Комплексное моделирование электрических и тепловых характеристик линейного стабилизатора напряжений


	Загрузить архив:
	Файл: miem_di1.zip (905kb [zip], Скачиваний: 66) скачать

Аннотация

В дипломнойработе разработана лабораторная работа " Комп-

лексное моделирование электрических и тепловых характеристикли-

нейного стабилизатора напряжения". Произведен электрический, теп-

ловой и комплексный расчеты стабилизатора 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 АСОНИКА 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 элементы21

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 эксперимента 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 Обоснованиенеобходимостиразработки 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 расчетсхемыстабилизатора 49

7.2. Расчет теплового режима блока стабилизатора. 50

7.3. Расчет теплового режима печатного узла 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 макета 59

8.4. Расчет нормы времени на разработкупрограммы 62

10. Охрана труда. 65

10.1. Исследованиевредныхи 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 собойлинейный стабилизатор

напряженияи предназначендля питания устройств на микросхемах

ТТЛ.Лабораторный макет функционально состоит изтрансформатора

(А1),выпрямителя (А2), фильтра (А3), источника постоянного тока

(А4),регулитующего элемента (А5), устройства сравнения (А7),ис-

точника образцового напряжения(А8) (см.Рис1.1)

+12в нестаб.

╔════╗ ╔════╗ │ ╔════╗ ╔════╗ ╔════╗ +5в

──────╢ ╟───────╢ ╟─┴─╢ ╟───┬─╢ ╟──╢ ╟─┬──────

пер.220в ║ А1 ║пер.10в║ А2 ║ ║ А3 ║ │ ║ А5 ║║ А6 ║ │

──────╢ ╟───────╢ ╟───╢ ╟┐│ ║ ║ ║ ║ │ ┌──

╚════╝ ╚════╝ ╚════╝││ ╚═╤══╝ ╚═╤══╝ │ │

─┴─ │ ^ │ │ ─┴─

┌─────────┘ │ │ │

╔═╧══╗ ├─<─────┘ │

║ ║ ││

║ А4 ║ │ ┌───────┤

║ ║ │ │ │

╚═╤══╝ │ ╔══╧═╗ ╔══╧═╗

└───<─────────┴<╢ ╟<─╢ ║

║ А7 ║║ А8 ║

║ ║║ ║

╚══╤═╝╚═╤══╝

─┴─ ─┴─

Рис1.1 Лабораторный макет. Функциональная схема.

Трансформатор А1 представляет собой трансформатортипа 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 диодатипа КД201Б,

включенных по схеме диодного моста и предназначен для выпрямлени-

япитающего напряжения.

Фильтр А3 представляетсобойконденсатор К50-6емкостью

- 5 -

32000 микрофарад и предназначен для сглаживания пульсаций питаю-

щего напряжения.

Блоки А4-А8 образуют линейный стабилизатор напряжения.

Источник постоянноготока А4представляетсобой каскад,

включенный по схеме с общим эмиттером,и предназначен для стаби-

лизации тока нагрузки устройства сравнения А7.

Регулирующий элемент А5 представляет собойсоставнойтран-

зистори предназначен для регулирования выходного напряжения ла-

бораторного макета.

Устройство защиты от короткого замыкания А6 представляет со-

бой каскад, включенный по схеме с общим эмиттером, и предназначен

дляограничения тока нагрузки лабораторного макета при коротком

замыкании.

Устройство сравненияА7 представляет собой дифференциальный

каскад на транзисторной сборке К159НТ1А и предназначено для срав-

нения выходного напряжения лабораторного макета с образцовым нап-

ряжением, поступающим с блока А8.

Источник образцовогонапряжения А8 представляет собой пара-

метрический стабилизатор на стабилитроне КС133А и предназначен для

генерации опорного напряжения для устройства сравнения А7.

Принципиальная схема лабораторного макета приведенанари-

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 устройства.

Между общимпроводом иположительнымплечом выпрямителя

включена емкость С1 32000 микрофарад.Такая большая емкость выб-

- 6 -

- 7 -

рана для снижения пульсаций выходного напряжения при максимальных

токах нагрузки.

Через предохранительFS3 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-

кулабораторного макетаначинаеттечь тококоло 10 мА,что

вызывает свечение светодиода и неможетпривести ккаким-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 вольт относительноточки"+"

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 увеличении тока кол-

лектора напряжениенаR13 относительноточки"+" диодаVD6

увеличивается, что ведет к уменьшению напряжения на переходе база

-эмиттер VT1 и его закрыванию.При уменьшениитока коллектора,

напряжениена 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, собранный натранзисторахVT2-VT4

представляет собой составной транзистор по схеме с дополнительной

симметрией. Такая схема включения дает меньшее напряжение насыще-

ния перехода коллектор-эмиттер составного транзистора вотличие

от традиционной схемы при использовании транзисторов с одинаковой

- 8 -

проводимостью.[ ] Регулирующийэлементуправялется током.При

увеличении тока через переход база-эмиттер транзистора VT2,он от-

крывается и тем самым увеличивает ток черезпереход база-эмиттер

транзистора VT3. Это ведет к открыванию VT3 и увеличению тока че-

рез переход база-эмиттер транзистора VT4 иегооткрыванию. При

уменьшениитока через переход база-эмиттер VT2 происходит обрат-

ный процесс и, в результате, VT4 закрывается.

Устройство защиты от короткого замыкания собрано на транзис-

торе VT5,резисторах R16-R21,R14 и R15. Устройство работает сле-

дующим образом. Делитель напряжения на резисторах R15 и R14 зада-

етнапряжение смещениятранзистораVT5. ТокколлектораVT5

зависитот напряжения на переходе база-эмиттер. Это напряжение

складывается из падения напряжения напоследовательно включенных

R16-R21при протеканиитока нагрузки и напряжения,снимаемого с

движка подстроечного резистора R15.При увеличении тока нагрузки

падение напряжения на R16-R21 увеличивается, что ведет к увеличе-

нию напряжения на переходе база-эмиттер VT5 и увеличению его тока

коллектора. При открывании VT5 происходит уменьшение управляющего

тока регулирующего элемента. Таким образом,происходит ограничение

тока нагрузки. Порог ограничения регулируется подстроечным резис-

тором R7.

Источник образцовогонапряжения состоит из резистора R26 и

стаблитрона VD7 и образует параметрический стабилизатор напряже-

ния.Резистор R26 ограничивает ток через стаблитрон на уровне 20

миллиампер, что необходимо для того, чтобы при понижении напряже-

нияна выходестабилизатора ток через стаблитрон не уменьшился

ниже номинального.

Устройство сравнениясостоит 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 VT6.1имеет постоянноенапряжение смещения,а

напряжение смещения VT6.2 зависит от напряжения в точке 1 (см.

Рис1.3.).При увеличении напряжения в точке 1 напряжение на базе

VT6.2 увеличивается,что ведет к его открыванию.Так каксумма

токовчерез VT6.1 и VT6.2 - величина постоянная и равна току ис-

точника J1,то при открывании VT6.2 происходит перераспределение

токови токчерезVT6.2 увеличиваетсяна столько,на сколько

уменьшается ток через VT6.1.

Конденсатор С2предназначен для устранения высокочастотного

возбуждения устройства.

Работа лабораторного макета в комплексе происходит следующим

образом.Напряжение, поступающее с выпрямителя и фильтра на кол-

лекторVT4, благодаря начальному напряжению смещения составного

транзистора VT2-VT3-VT4 током через VT1 проходит на выход схемы,

делится делителем R22,R23,R24 и сравнивается с опорным напряжени-

ем в дифференциальном каскаде на VT6, который генерирует ток, уп-

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,увеличение тока через VT6.2 ведет к уменьщению управляющего

тока VT2-VT3-VT4 и его закрыванию, что приводит к снижению напря-

жения на нагрузке и обратным процессам. Для сохранения стабилиза-

- 10 -

- 11 -

торав равновесиии предотвращения самовозбуждения в каскад на

VT6 введен конденсатор С2,образующий отрицательную обратную связь

по переменному току высокой частоты.

