На бирже курсовых и дипломных проектов можно найти образцы готовых работ или получить помощь в написании уникальных курсовых работ, дипломов, лабораторных работ, контрольных работ, диссертаций, рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Повышение уникальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение уникальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения уникальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии и при повышении уникальности не вставляет в текст скрытых символов, и даже если препод скопирует текст в блокнот – не увидит ни каких отличий от текста в Word файле.

Результат поиска


Наименование:


Диплом Обоснование актуальности темы и постановка задачи. Обзор литературы по следящим приводам. Разработка алгоритма проектирования следящего привода. Определение зависимости скорости и ускорения наведения АОП от дальности. Расчет потребной мощности ЭДВ.

Информация:

Тип работы: Диплом. Предмет: Схемотехника. Добавлен: 13.07.2008. Сдан: 2008. Уникальность по antiplagiat.ru: --.

Описание (план):


Министерство общего и профессионального
образования РФ
Тульский государственный университет
Кафедра автоматики и телемеханики
Проектирование привода горизонтального канала
наведения и стабилизации ОЭС
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА К ДИПЛОМНОМУ ПРОЕКТУ
Тула 1998г.
Содержание
    Введение 6
    1. Обоснование актуальности темы и постановка задачи 8
    2. Обзор литературы по следящим приводам 10
    3. Разработка алгоритма проектирования следящего привода 13
    4. Определение зависимости скорости и ускорения наведения АОП от дальности 15
    5. Расчет потребной мощности ЭДВ 18
    6. Определение типа и параметров ЭДВ 19
      Наименование характеристик 20
    7. Расчет зон работы следящего привода 22
    8. Определение параметров математической модели двигателя 24
    9. Формирование скоростного контура привода ГН 29
    10. Определение параметров корректирующих устройств скоростного привода 34
    11. Формирование контура наведения и стабилизации с определением параметров корректирующих устройств 38
    12. Определение точностных характеристик 47
    13. Разработка конструкции и технология изготовления БУ следящего привода 50
      13.1. Конструкция платы БУ привода 50
      13.2. Технологическая часть 54
      13.3. Расчет показателей надежности БУ следящего привода 56
    14. Охрана труда и окружающей среды 59
      14.1. Охрана труда 59
        14.1.1. Анализ вредных и опасных производственных факторов. 59
        14.1.2. Требования к производственному помещению. 60
        14.1.3. Микроклиматические условия производственного помещения и вентиляция. 62
        14.1.4. Требования к освещению производственного помещения. 66
        14.1.5. Техника безопасности. 68
      14.2. Охрана окружающей среды 71
    15. Организационно-экономический раздел 77
      15.1. Составление и расчет сетевого графика. 77
      15.2. Расчет затрат на проектирование и изготовление следящего электропривода 85
    Заключение 93
    Библиографический список 94
    Приложения 96

Реферат

Данный дипломный проект посвящен проектированию привода горизонтального канала наведения и стабилизации(ГКНиС) ОЭС и включает в себя расчет параметров двигателя привода, разработку скоростного и позиционного контура следящей системы, составление функциональной схемы и структурной схемы линейной математической модели следящего привода. Синтез системы производится исходя из требований по времени переброса и точности слежения за подвижным объектом в условиях воздействия качек на носитель следящей системы.
Конструкторско-технологический раздел включают в себя разработку конструкции печатной платы БУ привода, составление технологического процесса ее изготовления, производится расчет теплового режима работы платы и надежность эксплуатации устройства.
Большое внимание уделено охране труда и окружающей среды. Производится расчет параметров производства печатных плат БУ привода ГКНиС: количества людей, занятых непосредственно изготовлением изделий, размеров цеха, расстановка оборудования, вентиляции, освещения. Определяется категория пожаробезопасности производства, схема эвакуации людей при пожаре и расположение противопожарного оборудования
Экономической часть включает в себя составление сетевого плана проектирования и изготовления опытного образца привода ГКНиС ОЭС, расчет критического пути и себестоимости ОКР и стоимости опытного образца привода ГКНиС.

Введение

Автоматическое управление различными объектами приводит к необходимости разработки создания сложных систем, включающих в себя вычислительные машины, автоматические регуляторы, исполнительные устройства т.п.
В системах управления широкое применение получили устройства с механическим выходом, т.е. автоматизированные приводы, в которых в подавляющем большинстве случаев перемещение выходного звена пропорционально (или равно) входной управляющей координате. Автоматизированные приводы с указанными свойствами относятся к классу следящих систем.
Выходной вал следящего привода с определённой степенью точности воспроизводит в виде механического перемещения входной управляющий сигнал. При этом исполнительный двигатель должен преодолевать имеющиеся на выходном валу нагрузки (возмущающие воздействия) и развивать скорости и ускорения, обеспечивающие его слежение за входным управляющим воздействием, а система управления двигателем должна обеспечивать необходимую точность слежения, которые, как правило, должны обладать высокой динамической точностью.
Требуемые динамические свойства привода и типичные законы изменения управляющих и возмущающих воздействий зависят от назначения системы управления в целом и функций, выполняемых в ней приводом. По этим признакам следящие системы могут быть разбиты на следующие группы: приводы систем автоматического сопровождения, приводы пусковых устройств, приводы устройств гиростабилизированных платформ, приборные приводы и т.д.
Данная работа посвящена проектированию привода системы, относящейся к классу систем автоматического сопровождения (САС). К этой группе относятся приводы широкого класса систем, предназначенных для слежения за объектами, перемещающимися в пространстве (приводы систем радиолокационных камер, оптических визиров, координаторов, астроориентиров). Требования к динамике определяются законом движения объекта и условиями наилучшей фильтрации случайной составляющей входного сигнала. Необходимо учитывать и значительные возмущения в виде ветрового момента. Приводы, установленные на подвижном основании, должны обеспечивать высокую точность отработки угловых колебаний основания.
Основные задачи проектирования состоят в выявлении требуемых динамических свойств привода, в выборе исполнительного двигателя, обладающего нужными предельными динамическими возможностями, определении метода разработки системы управления, которая при максимальной простоте и надёжности и минимальных габаритах и весе обеспечивает необходимую динамику и точность.
При проведении расчетов были использована пакеты прикладных программ МаthCAD 6.0 plus, МаthCAD 7.0 и MathLab 5.0.

