елементами і корпусом, заливають електроізоляційним матеріалом, який після затвердіння утворює досить товстий захисний шар. Так як заливний матеріал має велику масу, то при затвердінні в ньому виникають внутрішні напруження, які в ряді випадків можуть негативно позначитися на працездатності апаратури. Тому для пристроїв, чутливих до таких напруг, слід застосовувати пластичні електроізоляційні матеріали, які, полемерізуясь, утворюють пружну резінообразную масу. Зазвичай заливка становить 10-20% загального обсягу вироби, що істотно збільшує його масу. Тому там, де це необхідно, слід застосовувати піноутворюючі матеріали, що містять велику кількість непоєднувані повітряних порожнин.

Герметизація обволікання за технікою виконання аналогічна операції просочення, однак тут використовують в'язкі ізоляційні матеріали, що мають гарну адгезію до елементів виробу. Шар матеріалу, що утворюється на поверхні деталей, порівняно товстий і надійно захищає їх від впливу агресивного середовища.

Опресовування деталей і вузлів роблять у спеціальних формах термопластичними масами. Однак цей спосіб герметизації не набув великого поширення.

Захист виробів непроникними для газів оболонками - найбільш досконалий спосіб захисту вузлів і пристроїв, так як крім ефективного захисту він може мати можливість розгерметизації у виробничих умовах і при експлуатації.

Умови нормальної роботи виробів, захищених вакуумно-щільною герметизацією, залежать не тільки від якості герметизації, а й від захисту від агресивних компонентів, що входять до матеріали і середу об'єму, що захищається. Виділення вільних молекул води та інших агресивних речовин в герметизированном обсязі вироби може звести до мінімуму ефективність вакуумноплотной герметизації.

При розробці герметичних корпусів слід враховувати умови експлуатації і перш за все зміна барометричного тиску, зовнішні механічні дії і можливі перепади температури. Вакуумно-щільна герметизація може бути виконана з нероз'ємним і роз'ємними швами: першу використовують для захисту малогабаритних вузлів і пристроїв, другу - для порівняно великих блоків, які потребують профілактичної перевірки і нужденних у зміні її окремих елементів. Нероз'ємні герметичні конструкції роблять зі швами, виконуваними пайкою, зварюванням, клепкою, заливанням, склеюванням або замазкою спеціальними компаундами.

У рознімних герметичних конструкціях сполучаються між деталями (корпусом і кришкою) поміщають еластичну прокладку, а в герметизований обсяг вологопоглинач. Умова непроникності такого герметичного з'єднання - збереження у весь час його служби контактного тиску між прокладкою і сполучаються поверхнями.

5.4 Обгрунтування необхідності захисту від механічних впливів

У процесі експлуатації та транспортування РЕА піддається різним видам механічних впливів у вигляді вібрацій (основні параметри: частота вібрацій f, і виникає при цьому прискорення g ), Ударів (основні параметри: прискорення і тривалість) і лінійних прискорень.

Вібрації схильна апаратура, яка встановлюється на автомобільному і залізничному транспорті, у виробничих будівлях, на кораблях, літаках і т.п. Практично діапазон частот вібрації, що діє на апаратуру, має широкий межа. Наприклад, для наземної апаратура, яку переносять або перевезеної на автомашинах, частота досягає 120 Гц при прискоренні, чинному на прилади, до 6 g. Для літакової апаратури діапазон вібрації знаходиться в межах 3-3000 Гц при прискоренні від 4 до 10 g. Працююча в таких умовах РЕЗ повинна володіти віброміцність і віброустойчівостио.

Під вибропрочность розуміють здатність апаратури протистояти руйнівній дії вібрації в заданих діапазонах частот і при виникають прискореннях протягом терміну служби, а під вібростійкою апаратури - здатність виконання всіх функцій в умовах вібрації в заданих діапазонах частот і виникаючих при цьому прискорень [15].

Під час дії на систему ударного імпульсу сили рух її відбувається за законом вимушених коливань, а після дії - за законом вимушених коливань. Формою ударного імпульсу в найпростіших випадках може бути полусінусоіда, трапеція або прямокутник з тривалістю до половини періоду.

Практично удар може відбутися в будь-якому напрямку, а наростання і спад його вимірюються частками секунди. В результаті удару відбуваються коливання з великою амплітудою, дія якої і може викликати значні пошкодження в апаратурі, але завдяки демпфирующей здібності пружних елементів вони швидко згасають.