Диод VD8 служит для индикации напряжения навыходелабора-

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 рисунке2.1 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):

- оценка работоспособностиданного варианта принципиальной

электрической схемы РЭС и соответствие ее характеристик требова-

ниям технического задания;

- выбор наилучшеговариантапринципиальнойэлектрической

схемы;

- определение режимов работы все элементов и измененеприн-

ципиальнойэлектрической схемыс целью улучшения коэффициентов

нагрузок элементов;

- оценка наилучшеговарианта конструкии РЭС с точки зрения

тепловых и механических воздействий;

- определениетепловых и механических характеристик данной

конструкции РЭС;

- анализ и обеспечение стабильности РЭС с учетом различных-

тепловых, механических, климатических и других-воздействий;

- анализ и обеспечение безотказности работы РЭС по внезапным

и постепенным отказам.

- 13 -

┌──────────────┐ ┌─────────────┐

│Принципиальная│ │ Эскиз │

│электрическая │ │ конструкции │

│ схема │ │ │

└────┬─┬───────┘ └──┬─┬──┬─────┘

│ │ │ ││

Топология схемы│ │Перечень ЭРЭ │ │ └────┐

и параметры ЭРЭ│ │и их параметры │ │ │

┌──────────┘ └───────────────────────────────┼─┼────┐│

│ ┌────────────────────┘ │ ││

│ │Геометрические и │ │ │

│ │теплофизические │ ││

│ │параметры ┌────────┘ │ │

│ │ │ ││

│ │ │ ││ k

V V V VV

╔═════╧═══╗ мощности ╔════╧════╗ ╔════╧════╗ ╔════╧══╧═╗

║АСОНИКА-Э║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;

- расчет квазистационарного режима работы электронных схем;

- расчет спектральных составляющих выходных сигналов;

- расчет относительных функций чувствительности выходных ха-

рактеристик к изменению параметров схемы.

Подсистема АСОНИКА-Эпозволяет проводить анализ электронных

- 14 -

схем, содержащих следущие компоненты:

- резисторы;

- конденсаторы;

- индуктивности;

- диоды и стаблитроны;

- транзисторы;

- операционные усилители;

2.3 Структурная схема подсистемы АСОНИКА-Э.

Структурная схема подсистемыАСОНИКА-Э, отражающаясостав

системыи взаимодействие между блоками, приведена на рисунке 2.2.

Группирование по блокамприозведенона основефункционального

назначения набора подпрограмм.

Описание блоков подсистемы АСОНИКА-Э.

1. Управляющая программа подсистемы

- управляет работой подсистемы в зависимости от исходной уп-

равляющей информации;

- при 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;

- производитсинтаксический и частичный семантический конт-

роль входных данных.

2.2 Редактор исходной информации.

- подключает во входной поток данныеиз библиотекимоделей

электрорадиоэлементов и макромоделей функциональных узлов;

- 15 -

╔═══════════════════════════════════════════════════════════════╗

║ Управляющая 1.║

║ программа ║

╚════════╤════════════════╤══════════════╤═══════════════╤══════╝

│ │ │ │

╔════════╧═══════╗╔═══════╧══════╗╔══════╧═══════╗╔══════╧══════╗

║Ввод и обработка║║Формирование ║║Расчет ║║Расчет ║

║исходной инфор- ║║математической║║математической║║выходных ║

║мации ║║модели схемы║║модели схемы║║характеристик║

║ ║║ ║║ ║║и их интер-║

║ 2 ║║3 ║║4 ║║претация 5║

╚╤═══════════════╝╚╤═════════════╝╚═╤════════════╝╚╤════════════╝

│ │ │ │

│ ╔═════════════╗ │ ╔════════════╗ │ ╔══════════╗ │ ╔══════════╗

│ ║Транслятор ║ │ ║Программа ║ │ ║Программа ║ │ ║Программа ║

│ ║исходной ║ │ ║формирования║ │ ║решения ║ │ ║расчета ║

├─╢модели ║ ├─╢модели в ║ ├─╢системы 4.1 ├─╢выходных ║

│ ║ ║ │ ║статическом ║ │ ║линейных║ │ ║характе-║

│ ║ 2.1 ║ │ ║режиме3.1 ║ │ ║уравнений ║ │ ║ристик 5.1║

│ ╚═════════════╝ │ ╚════════════╝ │ ╚══════════╝ │ ╚══════════╝

│ │ │ │

│ ╔═════════════╗ │ ╔════════════╗ │ ╔══════════╗ │ ╔══════════╗

│ ║Редактор ║ │ ║Программа ║ │ ║Программа ║ │ ║Программа ║

│ ║исходной ║ │ ║формирования║ │ ║решения ║ │ ║печати ║

├─╢информации ║ ├─╢модели в ║ ├─╫системы 4.2 ├─╢таблиц и║

│ ║ ║ │ ║частотной ║ │ ║нелинейных║ │ ║графиков║

│ ║ 2.2║ │ ║области3.2║ │ ║уравнений ║ │ ║ 5.2║

│ ╚═════════════╝ │ ╚════════════╝ │ ╚══════════╝ │ ╚══════════╝

│ │ │ │

│ ╔═════════════╗ │ ╔════════════╗ │ ╔══════════╗ │ ╔══════════╗

│ ║Библиотека ║ │ ║Программа ║ │ ║Программа ║ │ ║Программа ║

└─╢моделей ║ │ ║формирования║ │ ║решения ║ │ ║обмена с║

║ ║ ├─╢модели во ║ ├─╢системы ║ ├─╢другими ║

║ ║ │ ║временной ║ │ ║дифференци║ │ ║подсисте- ║

║ ║ │ ║области ║ │ ║альных 4.3║ │ ║мами 5.3║

║ 2.3║ │ ║ 3.3║ │ ║уравнений ║ │ ║АСОНИКА ║

╚═════════════╝ │ ╚════════════╝ │ ╚══════════╝ │ ╚══════════╝

│ │ │

│ ╔════════════╗ │ ╔══════════╗ │ ╔══════════╗

│ ║Программа ║ │ ║Программа ║ │ ║Файл про- ║

│ ║формирования║ │ ║расчета ║ │ ║екта базы ║

└─╢модели ║ └─╢установив-║ └─╢данных ║

║чувствитель-║ ║шегося ║ ║ ║

║ности 3.4║ ║режима 4.4║ ║ 5.4║

╚════════════╝ ╚══════════╝ ╚══════════╝

Рис.2.2. Структурная схема подсистемы АСОНИКА-Э

- редактированиеполной информацииосхеме в текстовом и

графическом виде.

- 16 -

3. Формирование математической модели схемы

3.1. Формирование математической модели схемыв статическом

режиме - формирует математическую модель схемы для расчета стати-

ческого режима схемы.

3.2. Формированиематематическоймодели 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 схемыво временной

области - формирует математическую модель схемы для расчета режи-

ма работы схемы при подаче на вход сигнала произвольной формы.

3.4. Формированиематематичесих моделей чувствительности -

формирует математические модели для расчета функций чувствитель-

ности выходных характеристик к параметрам схемы.

4. Расчет математической модели схемы

4.1. Программарешения систем линейных алгебраических урав-

нений - решает систему линейных алгебраических уравнений методом

LU разложения.

4.2. Программарешения системнелинейных алгебраических

уравнений- решаетсистему нелинейных алгебраических уравнений

методом Ньютона-Рафсона.

4.3. Программарешения систем дифференциальных уравнений -

решает систему дифференциальных уравнений циклическим явно-неяв-

ным методом.

4.4. Программарасчета установившегосярежима- находит

среднеквадратическоерещение системы линейных уравнений с помощью

QR алгоритма.

5. Расчет выходных характеристик и интерпретация результатов

расчета.

5.1. Программарасчета выходных характеристик -рассчитывает

- 17 -

напряжения,токи и мощности на элементах схемы, спектральные ха-

рактеристики выходных сигналов.

5.2. Программа вывода на экран и принтер таблици 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-Эразбивается на

две группы: описательная и управляющая.

К описательной информации относится:

- топология схемы;

- номиналы, названияи типы ЭРЭ;

К управляющей информации относится:

- вид расчета;

- вид воздействия и его характеристики;

- граничные условия 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 узлах 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 частьюсистемыАСОНИКА и

пpeдназначeна для модeлиpования тeпловыxpeжимовконcтpуктивныx

узлов ( КУ ) РЭС.

