Przebieg i zasady konstruowania urządzeń.
Podstawową funkcją konstruowania urządzeń lub modernizowania wyrobów stanowi konstruowania, które ma wpływ na parametry, eksploatacyjnych i ekonomicznych wytwarzanych wyrobów.
Konstruowania rozumiane jest jako całokształt obejmujący całe zadanie, koncepcję, rozwiązania konstrukcyjnego, wykonania prototypów, danych.
Projektowanie może być realizowane różnymi metodami. Wyróżnia się następujące metody:
Analityczne -posługiwanie się wartościami liczbowymi różnych cech;
Monogramy - uporządkowanie elementów podzespołów wg specyfikacji. Sporządza się wykazy elementów, którym przypisuje się podstawowe parametry konstrukcji;
Modele - rozplanowanie podzespołów elektronicznych i mechanicznych;
Graficzne - uproszczone sposoby rysowania elementów;
Bezpośrednie - projektowania rzeczywiste;
Współczesne - projektowania z użyciem komputera;
Projektowania składa się z . Z daleka widać, że praca czysto koncepcyjna wymaga ok. 20% czasu pracy na konstruowanie.
Gdy stosuje się technologie komputerową, to w pełni wykorzystujemy komputery do symulacji, spisów, sprawdzania parametrów działania, poszukiwania optymalnego uproszczenia i połączeń elektronicznych.
W procesie projektowania określa się zadania dla poszczególnych komórek organizacyjnych.
Wyróżnia się typu organizacji:
Liniowa - kierownictwo niższego szczebla podlega kierownictwu wyższego szczebla;
Funkcjonalna - każdy pracownik podlega jednej osobie, ma prawo decyzji jedynie w zakresie własnym;
Mieszana - połączenie organizacji liniowej i sztabowej (funkcjonalnej)
Kryteria wyjątkowości:
Niezawodność;
Niska cena;
Kwoty konserwacji;
Małe gabaryty;
Odporność na środowisko;
Odporność na uszkodzenia;
Łatwość wymiany;
Łatwość obsługi i naprawiania;
Konstruowania jest technologiczne jeśli przy określonych rozmiarach produkcji można zastosować ekonomiczny proces produkcji.
Konstruowanie jest technologiczne gdy przy projektowaniu uwzględnia się czynniki:
Jak najmniejsza liczba składowych;
Dobór tolerancji powinien być optymalny;
Możliwość automatyzacji i procesu technologicznego;
Technologia - nauka o przetwarzaniu materiałów, elementów, sposobów wytwarzania gotowych sposobów, a także nauka o przyrządach i urządzeniach, które służą do ich wytwarzania.
Proces produkcyjny - całokształt wytwarzania gotowych wyrobów przez przygotowania produkcji.
Przygotowanie produkcji obejmuje takie działania jak:
Opracowania konstrukcji urządzenia, wynikiem tego jest prototyp i dokumentacja urządzenia;
Opracowanie procesu produkcyjnego, a wynikiem jest dokumentacja technologiczna;
Proces technologiczny - proces czynności związanych bezpośrednio z przetwarzaniem materiału, przedmiotów i wytwarzaniem gotowych wyrobów.
Proces technologiczny dzieli się na:
Operacja - skupia się na jednym przedmiocie, przez jednego lub grupę pracowników, a szczegółowy podział jest warunkowany jego organizacją , wielkością, walorami, wyposażeniem zakładu;
Produkcja jednostkowa - skupia się na produkcję poszczególnych elementów;
Produkcja seryjna - produkcja tych samych przedmiotów;
Opracowanie konstrukcji samego urządzenia opiera się na schematach, które w poszczególnych zakładach mogą się różnić w szczegółach w zależności od zakładu (wyposażenie, kadra). Zakres dokumentacji technicznych oraz przygotowania i uruchamiania produkcji urządzeń obejmujących dwa zasadnicze etapy (opracowanie konstrukcji urządzenia oraz technicznym uruchomienia produkcji). Można stosować dokumentację uproszczoną w zależności od potrzeb wynikających z potrzeb podejmowanych i produkowanych decyzji.