1. Обоснование актуальности темы и постановка задачи

Автоматизация процессов управления различными объектами сопровождается широким использованием следящих приводов. Следящие приводы нашли применение во многих областях техники. Они используются в системах управления металлорежущими станками, металлургическими прокатными станами, шагающими экскаваторами, в системах управления манипуляторами, в моделирующих стендах, в системах управления объектами вооружения и т.д. Уже из этого краткого перечня видно, сколь значительно число задач, решение которых может быть возложено на следящие приводы.
Применение современных следящих приводов практически во всех областях хозяйства и промышленности, обусловлено необходимостью повышения качества выпускаемой продукции.
Применение современных следящих приводов в военной технике является необходимым фактором, который способствует повышению тактико-технических характеристик систем слежения и ведения огня. Точность, скорость, качество и надежность работы современного вооружения при обеспечении боевой готовности армии и в боевых условиях играет важную роль в поддержании обороноспособности страны.
Задачей данного дипломного проекта является проектирование и расчет следящего привода горизонтального канала наведения и стабилизации ОЭС, предназначенного для сопровождения объекта слежения.
Чтобы обеспечить высокие статические и динамические характеристики следящего привода необходимо правильно спроектировать и рассчитать его, чему и будет посвящена данная работа.
Исходные данные для расчета:
1) Объект слежения:
Диаметр корпуса d=0,5 м;
Длина корпуса l=4,5 м;
Скорость движения Vo=600 м/c;
Коэффициент излучения объекта =0,8;
Характеристики движения объекта:
Параметр движения Р=500 м;
Высота движения Н=300 м;
Дальность сопровождения не менее Dc=6 км;
2) Атмосфера:
Метеовидимость Мдв=20 км;
Относительная влажность =90%;
Температура окр. cреды t=150 C;
3) Привод:
Момент инерции вращающейся части АОП JГН = 8 кгм2 ;
Масса нагрузки mН = 170 кг ;
Максимальный возмущающий момент МВ = 50 Нм :
статический момент сопротивления повороту МСТ = 30 Нм,
аэродинамический момент МАЭР = 15 Нм,
статический момент неуравноешивания МНЕУР = 5 Нм ;
Нижняя частота собственных колебаний fK = 100 Гц ;
Углы наведения от -900 до +900 ;
Наведение : скоростьMAX = 100 0/c, ускорение =220 02, скоростьMIN = 0,02 0/c.

2. Обзор литературы по следящим приводам

В настоящее время, в связи с широким применением и развитием следящих систем, имеется множество публикаций и изданий по СС. В ходе выполнения дипломного проекта был произведен поиск и обзор литературы по следящим приводам и сопутствующей тематике (ТАУ и т.п.), в результате чего получены следующие сведения.
В книге «Проектирование следящих систем» под редакцией д.т.н., профессора Л.В. Рабиновича 1969 года выпуска [1] изложены теоретические основы и методика расчета и проектирования следящих приводов. Рассмотрены метод выбора исполнительного двигателя по предельным динамическим возможностям и энергетике, синтез следящих систем, близких к линейным, обеспечивающих заданную динамическую точность. Освещены методы повышения динамической точности, основанные на комбинированном управлении и теории инвариантности, и методы учета и анализа влияния нелинейностей с использованием логарифмических характеристик. Приведены методы расчета и проектирования релейных систем, в том числе оптимальных по быстродействию, рас-смотрены особенности проектирования механических пере-дач.
В двух книгах «Следящие приводы» под редакцией д.т.н., профессора Б.К. Чемоданова 1976 г. [2] изложены основные вопросы теории и проектирования одноканальных и двухканальных следящих приводов. Рассмотрены методы анализа и синтеза как непрерывных, так и дискретных (импульсных и цифровых) следящих приводов. Значительное внимание уделено динамике следящих приводов, имеющих в своем составе различные нелинейные звенья. Приведены основные энергетические соотношения и дан анализ влияния ограничения мощности источников энергии на работу следящего привода.
Книги И.М. Макарова и Б.М. Менского «Линейные автоматические системы» 1982 года [3] и «Техническая кибернетика. Теория автоматического регулирования» под редакцией д.т.н., профессора В.В. Солодовникова 1967 года [5] содержат сведения из теории непрерывных линейных систем автоматического ре-гулирования и обширный справочный материал для их ана-лиза и синтеза. В них рассматриваются общие дифференциальные уравнения, методы структурного преобразования, статические и динамические характеристики САР. Основное внимание уделено стационарным системам при детерминированных внешних воздействиях. Приводятся методы анализа устойчивости, качества и переходных процессов непрерывных линейных систем. Приведено много типовых схем и примеров расчета.
Книга В.А. Бесекерского и Е.П. Попова «Теория сис-тем автоматического регулирования» [4], представляет собой монографию, посвященную систематическому изложению теории автоматического регулирования и управления. Она содержит все основные разделы ТАУ: теорию обыкновенных и особых линейных систем, теорию нелинейных, адаптивных и цифровых систем.
В труде специалиста из ФРГ Р. Изермана «Цифровые системы управления» 1984 года [6] рассмотрены современные методы расчета и проектирования цифровых систем управления с детерминированными и случайными возмущениями. Значитель-ное внимание уделено теории многосвязанных и адаптивных систем.
Книга Х. Гурецкого «Анализ и синтез систем управления с запаздыванием» 1974 года [7] посвящена изложению методов анализа линейных, нелинейных и импульсных систем автоматического регулирования с запаздыванием и методов выбора параметров типовых регуляторов. Большое внимание уделено математическому описанию и идентификации объектов регулирования с запаздыванием.
В учебнике М.А. Павловского «Теория гироскопов» 1986 г. [8] излагаются основы теории механических гироскопов, дана элементарная теория гироскопов и гироскопических явлений. Значительное внимание уделено методам составления уравнений (как точных, так и приближенных) движения гироскопов как системы твердых тел. Рассмотрены особенности поведения двух- и трехстепенных гироскопов как на неподвижном, так и на движущемся основании с учетом моментов сил сухого, вязкого трения, технологических погрешностей изготовления и сборки приборов, упругих деформаций элементов подвеса.
Показано влияние различных типов коррекции гироскопов на их устойчивость и погрешности на подвижном основании. Приведены различные методы уменьшения возмущающих моментов и автокомпенсации уходов гмроскопа (применением двухгироскопных систем, вращением подвеса, применением динамических поглотителей колебаний, виброзащиты). Указаны возмущающие моменты, которые не устраняются тем или иным методом.
Кратко изложена теория невозмущающих маятников.
Должное внимание уделено изложению основ теории и причин погрешностей вибрационных гироскопов различных типов.
В учебнике А.А. Одинцова «Теория и расчет гироскопических приборов» 1985 года выпуска [9] рассмотрны гироскопические приборы двух типов: построители характерных направлений в опорной (как правило, земной) системе координат (гирокомпасы, гировертикали, гирокомпасы направлений и др.) и измерительные преобразователи параметров движения объектов (гиротахометры, гироинтеграторы линейных ускорений и др.)
Изложены принципы построения и работы приборов, методика составления их математических моделей с учетом основных помех, расчет погрешностей, пути повышения точности измерений.

