63531

Загальні поняття конструювання

Лекция

Астрономия и авиация

Конструювання як інженерна діяльність є процесом пошуку знаходження і відображення в конструкторській документації форми розмірів складу виробу деталей вузлів використовуваних матеріалів комплектуючих виробів взаємне розташування частин і зв’язки між ними вказівок...

Украинкский

2014-06-21

483.5 KB

5 чел.

Зміст.

[0.1] 4.3. Внесення змін до КД. Порядок її реєстрації та обліку.


  1.  Загальні поняття конструювання.

Конструювання – як інженерна діяльність є процесом пошуку, знаходження і відображення в конструкторській документації форми, розмірів, складу виробу (деталей, вузлів), використовуваних матеріалів, комплектуючих виробів, взаємне розташування частин і зв’язки між ними, вказівок щодо технології виготовлення – з метою забезпечення виробництва виробу з заданими властивостями при найменшій трудоємності виробу.

Ретроспектива та основні завдання сучасного проектування ЕА.

Конструювання РЕА почалося одночасно з винаходу радіо. Більш того винахід радіозв’язку як відомо зобов’язаний розробці раціональної конструкції когерер (декодер). Основою конструкції тих часів був дерев‘яний ящик на якому з внутрішньої сторони на стінках розміщувалися необхідні складові частини пристрою. З‘єднання здійснювалось за допомогою дротів, клем і гвинтів. З часу винаходу електронної лампи за мірою збільшення коефіцієнта підсилення в каскаді зросла роль екранування. Тому в кінці 20-х замість дерев‘яної з‘явилась металеві основи (шасі) яка покращила екранування.

На початку 30-х електронні підсилювачі почали використовувати в телефонії, де вже існували перевірені часом традиції конструювання апаратури у вигляді стойки – вертикальної рами з розташ0,0ованими один над одним блоками. Така конструкція була першим носієм прогресивної ідеї розбиття складної апаратури на прості частини (вузли). Як наслідок такої ідеї сформувалася ієрархічна структура конструкції.

З початку 40-х вся апаратура стала не стаціонарна, а „передвижная, поэтому возникли дополнительные требования, влагоустойчивость”.

РЕА на електронних лампах прийнято тепер називати апаратурою 1-го покоління.   

50-ті роки – значне ускладнення конструкції РЕА особливо імпульсна апаратура і апаратура дальньої навігації. В зв’язку з цим різко зросли трудоємність складальних робіт. Необхідність її зменшення заставило звернутися до давно запропонованих, але мало використовувати ідеї других схем (ДС).

ДС – являє собою пластину з друкованим рисунком, електрофізичні властивості якого виконують функції монтажних з‘єднань і пасивних елементів схеми даного пристрою або його частини. Від загальної ідеї в той час був використаний лише принцип друкованого монтажу на основі друкувальних з‘єднувальних плат, всі елементи при цьому залишаються навісними.

РЕА на напівпровідникових приладах називаються апаратурою 2-го покоління.    

На початку 60-х цифрові методи обробки сигналів дозволили сформувати уніфіковані вузли загального використання, не прив’язані до конкретного пристрою, це дало поштовх виробництву ІС. Для оцінки складності ІС введений показник ступеня інтеграції к.

к =  lg N

N кількість елементів в еквівалентній електричній схемі інтегральної мікросхеми.

НВІС

к ... 1(ІС1)  2(ІС2)  3(ІС3)  4(ІС4)  5(ІС5)

                N...  до10  11-100  101-10 ВІС   10001-10

 1001-10

 РЕА на основі ІС 1го та 2го ступеня інтегрування називається апаратурою 3-го покоління. (початок 70-х) .

Основою конструкції функціонального вузла стала друкована плата (ДП). В наступні роки (до кінця 70-х) електронна промисловість продовжувала розширювати номенклатуру без корпусної електронної бази і збільшувати ступень інтеграції ІС.

80-90-ті отримали розвиток крупно форматні гібридно- інтегральні вузли (ВГІК), яким передбачено частково замінити друковані вузли. ВГІК виконуються на платі розмірами 170х75 мм. Плата покрита ізоляційним слоєм з скло емалі, на поверхні якого виконано друкарський рисунок за технологією товстих плівок, до складу якого відносяться провідники і резистори, а також деякі конденсатори. РЕА на основі ВГІК наз. апаратурою 4-го покоління.   

з 90-х електронна промисловість веде засвоєння ІС5 (5-го ступеня інтеграції) – над великих інтеграційних схем з програмованою логікою (мікропроцесорні комплекти і волоконно-оптичних кабелів з з‘єднувачами ВОКЗ).

Конструкції РЕА на основі ІС5, ВГІК та ВОКЗ наз.  апаратурою 5-го покоління.        

Під конструкцією ЕА розуміється впорядкована сукупність вхідних властивостей та їх взаємозв’язків, яка призначена для обробки електричних магнітних сигналів і прилаштоване до виробництва.

До конструкції ЕА пред‘явленні вимоги (ТЗ на розробку).

Потрібно прагнути при розробці до мікромініатюризації – мінімальна маса та габарити. При цьому необхідна відповідна технологічність, надійність і забезпечення теплових режимів.

Особливість проектування ЕА полягає в тому, що окрім просторових та електронних зв’язків мають бути забезпечені min температура цього пристрою (надійність), min електромагнітні зв‘язки.     

Ці особливості є настільки суттєвими, що відокремлюється проектування ЕА в особливий вид інженерної діяльності.

Основні вимоги до конструкції ЕА процес конструювання (проектування) починається з аналізу завдання на розробку.

  1.  Технічне завдання починається з найменування виробу та області його використання.
  2.  Тактико - технічні вимоги (∑вх і вих парам) (Рвх, Рвих, Р спож, , m, а * в * h, , k p),
  3.  Масо габарити розробки.
  4.  Вимоги до надійності.
  5.  Вимоги до технологічності.

      1.1 Вимоги до технологічності.

Технологічність буває експлуатаційна і виробнича.

Технологічність (виробнича та експлуатаційна) прилаштованість ЕА до  min витрачання трудових, енергетичних та матеріальних ресурсів в процесі розробки, постановці виробу на виробництві, а також серійному його виробництві.

Виробнича і експлуатаційна технологічність.

Виробнича – це матеріалоємність, трудоємність та собівартість.

Експлуатаційна – це:

  •  взаємозамінюваність;
  •  доступність;
  •  контролепридатність;
  •  забезпеченість;
  •  легкозамінюваність – оперативність ремонту та профілактики.

1.2. Вимоги до рівня стандартизації та сертифікації.

Стандартизація – це введення певних обмежень.

Можуть бути такі види стандартизації:

  •  обмеження (симпліфікація) - обмеження по електронній базі;
  •  типізація – передбачає введення типових технологічних організаційних та конструкторських рішень;
  •  агрегатування – створення нових електронних пристроїв з більш простих та надійних агрегатів;
  •  уніфікація –це використання при проекті ЕА обмеженого переліку функціональних уніфікованих модулів..

1.3. Вимоги до ергономічності та естетичності.

Патентно – правові вимоги до апаратури це товарний знак, патентна частота.

Умови експлуатації пристрою.

Патентно правові вимоги (ППВ) – регламентують умови при яких технічні рішення стають промисловою власністю.

Промислова власність є поняттям міжнародного права. Згідно з нормами цього права до поняття промислової власності на технічне рішення відносяться:

  •  винаходи;
  •  промислові зразки;
  •  товарні знаки;

Технічне рішення, юридичного оформлення, яка характеризується новизною, корисністю і суттєво відрізняється відносно відомих рішень, відповідає вимогам охороноздатності.

Технічне рішення  визначається новим, якщо додати пріоритету його сутність відома необмеженій групі людей. Рішення, яке суттєво відрізняється від інших рішень, характеризується новою сукупністю ознак, які є позитивний ефект.

Корисністю називається позитивний ефект, який принесе технічне корисне рішення, у  випадку його використання, не одноразово, а багатократно.

Юридичне оформлення – означає оформлення технічного рішення у вигляді авторського свідоцтва.

Авторське свідоцтво – юридичний документ, який підтверджує визнання технічного рішення винаходом на підставі експертизи і фіксує авторство і пріоритет.

1.4. Вимоги патентної чистоти.