3.1 Структурная схема подсистемы АСОНИКА-Т.

Структурная схемаподсистемы АСОНИКА-Т приведена на рисунке

3.1.

╔═══════════════════════════════════════════════════════════════╗

║ Управляющая ║

║ программа ║

╚════════╤════════════════════╤═════════════════════════╤═══════╝

│ │ │

╔══════╧══════╗ ╔══════╧═══════╗ ╔═══════╧══════╗

║Организация║ ║ Формирование ║ ║Ввод ║

║теплового ║ ║ результатов║ ║исходных ║

║режим РЭС ║ ║ анализа ║ ║данных ║

╚══════╤══════╝ ╚══════╤═══════╝ ╚═══════╤══════╝

├────────────────────┼─────────────────────────┤

╔══════╧══════╗ ╔══════╧═══════╗ ╔═══════╧══════╗

║Формирование ║ ║ Формирование ║ ║Решение ║

║модели теп-║ ║ системы нели-║ ║системы нели- ║

║лового про-║ ║ нейных алгеб-║ ║нейных алгеб- ║

║цесса в РЭС║ ║ раических ║ ║раических ║

║ ║ ║ уравнений ║ ║уравнений ║

╚══════╤══════╝ ╚══════════════╝ ╚══════════════╝

│

╔══════╧══════╗

║Библиотека ║

║основных ║

║законов теп- ║

║лообмена ║

╚═════════════╝

Рис.3.1. Структурная схема подсистемы АСОНИКА-Т

Управляющая программа представляет собойголовную программу

и обеспечивает передачу управления 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 анализапредназначендля

- 21 -

представления результатов анализа тепловых режимов РЭС в удобной

для пользователя форме.

Блок ввода исходных данных предназначен для ввода икоррек-

ции исходных данных для расчета в удобной для пользователя форме.

Блок формирования модели теплового процессаРЭСпроизводит

синтез модели теплового процесса на основании информации из блока

ввода исходных данных.

Блок формированиясистемы нелинейных алгебраических уравне-

ний производит построение системы нелинейных алгебраических урав-

нений, описывающей модель теплового процесса на основании матема-

тической модели тепловыхпроцессовв РЭСиосновных законов

теплообмена.

Блок решениясистемы нелинейныхалгебраических уравнений

производит решение системы нелинейных алгебраическихуравнений

методом Ньютона-Рафсона.

Блок библиотекиосновных законов теплообмена содержит дан-

ные, описывающие все возможные формы теплообмена в РЭС.

3.2. Конструктивные элементыс автоматическимпостроением

модели.

Подсистема АСОНИКА-Тпроизводит автоматическоепостроение

моделии расчет следующих видов конструктивных узлов РЭС.

Пeчатный узeл( ПУ ) - пeчатная плата (ПП) c pаcположeнными

на одной или двуxcтоpонаxэлeктpоpадиоэлeмeнтами(ЭРЭ).Споcоб

кpeплeния ЭРЭ - pаcпайка в отвepcтияx.Кpeплeниe ПУ - пpоизволь-

ноe.

Пeчатная вcтавка(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 двуxcтоpонмногоcлойным пeчатным

монтажом c уcтановлeнными на нeм ЭРЭ. Обычный cпоcоб кpeплeния ФЯ

- уcтановка ФЯ в мeталличecкую pамку по контуpу.

Микpоcбоpка (МСБ) - микpоэлeктpонноe изделиечаcтного

пpимeнeния типа гибpидно-интeгpальной cxeмы (ГИС), cоcтоящаяиз

плоcкойподложки, накотоpоймогут pаcпогатьcяналюбой ee

повepxноcтиэлeмeнты, компонeнтыи интeгpальныe микpоcxeмы

(коpпуcиpованныeи бecкоpпуcныe),pазличныe пленочныe элeмeнты.

МСБ можeт имeть cобcтвeнный коpпуc(коpпуcныe МСБ) или уcтанавли-

ватьcяв РЭСпутeм нeпоcpeдcтвeнного кpeплeния пpи помощи клeя

или пайки подложки к мecту уcтановки(бecкоpпусная МСБ).

Возможно модeлиpованиeтeплового peжима КУ,уcтановлeнныx

как автономно,так и в cоcтавe блока РЭСна pазличныxcтадияx

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 тeплофизичecкимпаpамeтpамконcтpук-

тивногоузлаи элeктpоpадиоэлeмeнтов для пpямоугольныx ПУ c од-

ноcтоpонними двуxcтоpониммонтажомc pазличными уcловиями

оxлаждeния:пpи давлeнииокpужающeговоздуxа от20до 7600

мм.pт.cт.в уcловияx ecтecтвeнного,вынуждeнного (обдув,пpодув)

воздушногои 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 модeлиpованияможетбыть получeнаcлeдующая

выxодная инфоpмация:

- иcxодныe данныe опиcания об'eкта модeлиpованиядлявизу-

ального контpоля;

- каpта тeпловыx peжимов pаботы элeктpоpадиоэлeмeнтов, уcта-

новлeныx на КУ ( стационаpный тепловой pежим )

- каpта тепловых pежимов pаботы ЭРЭ,установленных на КУв

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 указания к лабораторной работе " Комплексное

моделированиеэлектрических 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 сучетомвлияний

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 экспериментаисделать

выводы.

4.3 Порядок выполнения работы.

4.3.1. Экспериментальная часть.

4.3.1.1. Собрать лабораторную установкусогласносхеме на

рисунке 4.1.

4.3.1.2. Установить тумблер S2 "Нагрузка"вположение "10

ом".

4.3.1.3. Включить лабораторную установку.

4.3.1.4. Проверитьсвечение светодиода в блоке стабилизато-

ра.Если светодиод не горит, это говорит о неисправности лабора-

торного макета.

4.3.1.5. Установить тумблер S2 "Нагрузка"в положение"2

ом".

- 25 -

- 26 -

- 27 -

4.3.1.6. Измерить выходное напряжениестабилизатора и, ис-

пользуя точное значение сопротивления нагрузки (Таблица 4.1) рас-

считать ток через нагрузку. Измерения следует производить как мож-

нобыстрее 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 течение20-30ми-

нут.

4.3.1.8. Измерить напряжениена нагрузкеисопротивления

термодатчиков.Переключение термодатчиков производится тумблером

S3.

4.3.1.9. Сопротивлениятермодатчиков производить сериями по

10 замеров в серии. Интервал между сериями 3 минуты.

4.3.1.10. Рассчитать среднееарифметическое значение сопро-

тивления.

4.3.1.11. Используя градуировочную кривую Рис.4.3,определить

температуры в точках, где установлены 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"произвести вводпринципиальной

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 компьютереIBMPC

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. Установить типконструкционногоузла -печатный

узел.

Теплофизические характеристики компонентов

стабилизатора Таблица 4.2

╔══════════╤═══════════╤═════════╤═══════════╤═══════╤═════════╗

║ Тип │ Внутреннее│Тепловое │ Макс. │ Коэф. │ Площадь ║

║компонента│ тепловое │сопротив-│температура│черноты│ поверх║

║ │ сопротив- │ ление │ корпуса│поверх-│ ности ║

║ │ ление │крепления│ гр.С │ ности │ кв.мм.║

║ │ Вт/К │Вт/К │ │ │ ║

╟──────────┼───────────┼─────────┼───────────┼───────┼─────────╢

║С1-4-0.125│ 1 │8.38 │ 100. │ 0.75│ 44. ║

║СП3-38б │ 1 │8.22 │ 100. │ 0.75│ 184. ║

║МЛТ-0.5 │ 1 │4.18 │ 100. │ 0.75│ 108. ║

║КМ-5б │ 1 │13. │ 100. │ 0.75│ 142. ║

║К53-1А │ 1 │13. │ 100. │ 0.75│ 227. ║

║КД509 │ 3.4 │16.75 │ 100. │ 0.75│ 69. ║

║КС133А │ 2.5 │11.1 │ 120. │ 0.75│ 151. ║

║ГТ108 │ 1 │16.8 │ 120. │ 0.75│ 51.8 ║

║КТ315 │ 1 │24.3 │ 120. │ 0.75│ 88. ║

║КТ814 │ 5.8 │ 100.5 │ 120. │ 0.75│ 580. *║

║К159НТ1 │ 1 │12.6 │ 120. │ 0.75│ 138. ║

╚══════════╧═══════════╧═════════╧═══════════╧═══════╧═════════╝

*) К транзистору прикреплена аллюминиевая пластина 25х20 мм.

