Разработка кодовых замков

ZK = 17,7 + 5 + 5,938 = 28,638 мм 29 мм.

Проанализировав каталоги фирм, специализирующихся на выпуске и реализации корпусов для радиоэлектронной аппаратуры, был выбран корпус, подходящий по размерам.

Таким образом, было принято решение использовать в конструкции корпус - полуфабрикат G0471F размерами 110х82,5х44,5 мм производства GAINTA Industries LTD.

4. Расчет надёжности устройства

Надёжность считается одной с первостепеннейших трудностей конструирования, и подразумевают под ней качество продукта удерживать во времени в определенных границах значимости абсолютно всех характеристик, определяющих умение осуществлять необходимые функции, в установленных системах и обстоятельствах использования, технологического сервиса, хранения и транспортирования.

Надежность считается единым качеством, что в связи с направления продукта и обстоятельств его использования способен содержать исправность, надежность, ремонтоспособность и сохранность либо конкретные сочетания данных качеств. С целью отображения разных краев данного качества в практике используют признаками прочности, видящими собою численные свойства одного либо некоторых качеств, характеризующих надежность продукта.

Ресурс - продолжительность работы ЭА вплоть до максимального капитала, определенного в нормативно-промышленной документации.

Неожиданное явление, которое приводит к абсолютной либо неполной потере трудоспособности ЭА, именуется несогласием.

Отказы согласно нраву перемены характеристик техники, вплоть до этапа их появления подразделяют в непредвиденные (катастрофические) и постепенные. Постепенные отказы характеризуются скоротечным переменой одного либо некоторых характеристик, непредвиденные -- неравномерно меняющимися.

Согласно взаимосвязи, между собой отличают отказы независимые, никак не сопряженные с иными отказами, и зависимые,

Согласно повторяемости появления, отказы случаются однократные (сбои) и перемежающиеся. Собой - единоразово появляющийся самоустраняющийся отклонение, периодический - неоднократно появляющийся нарушение одного и этого же характера.

Подсчет прочности состоит в установлении характеристик прочности продукта согласно популярным данным прочности образующих частей и обстоятельствам эксплуатации. С целью расчета прочности следует обладать закономерную модель стабильной деятельность концепции. Присутствие её сочетании подразумевается, то что отказы компонентов самостоятельны, а компоненты и система имеют все шансы быть в одном из двух состояний: работоспособном либо неработоспособном. Элемент, присутствие отказе какого отвергает все концепция, является поочередно объединенным в логической схеме надежности.

Элемент, отклонение которого никак не приводи г к отказу системы, является введенным одновременно,

Ориентировочный расчет надежности производится ни этане эскизного проектирования уже после разработки принципиальной электрической схемы. Он дает возможность обнаружить небольшие зоны системы и обозначить нуги увеличения надежности системы в периоде эскизного проектирования.

Проведем приблизительный подсчет надежности, Подсчет будем осуществлять в последующем режиме:

Установим количество и виды элементов прибора, а также их усредненные значимости интенсивности отказов, полученные согласно итогам проверок, в безопасность i-го вида элемента. Данные испытания ведутся в течении времени t = 1000 ч, присутствие t=20-22°C и присутствие электрическом коэффициенте перегрузки Ки=1. Число и виды элементов установим согласно базисной электрической схеме РЭА. Обнаруженные значимости число и виды компонентов прибора объединены в таб. 5

Статистические сведения о отказах элементов с целью приблизительного расчета.