Патентна чистота характеризує неналежність даного технічного рішення до патентів тієї країни, де воно використовується.  Патентна чистота є поняттям локальним, тобто визначається лише у відношенні до конкретних країн і на визначений термін (якщо конструкція призначена лише до використання в межах України, тоді перевіряти її на патентну чистоту доцільно лише в межах нашої країни).

Термін дії патенту обмежений. Закон передбачає граничний термін (15-20 років). Після цього патент втрачає силу. Перевірці на патентну чистоту підлягають основні частини виробу, завдяки яким виріб набуває якості, не притаманній відомим пристроям, які вигідно відрізняють його від виробів аналогічного призначення. Обидві групи властивостей (обороноздатність і патентна чистота) знаходиться у непрямому зв’язку між собою (винахід може бути патентно-чистим, але не охоронно здатним).


1.5.  Конструкція РЕА як система та рівні розподілу ЕА за функціональною складністю.

Система – означає складну сукупність об‘єктів і зв’язків між ними, призначену для реалізації заданих функцій. Як і кожна складальна одиниця приладобудування, конструкція РЕА відповідає 3 головним вимогам системності:

  1.  можливість композиції і декомпозиції (можна розібрати і зібрати);
  2.  виникнення при композиції нових якостей, які не дорівнюють сумі властивостей складових частин;
  3.  ієрархічний порядок в структурі.

Перші 2 умови системності означають, що в результаті процесу конструювання (композиції) повинні бути знайдені і відображені в КД нове структурне утворення – конструкції РЕА, яке складається з існуючих (закупних) і нових спроектованих частин.

Третя умова полягає у розділенні конструкції на структурні рівні або рівні збіжності.

Типова структура на сучасному РЕА складається з елементної бази як початкового матеріалу і 4 рівнів (від ǿ до 3). З яких ǿ і 1 називаються нижчими рівнями, а 2 і 3 –вищі рівні.

Структурні рівні:

  •  друковані вузли;
  •  мікроблоки;
  •  шкафи та стійки.

Елементна база – ще не конструкція.

конструкція

ІІІ

 

ІІ

  

І

 

0

  1.  

 

2. Організація процесу проектування ЕА.

2.1. Взаємозв’язок конструктора та технолога в процесі проектування ЕА.

Конструктори та технологи, а також їх розподіли з самих ранніх етапів – до запровадження виробу у виробництво та експлуатацію, мають тісну взаємодію між собою. На перших етапах розв’язується питання конструктивної та технологічної приємственности. Знаходяться оригінальні деталі та вузли, обговорюється необхідність розробки. На подальших етапів розв’язується питання компонування з урахуванням вимог зручності складання, ремонту, контролю.

Одночасно узгоджуються параметри, які контролюються і припустимі відхилення.

В деяких випадках у відповідності з технологічними вимогами, конструкція може корегуватися: компонування, значення параметрів, допуски, матеріал. Може знадобитися доробка технологічних процесів (ТП) : підвищення їх стабільності, розпізнавальної здатності, відтворення, розробка нових для даного підприємства ТП.

Особливо взаємодіють конструктори та технологи при узгодженні КД та оцінки технологічності конструкції на всіх етапах конструкторського проектування.

2.2. Системний підхід до процесу проектування ЕА.

Зміст системного підходу при проектуванні сучасних РЕЗ полягає в тому, що знаходиться оптимальний розвиток при одночасному урахуванні декількох різних груп факторів і обмежень, які враховувались раніше на різних етапах проектування (розробка структурної і принципової схем, конструювання, розробка технологічного процесу).

При цьому структура РЕЗ, її конструкція і технологія виготовлення розглядається з точки зору оптимальності всієї системи.

При системному підході необхідно враховувати не тільки схематичні але й технологічні фактори.

Наприклад при проектуванні ІМС розробник повинен оцінити користь від використання VT в якості резистора або VD і звісно повинен вміти розрахувати взаємний вплив елементів.

Ефективність використання системного підходу при конструюванні залежить від виду РЕЗ. Найбільш ефективний системний підхід для проектування цифрових пристроїв, які мають регулярну структуру. Це дозволяє здійснювати моделювання при пошуку конструкторської ієрархії з урахуванням затримки розповсюдження сигналу та різних обмежень: технологічних (наприклад нестабільність опору хвильової лінії зв‘язку);  експлуатаційних (зовнішніх дестабілізуючих впливів) та інших обмежень.

Для аналогових пристроїв значно складніше використовувати системний підхід, це пов’язано з меншою регулярністю структур, а також з більшою кількістю виконуючих функцій.

В цілому використання системного підходу при проектуванні ЕА підвищило роль конструктора і технолога, які почали взаємодіяти між собою з самих ранніх етапів проектування.

2.3. Діалектичне протиріччя оптимізаційних вимог щодо проектування ЕА.

Пошук оптимального варіанту пов’язаний з визначенням екстремуму 1 або декількох показників якості.

Розрізняють локальний (може бути декілька) і глобальний (існує лише один) екстремуми.

В багатьох випадках для того, щоб виріб задовольняв заданому показнику якості достатньо знайти лише локальний екстремум. При цьому отримуємо приємлеме але не оптимальне рішення. (переваги: значно скорочуються витрати часу і засобів при несуттєвому програванні в якості виробу).

Складність пошуку глобального (оптимального) екстремума обумовлено наступними причинами:

  1.  наявність не1-го, а декількох показників якості, які протирічать одне одному і мають різний ступінь важливості;
  2.  тенденція до скорочення циклу і вартості нової розробки при одночасному підвищенню вимог до якості (надійності, вартості, та ін.)  

Для полегшення пошуку оптимального варіанту конструкції РЕЗ використовуються базові конструкції, стандартні технологічні процеси і схематичні рішення, відомі фізичні принципи.

3. Стадії та етапи проектування ЕА, їх визначення та характеристики.

Стадією розробки конструкторської документації (КД) називається період, на протязі якого виконується розробка проектної або робочої КД певних видів з певними ступенем виконання прийнятих технічних рішень.

 

Етапом – називають завершену частину стадії розробки, на протязі якої виконується окремі роботи з числа встановлених для даної стадії.

Кожна стадія завершується підведенням проміжних висновків, узгодженням та затвердженням результатів, з підрозділами які відповідають в конструкторському колективі за виконання закріплених за ними вимок і за виконання регламентуючих вимог які висуваються до КД. Конструкторське проектування є частиною певного циклу – розробка, виробництво, експлуатація, зняття з експлуатації.

Конструкторське проектування в циклі:  розробка – виробництво поділяються на стадії – проектну та робочу.

Проектна група стадії являє собою багато шагове формування рішення виходячи з заявки на розробку та технічного завдання – це НДР.

Робочій стадії присвячення розробці робочої КД по якій у виробництві буде виконано виріб.

3.1. Проектна та робоча групи  стадії проектування РЕА.

Проектну групу стадії звичайно виконують під час дослідної конструкторської документації.

В загальному випадку передбачається три проектні стадії:

1. Технічна пропозиція (ПТ).

2. Ескізний проект (ЕП).

3. Технічний проект (ТП).

ПТ – являє собою вид проектної КД на виріб, до складу якого входить техніко – економічне обґрунтування доцільності нової розробки і в якому уточнюється вимоги до варіантів можливих технічних рішень. ПТ проводять на основі аналізу ТЗ і виявлення варіантів можливих технічних рішень в тому числі на основі потенціальних рішень.

ЕП – являє собою вид проектної КД на виріб до складу якого входять принципові конструктивні рішення який дає загальне уявлення про пристрій і принцип роботи виробу.

ТП - – являє собою вид проектної КД на виріб до складу якого входять остаточні технічні рішення який дає повне уявлення про пристрій виробу, що розробляється і має данні необхідні і достатні для розробки робочої КД.

Розрізняють три стадії робочого проектування:

  1.  Стадія дослідного зразка.
  2.  Стадія установочної серії.
  3.  Стадія серійного виробництва.

3.2. Методи та засоби проектування ЕА.

Процес проектування ЕА є складно формалізованим евристичним трудом. Організація процесу проектування залежить від призначення виробу його об’єму випуску і може бути забезпечена різними способами.