4.3.3.4. Ввести исходные данные изпринципиальнойэлектри-

- 30 -

ческой схемы и конструкции печатного узла, режимы работы элемен-

тов по результатам электрического расчета,и ихтеплофизические

характеристикииз Таблицы 4.2.и условия охлаждения из таблицы

4.3.

4.3.3.5. Произвести стационарный расчет.

4.3.3.6. Посмотреть и распечатать температурынаэлементах

схемы.

4.3.3.7. Выйти из подсистемы.

Условия охлажденияповерхностей печатного

узла. Таблица 4.3

╔═════════════════╤════════════╤════════════════════════════════╗

║ Поверхность │ Вид │ Характеристики ║

║ │охлаждения ├──────┬────┬─────┬──────┬───────╢

║ │ │Размер│Тол-│темп.│давле-│темп.║

║ ││мм. │щина│воз- │ние │поверх-║

║ ││ │ мм.│духа │воз-│ности ║

║ ││ │ │гр.С │духа│ гр.С║

║ ││ │ │ │мм. │ ║

║ ││ │ │ │рт.ст.│ ║

╟─────────────────┼────────────┼──────┼────┼─────┼──────┼───────╢

║Поверхность 1 │естественная│50х160│ -│ 45 │760 │ 33 ║

║(сторона деталей)│конвекция │ │ │ │ │ ║

║ │с неразвитой│ │ │ │ │ ║

║ │поверхности │ │ │ │ │ ║

║ │и излучение │ │ │ │ │ ║

╟─────────────────┼────────────┼──────┼────┼─────┼──────┼───────╢

║Поверхность 2 │теплообмен│50х160│ 10 │ 44│ - │- ║

║(сторона монтажа)│через тон-│ │ │ │ │ ║

║ │кую воздуш- │ │ │ │ │ ║

║ │ную про- │ │ │ │ │ ║

║ │слойку │ │ │ │ │ ║

╚═════════════════╧════════════╧══════╧════╧═════╧══════╧═══════╝

4.3.4. Комплексный расчет

4.3.4.1. Используяпрограмму 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 допускаютсялица,изучившие

инструкциюпо 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 дляпроведения лабораторных

работ. С помощью лабораторного макета необходимо обеспечить такие

условия,при которых было бы заметно влияние температурныхвоз-

действий на работу элементов макета. Таким образом,при разработке

конструкции лабораторного макета ставилисьследующие требования:

- обеспечить тяжелые,но допустимые тепловые режимы элемен-

тов;

- по возможности выделить элементы, не подлежащие исследова-

нию,в отдельный блок;

- установитьэлектрические датчики температуры,вносящие ми-

нимальные искажения в температурное поле исследуемогоконструк-

тивного узла;

- изготовить корпус исследуемого блока из прозрачногомате-

риала.

В соответствии с этими требованиямиразработана конструкция

лабораторного макета, состоящего из двух блоков: блока стабилиза-

тора и блока питания и нагрузки.

5.2. Конструкция блока стабилизатора.

Блок стабилизатора представляетсобой конструктивныйузел

типаблок ипредназначен для исследования тепловых процессов в

нетиповой конструкции с ручным построением модели процессовтеп-

лопередачи.Расчет теплового режима блока стабилизатора не реко-

мендуется производить в процессе выполнения лабораторной работы.

Тепловойрежимблокабудет расчитан один раз и по результатам

этого расчета при выполнении лабораторной работы будетпроизво-

диться расчет теплового режима печатного узла стабилизатора.

- 33 -

Блок стабилизатора состоит изкорпуса, крышки,радиатора,

печатногоузла, 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 пластинчатыйдвухстороннийрадиатор, на

котором установлен транзистор Т4.

Внутри корпуса установлен печатный узелстабилизатора.Пе-

чатный узел крепится на винтах к корпусу через втулки.

Печатный узел стабилизатора представляет собой печатную пла-

туиз фольгированого гетинакса с установлеными на ней электрора-

диоэлементами.Эскиз конструкции печатного узла приведен нари-

сунке 5.2.

На печатнойплате 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 боковой стороне корпуса установлена розетка раз"ема типа

СРН. Все внешние соединения осуществляются через этот раз"ем.

На передней стенке корпуса установлена плата переключателей.

Сквозь прямоугольное отверстие вкорпуседвижки переключателей

выведены наружу и доступны для переключения.

Измерение температуры элементовстабилизатора производится

датчикомна основе легированного кремния.При разработке конс-

трукции макета рассматривались несколько типов датчиков. Термопа-

ра обеспечивает достаточную точность,но не устраивает необходи-

мостью держать горячий спай внутри корпусаблокастабилизатора,

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 пригоденцифровойизмери-

тельный прибор В7-16.

5.3. Конструкция блока стабилизатора и нагрузки.

Блок питанияи нагрузкипредставляет собой блок в котором

расположены трансформатор, выпрямитель, фильтрующие конденсаторы,

плата нагрузки и коммутирующие элементы.

Блок питания соединяется сблоком стабилизаторажгутомс

раз"емом.

Корпус блокапитания выполнен из фольгированного гетинакса

фольгой внутрь.Пластины корпуса крепятся друг кдругу пайкой.

Крышка выполнена такжеиз фольгированного гетинакса и крепится к

корпусу на четырех винтах М3.

Все элементы блока питания и нагрузки собранынашасси из

дюралюминия.Диоды VD1-VD4 установлены 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 шассиуголками.

Платанагрузки представляет собой печатный узел,на котором уста-

новлены нагрузочные резисторы. Плата крепится к шасси на уголках.

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 ипредохранителикрепятся непосредственно к корпусу в от-

верстиях.

- 37 -

6. Программа графического ввода подсистемы АСОНИКА_Э

6.1 Обоснованиенеобходимости разработки программы графи-

ческого ввода.

В ранних версиях подсистемы АСОНИКА-Э ввод информации о схе-

мепроизводился с помощью входного языка,что было обусловлено

применением техники, не позволяющей работать с изображениями.

При развитииподсистемы возникланеобходимостьупростить

ввод информации до процесса рисования принципиальной электричес-

койсхемы. Появление техники более высокого уровня (Электроника

МС 0585,Robotron CM1910, IBM PC), обладающей широкими графичес-

кимивозможностями, позволило создать программы-оболочки и прог-

раммы интерпретации выходной информации.

При разработке программы графического ввода ставилась задача

максимально простого ввода топологии и номиналовбез специальных

языков и кодировок.

Программа графического вводапозволяет 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

электрическойпринципиальнойсхемы и автоматической простановки

узлов.

Программа представляетсобой наборподпрограммна языках

Фортран и Си,выполняющих различные функции и операциивводаи

отображенияинформации сединственной 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 углов поворотов;

-массив названий;

-массив типов/номиналов;

-массив узлов 1;

-массив узлов 2;

-массив узлов 3;

-массив узлов 4;

6.2.4. Принцип работы программы графического ввода.

Ввод топологиисхемы происходитметодомнепосредственной

прорисовки электрической принципиальнойсхемына экране,ввод

названийи номиналов-подписыванием справа вверху от каждого

элемента схемы, а простановка узлов - автоматически.

При вводе принципиальнаяэлектрическаясхема 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;(в существующей версии наподдержива-

ется пр расчете)

-источник тока;

-источник напряжения;

-соеденители пяти видов;

-соединение с корпусом.

Обозначение элемента состоит из двух строк по 6символовв

каждой, причем в первой строке пишется название (R1,T1 или дру-

гое) а во второй - тип (напримерКТ312)или номинал(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, а 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 CGA640х200 точекработа

затруднена из-за низкого качества изображения.

При работе используется графический шрифтModernиз файла

modern.fon.

6.2.6. Структурная схема программы графического ввода.

