Конструирование и сборка тестера операционных усилителей

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Главная цель при разработке прибора - простота конструкции, качество работы при минимальных материальных и технических затратах. Эти составляющие достигаются при проектировании конструкции и технологии изготовления прибора. По завершению работ прибор должен отвечать требованиям технологичности.

Технологичность закладывается в конструкцию при соответствующем назначении параметров деталей (материала, размеров и их отклонений, шероховатости и т. п.), форм и взаимного расположения поверхностей их элементов. Технологичность базируется на стандартизации, унификации. Во многих случаях только возможности технологии (воплощающей в себе достижения науки и техники) позволяют достичь уникальных результатов и высоких потребительских свойств. Это позволяет соблюдать принцип взаимозаменяемости.

Взаимозаменяемость - это свойство деталей или узлов машин, агрегатов, механизмов, аппаратов и др. технических конструкций, позволяющие заменить их или монтировать без дополнительной обработки при сохранении всех требований предъявляемых к работе данного узла, механизма машины или конструкции в целом.

В данной работе была спроектирована конструкция и разработана технология сборки тестера .

1. Назначение и принцип действия тестера операционных усилителей

1.1 Назначение тестера ОУ

Прибор предназначен для проверки на работоспособность микросхем К149УД1 и КР140УД1. Этот несложный прибор позволяет быстро удостовериться в исправности операционного усилителя (исправен-неисправен, без изменения характеристик).

1.2 Принцип работы тестера ОУ

В этом разделе объясняется принцип действия измерителя и показана его электрическая принципиальная схема. Описывается назначение всех электронных компонентов.

Основой прибора является генератор с мостом Вина в цепи ПОС на операционном усилителе DA1, вырабатывающий сигнал частотой 1 кГц. Диоды VD1-VD4 стабилизируют его выходное напряжение на уровне 2В, затем делитель R5-R6 понижает его до 85 мВ. Этот сигнал поступает на вход испытуемого ОУ, включенного, по схеме не инвертирующего усилителя с коэффициентом усиления 100.

Резисторы R7 и R8 преобразуют разность входных токов смещения ОУ в напряжение смещения Uсм. Таким образом, на выходе исправного ОУ имеется переменная составляющая, равная 8,5В и постоянная, равная 100Uсм, если контакты SA1 замкнуты, или 100(Uсм+R7*Iвх), если контакты SA1 разомкнуты.

Напряжение с выхода ОУ поступает на два компаратора DD3 и DD4, которые преобразуют его в яркость свечения светодиодов HL1 и НL2. Режим компараторов установлен таким образом, что при нулевом постоянном напряжении на выходе испытуемого ОУ DD2 яркость свечения одинакова, а если напряжение смещения превышает 15мВ (т.е ОУ не исправен), то один из светодиодов гаснет.

Для проверки ОУ с учетом разности входных токов достаточно разомкнуть контакты переключателя SA1. В этом случае один из светодиодов гаснет, если разность входных токов превышает 150нА. Порог срабатывания можно изменить соответствующим выбором сопротивления резисторов R7 и R8.

Рисунок 1 Схема электрическая принципиальная

2. Разработка печатного узла

2.1 Разработка технологического процесса сборки печатной платы

Для изготовления разработанной печатной платы, я выбрал комбинированный позитивный метод. В нем травление рисунка происходит после металлизации отверстий, а для соединения металлизируемых отверстий с катодом используется еще не вытравленная фольга, присутствующая на поверхности заготовки. Преимущества этого метода заключаются в возможности одновременного получения печатного монтажа и металлизированных отверстий и воспроизведения всех типов печатных элементов с высокой степенью разрешения. Из недостатков наиболее существенно то, что требуются дополнительные затраты после травления рисунка схемы, из-за увеличения времени нахождения пребывания заготовок в агрессивной среде.

В качестве основания печатной платы в данном курсовом проекте был использован стеклотекстолит Сф-2-35-1,5 ГОСТ 10316-82. Данный материал был выбран, так как, по сравнению с гетинаксами, стеклотекстолиты имеют лучшие механические и электрические характеристики, малое влагопоглощение.

В разрабатываемой печатной плате используются:

-микросхемы;

-резисторы;

-диоды;

-конденсаторы;

-трансформатор.

Благодаря рациональному расположению элементов схемы размеры печатной платы получились 60x80 мм. Трассировка печатной платы представлена на чертеже в Приложении А. Сборочный чертеж и спецификация печатного узла в Приложении Б. Маршрутная карта сборки печатной платы представлена в Приложении В.

Минимальное расстояние между корпусом элементов 1,5 мм.

Технологический процесс сборки печатной платы состоит из следующих операций :

1. Комплектование изделия необходимыми покупными изделиями.

2. Промывание печатной платы.

3. Формовка выводов ЭРЭ.

4. Установка ЭРЭ на печатную плату.

5. Пайка ЭРЭ на печатной плате.

6. Промывка печатной платы.