Методи проектування:

  1.  Геометричний метод – в основу цього методу покладена структура геометричних і кінематичних зв’язків між елементами, яка являє собою систему опорних точок, кількість із розміщення яких у просторі залежить від числа ступенів  свободи виробу.
  2.  Машинобудівний метод - в основу цього методу покладена структура геометричних і кінематичних зв’язків між елементами, яка являє собою систему поверхонь число яких обумовлене вимогою мінімальної маси виробу при умови забезпеченню необхідної міцності.
  3.  Топологічний метод – цей метод має місце завжди, коли структуру зв’язків конструкції можливо виразити у вигляді графіку.
  4.  Метод проектування моно конструкції – використовується коли необхідна мінімальна кількість зв’язків у виробі.
  5.  базовий метод проектування (функціонально – вузловий,  або функціонально-блочний метод) – оснований на принципах агрегатування функціональної та розмірної взаємозамінності, конструктивної та схемної завершеності.

В залежності від схематичного призначення, яке визначає напрямок проектування РЕА може бути:

1. Радіоапаратурою радіо провідного і оптичного зв‘язку.

2. Апаратурою для радіомовлення та телебачення.

3. Апаратурою радіо керування.

4. Апаратурою радіотелеметрії.

5. Апаратурою для радіолокації та навігації.

6. Апаратурою для радіометеорології.

3.3. Види робіт конструктора у процесі проектування.

При проектуванні РЕА конструктору необхідно виконувати роботи які вимагають від нього як єврестичні так і алгоритмічні затрати. Перші єврестичні затрати пов’язані з пошуком і знаходженням оптимального варіанту конструкції, алгоритмічні затрати пов‘язанні з алгоритмом правил для підтвердження достовірності вибраного рішення.

В діяльності конструктора РЕА мають місце наступні 5 напрямків:

- творчий – це аналіз та синтез різних варіантів.

- технічні – розрахунки, випуск конструкторської документації.

- організаційні – перевірка виконавцями, перевірка узгодження КД.

- виробничий  - супроводження виготовлення виробу.

- корегуючий – зміна КД у зв’язку з виправленням помилок.

 

Трудоємність робіт при ручному проектуванні оригінальної розробки може бути такою:

25% - творчі.

40% - технічні.

5% - організаційний.

10% - виробничий.

20% - корегуючий.

При використанні ЕВМ трудоємність технічної частини може бути зменшеним. Найбільш важливим і складним є творчий напрямок роботи при виконанні якого розв’язується 2 задачі, 1- аналіз (вивчаються залежності показників якості від окремих факторів і їх взаємний зв‘язок), 2 – синтез (визначають оптимальну структуру конструкції при заданих показниках якості та обмеження)

При аналізі відшукуються залежність . За допомогою аналізу визначається мета та задача конструювання, існуючі рішення, можливі шляхи досягнення визначеної мети орієнтовна оцінка шляхів досягнення мети та вибір найбільш перспективного шляху.

При синтезі відшукується функція наступного виду . На цьому найбільш творчому етапі здійснюється генерація нових ідей.

Основними методами конструкторського аналізу є:

  1.  Евристичний метод – полягає в тому що групам експертів, що є спеціалістами в даній області задають ряд запитань.
  2.  Метод моделювання – аналіз провадять на їх математичних і фізичних моделях.
  3.  Логіко розрахунковий метод інтерполяції та екстраполяції – оснований на переносі динаміки і стану які мали місце в недалекому минулому на теперішній та майбутній час.

Методи синтезу (теореми цілісності похибок і часу):

  1.  Теорема цілісності – кожне конструкторське рішення за формою, змістом і виконуваними функціям визначено структурою виробу і характерною системою зв’язків між його елементами.
  2.  Теорема похибок – кожне конструкторське рішення містить у собі похибки які є результатом як евристичної так і технічної діяльності конструктора.
  3.  Теорема часу – кожне конструкторське рішення з часом може бути замінене іншим більш прогресивним.

Тому пошук конструкторських рішень є складно формалізованим єврестичним напрямком діяльності конструктора який здійснюється через покрокову процедуру синтез – аналіз – синтез. Багато конструкторських рішень приймають за інтуїцію. Для розвитку інтуїтивних якостей необхідно удосконалювати наступні якості, ерудиція, асоціація. Спостережливість, уява, здоровий глузд, захопленість.

Методи інтенсифікації інженерної діяльності.

Для інтенсифікації інтелектуального процесу в пошуку рішень використовують наступні прийоми:

  •  Аналогії.
  •  Інверсії.
  •  Емпатії.
  •  Мозковий штурм.

Прийом аналогії використовують для збільшення інерції мислення, яка корисна, якщо стоїть задача з найбільшою точністю повторити рішення знайдене раніше у прототипі, вносячи лише кількісні зміни. Використовують аналогії з інших галузей або з тієї ж.

Приклад: ідея укривання герметичного корпусу, модуля шляхом надриву шву, закладеної в шов проволоки була запозичена з консервної банки.

Прийом інверсії оснований на погляді на явища з іншої частини протилежної сторони.

Метод емпатії (вживляння в образ) – ми уявляємо себе якимось фізичним об‘єктом.

Прийом  «мозкового штурму» вибирається 6-10 людей з різних конструкторських підрозділів всі вони висловлюють свою думку  по даному питанню. Ці думки записуються а потім колективно обробляються і в результаті отримується необхідне рішення.

4. Проектна та робоча документація.

4.1. Загальна характеристика та призначення технічної документації.

Конструкторські рішення можуть бути переданні у виробництво тільки після документального оформлення, тобто створення комплекту конструкторської документації.

Розрізняють наступні типи конструкторських документів (КД):

  1.  Текстові документи – містять в основному текст.
  2.  Графічні документи – містять зображення приладу та його основних компонентів, можуть пояснювати принцип роботи.
  3.  Одиничний документ – містить данні про один виріб.
  4.  Груповий документ – містить данні про декілька виробів однотипового виконання.

В залежності від стадії розробки документи поділяють на:

- Проектні (технічна пропозиція, ескізний проект, технічний проект).

- Робочі (робоча документація).

В залежності від способу виконання та характеру використання КД, КД ділиться на:

- оригінал

- «подлинник»

- дублікат.

-  копія.

Оригінал – первинний документ призначений для виготовлення «Подлиника» і завірений підписами осіб які відповідають за випуск документа.

«Подленник» - це документ виконаний на матеріалі який дозволяє багатократне відтворення копій та компактне зберігання в архів.

Дублікат являє собою копію «Подлинника» яка забезпечує ідентичне відтворення «Подлинника» та придатне для зняття копії.

Копією називаються документи відтворені з «Поличника» (дубліката) і призначенні для безпосереднього  робочого використання при розробці у виробництві при експлуатації і ремонті виробу.

4.2. Графічна та текстова документація. Їх призначення види та характеристика.


В залежності від комплектності КД поділяється на:

  1.  Основний конструкторський документ.
  2.  Основний комплект КД.
  3.  Повний комплект КД.

Основний комплект КД включає всі документи для зборки і налагодження виробу і не містить документи на складові частини виробу.

Повний комплект КД крім основного комплекту містить у собі основні комплекти на всі його складові частини.

До складу повного комплекту КД як правило входять 20 найменувань документів в 4 групах:

  1.  Конструкторські графічні (7):
  •  креслення деталі.
  •  Складальне креслення.
  •  Креслення загального виду.
  •  Габаритне креслення.
  •  Функціональна схема.
  •  Принципова схема.
  •  Схема з‘єднань.

В залежності від видів елементів і зв’язків схеми поділяються:

Е – електричні.
        К – кінематичні.

П – пневматичні.

Г – гідравлічні.

В залежності від основного призначення поділяються на:

  •  Структурні схеми
    •  Функціональні
    •  Принципові.
    •  Схеми з‘єднань.
  1.  Конструкторські текстові (7):
  •  Пояснювальна записка.
  •  Специфікація.
  •  Відомості.
  •  Технічні умови.
  •  Патентний формуляр.
  •  Програми та методика випробувань.
  •  Карта технічного рівня якості виробу

Пояснювальна записка – містить у собі опис виробу обґрунтування всіх прийнятих рішень (конструкторських, технологічних, економічних).

Специфікація – текстовий документ на складальні утворення.

