Комплексное моделирование электрических и тепловых характеристик линейного стабилизатора напряжений
Аннотация
В дипломнойа работеа разработана лабораторная работа " Комп-
лексное моделирование электрических и тепловых характеристика ли-
нейного стабилизатора напряжения". Произведен электрический, теп-
ловой и комплексный расчеты стабилизатор напряжения. Изготовлен
лабораторный макет и измерены его характеристики. Приведено срав-
нение экспериментальных и расчетных характеристик.
.
Оглавление
1. Описание электрической принципиальной схемы. 4
2. Описание подсистемы АСОНИКА-Э. 12
2.1 Краткое описание системы АСОНИК 12
2.2 Задачи, решаемые подсистемой АСОНИКА-Э. 13
2.3 Структурная схема подсистемы АСОНИКА-Э. 14
2.4. Алгоритм работы подсистемы АСОНИКА-Э 15
2.5. Исходная информация для подсистемы АСОНИКА-Э 17
2.6. Выходная информация подсистемы АСОНИКА-Э. 17
3. Описание подсистемы АСОНИКА-Т. 20
3.1 Структурная схема подсистемы АСОНИКА-Т. 20
3.2. Конструктивные элементы 21
3.3 Возможности подсистемы АСОНИКА-Т. 22
3.4. Исходная информация для анализа. 22
3.5. Выходная информация. 23
4. Методические указания к лабораторной работе"Комплексное
моделирование электрических и тепловых характеристик
линейного стабилизатора напряжения 24
4.1. Цель лабораторной работы. 24
4.2 Задание. 24
4.3 Порядок выполнения работы. 24
4.3.1. Экспериментальная часть. 24
4.3.2. Электрический расчет. 27
4.3.3. Тепловой расчет. 29
4.3.4. Комплексный расчет 30
4.3.5. Сравнениe результатов расчета и эксперимент 31
4.3.6. Выводы. 31
4.4 Требования к технике безопасности. 31
4.5 Требования к отчету. 31
- 2 -
5. Разработка конструкции лабораторного макета. 32
5.1. Требования к конструкции. 33
5.2. Конструкция блока стабилизатора. 33
5.3. Конструкция блока стабилизатора и нагрузки. 36
6. Программа графического ввода подсистемы АСОНИКА_Э 37
6.1 Обоснование необходимости разработки программы 37
6.2 Описание программы графического ввода. 38
6.2.1. Назначение. 39
6.2.2. Входная информация. 40
6.2.3. Выходная информация. 41
6.2.4. Принцип работы программы графического ввода. 42
6.2.5. Требования к техническим средствам. 42
6.2.6. Структурная схема программы графического ввода. 44
6.2.7. Описание работы с программой графического ввода. 47
7. Расчет характеристик лабораторного макета. 49
7.1.Электрический расчета схемы стабилизатор 49
7.2. Расчет теплового режима блока стабилизатора. 50
7.3. Расчет теплового режима печатного зла стабилизатора. 51
7.4 Комплексный расчет режима работы стабилизатора. 53
7.5 Выводы по полученным результатам 53
8. Сравнение результатов эксперимента и анализа. 55
9. Экономическая часть 56
9.1. Технико-экономическое обоснование 56
9.2. Сметная стоимость НИР и ОКР по теме. 56
8.3.Расчет себестоимости лабораторного макет 59
8.4. Расчет нормы времени на разработку программы 62
10. Охрана труда. 65
10.1. Исследование вредныха и опасных факторов 65
- 3 -
10.2.Нормализация микроклимата при работе с ПЭВМ. 65
10.3. Требования к технике безопасности 66
10.4. Расчет потока рентгеновского излучения экрана ПЭВМ 67
Приложение 1. Результаты электрического расчета. 69
Приложение 2. Результаты теплового расчета. 75
Приложение 3. Графический материал. 79
Приложение 4. Результаты комплексного расчета. 87
Приложение 5. Результаты эксперимента. 88
Литература. 89
.
- 4 -
1. Описание электрической принципиальной схемы.
Лабораторный макет представляет собойа линейный стабилизатор
напряжения иа предназначена для питания устройств на микросхемах
ТТЛ. Лабораторный макет функционально состоит иза трансформатора
(А1), выпрямителя (А2), фильтра (А3), источника постоянного тока
(А4), регулитующего элемента (А5), стройства сравнения (А7),ис-
точника образцового напряжения(А8) (см.Рис1.1)
+12в нестаб.
╔════╗ ╔════╗ │ ╔════╗ ╔════╗а ╔════╗ +5в
──────╢ ╟───────╢ ╟─┴─╢ ╟───┬─╢ ╟──╢ ╟─┬──────
пер.220в ║ А1 ║пер.10в║ А2 ║ ║ А3 ║ │ ║ А5 ║а ║ А6 ║ │
──────╢ ╟───────╢ ╟───╢ ╟┐а │ ║ ║а ║ ║ ┌──
╚════╝ ╚════╝ ╚════╝ │ ╚═╤══╝а ╚═╤══╝ │
─┴─ а ^ │ ─┴─
┌─────────┘ │ │ │
╔═╧══╗ ├─<─────┘ │
║ ║ │ │
║ А4 ║ │ ┌───────┤
║ ║ │ │ │
╚═╤══╝ │ ╔══╧═╗а ╔══╧═╗
└───<─────────┴<╢ ╟<─╢ ║
║ А7 ║а ║ А8 ║
║ ║а ║ ║
╚══╤═╝а ╚═╤══╝
─┴─ ─┴─
Рис1.1 Лабораторный макет. Функциональная схема.
Трансформатор А1 представляет собой трансформатора типа ТН61
-127/220-50 и предназначен для преобразования напряжения сети 220
вольт 50 герц в напряжение питания выпрямителя лабораторного ма-
кета.
Выпрямитель А2 представляет собой четыре диод типа КД20Б,
включенных по схеме диодного моста и предназначен для выпрямлени-
япитающего напряжения.
Фильтр А3а представляета собойа конденсатора К50-6а емкостью
- 5 -
32 микрофарад и предназначен для сглаживания пульсацийа питаю-
щего напряжения.
Блоки А4-А8 образуют линейный стабилизатор напряжения.
Источник постоянного ток А4а представляета собойа каскад,
включенный по схеме с общим эмиттером, и предназначен для стаби-
лизации тока нагрузки стройства сравнения А7.
Регулирующий элемент А5 представляет собойа составнойа тран-
зистора и предназначен для регулирования выходного напряжения ла-
бораторного макета.
стройство защиты от короткого замыкания А6 представляет со-
бой каскад, включенный по схеме с общим эмиттером, и предназначен
для ограничения тока нагрузки лабораторного макета при коротком
замыкании.
стройство сравнения А7 представляет собой дифференциальный
каскад на транзисторной сборке К15НТА и предназначено для срав-
нения выходного напряжения лабораторного макета с образцовым нап-
ряжением, поступающим с блока А8.
Источник образцового напряжения А8 представляет собой пара-
метрический стабилизатор на стабилитроне КС13А и предназначен для
генерации опорного напряжения для стройства сравнения А7.
Принципиальная схема лабораторного макета приведен н ри-
сунке 1.2.
Рассмотрим работу лабораторного макета.
Переменное напряжение 12.6 вольт трансформатора Т1 поступает
на мостовой диодный выпрямитель, собранный на диодах VD1-VD4. От-
рицательным плечом мостовой выпрямитель подключен к общему прово-
ду стройства.
Между общима проводома и положительныма плечома выпрямителя
включена емкость С1 32 микрофарад. Такая большая емкость выб-
- 6 -
.
- 7 -
рана для снижения пульсаций выходного напряжения при максимальных
токах нагрузки.
Через предохранитель FS3 постоянное напряжение поступает на
вход регулирующего элемента на транзисторах VT2-VT4 и на источник
постоянного тока на транзисторе VT1 и диоде VD6.
Цепь R1,VD5, включенная параллельно предохранителю FS3,пред-
назначена для индикации перегорания предохранителя. При перегора-
нии предохранителя FS3 через резистор R1, светодиод VD5 и нагруз-
ку лабораторного макет начинаета течь тока около 10 мА, что
вызывает свечение светодиода и не можета привестиа к каким-либо
последствиям в нагрузке.
Источник постоянного тока на транзисторе VT1 работает следу-
ющим образом. Диод VD6 и резистор R12 образуют источник постоян-
ного напряжения величиной 0.5-0.7 вольта относительно точки "+"
диода. Это напряжение поступает на базу транзистора VT1 и перево-
дит его в режим усиления. При притекании тока через VT1 происхо-
дит падение напряжения на резисторе R13. При величении тока кол-
лектора напряжение н R13а относительно точки "+"а диод VD6
увеличивается, что ведет к меньшению напряжения на переходе база
-эмиттер VT1 и его закрыванию. При меньшении ток коллектора,
напряжение на R13 (относительно точки "+" VD6) уменьшается, что
ведет к увеличению нарпяжения на переходе база-эмиттер VT1 и отк-
рыванию VT1. Таким образом, каскад на транзисторе VT1 и диоде VD6
стабилизирует ток коллектора VT1.
Регулирующий элемент, собранныйа н транзистораха VT2-VT4
представляет собой составной транзистор по схеме с дополнительной
симметрией. Такая схема включения дает меньшее напряжение насыще-
ния перехода коллектор-эмиттер составного транзистор ва отличие
от традиционной схемы при использовании транзисторов с одинаковой
- 8 -
проводимостью.[ ] Регулирующийа элемента правялется током. При
увеличении тока через переход база-эмиттер транзистора VT2,он от-
крывается и тем самым величивает ток череза переход база-эмиттер
транзистора VT3. Это ведет к открыванию VT3 и величению тока че-
рез переход база-эмиттер транзистора VT4 и его открыванию. При
уменьшении тока через переход база-эмиттер VT2 происходит обрат-
ный процесс и, в результате, VT4 закрывается.
стройство защиты от короткого замыкания собрано на транзис-
торе VT5, резисторах R16-R21,R14 и R15. стройство работает сле-
дующим образом. Делитель напряжения на резисторах R15 и R14 зада-
ета напряжениеа смещения транзистор VT5. Тока коллектор VT5
зависита ота напряжения на переходе база-эмиттер. Это напряжение
складывается из падения напряжения н последовательно включенных
R16-R21а приа протекании тока нагрузки и напряжения,снимаемого с
движка подстроечного резистора R15. При увеличении тока нагрузки
падение напряжения на R16-R21 величивается, что ведет к величе-
нию напряжения на переходе база-эмиттер VT5 и величению его тока
коллектора. При открывании VT5 происходит меньшение правляющего
тока регулирующего элемента. Таким образом,происходит ограничение
тока нагрузки. Порог ограничения регулируется подстроечным резис-
тором R7.
Источник образцового напряжения состоит из резистора R26 и
стаблитрона VD7 и образует параметрический стабилизатора напряже-
ния. Резистор R26 ограничивает ток через стаблитрон на ровне 20
миллиампер, что необходимо для того, чтобы при понижении напряже-
ния н выходе стабилизатора ток через стаблитрон не меньшился
ниже номинального.
стройство сравнения состоита из делителя напряжения на ре-
- 9 -
зисторах R22, R23, R24, дифференциального каскада на транзистор-
ной сборке VT6 и токозадающего резистора R25 и работает следующим
образом. Резистор R25 ограничивает ток дифференциального каскада
и с некоторым приближением может считаться источником постоянного
тока.
Рассмотрим влияние напряжения в точке 1 ( см.Рис1.3 ) на ток
через Rн.
Транзистор VT6.1а имеета постоянное напряжение смещения, а
напряжение смещения VT6.2 зависит от напряжения в точке 1а (а см.
Рис1.3.). При величении напряжения в точке 1 напряжение на базе
T6.2 увеличивается, что ведет к его открыванию. Так кака сумма
токова через VT6.1 и VT6.2 - величина постоянная и равна току ис-
точника J1, то при открывании VT6.2 происходит перераспределение
токова иа тока череза VT6.2а увеличивается на столько,на сколько
уменьшается ток через VT6.1.
