5.2. Создание средствами PCAD схемы принципиальной электрической

     Для построения электрических принципиальных схем был использован редактор P- CAD Schematic.

     При создании принципиальной схемы, символы  поочередно размещались на листе  и соединялись по образцу в задании. При оформлении принципиальной электрической схемы необходимо стремиться к минимальной длине соединений и к минимальному количеству изломов.

     Необходимо  удостоверится, все ли элементы оказались  на своих местах в цепи и не были допущены ошибки при соединении компонентов. Для проверки надо выбрать команду Utils/ERQ, после проверки появится отчет. В случае появления в отчете ошибок вида Error, необходимо пользуясь описанием ошибки найти причину и исправить.

     Генерация списка соединений для возможности дальнейшего проектирования осуществляется с помощью команды Utils/Generate Netlist. Кнопка Netlist Filename позволяет задать имя файла списка цепей. Формат списка цепей (Netlist Format) необходимо задать – P-CAD ASCII. Флажок Include Library Information рекомендуется установить, для того чтобы в файл была включена информация для менеджера библиотек.

     Полученная  принципиальная схема представлена в приложении А

6. Разработка конструкции печатной платы

     Для размещения компонентов на монтажно-коммутационном поле и для ручной, интерактивной или автоматической трассировки проводников используется редактор печатных плат P-CAD РСВ. В интерактивном режиме курсором отмечается начало и конец сегмента проводника, который сразу же трассируется с учетом препятствий. При этом соблюдаются все ограничения на проведение трассы, установленные пользователем.

     В качестве основы для печатной платы  был взят шаблон «P1775SNP.PCB». Данная плата  была выбрана из-за наименьшей площади, т.к. количество элементов достаточно мало. Для загрузки в редактор PCB элементов и связей, в соответствии с принципиальной схкмой, был использован пункт меню Utils/Load Netlist. Далее элементы были размещены на плате с расчетом на меньшую запутанность соединительных линий. Разъем SNP был размещен в соответствии с крепежными отверстиями.

     Далее для автоматической разводки был  использован встроенный разводчик  PCAD Shape Route. После запуска которого необходимо выбрать пункт меню Start Autoroute.

     Для лучшей помехоустойчивости для подведения земли был использован слой INT2. С помощью пункта меню Select Net была выделена и удалена разводка связи GND. Взамамен на слое INT2 была размещена заливка слоя, в качестве контактной связи был выбран GND. В результате была получена разводка печатной платы представленная в приложении В.

7. Создание конструкторской документации средствами САПР PCAD

     Конструкторская документация (КД) — графические и текстовые документы, которые в совокупности или в отдельности, определяют состав и устройство изделия и содержат необходимые данные для его разработки, изготовления, контроля, эксплуатации, ремонта и утилизации.

     В ходе оформления документации был создан перечень элементов. В  качестве шаблона был использована готовая разметка разработанная  в соответствии с гостом на лист формата А4.

     Полученная  документация находится в приложении Б. 

8. Расчет надежности

     Надежность –  свойство изделия (детали, компонента, элемента, узла, блока,  устройства,  системы)  выполнять  заданные  функции  (являться работоспособным) в течение требуемого промежутка времени.

     Надежность современной  электронной аппаратуры (ЭА) в значительной мере определяется надежностью составляющих ее компонентов, и границы сложности электронных систем зависят в основном от достижимого уровня надежности составляющих их технических средств.  Проблема  обеспечения надежности приобретает тем большее значение, чем сложнее ЭА. Разрешение противоречия между сложностью устройств и их надежностью является одной из важнейших инженерных задач.

     В основе проектирования надежности ЭА лежит математическая теория надежности, опирающаяся на статистическую теорию надежности. Обработка статистических материалов в области надежности привела к накоплению большой статистической информации. Разработаны статистические характеристики  и закономерности отказов ЭА. Теория надежности изучает природу и процессы возникновения отказов в технических системах, методы борьбы с  этими отказами, вопросы прогнозирования состояния работоспособности систем.