W pierwszym etapie prac opracowuje się założenia konstrukcyjne, opracowuje się je na potrzeby zgłoszone przez użytkowników jak i wymagań dotyczących parametrów techniczno-eksploatacyjnych oraz prac naukowo-badawczych. Podstawą do opracowania założeń konstrukcyjnych mogą stanowić założenia techniczne zamawiane przez użytkowników.
W założeniach konstrukcyjnych uwzględnia się wyniki przeprowadzanych dzięki analizie potrzeb rynkowych, możliwości produkcyjnych oraz rozeznań patętowych.
Założenia konstrukcyjne powinny zawierać harmonogram prac doświadczalnych.
Opracowania dokumentacji technicznej dla wykonania prototypu wykonuje się możliwie w uproszczonej formie. Nie kiedy wykonuje się eksperymentalne modele podzespołów w celu wybrania optymalnych rozwiązań. W programach badań prototypów wyróżnia się badania kompatybilności, niezawodności urządzenia. Wykonuje się także prototypu urządzeń i przeprowadza się ich badanie w celu oceny i podjęcia decyzji co do celowości podjęcia produkcji danego urządzenia.
Drugi etap - techniczny etap do przygotowania konstrukcji, polega na opracowaniu dokumentacji, która stanowi zmodyfikowane konstrukcje, przygotowane do jednego prototypu oraz dokumentację technologiczną, warunki techniczne w serii próbnej.
Następnie wykonuje się serie próbne i przeprowadza badania, przy czym w tym wypadku jest ocena wytwarzania technologii oraz potwierdzenia zgodności uzyskanych wyników z prototypami.
Gdy zachodzi konieczność wprowadzenia zmian, które mają wpływ na parametry urządzenia , badanie należy powtórzyć.
Ostatecznym rezultatem badań serii próbnej jest możliwość podjęcia decyzji co do dalszych prac zmierzających do podjęcia produkcji opracowanego wyrobu. Wtedy opracowuje się dokumentację techniczną dla produkcji przemysłowej.
Połączenia elektroniczne.
Połączenie elektroniczne - złączenia dwóch metali, może być wykonane jako stałe lub rozłączane. Przy dużych połączeniach ich jakość ma wpływ na niezawodność.
Charakterystyka:
Mała, nie zmienna w czasie rezystancja;
Duża odporność na środowisko;
Dobre przystosowanie do automatyzacji;
Jakość połączenia elektrycznego zależy od rodzaju łączonych metali oraz ich stanu jak i nacisku łączenia. Jego jakość ocenia się poprzez rezystancję w połączeniu stałym. Gdy jest ono poprawnie wykonane to o wartości rezystancji połączenia decyduje wartość rezystancji metali występujących w połączeniu, które zależy od rodzaju metali, ich kształtów oraz temperatury ich pracy tych połączeń.
W połączeniu rozłącznym, rezystancja połączenia zależy od chropowatości ich powierzchni, wartość nacisków na powierzchni, styków, a także od właściwości środowiska, w jakich połączenia pracują.
Stosowane połączenia stałe można podzielić na:
Połączenia zaciskowe;
Połączenia lutowane;
Połączenia owijane
Połączenia rozłączna są typu:
Ślizgowego;
Wtykowego;
Dociskowego;
Połączenia stałe owijane ma charakter naciskowy i polega na owinięciu kilku zwojów od izolowanego przewodu wokół końcówki montażowej. Owija się je przy użyciu owijarki, a siła nacisku na przewód powoduje powstanie szeregu odcisków na powierzchni stykających się metali (końcówki przewodu z końcówką metalową). Wartość siły nacisku owijarki, twardość końcówki przewodu oraz liczbę zwojów dobiera się tak, by suma powierzchni odcisków na przewodzie była równa przekrojowi odizolowanego przewodu lub końcówki montażowej. Natomiast wartość nacisków na powierzchni stykających powinna być stała i zapewniać dobry kontakt.
Stosuje się połączenia:
Zwykłe (zwoje wykonana odizolowanym przewodem)
Modyfikowane (
Przy wyborze liczby zwojów należy pamiętać, że o właściwościach połączenia decydują zwoje bez izolacji.