Удари можуть виникати внаслідок падіння приладу, зіткнення рухомих об'єктів, приземлення літака або маневрування вагонів залізничного транспорту і т.д. Миттєво діючі навантаження при цьому досягають l 000 g. Працююча в таких умовах РЕА повинна володіти ударостійкістю, тобто здатністю протистояти руйнівній дії ударів певного значення і після їх впливу нормально функціонувати.

При впливі на апаратуру удару мимоволі спрацьовують рухливі і неврівноважені обертові частини механічних систем (реле, муфти, фіксатори), самоотвінчіваются кріпильні деталі, порушується регулювання, ламається несуча конструкція і т.д.

При зміні швидкості на прямолінійній ділянці руху або криволінійному русі встановлені на об'єкті прилади зазнають прискорення, що еквівалентно збільшенню маси і при значній тривалості впливу потребує збільшення міцності конструкції. Практично в частках прискорення сили тяжіння в цих випадках може досягати 10-12 g і більше.

Механічний вплив шумів і акустичних ударів викликають значні коливання звукової частоти. Сильний шум викликає в апаратурі ряд небажаних явищ, що порушують її нормальне функціонування. Так, порушується вібрація керуючих реле, посилюється процес обгорання контактних пар і т.д. Явища резонансних коливань в області звукових частот можуть викликати різні несправності і поломки в чутливих елементах РЕА.

Одним з основних і найбільш ефективних методів підвищення стійкості конструкції РЕА, як транспортується, так і стаціонарної, до впливу вібрацій, а також ударних і лінійних навантажень є установка її на пружні опори. В якості таких опор використовують гумові, металлорезіновие або металлопружінние амортизатори. Дія амортизаторів грунтується на демпфування резонансних частот, тобто поглинанні частини коливальної енергії.

Амортизатори поділяються на низькочастотні, середньочастотні і високочастотні. У низькочастотних амортизаторів частота власних коливань у навантаженому стані не перевищує 4, для середньочастотних знаходиться в межах 8-12 і у високочастотних - в межах 20-30 Гц.

Низькочастотні амортизатори віброізолюючих частоти збурюючих коливань, лежать в діапазоні 5-600, середньочастотні - в діапазоні 15-600 і високочастотні в діапазоні 35-2000 Гц.

Між амортизаторами, ізолюючими вібрацію, і амортизаторами, ізолюючими удари, є істотна різниця. Якщо перші (м'які опори) покликані ізолювати від перевантаження коливальну систему, забезпечивши їй власну частоту нижче частоти вимушених коливань, то другі (жорсткі опори) покликані ізолювати систему, забезпечивши їй власну частоту вище частоти вимушених коливань.

Однак РЕА може піддаватися одночасно вібрацій і ударів. У цих випадках в умовах порівняно слабкою вібрації і частих ударів використовують протиударні амортизатори. Якщо ж переважають вібрації з порівняно рідкісними ударами, використовують виброизолирующие амортизатори.

Амортизатори використовують також і для звукової ізоляції підстав від шумливих об'єктів. При цьому ізоляція звукових коливань широкого діапазону частот іноді вимагає послідовного з'єднання амортизаторів з різними жестокостями.

5.5 Обгрунтування необхідності екранування

При проходженні потужних сигналів по ланцюгах зв'язку останні стають джерелами електромагнітних полів, які, перетинаючи інші ланцюги зв'язку, можуть наводити в них додаткові перешкоди. Джерелами електромагнітних перешкод можуть бути також потужні промислові установки, транспортні комунікації, двигуни і т.д. Для того щоб локалізувати, де це можливо, дію джерела полів або сам приймач перешкод, використовують екранування [11]. За принципом дії розрізняють електростатичне, магнитостатическое і електромагнітне екранування.

Електростатичне екранування полягає в шунтування на корпус здебільшого паразитної ємності, наявної між джерелом і приймачем наведень. В якості металевого листа, поєднаного з корпусом, служать деталі шасі, каркасів, обшивки стійок, панелей, субблоки, касет, спеціальні листові металеві прокладки на монтажній стороні плат, блоків, субблоків; екранні суцільні металеві шари н багатошарових друкованих платах і т.д.