Структурная схемапрограммы 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,U4в блоке UZELS

=4-НАДПИСИ+ЭЛЕМЕНТЫ

=5-ЭЛЕМЕНТЫ+УЗЛЫ

=6-ВСЕ

SUBROUTINE ASKS(X0,Y0,STR)

Запрашивает в точке X0,Y0 ввод строки STR названияэлемента

и обеспечивает редактирование и подписывание на экране.

SUBROUTINE ANALR(IX,IY,DL,K,IALF)

Анализирует тип действия в зависимости от нажатой клавишии

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=0 обработано произошло ли перемещение

c iflag=1 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-записьмассивов буфера K,IALF,NAZV,NOM в

файл с именем FIL,контролируетрасширение, принеобходимости

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=1 - верхняя СТРОКА одинакова во всех режимах

- 43 -

C NUMBER=2 - нижняя строка при работе редактора UNIT

C NUMBER=3 - нижняя строка при работе редактора MARK

subroutine get_u(pole)

Считывает изматрицы протяжкиPOLEрасположения узлов в

массивы U1,U2,U3,U4 из COMMON

SUBROUTINE SETFONTSIZE(FNAME,H1,W1)

C Создает строку опции размера загружаемого шрифта,

cустанавливает шрифт высотой H1,шириной W1,

cс именем FNAME и помещает эти параметры в

cCOMMON/texting/ -блок

subroutine element(i,j,pole,nuz_tek)

Проверяет наличие в точке i,j матрицы POLE элемента, вызыва-

ющего генерацию нового узла.Если элемент найден , то в открытые

непронумерованые узлы устанавливается номер узла nuz_tek+1

SUBROUTINE DRAW_UZ(IXN,IYN)

Прорисовывает номераузлов наэкранес 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=0 -ПОВОРОТ НА 0 ГРАДУСОВ

C =1 - 90

C =2 - 180

C =3 - 270

C ZK-КОЭФ МАСШТАБИРОВАН.

SUBROUTINE RIS(I,J,DL,IALF,K,IWR)

Прорисовывает элементв ячейкеi,j с величиной dl мм.из

массивов K и IALF при

iwr=0 - черным

iwr=1 - белым

subroutine renum

Перенумеровывает узлы 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 узла.Если элемент найден , то в отк-

рытые непронумерованые узлы устанавливается входящий номер узла.

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 узлов

c 90 - непронумерованный узел

Создает матрицу,описывающую топологию схемы для нумерации уз-

лов и производит нумерацию узлов схемы.

SUBROUTINE WRSTRING(XT,YT,STR,IWR)

Прорисовывает впрямоугольник с нижним левым углом в точке

XT,Yt и размерами,соответствующими свободномуместуна экране

строку из 1-6 символов с автоматическим масштабированием длиныи

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 узла черным цветом на белом фоне

subroutine wr_uz(ixn,iyn,ix,iy)

Прорисовывает для ячейки ixn,iyn,ix,iy пронумерованные узлы

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 условияпротянутости узла в ячейке.Применяется

для проверки условия окончания протяжки. Возвращаемое значение:

c -1 - ошибка m1

c 0 - необработано m3

c 1 - обработано m2

subroutine SETVIDEO()

Определяет аппаратные средства графических средствиуста-

навливает графический режим максимального разрешения

SUBROUTINE SETPORT(N)

C N=0 - Установить видеопорт на часть экрана для вывода графики

C N=1 - Установить 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 графическиеподпрограммы работают с вещественными окон-

ными координатами, устанавливаемыми в программе setport, что поз-

воляетсделать графические построения независимыми от разрешения

монитора.

6.2.7. Описание работы с программой графического ввода.

При работе программа может находится в двух режимах-ввод

топологии и ввод надписей.При вводе топологии на экране отобра-

жается толстый крест,в котором помещаетсяизображение 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

выбираются предыдущие или следу-

ющие однотипные элементы,а клавишей производитсяповорот

элемента на 90 градусов по часовой стрелке. Крест перемешается по

- 48 -

экрану с помощью стрелок на клавиатуре.

При работе врежимеввода надписей на экране отображается

квадрат с курсором в верхней части.При нажатиикурсор

перемещаетсяна 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 вводитсявсянеобходимая

для электрическогорасчета информация.При выходе из программы

графического вводапроисходитавтоматическаянумерация узлов

схемы, которыеотображаются на экране.Для просмотра нумерации

узлов, не выходя из программыграфическоговвода надонажать

клавишу F7.

- 49 -

7. Расчет характеристик лабораторного макета.

7.1.Электрический расчетсхемы стабилизатора лабораторного

макета.

Электрический расчетстабилизатора 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 программыграфи-

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 ( в лабораторноммакете-

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 схарактеристика-

ми:

- постоянная составляющая12 вольт;

- переменная составляющая(амплитуда) 200 милливольт;

- период переменной составляющей20 миллисекунд;

- начальная фаза0 градусов;

и постоянное сопротивление нагрузки 2 ом.

Получаем навыходе пульсирующее напряжение с характеристи-

ками:

- постоянная составляющая5.02 вольт;

- 50 -

- переменная составляющая(амплитуда) 600 микровольт;

- период переменной составляющей20 миллисекунд;

- начальная фаза180 градусов;

Таким образом, амплитудапульсаций выходного напряжения

уменьшенав 330 раз. Что вполне приемлемо для питания микросхем

ТТЛ. Графики работы стабилизатора см. Приложение 1.

Зададим постоянное питающее напряжение 12 вольт, а 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 производитсяс использованием подсистемы АСОНИКА-Т.

Тип конструкйии - нетиповая с ручным построениеммодели тепловых

процессов.

Условные обозначения механизмов теплопередачи Таблица 7.1

╔═══════════════════════╤═════════════╤═════════════════════════╗

║Условное обозначение │ Номер ветви │ Механизм теплопередачи║

╟───────────────────────┼─────────────┼─────────────────────────╢

║ │ 2 │ Расчитываемое тепловое ║

║ │ │ сопротивление ║

╟───────────────────────┼─────────────┼─────────────────────────╢

║ │ 11 │ Контактный теплообмен с ║

║ │ │ пятном прямоугольной ║

║ │ │ формы. ║

╟───────────────────────┼─────────────┼─────────────────────────╢

║ │ 16 │ Излучение ║

╟───────────────────────┼─────────────┼─────────────────────────╢

║ │ 26 │ Естественная конвекция ║

║ │ │ с неразвитой поверхности║

╟───────────────────────┼─────────────┼─────────────────────────╢

║ │ 36 │ Конвективно-кондуктивно-║

║ │ │ лучистая теплопередача║

║ │ │ с развитой поверхности║

╟───────────────────────┼─────────────┼─────────────────────────╢

║ │ 41 │ теплообмен через тонкую ║

║ │ │ воздушную прослойку ║

╚═══════════════════════╧═════════════╧═════════════════════════╝

- 51 -

Эскиз конструкции блока приведен на рисунке 5.1. Дляданной

конструкциипостроена тепловаямодель,приведенная на рисунке

7.1.

Условные обозначениямеханизмов теплопередачприведеныв

таблице 7.1.

Соответствие номеровузлов элементам конструкции стабилиза-

тора приведено в таблице 7.2.

Соответствие номеров узлов тепловой

модели элементам конструкции блока.Таблица 7.2

╔═══════════════╤═══════════════════════════════════════════════╗

║ Номер узла │Элемент конструкции ║

╟───────────────┼───────────────────────────────────────────────╢

║ 1 │ Передняя стенка корпуса ║

║ 2 │ Левая стенка корпуса ║

║ 3 │ Задняя стенка корпуса ║

║ 4 │ Радиатор ║

║ 5 │ Нижняя стенка корпуса ║

║ 6 │ Крышка ║

║ 7 │ Печатный узел║

║ 8 │ воздушная среда внутри блока ║

║ 9 │ окружающая воздушная среда ║

╚═══════════════╧═══════════════════════════════════════════════╝

В результате расчета получена карта температур в узлах моде-

ли,приведенная в приложении 2.На основании температур элементов

блокаможно получить параметры окружающей среды для расчета теп-

лового режима печатного узла стабилизатора.

7.3. Расчет теплового режима печатного узла стабилизатора.

Расчет производится с использованиемподсистемы АСОНИКА-Т.