     В ходе расчёта надёжности определяется:

      1. - интенсивность отказов дискретных элементов. Мы берём произведение интенсивности отказов, что справедливо для идеальной последовательной модели.

     2. - суммарная интенсивность отказов устройств. Отказы суммируются с учётом практического применения, поскольку наша модель параллельно-последовательного типа.

     3. - время непрерывной работы при заданной вероятности безотказной работы.

       Для модели последовательно- параллельной  и Пуассоновского потока отказов  при n=0, вероятность безотказной  работы имеет экспоненциальный  вид и соотношение между

     Оценить Т можно по результатам разложения в ряд exp:

     

      

     Существует  грубая оценка надёжности по средству при которой вероятность безотказной  работы до того Р(t) равна -низкая.

      4. -Среднее время работы устройства до отказа.

     Исходными данными являются:

      , [1/час]-интенсивность отказа одного  элемента, -поправка на окружающую среду, -поправка на температуру,  -поправка на режим работы.

     Используя расчётные формулы, приведённые  выше, рассчитали основные показатели надёжности :

     Таблица 5. Расчет надежности элементов схемы

 
 

Суммарная интенсивность отказов:

, 1/час.

Время работы устройств до первого отказа:

111856 часов. Эта величина больше = 1000, но при этом .

     По  техническому заданию Р(t)=0,95>0,36 - слишком малая величина Время работы при вероятности безотказной работы Р=0.95:

      Т=5592 часа. Время непрерывной работы до первого отказа, вычисляемая в зависимости от вероятности. Полученное значение больше , при этом удовлетворяет требованию ТЗ по .

    Расчёт показывает, что проектируемое  изделие удовлетворяет техническому  заданию, но все расчёты являются  условными, так как нам не  известно удовлетворяет истинному распределению безотказности вероятность отказов этого изделия. Проблема оценки надёжности очень сложная, поэтому определяем в общем вероятностью. Мы можем предположить, что первый отказ произойдёт с вероятностью Р=0.95 не ранее, чем через 5592 часа. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

     В курсовом проекте была разработана  печатная плата модуля индикации  в программе САПР PCAD 2002. В процессе разработки была создана библиотека электрорадиоэлементов, схема принципиальная электрическая, а также разработана конструкция печатной платы. При разработке печатной платы были учтены требования для сведения к минимуму габаритов устройства.

     В завершение проектирования был произведен расчет показателей надежности прибора, при вероятности безотказной  работы Р=0.95.

     Конструкторские документы выполнены в соответствии с ГОСТом 2.102-68 средствами САПР PCAD.

     Разработанное устройство удовлетворяет всем требованиям  технического задания. Печатная плата обеспечивает высокую надежность температурных изменений, устойчива к влажности и т.д. В процессе были оформлены чертежи печатной платы при помощи САПР P-CAD 2002.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

СПИСОК  ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

 

1. Кечиев Л.Н. Проектирование печатных плат для цифровой быстродействующей аппаратуры .- М.: ООО "Группа ИДТ",  2007. -616 с.
2. В.Ю. Суходольский. Проектирование функциональных узлов на печатных платах. –СПб.: Изд. БХВ-Петербург, 2010г. - 480 с.
3. Бескид П.П.. Суходольский В.Ю.. Шапаренко Ю.М. Проектирование защищенных информационных систем. Учебное пособие. - СПб. : РГГМУ, 2008с. – 195 с.
4. Суходольский В.Ю., Румянцев В.В., Холуянов К.К. Проектирование функциональных узлов РЭС на печатных платах: Учеб. пособие. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2007. 108 с.
5. Соколов С.С., Суходольский В.Ю. Основы конструирования и технологии радиоэлектронных средств. Электрорадиокомпоненты, конструкции, надёжность: Учеб. пособие. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2004.

ПРИЛОЖЕНИЕ  А.Схема электрическая  принципиальная

 

ПРИЛОЖЕНИЕ  Б. Перечень элементов

ПРИЛОЖЕНИЕ В. Печатная плата