Конденсатор С2а предназначен для странения высокочастотного
возбуждения устройства.
Работа лабораторного макета в комплексе происходит следующим
образом. Напряжение, поступающее с выпрямителя и фильтра на кол-
лектора VT4, благодаря начальному напряжению смещения составного
транзистора VT2-VT3-VT4 током через VT1 проходит н выход схемы,
делится делителем R22,R23,R24 и сравнивается с опорным напряжени-
ем в дифференциальном каскаде на VT6, который генерирует ток, п-
равляющий составным транзистором.
Ток через VT1 постоянен и он разбивается на три ветви: в ба-
зу VT2-VT3-VT4, в коллектор VT5 и в коллектор VT6.2. Таким обра-
зом, величение тока через VT6.2 ведет к уменьщению правляющего
тока VT2-VT3-VT4 и его закрыванию, что приводит к снижению напря-
жения на нагрузке и обратным процессам. Для сохранения стабилиза-
- 10 -
.
- 11 -
тор ва равновесии и предотвращения самовозбуждения в каскад на
T6 введен конденсатор С2,образующий отрицательную обратную связь
по переменному току высокой частоты.
Диод VD8 служит для индикации напряжения н выходе лабора-
торного макета.
Конденсаторы С3 и С4 снижают выходное сопротивление стабили-
затора по переменному току.
Выходное напряжение можно регулировать подстроечным резисто-
ром R23.
.
- 12 -
2. Описание подсистемы АСОНИКА-Э.
Подсистема АСОНИКА-Э является частью автоматизированной сис-
темы обеспечения надежности и качества радиоэлектронной аппарату-
ры (АСОНИКА).
2.1 Краткое описание системы АСОНИКА
Структурная схема ситемы АСОНИКА поиведена на рисунке 2.1 и
отражает состав входящих в нее подсистем и их связи.
Система АСОНИКА с помощью входящих в нее подсистем позволяет
решать следующие задачи в процессе проектирования радиозлектроных
средств (РЭС):
- оценк работоспособности данного варианта принципиальной
электрической схемы РЭС и соответствие ее характеристика требова-
ниям технического задания;
- выбора наилучшего вариант принципиальнойа электрической
схемы;
- определение режимов работы все элементов и изменене прин-
ципиальнойа электрическойа схемы с целью лучшения коэффициентов
нагрузок элементов;
- оценк наилучшего варианта конструкии РЭС с точки зрения
тепловых и механических воздействий;
- определение тепловыха и механических характеристик данной
конструкции РЭС;
- анализа и обеспечение стабильности РЭС с четом различных-
тепловых, механических, климатических и других-воздействий;
- анализ и обеспечение безотказности работы РЭС по внезапным
и постепенным отказам.
- 13 -
┌──────────────┐ ┌─────────────┐
│Принципиальная│ │ Эскиз │
│электрическая │ │ конструкции │
схем │ │ │
└────┬─┬───────┘ └──┬─┬──┬─────┘
│ │ │ │
Топология схемы│ │Перечень ЭРЭ │ └────┐
и параметры ЭРЭ│ │и их параметры │ │ │
┌──────────┘ └───────────────────────────────┼─┼────┐а │
│ ┌────────────────────┘ │ │
│ │Геометрические и │ │
│ │теплофизические │ │
│ │параметры ┌────────┘а │
│ │ │ │
│ │ │ │
│ │ │ k
V V V Vа V
╔═════╧═══╗ мощности ╔════╧════╗ ╔════╧════╗ ╔════╧══╧═╗
║АСОНИКА-Э║а в ЭРЭ ║АСОНИКА-Т║ ║АСОНИКА-М║ ║АСОНИКА-К║
║ ╟─────────────>╢ ║ ║ ║ ║ ║
║ ║ ║ ║ ║ ║ ║ ║
║ ║ температуры ║ ║ ║ ║ ║ ║
║ ║ на ЭРЭ ║ ║ ║ ║ ║ ║
║ ╟<─────────────╢ ║ ║ ║ ║ ║
╚═════╤═══╝ ╚════╤════╝ ╚══╤══════╝ ╚════╤╤═╤═╝
│ │ │виброускорения ^^ ^
│ │ └───────────────┘│ │
│ температуры │ │
│ └────────────────────────────┘ │
│ коэффициенты нагрузки │
└──────────────────────────────────────────────────────┘
Рис. 2.1 Структурная схема системы АСОНИКА.
2.2 Задачи,решаемые подсистемой АСОНИКА-Э.
Подсистема АСОНИКА-Э позволяет решить следующие задачи:
- расчет режимов работы нелинейных электрических схем в ста-
тическом режиме;
- расчет частотных характеристик линейных и линеаризованных
схем;
- расчет нелинейных схем во временной области;
- расчета квазистационарного режима работы электронных схем;
- расчет спектральных составляющих выходных сигналов;
- расчет относительных функций чувствительности выходных ха-
рактеристик к изменению параметров схемы.
Подсистема АСОНИКА-Эа позволяет проводить анализ электронных
- 14 -
схем, содержащих следущие компоненты:
- резисторы;
- конденсаторы;
- индуктивности;
- диоды и стаблитроны;
- транзисторы;
- операционные силители;
2.3 Структурная схема подсистемы АСОНИКА-Э.
Структурная схема подсистемы АСОНИКА-Э, отражающая состав
системы и взаимодействие между блоками, приведена на рисунке 2.2.
Группирование по блокама приозведено н основе функционального
назначения набора подпрограмм.
Описание блоков подсистемы АСОНИКА-Э.
1. правляющая программа подсистемы
- правляет работой подсистемы в зависимости от исходной п-
равляющей информации;
- приа появлении ошибок изменяет работу подсистемы сообразно
их грубости и количеству.
2. Ввод и обработка исходной информации.
2.1 Транслятор исходной информации.
- осуществляет ввод и преобразование входного языка
подсистемы во внутренние наборы данных;
- производита синтаксический и частичный семантический конт-
роль входных данных.
2.2 Редактор исходной информации.
- подключает во входной поток данные иза библиотеки моделей
электрорадиоэлементов и макромоделей функциональных злов;
- 15 -
╔═══════════════════════════════════════════════════════════════╗
║ правляющая 1. ║
║ программ ║
╚════════╤════════════════╤══════════════╤═══════════════╤══════╝
│ │ │ │
╔════════╧═══════╗╔═══════╧══════╗╔══════╧═══════╗╔══════╧══════╗
║Ввод и обработка║║Формированиеа ║║Расчет ║║Расчет ║
║исходной инфор- ║║математической║║математической║║выходных ║
║мации ║║модели схемы ║║модели схемы ║║характеристик║
║ ║║а ║║ ║║и их интер-а ║
║ 2 ║║ 3 ║║ 4 ║║претация 5║
╚╤═══════════════╝╚╤═════════════╝╚═╤════════════╝╚╤════════════╝
│ │ │ │
│ ╔═════════════╗ │ ╔════════════╗ │ ╔══════════╗ │ ╔══════════╗
│ ║Транслятор ║ │ ║Программ ║ │ ║Программа ║ │ ║Программа ║
│ ║исходной ║ │ ║формирования║ │ ║решения ║ │ ║расчет ║
├─╢модели ║ ├─╢модели в ║ ├─╢системы 4.1 ├─╢выходныха ║
│ ║ ║ │ ║статическом ║ │ ║линейныха ║ │ ║характе-а ║
│ ║ 2.1 ║ │ ║режиме 3.1 ║ │ ║уравнений ║ │ ║ристик 5.1║
│ ╚═════════════╝ │ ╚════════════╝ │ ╚══════════╝ │ ╚══════════╝
│ │ │ │
│ ╔═════════════╗ │ ╔════════════╗ │ ╔══════════╗ │ ╔══════════╗
│ ║Редактор ║ │ ║Программ ║ │ ║Программа ║ │ ║Программа ║
│ ║исходной ║ │ ║формирования║ │ ║решения ║ │ ║печати ║
├─╢информации ║ ├─╢модели в ║ ├─╫системы 4.2 ├─╢таблиц и ║
│ ║ ║ │ ║частотной ║ │ ║нелинейных║ │ ║графикова ║
│ ║ 2.2║ │ ║области 3.2║ │ ║уравнений ║ │ ║ 5.2║
│ ╚═════════════╝ │ ╚════════════╝ │ ╚══════════╝ │ ╚══════════╝
│ │ │ │
│ ╔═════════════╗ │ ╔════════════╗ │ ╔══════════╗ │ ╔══════════╗
│ ║Библиотек ║ │ ║Программ ║ │ ║Программа ║ │ ║Программа ║
└─╢моделей ║ │ ║формирования║ │ ║решения ║ │ ║обмена са ║
║ ║ ├─╢модели во ║ ├─╢системы ║ ├─╢другими ║
║ ║ │ ║временной ║ │ ║дифференци║ │ ║подсисте- ║
║ ║ │ ║области ║ │ ║альных 4.3║ │ ║мами 5.3║
║ 2.3║ │ ║ 3.3║ │ ║уравнений ║ │ ║АСОНИК ║
╚═════════════╝ │ ╚════════════╝ │ ╚══════════╝ │ ╚══════════╝
│ │ │
│ ╔════════════╗ │ ╔══════════╗ │ ╔══════════╗
│ ║Программ ║ │ ║Программа ║ │ ║Файл про- ║
│ ║формирования║ │ ║расчет ║ │ ║екта базы ║
└─╢модели ║ └─╢установив-║ └─╢данных ║
║чувствитель-║ ║шегося ║ ║ ║
║ности 3.4║ ║режима 4.4║ ║ 5.4║
╚════════════╝ ╚══════════╝ ╚══════════╝
Рис.2.2. Структурная схема подсистемы АСОНИКА-Э
- редактирование полнойа информации о схеме в текстовом и
графическом виде.
- 16 3. Формирование математической модели схемы
3.1. Формирование математической модели схемы в статическом
режиме - формирует математическую модель схемы для расчета стати-
ческого режима схемы.
3.2. Формирование математическойа моделиа схемы в частотной
области - формирует математическую модель схемы для расчета режи-
ма работы схемы при подаче на вход гармонического воздействия.
3.3. Формирование математической модели схемы во временной
области - формирует математическую модель схемы для расчета режи-
ма работы схемы при подаче на вход сигнала произвольной формы.
3.4. Формирование математичесиха моделей чувствительности -
формирует математические модели для расчета функцийа чувствитель-
ности выходных характеристик к параметрам схемы.
4. Расчет математической модели схемы
4.1. Программ решения систем линейных алгебраических рав-
нений - решает систему линейных алгебраическиха уравнений методом
LU разложения.
4.2. Программ решения система нелинейных алгебраических
уравненийа -а решаета систему нелинейных алгебраических равнений
методом Ньютона-Рафсона.
4.3. Программ решения систем дифференциальных равнений -
решает систему дифференциальных равнений циклическим аявно-неяв-
ным методом.
4.4. Программ расчет установившегося режим -а находит
среднеквадратическое рещение системы линейных равнений с помощью
QR алгоритма.
5. Расчет выходных характеристик и интерпретация результатов
расчета.
5.1. Программ расчета выходных характеристик -рассчитывает
- 17 -
напряжения, токи и мощности на элементах схемы, спектральные ха-
рактеристики выходных сигналов.
5.2. Программа вывода на экран и принтер таблица иа графиков
режимов работы схемы.
5.3. Программа обмена с подсистемами системы АСОНИКА - пере-
дает и принимает данные от других подсистем системы АСОНИКА.
2.4. Алгоритм работы подсистемы АСОНИКА-Э приведен на рисун-
ке 2.3.
2.5. Исходная информация для подсистемы АСОНИКА-Э
Исходная информация для подсистемы АСОНИКА-Эа разбивается на
две группы: описательная и правляющая.