3. Разработка алгоритма проектирования следящего привода

Следящий привод, установленный на подвижном основании обычно замкнут по углу поворота нагрузки. С целью улучшения динамических характеристик он может содержать местную обратную связь по скорости двигателя или скорости нагрузки, компенсирующие связи по управляющему и возмущающему воздействиям. Алгоритм проектирования следящего привода представлен на рисунке 3.1.
Приводы полуавтоматических систем слежения, размещенные на неподвижном основании, замыкаются по скорости исполнительного двигателя. Поэтому целесообразно рассмотреть вначале проектирование замкнутого по скорости привода.
Анализ динамических возможностей и энергетических характеристик привода является важным этапом процесса проектирования, который следует проводить непосредственно после выявления технических требований к приводу.
Значения скоростей и ускорений, которые может развивать реальный привод, ограниченный по величине. Если требуемые скорости и ускорения выше тех значений, которые способен обеспечивать привод, то попытки получения удовлетворительного функционирования привода введением каких - либо корректирующих устройств будут безуспешны. Никакая система управления исполнительным двигателем не может обеспечить требуемые моменты или скорости, если они не заложены в самой конструкции исполнительного механизма. Корректирующие устройства предназначены для обеспечения требуемой точности привода и более полного использования его динамических возможностей.
Мощность, которую привод может рассеивать, не нагреваясь свыше допустимой температуры, также ограничена по величине. Если мощность, теряемая в приводе в процессе работы в заданном режиме, выше допустимой, то необходимо использовать дополнительные меры охлаждения, сократить время работы или применить другой, более мощный привод. Поэтому анализ энергетических характеристик привода также должен предшествовать расчету его динамики.
Анализ динамических возможностей и энергетических характеристик привода целесообразно проводить на этапе выбора исполнительного двигателя, который осуществляется методом последовательных приближений, т.е. пригодность выбранного в первом приближении двигателя проверяется детальным анализом его динамических возможностей и энергетических характеристик.
Алгоритм проектирования следящего привода
Рисунок 3.1.

4. Определение зависимости скорости и ускорения наведения АОП от дальности

Определим угловые скорости и ускорения привода, моменты времени, когда они достигают экстремальных значений.
Исходными данными для расчета являются:
- закон движения и его параметры;
- параметры угловых колебаний подвижного основания.
1)В проектируемой следящей системе реализуется закон равномерного прямолинейного движения, характеризующийся постоянными значениями линейной скорости объекта слежения Vo, высоты Н, параметра движения объекта Р:
Характеристики горизонтального канала
(4.1)
где , - время слежения от начала процесса до момента прохождения параметрового участка (ОУ);
, -коэффициент.
Угловая скорость
(4.2)
Угловое ускорение
(4.3)
Графики, характеризующие закон движения представлены на рисунке 4.1.
Максимальные значения характеристик горизонтального канала можно определить по следующим формулам:
МАКС = V0/P, (4.4)
где МАКС - максимальная угловая скорость.
МАКС = 0,65V02/P2, (4.5)
где МАКС - максимальная угловое ускорение.
2)Угловые колебания подвижного основания заданы гармоническим законом:
(4.6)
где A=50 -амплитуда колебаний подвижного основания,
- частота колебаний подвижного основания.
fk=0,8
Угловая скорость колебаний подвижного основания
(4.7)
Графики закона движения.
1 - положение объекта слежения , рад;
2 - скорость движения объекта слежения , с-1;
3 - ускорение объекта слежения , с-2.
Рисунок 4.1.
Максимальная угловая скорость колебаний
(4.8)
Угловое ускорение колебаний подвижного основания
(4.9)
Максимальное угловое ускорение колебаний
(4.10)
На основе проведенных расчетов получены следующие данные :
МАКС = 1,2 рад/c
МАКС = 0,935 рад/c2
= 5,027 рад/c
= 0,439 рад/c
= 2,205 рад/c2

5. Расчет потребной мощности ЭДВ

Расчет мощности, необходимой для преодоления нагрузки, проводим по следующим формулам:
(5.1)
где - суммарный момент нагрузки,
- суммарная скорость.
(5.2)
рад/c
(5.3)
где - момент двигателя без нагрузки.
(5.4)
Нм
50+25,122=75,122 Нм
Таким образом получаем:
Вт

6. Определение типа и параметров ЭДВ

На основании расчетов был выбран бесконтактный моментный электродвигатель с номинальным моментом 120 Нм. Полное наименование - бесконтактный моментный электродвигатель постоянного тока ДБМ. Служит для систем стабилизации и наведения по двум каналам - горизонтальному и вертикальному (ГН и ВН). Параметры электродвигателя представлены в таблице 6.1.
В состав ДБМ входят :
1) бесконтактный моментный электродвигатель (Д);
2) сборки статора и ротора датчика угла (ДУ);
3) блок обработки сигнала датчика угла (БОСДУ);
4) силовой коммутатор двигателя (К);
5) сборки статора и ротора тахогенератора (ТГ);
6) блок обработки сигнала тахогенератора (БОСТГ);
7) оконечное устройство (ОУ).
Сигнал управления электродвигателем - аналоговый, постоянного тока, двуполярный, общая точка электрически не связана с минусом источника питания 27 В.
Зона нелинейности ±12 В.
Величина входного сигнала, соответствующая номинальным параметрам электродвигателя +12 В, -12 В.
Блок обработки сигналов датчика угла выдает :
1) сигнал по положению ротора для обеспечения силового коммутатора ;
2) цифровой сигнал по углу поворота вала двигателя, при этом реализуется преобразователь угол - код, обеспечивающий измерение и выдачу в цифровую вычислительную систему (ЦВС) углов поворота вала с ошибкой не более 20 угловых секунд, разрядности не менее 16.Диапазон измерительных углов 0-360°, максимальная угловая скорость 66 об./мин. Обмен информацией между аппаратурой ДБМ и ЦВС производится по магистральному последовательному интерфейсу, при этом ЦВС выполняет функции контролера, а оконечное устройство (ОУ) входит в состав аппаратуры электродвигателя.
Таблица 6.1.
Параметры электродвигателя
Наименование характеристик
Значение
1
Номинальная частота вращения ном, об/мин
20,0
2
Минимальная частота вращения мин, об/мин
0,1
3
Номинальный момент Мном, Нм
120,0
4
Пусковой момент Мп, Нм
240,0
5
Номинальный ток Iном, А
20,0
6
Пусковой ток Iп, А
40,0
7
Номинальное напряжение питания U, В
57,0
8
Сопротивление статорной обмотки Rс, Ом
1,4
9
Электромагнитная постоянная времени Тэл,мс
10,0
10

Размеры:

наружный диаметр статора, мм

внутренний диаметр электродвигателя, мм

длина, мм

240,0

70,0

120,0
11

Масса электродвигателя mдв, кг

ротора, кг

статора с обмотками, кг

тахогенератора, кг

датчика угла, кг

корпуса, кг

33,5

14,5

15,0

1,0

1,0

2,0
12
Момент инерции ротора Jр, кгм2
0,1
13
Момент инерции нагрузки Jн, кгм2
8,0
14
Максимальный момент сопротивления Jc, Нм
50,0

3) Сигнал по частоте вращения ротора - 12-ти разрядный код, преобразованный в аналоговый сигнал. Крутизна сигнала 12 В на 20 об./мин.

