5 РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ USB-УСТРОЙСТВА
Задачей данного раздела дипломного проекта является разработка конструкции USB-устройства.
В процессе проектирования устройства необходимо решить следующие задачи: рационально скомпоновать конструктивно-технологические зоны на печатной плате; выбрать типоразмеры печатной платы; определить метод изготовления печатной платы; выбрать компоновку интегральных схем (ИС) и других электрорадио элементов (ЭРЭ) на печатной плате; рассчитать надёжность, потребляемую мощность схемы и т.д.
5.1 Технические условия на устройство
Питание от USB: напряжение 5В, максимальный ток потребления 500мА.
Максимальный ток потребления: 2,5 Вт (Pmax=Umax·Imax=5·0,5=2,5Вт)
Максимальный втекающий/вытекающий ток (для каналов приема и выдачи данных): 10 мА.
Входное напряжение анализатора: 0…5 В.
Выходное напряжение генератора: "0" - 0 В, "1" - 3,3 В.
Диапазон рабочих температур: 0 – +60° C.
Относительная влажность воздуха: 60 ± 15%.
5.2 Описание конструкции устройства
Конструктивно USB-устройство выполнено в пластмассовом обтекаемом корпусе серого цвета. На передней панели устройства расположен USB-разъем для подключения к ЭВМ через кабель. На боковых панелях прибора расположены разъемы для подключения к анализируемому устройству.
Требования к конструкции блока АПК:
1. Климатическое исполнение – подразумевает условия эксплуатации проектируемого устройства.
В процессе производства, хранения и эксплуатации АПК может подвергатся воздействию влаги. Воздействие влаги на материалы и компоненты может привести к постепенным и внезапным отказам комплекса. Увлажнение органических материалов сопровождается следующими явлениями: увеличением диэлектрической проницаемости, уменьшением объемного сопротивления, электрической и механической прочности; изменению геометрических размеров и форм (короблению). Это приводит к увеличению емкости (в том числе паразитной), уменьшению добротности контуров, снижению пробивного напряжения и появлению отказов.
Воздействие пыли приводит к заклиниванию подвижных элементов, уменьшению электрической и механической прочности.
Для защиты от влажности печатная плата после пропаивания переходных отверстий покрывается лаком URETHANE CLEAR.
Для повышения пыле-влагозащищённости применяют корпус с плотно прилегающей крышкой.
2. Тип прибора – переносной. Необходимо обеспечить минимально возможные габаритные и весовые показатели при максимальной защите от механических воздействий.
Для уменьшения разрушительного действия механических воздействий навесные элементы приклеиваются к печатной плате, печатная плата имеет несколько отверстий для жесткого крепления в корпусе, жгуты соединительных проводов закрепляются на несущих конструкциях.
При конструировании цифровой аппаратуры получили широкое применение детали из ударопрочного полистирола. Они отличаются достаточной прочностью и жёсткостью при малом весе. Отливка корпуса из данного материала обеспечивает малую трудоёмкость и стоимость изготовления.
3. Надёжность конструкции – характеризуется способностью выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения.
4. Техническое обслуживание и ремонт – возможность воспроизведения технического ремонта или обслуживания с наименьшими затратами времени, средств и людей.
Предусматривается возможность разборки корпуса USB-устройства, чтобы имелась доступность контроля параметров или замены пришедшей в негодность детали. Все меры повышения ремонтопригодности сводятся, по существу, к снижению времени восстановления [13]. Условия ремонтопригодности требуют наличия:
свободного доступа ко всем элементам;
наличия контрольных точек, по которым легко проверить исправность работы;
наличие встроенных вспомогательных устройств, контролирующих режим работы.
5. Хранение и транспортировка – характеристика изделия с точки зрения минимального объёма и веса.
Как уже отмечалось, конструкция разрабатываемого устройства должна быть, по возможности, малогабаритна. Это может быть достигнуто выполнением корпуса прибора из лёгких, но прочных материалов.
6. Эргономические показатели – характеризуют простоту конструкции и её внешний вид.
Внешний вид конструкции – прямоугольный. Преимущественно выбирают “обтекаемый” вид конструкции. Цвет корпуса серый.
Разработка конструкции USB-устройства базируется на анализе принципиальной схемы и технических требований, выданных согласно техническому заданию, и сопровождается оценкой элементной базы; компоновкой; выбором электрических соединений, материалов и покрытий.
|