К описательной информации относится:
- топология схемы;
- номиналы, названия и типы ЭРЭ;
К правляющей информации относится:
- вид расчета;
- вид воздействия и его характеристики;
- граничные словия расчета.
Вся входная информация может быть задана двумя способами:
- на входном языке;
- в диалоговом режиме при работе со средствами интерактивно-
го ввода данных подсистемы.
2.6. Выходная информация подсистемы АСОНИКА-Э.
К выходной информации подсистемы АСОНИКА-Э относится:
- при статическом расчете:
режимы работы всех элементов схемы;
потенциалы в злах схемы;
- 18 -
.
- 19 функции чувствительности напряжения в узле к параметрам
всех элементов схемы;
- при расчете в частотной области:
амплитудно-частотные и фазо-частотные характеристики схемы;
- при расчете во временной области:
формы сигнала в любой точке схемы;
спектр сигнала в любой точке схемы.
.
- 20 -
3. Описание подсистемы АСОНИКА-Т.
Подсистем АСОНИКА-Т является частью системы АСОНИК и
пpeдназначeна для модeлиpования тeпловыxа peжимова конcтpуктивныx
узлов ( КУ ) РЭС.
3.1 Структурная схема подсистемы АСОНИКА-Т.
Структурная схем подсистемы АСОНИКА-Т приведена на рисунке
3.1.
╔═══════════════════════════════════════════════════════════════╗
║ правляющая ║
║ программ ║
╚════════╤════════════════════╤═════════════════════════╤═══════╝
│ │ │
╔══════╧══════╗ ╔══════╧═══════╗ ╔═══════╧══════╗
║Организация ║ ║ Формирование ║ ║а Ввод ║
║теплового ║ ║ результатова ║ ║а исходных ║
║режим РЭС ║ ║ анализ ║ ║а данных ║
╚══════╤══════╝ ╚══════╤═══════╝ ╚═══════╤══════╝
├────────────────────┼─────────────────────────┤
╔══════╧══════╗ ╔══════╧═══════╗ ╔═══════╧══════╗
║Формирование ║ ║ Формирование ║ ║а Решение ║
║модели теп-а ║ ║ системы нели-║ ║системы нели- ║
║лового про-а ║ ║ нейных алгеб-║ ║нейных алгеб- ║
║цесса в РСа ║ ║ раических ║ ║раических ║
║ ║ ║ равнений ║ ║а равнений ║
╚══════╤══════╝ ╚══════════════╝ ╚══════════════╝
│
╔══════╧══════╗
║Библиотек ║
║основных ║
║законов теп- ║
║лообмен ║
╚═════════════╝
Рис.3.1. Структурная схема подсистемы АСОНИКА-Т
правляющая программа представляет собойа головную программу
и обеспечивает передачу правления и обмен данными между подпрог-
раммами, входящими в состав подсистемы АСОНИКА-Т.
Блок организации теплового режима РЭС предназначен для наст-
ройки подсистемы на нужный тип конструкции РЭС.
Блок формирования результатов анализ предназначена для
- 21 -
представления результатов анализа тепловых режимов РСа в добной
для пользователя форме.
Блок ввода исходных данных предназначен для ввода и коррек-
ции исходных данных для расчета в добной для пользователя форме.
Блок формирования модели теплового процесс РСа производит
синтез модели теплового процесса на основании информации из блока
ввода исходных данных.
Блок формирования системы нелинейных алгебраических равне-
ний производит построение системы нелинейных алгебраических рав-
нений, описывающей модель теплового процесса на основании матема-
тической модели тепловыха процессова ва РСа и основныха законов
теплообмена.
Блок решения системы нелинейныха алгебраических уравнений
производит решение системы нелинейныха алгебраическиха равнений
методом Ньютона-Рафсона.
Блок библиотеки основныха законов теплообмена содержит дан-
ные, описывающие все возможные формы теплообмена в РЭС.
3.2. Конструктивные элементы c автоматическима построением
модели.
Подсистема АСОНИКА-Та производита автоматическое построение
модели и расчет следующих видов конструктивных злов РЭС.
Пeчатный зeла ( ПУ ) - пeчатная плата (ПП) c pаcположeнными
на одной или двуxа cтоpонаxа элeктpоpадиоэлeмeнтами(ЭРЭ). Споcоб
кpeплeния ЭРЭ - pаcпайка в отвepcтияx. Кpeплeниe ПУ - пpоизволь-
ноe.
Пeчатная вcтавк (ПВ) аналогична ПУ, но ЭРЭ уcтановлeны на
одной cтоpонe на планаpныx выводаx. Обычный cпоcоб кpeплeния ПВ -
пpиклeйка по контуpу или по вceй площади повepxноcти cвободной от
- 22 -
монтажа ЭРЭ.
Функциональная ячeйка (ФЯ) - КУ в видe мeталличecкой плаcти-
ны c пpиклeeнным c одной или двуxа cтоpона многоcлойныма пeчатным
монтажом c уcтановлeнными на нeм ЭРЭ. Обычный cпоcоб кpeплeния ФЯ
- уcтановка ФЯ в мeталличecкую pамку по контуpу.
Микpоcбоpка (МСБ) - микpоэлeктpонноe изделие чаcтного
пpимeнeния типа гибpидно-интeгpальной cxeмы (ГИС), cоcтоящая из
плоcкойа подложки, н котоpойа могута pаcпогатьcя н любой ee
повepxноcти элeмeнты, компонeнты и интeгpальныe микpоcxeмы
(коpпуcиpованныeа и бecкоpпуcныe), pазличныe пленочныe элeмeнты.
МСБ можeт имeть cобcтвeнный коpпуc(коpпуcныe МСБ) илиа уcтанавли-
ватьcя ва РСа путeм нeпоcpeдcтвeнного кpeплeния пpи помощи клeя
или пайки подложки к мecту уcтановки(бecкоpпусная МСБ).
Возможно модeлиpованиeа тeплового peжима КУ, уcтановлeнныx
как автономно, так и в cоcтавe блока РСа н pазличныxа cтадияx
пpоeктиpования.
3.3 Возможности подсистемы АСОНИКА-Т.
С помощью пpогpаммы возможно пpоводить модeлиpованиe стацио-
наpного и нестационаpного тeплового peжима КУ и получeниe функций
паpамeтpичecкой чувcтвитeльноcти тeмпepатуp элeктpоpадиоэлемeнтов
( ЭРЭ ) к гeомeтpичecким и тeплофизичecкима паpамeтpама конcтpук-
тивного зл и элeктpоpадиоэлeмeнтов для пpямоугольныx ПУ c од-
ноcтоpоннима иа двуxcтоpонима монтажома cа pазличными уcловиями
оxлаждeния:а пpиа давлeнии окpужающeго воздуx ота 20а до 7600
мм.pт.cт. в уcловияx ecтecтвeнного, вынуждeнного (обдув,пpодув)
воздушного иа кондуктивного оxлаждeния на вычиcлитeльныx машинаx
IBM PC/AT.
3.4. Исходная информация для анализа.
Исходными данными для анализа теплового режима РЭС являются:
- 23 -
- эcкиз или чepтeж КУ ;
- тeплофизичecкиe паpамeтpы КУ;
- тeплофизичecкиe паpамeтpы ЭРЭ, уcтановлeнныx на КУ;
- уcловия оxлаждeния КУ.
3.5. Выходная информация.
В peзультатe модeлиpования можета быть получeн cлeдующая
выxодная инфоpмация:
- иcxодныe данныe опиcания об'eкта модeлиpования для визу-
льного контpоля;
- каpта тeпловыx peжимов pаботы элeктpоpадиоэлeмeнтов, уcта-
новлeныx на КУ ( стационаpный тепловой pежим )
- каpта тепловых pежимов pаботы ЭРЭ, становленных на Ку в
момент вpемени, заданный пользователем ( нестационаpный тепловой
pежим );
- гpафики темпеpатуp на ЭРЭ от вpемени ( нестационаpный теп-
ловой pежим );
Путем анализа полученных результатов можно судить о тепловых
режимах КУ.
.
- 24 -
4. Методические казания к лабораторной работе " Комплексное
моделирование электрических и тепловых процессов в линейном ста-
билизаторе напряжения".
4.1. Цель лабораторной работы.
4.1.1. Изучение методов математического моделирования элект-
рических и тепловых процессов в радиоэлектронной аппаратуре.
4.1.2. Эксперементальная проверка результатов моделирования.
4.2 Задание.
4.2.1 Для источника питания ( см. Рис.4.1 и Рис.4.2 ) произ-
вести расчет сначала электрических, затем тепловых характеристик,
и затем расчитать электрические характеристики са четома влияний
тепловыделений на режимы работы элементов схемы.
4.2.2 Произвести эксперимент с использованием макета и опре-
делить электрические и тепловые режимы в характерных точках.
4.2.3 Сравнить результаты расчета и эксперимент и сделать
выводы.
4.3 Порядок выполнения работы.
4.3.1. Экспериментальная часть.
4.3.1.1. Собрать лабораторную установку согласно схемеа на
рисунке 4.1.
4.3.1.2. становить тумблер S2 "Нагрузка"а ва положениеа "10
ом".
4.3.1.3. Включить лабораторную становку.
4.3.1.4. Проверить свечение светодиода в блоке стабилизато-
ра. Если светодиод не горит, это говорит о неисправности лабора-
торного макета.
4.3.1.5. становить тумблер S2 а"Нагрузка"а ва положение "2
ом".
- 25 -
.
- 26 -
.
- 27 4.3.1.6. Измерить выходное напряжение стабилизатор и, ис-
пользуя точное значение сопротивления нагрузки (Таблица 4.1) рас-
считать ток через нагрузку. Измерения следует производить как мож-
но быстрее во избежание влияния нагрева на работу стабилизатора.
Точные значения сопротивления нагрузки Таблица 4.1
╔════════════════════════════════════╤══════════════════════════╗
║ Положение тумблера "Нагрузка" │ Сопротивление Ом. ║
╟────────────────────────────────────┼──────────────────────────╢
║ 10 │ 10.51 ║
║ 9 │ 9.53 ║
║ 8 │ ║
║ 7 │ 7.511 ║
║ 6 6.823 ║
║ 5 │ ║
║ 4 │ ║
║ 3 │ 2.584 ║
║ 2 │ 2.045 ║
║ 1 │ - ║
╚════════════════════════════════════╧══════════════════════════╝
4.3.1.7. Дать прогреться стабилизатору в течение 20-30а ми-
нут.
4.3.1.8. Измерить напряжение н нагрузке и сопротивления
термодатчиков. Переключение термодатчиков производится тумблером
S3.
4.3.1.9. Сопротивления термодатчиков производить сериями по
10 замеров в серии. Интервал между сериями 3 минуты.
4.3.1.10. Рассчитать среднее арифметическое значение сопро-
тивления.
4.3.1.11. Используя градуировочную кривую Рис.4.3,определить
температуры в точках, где становлены датчики.
4.3.1.12. Выключить лабораторный макет.
4.3.2. Электрический расчет.
4.3.2.1. Электрический расчет производится на компьютере IBM
PC AT с использованием подсистемы АСОНИКА-Э.
4.3.2.2. Войти в среду подсиситемы АСОНИКА-Э, для этого за-
- 28 -
.
- 29 -
пустить файл VITUS.BAT.
4.3.2.3. Создать новое имя схемы.
4.3.2.4. В режиме "схема"а произвестиа ввода принципиальной
электрической схемы и ее характеристик.
4.3.2.5. Произвести статический расчет.
4.3.2.6. Распечатать карты режимов работы элементов.
4.3.2.7. Выйти из подсистемы.
4.3.3. Тепловой расчет.
4.3.3.1. Тепловой расчет производится на компьютере IBMа PC
AT с использованием подсистемы АСОНИКА-Т.
4.3.3.2. Войти в среду подсиситемы АСОНИКА-Т, для этого за-
пустить файл MONIT.EXE.