Таблица 5

№ п/п	Наименование и тип элемента	Количество,	,
	Резисторы:
11	ММТ-1	1	0,11	0,11
22	С115-16ВА	1	1,3	1,3
33	С2-33	4	0,4	1,6
	Диоды, стабилитроны:
44	КД213	1	1,5	1,5
55	Д814А	1	5	5
	Микросхемы
66	554СА3	1	0,02	0,02
	Транзисторы:
77	КТ825	1	2,4	2,4
	Прочие:
88	Разъем	1	0,06	0,06
99	Разъем питания	1	0,06	0,06
110	Плата (текстолит)	1	0,06	0,01
111	Пайка печатного монтажа	29	0,01	0,29

Интенсивность отказов системы определяется по формуле:

Среднего времени безотказного работы есть величины, обратная интенсивности отказов, т.е имеем:

ч(13)

= 80971, ч

Возможность безотказной работы концепции в протяжение периода t формируется согласно формуле:



Время t, в протяжение которого деятельность необходимо гарантировать установленную безопасность, следует рассчитать:

Частота отказов системы формируется равно как произведение интенсивности отказов и вероятности стабильной деятельность системы в протяжение периода t:

(14)

F(t)=12,35

5. Расчет на ударопрочность печатной платы

Расчет ведется для элемента, имеющего наибольший вес и наибольшую длину выводов (имеется в виду расстояние от места формовки до места пайки).

Таким элементом в нашем случае является диод, имеющий массу 4г, длину выводов около 5,2 мм, диаметр выводов 1,2 мм.

Максимальное отклонение элемента под действием ударного импульса.

д= (20)

где Р - приложенная сила, кг;

I - длина вывода, см;

Е - модуль упругости материала вывода, для твердой меди Е=12Ч кг/;

J - осевой момент инерции, .

Для круглых выводов осевой момент инерции определяется по формуле

J==0.005*=0.00001 (21)

где d- диаметр вывода, см.

Приложенная сила определяется следующим оброзом:

P=aQ, (22)

где а- ускорение в единицах q, по техническому заданию 10q;

Q- вес элемента, 0,004 кг.

Тогда приложенная сила, будет 0,04кг, а максимальное отклонение элемента под действием ударного импульса д=0,007см = 0,07 мм. Очевидно, что при заданных условиях эксплуатации, расстояния между навесными элементами равно 1 мм более чем достаточно, для предотвращения соударения корпусов навесных элементов.

Упругая деформация материала вывода, кг/, при поперечном изгибе определяется по формуле (20);

Z=M/W, (23)

где М- изгибавший момент, кг/см, определяется по формуле;

W- момент сопротивления изгибу, , определяется по формуле.

М=PI/2=0.04*0.52/2=0.01кг*см, (24)

W=0,1=0.1*=172.8*. (25)

Тогда Z=57.8 кг/. Предел упругой деформации для твердой меди составляет Z = 3000кг/. Найденное значение Z меньше, и это означает, что при данных параметрах механических воздействий не произойдет излома вывода и выхода изделия из строя.

6. Тепловой расчет

Компонентом с максимальной выделяющейся тепловой мощностью является транзистор VT1. На данном элементе происходит падение напряжения на 0,8В и согласно суммарному потреблению протекает ток около 5А.

Определим выделяемую мощность:

P=U*I(15)

P=U*I=5*0.8=4

Для расчета зададимся температурой окружающей 50?. По документации допустимой температурой транзистора является Тдоп.=150?, сопротивление кристалл/корпус Rпп./кор.=1?/Вт и сопротивление корпус/среда.

Rкор./ср=5?/Вт. Если взять, что максимальная расчетная мощность рассеивания 4 Вт, то расчетная температура кристалла:

Ткр = Т окр.ср. + Ррас. * Rпп. кор. + Р* R кор.ср. (16)

Ткр= Токр.ср.+Р рас.*R пп.кор. + Р*Rкор.ср.= 50+4*5+4*1=74?

Данная температура является допустимой для работы транзистора. Согласно документации производителя при Т окр. ср. =50 транзистор способен рассеять до 125 Вт. Приходим к выводу о нецелесообразности применения радиатора.

7. Расчёт технологичности изделий

Технологичность радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) показывает уровень исполнения данной аппаратуры, и в то же время ее качество. В случае РЭА требования технологичности предъявляются как к аппаратуре в совокупности, так и к ее основным частям и собственно радиодеталям.