Частота обновления информации 1 кГц. Оконечное устройство обеспечивает сопряжение электрической аппаратуры БОСДУ электродвигателя по цифровому каналу с ЦВС комплекса, выполняет адресованные ему команды ЦВС и осуществляет контроль принимаемой информации. ОУ - является устройством интерфейса по ГОСТ 26765,52 - 87.

Надежность:

наработка на отказ более 20000 часов.

ресурс работы 30000 часов.

срок службы 25 лет.

Технико - экономические требования:

Предприятие изготовитель ВНИИМЭМ(г. Санкт- Петербург).

Ориентировочная годовая потребность 40 шт. в течение 4-х лет начиная с 1999 г. Цена серийного образца 3000 у.е.

7. Расчет зон работы следящего привода

Пространственная область применения следящих приводов может быть оценена путем построения зон предельных скоростей и ускорений приводов. Пространство внутри зоны является запретным.
Наглядное представление о зоне дает изометрическая проекция, построенная в трехмерном координатном пространстве (H, P, Dс), но чаще всего строят вертикальные и горизонтальные сечения зон. Вертикальное сечение представляет собой проекцию пространственной зоны на координатную плоскость (Н, Dс), вычисленную в предположении Р = const , Vо = const, Н = var, Dс = var.
Горизонтальное сечение представляет собой проекцию пространственной зоны на координатную плоскость (Р, Dс), вычисленную в предположении Н = const, Vо = const, Р = var, Dс = var. Диапазоны изменения Vо, Р, Н, Dс задаются техническим заданием.
В качестве предельных значений скоростей и ускорений могут рассматриваться максимальные располагаемые характеристики, рассчитанные по формулам (4.4), (4.5) или определенные по графикам (см. рисунок 4.1).
Перепишем формулы расчета кинематических характеристик горизонтального канала (4.2) и (4.3) в следующем виде:
(7.1)
(7.2)
Если в левых частях формул (7.1) и (7.2) текущие значения и заменить их предельными значениями МАКС и МАКС (см. пункт 4), то получим выражения для запретных зон по скоростям и ускорениям, которые представляют собой решения нелинейных алгебраических уравнений.
Используя метод последовательных итераций решим эти уравнения с учетом ограничений по предельным значениям скорости и ускорения наведения горизонтального канала привода, предъявленные техническим заданием (см. тех. задание и пункт 1). Решение уравнений представляют собой зоны работы горизонтального канала следящего привода, изображенную на рисунке 7.1.
Зоны работы горизонтального канала следящего привода
1 - запретная зона горизонтального канала
по скорости и ускорению
Рисунок 7.1.

8. Определение параметров математической модели двигателя

Используя параметры двигателя из базы данных, определим параметры матмодели:
скорость холостого хода
(8.1)
где Мп - пусковой момент;
Мном - номинальный момент;
ном - номинальная скорость;
электромеханическая постоянная времени
а)собственно двигателя
(8.2)
где Jдв - момент инерции двигателя.
б)двигателя с учетом нагрузки
(8.3)
где J=Jдв+Jр+Jтг+ - суммарный момент инерции. коэффициент передачи по моменту
(8.4)
коэффициент противоэдс
(8.5)
номинальная электрическая мощность
Pэ=Uном Jном (8.6)
номинальная механическая мощность
Рномном ном (8.7)
уравнение механической характеристики
(8.8)
(для напряжения питания ,отличного от Uном).
Механическая характеристика двигателя.
Рисунок 8.1.
уравнение регулировочной характеристики
(8.9)
Регулировочная характеристика двигателя.
Рисунок 8.2.
максимальная механическая мощность
(8.10)
сопротивление цепи статора
RC=UНОМ/IНОМ (8.11)
индуктивность цепи статора
(8.12)
Упрощенная схема матмодели двигателя постоянного тока может быть представлена структурной схемой:
Структурная схема двигателя.
Рисунок 8.3.
В результате проведенных выше расчетов получены следующие данные (см. таблицу 8.1.).
Результаты экспериментальных замеров параметров электродвигателя представлены в приложении 1.
Используя параметры математической модели двига-теля и теорию замкнутых сис-тем, изложенную в литературе [3,4,5], найдем передаточную функцию ЭДВ без нагрузки.
, (8.13)
, (8.14)
где WДВБН(р)- передаточная функция ЭДВ без нагрузки;
р = iw , i=.
Построим для передаточной функции двигателя логарифми-ческие амплитудную и фазовую частотные характеристики (ЛАЧХ и ЛФЧХ), по методике изложенной в литературе [3].
LДВБН(w)= 20lg(|WДВБН(р)|), (8.15)
где LДВБН(w)- логарифмическая амплитудная частотная характе-ристика двигателя под нагрузкой.
ДВБН(w)= arg(WДВБН(р)), (8.16)
где ДВБН(w)- логарифмическая фазовая частотная характерис-тика двигателя под нагрузкой.
Таблица 8.1.
Параметры матмодели ЭДВ

Параметр
Значение
без нагрузки
с нагрузкой
1
Тм, мс
1,745
141,000
2
Jдв, кгм2
0,100
8,100
3
хх, рад/с
4,189
4
См, Вс
6,000
5
Се, Вс
13,608
6
Рэ, Вт
1140,000
7
Рном, Вт
251,327
8
Рмакс, Вт
251,327
9
Lc, Гн
0,014
10
Rc, Ом
1,425
Логарифмические амплитудная и фазовая частотные характеристики двигателя под нагрузкой представлены на рисунке 8.4.
Логарифмические амплитудная и фазовая частотные характеристики двигателя без нагрузки.
1 - Логарифмические амплитудная частотная характерис-тика LДВБН, дВ;
2 - Логарифмические фазовая частотная характеристика ДВБН, 0.
Рисунок 8.4.