4.3.3.3. становить типа конструкционного зл -а печатный
узел.
Теплофизические характеристики компонентов
стабилизатор Таблица 4.2
╔══════════╤═══════════╤═════════╤═══════════╤═══════╤═════════╗
║ Тип │ Внутреннее│Тепловое Макс. │ Коэф. │ Площадь ║
║компонента│ тепловоеа │сопротив-│температура│черноты│ поверха ║
║ │ сопротив- │ ление корпус │поверх-│ ности ║
║ ление │крепления│ гр.С │ ности │ кв.мм. ║
║ │ Вт/К Вт/К │ │ │ ║
╟──────────┼───────────┼─────────┼───────────┼───────┼─────────╢
║С1-4-0.125│ 1 8.38 а 100. │ 0.75а 44. ║
║СП3-38б │ 1 8.22 а 100. │ 0.75а │ 184. ║
║МЛТ-0.5 │ 1 4.18 а 100. │ 0.75а │ 108. ║
║КМ-5б │ 1 13. а 100. │ 0.75а │ 142. ║
║К53-1 │ 1 13. а 100. │ 0.75а │ 227. ║
║КД509 │ 3.4 16.75а а 100. │ 0.75а 69. ║
║КС133 │ 2.5 11.1 а 120. │ 0.75а │ 151. ║
║ГТ108 │ 1 16.8 а 120. │ 0.75а │ 51.8 ║
║КТ315 │ 1 24.3 а 120. │ 0.75а 88. ║
║КТ814 │ 5.8 │ 100.5 а 120. │ 0.75а │ 580. *а ║
║К15НТ1 │ 1 12.6 а 120. │ 0.75а │ 138. ║
╚══════════╧═══════════╧═════════╧═══════════╧═══════╧═════════╝
*) К транзистору прикреплена аллюминиевая пластина 25х20 мм.
4.3.3.4. Ввести исходные данные иза принципиальнойа электри-
- 30 -
ческой схемы и конструкции печатного зла, арежимы работы элемен-
тов по результатам электрического расчета, и иха теплофизические
характеристики иза Таблицы 4.2. и словия охлаждения из таблицы
4.3.
4.3.3.5. Произвести стационарный расчет.
4.3.3.6. Посмотреть и распечатать температуры н элементах
схемы.
4.3.3.7. Выйти из подсистемы.
словия охлаждения поверхностей печатного
зла. Таблица 4.3
╔═════════════════╤════════════╤════════════════════════════════╗
║ Поверхность Вид │ Характеристики ║
║ │охлаждения ├──────┬────┬─────┬──────┬───────╢
║ │ │Размер│Тол-│темп.│давле-│темп. ║
║ │ мм. │щина│воз- │ние │поверх-║
║ │ │ │ мм.│духа │воз-а │ностиа ║
║ │ │ │ │гр.С │дух │ гр.Са ║
║ │ │ │ │ │мм. │ ║
║ │ │ │ │рт.ст.│ ║
╟─────────────────┼────────────┼──────┼────┼─────┼──────┼───────╢
║Поверхность 1 │естественная│50х160│ -а │ 45а │760 │ 33 ║
║(сторона деталей)│конвекция │ │ │ │ │ ║
║ │с неразвитой│ │ │ │ │ ║
║ │поверхности │ │ │ │ │ ║
║ │и излучение │ │ │ │ │ ║
╟─────────────────┼────────────┼──────┼────┼─────┼──────┼───────╢
║Поверхность 2 │теплообмена │50х160│ 10 │ 44а │ - - ║
║(сторона монтажа)│через тон-а │ │ │ │ │ ║
║ │кую воздуш- │ │ │ │ │ ║
║ │ную про- │ │ │ │ │ ║
║ │слойку │ │ │ │ │ ║
╚═════════════════╧════════════╧══════╧════╧═════╧══════╧═══════╝
4.3.4. Комплексный расчет
4.3.4.1. Используя программуа ASONTE.EXE на основании файла
результатов теплового расчета, получить файл тепловых характкрис-
тик для подсистемы АСОНИКА-Э.
4.3.4.2. Войти в среду подсистемы АСОНИКА-Э.
4.3.4.3. Используя имя схемы из расчета по п.4.3.1,произвес-
ти статический расчет.
- 31 4.3.4.4. Распечатать карты режимов работы элементов.
4.3.4.5. Выйти из подсистемы.
4.3.5. Сравнить результаты расчета по п. 4.3.1 и п. 4.3.4.
4.3.6. Сделать выводы.
4.4 Требования к технике безопасности.
К выполнению лабораторной работы допускаются лица,изучившие
инструкцию по технике безопасности при работе с контрольно-изме-
рительной аппаратурой и вычислительной техникой и прошедшие мест-
ный инструктаж по технике безопасности.
4.5 Требования к отчету.
Отчет должен содержать:
1. Постановку задачи лабораторной работы;
2. Краткие теоретические сведения о принципе работы макета и
подсистемах АСОНИКА-Э и АСОНИКА-Т;
3. Результаты эксперимента и расчета на ПЭВМ;
4. Выводы по результатам работы.
.
- 32 -
5. Разработка конструкции лабораторного макета.
5.1. Требования к конструкции.
Лабораторный макет предназначен для проведения лабораторных
работ. С помощью лабораторного макета необходимо обеспечить такие
условия, при которых было бы заметно влияние температурныха воз-
действий на работу элементов макета. Таким образом,при разработке
конструкции лабораторного макета ставились следующие требования:
- обеспечить тяжелые, но допустимые тепловые режимы элемен-
тов;
- по возможности выделить элементы, не подлежащие исследова-
нию,в отдельный блок;
- становить электрические датчики температуры,вносящие ми-
нимальные искажения в температурное полеа исследуемого конструк-
тивного зла;
- изготовить корпус исследуемого блока из прозрачного мате-
риала.
В соответствии с этими требованиями разработана конструкция
лабораторного макета, состоящего из двух блоков: блока стабилиза-
тора и блока питания и нагрузки.
5.2. Конструкция блока стабилизатора.
Блок стабилизатора представляета собойа конструктивныйа зел
тип блока и предназначен для исследования тепловых процессов в
нетиповой конструкции с ручным построением модели процессова теп-
лопередачи. Расчет теплового режима блока стабилизатора не реко-
мендуется производить в процессе выполнения лабораторной работы.
Тепловойа режима блок будета расчитан один раз и по результатам
этого расчета при выполнении лабораторной работы будета произво-
диться расчет теплового режима печатного зла стабилизатора.
- 33 Блок стабилизатора состоит иза корпуса, крышки, радиатора,
печатного зла, раз"ема типа СРН и платы переключателей. Эскиз
конструкции блока стабилизатора приведен на рисунке 5.1.
Корпус и крышка выполнены из прозрачного оргстекла, одной из
сторон корпуса является пластинчатыйа двухстороннийа радиатор, на
котором установлен транзистор Т4.
Внутри корпуса становлен печатный узела стабилизатора. Пе-
чатный зел крепится на винтах к корпусу через втулки.
Печатный зел стабилизатора представляет собой печатную пла-
ту из фольгированого гетинакса с становлеными на ней электрора-
диоэлементами. Эскиз конструкции печатного зла приведен н ри-
сунке 5.2.
На печатнойа платеа установлены подстроечные резисторы R15 и
R23 и светодиод VD8. R15 регулирует порог срабатывания защиты от
короткого замыкания. R23 регулирует выходное напряжение стабили-
затора. Светодиод VD8 индицирует наличие напряжения +5в на выходе
стабилизатора.
На боковойа стороне корпуса становлена розетка раз"ема типа
СРН. Все внешние соединения осуществляются через этот раз"ем.
На передней стенке корпуса становлена плата переключателей.
Сквозь прямоугольное отверстие ва корпусе движкиа переключателей
выведены наружу и доступны для переключения.
Измерение температуры элементова стабилизатор производится
датчикома н основе легированного кремния. При разработке конс-
трукции макета рассматривались несколько типов датчиков. Термопа-
ра обеспечивает достаточную точность, но не страивает необходи-
мостью держать горячий спай внутри корпус блок стабилизатора,
где температура переменна. Датчик на основе p-n перехода требует
дополнительной схемы для преобразования величины обратного тока в
- 34 -
.
- 35 -
.
- 36 -
частоту. Датчик на основе легированного кремния достаточно точен
[] и для измерения его сопротивления пригодена цифровойа измери-
тельный прибор В7-16.
5.3. Конструкция блока стабилизатора и нагрузки.
Блок питания иа нагрузки представляет собой блок в котором
расположены трансформатор, выпрямитель, фильтрующие конденсаторы,
плата нагрузки и коммутирующие элементы.
Блок питания соединяется са блокома стабилизатор жгутома с
раз"емом.
Корпус блок питания выполнен из фольгированного гетинакса
фольгой внутрь. Пластины корпуса крепятся друг к другуа пайкой.
Крышка выполнена также из фольгированного гетинакса и крепится к
корпусу на четырех винтах М3.
Все элементы блока питания и нагрузки собраны н шассиа из
дюралюминия. Диоды VD1-VD4 становлены на теплоотводящих пласти-
нах из алюминия. Пластины крепятся между собой полосами из гети-
накса. Такое крепление выбрано для обеспечения изоляции между ди-
одами и шасси. Гетинаксовые пластины крепятся к шасси голками.
Плат нагрузки представляет собой печатный зел,на котором ста-
новлены нагрузочные резисторы. Плата крепится к шасси на голках.
Все механические соединения выполнены с помощью винтов и гаек М3.
Шасси крепится внутри корпуса винтами М4. Электрические сое-
динения выполнены проводами МГТФ-0.25 и МГТФ-1. Коммутирующие эле-
менты и предохранители крепятся непосредственно к корпусу в от-
верстиях.
.
- 37 -
6. Программа графического ввода подсистемы АСОНИКА_Э
6.1 Обоснование необходимостиа разработки программы графи-
ческого ввода.
В ранних версиях подсистемы АСОНИКА-Э ввод информации о схе-
ме производился с помощью входного языка, что было обусловлено
применением техники, не позволяющей работать с изображениями.
При развитии подсистемы возникл необходимость простить
ввод информации до процесса рисования принципиальнойа электричес-
койа схемы. Появление техники более высокого ровня (Электроника
МС 0585, Robotron CM1910, IBM PC), обладающей широкими графичес-
кими возможностями, позволило создать программы-оболочки и прог-
раммы интерпретации выходной информации.
При разработке программы графического ввода ставилась задача
максимально простого ввода топологии и номиналова без специальных
языков и кодировок.
Программа графического ввод позволяет малоподготовленному
пользователю быстро ввести и рассчитать схему, не прибегая к спе-
циальным языкам.
6.2 Описание программы графического ввода.
6.2.1. Назначение.
Программа графического ввода GR_EDIT предназначена для инте-
рактивного графического ввода информации о топологии, компонентах
электрическойа принципиальнойа схемы и автоматической простановки
узлов.
Программа представляета собойа набора подпрограмма на языках
Фортран и Си, выполняющих различные функции и операции ввод и
отображения информацииа са единственной точкой входа. Программа
функционирует в составе подсистемы АСОНИКА-Э.
- 38 6.2.2. Входная информация.
К входной информации относится:
-имя файла с описанием схемы;
-имя файла-прототипа;
-начальный размер ячейки в мм.
6.2.3. Выходная информация.
К выходной информации относится:
-массив кодов элементов;
-массив кодов глов поворотов;
-массив названий;
-массив типов/номиналов;
-массив злов 1;
-массив злов 2;
-массив злов 3;
-массив злов 4;
6.2.4. Принцип работы программы графического ввода.
Ввод топологии схемы происходита методома непосредственной
прорисовки электрической принципиальнойа схемы н экране, ввод
названийа иа номиналова -а подписыванием справа вверху от каждого
элемента схемы, а простановка злов - автоматически.