Алгоритм розробки специфікації:

  •  Документація.
    •  Складальні одиниці по позиціям 1,2,3….
      •  Деталі. (У порядку зростання класифікаційних характеристик)
      •  Стандартні вироби (по зменшенню пріоритету)
      •  Інші вироби (за алфавітом)
      •  Матеріали (чорні, кольорові метали, пластмасові матеріали)

Відомості – документ який містить виписки з конструкторської документації різного призначення для характеристики виробу по певному призначенню.

Технічні умови – документ, який описує всі показники призначення виробу.

Патентний формуляр – містить всі данні про вітчизняні винаходи які використовуються у розробці, а також відомості про патентну чистоту виробу.

Програма та методика випробувань – містить у собі програму випробувань методику та контрольно-вимірювальне обладнання .

Карти технічного рівня та якості виробу – документ який підтверджує відповідність виробу кращим світовим зразкам.

  1.  Експлуатаційні (5).
  •  Технічний опис.
  •   Інструкція по експлуатації.
  •  Паспорт.
  •  Формуляр.
  •  Відомість ЗІП.

Технічний опис містить інформацію про пристрій, принцип дії, технічні характеристики та інші дані, необхідні для вивчення та забезпечення повного використання технічних можливостей виробу.

Інструкція по експлуатації містить дані про підготовку виробу до користування, зберігання перевезення.

Паспорт – документ, який підтверджує регламентовані показники призначення виробу та встановлює гарантійні вимоги.

Формуляр – облік поточного технічного стану виробу.

ЗІП – запасні частини інструменти і приладдя бувають: одиночні (постачаються з кожним виробом), групові (постачаються на групу окремо від групи виробу).

  1.  Ремонтні (1).

Постачаються окремо але призначені для поточного середнього і капітального ремонту.

4.3. Внесення змін до КД. Порядок її реєстрації та обліку.

Під зміною КД розуміють будь яке виправлення, виключення або додавання даних без зміни позначення документів.

Внесення змін в графічні та текстові документи регламентовано ГОСТ 2.503-74.

Зміни не вносяться якщо:

  1.  Порушуються умови взаємозамінності.
  2.  Даний виріб використовується в інших розробках і зміни що вносяться порушують функціонування цих розробок.

При внесенні змін до КД виникають складності пов’язані з тим, що їх необхідно відображати у всіх взаємопов’язаних документах.

Позначення КД:

4 цифри (букви)

6 цифр

3 цифри

Код організації розробника

1 – клас

Порядковий номер розробки

2 – підклас (2 цифри)

3- група

4 - підгрупа

5 - вид

  1.  Вимоги до конструкції РЕА.

5.1. Забезпечення надійності РЕА на етапах конструювання, виробництва, експлуатації.

Надійністю конструкції є її властивість зберігати в часі в встановлених межах значення всіх параметрів які характеризують здатність виконувати необхідні функції в заданих режимах і умовах використання технічного обслуговування, ремонтів, зберігання і транспортування.

Поняття надійності тісно пов’язане з двома близькими поняттями, які характеризують стан конструкції - працездатність і справність.

Працездатністю називається такий стан конструкції (виробу), коли вона в будь який момент може виконувати свої функції у відповідності до документації, на відміну від справного стану, при якому вона також відповідає всім вимогам документації, але не обов’язково здатна в даний момент виконувати задані функції.

Властивість надійності забезпечується :

  1.  Безвідмовність.
  2.  Збережуваністю.
  3.  Ремонтопридатністю.
  4.  Довговічністю.

Безвідмовність -  властивість виробу зберігати працездатність .

Збережуваність – являє собою вимоги до конструкції зберігати експлуатаційні показники працездатності по закінченню заданого терміну зберігання і транспортування по регламентованих умовах.
Ремонтопридатність – є прилаштування конструкції до попередження і виявлення причин виникнення відмов, підтриманню і поновленню працездатності шляхом проведення технічного обслуговування і ремонтів.

Довговічність – є властивістю конструкції зберігати працездатність з встановленими завчасно перервами для технічного обслуговування аж до тих пір коли наступить граничний стан пов'язаний з неможливістю використання за призначенням.

Властивість

Характерно для

Закладається при розробці

Разового використання

Довгострокового використання

Елементні бази

Конструкції

Експлуатації

Безвідмовність

+

+

+

+

+

Збережуваність

+

+

+

+

+

Ремонтноздатність

-

+

+

+

-

Довговічність

+

+

+

+

+

«+» - так

«-»- ні

Розглянемо вимоги першої складової надійності конструкції – безвідмовності, яка характеризується різновидами вимог які відрізняються одна від одної моментом виникнення на протязі терміну служби виробу:

  •  відмовами раптовими
  •  відмовами зношуваними
  •  відмовами «приработочными» - приробленими

P(t) – ймовірність безвідмовної роботи

I – приробка

II - Експлуатація

III - Ділянка зношуваних відмов.

Раптові відмови мають катастрофічний випадковий характер і складають2/3 всіх відмов, які спостерігаються при довгостроковій експлуатації використовуваної складної РЕА.

Зношувальні відмови проявляються в кінці терміну служби. По наближенню кінця строку служби, зношувані відмови різко зростають.

Природні відмови мають максимальні безпосередньо після виготовлення виробу.

При розрахунку надійності РЕА по раптовим відмовам користуються найпростішими моделями відмов. До цієї моделі висуваються наступні вимоги:

  1.  Ординарність (відмова одного елемента приводить до відмови виробу в цілому).
  2.  Стаціонарні (не залежать від часу).
  3.  Після дії (відмова першого елементу системи не пов’язана з порушенням другого елемента).

Забезпечення надійності на етапі конструювання:

  1.  використання простих, перевірених часом технічних рішень.
  2.  зменшення електричних і теплових навантажень на компоненти.
  3.  вибір надійної елементної матеріальної бази.
  4.  ефективний захист РЕА від механічних впливів.
  5.   раціональне використання принципу модульності.
  6.  Резервування (пасивне, активне).

При пасивному резервуючий елемент постійно приєднаний до основного при активному - при виході із строю основного елемента під‘єднується резервуючий елемент.

В залежності від коефіцієнта навантаження резервуючого елемента резервування може бути:

1. Навантаженим.

2. Напівнавантаженим.

3. Ненавантаженим.

Резервування може здійснюватися декількома методами:

  1.  По елементне резервування.

  1.  Загальне резервування.

  1.  Побічне резервування – найбільш прогресивний.

В системах поблочного резервуванні при N→∞ ймовірність безвідмовної роботи P(t)→1 незалежно від М.

Методи забезпечення надійності РЕА на етапі виробництва.

  1.  Прогону виробу з метою виявлення скритих дефектів.
  2.  Автоматизація процесу виробництва і вилучення з нього людського фактору.
  3.  Правильна організація вхідного і поопераційного контролю.
  4.  Розробка прогресивних методів випробувань виробів.
  5.  Статистичне врахування причин відмов і корегування технічного циклу підприємства.

Забезпечення надійності на етапі експлуатації.

  1.  Безперечне виконання правил інструкції по експлуатації.
  2.  Своєчасне і якісне виконання профілактичних робіт і ремонтів.
  3.  Своєчасне підвищення кваліфікації обслуговуючого персоналу.
  4.  Забезпечення достовірних відомостей про причини відмов РЕА.

5.2. Шляхи оптимізації ремонтно-придатності РЕА.

В забезпеченні ремонтно-придатності РЕА задіяні наступні фактори: конструктивний, експлуатаційний, організаційно технічний.

Розрахунок надійності по раптовим відмовам.

1. Розрахуємо параметр потоку відмов за формулою

Де  - інтенсивність відмов елементів і-тої рівнодійної групи елементів, при експлуатації в заданих умовах

- параметр, який залежить від коефіцієнта навантаження і температури навколишнього середовища.

- коефіцієнт який враховує вплив механічних факторів (вібрацій, навантажень)

К2 – коефіцієнт який враховує вплив кліматичних факторів (вологість, температура).

К3 – коефіцієнт який враховує атмосферний тиск.

- інтенсивність відмов елементів і-тої рівно надійної групи при експлуатації в номінальному режимі.

2.Знаходимо наробітку на відмові То:

3.Розрахуємо ймовірність безвідмовної роботи за час t

При проектуванні побутової апаратури цей час 1000 год.

4.Знайдемо час відновлення працездатного стану Тв

Де  - коефіцієнт одночасної заміни елементів.