З метою поліпшення екранування особливо чутливих до перешкод ланцюгів на обох сторонах друкованих плат сигнальні і заземлені екранні провідники чергують таким чином, щоб проти сигнальної лінії, що проходить з одного боку плати, завжди розташовувалася заземлена лінія з іншого боку плати. При цьому кожна сигнальна лінія виявляється оточеною трьома заземленими лініями, в результаті чого досягається не тільки ефективна екранування сигнальної лінії від зовнішніх перешкод, а й для корисного сигналу забезпечується подібна волноводу ланцюг від джерела до навантаження.

Магнитостатические екрани використовують для захисту чутливих ланцюгів, елементів і пристроїв від постійного і повільно змінюється змінного магнітного поля. У цьому випадку джерело або приймач наведення укладають на суцільний екран, виготовлений з феромагнітних матеріалів. Якщо в такий екран укладено джерело наведення, то магнітні силові лінії замикаються в ньому і далі не поширюються. Якщо в екран укладено приймач наведення, то силові лінії магнітного поля не проникають в порожнину екрану.

Зі зростанням частоти зростає роль вихрових струмів, відбувається витіснення магнітного поля з товщі екрану, що еквівалентно зменшенню магнітної проникності, і екран переходить в електромагнітний режим роботи. Магнітний екран однаково придатний для захисту від впливу зовнішнього магнітного поля і зовнішнього простору від магнітного поля, створеного джерелом всередині екрану.

Якість екранування постійних або повільно змінюються магнітних полів залежить від магнітної проникності екрану і опору магнітопровода, яке буде тим менше, чим товще екран і чим менше в ньому стиків і швів, що йдуть упоперек напрямку ліній магнітної індукції.

Електромагнітне екранування застосовують на частотах вище 3000 Гц. Екрани виготовляють з немагнітних і феромагнітних металів, що дає одночасне послаблення електричної та магнітної складових поля. Суть екранування зводиться до того, що під дією джерела електромагнітної енергії на стороні екрану, зверненої до джерела, виникають заряди, а в його стінах - струми, що утворюють у зовнішньому просторі поля, за напруженістю близькі до поля джерела, а по напряму - протилежні йому. У результаті всередині екрану відбувається взаємна компенсація полів, а з зовні його - витіснення зовнішнього поля полями вихрових струмів. Крім того, відбувається поглинання поля за рахунок втрат на джоулеву теплоту і на перемагнічування.

На АТС впливають електромагнітні поля в діапазоні частот: 0,15 МГц-1000МГц.

Поля частот великої напруженості можуть бути викликані що знаходяться поблизу випромінює центрами, передавачами радіоаматорів, джерелами призначеними для медичних цілей, передавачами для телефонного зв'язку з рухомими об'єктами і т.п.

Електрична складова електромагнітних полів максимально може досягати 10 В / М.

Магнітна складова електромагнітних полів максимально може досягати 2 * 10 ^-3 А / М.

У зазначених умовах вимоги до впливу електромагнітних полів на обладнання АТС нормується згідно з таблицею 5.2.

Таблиця 5.2 - нормування електричної та магнітної складових

6. РОЗРАХУНОК КОНСТРУКТИВНИХ ПАРАМЕТРІВ ВИРОБИ

6.1 Компонувальні розрахунок

Під компонуванням розуміється процес розміщення комплектуючих модулів, ЕРЕ і деталей на площині або в просторі з визначенням основних геометричних форм і розмірів. При компонуванні повинні бути враховані вимоги оптимальних функціональних зв'язків між модулями, їх стійкість і стабільність, вимоги міцності і жорсткості, перешкодозахищеності та нормального теплового режиму, вимоги технологічності, ергономіки, зручності експлуатації, ремонту.

Блок обміну повідомленнями розроблений у вигляді ТЕЗа, що зумовлює його конструктивні особливості. Конструкція типових елементів заміни передбачає розміщення в ній друкованої плати, що відповідає міжнародному стандарту з розмірами 233,35 х 280 мм. Таким чином, нам необхідно визначити розмістяться чи елементи БОС на одному Тезе або необхідно розбиття його на кілька ТЕЗ, Для цього розрахуємо настановну площа елементів блока за формулою:

, (6.1)

де S - повна настановна площа елементів;

Sycm - площа установки i - го типорозміру;

п - кількість елементів i - го типорозміру;

N - кількість типорозмірів.

Вихідні дані для розрахунку зведені в таблицю 5.