При вводеа принципиальная электрическая схем должна быть
размещена в квадратных ячейках поля размером 25х20 ячеек. В каж-
дой ячейке может быть размещен один элемент вида:
-резистор;
-конденсатор;
-индуктивность;
-диод;
-стаблитрон;
-биполярный транзистор;
- 39 -
-полевой транзистор;а (в существующей версии н поддержива-
ется пр расчете)
-источник тока;
а-источник напряжения;
-соеденители пяти видов;
-соединение с корпусом.
Обозначение элемента состоит из двух строк по 6а символова в
каждой, причем в первой строке пишется название (R1, T1 или дру-
гое) во второй - тип (напримера КТ312)а илиа номинала (например
10к).
6.2.5. Требования к техническим средствам.
Программа функционирует в составе подсистемы АСОНИКА-Э. Тре-
бования к техническим средствам не превышают требования подсисте-
мы АСОНИКА-Э, именно:
- Компьютер IBM PC/AT с монитором CGA или выше;
- Операционная система MS DOS V3.30 или выше;
- Об"ем дисковой памяти не менее 1 мегобайт;
- Об"ем оперативной памяти не менее 512 килобайт;
Примечание: В графическом режиме CGAа 640х200а точека работа
затруднена из-за низкого качества изображения.
При работе используется графический шрифта Modernа иза файла
modern.fon.
6.2.6. Структурная схема программы графического ввода.
Структурная схем программы графического ввода приведена на
рисунке 6.1
Подпрограммы производят следующие действия.
SUBROUTINE DRAW_ALL(IXN,IYN,DL,K,IALF,NAZW,NOM,ITXT)
Производит прорисовку всех элементов изображения схемы
- 40 -
.
- 41 IXN-НОМ НАЧ КЛЕТКИ ПО Х
IYN-НОМ НАЧ КЛЕТКИ ПО Y
DL-РАЗМ ЯЧЕЙКИ
K-МАСС ЭЛЕМЕНТОВ
IALF-УГЛЫ ПОВОРОТА
NAZW-НАЗВАНИЯ
NOM-НОМИНАЛЫ
ITXT=1-РИСОВАТЬ ТОЛЬКО ЭЛЕМЕНТЫ
=2-НАДПИСИ
=3-узлы из массивов U1,U2,U3,U4а в блоке UZELS
=4-НАДПИСИ+ЭЛЕМЕНТЫ
=5-ЭЛЕМЕНТЫ+УЗЛЫ
=6-ВСЕ
SUBROUTINE ASKS(X0,Y0,STR)
Запрашивает в точке X0,Y0 ввод строки STR названия элемента
и обеспечивает редактирование и подписывание на экране.
SUBROUTINE ANALR(IX,IY,DL,K,IALF)
Анализирует тип действия в зависимости от нажатой клавиши и
выполняет его
SUBROUTINE ANALK1(IX,IY,iflag)
ПРОВЕРЯЕТ СДВИГАТЬ ЛИ ЯЧЕЙКУ номер IX,IY в зависимости от нажатой
клавиши и если да, то стирает крест-курсор и рисует его в сосед-
ней ячейке
c iflag=0а обработано произошло ли перемещение
c iflag=1а необработано
SUBROUTINE ANALK(IX,IY)
- 42 -
C------- ПРОВЕРКА ПЕРЕДВИГАТЬ ЯЧЕЙКУ ИЛИ НЕТ --
ПРОВЕРЯЕТ СДВИГАТЬ ЛИ ЯЧЕЙКУ номер IX,IY в зависимости от нажатой
клавиши и если да, то стирает крест-курсор и рисует его в сосед-
ней ячейке
SUBROUTINE MASSA(K,IALF,NAZW,NOM,FIL,IWR)
C IWR=0-ЧИТАТЬ
C IWR=1-ПИСАТЬ
Производит чтение-запись массивова буфера K,IALF,NAZV,NOM в
файл с именем FIL, контролируета расширение, при необходимости
исправляет на .PAE
SUBROUTINE MARK(IXN,IYN,IX,IY,NAZW,NOM)
Производит редактирование ввода названий и номиналов ЭРЭ
IXN,IYN - нижний левый квадрат на экране
IX,IY-текущий квадрат на экране
NAZV,NOM- массивы названий и номиналов
subroutine keyin (i,j)
Считывает код нажатой клавиши из режима ожидания. При нажа-
тии сочетаний LeftShift+стрелка и RightShift+стрелка вырабатывает
специальную нестандартную кодировку для дальнейшей обработки.
subroutine key_line(NUMBER)
Прорисовывает в нижней части экрана две строки-подсказки
C NUMBER=1а - верхняя СТРОКА одинакова во всех режимах
- 43 -
C NUMBER=2а - нижняя строка при работе редактора UNIT
C NUMBER=3а - нижняя строка при работе редактора MARK
subroutine get_u(pole)
Считывает иза матрицы протяжки POLEа расположения узлов в
массивы U1,U2,U3,U4 из COMMON
SUBROUTINE SETFONTSIZE(FNAME,H1,W1)
C Создает строку опции размера загружаемого шрифта,
c станавливает шрифт высотой H1,шириной W1,
c с именем FNAME и помещает эти параметры в
c COMMON/texting/ -блок
subroutine element(i,j,pole,nuz_tek)
Проверяет наличие в точке i,j матрицы POLE элемента, вызыва-
ющего генерацию нового зла. Если элемент найден, то в открытые
непронумерованые узлы станавливается номер зла nuz_tek+1
SUBROUTINE DRAW_UZ(IXN,IYN)
Прорисовывает номер злова н экране с начальным номером
ixn,iyn. Номера берутся из массивов u1,u2,u3,u4 из common-блока
SUBROUTINE ROTOR(C,N,IALF,ZK)
Производит поворот и масштабиование координат для прорисовки
элемента на экране программой RIS
C C-массив коодинат
C N-РазмеРность
- 44 -
C IALF=0а -ПОВОРОТ НА 0 ГРАДУСОВ
C =1а - 90
C =2а - 180
C =3а - 270
C ZK-КОЭФ МАСШТАБИРОВАН.
SUBROUTINE RIS(I,J,DL,IALF,K,IWR)
Прорисовывает элемента ва ячейке i,j с величиной dl мм. из
массивов K и IALF при
iwr=0 - черным
iwr=1 - белым
subroutine renum
Перенумеровывает злы в массивах u1,u2,u3,u4 так, чтобы ну-
мерация шла по порядку.
subroutine proxod(i,j,pole)
Проверяет наличие в точке i,j матрицы POLE элемента, не вы-
зывающего генерацию нового зла. Если элемент найден, то в отк-
рытые непронумерованые злы станавливается входящий номер зла.
SUBROUTINE POINTS(XN,YN,XK,YK)
Рисует в прямоугольнике, ограниченом xn,yn и xk,yk на белом
фоне черные стрелки
subroutine matr(k,ialf)
integer*1 pole(51,41)/2091*0/
- 45 -
c матрица протяжки x^ y^
c элементы матрицы:
c -1... -24 -элементы
c -99,-98 - барьер
c 0... 89- номера злов
c 90 - непронумерованный зел
Создает матрицу,описывающую топологию схемы для нумерации з-
лов и производит нумерацию злов схемы.
SUBROUTINE WRSTRING(XT,YT,STR,IWR)
Прорисовывает ва прямоугольника с нижним левым глом в точке
XT,Yt и размерами,соответствующимиа свободному месту н экране
строку из 1-6 символов с автоматическим масштабированием длины и
высоты строки
C IWR=0-СТИРАТЬ
C IWR=1-ПИСАТЬ
subroutine wr_num(xt,yt,dx,dy,num)
Прорисовывает в квадрат с нижним левым углом в точке xt,yt и
размерами dx,dy номер зла черным цветом на белом фоне
subroutine wr_uz(ixn,iyn,ix,iy)
Прорисовывает для ячейки ixn,iyn,ix,iy пронумерованные злы
SUBROUTINE UNIT(IXN,IYN,IX,IY,K,IALF)
Производит полное редактирование топологии схемы
- 46 -
SUBROUTINE TEXT1(IX,IY,DL,NAZW,NOM)
Подписывает название и номинал для элемента в ячейке ix,iy
integer*2 function test_uz(i,j,pole)
Проверяет словия протянутостиа узла в ячейке. Применяется
для проверки условия окончания протяжки. Возвращаемое значение:
c -1 - ошибк m1
c 0 - необработано m3
c 1 - обработано m2
subroutine SETVIDEO()
Определяет аппаратные средства графических средства и ста-
навливает графический режим максимального разрешения
SUBROUTINE SETPORT(N)
C N=0 - становить видеопорт на часть экрана для вывода графики
C N=1 - становить видеопорт на весь экран для вывода строки
C в нижней части, графическая часть "зажимается"
C DELTA - высота области для вывода строки
subroutine sdvig(ixt,iyt)
Производит пересчет данных массивов данных для команд сдвиж-
ки-раздвижки изображения
subroutine sdv(ixn,iyn,napr,k,ialf,nazw,nom)
Сдвигает-раздвигает столбцы и сторки на экране
c napr=1 --->
c 2 <---- Раздвиг
- 47 -
c 3 ^
c 4 v
c 5 -->
c 6 <-- Сдвиг
c 7 ^
c 8 v
Все графические подпрограммы работают с вещественными окон-
ными координатами, станавливаемыми в программе setport, что поз-
воляета сделать графические построения независимыми от разрешения
монитора.
6.2.7. Описание работы с программой графического ввода.
При работе программа может находится в двух режимаха -а ввод
топологии и ввод надписей. При вводе топологии на экране отобра-
жается толстый крест,в котором помещается изображение компонента
схемы при нажатии соответствующих клавиш:
R - резистор
C - конденсатор
L - индуктивность
T - биполярный транзистор
D - диод
S - источник тока или напряжения
W - соединитель
P - полевой транзистор ( для дальнейшего развития )
ПРОБЕЛ - стереть
Клавишами <Pg Up> и <Pg Dn> выбираются предыдущие или следу-
ющие однотипные элементы, клавишей <Ins> производится поворот
элемента на 90 градусов по часовой стрелке. Крест перемешается по
- 48 -
экрану с помощью стрелок на клавиатуре.
При работеа ва режиме ввода надписей на экране отображается
квадрат с курсором в верхней части. При нажатии <Enter>а курсор
перемещается на нижнюю строку квадрата. В этом режиме допустимо
вводить любую буквенно-цифровую информацию, которая будет отобра-
жаться возле элемента схемы и относится к его описанию.
Таким образом, достаточно просто вводится вся необходимая
для электрического расчета информация. При выходе из программы
графического ввод происходита автоматическая нумерация узлов
схемы, которые отображаются на экране. Для просмотра нумерации
узлов, не выходя из программы графического ввод надо нажать
клавишу F7.
.
- 49 -
7. Расчет характеристик лабораторного макета.
7.1.Электрический расчета схемы стабилизатора лабораторного
макета.
Электрический расчета стабилизатор лабораторного макета
производится с помощью подсистемы АСОНИКА-Э.
Необходимая информация для электрического расчета.
- топология электрической принципиальной схемы;
- названия элементов;
- типы/номиналы элементов.
Вся исходная информация вводится с помощью программы графи-
ческого ввода в составе подсистемы АСОНИКА-Э. Распечатка резуль-
татов ввода приведена в приложении 1.
Производится статический расчет. По результатам расчета из-
менением сопротивления резистора R23 ( ва лабораторнома макете -
подстроечный ) добиваемся выходного напряжения 5 вольт. При рас-
чете используется нагрузка сопротивлением 2 ом.
Результаты расчета см. Приложение 1.
Производится расчет во временной области.
Зададим пульсирующее питающее напряжение са характеристика-
ми:
- постоянная составляющая 12 вольт;
- переменная составляющая (амплитуда) 200 милливольт;
- период переменной составляющейа 20 миллисекунд;
- начальная фаз 0 градусов;
и постоянное сопротивление нагрузки 2 ом.