Połączenia owijane można podzielić na:
Normalno wymiarowe (średnica przewodu jest równa 0,5mm, a końcówka montażowa ma końcówkę większą)
Miniaturowe (średnica przewodów jest mniejsza od 0,5mm, a końcówka montażowa mniejsza od 2mm)
Najczęściej stosowane są końcówki o przekroju kwadratowym, krawędzie końcówek powinny być ostre. Montaż przez owijanie stosowany jest głównie w podstawach do układów scalonych i złacz.
Zalety połączenia owijanego:
Bardzo duża niezawodność;
Wyeliminowanie lutowania;
Zmniejszenie czasu na
Połączenia owijane stałe polegają na zaciskaniu łączonego przewodu wewnątrz końcówki montażowej, wykonanej z metalu o większej twardości. Połączenie wykonane jest naciskowo przy użyciu narzędzi. W trakcie wykonywania połączenia nacisk przekracza główną plastyczność metali. W rezultacie metal szczelnie wypełnia łączenie.
Montaż z układami lutowanymi.
Do łączenie układów u zespołów elektronicznych służą płytki drukowane. Najprostsza płytka drukowana składa się z warstwy izolacyjnej np. miedzi. W miedzi pokrywającej podłoże izolacyjne wykonuje się pole lutownicze oraz łączące je ścieżki.
W płytkach przeznaczonych do montażu wykonywane są otwory przez które przewleka się końcówki elementów elektronicznych. Przy lutowaniu powierzchniowym elementy są lutowane bezpośrednio do pól lutowniczych.
Stosuje się płytki dwustronne i wielowarstwowe, gdzie wykonuje się tzw. Przelotki, umożliwiające połączenie ścieżek połączonych na różnych warstwach.
Płytki drukowane w urządzeniach spełniają funkcję:
Mocują elementy;
Realizują połączenia elektryczne.
Zalety płytek drukowanych:
Małe koszty wytwarzania;
Wyeliminowanie błędów w połączeniach;
Zwiększenie powtarzalności własności elektrycznych;
Obniżenie ciężaru;
Wzrost niezawodności .
Wady:
Duże koszty przy małej ilości płytek;
Po wykonaniu płytki niewielka podatność na wprowadzenie zmian;
Utrudnienie w chłodzeniu;
Powtarzalność parametrów elektrycznych. / że co kurwa?!
Podstawowym materiałem do produkcji płytek są laminaty. Laminaty to tworzywa warstwowe wytworzone przez prasowanie i nasycanie nośnikami włóknistymi stanowiące osnowę.
Jako osnowę stosuje się:
Papier;
Tkaninę;
Jako materiał wiążący - żywicę.
Grubość warstwy laminatu dla płytek jedno-dwu warstwowych wynosi ok. 1mm, natomiast długość foli wynosi kilka µm.
Folię miedziane wytwarza się drogą elektrolityczną. Miedz pokrywająca laminat charakteryzuje się wysoką czystością.
Laminaty przystosowane są do pracy dla wysokich częstotliwości, charakteryzującymi się dobrymi właściwościami elektrycznymi:
Mała stała dielektryczna;
Małe straty dielektryczne;
Przystosowane do pracy w wysokich temp.
Większość obwodów projektuje się w następujący sposób:
Na siatce w przecięciach (węzłach) należy rozmieścić pole lutownicze dla elementów. Zasady te przestrzega się dla montażu powierzchniowego.
Odległości w siatce wynoszą średnio 2,5mm.
W zależności od obwodu i sposobu montażu. Projektant wybiera odpowiednie punkty lutownicze, odległości między ścieżkami.
W montażu powierzchniowym końcówki prowadzone są przez otwory montażowe o odpowiednich średnicach.
Wymiary pkt. Lutowniczych zależą od:
Średnich końcówki montażowych.
W montażu powierzchniowym końcówki są lutowane bezpośrednio do pola lutowniczego.
W lutowaniu powierzchniowym lutowany element charakteryzuje się małymi wymiarami. Ten sposób montażu pozwala na bardzo dużą miniaturyzację. Ścieżki przewodzące spełniają role przewodów. W stosunku do przewodów można je obciążyć większymi prądami, ponieważ lepiej rozpraszają ciepło.