Склавши настановні площі всіх елементів отримаємо 8 = 21308,4 мм ^2. Площа друкованої плати S = 65338 мм ² Таким чином, можна зробити висновок про те, що всі елементи БОС, з великим запасом, можна скомпонувати на друкованій платі заданих розмірів.

6.2 Розрахунок теплового режиму

Блок РЕА представляє собою складну систему тіл з безліччю внутрішніх джерел теплоти. Точне аналітичне температурних полів всередині блоку неможливо через громіздкість завдання та неточності початкових даних: потужності джерел теплоти, теплофізичних властивостей матеріалів, розмірів кордонів. Тому при розрахунку теплового режиму блоків РЕА використовують наближені методи аналізу і розрахунку. Метою розрахунку є визначення температур нагрітої зони і середовища поблизу поверхні РЕА.

Таблиця 6.1 - Дані для компоновочного розрахунку.

Вихідними даними для розрахунку теплового режиму блоку в перфорованому корпусі є:

- Потужність, що розсіюється в блоці P _3, Вт;

- Потужність, що розсіюється елемента, що розраховується P _ел, Вт;

- Розміри корпусу блоку l _1, l _2, l _3, м;

- Площа поверхні елементів S _ЕЛ, м ^2;

- Коефіцієнт заповнення До _3;

- Площа перфораційних отворів S _П, м;

- Тиск навколишнього середовища H _1, Па;

- Температура навколишнього середовища T _C К.

Послідовність розрахунку.

Розраховуються: поверхня корпусу блока за формулою

; (6.2)

умовна поверхню нагрітої зони за формулою:

; (6.3)

питома потужність корпусу блока за висловом:

; (6.4)

питома потужність нагрітої зони за формулою:

; (6.5)

2. Знаходяться коефіцієнти ζ ₁ і ζ ₂ залежно від питомої потужності блоку корпусу блоку і питомої потужності нагрітої зони [12].

3. Знаходяться коефіцієнти, які залежать від атмосферного тиску навколишнього середовища, К _Н1 - До _Н2 = 1,0.

4. Розраховується коефіцієнт перфорації за формулою

; (6.6)

5. Знаходиться коефіцієнт К _п в залежності від коефіцієнта перфорації.

6. Визначається перегрів корпусу блока за формулою

; (6.7)

7. Визначається перегрів нагрітої зони за формулою

; (6.8)

8. Визначається середній перегрів повітря в блоці

; (6.9)

9. Розраховуються: питома потужність елементів за формулою

; (6.10)

перегрів поверхні елементів за формулою

; (6.11)

перегрів навколишнього середовища у елементів за формулою

; (6.12)

10. Знаходяться температура корпусу блока за висловом

; (6.13)

температура нагрітої зони за формулою

; (6.14)

температура поверхні елементів за формулою

; (6.15)

середня температура повітря в блоці

; (6.16)

температура навколишнього середовища у елементів

; (6.17)

Розрахунок теплового режиму зроблений за допомогою ЕОМ. Вихідні дані і результати розрахунку наведено у додатку.

6.3 Розрахунок конструктивно-технологічних параметрів ПП

6.3.1 Вибір і обгрунтування методів виготовлення ПП

Мініатюризація радіоелектронної апаратури у великій мірі залежить від технології виробництва друкованих плат, особливо багатошарових. Багатошарові друковані плати, зберігаючи властивості звичайних ПП, мають свої особливості: висока щільність монтажу; однотипність і відтворювалося електричної взаємодії між провідниками різних кіл (можливість обліку паразитних зв'язків і наведень, застосування екрануючих шарів); розміщення монтажу в однорідної діелектричної середовищі; більш висока стійкість внутрішніх шарів до кліматичних впливів; краща тепловіддача, менше число контактів входу і виходу [10].

Ці особливості МПП зумовили основні області застосування: для виконання з'єднань між інтегральними мікроузламі; в апаратурі, розміри і маса якої повинні бути мінімальними, а також потрібно екранування великого числа електричних ланцюгів; в апаратурі, де повинна бути забезпечена електрична стабільність по всьому тракту проходження сигналу.