- середній час відновлення і-того елемента

Niкількість елементів

  1.  Знаходимо коефіцієнт готовності (ймовірності того, що об‘єкт буде працездатний у довільний момент часу).

  1.  Знаходимо коефіцієнт оперативної готовності, який показує на скільки об‘єкт готовий до миттєвого використання в будь-який час.

5.3 Проблеми збільшення собівартості при підвищенні надійності РЕА.

Надійність РЕА можливо підвищити за рахунок:

  1.  Використання більш надійних комплектуючих елементів, більш міцних і зносостійких матеріалів.
  2.  Покращення схемних або конструктивних рішень.
  3.  Використання надлишковості.
  4.  Технологічних прогонів виробу і тренування комплектуючих елементів.
  5.  Організації системи контролю (вхідного, вихідного, поопераційного).

Але всі ці заходи значно підвищують собівартість РЕА.

Собівартістю виробу називають витрати при його виготовлені на:

  •  засоби виробництва.
  •  Оплату праці робочих.
  •  Оплату за послуги інших підприємств.
  •  На реалізацію продукції.
  •  На керування та обслуговування виробництва.

В окремих випадках залежність собівартість виробу від призначеної надійності може бути виражена в аналітичному вигляді.

Наприклад:

Де С, Со – відповідно вартість виробу з підвищеною і з існуючою надійністю.

Т, То – середній час наробки до відмови відповідно старого і нового виробу.

а – коефіцієнт, який визначається на основі досліду по випуску і експлуатації даного виробу.

6. Конструювання друкованих плат (ДП) та вузлів (ДВ).

ДП – листовий матеріал вирізаний по певному розміру, який має необхідні отвори та рисунок, які забезпечують в подальшому електричне і механічне з‘єднання навісних елементів.

ДВ – друкована плата з усіма електрично і механічно під‘єднаними до неї навісними елементами і всіма виконаними операціями обробки.

Переваги друкованого монтажу перед навісними:

  1.  Більш компактні.
  2.  Забезпечує високу стабільність відтворюючих параметрів.
  3.  Зменшує собівартість виробу.
  4.  Виключає можливість монтажних помилок.
  5.  Підвищує надійність РЕА за рахунок можливості виконання ремонту агрегатним способом.

Недоліки:

  1.  Інтенсифікація паразитних зв’язків.
  2.  Слабка стійкість до дестабілізуючих факторів навколишнього середовища.
  3.  Згідно з ГОСТ 23751-83 ДП мають певні розміри (не більше 475 мм).
  4.  ДП мають здебільшого прямокутну форму.

При конструюванні ДП користуються 4-ма головними критеріями вибору:

  1.  Габаритним критерієм.
  2.  Критерієм щільності рисунку і товщини провідникового шару.
  3.  Критерієм кількості шарів.
  4.  Критерієм матеріалу основи.

6.1. Габаритний критерій.

Вибір габаритів ДП (довжини а і ширини b) пов'язаний з розбиванням електричної схеми на функціонально закінчені частини.

Довжина ДП звичайно регламентована з урахуванням розміру електричного з’єднувача і складає:

а=170мм, ширина b складає 75мм, 120мм (тільки для морської і авіаційної РЕА), 150мм,200мм. Найбільш розповсюдженим є типорозмір ДП 150х75мм.

Цей найменший типорозмір з рекомендованого ряду вигідно містить у собі всі переваги ДП малих розмірів з достатньо великою корисною площею. Розмірні переваги малих ДП перед великими виявляються в ослаблені від‘ємного впливу таких явищ як короблення, погіршений теплообмін в центрі плати, понижена ремонтно-придатність. Разом з цим необхідно врахувати, що при використанні кількох малих ДП замість однієї великої з‘являються 2 від‘ємних моменти:

  1.  необхідні додаткові перехідні контакти або з’єднувачі що збільшує трудоємність зборки і зменшує безвідмовність.
  2.  необхідно більше крипіжної арматури, що збільшує трудоємність і масу.

6.2. Критерії щільності рисунку і товщини провідникового шару.

Попередній габаритний критерій тісно пов'язаний з щільністю з якою може бути виконаний рисунок. Розрізняюча здатність рисунку ДП позначається R:

Де  - мінімальна ширина провідника яка допускається у вузькому місці.

- мінімальна відстань між провідниками яка допускається у вузькому місці рисунку.

Розрізняючою здатністю рисунку називають число ліній рівної ширини, які укладаються на 1мм при кроці укладки, який дорівнює подвоєній ширині лінії (провідника).

За ГОСТ 23751-79 встановлені такі 3 класи щільності рисунку.

Клас щільності

щільність

Ширина провідника , мм

Відстань між

провідниками , мм

Розрізняючи здатність R

1

мала

0,5

0,5

1,0

2

середня

0,25

0,25

2,0

3

висока

0,15

0,15

3,33

Вибраний конструктором клас щільності рисунку повинен бути перевірений по нормі допустимих робочих напруг для провідників, а також по щільності струму.

6.3. Критерій кількості шарів ДП.

По числу шарів розрізняють:

  •  односторонні ДП (ОДП).
  •  Двосторонні ДП (ДДП).
  •  Багатошарові ДП (БДП).

ОДП називається ДП з провідним рисунком на одній стороні основи на відміну від двосторонньої, де рисунок виконаний на обох сторонах.

БДП складається з кількох ізоляційних шарів з нанесеними на них провідниковими рисунками, причому між рисунками виконанні необхідні між шарові з‘єднання.

6.4. Матеріал основи ДП.

Матеріали бувають органічні і неорганічні.

Властивості матеріалів:

  1.  Фізико механічні (оброблювальність, експлуатаційні параметри).
  2.  Хімічні (властивість витримувати агресію середовища не змінюючи параметри).
  3.  Електрофізична (характеризує матеріал з точки зору діелектричних параметрів).
  4.  

Зробимо характеристику неорганічних матеріалів за даними властивостями:

  1.  Витримують високі температуру.
  2.  Мають добрі електрофізичні характеристики .
  3.  Високу механічну міцність.
  4.  Високу теплопровідність (для алюмінію 200Вт/мk), але їх складно обробляти (кераміка, алюміній).

Зробимо характеристику органічних матеріалів (фольгова ний гетинакс, склотекстоліт):

1. .

2. Мають значно меншу теплопровідність.

3. мають великий тепловий опір, але їх значно простіше обробляти.

Гетинакс – папір, просякнутий фенолом, крезолом формальдегідної смоли.

Склотекстоліт  - тканина + модернізована формальдегідна смола.

Щоб знизити тепловий опір провідникового рисунку навмисно змінюють топологію рисунку таким чином, щоб він відігравав роль теплопровідних шин, при умові, що тепловиділяючий елемент закріплений на провіднику за допомогою теплопровідного мастила або припаяний.

Електричні характеристики ДП:

  1.  пробивна напруга.
  2.  питомий електричний опір.
  3.  навантаженні можливості провідників.
  4.  параметри електромагнітної сумісності.

6.5. Електромагнітна сумісність ДП.

Топологією рисунку для  ДДП та БДП необхідно будувати таким чином щоб знизити паразитні електричні параметри: шини живлення і заземлення розташувати зі сторони встановлення елементів, а сигнальні кола зі зворотної сторони. При чому провідникові полоси на різних сторонах ДП переважно орієнтувати перпендикулярно одна до одної.

Паразитні електричні параметри виявляються:

  1.  Як паразитна ємність між близько розташованими провідниками і між провідником і екранним шаром.
  2.  Як їх взаємна індуктивність.
  3.  Як індуктивність шин живлення.
  4.  Як розкид хвильового опору лінії передачі внутрішньо схемних з‘єднань.

Розрахунки паразитних параметрів рисунку досить тривіальні. Вони основані на розрахунку ємності плоского або гребінчастого конденсатора

К – коефіцієнт який враховує співвідношення геометричних розмірів (висота і площа).

Е – діелектрична проникність

6.6. Встановлення елементів на ДП.

Встановлення елементів на ДП відбувається згідно з галузевим стандартом ОСТ 4.80.010.030-87 із посиланням на конкретний вид встановлення для конкретного елемента. Не дивлячись на тісний взаємозв’язок і взаємозалежність процедур розміщення і трасування, топологічне конструювання ДП починається з попереднього розміщення як самостійної процедури.

