Структура і класифікація електронних засобів

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

СТРУКТУРА І КЛАСИФІКАЦІЯ ЕЛЕКТРОННИХ ЗАСОБІВ

План

1. Конструкція ЕС як система

2. Властивості конструкцій ЕС

3. Структурні рівні

4. Класифікація електронних засобів

1. Конструкція ЕС як система

Поняття "система" в техніці означає складну сукупність об'єктів і зв'язків між ними, призначену для реалізації заданих функцій. Як будь-яка складна складальна одиниця машинобудування чи приладобудування, конструкція ЕС відповідає трьом головним умовам сумісності: можливості композиції та декомпозиції, утворення при композиції нових якостей, не рівних сумі властивостей вихідних частин, наявності ієрархічного порядку в структурі. Перші дві умови системності означають, що в результаті процесу конструювання (композиції) повинно бути знайдено і відображено в конструкторської документації нове структурне утворення - конструкція ЕС (або їх частин), складене з вхідних в неї готових (покупних) і знову спроектованих частин, причому це структурний освіта повинна володіти новими якостями, не рівними сумі властивостей входять до нього частин.

Третя умова системності (ієрархічний порядок) виявляється у поділі конструкції на структурні рівні, або рівні входимость. Це означає, що високий рівень структури конструкції складається з частин її, що відносяться до більш низьких рівнів, або в термінах конструкторської документації (КД): складова частина, що відноситься до більш низького рівня входимость, входить в специфікацію частини більш високого структурного рівня.

2. Властивості конструкцій ЕС

Кожна конструкція характеризується певною системою властивостей, за якими можливе якісне або кількісне порівняння конструкцій.

Кількісні оцінки властивостей конструкції називають параметрами конструкції (У).

Якісно властивості конструкції відображаються її структурою (S), яка визначається схемою внутрішніх і зовнішніх зв'язків. Останні можуть бути наступних типів:

-Геометричні,

-Механічні,

-Електричні,

-Магнітні,

-Теплові і т.п.

Одні й ті ж властивості конструкції можуть бути отримані в результаті реалізації різних структур.

Для представлення абстрактної моделі конструкції ЕС може бути використаний апарат теорії множин.

Якщо позначити

безліч структур через S = {S i, i = 1,2, ..., n},

безліч параметрів Y = {Y j, j = 1,2, ..., m} і

безліч взаємодій X = {X k, k = 1,2, ..., l},

то абстрактна модель виразиться як

К = S ∩ Y,

де ∩-символ перетину множин S і Y,

S i = S (S 1, S 2, ..., S n; y 1, y2, ..., y n; x 1, x 2, ..., x l, t),

Y j виражається аналогічно.

Інакше кажучи, як самі деякі структури, так і їх параметри, а в загальному це властивості конструкції К, є функціями великого числа факторів, пов'язаних із зовнішніми впливами, параметрами елементів і схемами зв'язків між ними і зовнішнім середовищем; причому багато хто з цих факторів взаємозалежні і часто при аналізі моделі невідомі.

Висновки:

Формалізація процесу конструювання з математичної точки зору є погано формульованій завданням.

Для конструювання ЕС в цілому зараз не можна встановити алгоритм цього процесу, придатний для ЕОМ.

Для приватних формалізованих задач конструювання (вибору номіналів, допусків, оптимального розміщення та трасування тощо) застосування алгоритмів не тільки можливо, але і необхідно в конструкторській практиці.

Процес конструювання зводиться в даний час до логіко-математичного пошуку оптимуму при послідовному удосконалення початкового варіанту, отримуваного на основі наступності та вимог ТЗ.