Вимоги, що пред'являються до апаратури, такі як надійність, малі габаритні розміри і маса, забезпечення теплоотводов, оптимальне резервування, ремонтопридатність, а також економічність конструкції, визначили появу численних методів виготовлення M ПП. В даний час відомо близько двохсот конструктивно-технологічних способів отримання M ПП. У лабораторних умовах здійснюються 10-20 методів, а деякі вимоги виробничого, економічного і конструктивного характеру обмежують кількість методів, що застосовуються в промисловості до двох-трьох. Широке поширення одержали метод відкритих контактних майданчиків і метод металізації наскрізних отворів,

У методі відкритих контактних майданчиків міжшарові з'єднання виконуються за допомогою пайки виводів компонентів до контактних площадок будь-якого шару. У цьому способі головним критерієм якості є малий зсув шарів, для визначення максимально допустимого зсуву шарів МПП щодо один одного слід встановити технологічні критерії зсуву, керуючись при цьому електричними, технологічними і конструкційними вимогами. Говорячи про електричні параметри, в першу чергу необхідно мати на увазі забезпечення високої надійності друкованого монтажу, для чого треба уникати пробоїв і електричних замикань між провідниками та контактними майданчиками ПП. Окремі шари МПП виготовляються фотохімічним способом на односторонньому фальгірованном діелектрику. У шарах штампом вирубуються отвори так, щоб після їх складання в МПП до всіх контактних площадок був вільний доступ. Після складання в пакет плати поєднуються і спресовуються. Однак найбільше поширення отримав метод металізації наскрізних отворів.

Цей метод є порівняно простим і широко використовується нас в країні і за кордоном. У світовій практиці досягнуті певні успіхи у технології виготовлення МПП із застосуванням хіміко-гальванічної металізації для створення електричних міжшарових сполук. Металізація дозволяє підвищити щільність монтажу, скоротити число контактів, знизити тривалість виробничого циклу. Метод металізації наскрізних отворів по суті, єдиний метод створення конструкцій МПП з найбільш оптимальної електричної структурою, що забезпечує надійну передачу наносекундних імпульсів і розподіл харчування між активними елементами швидкодіючих обчислювальних машин. Виготовлення цим методом M ПП мають: більш короткі лінії зв'язків; можливість електричного екранування; поліпшення характеристик, пов'язане зі стійкістю до впливу навколишнього середовища в результаті розташування всіх друкованих провідників у масі монолітного діелектрика; можливість збільшення числа шарів без істотного зростання вартості і тривалості процесу. Більше 80% всіх M ПП виготовляються методом металізації наскрізних отворів. Такі плати можуть бути жорсткими, гнучкими і комбінованими. Суть методу полягає в наступному. Спочатку збирають пакет з окремих шарів з монтажними схемами на внутрішніх шарах (виконаними хімічним способом або позитивним) і з склеюються прокладок. На кожному окремому шарі з проводять малюнком пробивають базові (фіксують) отвори, за допомогою яких поєднують контактні майданчики по вертикалі. Число отворів встановлюється в залежності від розмірів плати. Дана операція проводиться на установці суміщення і пробивання фіксують отворів. Аналогічні отвори пробиваються і в листах прокладочною склотканини.

Після склеювання пресуванням шарів в монолітний пакет проводять свердління - на стінках отворів розкривають торці контактних майданчиків внутрішніх шарів. З'єднання їх один з одним та з контактними майданчиками зовнішнього шару здійснюється в результаті металізації отворів. Недолік - необхідність подтравливания діелектрика, що викликає небезпеку забруднення ізоляційного підстави продуктами травлення. Однак подтравливания діелектрика в отворах МПП дозволяє збільшити поверхню фольги в перехідному отворі приблизно на 300%. Це підвищує надійність міжшарового з'єднання.

Таким чином, вищевказані достоїнства методу металізації наскрізних отворів обумовлюють його використання при виробництві друкованої плати.

6.3.2 Розрахунок параметрів друкованого монтажу

Послідовність розрахунку:

1. Виходячи з технологічних можливостей виробництва вибирається метод виготовлення і клас точності 1111. Для виготовлення МІН вибираємо хімічний спосіб виготовлення, клас точності 3.

2. Визначаємо мінімальну ширину, мм, друкованого провідника по постійному струмі для ланцюгів живлення і заземлення:

; (6.18)

де J _мах - максимальний постійний струм, що протікає в провідниках, А;

J _{до n} - допустима щільність струму, А / мм ^2;

t - товщина провідника, мм.