Получаем н выходе пульсирующее напряжение с характеристи-
ками:
- постоянная составляющая 5.02 вольт;
а- 50 - переменная составляющая (амплитуда) 600 микровольт;
- период переменной составляющейа 20 миллисекунд;
- начальная фаз 180 градусов;
Таким образом, амплитуд пульсаций выходного напряжения
уменьшен в 330 раз. Что вполне приемлемо для питания микросхем
ТТЛ. Графики работы стабилизатора см. Приложение 1.
Зададим постоянное питающее напряжение 12 вольт, сопротив-
ление нагрузки линейно меняющимся от 10 до 0.01 ом. При этом по-
лучим, что система защиты от короткого замыкания срабатывает при
сопротивлении 1.25 ом. Графики работы стабилизатора см. Приложе-
ние 1.
7.2. Расчет теплового режима блока стабилизатора.
Расчет производится c использованием подсистемы АСОНИКА-Т.
Тип конструкйии - нетиповая с ручным построениема модели тепловых
процессов.
словные обозначения механизмов теплопередачи Таблица 7.1
╔═══════════════════════╤═════════════╤═════════════════════════╗
║а словное обозначение │ Номер ветви │ Механизм теплопередачи ║
╟───────────────────────┼─────────────┼─────────────────────────╢
║ │ 2 │ Расчитываемое тепловоеа ║
║ │ │ сопротивление ║
╟───────────────────────┼─────────────┼─────────────────────────╢
║ │ 11 │ Контактный теплообмен с ║
║ │ │ пятном прямоугольной ║
║ │ │ формы. ║
╟───────────────────────┼─────────────┼─────────────────────────╢
║ │ 16 │ Излучение ║
╟───────────────────────┼─────────────┼─────────────────────────╢
║ │ 26 │ Естественная конвекция ║
║ │ │ с неразвитой поверхности║
╟───────────────────────┼─────────────┼─────────────────────────╢
║ │ 36 │ Конвективно-кондуктивно-║
║ │ │ лучистая теплопередач ║
║ │ │ с развитой поверхности ║
╟───────────────────────┼─────────────┼─────────────────────────╢
║ │ 41 │ теплообмен через тонкую ║
║ │ │ воздушную прослойку ║
╚═══════════════════════╧═════════════╧═════════════════════════╝
- 51 -
Эскиз конструкции блока приведен на рисунке 5.1. Для данной
конструкции построен тепловая модель, приведенная на рисунке
7.1.
словные обозначения механизмова теплопередача приведены в
таблице 7.1.
Соответствие номерова злов элементам конструкции стабилиза-
тора приведено в таблице 7.2.
Соответствие номеров злов тепловой
модели элементам конструкции блока. Таблица 7.2
╔═══════════════╤═══════════════════════════════════════════════╗
║ Номер зла Элемент конструкции ║
╟───────────────┼───────────────────────────────────────────────╢
║ 1 │ Передняя стенка корпус ║
║ 2 │ Левая стенка корпус ║
║ 3 │ Задняя стенка корпус ║
║ 4 │ Радиатор ║
║ 5 │ Нижняя стенка корпус ║
║ 6 │ Крышк ║
║ 7 │ Печатный зел ║
║ 8 │ воздушная среда внутри блок ║
║ 9 │ окружающая воздушная сред ║
╚═══════════════╧═══════════════════════════════════════════════╝
В результате расчета получена карта температур в злах моде-
ли,приведенная в приложении 2. На основании температур элементов
блок можно получить параметры окружающей среды для расчета теп-
лового режима печатного зла стабилизатора.
7.3. Расчет теплового режима печатного узла стабилизатора.
Расчет производится с использованиема подсистемы АСОНИКА-Т.
Типа конструкции - печатный зел с автоматическим построением мо-
дели тепловых процессов.
Ввод исходных данных производится с помощью программы графи-
ческого ввода в составе подсистемы АСОНИКА-Т.
Геометрические характеристики печатного узла и печатной пла-
ты приведены в приложении 3. Теплофизические характеристики ком-
- 52 -
.
- 53 -
понентова рассчитаны с помощью программы ва составе подсистемы
СОНИКА-Т и приведены в таблице 7.3
Теплофизические характеристики компонентов
стабилизатор Таблица 7.3
╔══════════╤═══════════╤═════════╤═══════════╤═══════╤═════════╗
║ Тип │ Внутреннее│Тепловое Макс. │ Коэф. │ Площадь ║
║компонента│ тепловоеа │сопротив-│температура│черноты│ поверх- ║
║ │ сопротив- │ ление корпус │поверх-│ ности ║
║ ление │крепления│ гр.С │ ности │ кв.мм. ║
║ │ Вт/К Вт/К │ │ │ ║
╟──────────┼───────────┼─────────┼───────────┼───────┼─────────╢
║С1-4-0.125│ 1 8.38 а 100. │ 0.75а 44. ║
║СП3-38б а а1 8.22 100. │ 0.75а │ 184. ║
║МЛТ-0.5 │ 1 4.18 а 100. │ 0.75а │ 108. ║
║КМ-5б │ 1 13. а 100. │ 0.75а │ 142. ║
║К53-1 │ 1 13. а 100. │ 0.75а │ 227. ║
║КД509 │ 3.4 16.75а а 100. │ 0.75а 69. ║
║КС133 │ 2.5 11.1 а 120. │ 0.75а │ 151. ║
║ГТ108 │ 1 16.8 а 120. │ 0.75а │ 51.8 ║
║КТ315 │ 1 24.3 а 120. │ 0.75а 88. ║
║КТ814 │ 5.8 │ 100.5 а 120. │ 0.75а │ 580. *а ║
║К15НТ1 │ 1 12.6 а 120. │ 0.75а │ 138. ║
╚══════════╧═══════════╧═════════╧═══════════╧═══════╧═════════╝
*) К транзистору прикреплена алюминиевая пластина 25х20 мм.
В результате расчета получен карт температура элементов
схемы и коффицэнты тепловой нагрузки, приведенные в приложении 3.
7.4 Комплексный расчет режима работы стабилизатора.
С помощью программы asonte.exeа производима преобразование
результатов теплового расчет печатного узл стабилизатора в
формат, подходящий для подсистемы АСОНИКА-Э.
Производим статическийа расчета схемы с четом тепловых воз-
действий. Результаты расчета приведены в приложении 4.
7.5 Выводы по полученным результатам
- отличие выходного напряжения при расчетах без чета тепло-
вых воздействий и с их четом составляет 12.2%, что говорит о не-
обходимости проведения комплексного анализ приа проектировании
изделий подобного типа;
- для возвращения выходного напряжения к номинальному значе-
- 54 -
нию достаточно изменить сопротивление резистора R23 (на макете
подстроечное ) на 30 ом.
- комплексный расчет позволяет наиболее точно смоделировать
режим работы электронной схемы;
- для оценки работоспособности электронной схемы достаточно
произвести только электрический расчет;
.
- 55 -
8. Сравнение результатов эксперимента и анализа.
Результаты, полученные при выполнении эксперимента по плану
п.4.3.1 приведены в приложении 5.
При сравнении результатова расчета выходного напряжения без
учета тепловых воздейсвий и напряжения н выходеа стабилизатора
сразу после момента включения при одинаковома сопротивленииа R23,
видим отличие на 12%.
При сравнении результатова расчет выходного напряжения с
учетом тепловых воздейсвий и напряжения н выходе стабилизатора
через 30 минут после момента включения при одинаковом сопротивле-
нии R23, видим отличие на 27%.
.
- 56 -
9. Экономическая часть
9.1. Технико-экономическое обоснование
Разработка лабораторной работы "Комплексное моделирование
электрических и тепловых характеристик ва линейнома стабилизаторе
напряжения" производится для практического обучения студентов
специальности "Конструирование и производство РЭС" методам машин-
ного анализа электронных схем с четом тепловых воздействий.
Данная лабораторная работ позволяет студенту разобраться в
принципе работы линейного стабилизатора напряжения c защитойа от
перегрузки по току, произвести эксперимент, измерить режимы рабо-
ты, тепловые характеристики определенных элементов стабилизатора,
освоить методы работы с подсистемами АСОНИКА-Э и АСОНИКА-Т, нау-
читься вести расчет без чета тепловых воздействий и c их четом,
сравнить результаты эксперимента и машинного анализа.
На сегодняшний день на кафедре РУиСа МИМа есть лабораторные
работы,в которых предусмотрен электрический расчет схемы без че-
та тепловых воздействий, с последующим экспериментом. Также есть
лабораторная работа, в которой производится электрический и тепло-
вой расчеты, но нет экспериментальной части. Эти лабораторные ра-
боты имеют методическое обеспечение для машин класса СМ и ранних
версий подсистемы АСОНИКА для РС. В лабораторнойа работеа "Комп-
лексное моделированиеа электрическиха и тепловых характеристик в
линейнома стабилизатореа напряжения"а предусмотрено методическое
обеспечение для самых последних версий подсистемы АСОНИКА для РС,
описание их средств графического ввода.
9.2. Сметная стоимость НИР и ОКР по теме.
Сметная стоимость выполнения работа по теме определяется с
использованием следующей формы:
- 57 Сметная стоимость выполнения работ по теме. Таблица 9.1.
╔═══╤═══════════════════════════════════╤═════════╤═════════════╗
║NN │Наименование статей калькуляции Сумм а Примечание║
║пп │ (руб.) │ ║
╟───┼───────────────────────────────────┼─────────┼─────────────╢
║ 1.│Материалы,покупные комплектующие │ 975 │Таблица 9.2 и║
║ │изделия и полуфабрикаты │ │Таблица 9.3а ║
╟───┼───────────────────────────────────┼─────────┼─────────────╢
║ 2.│Специальное оборудование для на- а 56250 │Таблица 9.4а ║
║ │учных и экспериментальных работ │ │ ║
╟───┼───────────────────────────────────┼─────────┼─────────────╢
║ 3.│Основная заработная плата испол- а 27330 │Таблица 9.5а ║
║ │нителей темы │ │ ║
╟───┼───────────────────────────────────┼─────────┼─────────────╢
║ 4.│Дополнительная заработная плат │ 4099 │15% по данным║
║ │(15-20% от осн. заработной платы │ │ предприятия ║
╟───┼───────────────────────────────────┼─────────┼─────────────╢
║ 5.│Отчисления на социальное страхо- а 11629 │ - ║
║ │вание (37% от основной и допол- │ │ ║
║ │нительной заработной платы) │ │ ║
╟───┼───────────────────────────────────┼─────────┼─────────────╢
║ 6.│Расходы на командировки │ - │ - ║
╟───┼───────────────────────────────────┼─────────┼─────────────╢
║ 7.│Прочие прямые расходы │ - │ - ║
╟───┼───────────────────────────────────┼─────────┼─────────────╢
║ 8.│Контрагентские расходы │ - │ - ║
╟───┼───────────────────────────────────┼─────────┼─────────────╢
║ 9.│Накладные расходы │ 8199 │30% по данным║
║ │(30-100% от осн.заработной платы)а │ предприятия║
╟───┼───────────────────────────────────┼─────────┼─────────────╢
║10.│Фонды поощрения │ 3279 │12% по данным║
║ │ │ предприятия║
╟───┴───────────────────────────────────┴─────────┴─────────────╢
║Итого 761 ║
╚═══════════════════════════════════════════════════════════════╝
Потребность в сырье и материалах
для выполнения работ по теме Таблица 9.2.