Оценка технологичности - один из определяющих факторов при выборе оптимальных технических решений. В результате этой оценки определяется уровень выполнения установленных требований по технологичности.

Показатели технологичности для электронных блоков.

1. Показатель использования ИМС и микросборок (=1).

= / (+

где Н_мс - количество микросхем; Н_эрэ - количество других навесных элементов

= 1/9=0,1

2. Показатель автоматизации и механизации монтажа (<р=1),

=/,

где - количество соединений, выполняемых механизированным способом; Н_м - общее количество контактных соединений

=39/39-1

3. Показатель механизации подготовки ЭРЭ к монтажу (=0,8).

=/

где Н_мп эрэ - количество навесных элементов, подготавливаемых к монтажу механизированным способом; Н_эрэ- общее количество навесных элементов

=9/9=1

4. Показатель механизации контроля и настройки (=0,5).

=/

где н_кн, общее и осуществляемое механизированным способом количество операций контроля

=0

5. Показатель повторяемости ЭРЭ (=0,3).

= 1- /

где - количество типоразмеров ЭРЭ =1-3/9=0,7

6. Показатель применяемости ЭРЭ (-0,2).

=1- /

где -- количество типоразмеров оригинальных ЭРЭ

=1-1/9=0,89

7. Показатель прогрессивности формообразования деталей (ф--0,1),

=/ Д,

где Д_пр - количество деталей, изготавливаемых прогрессивными методами;

Д - общее количество деталей

К_ф=9/9=1.

Для оценки технологичности применяют комплексный показатель технологичности, определяемый по формуле

= =

где - значение показателя технологичности,- коэффициент значимости показателей, тогда:

= =0,61

Определяем показатель уровня технологичности конструкции разрабатываемого изделия

Так как значение и принадлежит интервалу 0,5...0,8 для электронных блоков, то оптимизировать конструкцию нет необходимости.

Определение типа производства и размера партии для серийного производства. Определить тип производства возможно по 2-ум показателям: - коэффициент закрепления операции - объем выпуска изделий

При этом если :

1. - массовое производство

2. 1??10 - крупносерийное производство

3. 11??20 - среднесерийное производство

4. 21??40 - мелкосерийное производство

Для определения типа производства по коэффициенту закрепления операции необходима полная информация о производстве, что невозможно получить на начальном этапе. Поэтому определим тип производства по объему выпуска изделий.

В таблице ниже представлена данная зависимость.

Таблица 6

Тип производства	Количество крупных деталей одного наименования, обрабатываемое в год	Количество средних деталей одного наименования, обрабатываемое в год	Количество малых деталей одного наименования, обрабатываемое в год
Единичное	До 5	До 10	До 100
Серийное	От 5 до 1000	От 10 до 5000	От 100 до 50000
Массовое	Свыше 1000	Свыше 5000	Свыше 50000

Так как плата является деталью малого веса и размера, и объем выпуска составляет 200 штук в год, то производство - серийное.

Определим такт выпуска

Где Ф - годовой фонд времени, ч; n - количество смен;

N -- годовой объём выпуска;

- коэффициент, учитывающий выпуск бракованных модулей.

Если предположить, что в году 52 пятидневных рабочих недели, а продолжительность рабочего дня составляет 8 часов, тогда годовой фонд времени Ф = 2070ч. Если учесть, что трудоемкая работа выполняется полуавтоматом для пайки, то достаточно одной рабочей смены.

Определяем размер партии одновременно обрабатываемых изделий

,

где;

N - годовой объем выпуска F - число рабочих дней в году f - число дней запаса

n = 200/253*5 = 3,95 ~ 4 изделие в партии

R = N/n = 200/4=50 ~50 партия в год

Выбор оборудования, технологической оснастки и инструмента для изготовления печатного узла.