;

3. Визначаємо мінімальну ширину провідника, мм, виходячи з допустимого падіння напруги на ньому за формулою

; (6.19)

де р - питомий об'ємний опір, Ом ּ мм ² / м;

l - довжина провідника, м;

U _доп - допустима падіння напруги, В.

4. Визначаємо номінальне значення діаметрів монтажних отворів d:

; (6.20)

де d _е - максимальний діаметр виведення встановлюваного ЕРЕ;

Δ d _АЛЕ - нижнє граничне відхилення від номінального діаметра монтажного отвору, мм.

r - різниця між мінімальним діаметром отвору і максимальним діаметром виводу ЕРЕ.

5. Визначаємо найменший номінальний діаметр контактної площадки за формулою

; (6.21)

де d - діаметр отвору, мм;

Δ d - верхнє граничне відхилення діаметра отвору, мм;

Δ t _по - верхнє граничне відхилення діаметра контактної площадки,

Δ t _mp - Значення подтравливания діелектрика в отворі, для МПП приймається рівним 0,03 мм;

b - гарантійний поясок, мм;

Δ t _no - нижнє граничне відхилення діаметра контактної площадки;

T _d - допуск розташування осей отворів, мм.

T _D - допуск розташування центрів контактних майданчиків.

6. Визначаємо найменше номінальне відстань l між двома контактними майданчиками за формулою:

; (6.22)

де D _1, D ₂ - діаметри контактних площадок, мм;

п - кількість провідників проходять між контактними майданчиками;

S, t - найменші значення основних розмірів для вузького місця. Для третього класу точності S = 0,25, t = 0,25;

Т ₁ - значення допуску розташування друкованого провідника, мм.

6.4 Повний розрахунок надійності

Розрахунок виконується на заключній стадії проектування, коли є (за результатами відповідних розрахунків) точна інформація про умови роботи елементів з урахуванням впливу зовнішніх і внутрішніх факторів, що впливають (температури, вібрацій, вологості тощо) [16].

Розрахунок виконується для періоду нормальної експлуатації при наступних основних припущеннях:

- Відмови випадкові і незалежні;

- Враховуються тільки раптові відмови;

-Має місце експонентний закон надійності.

При повному розрахунку надійності до уваги беруться не тільки електричної схеми, а й елементи конструкції (електропроводку, друковані плати, монтажні провідники, несучі конструкції і т.д.). Крім того, при повному розрахунку надійності облік електричного режиму та експлуатаційних умов роботи елементів повинен бути зроблений точно.

Вихідними даними для повного розрахунку надійності пристрою повинні бути наступні:

1. Електрична принципова схема та перелік використовуваних в конструкції елементів.

2. Значення коефіцієнтів електричного навантаження елементів. Якщо за результатами розробки схеми пристрою ці дані відсутні, то значення коефіцієнтів електричних навантажень повинні бути розраховані шляхом порівняння розрахункових рівнів навантажень елементів схеми з робочими характеристиками відповідних елементів конструкції.

3. Довідкові значення інтенсивностей відмов елементів.

4. Умови експлуатації елементів з урахуванням зовнішніх і внутрішніх факторів, що впливають.

5. Заданий час роботи, t [17].

Послідовність розрахунку:

1. Приймають рішення про те, які чинники, крім коефіцієнта електричного навантаження, будуть враховані.

Використовуючи результати конструкторських розрахунків, визначають значення параметрів, що описують враховуються фактори, причому ці значення бажано мати для кожного елемента.

2. Формуються групи однотипних елементів.

Ознаками об'єднання елементів в одну групу в даному розрахунку є не тільки функціональне призначення елемента, а й приблизна рівність коефіцієнтів електричного навантаження і параметрів, що описують інші враховуються експлуатаційних факторів.

Якщо для елементів одного й того ж функціонального призначення значення К _Н ≤ 0.05 ... 0.1, то такі елементи за коефіцієнтом електричної

навантаження допускається об'єднувати в одну групу.

3. Визначається сумарна інтенсивність відмов елементів з урахуванням коефіцієнтів електричного навантаження та умов їх роботи у складі пристрою. Користуються формулами

; (6.23)

; (6.24)

де λ _j (v) - інтенсивність відмов елементів j - групи з врахуванням електричного режиму та умов експлуатації;

λ _oj - довідкове значення інтенсивності відмов елементів j-ї групи, j = 1, ..., k;

n _j - кількість елементів у j-й групі, j = l, ..., к;

к - число сформованих груп однотипних елементів;

а (х _i) - поправочний коефіцієнт, що враховує вплив фактора x _i , I = 1, ..., m;

т - кількість прийнятих до уваги факторів.