╔══╤═════════════════════╤═════╤════════╤═════════╤═════════════╗
║NN│ Наименование сырья │ ед. │ Кол-во │ Цена ед.│ Сумм ║
║пп│ │ изм.│ на изд. (руб.) │ (руб.)а ║
╟──┼─────────────────────┼─────┼────────┼─────────┼─────────────╢
║1.│ Бумаг │ кг. а 1 │ 500а │ 500 ║
╟──┼─────────────────────┼─────┼────────┼─────────┼─────────────╢
║2.│ Ручки │ шт. а 3 │ 10а │ 30 ║
╟──┼─────────────────────┼─────┼────────┼─────────┼─────────────╢
║3.│ Карандаши │ шт. а 3 │ 10а │ 30 ║
╟──┼─────────────────────┼─────┼────────┼─────────┼─────────────╢
║4.│ Ластики │ шт. а 3 │ 5а │ 15 ║
╟──┼─────────────────────┼─────┼────────┼─────────┼─────────────╢
║5.│ Лента для принтер │ шт. а 3 │ 50а │ 150 ║
╟──┴─────────────────────┴─────┴────────┴─────────┴─────────────╢
║ Итого 725 ║
╚═══════════════════════════════════════════════════════════════╝
- 58 -
Потребность в покупных комплектующих
изделиях и полуфабрикатах на выполнение
работ по теме Таблица 9.3
╔═══╤════════════════════╤═════╤════════╤═════════╤═════════════╗
║NN а Наименование │ ед. │ Кол-во │ Цена ед.│ Сумм ║
║пп │ │ изм.│ на изд. (руб.) │ (руб.) ║
╟───┼────────────────────┼─────┼────────┼─────────┼─────────────╢
║1. │Дискета DS/QD 5"25а │ шт. 3 │ 50 │ 150 ║
╟───┴────────────────────┴─────┴────────┴─────────┴─────────────╢
║ Итого 150 ║
╚═══════════════════════════════════════════════════════════════╝
Сумма амортизации специального оборудования
для выполнения работ по теме Таблица 9.4
╔═══════════════╤══════╤════════╤══════════╤═════════╤══════════╗
║NN Наименование│Кол-во│Цена ед.│Время исп.│ Норм │ Сумм ║
║пп оборудования│ │ (руб.) │ по темеа ммортиз.ммортиз. ║
║ │ │ (лет.)а │ │ ║
╟───────────────┼──────┼────────┼──────────┼─────────┼──────────╢
║1. IBM PC AT 1 │ 45 2.5 12.5 56250 ║
║ 286/287-12а │ │ │ │ │ ║
╟───────────────┴──────┴────────┴──────────┴─────────┴──────────╢
║ Итого ║
╚═══════════════════════════════════════════════════════════════╝
Затраты на основную заработную плату
исполнителей темы Таблица 9.5
╔══╤══════════════╤═════════════╤══════════╤══════╤═════════════╗
║NN│ Должность │Суммарная │ Месячный │ Сумма Примечание ║
║пп│ исполнителя │трудоемкость оклад │(руб.)│ ║
║а │ │ (чел/мес) (руб.)а │ │ ║
╟──┼──────────────┼─────────────┼──────────┼──────┼─────────────╢
║1.│Инженер- а 3.9 4700 │ 18330 По данныма ║
║а │программист │ │ │ │ предприятия ║
║а │(руководитель)│ │ │ │ ║
╟──┼──────────────┼─────────────┼──────────┼──────┼─────────────╢
║2.│Ст.техник а 30 │ 300 9 По данныма ║
║а │ │ │ │ │ предприятия ║
╟──┴──────────────┴─────────────┴──────────┴──────┴─────────────╢
║ Итого 27330 ║
╚═══════════════════════════════════════════════════════════════╝
Дополнительная заработная плата 15%а ота основнойа заработной
платы
- 59 Дополнительная заработная плата=4099 руб.
8.3.Расчет себестоимости лабораторного макета
Калькуляция себестоимости на лабораторный макет Таблица 9.6
╔══════╤═════════════════════════════════╤════════╤═════════════╗
║а NNа │ Наименование статей затрат │ Сумм Примечание ║
║а ппа │ │ │ ║
╟──────┼─────────────────────────────────┼────────┼─────────────╢
║а 1 │ 2 3 │ 4 ║
╟──────┼─────────────────────────────────┼────────┼─────────────╢
║ 1. │ Сырье и материалы 262 Таблица 9.7║
╟──────┼─────────────────────────────────┼────────┼─────────────╢
║ 2. │ Возвратные отходы(вычитаются) - │ ║
╟──────┼─────────────────────────────────┼────────┼─────────────╢
║ 3. │ Покупные комплектующие изделия, 689 Таблица 9.8║
║ │ полуфабрикаты и слуги коопери- │ │ ║
║ │ рованных предприятий │ │ ║
╟──────┼─────────────────────────────────┼────────┼─────────────╢
║ 4. │ Топливо и энергия на технологи- │ 1 Таблица 9.9║
║ │ ческие цели │ │ ║
╟──────┴─────────────────────────────────┴────────┴─────────────╢
║ Итого материальных затрат 1024 ║
╟──────┬─────────────────────────────────┬────────┬─────────────╢
║ 5. │ Основная заработная плата про-а 808а │ Таблица 9.10║
║ │ изводственных рабочих │ │ ║
╟──────┼─────────────────────────────────┼────────┼─────────────╢
║ 6. │ Дополнительная заработная плата а 121а 15% от ос- ║
║ │ производственных рабочих │ │ новной зара-║
║ │ │ │ ботной платы║
╟──────┼─────────────────────────────────┼────────┼─────────────╢
║ 7. │ Отчисления на социальное стра-а 343а 37% от сум-║
║ │ хование │ │ мы основной ║
║ │ │ │ дополни- ║
║ │ │ │ тельной за- ║
║ │ │ │ работной ║
║ │ │ │ платы ║
╟──────┼─────────────────────────────────┼────────┼─────────────╢
║ 8. │ Расходы на подготовку и освоение│ -а │ - ║
║ │ производств │ │ ║
╟──────┼─────────────────────────────────┼────────┼─────────────╢
║ 9. │ Расходы на содержание и эксплу- │ 1а │Таблица 9.11 ║
║ │ атацию оборудования │ │ ║
╟──────┼─────────────────────────────────┼────────┼─────────────╢
║ 10.│ Цеховые расходы(30-40% от суммы 243 По данныма ║
║ │ основной заработной платы и рас-│ │ предприятия ║
║ │ ходов на содержание и эксплуата-│ │ ║
║ │ цию оборудования) │ │ ║
╟──────┼─────────────────────────────────┼────────┼─────────────╢
║ 11.│ Общезаводские расходы(40-50% от │ -а │ - ║
║ │ суммы основной заработной платы │ │ ║
║ │ и расходов на содержание и экс- │ │ ║
║ │ плуатацию оборудования) │ │ ║
╟──────┼─────────────────────────────────┼────────┼─────────────╢
║ 12.│ Прочие производственные расходы │ -а │ - ║
╟──────┼─────────────────────────────────┼────────┼─────────────╢
- 60 -
Таблица9.6а продолжение
╟──────┼─────────────────────────────────┼────────┼─────────────╢
║а 1 │ 2 3 │ 4 ║
╟──────┼─────────────────────────────────┼────────┼─────────────╢
║ 13.│ Производственная себестоимость │ 2397│ ║
╟──────┼─────────────────────────────────┼────────┼─────────────╢
║ 14.│ Внепроизводственные расходы(2-5%│ 48 2% от про- ║
║ │ ота производственнойа себесто-а │ │ изводствен- ║
║ │ имости) │ │ ной себесто-║
║ │ │ │ имости ║
╟──────┼─────────────────────────────────┼────────┼─────────────╢
║ 15.│ Полная себестоимость │ 2445│ ║
╟──────┴─────────────────────────────────┴────────┴─────────────╢
║ Итого 2445 ║
╚═══════════════════════════════════════════════════════════════╝
Потребность в сырье и материалах на
лабораторный макет Таблица 9.7
╔══╤═════════════════════╤═════╤════════╤═════════╤═════════════╗
║NN│ Наименование сырья │ ед. │ Кол-во │ Цена ед.│ Сумм ║
║пп│ │ изм.│ на изд. (руб.) │ (руб.)а ║
╟──┼─────────────────────┼─────┼────────┼─────────┼─────────────╢
║ 1│ Припой ПОС-61 кг. 0.1а 100 │ 10 ║
║ 2│ Канифоль кг. 0.1 10 │ 1 ║
║ 3│ Провод МГТФ-0.25 м. │ 1а 25 │ 25 ║
║ 4│ Провод МГТФ-1 м. а 0.25 100 │ 25 ║
║ 5│ Фольгированный │ │ │ │ ║
║а │ гетинакс │ акг.│ 1а 100 │ 100 ║
║ 6│ Оргстекло │кв.м.│ 1а 100 │ 100 ║
╟──┴─────────────────────┴─────┴────────┴─────────┴─────────────╢
║ Итого 261 ║
╚═══════════════════════════════════════════════════════════════╝
Потребность в покупных комплектующих
изделиях и полуфабрикатах на изготовление
лабораторного макет Таблица 9.8
╔═══╤════════════════════╤═════╤════════╤═════════╤═════════════╗
║NN а Наименование │ ед. │ Кол-во │ Цена ед.│ Сумм ║
║пп │ │ изм.│ на изд. (руб.) │ (руб.) ║
╟───┼────────────────────┼─────┼────────┼─────────┼─────────────╢
║ 1 │ 2 а 3а 4 │ 5 │ 6 ║
╟───┼────────────────────┼─────┼────────┼─────────┼─────────────╢
║ 1 │ Трансформатор │ │ │ │ ║
║ │ ТН61-127/220-50 │ шт. а 1 400 │ 400 ║
║ 2 │ КД201 │ шт. а 4 │ 5 │ 20 ║
║ 3 │ К50-6-25-4 │ шт. а 8 │ 10 │ 80 ║
║ 4 │ ПТ-2-2 │ шт. а 1 │ 5 │ 5 ║
║ 5 │ МН-0.3 │ шт. а 1 │ 5 │ 5 ║
║ 6 │ ГРПИ-7 │ шт. а 1 │ 10 │ 10 ║
║ 7 │ С1-4-0.125 │ шт. а 10 │ 1 │ 10 ║
- 61 -
Таблица 9.8 продолжение
╟───┼────────────────────┼─────┼────────┼─────────┼─────────────╢
║ 1 │ 2 3а а 4 │ 5 │ 6 ║
╟───┼────────────────────┼─────┼────────┼─────────┼─────────────╢
║ 8 │ С5-16-3-0.25 │ шт. а 2 │ 3 │ 6 ║
║ 9 │ СП3-3Б │ шт. а 2 │ 4 │ 8 ║
║ 10│ К53-1-6.3-100 │ шт. а 1 │ 5 │ 5 ║
║ 11│ К73-1-0.1 │ шт. а 1 │ 3 │ 3 ║
║ 12│ КМ-Б-1 │ шт. а 1 │ 3 │ а3 ║
║ 13│ АЛ30Б │ шт. а 1 │ 10 │ 10 ║
║ 14│ КС133 │ шт. а 1 │ 6 │ 6 ║
║ 15│ КД509 │ шт. а 1 │ 3 │ 3 ║
║ 16│ КТ31Б │ шт. а 2 │ а5 │ 10 ║
║ 17│ ГТ10Б │ шт. а 1 │ 3 │ 3 ║
║ 18│ КТ81Б │ шт. а 1 │ 7 │ 7 ║
║ 19│ КТ908 │ шт. а 1 │ 15 │ 15 ║
║ 20│ К15НТ1 │ шт. │ 1 │ 40 │ 40 ║
║ 21│ С5-1В-10 │ шт. а 10 │ 3 │ 30 ║
║ 22│ ПГ2-Н1П │ шт. а 1 │ 10 │ 10 ║
╟───┴────────────────────┴─────┴────────┴─────────┴─────────────╢
║ Итого 689 ║
╚═══════════════════════════════════════════════════════════════╝
Расход топлива и энергии на изготовление
лабораторного макет Таблица 9.9
╔═══╤══════════════════════╤════════╤═══════════╤════════╤══════╗
║ NN Вид топлива,энергия │ Ед.изм. Расход │ Цен │ Сумма║
║ пп│ │ │на изделие │ (руб.) │(руб.)║
╟───┼──────────────────────┼────────┼───────────┼────────┼──────╢
║ 1 Электроэнергия │ квт.ча │ 2 0.5 а 1а ║
╟───┴──────────────────────┴────────┴───────────┴────────┴──────╢
║ Итого 1а ║
╚═══════════════════════════════════════════════════════════════╝
Основная заработная плата производственных
рабочих Таблица 9.10
╔════╤════════════════════╤═════════╤═══════════════╤═══════════╗
║ NN │ Профессия,разряд │Тарифная │ Трудоемкость Заработок║
║ пп │ │ ставк │ (чел/дней) а (руб.)а ║
║ │ │ (руб.)а │ │ ║
╟────┼────────────────────┼─────────┼───────────────┼───────────╢
║а 1 │ Электромеханик 1р. 7 │ 3 │ 808 ║
╟────┴────────────────────┴─────────┴───────────────┴───────────╢
║ Итого 808 ║
╚═══════════════════════════════════════════════════════════════╝
- 62 -
Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования Таблица 9.11
╔═══╤══════════════════════════╤═══════╤════════════════════════╗
║ NN│ Содержание статей │ Сумма │ Примечание ║
║ пп│ │(руб.) │ ║
╟───┼──────────────────────────┼───────┼────────────────────────╢
║ 1 мортизация оборудования │ 0.028*│ Fi-балансовая стоимость║
║ │ 1 │ │ оборудования. ║
║ =───── Fi Hai Ti │ │ Hai -общая норма амор- ║
║ а 100 │ │ тизации i-того вид ║
║ │ │ │ оборудования ║
║ │ │ │ Ti-доля использования ║
║ │ │ │ i-того вида оборудо- ║
║ │ │ │ вания по данной теме ║
║ │ │ │ за год ║
╟───┼──────────────────────────┼───────┼────────────────────────╢
║ 2 │Эксплуатация оборудования │ │ ║
║ │(кроме расходов на текущийа - │ - ║
║ │ ремонт) │ │ ║
╟───┼──────────────────────────┼───────┼────────────────────────╢
║ 3 │Текущий ремонт а - │ - ║
╟───┼──────────────────────────┼───────┼────────────────────────╢
║ 4 │Внутризаводское переме- │ │ ║
║ │щение грузов - │ - ║
╟───┼──────────────────────────┼───────┼────────────────────────╢
║ 5 │Износ малоценных и быстро-│ │ ║
║ │изнашивающихся инструмен- а - │ - ║
║ │тов и приспособлений │ │ ║
╟───┼──────────────────────────┼───────┼────────────────────────╢
║ 6 │Прочие расходы │ 1а │ - ║
╟───┴──────────────────────────┴───────┴────────────────────────╢
║ Итого 1 ║
╚═══════════════════════════════════════════════════════════════╝
*) Используется электродрель F=700; Ha=5%; Ti= 2 часа
8.4. Расчет нормы времени на разработку программы графичес-
кого ввода.