9. Формирование скоростного контура привода ГН

Проектирование замкнутого по скорости привода подразумевает выбор усилительных устройств, корректирующих и сглаживающих устройств, обеспечивающих наилучшие динамические характеристики (точность, диапазон регулиро-вания, неравномерность движения на малых скоростях).
Пользуясь теоретическими положениями, описанными в литературе [1,7], разработаем структурную и функциональную схемы скоростного контура привода горизонтального наведения и стабилизации ОЭС.
Функциональная схема скоростного контура следящего привода ГН представлена на рисунке 9.1.
Совокупность усилительных, корректирующих и сглажи-вающих устройств образуют систему управления приводом.
Функциональная схема скоростного контура.
Рисунок 9.1.
Структурная схема скоростного контура следящего привода ГН представлена на рисунке 9.2.
Структурная схема скоростного контура.
Рисунок 9.2.
е в пункте 8 найдем передаточную функцию ЭДВ, находящегося под нагрузкой.
(9.1)
(9.2)
где WДВ(р)- передаточная функция ЭДВ, находящегося под нагрузкой.
Построим для передаточной функции двигателя логарифми-ческие амплитудную и фазовую частотные характеристики (ЛАЧХ и ЛФЧХ), по методике изложенной в литературе [3].
LДВ(w)= 20lg(|WДВ(р)|), (9.3)
где LДВ(w)- логарифмическая амплитудная частотная характеристика двигателя под нагрузкой.
ДВ(w)= arg(WДВ(р)), (9.4)
где ДВ(w)- логарифмическая фазовая частотная характеристика двигателя под нагрузкой.
Логарифмические амплитудная и фазовая частотные характеристики двигателя под нагрузкой представлены на рисунке 9.3.
Двигатель приводит в движение нагрузку с помощью вала, нижняя частота собственных колебаний которого fk = 100 Гц (оговорено в ТЗ). Передаточная функция вала представляет собой колебательное звено:
, (9.5)
где ,-постоянная времени колебательного звена, ТК = 1,592 мс;
К - показатель колебательности, К = 0,1..0,15, примем
К = 0,125
Система «двигатель-вал-нагрузка» имеет передаточную функцию:
WДВК(р)= WДВ(р) WК(р) (9.6)
Построим ЛАЧХ и ЛФЧХ системы «двигатель-вал-нагрузка»:
LДВК(w)= 20lg(|WДВК(р)|) (9.7)
где LДВК(w)- ЛАЧХ системы «двигатель-вал-нагрузка».
ДВК(w)= arg(WДВК(р)) (9.8)
где ДВК(w)- ЛФЧХ системы «двигатель-вал-нагрузка».
ЛАЧХ и ЛФЧХ системы «двигатель-вал-нагрузка» представлены на рисунке 9.4.
Чтобы обеспечить запас по фазе системы в пределах 300 600 и максимально-возможную частоту среза wСР, скорректируем систему «двигатель-вал-нагрузка». Выберем частоту среза wСР= 80 c-1 (fCP= wСР/2, fCP= 12,732 Гц).
Запас по фазе, в данном случае, равен:
= 1800+ ДВК(wСР)= 52,7120.
Чтобы скорректировать систему «двигатель-вал-нагрузка» поднимем её ЛАЧХ на величину LДВК(wСР), т.е. помножим WДВК(р) на коэффициент:
(9.9)
КСР = 185,922
Таким образом, передаточная функция скорректированной системы «двигатель-вал-нагрузка», будет выглядеть следующим образом:
WДВККОР(р)= КСРWДВ(р) WК(р) (9.10)
Построим ЛАЧХ и ЛФЧХ скорректированной системы «двигатель-вал-нагрузка» по следующим формулам (соответственно):
LДВККОР(w)= 20lg(|WДВККОР(р)|) (9.11)
ДВККОР(w)= arg(WДВККОР(р)) (9.12)
ЛАЧХ и ЛФЧХ скорректированной системы «двигатель-вал-нагрузка» представлены на рисунке 9.5.
Определим коэффициент разомкнутой системы следующим образом:
(9.13)
КР = 13,547
Логарифмические амплитудная и фазовая частотные характеристики двигателя под нагрузкой.
1 - Логарифмические амплитудная частотная характерис-тика двигателя под нагрузкой LДВ, дВ;
2 - Логарифмические фазовая частотная характеристика двигателя под нагрузкой ДВ, 0.
Рисунок 9.3.
ЛАЧХ и ЛФЧХ системы «двигатель-вал-нагрузка».
1 - ЛАЧХ системы «двигатель-вал-нагрузка» LДВК, дВ;
2 - ЛФЧХ системы «двигатель-вал-нагрузка» ДВК, 0.
Рисунок 9.4.
ЛАЧХ и ЛФЧХ скорректированной системы «двигатель-вал-нагрузка»
1 - ЛАЧХ скорректированной системы «двигатель-вал-нагрузка» LДВККОР, дВ;
2 - ЛФЧХ скорректированной системы «двигатель-вал-нагрузка» ДВККОР, 0.
Рисунок 9.5.

10. Определение параметров корректирующих устройств скоростного привода

Полученный коэффициент разомкнутой системы мал, и в дальнейшем система не будет удовлетворять статическим и динамическим требованиям. Чтобы увеличить коэффициент разомкнутой системы добавим в систему корректирующее устройство - фильтр. Вид передаточной функции фильтра и её параметров выберем исходя из тех же требований: обеспечение запаса по фазе разомкнутой системы в пределах 300600 и максимально-возможной частоты среза wСР.
Следуя вышеописанному выбираем фильтр со следующей передаточной функцией:
, (10.1)
со следующими параметрами:
Т1= 0,3 с, Т2= 0,2 с, Т3= 1 с.
Таким образом, вид передаточной функции разомкнутой системы «фильтр-двигатель-вал-нагрузка» примет следующий вид:
WДВКФ(р)= КСРWДВ(p)WK(p)WФ(р) (10.2)
Построим ЛАЧХ и ЛФЧХ системы «фильтр-двигатель-вал-нагрузка» по следующим формулам (соответственно):
LДВКФ(w)= 20lg(|WДВКФ(р)|) (10.3)
ДВКФ(w)= arg(WДВКФ(р)) (10.4)
ЛАЧХ и ЛФЧХ системы «фильтр-двигатель-вал-нагрузка» представлены на рисунке 10.1.
Так как частота среза уменьшилась, то необходимо её увеличить до прежнего уровня (wСР=70 с-1), т.е. домножить передаточную функцию разомкнутой системы на коэффициент , КФ = 16,622.
Теперь запас устойчивости системы на частоте среза равен:
СК = 1800 + ДВКФ(wСР)= 48,1220 (см. рисунок 10.1), что
вполне допустимо.
Окончательный вид передаточной функции разомкнутого скоростного контура привода ГН имеет следующий вид:
WРАЗСК(р)= КСРКФWДВ(p)WK(p)WФ(р) (10.5)
Построим ЛАЧХ и ЛФЧХ разомкнутого скоростного контура привода ГН по следующим формулам (соответственно):
LРАЗСК(w)= 20lg(|WРАЗСК(р)|) (10.6)
РАЗСК(w)= arg(WРАЗСК(р)) (10.7)
ЛАЧХ и ЛФЧХ разомкнутого скоростного контура привода ГН представлены на рисунке 10.2.
ЛАЧХ и ЛФЧХ системы «фильтр-двигатель-вал-нагрузка».
1 - ЛАЧХ системы «фильтр-двигатель-вал-нагрузка» LДВКФ, дВ;
2 - ЛФЧХ системы «фильтр-двигатель-вал-нагрузка» ДВКФ, 0.
Рисунок 10.1.
Запас устойчивости системы по фазе на частоте среза равен:
СК = 1800 + РАЗСК(wСР)= 48,1220 (см. рисунок 10.2).
Запас устойчивости по амплитуде скоростного контура:
CK= -LРАЗСК(w180)= 20,415 дВ,
где w180- частота, при которой РАЗСК= -1800 ,
что вполне допустимо.
Коэффициент разомкнутого скоростного контура равен:
, (10.8)
КРСК = 119,879.
Передаточная функция скоростного контура следящего привода (замкнутой системы) определяется следующим выражением:
(10.9)
ЛАЧХ и ЛФЧХ разомкнутого скоростного
контура привода ГН.
1 - ЛАЧХ разомкнутого скоростного контура привода ГН LРАЗСК, дВ;
2 - ЛФЧХ разомкнутого скоростного контура привода ГН
РАЗСК, 0.
Рисунок 10.2.
Построим логарифмические амплитудную и фазовую частотные характеристики замкнутого скоростного контура по следующим формулам (соответственно):
LЗСК(w)= 20lg(|WЗСК(р)|) (10.10)
ЗСК(w)= arg(WЗСК(р)) (10.11)
Логарифмические амплитудная и фазовая частотные характеристики замкнутого скоростного контура представлены на рисунке 10.3.
Логарифмические амплитудная и фазовая частотные характеристики замкнутого скоростного контура
1 - Логарифмические амплитудная частотная характерис-тика замкнутого скоростного контура LЗСК, дВ;
2 - Логарифмические фазовая частотная характеристика замкнутого скоростного контура ЗСК, 0.
Рисунок 10.3.