4. За загальноприйнятим формулами для експоненціального розподілу підраховують показники T _0, P _Σ (t _з), T _cp, T _γ.

5. Підраховують показники відновлюваності РЕУ. Середній час відновлення розраховують за формулою:

; (6.25)

Імовірність відновлення РЕУ за заданий час t ₃ розраховують у припущенні, що час відновлення розподілено за нормальним законом за висловом

; (6.26)

Дані необхідні для повного розрахунку надійності зведені в таблицю 6.

Розрахунок зроблений за допомогою ЕОМ. Результати розрахунку наведені в додатку.

6.5 Розрахунок електромагнітної сумісності

Мета розрахунку електромагнітної сумісності є визначення працездатності пристрою в умовах впливу перехресних перешкод у лініях зв'язку.

Блок обміну повідомленнями виконаний у вигляді ТЕЗа на багатошарової друкованої плати третього класу точності з стеклотекстолита СТФ 2-35, покритої лаком УР231. Ширина провідників дорівнює 0,2 мм, відстань між ними - 0,15 мм. Максимальна довжина галузі зв'язку провідників активної і пасивної лінії становить 0,11 м. Максимальна напруга в активній лінії одно 5,2 В на частоті 190 кГц. У блоці використані мікросхеми серії 1533.

У стані логічної "1" перешкода слабко впливає на спрацьовування логічного елемента, тому розглянемо випадок, коли на вході мікросхеми логічний "0". При цьому U _вх ⁰ = 0,4 В, I _вх ⁰ = 0,4 мА, U _вих ⁰ = 0,4 В, I _вих ⁰ = 4,8 мА.

Таблиця 6.2 - Дані для розрахунку надійності.

Тоді можна визначити вхідний і вихідний опору за формулами:

, (6.27)

,

,

Визначаємо взаємні ємність та індуктивність паралельних провідників на поверхні ПП за формулою:

, (6.28)

де l - Довжина галузі зв'язку провідників, м;

δ - відстань між провідниками, м;

t - товщина провідника, м;

b - ширина провідника;

ε - діелектрична проникність середовища між провідниками, розташованих на зовнішніх поверхнях плати, покритої лаком.

, (6.29)

де ε _п і ε _л - діелектричні проникності матеріалу плати і лаку (для стеклотекстолита ε _П = 6, для лаку УР-231 ε _Л = 4)

.

Взаємна індуктивність визначається за формулою:

. (6.30)

.

Обчислюємо опір ізоляції між провідниками активної і пасивної лінії зв'язку за формулою:

, (6.31)

де ρ-питомий поверхневий опір підстави ПП, для стеклотекстолита р = 5 • ¹⁰ 10 Ом.

.

Визначаємо чинне напруга перешкоди на вході мікросхеми в режимі логічного "Про" за формулою:

. (6.32)

Порівнюємо чинне напруга перешкоди з завадостійкістю мікросхеми. Для мікросхем серії 1533 U _n = 0,4 В. Отже, дія перешкоди не призведе до порушення працездатності блоку.

7. ОБГРУНТУВАННЯ ВИБОРУ ЗАСОБІВ АВТОМАТИЗОВАНОГО ПРОЕКТУВАННЯ

Однією з найважливіших завдань конструювання РЕА є максимальне впровадження методів автоматизованого проектування, що в результаті повинно привести до мінімального участі людини в процесі створення конструкції. Основну роботу зі створення конструкції проводить ЕОМ, оснащена відповідним інформаційним і програмним забезпеченням.

Проектування РЕА і створення оптимального технічного рішення в стислі терміни пов'язано з труднощами, основними з яких є;

- Неможливість урахування людиною величезної кількості різноманітних факторів, що впливають на технічне рішення;

- Велика трудомісткість і вартість виготовлення макету виробу, особливо при інтегральної технології;

- Складність імітації умов, в яких повинна працювати сучасна РЕА.

Один із шляхів подолання цих труднощів без істотного збільшення чисельності працюючих - використання можливостей сучасних ЕОМ, що дозволяє замінити макет радіоелектронного вузла його математичною моделлю, комплекс вимірювально-випробувального устаткування - програмами аналізу, оптимізації та випробувань, а потім обробити вузол на ЕОМ за допомогою цього математичного комплексу.