При подготовке элементов к монтажу необходимо оборудование и инструмент:

1.Кусачки боковые 7814-0134 ВХФ Х9 (ГОСТ 28037-89)

2.Круглогубцы 7814-0113 Х9 (ГОСТ 7283-86)

3.Линейка измерительная металлическая (ГОСТ 427-75)

4.Пинцет 150 (ГОСТ 21241-77)

5.Паяльник электрический ПСЫ (ГОСТ 7219-77) мощностью 40 Вт

При монтаже радиоэлементов на печатную плату необходимо оборудование и инструмент:

1.Кисть малярная (ГОСТ 10597-80)

2.Пинцет 150 (ГОСТ 21241-77)

3.Паяльник электрический ПСИ (ГОСТ 7219-77) мощностью 40 Вт

4.Полуавтомат ПНП-5

5.Печь сушильная КП4506,000.000

6.Насадки к электропаяльнику

7.Пульт для регулировки температуры жала паяльника

8.Прибор для измерения температуры жала паяльника ГГ8779-4003 типа ТКТП

9.Теплосъемник

10.Браслет заземления

Заключение

Кодовые замки являются эффективным средством предотвращения доступа посторонних лиц к охраняемым помещениям. К их достоинствам можно отнести простоту в обращении, надёжность, возможность обеспечить высокую степень защиты, относительную лёгкость смены кода (по сравнению со сменой обычного механического замка). Также немаловажными являются отсутствие необходимости изготовления ключей при предоставлении доступа большому количеству людей и невозможность физической потери ключа. Недостатком таких систем можно назвать возможность для злоумышленника подсмотреть код или подобрать его. Однако, при большой разрядности кода или наличии конструктивных особенностей, препятствующих подбору кода, таких как ограничение количества попыток или введение временной задержки между неудачными попытками, эта задача сильно затрудняется, поэтому последний недостаток нельзя назвать существенным. В данной работе была разработана конструкция электронного блока кодового замка. Особенность которого является надежность, устойчивость при вандализме и простота смены кода.

Список использованных источников

1. Описания электронных компонентов в каталоге товаров оптовой базы комплектации электронных компонентов и приборов “ПЛАТАН”:

2. Описание электромеханического замка ПОЛИС-13:

3. Описание клавиатуры AK-207 на сайте компании Accord:

4. Описание микроконтроллера AT89S51 на сайте компании Atmel:

5. Описание микроконтроллера AT89S51:

6. В.Б. Бродин. Микроконтроллеры: архитектура, программирование, интерфейс: - М.: ЭКОМ, 1999.

7. П. Хоровиц, У. Хилл. Искусство схемотехники М. Мир, 2003.

8. Усатенко С. Т., Каченюк Т. К., Терехова М. В. Выполнение электрических схем по ЕСКД. Справочник. - М.: Издательство стандартов, 1989г.

9. Шевкопляс Б. В. Микропроцессорные структуры. Инженерные решения. - М.: Радио и связь, 1990г.

10. Сайт Википедия [Электронный ресурс] (Дата обращения 17. 12. 2013)

11. Сайт Cхемотехника [Электронный ресурс] (Дата обращения 18. 12. 2013)

12. Описания электронных компонентов в каталоге товаров оптовой базы комплектации электронных компонентов и приборов “ПЛАТАН”:

13. Описание электромеханического замка ПОЛИС-13

14. Описание клавиатуры AK-207 на сайте компании Accord:

15. Описание микроконтроллера AT89S51 на сайте компании

16. Описание микроконтроллера AT89S51

17. В.Б. Бродин. Микроконтроллеры: архитектура, программирование, интерфейс: - М.: ЭКОМ, 1999.

18. П. Хоровиц, У. Хилл. Искусство схемотехники М. Мир, 2003.

19. Шахнов В.А. «Конструкторско-технологическое проектирование электронной аппаратуры».

20. Павловский В.В., Васильев В.И., Гутман Т.Н. «Проектирование технологических процессов изготовления РЭА».

20. Медведев А.М. «Печатные платы, конструкции и материалы».

21. Белоусов О.А., Кольтюков Н.А., Грибков А.Н. «Основные конструкторские расчеты в РЭС».

Размещено на Allbest.ru

...