Типконструкции - печатный узел 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 -

понентоврассчитаны с помощью программыв составеподсистемы

АСОНИКА-Т и приведены в таблице 7.3

Теплофизические характеристики компонентов

стабилизатора Таблица 7.3

╔══════════╤═══════════╤═════════╤═══════════╤═══════╤═════════╗

║ Тип │ Внутреннее│Тепловое │ Макс. │ Коэф. │ Площадь ║

║компонента│ тепловое │сопротив-│температура│черноты│ поверх- ║

║ │ сопротив- │ ление │ корпуса│поверх-│ ности ║

║ │ ление │крепления│ гр.С │ ности │ кв.мм.║

║ │ Вт/К │Вт/К │ │ │ ║

╟──────────┼───────────┼─────────┼───────────┼───────┼─────────╢

║С1-4-0.125│ 1 │8.38 │ 100. │ 0.75│ 44. ║

║СП3-38б │ 1 │ 8.22 │ 100. │ 0.75│ 184. ║

║МЛТ-0.5 │ 1 │4.18 │ 100. │ 0.75│ 108. ║

║КМ-5б │ 1 │13. │ 100. │ 0.75│ 142. ║

║К53-1А │ 1 │13. │ 100. │ 0.75│ 227. ║

║КД509 │ 3.4 │16.75 │ 100. │ 0.75│ 69. ║

║КС133А │ 2.5 │11.1 │ 120. │ 0.75│ 151. ║

║ГТ108 │ 1 │16.8 │ 120. │ 0.75│ 51.8 ║

║КТ315 │ 1 │24.3 │ 120. │ 0.75│ 88. ║

║КТ814 │ 5.8 │ 100.5 │ 120. │ 0.75│ 580. *║

║К159НТ1 │ 1 │12.6 │ 120. │ 0.75│ 138. ║

╚══════════╧═══════════╧═════════╧═══════════╧═══════╧═════════╝

*) К транзистору прикреплена алюминиевая пластина 25х20 мм.

В результате расчета полученакарта температурэлементов

схемы и коффицэнты тепловой нагрузки, приведенные в приложении 3.

7.4 Комплексный расчет режима работы стабилизатора.

С помощью программыasonte.exe производимпреобразование

результатов тепловогорасчетапечатного узластабилизатора в

формат, подходящий для подсистемы АСОНИКА-Э.

Производим статическийрасчет схемы с учетом тепловых воз-

действий. Результаты расчета приведены в приложении 4.

7.5 Выводы по полученным результатам

- отличие выходного напряжения при расчетах без учета тепло-

вых воздействий и с их учетом составляет 12.2%, что говорит о не-

обходимости проведения комплексногоанализапри проектировании

изделий подобного типа;

- для возвращения выходного напряжения к номинальному значе-

- 54 -

ниюдостаточно изменитьсопротивление резистора R23 (на макете

подстроечное ) на 30 ом.

- комплексный расчет позволяет наиболееточно 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 сравнениирезультатов расчета выходного напряжения без

учета тепловых воздейсвий и напряжениянавыходе стабилизатора

сразу послемомента включения при одинаковомсопротивлении R23,

видим отличие на 12%.

При сравнениирезультатов расчетавыходногонапряжения с

учетом тепловых воздейсвий и напряжения навыходестабилизатора

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 "Комплексноемоделирование

электрических и тепловых характеристик влинейномстабилизаторе

напряжения" производитсядляпрактического обучениястудентов

специальности "Конструирование и производство РЭС" методам машин-

ного анализа электронных схем с учетом тепловых воздействий.

Данная лабораторнаяработа позволяет студенту разобраться в

принципе работы линейного стабилизатора напряжения с защитойот

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 учета тепловых воздействий и с их учетом,

сравнить результаты эксперимента и машинного анализа.

На сегодняшний день на кафедре РТУиСМИЭМ естьлабораторные

работы,в которых предусмотрен электрический расчет схемы без уче-

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-

ботыимеют методическое обеспечение для машин класса СМ и ранних

версий подсистемы АСОНИКА для РС.В лабораторнойработе "Комп-

лексноемоделирование электрическихи тепловых характеристик в

линейномстабилизаторе напряжения" предусмотренометодическое

обеспечение для самых последних версий подсистемы АСОНИКА для РС,

описание их средств графического ввода.

9.2. Сметная стоимость НИР и ОКР по теме.

Сметная стоимостьвыполнения работпотеме определяется с

использованием следующей формы:

- 57 -

Сметная стоимость выполнения работ по теме. Таблица 9.1.

╔═══╤═══════════════════════════════════╤═════════╤═════════════╗

║NN │Наименование статей калькуляции │Сумма│ Примечание║

║пп │ │(руб.) │ ║

╟───┼───────────────────────────────────┼─────────┼─────────────╢

║ 1.│Материалы,покупные комплектующие │ 975 │Таблица 9.2 и║

║ │изделия и полуфабрикаты│ │Таблица 9.3║

╟───┼───────────────────────────────────┼─────────┼─────────────╢

║ 2.│Специальное оборудование для на- │ 56250 │Таблица 9.4║

║ │учных и экспериментальных работ │ │ ║

╟───┼───────────────────────────────────┼─────────┼─────────────╢

║ 3.│Основная заработная плата испол- │ 27330 │Таблица 9.5║

║ │нителей темы │ │ ║

╟───┼───────────────────────────────────┼─────────┼─────────────╢

║ 4.│Дополнительная заработная плата │ 4099 │15% по данным║

║ │(15-20% от осн. заработной платы │ │ предприятия ║

╟───┼───────────────────────────────────┼─────────┼─────────────╢

║ 5.│Отчисления на социальное страхо- │ 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)│ │предприятия║

╟───┼───────────────────────────────────┼─────────┼─────────────╢

║10.│Фонды поощрения │ 3279 │12% по данным║

║ │ │ │предприятия║

╟───┴───────────────────────────────────┴─────────┴─────────────╢

║Итого 111761 ║

╚═══════════════════════════════════════════════════════════════╝

Потребность в сырье и материалах

для выполнения работ по теме Таблица 9.2.

╔══╤═════════════════════╤═════╤════════╤═════════╤═════════════╗

║NN│ Наименование сырья│ ед. │ Кол-во │ Цена ед.│ Сумма ║

║пп│ │ изм.│ на изд.│(руб.) │ (руб.) ║

╟──┼─────────────────────┼─────┼────────┼─────────┼─────────────╢

║1.│ Бумага │ кг. │ 1 │ 500│ 500 ║

╟──┼─────────────────────┼─────┼────────┼─────────┼─────────────╢

║2.│ Ручки │ шт. │ 3 │ 10│ 30 ║

╟──┼─────────────────────┼─────┼────────┼─────────┼─────────────╢

║3.│ Карандаши │ шт. │ 3 │ 10│ 30 ║

╟──┼─────────────────────┼─────┼────────┼─────────┼─────────────╢

║4.│ Ластики │ шт. │ 3 │ 5│ 15 ║

╟──┼─────────────────────┼─────┼────────┼─────────┼─────────────╢

║5.│ Лента для принтера│ шт. │ 3 │ 50│ 150 ║

╟──┴─────────────────────┴─────┴────────┴─────────┴─────────────╢

║ Итого 725 ║

╚═══════════════════════════════════════════════════════════════╝

- 58 -

Потребность в покупных комплектующих

изделиях и полуфабрикатах на выполнение

работ по теме Таблица 9.3

╔═══╤════════════════════╤═════╤════════╤═════════╤═════════════╗

║NN │ Наименование │ ед. │ Кол-во │ Цена ед.│ Сумма║

║пп │ │ изм.│ на изд.│(руб.) │ (руб.) ║

╟───┼────────────────────┼─────┼────────┼─────────┼─────────────╢

║1. │Дискета DS/QD 5"25│ 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.│ Норма │ Сумма ║