У процесі проектування виникає необхідність значної частини обчислень, звернення до стандартних алгоритмах рішення типових завдань, ув'язки різних, часто суперечливих вимог етапів функціонального і конструкторського проектування, а також перевірки правильності результатів різних етапів проектування. У зв'язку з цим доцільно об'єднати окремі алгоритми в єдину автоматичну систему конструкторського проектування (САПР КП), орієнтовану на конкретну базу конструкцій.

Необхідно мати на увазі, що зміна конструкторської бази потребує переробки багатьох програм та алгоритмів існуючих САПР. Розробляються мови і системи програм повинні бути по можливості універсальними і мінімально залежать від конструктивно-технологічними особливостей проектованих модулів. Враховуючи складність програм, доцільно розробку САПР орієнтувати на РЕА певного класу, використовуючи ієрархічний принцип її конструкцій [18].

Система проектування друкованих плат PCAD є інтегрованим набором спеціалізованих програмних пакетів, що працюють в інтерактивному режимі. Засоби системи дозволяють проектувати принципові електричні схеми, друковані плати, в тому числі багатошарові, а також отримувати конструкторську документацію. [19]

У даному проекті був використаний PCAD, за допомогою якого була розроблена схема електрична принципова, розлучена і відкоригована друкована плата.

Також, за допомогою системи ACAD, були спроектовані складальні креслення друкованої плати і касети.

8. РОЗРОБКА ТЕХНОЛОГІЧНОГО ПРОЦЕСУ СКЛАДАННЯ І МОНТАЖУ

8.1 Розрахунок показників технологічності

Проектування технологічного процесу складання і монтажу радіоелектронної апаратури починається з ретельного вивчення вихідних даних (ТУ і технічних вимог, комплекту технічної документації, програми випуску, умов запуску у виробництво і т.д.). На даному етапі основним критерієм, що визначає придатність обладнання до промислового випуску, є технологічність конструкції.

Під технологічністю конструкції розуміють сукупність її властивостей, які проявляються у можливості оптимальних витрат праці, коштів, матеріалів, часу при технічній підготовці виробництва, виготовленні, експлуатації та ремонті в порівнянні з відповідними показниками конструкцій виробів аналогічного призначення при забезпеченні заданих показників якості [24].

Оцінка технологічності переслідує мети:

- Визначення відповідності показників технологічності нормативним значенням;

- Виявлення чинників, що роблять найбільший вплив на технологічність виробів;

- Встановлення значимості цих факторів і ступеня їх впливу на трудомісткість виготовлення і технологічну собівартість виробів.

Тип, обсяг випуску, тип виробництва та рівень розвитку науки і техніки є головними чинниками, що визначають вимоги до технологічності конструкції виробу. Для оцінки технологічності конструкції використовуються численні показники, які діляться на якісні та кількісні. До якісних відносять взаємозамінність, регульованість, контролепридатності та інструментальна доступність конструкції. Кількісні показники класифікуються на:

- Базові (вихідні) показники технологічності конструкцій, регламентуються галузевими стандартами;

- Показники технологічності конструкцій, досягнуті при розробці виробів;

- Показники рівня технологічності конструкції, що визначаються як відношення показників технологічності розроблюваного виробу до відповідних значень базових показників.

Номенклатура показників технологічності конструкцій вибирається залежно від виду виробу, специфіки та складності конструкції, обсягу випуску, типу виробництва та стадії розробки конструкторської документації. Відпрацювання конструкцій на технологічність включає:

- Комплекс робіт по зниженню трудомісткості і собівартості виготовлення виробів.

- Комплекс робіт по зниженню трудомісткості, циклу та вартості ремонту і експлуатації.

Всі блоки по технологічності діляться на 4 основні групи: електронні, радіотехнічні, електромеханічні і комутаційні.

Для кожного блоку визначаються 7 показників технологічності, кожен з яких має свою вагову характеристику . Величина коефіцієнта вагомості залежить від порядкового номера приватного показника в ранжированого послідовності і розраховується за формулою:

(8.1)

де q - порядковий номер ранжированого послідовності приватних показників.

Таблиця 8.1 - Значення ваговій характеристики приватних показників технологічності.