Робоча площина ДП або зона розташування посадкових місць ДП дорівнює загальній площі ДП з відніманням крайового поля вільної полоси вздовж периметру ДП яка передбачена для технологічних цілей і не зайнята рисунком і навісними елементами. Ширину крайового поля х з лівого і правого краю приймають рівною і беруть для Штирьових виводів: х=5мм, для планарних виводів х=2,5 мм. Ширину крайового поля по осі у при відсутності контрольних гнізд приймають у2= 2,5 мм, а при наявності їх у2=12,5 мм.

Розмір крайового поля у1 залежить від типу вибраного  з‘єднувача і знаходиться по таблиці в довіднику.

Розрахунок посадкових місць виконують за наступними формулами:

    

Де ,- розміри ДП по осям х,у.

, - крок встановлення по осям х.у.

, - розміри посадкових місць по осям х,у.

6.7. Правила оформлення графічної документації на ДП.

Правило:

  1.  Контактні площадки (по можливості) повинні знаходитись у вузлах координатної сітки.
  2.  Кут з’єднання точок провідника повинен бути кратний .
  3.  Вказуються параметри друкованого провідника: ширина 0,5.  відстань між ними 0,5.
  4.  Діаметр контактних площадок.
  5.  Розміри для довідок.

Складальне креслення ДП.

7. Проектування гібридно-інтегральних модулів (ГІМ) в системі автоматизованого гнучкого виробництва.

При заміні традиційної ДП на інтегральну плату (ІП) на металевій основі рисунок якої виконаний за товсто плівковою технологією яка заснована на використання скло емалі, з‘являються нові можливості. При певних технологічних умовах може бути отриманий шар скло емалі довгочасної вологостійкості який не підлягає герметизації в корпусі. ІП є конструктивною основою великоформатного гібридно-інтегрального вузла, який в свою чергу після розміщення його в базовій носівній конструкції модуля з багато вивідним з’єднувачем стає гібридним інтегральним модулем. Стандартним розміром ГІМ 75х170мм.

В якості металевої основи використовують тонколистову електротехнічну сталь Э2411 або Э1511 з великим до 4,8 % вмістом кремнія і з досить малим вмістом вуглецю. Така сталь характеризується значною жорсткістю (при товщині 0,65мм) і низьким газовиділенням. Всі деталі повинні мати однаковий ТКЛР близький до металу.

7.1. Технологія виготовлення ГІМ.

У модулі за допомогою трафаретів наносяться наступні шари:

1. Грунтовий (ізоляційний).

2. Резистивний.

Спочатку наносяться пасти:

  1.  

Ізоляційний шар – безпосередньо наноситься на основу. На металеву основу грунт необхідно наносити по конфігурації основи крім місць, які призначення для пайки і кріплення

Товщина цього шару складає від 2…25мкм.

  1.  Потім наноситься резистивний шар. Товщина 25мкм або 50мкм. Відношення довжини струмового каналу резистора до ширини повинно бути в межах  в залежності від питомого опору пасти, товщини шару і номіналу резистора. Найбільше використовується наступні дві резистивні пасти з питомим опором: 0,5кОм/, 50кОм/.

Максимальний розміри друкованого резистору обмежуються потужністю, а мінімальні розміри – точністю виготовлення.

Друковані конденсатори намагаються не використовувати не стільки із за технологічних труднощів при виготовлені, скільки із за того, що площа, яку вони займають дуже часто перевищують площу навісних конденсаторів цієї ж ємності.

Ємність звичайно використовуючи в двухобкладочний конструкції друкованого конденсатора визначається за наступною формулою:,пФ

Де Е – електрична проникність матеріалу між обкладками.

S – площа проекції однієї обкладки на другу,

t – товщина діелектричного шару, мм.

  1.  Інтегральні плати з підсушеними провідниковими резистивними і діелектричними шарами потрапляють в модуль обжигу, де крім високотемпературної обробки всіх шарів виконують лазерне доведення резисторів заданої точності.
  2.  Технологічний модуль луження призначений для нанесення шару припою нормованої товщини (50мкм0 на контактні ділянки з метою наступної пайки елементів. Перетинок і провідників, які з’єднують інтегральну плату зі з’єднувачем в ГІМ. Луження засновано на друку паяльної пасти через трафарет її оплавлення.
  3.  Після контролю під мікроскопом інтегральні плати потрапляють на технологічний модуль складання.

Герметизація ГІС.

  1.  ГІС використовуються тільки герметизовані.
  2.  Повинна передбачити можливість ремонтів.
  3.  Кришка (герметизація) повинна виконувати функцію екрана.
  4.  Герметизація може бути загальною або локальною.
  5.  Висновок головною перевагою ГІМ є підвищений тепло вивід по металевій основі і спрощена техніка герметизації при використанні як без корпусної елементної бази так і без корпусних тонко плівкових мікрозбоок.

8. Особливості проектування блоків РЕА.

Блок це пристрій, який виконує складні функції, має передню лицьову панель і конструктивно складається з декількох елементів нижчих ієрархічних рівнів: ДП, ГІМ, комірок.

В залежності від конструктивного виконання блоки можуть бути:

1. Роз‘ємного типу.

2. Книжкового типу.

3. Веєрного типу.

При конструюванні блоків РЕЗ зазвичай виділяють 2  функціональні обєма:

  1.  Об‘єм V1 які займають структурні складові блоку.
  2.  Об‘єм V2 які займають елементи комутації блоку.

Традиційні блоки РЕЗ мають форму паралелепіпеда з розмірами LхBхH:

оскільки В<H<L то ця умова завчасно передбачає розміщення зон V1 і V2 з внутрішньої сторони цього паралелепіпеда для блоків різного конструктивного виконання.


Схеми компоновки блоків побудованих на комірках.

Для конструкції блоків касетного типу найбільш кращим є варіант – а. Для блоків книжкової конструкції – д.

8.1. Особливості конструювання блоків РЕЗ різного призначення.

Для блоків має місце наступне позначення:   Б-1-2-3, де 1- тип блоку, 2 -  тип конструкції системи, 3 – типорозмір системи.

За конструкціями блоків, що використовуються розрізняють 7 видів апаратури:

  1.  стаціонарні ЕОМ (проблеми, що виникають при конструюванні: електромагнітна сумісність, відведення потужності, у військовій апаратурі до 100 д. і особливі вимоги пилового захисту).
  2.  переносна апаратура (обмеження за вагою до 30 кг., для 2 ручок).
  3.  носима апаратура (обмеження до 10 кг., з яких 0,7 кг. в кишені, 3кг. в руці)
  4.  бортові РЕЗ : літакові, гелікоптерні, ракетокосмічні.

Літакові і гелікоптерні. Апаратура працює в короткостроковому режимі (110 год.) – включення апаратури, заміна на рівні блоків, стійкість до підвищеного тиску, система децентралізована.

Для ракетокосмічних системних засобів дуже вагомою є центровка блоків – сума моментів інерції РЕА відносно осей координатного підвіску повинно =0.

Морські РЕЗ – виконання залежно від місця в якому встановлюється апаратура:

  •  матове РЕА,
  •  апаратура в радіорубці,
  •  РЕА в штурманській рубці.

Їх проблеми: високі рівні НЧ-випромінювання, проблеми заземлення, повинні витримувати великі перевантаження.

  1.  буйкова апаратура (водо захищеність, тривала експлуатація в автономному режимі)

8.2. Особливості конструювання пультів і шаф.

При проектування РЕЗ 3-го структурного рівня, особливо пультів, перш за все необхідно враховувати характеристики людини-оператора і таким чином їх пристосувати під технічні характеристики апаратури.

При обмеженому часі впливу зовнішніх факторів, здібності людини до сприйняття  і обробки інформації різко спадають, тому необхідно знати середні здібності людини до сприйняття інформації в кількісному виразі.

Мірою кількості інформації служить одиниця – біт.

, де H – кількість інформації, P1- ймовірність появи інформації, P2- ймовірність появи інформації даного виду.

Якщо обов’язково (100%) з‘явиться інформація тоді Р1=1. Поява 0 і 1 рівно й ймовірно, тому Р2=0,5.