Najprostszą metodą wytwarzania jest metoda polegająca na wytrącaniu miedzi pokrywającej laminat.
Projekt montażu jest całkowicie zautomatyzowany. Elementy są bardzo małe.
….
/ brak czegoś/
Gdy za pomocą montażu elementów indywidualnych nie daje się uzyskać dużej koncentracji funkcjonalnej elementów, nasuwa się koncepcja scalania tych grup elementów a nawet układów w bloki lub wart sty złożone z obszarów funkcjonalnych złożonych ze sobą i zamienionych w jeden układ. Dzięki temu wyeliminowano wiele łączy, obwodów itp. Co prowadzi do zwiększenia wypadkowej elektryczności elementów w układzie scalonym.
Układy scalone:
Rozwiązane są w dwóch kierunkach. Wyróżnia się układy półprzewodnikowe, warstwowe, różniące się budową technologiczną lecz wynikających z rozwiązań technologicznych.
Powszechnie stosowany podział na półprzewodniki i warstwowe jest nierozdzielny, gdyż jedna warstwa materiały odnosi się do konstrukcji i obudowy.
/ brak czegoś/
Zagadnienia zakłóceń w aparaturach i systemach elektronicznych.
Dąży się do korzystnych parametrów konstrukcyjnych oraz użytkowych (waga, ciężar), parametry elektryczne itp. Pociąga to za sobą konieczność obniżanie średniej mocy sygnałów wejściowych i zmniejszenie sprawności? Energetycznej tych urządzeń, układów, systemów. W rezultacie obserwuje się coraz mniejszą różnicę między średnią mocą sygnałów użytecznych oraz zawsze towarzyszących im zakłóceń (sygnałów nie pożądanych), które często stanowią sygnał nieprawidłowej pracy urzadzeń. Ciągle wzrasta liczba jak i rodzaje profesjonalnych i powszechnego użytku urządzeń jakie stosuje się w życiu codziennym. Jest to przyczyną ich wzajemnego oddziaływania.
Na urządzenia elektroniczne nie powinny wpływać zakłócenia zew. w wew. źródła sygnałów niepożądanych.
Sygnałami niepożądanymi nazywamy każdy inny sygnał niż użyteczny, natomiast zakłócenia stanową te sygnały niepożądane, które są przyczyną nieprawidłowej pracy urządzenia.
Cechą zgodnego współistnienia urządzeń w danym środowisku elektromagnetycznym jest nazywane kompatybilnością elektryczną. Z praktycznego punktu widzenia to obiekt, który prawidłowo pracuje w tym środowisku i niewprowadzający do tego środowiska zakłóceń.
Zagadnienia zmniejszania wpływu sygnałów niepożądanych nie powinno się rozpatrywać w procesie projektowania, konstruowania urządzeń i to w możliwie najwcześniejszych fazach procesu projektowania i konstruowania urządzeń.
Wprowadzanie zmian w późniejszych procesach jest nieskuteczne, a liczba dostępnych, elektrycznych sposobów zmniejszania zakłóceń maleje przy wzroście kosztów produkcyjnych.
Przyczyną zakłóceń są naturalne zjawiska w przyrodzie.
Sygnały dzielimy na zdeterminowane oraz niezdeterminowane.
Rozpatrując dany element podzespołu, w którym występują zakłócenia można podzielić na zew. I we. Zew związane są z przeznaczeniem i miejscem eksploatacji urządzenia elektronicznego.
Problem zakłóceń występuje wówczas gdy istnieje jednocześnie układ zakłóceń, układ czuły na zakłócenia oraz kanały sprzężenia zakłóceń między nimi.
Każda efektywna metoda analizy zakłóceń wymaga:
Określenia źródła zakłóceń;
Wskazania elementów podzespołu podatnych na zakłócenia;
Podanie mechanizmu przenikania zakłóceń.
Często zmniejszanie intensywności zakłóceń wymaga stosowania różnorodnych metod i rozwiązań w odniesienie do części składowych modeli.