Для практичних цілей були розроблені 36 кодифікованих властивостей конструкцій ЕС, об'єднаних у п'ять груп (табл. 1)

Таблиця 1

Функціональна внутрішня

зв'язок

Поєднай-

тість

Надійність

Технологи-

чностью

Патент-

ність

Електрична (включаючи допускового питання)


Електромагнітна


Теплова


Просторова (включаючи розташування центру ваги)


Механічна (включаючи розташування центру жорсткості)

З об'єктом: просторова, вагова, електрична, електромагнітна



З оператором

ергономічна, естетична

Безвідмовність при впливі: вібрації, ударів, лінійних прискорень, тепла, теплових ударів, холоду, вологи, бризок, води, хімічного середовища, цвілі, пилу, піску, радіації, тиску


Довговічність


Збереженість


Ремонтнопрігод-

ність


Кількість ЗІП

Уніфікація і стандартизація



Преемстве-

ність



Однорідність комплектації



Збируваність і стиковка


За деталей і вузлів власного виробництва


За матеріалами

Патентно-здатність


Патентна чистота.

Як видно з таблиці, ці групи властивостей конструкції ЕС відображають власне ті групи вимог до конструкції, які пред'являються її творцями - розробниками і виробниками та її споживачами, а саме:

-Технічними вимогами,

-Виробничо - технологічними,

-Експлуатаційними,

-Юридичними.

Перша група вимог визначається електричними і механічними вихідними параметрами такими як, наприклад, чутливість приймача, вихідна потужність передавача, швидкодію ЕОМ, діапазон робочих частот, вага, габарити і т.п., а також ступенем стійкої роботи ЕС в умовах електромагнітних наведень і внутрішніх перегрівів .

Друга група відбиває в основному вимоги технологічності, серійноспособності і економічності ЕС.

Третя група вимог включає в себе питання забезпечення надійності, ремонтопридатності, готовності ЕС, а також питання ергономіки і технічної естетики. Причому вимога надійності може, у свою чергу, бути розкрито більш повно, як вимоги забезпечення вібро-і удароміцності, вібростійкості, температурної стабільності, вологозахищеністю, герметичності і т.д.

У таблиці властивості конструкції, забезпечення яких задовольняють першої групи вимог, підкреслені суцільною лінією, другої групи - пунктиром і третьої - штрих-пунктиром.

Юридичні вимоги цілком однозначно визначаються патентними властивостями.

3. Структурні рівні

Структурний дроблення конструкції дає економічні переваги при розробці, виробництві і експлуатації ЕС і переслідує три мети:

паралельне конструювання частин;

паралельне виготовлення частин;

підвищення ремонтопридатності.

Паралельне конструювання частин, що входять в конструкцію, значно прискорює процес конструювання. Воно можливе завдяки виконанню умов розмірної сумісності, що передбачає взаємне призначення для сполучуваних частин габаритних і приєднувальних розмірів, а також суміщаються електричних параметрів у межах передбачених допусків. Паралельне виготовлення частин, що входять у різні структурні рівні, йде з незалежних виробничим циклам, стикаються тільки при збірці конструкції. Це прискорює виробництво в десятки разів. Ремонтопридатність при експлуатації підвищується завдяки спрощенню пошуку несправностей і можливості ремонту агрегатним способом, тобто шляхом заміни великих частин. Надалі можливий ремонт цих частин.

Кожна конструкція ЕС в залежності від призначення має свою, властиву їй конкретну структуру. Проте вимоги стандартизації накладають обмежувальні рамки на це розмаїття. Можна уявити деяку узагальнену таку структуру і на її основі розглянути у загальному вигляді основні структурні особливості, справедливі в принципі для всіх конструкцій.

Типова структура конструкції сучасних ЕС складається з електричної бази як вихідного функціонального матеріалу і чотирьох рівнів, від нульового до третього, з яких нульовий і перший називаються нижчими, а другий і третій - вищими.