Тоді при 100 % ймовірності появи інформації (при відсутності завад), якщо за основу логарифма взяти 2, то ми отримуємо 1, ця величина й отримала назву біт, вона говорить проте, що відбулась одна з рівномірних подій.

Здібність людини до сприйняття інформації залежить від її змістовного значення.

Більшість дослідників вважає, що максимальна здатність людини до сприйняття інформації не перевищує 20 біт/с. Потік інформації, що перевищує повністю цю величину не буде повністю сприйматися людиною. Інформація яку отримує оператор повинна бути не тільки кількісною, але і якісною. Якщо якісний вираз інформації буде недостатнім, тоді оператор буде застосовувати великий об’єм пам‘яті на її аналіз, що потребує значно більшого часу при виконання даної функції. При перевантаженні інформацією оператор починає пропускати вхідні сигнали, або спотворювати їх. Тобто це говорить про те, що при проектуванні пультів необхідно орієнтуватися на деяку оптимальну швидкість видачі інформації, яка не перевищує пропускну здатність оператора.

Частота звукових коливань яка сприймається здоровою людиною,  знаходиться у межах від 160 до 20000 Гц. При збільшенні частоти коливань в 2 раза, висота тону збільшується на одну і ту ж величину, яка називається октавою. Весь діапазон, який чує людина складається приблизно з 10 октав. Найбільшу чутливість має вухо в діапазоні частот від 1000 до 3000 Гц. Кількість розрізняємих вухом за частотою і силою тонів складає приблизно 540000.

Характеристика органі зору.

Світло оцінюється:

  •  світловим потоком. Джерело 1 Ват, , 683 Л – люмена.
  •  Силою світла (Кандели)
  •  Яскравість

   

Яскравість – відношення сили світла, яка випромінюється в даному напрямку до - площа проекції площадки на площину перпендикулярну до напрямку випромінювання.

Границя зміни яскравості об’єктів, які розрізняє око знаходиться в діапазоні  .  Тобто, око може сприймати речі, які відрізняються за яскравістю в  разів.

Око може рухатись в горизонтальній та вертикальних площинах, в межах 80 , проте найбільшою чутливістю є область  від осі ока.

Освітленістю (люкс) – називається зміна чутливості ока при різній освітленості називається адаптацією.

Адаптація – одна з найкращих властивостей ока – так при переході з світлого приміщення в темне через годину перебування в темряві чутливість ока збільшується в 200000 разів порівняно з початковою чутливістю. Середній час адаптації при переходу з світлового приміщення в темне складає 20 хв.

Покажемо спектральну характеристику чутливості.

Sвідносна чутливість ока.

Червоного -

Зеленого -

Синього -

Для того, щоб око не змінювало свою чутливість при переведенні погляду з освітлених шкал і підписів на приладах на затемнений простір і навпаки, під світку повинно виконувати червоним кольором.

 

8.3. Різновиди компонувальних схем пультів в залежності від положення апарата.

Конструкція пульту керування змінюється в залежності від робочого положення (пози оператора). Людина – оператор може здійснювати свою професійну діяльність за пультом в 3-х положеннях: сидячи,, стоячи, напівсидячи. При тривалій безперервній роботі оператора за пультом необхідно забезпечити його роботу в сидячому положенні з метою зменшення його втомлюваності. Щоб зняти втомленість з плечових м‘язів необхідно передбачити столешницю на яку оператор може опиратися руками зігнутими в лікті. Періодична робота за пультом керування повинна передбачати положення оператора як сидячи так і стоячи. Якщо оператор під час роботи епізодично підходить до пульту керування, його положення повинно бути стоячим. Для створення сприятливих умов роботи оператора і зменшення помилок центри панелі пульта повинні розташовуватись, наближено на лінії візуального спостереження, а самі панелі повинні бути перпендикулярними до цієї лінії.

Кількість витрачаємої енергії при роботі оператора за пультом керування в різних позах:

  •  сидячи – 1.
  •  Напівсидячи – 1,4.
  •  Стоячи – 2.
  •  Сидячи нахиленим – 4.
  •  Стоячи нахиленим – 10.

Виходячи з середньостатистичних антропометричних даних середній зріст людини оператора складає 176,8 см, середнє відхилення -5,8 см, даються наступні рекомендації:

  1.  Для пози сидячи:
  •  висота до підлоги до столешниці 750мм.
  •  Кут розкриву площини пульта складає 60

  1.  Для пози напівсидячи:
  •  висота від підлоги то столешниці 9501050 мм.
  •  Кут розкриву площини пульту 45 градусів.
  1.  Для пози стоячи:
  •  висота підлоги то столешниці 9501050 мм.
  •  Кут розкриву площини пульту 30 градусів.

Всі органи керування і індикації з якими оператор зв’язаний у процесі роботи, повинні розташовуватись перед оператором в безпосередній близькості від нього.

Зона досяжності рук і зони обзору людини оператора яка працює в сидячому положенні:

Ділянки А і Б утворюють зону основних рухів, яких для маніпуляції руками не треба робити повертання тулуба. Візуальний обзор зон не потребує обертання голови. Для обзору зони Б необхідно зробити легке обертання голови.

Ділянки В і Г утворюють зони допоміжних рухів. Для маніпуляції руками на ділянках В необхідний рух всієї руки, а на ділянках Г – повертання тулуба.

Найбільш важливі органи керування і засоби відображення інформації розміщується в зоні А. В зоні Б розміщуються прилади і органи керування, які не часто використовуються, про те вони повинні знаходитись в зоні досяжності і обзору.

Зона В призначена для рідко використовуючи приладів, органів контролю і керування, вона знаходиться на межі досяжності і обзору оператора. Обзор можливий при русі голови і очей, а керування потребує нахилу.

Зона Г знаходиться поза межами досяжності і обзору з вихідного положення і служить для розташування додаткових органів керування.

Оптимальні і максимальні кути обзору:

1.

2.

1- в горизонтальній площині обзору

2- в вертикальній площині.

Найбільш важливі і часто використовуючі засоби відображення інформації і органи  керування повинні розташовуватись в межах оптимальної зони. Аварійні сигналізатори розташовують в легкодоступних місцях, але не в оптимальній зоні, також як і другорядні органи контролю інформації керування.

8.4. Предметні і світлові індикатори.  

Всі візуальні індикатори можливо поділити на предметні і світлові.

Предметні індикатори і сигналізатори виконуються у вигляді шкал, цифр, надписів, фігур.

Інформація яка видається предметними індикаторами визначається числом чисел, кількістю і змістом надписів.

При проектуванні предметних індикаторів необхідно враховувати основні умови роботи з приладом:

  1.  Швидкість сприйняття показань залежить від кількості приладів, точності їх показань і зняття їх оператором.
  2.  Показання повинні зніматися оператором з необхідною точністю.
  3.  Показники повинні мати чіткі надписи. Показники які призначені для роботи в затемнених приміщеннях повинні мати чорній фон і білий надпис, в ночі ці надписи підсвічуються червоним кольором.
  4.  Показники які показують різні величини повинні відрізнятися за зовнішнім виглядом.

Світлові індикатори і сигналізатори являють собою сигнальні лампи, надписи, що світяться.

Основні вимоги до групи індикаторів:

  •  кількість різних індикаторів повинна бути мінімальною.
  •  Індикатори повинні забезпечувати швидке сприйняття оператором передаючої інформації.
  •  Індикатори повинні забезпечувати високу надійність показань в заданих умовах експлуатації.

8.5. Похибки, які виникають при зчитуванні вимірювальної величини з шкали приладів.

Для зменшення ймовірності помилок при зчитувань показань відповідні відмітки шкали повинні складатися не більше з 2-х цифр. Скорочення відбувається шляхом використання кратних і дольних одиниць з коефіцієнтом , де n будь яке ціле число. Для нанесення для шкали рекомендуються наступні цифрові послідовності:

  •  добре сприйняття – 1, 2, 3, 4, 5, або 5, 10, 15, 20, 25.
  •  Задовільне сприйняття – 2, 4, 6, 8, 10

Неприпустимо використовувати шкали з такими числовими послідовностями: 3, 6, 9 або 4, 8, 12. виключення може бути зроблено для шкал, які показують кутові величини в градусах, час в годинах, хвилинах. Похибка в зчитуванні вимірювальної величини буде залежати від взаємного розташування стрілок і показань. Чим менша відстань між кінцем штрихового ділення шкали і стрілкою, тим точніше буде відлік.