Исходные данные.
Выполняемые функции:
- графический редактор;
- обработка данных;
- анализ и генерация данных;
Языки програмирования:
-MS Fortran V5.01
-MS Quick C V2.01
- 63 -
Операционная система MS DOS V5.00
Компьютер IBM PC AT 286/287-12 VGA
Расчет:
Степень новизны Кн=1.75 (Таблица 1.3 стр.9 [1])
Степень охвата стандартными функциями Кст=0.9а (Таблица 1.5
стр. 9 [1])
Степень сложности Ксл=1+0.08=1.08 (Формул пп.1.6.1
стр.7, Таблица 1.2 стр.8 [1])
Общий об"ем разработаного программного средства Vo=2410а с-
ловных машинных команд (УМК) (Таблица 2 стр. 17 [1])
Затраты труда на разработку программного средств Тр=1012
чел/дней (Таблица 3.1 стр. 13 [1])
Трудоемкость разработки программного средства по стадиям:
ТЗ Т1=90 чел/дней
ЭП Т2=74 чел/дня
ТП Т3=90 чел/дней
РП Т4=405 чел/дней
ВЭ Т5=115 чел/дней (Формулы пп.1.7 стр.8 [1])
Общая трудоемкость разработки программного средства То=1092
чел/дней То=1092 чел/дня
Время,необходимое н разработку программного средств по
стадиям:(Формула пп.1.10 стр.10 [1]) Таблица 9.12
╔══════════════════════════╤═════╤═════╤═════╤═════╤══════╗
║ Стадия разработки ТЗ ЭП ТП РП Эа ║
╟──────────────────────────┼─────┼─────┼─────┼─────┼──────╢
║ Трудоемкость чел/днейа 90 74 90 │ 405 │ 115а ║
╟──────────────────────────┼─────┼─────┼─────┼─────┼──────╢
║ Кол-во человек а 1 1 а 1 1 1а ║
╟──────────────────────────┼─────┼─────┼─────┼─────┼──────╢
║ Время (дни) 90 74 90 │ 405 │ 115а ║
╚══════════════════════════╧═════╧═════╧═════╧═════╧══════╝
- 64 Общее время, необходимоеа н ввод программного средства в
эксплуатацию Тобщ= 774 дня = 2.58 года
.
- 65 -
10. Охрана труда.
10.1. Исследование вредныха и опасных факторов при выполнении
лабораторной работы.
Лаборатораная работа состоит из двух частей: эксперименталь-
ной и вычислительной. В эксприментальной части производится рабо-
та с лабораторным макетом.В лабораторном макете присутствует опа-
сное для жизни напряжение 220а вольта 50а герц. Это напряжение
питаета трансформаторныйа блок. В остальных блоках лабораторного
макета напряжения не превышают 12 вольт, что не является опасным.
В блоке стабилизатора и блоке нагрузки происходит тепловыделение.
Температура частей этих блоков не превышаета 50а градусова Цель-
сия,что не представляет опасности для человека.
В вычислительной части лабораторной работы производится рас-
чет на ПЭВМ с использованием подсистем АСОНИКА-Э и АСОНИКА-Т. Так
как ПЭВМ являестя электроустановкой, то к ней предъявляются тре-
бования соблюдения всех параметров электробезопасности согласно
ТУ на ПЭВМ. Вредными факторами для человека являются:
-мягкое рентгеновское излучение экрана;
-мерцание экрана с частотой кадровой развертки;
-электростатическое поле вокруг экрана;
-ультрафиолетовое излучение экрана.
10.2.Нормализация микроклимата при работе с ПЭВМ.
В помещении, где становлена ПЭВМ рекомендуется поддержание
микроклимата со следующими характеристиками:
-температура воздуха от 18 до 22 градусов Цельсия;
-содержание влаги в воздухе 10 грамм на кубический метр;
-подвижность воздуха 0.1 метра в секунду;
-освещенность 400-500 люкс;
- 66 -
-яркость экрана ПЭВМ должна быть больше 1/2 яркости поверх-
ности стола, где установлен монитор;
-уровень шума должен быть меньше 40 дБ;
-уровень рентгеновского излучения на растоянии 5 см. от эк-
рана должен быть меньше 100мкР/ч;
-напряженность электростатического должн быть меньше
15кВ/м.
-плотность поток льтрафиолетового излучения должна быть
меньше 10 Вт/кв.м.
В помещении разрешается устанавливать светильники ЛП013,
ЛП031, ЛП033, мощность 40 или 36а Вт. са использованиема ламп
ЛБ,ЛХБ, ЛЭЦ с цветовой температурой 3500-4 градусов К.
Стены в помещении должны иметь антистатическое покрытие.
Запрещается использование полимерных покрытий и пленок на стенах.
Для снижения сталости глаз рекомендуется применение экран-
ных фильтров.
Время непрерывной работы с программами подсистема АСОНИКА не
должно превышать 4 часа.
10.3. Требования к технике безопосности при работе с лабора-
торным макетом.
Корпус блока трансформатора выполнен из диэлектрического ма-
териала. Шасси выполнено из дюралюминия. Клемма заземления шасси
должна быть вывелена на корпус. К этой клемме должно быть подклю-
чено заземление. Шнур питания и вилка должны соответствовать ТУ
на них и на иметь изломов и нарушения изоляции. Сетевойа тумблер
типа ПТ2-2 (напряжение 600 вольт, ток до 2 ампер) отвечает требо-
ваниям электробезопасности. Должны быть использованы сетевые пре-
дохранители в стандартных держателях. Напряжения и температуры в
- 67 -
остальных блоках лабораторного макета не представляют опасности и
не требуют особых мер предосторожности.
10.4. Расчет потока рентгеновского излучения экран монито-
ра. При проведении расчетов на ПЭВМ, рентгеновское излучение на
расстоянии глаз пользователя ослабляется по экспоненциальному за-
кону с увеличением растояния [] Рис.10.1. При максимальном ровне
излучения экрана на растоянии 5 см. в 100 мкР/ч., на растоянии 70
см поток ослабляется в exp(0.05-0.7) раз.
Р70=Р5 exp(R1-R2)
где Р70 - ровень излучения на расстоянии R2
Р5 - ровень излучения на расстоянии R1
R1 - нормируемое расстояние
R2 - расстояние до глаз пользователя
^а Уровень излучения, мкР/ч
║
P0 *
║*
P5а ─╫──*
║а *
║а │ *
║а │ *
║а │ *
P70 ─╫──┼────────────────────────*
║а │ │ *
═══╬══╪════════════════════════╪═════════════════════>
║а 5 70 Расстояние,см
Рис. 10.1
Зависимость ровня излучения экрана ПЭВМ от расстояния
Р70=100 exp(0.05-0.7)
Р70=52.2 мкР/ч
- 68 Таким образом,даже при излучении экрана в 100 мкР/ч, что бы-
вает достаточно редко (большинство мониторов излучаюта на порядок
меньше), ровень излучения, действующий на пользователя, не пре-
вышает
Р=Р70+Ф
где- общий ровень излучения
Ф - ровень естественного радиоктивного фона
Р=52.2+15=67.2 мкР/ч, что является допустимым.
.
- 89 -
Литература.
1. Голомедов А.В. "Транзисторы средней мощности". Справоч-
ник. Москва 1988.
2. Горюнов Н.Н. "Полупроводниковые приборы". Справочник.
Москва 1989.
3. Тумковскийа С.Р. " Разработка методов автоматизированого
схемотехнического проектирования бортовых стройств электропита-
ния радиотехнических систем."
4. Рычин Т.А. "Электрорадиоэлементы". М. "Советское ра
дио". 1976.
5. Бочаров Л.Н. "Эквивалентные схемы и параметры полупро-
водниковых приборов". М. "Энергия". 1973.
6. Радио N9. 1987. Новиков А.А. "Пятивольтовый с системой
защиты". стр.44-48.
7. "Укрупненные нормы времени н разработкуа программых
средств вычислительной техники". Методические казания централь-
ного бюро нормативов по труду ГКпо труду и социальным воп-
росам. М. Издательство стандартов. 1988.
8. Пакет прикладных программ анализа тепловых режимов конс-
трукцийа РЭС "Триадна-1". Описание применения. Анализ тепловых
режимов нетиповых конструкций.
9. Пакет прикладных программ анализа тепловых режимов конс-
трукцийа РЭС "Триадна-1". Описание применения. Анализ тепловых
режимов печатного узла.
10. AutoCAD V10. Руководство пользователя.
11. Агаханяна Т.Н. "Основы транзисторнойа электроники"а М.
Энергия. 1974.
12. Сосновский А.Г. "Измерение температур" М. Издательство
- 90 -
стандартов. 1980.
13. Новицкий П.В. "Электрические измерения неэлектрических
величин" Л. "Энергия". 1985.
14. Сибаров Ю.Г. и др. Охрана труда на ВЦ. М.1985.