11. Формирование контура наведения и стабилизации с определением параметров корректирующих устройств

Определим требования, предъявляемые контуру наведения и стабилизации (позиционного контура):
максимум частоты среза разомкнутого позиционного контура;
запас по фазе разомкнутого контура 300600;
условие вхождения ЛАЧХ разомкнутого позиционного контура в разрешенные зоны.
Прежде чем начать формирование позиционного контура необходимо построить запретные зоны, в которые должна входить логарифмическая амплитудная частотная характеристика разомкнутого позиционного контура.
Для этого определим положение контрольной точки. Из соотношений (4.4) и (4.5) получим:
(11.1)
где wКТ - контрольная частота, wКТ = 0,78 с-1;
ТКТ = 1/wКТ (11.2)
где ТКТ - постоянная времени контрольной точки, ТКТ=1,282 с;
(11.3)
где АДОП - коэффициент разомкнутой системы на контрольной
точке, АКТ = 1,538 рад.
Передаточная функция запретной зоны определяется передаточной функцией следующего вида:
, (11.4)
где - величина ошибки слежения, мрад;
ККТ = АКТ/ - коэффициент.
Определим ККТ для нескольких ошибок слежения:
ошибка = 0,5 мрад
ККТ0.5 = 3077;
ошибка = 1 мрад
ККТ1 = 1538;
ошибка = 4 мрад
ККТ4 = 384,615.
Запретные зоны будут определяться ЛАЧХ от передаточной функций запретных зон:
LЗЗ(w)= 20lg(|WЗЗ(р)|) (11.5)
Графики запретных зон представлены на рисунке 11.1.
Для того чтобы ЛАЧХ позиционного контура вошла в необходимую зону необходимо в контур ввести фильтр.
Управляющий сигнал в позиционном контуре обрабатывается ЦВУ. Частота опроса (дискретизации) ЦВУ fd = 100 Гц. ЦВУ представляет собой звено дискретизации, которое при расчетах мы заменим на звено чистого запаздывания. Величина запаздывания, которое ЦВУ вносит в систему определяется следующим выражением:
, = 3,18310-3 c.
Структурная схема позиционного контура представлена на рисунке 11.2.
Запретные зоны
1 - ЛАЧХ запретной зоны ошибки 0,5 мрад, LЗЗ0.5, дВ;
2 - ЛАЧХ запретной зоны ошибки 4 мрад, LЗЗ4, дВ.
Рисунок 11.1.
Параметры фильтра выбираем исходя из тех же соображе-ний, которые были описаны выше (максимум частоты среза позиционного контура, запас по фазе разомкнутого контура 300600) и дополнительно добавляется условие вхождения в разрешенные зоны (см. рисунок 11.1.).
Структурная схема позиционного контура
Рисунок 11.2.
Выберем частоту среза позиционного контура wСРПОЗ= 35 c-1 (fCPПОЗ= wСР/2, fCPПОЗ= 5,57 Гц).
Передаточная функция фильтра позиционного контура будет иметь следующий вид:
, (11.6)
где КПОЗ = 559,760 , ТФ = 0,07 с, ТКТ = 1,282 с.
Т.о. передаточная функция разомкнутого позиционного контура примет вид:
WРПОЗ(w)= еWФПОЗ(w)WЗСК(w) (11.7)
Построим логарифмические амплитудную и фазовую частотные характеристики разомкнутого позиционного контура по следующим формулам (соответственно):
LРПОЗ(w)= 20lg(|WРПОЗ(р)|) (11.8)
РПОЗ(w)= arg(WРПОЗ(р)) (11.9)
Логарифмические амплитудная и фазовая частотные характеристики разомкнутого позиционного контура представлены на рисунке 11.3.
Запас устойчивости системы по фазе на частоте среза равен:
СК = 1800 + РПОЗ(wСРПОЗ)= 54,3070 (см. рисунок 11.3.).
Запас устойчивости по амплитуде позиционного контура:
LCK= -LРАЗСК(w-180)= 12 дВ,
где w-180- частота, при которой РПОЗ= -1800 ,
что вполне допустимо.
Коэффициент разомкнутого позиционного контура равен:
, (11.10)
КРПОЗ = 344,137.
Логарифмические амплитудная и фазовая частотные характеристики разомкнутого позиционного контура
1 - ЛАЧХ разомкнутого позиционного контура LРПОЗ, дВ;
2 - ЛФЧХ разомкнутого позиционного контура РПОЗ, 0;
3 - ЛАЧХ запретной зоны ошибки 0,5 мрад, LЗЗ0.5, дВ;
4 - ЛАЧХ запретной зоны ошибки 4 мрад, LЗЗ4, дВ.
Рисунок 11.3.
Передаточная функция позиционного контура следящего привода (замкнутой системы) определяется следующим выражением:
(11.11)
Построим логарифмические амплитудную и фазовую частотные характеристики замкнутого позиционного контура по следующим формулам (соответственно):
LЗПОЗ(w)= 20lg(|WЗПОЗ(р)|) (11.12)
ЗПОЗ(w)= arg(WЗПОЗ(р)) (11.12)
Логарифмические амплитудная и фазовая частотные характеристики замкнутого позиционного контура представлены на рисунке 11.4.