Елементна база складається з електрорадіоізделій (Ері), що входять у перелік елементів електричної принципової схеми ЕС (або частин) як комплектуючі вироби. Ері включають в себе наступні класи:

1) електрорадіоелементи (ЕРЕ) - дискретні резистори, конденсатори, кварцові фільтри, тощо, моточні вироби (трансформатори, дроселі, котушки індуктивності, електромагнітні лінії затримки і ін);

2) електровакуумні вироби (Еві) - радіолампи, електронно-променеві прилади, електричні світлові табло тощо;

3) напівпровідникові прилади (ППП) - транзистори, тиристори й т.д.;

4) інтегральні схеми (ІС);

5) вироби електроприводу та автоматизації (ІЕПА);

6) контрольно-вимірювальні прилади (КВП);

7) комутаційні вироби (КІ);

8) мікропроцесорні компоненти (МПК)

9) волоконно - оптичні кабелі з з'єднувачами (ВОКС).

Елементна база - ще не конструкція ЕС. Конструкція починається з функціонального вузла. Функціональний вузол представляє собою первинне структурне утворення і відноситься до нульового структурному рівню. Існують три різновиди функціональних вузлів: мікроскладені, друковані вузли та гібридно-інтегральні вузли.

Мікрозборки відносять до подуровню нульового рівня структури РЕЗ. Вони входять до складу друкованих вузлів (корпусні мікроскладені) і гібридно-інтегральних вузлів (безкорпусні мікроскладення).

Схема структури ЕС має дві паралельні гілки: по друкованому (ліва частина схеми) і гібридно-інтегральному виконання вузлів (права частина). У сучасних ЕС знаходять застосування обидва конструктивно-технологічні виконання.

Перший рівень складається з модулів, другий з блоків, а третій є остаточно оформлену конструкцію РЕЗ в цілому, тобто самостійне в експлуатаційному відношенні виріб у вигляді складальної одиниці.

У залежності від складності конструкції ЕС розрізняють комплекси, системи, радіоелектронні пристрої (РЕУ), блоки, функціональні вузли (ФУ), деталі. Такий поділ відрізняється від положень ЕСТД (комплекси-складальні одиниці-деталі); однак на практиці воно найбільш поширене.

4. Класифікація електронних засобів

Класифікація ЕС за окремими ознаками, наприклад призначенням, об'єкту установки і умов експлуатації визначена давно і досить суворо, а за функціонально конструктивними ознаками знову - таки в різних джерелах багатоваріантна. Можна навести багато прикладів, де одним і тим же терміном позначаються зовсім різні за своїми функціями і конструктивної складності вироби: напівпровідниковий прилад (транзистор) і вимірювальний прилад (вольтметр ламповий); імпульсний пристрій (тригер) - радіоприймальний пристрій (транзисторний приймач); блок конденсаторів змінної ємності - блок індикатора кругового огляду і т.д. Тому зупинимося на видах класифікації ЕС за такими ознаками:

- За функціональною складності, тобто за кількістю і рангом функцій, виконуваних виробом;

- Конструктивної складності, що визначається числом елементів конструкції і числом з'єднань між ними, обраної елементної базою та у спосіб компонування;

- Призначенням;

- Об'єкту установки;

- Видом сигналу та діапазоном частот.

За функціональної складності поділ, наприклад ЕС може бути представлено у вигляді такої ланцюжка (зверху вниз): радіотехнічна система - комплекс радіоелектронних пристроїв - радіоелектронне пристрій (РЕУ) - блок - субблок - функціональний вузол.

Радіотехнічна система являє собою сукупність сигналів в просторі, операторів та радіоелектронної апаратури, розміщених на об'єктах у певних точках на поверхні або в просторі, що діють в умовах перешкод та зовнішніх збурень, *) наприклад, система посадки літака.

Комплекс радіоелектронних пристроїв - сукупність РЕУ, об'єднаних, як правило, на одному об'єкті і є закінченою частиною, наприклад наземний і бортовий комплекс радіозв'язку літака із землею.

Радіоелектронне пристрій - частина комплексу, вирішальна основну цільову функцію, функціонально і конструктивно закінчена і, головне, автономно експлуатована, наприклад телевізійний приймач з антеною.

Визначення блоку, субблока, функціонального вузла дивися в розділі термінології ЕС.