║пп оборудования│ │ (руб.) │ по теме │аммортиз.│аммортиз. ║

║ │ │ │ (лет.)│ │ ║

╟───────────────┼──────┼────────┼──────────┼─────────┼──────────╢

║1. IBM PC AT │1 │ 450000 │ 2.5 │ 12.5 │56250 ║

║ 286/287-12 │ │ │ │ │ ║

╟───────────────┴──────┴────────┴──────────┴─────────┴──────────╢

║ Итого ║

╚═══════════════════════════════════════════════════════════════╝

Затраты на основную заработную плату

исполнителей темы Таблица 9.5

╔══╤══════════════╤═════════════╤══════════╤══════╤═════════════╗

║NN│ Должность │Суммарная │ Месячный │ Сумма│Примечание ║

║пп│ исполнителя│трудоемкость │оклад │(руб.)│ ║

║│ │ (чел/мес) │ (руб.)│ │ ║

╟──┼──────────────┼─────────────┼──────────┼──────┼─────────────╢

║1.│Инженер- │ 3.9 │ 4700 │ 18330│По данным║

║│программист │ │ │ │ предприятия ║

║│(руководитель)│ │ │ │ ║

╟──┼──────────────┼─────────────┼──────────┼──────┼─────────────╢

║2.│Ст.техник │ 30 │ 300 │9000│По данным ║

║│ │ │ │ │ предприятия ║

╟──┴──────────────┴─────────────┴──────────┴──────┴─────────────╢

║ Итого 27330 ║

╚═══════════════════════════════════════════════════════════════╝

Дополнительная заработная плата 15%от основнойзаработной

платы

- 59 -

Дополнительная заработная плата=4099 руб.

8.3.Расчет себестоимости лабораторного макета

Калькуляция себестоимости на лабораторный макет Таблица 9.6

╔══════╤═════════════════════════════════╤════════╤═════════════╗

║NN │ Наименование статей затрат │ Сумма│ Примечание ║

║пп │ │ │ ║

╟──────┼─────────────────────────────────┼────────┼─────────────╢

║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 услуги коопери- │ │ ║

║ │ рованных предприятий│ │ ║

╟──────┼─────────────────────────────────┼────────┼─────────────╢

║ 4. │ Топливо и энергия на технологи- │ 1 │ Таблица 9.9║

║ │ ческие цели │ │ ║

╟──────┴─────────────────────────────────┴────────┴─────────────╢

║ Итого материальных затрат 1024 ║

╟──────┬─────────────────────────────────┬────────┬─────────────╢

║ 5. │ Основная заработная плата про-│ 808 │ Таблица 9.10║

║ │ изводственных рабочих │ │ ║

╟──────┼─────────────────────────────────┼────────┼─────────────╢

║ 6. │ Дополнительная заработная плата │ 121│ 15% от ос- ║

║ │ производственных рабочих │ │ новной зара-║

║ │ │ │ ботной платы║

╟──────┼─────────────────────────────────┼────────┼─────────────╢

║ 7. │ Отчисления на социальное стра-│ 343 │37% от сум-║

║ │ хование │ │ мы основной ║

║ ││ │ дополни- ║

║ ││ │ тельной за- ║

║ ││ │ работной ║

║ ││ │ платы ║

╟──────┼─────────────────────────────────┼────────┼─────────────╢

║ 8. │ Расходы на подготовку и освоение│ -│ - ║

║ │ производства │ │ ║

╟──────┼─────────────────────────────────┼────────┼─────────────╢

║ 9. │ Расходы на содержание и эксплу- │ 1│Таблица 9.11 ║

║ │ атацию оборудования │ │ ║

╟──────┼─────────────────────────────────┼────────┼─────────────╢

║ 10.│ Цеховые расходы(30-40% от суммы │243 │ По данным║

║ │ основной заработной платы и рас-│ │ предприятия ║

║ │ ходов на содержание и эксплуата-│ │ ║

║ │ цию оборудования) │ │ ║

╟──────┼─────────────────────────────────┼────────┼─────────────╢

║ 11.│ Общезаводские расходы(40-50% от │ -│ - ║

║ │ суммы основной заработной платы │ │ ║

║ │ и расходов на содержание и экс- │ │ ║

║ │ плуатацию оборудования) │ │ ║

╟──────┼─────────────────────────────────┼────────┼─────────────╢

║ 12.│ Прочие производственные расходы │ -│ - ║

╟──────┼─────────────────────────────────┼────────┼─────────────╢

- 60 -

Таблица9.6продолжение

╟──────┼─────────────────────────────────┼────────┼─────────────╢

║1 │ 2 │ 3 │ 4 ║

╟──────┼─────────────────────────────────┼────────┼─────────────╢

║ 13.│ Производственная себестоимость│ 2397│ ║

╟──────┼─────────────────────────────────┼────────┼─────────────╢

║ 14.│ Внепроизводственные расходы(2-5%│ 48│2% от про- ║

║ │ отпроизводственнойсебесто- │ │ 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.│ Сумма ║