Логарифмические амплитудная и фазовая частотные характеристики замкнутого позиционного контура
1 - ЛАЧХ замкнутого позиционного контура LЗПОЗ, дВ;
2 - ЛФЧХ замкнутого позиционного контура ЗПОЗ, 0.
Рисунок 11.4.
Как видно из полученных результатов ЛАЧХ разомкнутого позиционного контура соответствует предъявленным выше требованиям к характеристикам позиционного контура. Но ЛАЧХ разомкнутого позиционного контура входит в зону соответствующую ошибке 4 мрад, что является не приемлемым для систем данного класса точности. Чтобы обеспечить ошибку слежения меньшую или равную 1 мрад, достаточную дли систем сопровождения, введем в систему компенсирующую положительную обратную связь. Т.о. структурная схема проектируемой следящей системы примет следующий вид (см. рисунок 11.5.).
Следуя рекомендациям в литературе [3] эквивалентная передаточная функция скомпенсированного замкнутого позиционного привода будет иметь следующий вид:
(11.13)
Структурная схема скомпенсированного позиционного контура
Рисунок 11.5.
Параметры компенсирующей связи выбираем из соображений требований к характеристикам позиционного контура. Т.о. ККС = 800.
Построим ЛАЧХ и ЛФЧХ скомпенсированного замкнутого позиционного контура:
LЗСС(w)= 20lg(|WЗСС(р)|) (11.14)
где LЗСС(w)- ЛАЧХ скомпенсированного позиционного контура.
ЗСС(w)= arg(WЗСС(р)) (11.15)
где ЗСС(w)- ЛФЧХ скомпенсированного позиционного контура.
ЛАЧХ и ЛФЧХ скомпенсированного замкнутого позиционного контура представлены на рисунке 11.6.
Выразим передаточную функцию разомкнутого скомпенсированного позиционного контура из передаточной функции замкнутого контура. Получим следующее выражение:
(11.16)
Логарифмические амплитудная и фазовая частотные характеристики скомпенсированного замкнутого позиционного контура
1 - ЛАЧХ скомпенсированного замкнутого позиционного контура привода ГН LЗСС, дВ;
2 - ЛФЧХ скомпенсированного замкнутого позиционного контура привода ГН ЗСС, 0.
Рисунок 11.6.
Построим ЛАЧХ и ЛФЧХ скомпенсированного разомкнутого позиционного контура:
LРСС(w)= 20lg(|WРСС(р)|) (11.17)
где LРСС(w)- ЛАЧХ скомпенсированного позиционного контура.
РСС(w)= arg(WРСС(р)) (11.18)
где РСС(w)- ЛФЧХ скомпенсированного позиционного контура.
ЛАЧХ и ЛФЧХ скомпенсированного разомкнутого скомпенсированного позиционного контура на рисунке 11.7.
Запас устойчивости системы по фазе на частоте среза равен:
СC = 1800 + РСС(wСРПОЗ)= 34,5670 (см. рисунок 11.7.).
Запас устойчивости по амплитуде позиционного контура:
LCC= -LРСС(w-180)= 24 дВ,
где w-180- частота, при которой РСС= -1800 ,
что вполне допустимо.
Коэффициент разомкнутого позиционного контура равен:
, (11.19)
КРСС = 1336.
И так, благодаря введению в структуру привода компенсирующей связи, мы добились того, что ЛАЧХ разомкнутого позиционного контура (разомкнутой следящей системы) входит в зону соответствующую ошибке менее 1 мрад, что является приемлемым для систем данного класса точности. Кроме того, частота среза следящей системы увеличилась до wСР= 69,3 с-1 (fСР= 11,03 Гц), т.е. увеличилась полоса пропускания системы. На этом проектирование структуры привода горизонтального ка-нала наве-дения и стабилизации ОЭС закончено.
Окончательный вид структурной схемы математической модели привода ГН и его функциональная схема представлены в приложениях 2 и 3 соответственно. Параметры структурной схемы математической модели привода ГКНиС представлены ниже:
КСК = 28,468 Т1 = 0,3 с RC = 1,425 Ом
КДВ = 4,21 Т2 = 1 с ТЭЛ = 0,01 с
КПОЗ = 344,14 Т3 = 0,2 с ТМ = 1,745 с
ККС = 800 ТФ = 0,07 с СЕ = 13,6 Вс
ТК = 1,6 мс ТКТ = 1,282 с СМ = 6 Вс
К = 0,125 = 3,18 мс
Логарифмические амплитудная и фазовая частотные характеристики скомпенсированного разомкнутого позиционного контура
1 - ЛАЧХ скомпенсированного разомкнутого позиционного контура привода ГН LРСС, дВ;
2 - ЛФЧХ скомпенсированного разомкнутого позиционного контура привода ГН РСС, 0;
3 - ЛАЧХ запретной зоны ошибки 0,5 мрад, LЗЗ0.5, дВ;
4 - ЛАЧХ запретной зоны ошибки 1 мрад, LЗЗ1, дВ.
Рисунок 11.7.