За конструктивної складності, яка визначається виразом:

З = k 1 (k 2 N + k 3 M), (1)

де k 1 - масштабний (нормуючий) коефіцієнт щодо конструкції прототипу,

k 2, k 3 - вагові коефіцієнти, що враховують ймовірності відмов елементів і сполук,

N, M - число схемних елементів і з'єднань між ними, відповідно електронні засоби, поділяють на багато - і моноблочні конструкції, функціональні осередку, мікроскладені, мікросхеми та функціональні компоненти.

Многоблочная конструкції виконують у вигляді шаф, стійок, пультів, моноблочні - вигляді контейнерів або окремих корпусірованних приладів, функціональні осередку - у вигляді збірок ЕРЕ і корпусірованних ІС на друкованих платах або зборки з МСБ на металевих рамках. Мікросхеми та функціональні компоненти (оптрони, інтегральні пьезофільтри, фільтри ПАР, джозефсоновские прилади, прилади на ПЗЗ і ЦМД та ін) часто корпусіруются і являють собою вироби електронної техніки, що випускаються для широкого застосування Мінелектронпрібором. У сукупності вони утворюють елементну базу сучасних ЕС.

За призначенням ЕС ділять на засоби:

- Радіомовлення та телебачення;

- Радіоуправління і телеметрії;

- Радіоастрономії;

- Радіовимірювальні;

- Обробки даних та інформації;

- Запису і відтворення;

- Медичні та промислові ЕС.

По об'єкту установки вони класифікуються на три основні категорії, в кожній з яких існують групи, а саме бортові (літакові, космічні, ракетні), наземні (возяться, що носяться, переносні, побутові, стаціонарні) і морські (суднові, буйкові).

По виду сигналу та діапазоном частот вони можуть бути аналоговими, цифровими та НВЧ.

На закінчення відзначимо, що ЕС, а зокрема РЕЗ може приймати різні конструктивні форми залежно від його функціональної складності і системи інтеграції використовуваних в ньому ІС. Наприклад, при високому ступені інтеграції і відповідної функціональної складності (понад 10000 елементів) пристрій може бути укладена в один об'єм, що має форму моноблоку, осередки, мікроскладені і навіть одного кристала. При недостатньому ступені інтеграції формоутворення радіопристроїв йде по шляху створення багатоблокової конструкції. Це положення відображає табл.2, в якій показано залежність формоутворення конструкцій РЕЗ від ступеня інтеграції мікросхем.

Таблиця 2

Ранг функциональ-ної

Складність РЕЗ

Форма конструктивного виконання при кількості елементів в ІС


не більше 100

100 ... 1000

1000 ... 10000

більше 10000

Пристрій

Многоблочная

конструкція

Моноблок

або ФЯ

МСБ

** НВІС

Блок

Моноблок

МСБ

БІС

__

Субблок

Функціональна

осередок

* БІС

__

_

Функциональ-ний вузол

ІС, гібридна ІС, функціональний компонент

__

__

__

* БІС - велика інтегральна схема,

** НВІС - надвелика інтегральна схема.

У наведеній вище таблиці можна вказати конкретні види конструктивів: Многоблочная конструкція - ЕОМ EC 1045, моноблок - мікрокалькулятор на друкованій платі "Електроніка МК36", МСБ - мікрокалькулятор на скляній підкладці з крісталлодержателямі серії К145 "Електроніка Б3 - 04", НВІС - однокристальна ЕКВМ спецвироби .


Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Комунікації, зв'язок, цифрові прилади і радіоелектроніка | Реферат
46.6кб. | скачати


Схожі роботи:
Класифікація та характеристика електронних засобів навчання
Класифікація мультимедійних електронних засобів навчального призначення
Види електронних платіжних засобів
Радіаційна стійкість електронних засобів
Уніфікація конструкцій електронних засобів
Метрологічне забезпечення випробувань електронних засобів
Теплові і механічні характеристики електронних засобів
Фактори що визначають побудову електронних засобів
Художні питання конструювання електронних засобів
© Усі права захищені
написати до нас