║пп│ │ изм.│ на изд.│(руб.) │ (руб.) ║

╟──┼─────────────────────┼─────┼────────┼─────────┼─────────────╢

║ 1│ Припой ПОС-61 │кг.│ 0.1│100 │ 10 ║

║ 2│ Канифоль│кг.│ 0.1 │ 10 │ 1 ║

║ 3│ Провод МГТФ-0.25 │м. │ 1│ 25 │ 25 ║

║ 4│ Провод МГТФ-1 │м. │ 0.25 │100 │ 25 ║

║ 5│ Фольгированный │ │ │ │ ║

║│гетинакс │ кг.│ 1│100 │ 100 ║

║ 6│ Оргстекло │кв.м.│ 1│ 100 │ 100 ║

╟──┴─────────────────────┴─────┴────────┴─────────┴─────────────╢

║ Итого 261 ║

╚═══════════════════════════════════════════════════════════════╝

Потребность в покупных комплектующих

изделиях и полуфабрикатах на изготовление

лабораторного макета Таблица 9.8

╔═══╤════════════════════╤═════╤════════╤═════════╤═════════════╗

║NN │ Наименование │ ед. │ Кол-во │ Цена ед.│ Сумма║

║пп │ │ изм.│ на изд.│(руб.) │ (руб.) ║

╟───┼────────────────────┼─────┼────────┼─────────┼─────────────╢

║ 1 │ 2 │ 3│ 4 │ 5 │ 6 ║

╟───┼────────────────────┼─────┼────────┼─────────┼─────────────╢

║ 1 │ Трансформатор │ │ │ │ ║

║ │ ТН61-127/220-50 │ шт. │ 1 │ 400 │ 400 ║

║ 2 │ КД201А │ шт. │ 4 │ 5 │ 20 ║

║ 3 │ К50-6-25-4000 │ шт. │ 8 │ 10 │ 80 ║

║ 4 │ ПТ-2-2 │ шт. │ 1 │ 5 │ 5 ║

║ 5 │ МН-0.3 │ шт. │ 1 │ 5 │ 5 ║

║ 6 │ ГРПИ-7 │ шт. │ 1 │ 10 │ 10 ║

║ 7 │ С1-4-0.125 │ шт. │ 10 │ 1 │ 10 ║

- 61 -

Таблица 9.8 продолжение

╟───┼────────────────────┼─────┼────────┼─────────┼─────────────╢

║ 1 │ 2 │3 │ 4 │ 5 │ 6 ║

╟───┼────────────────────┼─────┼────────┼─────────┼─────────────╢

║ 8 │ С5-16-3-0.25 │ шт. │ 2 │ 3 │ 6 ║

║ 9 │ СП3-38Б│ шт. │ 2 │ 4 │ 8 ║

║ 10│ К53-1-6.3-100 │ шт. │ 1 │ 5 │ 5 ║

║ 11│ К73-1-0.1 │ шт. │ 1 │ 3 │ 3 ║

║ 12│ КМ-5Б-1000 │ шт. │ 1 │ 3 │ 3 ║

║ 13│ АЛ307Б │ шт. │ 1 │ 10 │ 10 ║

║ 14│ КС133А │ шт. │ 1 │ 6 │ 6 ║

║ 15│ КД509А │ шт. │ 1 │ 3 │ 3 ║

║ 16│ КТ315Б │ шт. │ 2 │ 5 │ 10 ║

║ 17│ ГТ108Б │ шт. │ 1 │ 3 │ 3 ║

║ 18│ КТ814Б │ шт. │ 1 │ 7 │ 7 ║

║ 19│ КТ908А │ шт. │ 1 │ 15 │ 15 ║

║ 20│ К159НТ1А │ шт. │ 1 │ 40 │ 40 ║

║ 21│ С5-16В-10 │ шт. │ 10 │ 3 │ 30 ║

║ 22│ ПГ2-2Н11П │ шт. │ 1 │ 10 │ 10 ║

╟───┴────────────────────┴─────┴────────┴─────────┴─────────────╢

║ Итого 689 ║

╚═══════════════════════════════════════════════════════════════╝

Расход топлива и энергии на изготовление

лабораторного макета Таблица 9.9

╔═══╤══════════════════════╤════════╤═══════════╤════════╤══════╗

║ NN│Вид топлива,энергия │ Ед.изм.│Расход │ Цена │ Сумма║

║ пп│ │ │на изделие │ (руб.) │(руб.)║

╟───┼──────────────────────┼────────┼───────────┼────────┼──────╢

║ 1 │Электроэнергия │ квт.ч│ 2 │0.5 │ 1║

╟───┴──────────────────────┴────────┴───────────┴────────┴──────╢

║ Итого 1║

╚═══════════════════════════════════════════════════════════════╝

Основная заработная плата производственных

рабочих Таблица 9.10

╔════╤════════════════════╤═════════╤═══════════════╤═══════════╗

║ NN │ Профессия,разряд │Тарифная │ Трудоемкость │Заработок║

║ пп │ │ ставка│ (чел/дней) │ (руб.)║

║ │ │ (руб.)│ │ ║

╟────┼────────────────────┼─────────┼───────────────┼───────────╢

║1 │ Электромеханик 1р. │7000 │ 3 │ 808 ║

╟────┴────────────────────┴─────────┴───────────────┴───────────╢

║ Итого 808 ║

╚═══════════════════════════════════════════════════════════════╝

- 62 -

Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования Таблица 9.11

╔═══╤══════════════════════════╤═══════╤════════════════════════╗

║ NN│ Содержание статей │ Сумма │ Примечание ║

║ пп│ │(руб.) │ ║

╟───┼──────────────────────────┼───────┼────────────────────────╢

║ 1 │Амортизация оборудования│ 0.028*│ Fi-балансовая стоимость║

║ │ 1 │ │ оборудования. ║

║ │А=───── Fi Hai Ti │ │ Hai -общая норма амор- ║

║ │ 100 │ │ тизации i-того вида ║

║ │ │ │ оборудования ║

║ │ │ │ Ti-доля использования║

║ │ │ │ i-того вида оборудо- ║

║ │ │ │ вания по данной теме ║

║ │ │ │ за год ║

╟───┼──────────────────────────┼───────┼────────────────────────╢

║ 2 │Эксплуатация оборудования │ │ ║

║ │(кроме расходов на текущий│ - │ - ║

║ │ ремонт) │ │ ║

╟───┼──────────────────────────┼───────┼────────────────────────╢

║ 3 │Текущий ремонт │ - │ - ║

╟───┼──────────────────────────┼───────┼────────────────────────╢

║ 4 │Внутризаводское переме- │ │ ║

║ │щение грузов │ - │ - ║

╟───┼──────────────────────────┼───────┼────────────────────────╢

║ 5 │Износ малоценных и быстро-│ │ ║

║ │изнашивающихся инструмен- │ - │ - ║

║ │тов и приспособлений │ │ ║

╟───┼──────────────────────────┼───────┼────────────────────────╢

║ 6 │Прочие расходы │ 1│ - ║

╟───┴──────────────────────────┴───────┴────────────────────────╢

║ Итого 1 ║

╚═══════════════════════════════════════════════════════════════╝

*) Используется электродрель F=700; Ha=5%; Ti= 2 часа

8.4. Расчет нормы времени на разработкупрограммыграфичес-

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=0.9(Таблица 1.5

стр. 9 [1])

Степень сложности Ксл=1+0.08=1.08 (Формула пп.1.6.1

стр.7, Таблица 1.2 стр.8 [1])

Общий об"ем разработаного программного средства Vo=2410ус-

ловных машинных команд (УМК) (Таблица 2 стр. 17 [1])

Затраты труда на разработкупрограммного средстваТр=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 программногосредства То=1092

чел/дней То=1092 чел/дня

Время,необходимое наразработку программногосредства по

стадиям:(Формула пп.1.10 стр.10 [1]) Таблица 9.12

╔══════════════════════════╤═════╤═════╤═════╤═════╤══════╗

║ Стадия разработки │ТЗ │ЭП │ ТП │РП │ВЭ ║

╟──────────────────────────┼─────┼─────┼─────┼─────┼──────╢

║ Трудоемкость чел/дней│90 │ 74 │90 │ 405 │ 115║

╟──────────────────────────┼─────┼─────┼─────┼─────┼──────╢

║ Кол-во человек │ 1 │ 1 │ 1 │ 1 │ 1 ║

╟──────────────────────────┼─────┼─────┼─────┼─────┼──────╢

║ Время (дни) │90 │74 │ 90 │ 405 │ 115 ║

╚══════════════════════════╧═════╧═════╧═════╧═════╧══════╝

- 64 -

Общее время,необходимое наввод программного средства в

эксплуатацию Тобщ= 774 дня = 2.58 года

- 65 -

10. Охрана труда.

10.1. Исследованиевредных 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 напряжение220вольт 50герц.Это напряжение

питаеттрансформаторныйблок. 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 непревышает50 градусовЦель-

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-

бованиясоблюдения 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 установлена 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 яркостиповерх-

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 должна быть меньше

15кВ/м.

-плотность потокаультрафиолетовогоизлучения должна быть

меньше 10 Вт/кв.м.

В помещенииразрешается устанавливатьсветильникиЛП013,

ЛП031,ЛП033, мощность 40 или36Вт.сиспользованиемламп

ЛБ,ЛХБ, ЛЭЦ с цветовой температурой 3500-4000 градусов К.

Стены в помещениидолжны иметьантистатическоепокрытие.

Запрещается использование полимерных покрытий и пленок на стенах.

Для снижения усталости глаз рекомендуется применениеэкран-

ных фильтров.

Время непрерывной работы с программами подсистемАСОНИКА 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-

ченозаземление. Шнур питания и вилка должны соответствовать ТУ

на них и на иметь изломов и нарушения изоляции. Сетевойтумблер

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 экранамонито-

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 уровне

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 - уровень излучения на расстоянии R2

Р5 - уровень излучения на расстоянииR1

R1 - нормируемое расстояние

R2 - расстояние до глаз пользователя

^ Уровень излучения, мкР/ч

║

P0 *

║*

P5─╫──*

║ │*

║ │ *

P70 ─╫──┼────────────────────────*

║ │ │ *

═══╬══╪════════════════════════╪═════════════════════>

║ 5 70 Расстояние,см

Рис. 10.1

Зависимость уровня 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 излучаютна порядок

меньше), уровень излучения, действующий на пользователя, непре-

вышает

Р=Р70+Ф

где Р - общий уровень излучения

Ф - уровень естественного радиоактивного 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. "Полупроводниковыеприборы".Справочник.

Москва 1989.

3. ТумковскийС.Р. " Разработка методов автоматизированого

схемотехнического проектирования бортовых устройств электропита-

ния радиотехнических систем."

4. Рычина Т.А. "Электрорадиоэлементы". М."Советское ра

дио". 1976.

5. Бочаров Л.Н."Эквивалентные схемы и параметрыполупро-

водниковых приборов". М. "Энергия". 1973.

6. Радио N9.1987. Новиков А.А. "Пятивольтовый с системой

защиты". стр.44-48.

7. "Укрупненныенормы временинаразработку программых

средств вычислительной техники". Методические указания централь-

ного бюро нормативов по труду ГК СССР по труду и социальным воп-

росам. М. Издательство стандартов. 1988.

8. Пакет прикладных программ анализа тепловых режимов конс-

трукцийРЭС "Триадна-1".Описание применения.Анализ тепловых

режимов нетиповых конструкций.

9. Пакет прикладных программ анализа тепловых режимов конс-

трукцийРЭС "Триадна-1".Описание применения.Анализ тепловых

режимов печатного узла.

10. AutoCAD V10. Руководство пользователя.

11. АгаханянТ.Н. "Основытранзисторнойэлектроники"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.