12. Определение точностных характеристик

Для определения точностных характеристик воспользуемся САПР MathLab 5.0. Смоделируем структурную схему матмодели горизонтального канала наведения и стабилизации ОЭС, представленную в приложении 2 и вышеописанными параметрами.
Рассмотрим реакцию системы на два различных входных воздействия:
Ступенчатое входное воздействие;
Гармонический сигнал.
Реакция системы на ступенчатое входное воздействие (разгонная характеристика) величиной ВХ = 1 рад представлена на рисунке 12.1. Определим по этой характеристике основные параметры переходного процесса:
1. Время переходного процесса - время вхождения переходного процесса в зону 5% - го отклонения от входного воздействия.
ТПП = 0,025 с.
2. Величина перерегулирования - процентное выражение максимального отклонения переходного процесса от установившегося значения переходного процесса:
(12.1)
где hMAX(t)- максимальное значение переходного процесса;
hУСТ(t)- установившееся значение переходного процесса;
t - время переходного процесса.
Величина перерегулирования = 2,5%.
Реакция системы на гармонический сигнал ВХ=Аsin(wt), где А=10 и w=1 Гц представлена на рисунке 12.2.
Из рисунка 12.2 видно, что следящая система входит в установившийся режим через 0,4 с.

13. Разработка конструкции и технология изготовления БУ следящего привода

13.1. Конструкция платы БУ привода

Плата ячейки 3 БУ привода горизонтального канала наведения и стаб
илизации ОЭС разработана для установки в прямоугольный металлический корпус. Габаритные размеры платы указана на сборочном чертеже. Плата изготовлена из текстолита СФ-2-35 (ГОСТ 10316 - 88) толщиной 2 мм, имеет двухстороннюю разводку печатных проводников, отверстия металлизированные. В углах платы имеется четыре отверстия для направляющих, диаметром 3 мм. В корпусе предполагается наличие пластмассовых направляющих штырей, которые входят в отверстия платы. Корпус изготовлен из аллюминия ГОСТ 2476 - 83. В корпусе плату удерживают пластмассовые защелки, на днище. На верхней части корпуса предполагаются металлические штыри которые в закрытом состоянии плотно прижимают плату к днищу. Такой метод обеспечивает надежное крепление и технологичную сборку изделия.
Элементы устанавливаются на плату с одной стороны, используемые микросхемы имеют пластмассовые корпуса с прямоугольными выводами (корпуса 201.14-3, 201.16-6), устанавливаемые на печатные платы с односторонним или двусторонним расположением печатных проводников в металлизированные отверстия с зазором, который обеспечивается конструкцией выводов и планарные корпусами с отформованными выводами (корпуса 401.14-3,4018.24-1), устанавливаемые на платы с односторонним или двусторонним расположением проводников следующими способами: вплотную на печатную плату, с зазором 0,3 мм или вплотную на прокладку.
Разработка печатной платы БУ
Печатная плата разрабатывается с помощью САПР P-СAD, версии 3.0. Необходимо сказать, что ручной метод конструирования печатных плат, особенно многослойных, представляет весьма трудоемкий процесс, а в отдельных случаях просто неприемлем. Ручной метод, это метод проб и ошибок. Как правило, требуется, чтобы всю работу по конструированию выполнял один человек. Даже опытные конструкторы проектируют плату средней сложности в течении нескольких недель, допуская при этом ошибки. Машинный метод застрахован от ошибок, а также снимает рутинные операции перебора вариантов, но квалификация специалиста все же требуется. Машинный метод предоставляет множество сервисных возможностей, например можно точно замерить длину проводника на плате, оптимизировать плату по какому ни будь параметру, например минимизировать количество переходных отверстий и д.р.
Основные габариты печатной платы определяются рациональной компоновкой на них навесных радиоэлементов, входящих в законченную схему устройства. Следует учитывать, что печатная плата выполняет роль шасси, поэтому необходимо обеспечить ее прочность. Рекомендуемые отношения сторон: 1:1; 1:2; 2:3; 2:5 (ГОСТ 101317 - 79). В соответствии с изложенным выше проектируемая печатная плата имеет размер 116,25x88,75 по плотности проводящего рисунка печатная плата относится к классу (с минимально допустимой шириной проводника и минимальными расстоянием между элементами проводящего рисунка 0,3 мм).
В соответствии с ГОСТ 23751-86 точность печатного монтажа соответствует первому классу точности.
Параметр монтажа:
Ширина проводника 0,3 мм;
Расстояние между проводниками 0,3 мм;
Ширина пояса металлизации 0,3 мм;
Отношение диаметра наименьшего металлизированного отверстия к толщине печатной платы 0,4.
Отверстия диаметром 0,8 мм. имеют максимально допустимое отклонение 0,12 мм.
Предельное рабочее напряжение между проводниками с расстоянием 0,3 мм лежащими в одной плоскости, для фольгированного стеклотекстолита составляет 300В.
Размещение элементов на плате выполняется условными группами, т.е. цифровая часть схемы сгруппирована в одном месте, также выделена аналоговая часть схемы. Так удается достичь кратчайших связей между элементами схемы.
Отверстия на печатной плате располагаются таким образом, чтобы наименьшее расстояние между внешним контуром платы и краем отверстия было не менее толщины платы, т.е. не менее 2 мм.
Отверстия на печатной плате размещены в соответствии с координатной сеткой по ГОСТ 10316 - 78 с шагом 1,25 мм.
Трассировка печатной платы выполнена методом север-юг, запад-восток, что минимизирует влияние токоведущих проводников верхнего и нижнего слоев друг на друга. Особенно эти помехи нежелательны в цифровой части схемы из-за возможных сбоев в работе устройства.
Земляные проводники выполнены шириной 0,75 мм, и подводятся к земляному полигону расположенному по периметру платы для минимизации сопротивления. Минимизировать длину земли удается за счет того, что она не тянется по всей плате, а каждый отвод начинается с полигона. При попадании контактной площадки в зону полигона, вокруг площадки используются тепловые барьеры - это секторные вырезы вокруг контактной площадки. Эти барьеры предотвращают отток тепла во время пайки в земляной полигон и в тоже время растекание припоя по полигону.
Разводка платы выполняется поэтапно. Сначала разводим цепи питания т.е. землю и +5В. В этом случае имеем минимальную длину проводников питания т.к. эти цепи имеют приоритет Цепь +5В выполняется шириной 0,75 мм.
Необходимо определить падение на постоянном токе в цепях питания и земли. Определим длину этих цепей в P-CAD.
мм.
Значение сопротивления печатного проводника длинной 1 м.
Ом/м.
Сопротивление проводника по постоянному току равно:
(13.1)
Ом.
В ТУ на ИС указывается максимально возможное отклонение питающего напряжения от номинала не более 10 %.
где - номинальное напряжение питания равное 5В.
(13.2)
В
Условие выполняется, падение напряжения на питающих цепях не превышает допустимого значения, следовательно, данная ширина проводника принимается.
Число слоев платы зависит от сложности электрической схемы, а в частности от числа проводников. Как говорилось выше разводка платы осуществляется машинным способом. Попытки развести плату в один слой не дали положительных результатов, конечно с сохранением необходимой ширины проводников. Часть схемы остается недоразведенной. Двухслойная плата разводится хорошо и соединения получаются более оптимальные, короткие.
После получения разведенной печатной платы с помощью программной утилиты проверяются зазоры между трассами, контактными площадками.
Далее получаем управляющий файл для фотоплоттера с помощью которого в последствии получают фотошаблон причем на две стороны платы.
Также с помощью программной утилиты получаем управляющий файл для сверлильного станка с ЧПУ.
На этом цикл разработки печатной платы закончен.
Толщина печатной платы равна 2 мм в соответствии с выбранным классом точности печатного монтажа и учетом способа изготовления исходя из электрических и механических требований.
В качестве материала для изготовления печатной платы, выбран стеклотекстолит, облицованный с двух сторон медной фольгой. Марка фольгированного диэлектрика толщиной 35 мкм. СФ-2-35 (ГОСТ 10316 - 88).
Установка элементов производится в соответствии с ОСТ 4.ГО.010.030 - 81.
Электромонтаж выполняется в соответствии с электрической принципиальной схемой устройства.
После пайки и регулировки предусмотрено покрытие лаком КО - 961П, время высыхания которого 4 часа при температуре 20С.

13.2. Технологическая часть

Современные промышленные способы изготовления печатных плат основаны на использовании фольгированных диэлектриков, т.е. на получении токопроводящего рисунка схемы методом травления.
При изготовлении двусторонних печатных плат, главным образом, используется метод фотопечати с последующим травлением, т.е. фотохимический метод. Отверстия же в плате металлизируются электрохимическим методом. Таким образом метод изготовления печатных плат получил название комбинированный.
В свою очередь комбинированный метод имеет две разновидности:
позитивный вариант;
негативный вариант.
При негативном методе экспонирование рисунка производится с фотонегатива, после экспонирования выполняется травление рисунка, а затем сверление отверстий платы. Металлизация отверстий ведется в специальных контактирующих приспособлениях.
При позитивном методе экспонирование рисунка производится с фотопозитива. После экспонирование ведется сверление и металлизация отверстий. Затем рисунок схемы и металлический слой в отверстиях защищаются слоем гальванического серебра или другого металла, стойкого к травителю меди, после чего производят травление незащищенной меди.
Для изготовления печатной платы БУ привода из стеклотекстолита СФ - 2 - 35 применяем комбинированный позитивный метод.
Метод позволяет изготавливать печатные платы с повышенной плотностью монтажа, высокими электрическими параметрами и высокой прочности сцепления проводников. Он рекомендуется при изготовлении печатных плат для аппаратуры, работающей в жестких условиях эксплуатации. Метод является предпочтительным при новых разработках.
Пайк и т.д.................


Перейти к полному тексту работы



Смотреть похожие работы


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.