7. Регулировка электрических параметров.

8. Маркирование печатной платы.

9. Лакирование печатной платы водостойким лаком.

10. Сушка печатной платы.

11. Выходной контроль.

2.2 Расчет надежности печатного узла

Надежность - это возможность средств вычислительной техники (СВТ) сохранять работоспособность в течение некоторого заданного промежутка времени. Она характеризуется безотказностью и достоверностью работы.

Исходные данные:

- условия эксплуатации - лабораторные;

- заданная вероятность безотказной работы Рбо(t)зад = 0,85;

- Тср = 80000часов - наработка на отказ.

Для расчета надежности используется программа «Safety».

Таблица 1 - Интенсивность отказов по типам элементов

Интенсивность отказов изделия равна

Время наработки на отказ равно 60096.15 часов

Зона надежной работы -

Рисунок 2 - График безотказной работы

3. Разработка технологического процесса сборки тестера ОУ

3.1 Проектирование корпуса прибора

Материал корпуса.

Правильный выбор материала может быть сделан на основании анализа функционального назначения детали, условий её эксплуатации, при этом нужно учитывать следующее:

1) Материал является основой конструкции, то есть определяет способность детали выполнять рабочие функции в изделии и противостоять действию климатических и механических факторов.

2) Материал определяет технологические характеристики детали.

3) От свойств материала зависит точность изготовления детали.

4) Материал влияет на массу прибора, а также оказывает влияние на эксплуатационные характеристики детали, на её надежность и долговечность.

Лицевая панель и корпус разрабатываемого прибора будут выполнены из поликарбоната (UL 94 V-2), так как он обладает особой прочностью, термической стойкостью и не требует ухода.

Лицевая панель.

Правильность расположения органов управления и отчетных устройств улучшает дизайн прибора и облегчает работу с ним. Каждый из органов управления должен быть типовым элементом, для обеспечения быстрой и легкой замены.

Необходимо следовать следующим условиям:

1.Взаимное расположение элементов конструкции должно обеспечивать технологичность сборки и монтажа с учетом использования автоматов и полуавтоматов.

2.Расположение и конструкция органов управления и отчетных устройств должны обеспечивать максимальное удобство оператора.

3.Изделие должно удовлетворять требованиям технической эстетики.

4.Габариты и масса должны быть минимальны.

5.Между отдельными узлами и блоками должны отсутствовать паразитные связи.

6.Не должно быть влияние тепловых и механических факторов на конструкцию прибора.

Конструирование панели управления заключается в размещении органов управления и отчетных устройств на передней панели. При этом следует придерживаться следующих требований:

1.Органы управления должны быть легко доступны и эргономичны.

2.Отчетные устройства не должны сливаться с остальными элементами управления

3.Маркировка панели управления должна быть хорошо видна, и не должна составлять трудности в прочтении.

На лицевой панели данного прибора расположены светодиоды HL1 и HL2.

После проверки работоспособности плату с установленными на ней деталями покрывают водостойким лаком, после чего окончательно собирают прибор.

3.2 Разработка жгута

Печатная плата соединяется с лицевой панелью посредством жгута. Жгут изготавливается в соответствии с таблицей соединений (таблица 2).

Таблица 2 - таблица соединений жгута

Типовой процесс изготовления жгутов:

1) Отмер и нарезка проводов.

2) Маркировка проводов.

3) Раскладка проводов на столе плазе.

4) Вязка проводов в общий жгут.

5) Защита внешней поверхности жгута.

6) Снятие изоляции с концов проводов.

7) Образование оконцевки проводов.

8) Контроль правильности сборки, проверка электрических характеристик.

Жгут соединен с органами лицевой панели посредством пайки.

Заключение

тестер операционный усилитель

В соответствии с заданием курсового проекта, был разработан технологический процесс сборки измерителя толщины лакокрасочного покрытия. Это включает в себя:

- разработка чертежей;

-разработка печатной платы;

- подбор элементной базы прибора;

- разработка корпуса прибора;

- разработка жгута и МК в соответствии с ГОСТ.

Надежность узла прибора была рассчитана при помощи программы «Safety».

Были получены практические навыки по составлению маршрутных карт и графических документов и навыки использования САПР в разработках.

Список используемых источников

1. Конструкторско-технологическое проектирование электронной аппаратуры, под редакцией проф. Шахнова В. А., Москва, M. ТУ, 2001 г.

2. Справочник разработчика и конструктора ЭРА / Под редакцией - М.Ю. Масленникова - М.: Радио и связь, 1994

3. Диоды: Справочник / О.П. Григорьев, В.Я. Замятин - М.: Радио и связь, 1990

4. Конденсаторы: Справочник/Под ред. И.И. Четверткова, - М.: Радио и связь, 1990.

5. Проектирование и технология печатных плат: Учебник./Пирогова Е.В. -М.:ФОРУМ: ИНФРА-М , 2005. - 560с. (Высшее образование).

Размещено на Allbest.ru