Відстань від кінця стрілки від штрихового ділення не повинна перевищувати 1,6 мм, а відстань від цифри до циферблату зводиться до мінімуму.

Кінці стрілок і показників повинні бути як можливо простішими, а їх ширина вже не повинна перевищувати ширину відміток на шкалі. Рекомендовані форма і розміри показників.

Для більш швидкого сприйняття інформації дуже часто символічну інформацію суміщають з наглядовою. На прикладі авіагоризонті символічна інформація про крен літака в градусах супроводжується зміною проекції літака відносно горизонтальної лінії

По конструкції прилади можуть мати рухомі шкали чи не рухомий показник, або не рухому шкалу і рухомий показник.

В тих випадках, коли виміряна величина змінюється в широких межах доцільно використовувати рухомі шкали.

Цифри на шкалі повинні розміщуватись з таким розрахунком, щоб при знятті показань цифри розташовувалися поблизу показника вертикально.

При розміщенні рухомої шкали за панеллю, в останній робиться віконце розмір якого вибирається з таким розрахунком, що в ньому одночасно можливо було побачити 2 оцифрованих ділення або 3 неповністю.

Мале число похибок при зчитуванні показань дають прилади типу цифрового лічильника.

Це можуть бути чисто механічні пристрої або напівпровідникові цифрові індикатори, наприклад, виконані на світло діодах або на рідких кристалах. При швидкій зміні вимірювальної величини на таких приладах у порівнянні зі стрілочними не завжди можливо швидко визначити напрямок зміни параметра і швидкість його зміни.

8.6. Конструювання органів керування.

Органи керування пультів, за допомогою яких людина оператор здійснює керування впливаючи на об’єкт, класифікуються по цілому ряду при знаків:

1. За призначенням:

- виробляючі керуючі впливи.

- здійснюючи регулювання параметрів.

- здійснюючи встановлення режимів.

2. За характером руху:

- типу вмикання/вимикання.

- періодичним рухом і дозовування.

3. За конструктивним виконанням:

- кнопки.

- тумблери.

- перемикачі.

- штурвали.

4. За значимістю:

- основні.

- другорядні.

Не залежно від цієї класифікації до всіх органів керування інженерна психологія висуває однакові вимоги:

  1.  Всі органи керування повинні розташовуватись в зоні досяжності рук людини – оператора.
  2.  Для виконання точних регулювальних рухів рука людини – оператора повинна мати опору.
  3.  Для виключення хибних спрацювань, всі органи керування повинні мати поріг спрацювання.

Кнопки:

Квадратна форма з закругленими краями – найбільш поширена форма, ширина 12,5 …..18 мм.

Зусилля спрацювання: для невідповідальних кнопок від 1,4…11Н, для дуже відповідальних кнопок 2,8…16Н. якщо оператор виконує послідовне вмикання тоді кнопки розміщуються горизонтально зліва на право. Відстань між кнопками дорівнює 20мм.

Тумблери:

Виконують рухи типу вмикання/вимикання. Напрямок руху повинен підпорядковуватись загальним вимогам: на вмикання (зліва – направо, або знизу - вверх). Зусилля перемикання тумблеру від 5…15Н.

Перемикачі – існують декілька положень.

Штурвали:

Виконують складний керуючий вплив, можуть здійснювати підгонку параметрів. Максимальний діаметр дорівнює 180 мм. Зусилля спрацювання 15…25Н.

 


Список літератури.

  1.  Ханзен Фридрих «Основы общей методики проектирования»
  2.  В.А. Фролов «Анализ и оптимизация прикладных задач конструирования РЭА» К: «Высшая школа» 1991 г.
  3.  А.П. Ненашев «Конструирование РЭА» М. «В. Шк.. » 1990.
  4.  «Электрическая совместимость РЭС» Зиньковский, Клименко, Погребняк К.: УМК ВО 1990
  5.  В. И. Домнич, Зиньковский «Конструирование РЭС. Тепловые и влажносные режимы. Справочник» 1992
  6.  В. И. Домнин «Конструирование РЭС. Тепловлагозащита» 1990
  7.  Ю.Н. Кофанов «Теоретические основы конструирование, технологии и надежности РЭС» 1991
  8.  М.Ф. Токарев, В.А. Фролов «Механические воздействия и защита РЭА» 1984


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

16580. СОЗДАНИЕ СПИСКОВ В ТЕКСТОВЫХ ДОКУМЕНТАХ 214.5 KB
  ИНФОРМАТИКА. ПРАКТИЧЕСКИЕ РАБОТЫ. У2 – Word 4. СОЗДАНИЕ СПИСКОВ В ТЕКСТОВЫХ ДОКУМЕНТАХ Цель занятия. Изучение информационной технологии создания и форматирования списков в текстовом редакторе MS Word.Инструментарий. ПЭВМ IBM PC программа MS Word.Литература. Практикум по информати...
16581. КОЛОНКИ. БУКВИЦА. ФОРМАТИРОВАНИЕ РЕГИСТРОВ. ПОДГОТОВКА К ПЕЧАТИ 230.5 KB
  ИНФОРМАТИКА. ПРАКТИЧЕСКИЕ РАБОТЫ. У2 – Word 5. КОЛОНКИ. БУКВИЦА. ФОРМАТИРОВАНИЕ РЕГИСТРОВ. ПОДГОТОВКА К ПЕЧАТИ Цель занятия. Изучение информационной технологии создания колонок использования буквицы при форматировании текста форматирования регистров в текстовом редакт
16582. РИСУНКИ В ТЕКСТОВОМ ДОКУМЕНТЕ 190.5 KB
  ИНФОРМАТИКА. ПРАКТИЧЕСКИЕ РАБОТЫ. У2 – Word 6. РИСУНКИ В ТЕКСТОВОМ ДОКУМЕНТЕ Цель занятия. Изучение информационной технологии работы с рисунками в текстовом редакторе MS Word.Инструментарий. ПЭВМ IBM PC программа MS Word.Домашнее задание. Зарисовать панели инструментов Рисование...
16583. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА АНТРОПОГЕННЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ, ПОПАДАЮЩИХ В ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ В РЕЗУЛЬТАТЕ РАБОТЫ АВТОТРАНСПОРТА 223 KB
  Лабораторная работа №1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА АНТРОПОГЕННЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ ПОПАДАЮЩИХ В ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ В РЕЗУЛЬТАТЕ РАБОТЫ АВТОТРАНСПОРТА Автомобильный транспорт относится к основным источникам загрязнения окружающей среды. В крупных городах на долю автотран
16584. Определение рН кислотных осадков 173.5 KB
  Лабораторная работа №2 Определение рН кислотных осадков Для охраны окружающей среды имеет большое значение решение проблемы кислотных осадков. Кислотными называются любые осадки дожди туманы снег кислотность которых выше нормальной. К ним также относят выпаден...
16585. СТРУКТУРА ЭКОСИСТЕМ 233.5 KB
  Лабораторная работа №3 СТРУКТУРА ЭКОСИСТЕМ 1.1. Понятие экосистемы Экосистема это любая совокупность взаимодействующих живых организмов и условий среды. Экосистемами являются например муравейник участок леса географический ландшафт или даже весь земной
16586. Определение органолептических свойств и жесткости воды 101.5 KB
  Лабораторная работа №4 Определение органолептических свойств и жесткости воды. 1.Понятие о жесткости воды. Жесткость воды зависит от присутствия в ней растворимых солей кальция в некоторых случаях – солей магния и железа. Жесткая вода при кипячении образует накип
16587. ИОНИЗИРУЮЩИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ И ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА 131.5 KB
  Лабораторная работа №5 ИОНИЗИРУЮЩИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ И ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА 4.1. Радиоактивность и виды ионизирующих излучений Радиоактивность это способность ядер некоторых химических элементов самопроизвольно распадаться с образованием ядер новых химических элементов...
16588. Изучение результатов искусственного отбора 2.35 MB
  Лабораторная работа № 6 Тема: Изучение результатов искусственного отбора Цель: выявить черты сходства и различия сортов растений как результат реализации задач поставленных человеком в ходе искусственного отбора. Оборудование: муляжи различных сортов яблок гр