Анализ и расчет компоновки конструкции изделия ЭВС

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ОРЛОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра «ПТЭиВС»

Лабораторная работа № 5

«Анализ и расчет компоновки конструкции изделия ЭВС»

Выполнил студент группы 42-В:                                                Райдер А. А.

Проверил:                                                                                   Прасов М.Т.

Орел 2005

Цель работы:

Приобрести навыки разработки конструкции модуля первого уровня ЭВС по электрической принципиальной схеме на печатной плате в соответствии с конструктивными ограничениями и условиями эксплуатации.

Основные положения

Конструкторское проектирование элементов ЭВС сводится к решению следующих задач:

Ø  компоновка узлов, ТЭЗ, блоков и т.д.;

Ø  размещение элементов ЭРЭ на печатной плате;

Ø  трассировка электрических соединений;

Ø  защита ЭРЭ от внешних и внутренних дестабилизирующих факторов;

Ø  обеспечение теплообмена.

Основные задачи, решаемые пли разработке конструкции изделия ЭВС по компоновке и размещению ЭРЭ следующие:

Ø  Выбор рационального количества элементов конструктивно-функциональных узлов на печатной плате при минимальном количестве контактов в разъеме;

Ø  выбор количества элементов, конструктивно-функциональных узлов на печатной плате с минимальной длиной электрических соединений, минимальным уровнем помех и заданными условиями теплообмена.

Ø  При этом необходимо учитывать следующие требования:

Ø  совместность ЭРЭ и ИС ( конструктивная, электрическая, электромагнитная и по условиям эксплуатации;

Ø  совместность элементов базы по надёжности.

Основной задачей конструкторского проектирования является реализация схемы изделия в виде набора отдельных конструктивных функционально законченных узлов, блоков связанных друг с другом электрическими соединениями. Поэтому важным этапом является разбиение или компоновка электрической принципиальной схемы изделия на конструктивно-функциональные узлы (КФУ).

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ для выполнения работы

В данной работе будет рассмотрен анализ и Анализ и расчет компоновки конструкции изделия ЭВС на примере модуля расширения ввода/вывода ЭВМ. Модуль расширения ввода/вывода ЭВМ подключается непосредственно к ЭВМ, которая может быть удалена от подсистем на значительное расстояние, и выполняется в отдельном конструктиве.Схема электрическая принципиальная представлена на рисунке 1.

Рисунок 1. Схема электрическая принципиальная модуля расширения ввода/вывода ЭВМ

РАЗБИЕНИЕ НА ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ УЗЛЫ

Электрическая принципиальная схема разбита на 5 конструктивно законченных узлов (КФУ). Установочные площади КФУ Si приведены в таблице 1:

Таблица 1 – Исходные данные

Номер узла	Функциональное назначение КФУ	Установочная площадь КФУ Si,мм2
1	Выпрямитель	656
2	Стабилизатор	150
3	Двойной токовый генератор	250
4	Двойной преобразователь сигнала	1100
5	Пороговый стабилизатор импульсов	760

Размеры ПП модуля 92,5х72,5 мм. Установочная площадь одной ячейки S_m=2300мм². На рисунке 1. приведен мультиграф G(X,U) схемы электрической принципиальной. Узлом X0, обозначены все внешние связи схемы электрической принципиальной.

Рисунок 1. Мультиграф схемы электрической принципиальной

Строим матрицу смежности мультиграфа G(X, U) и определяем локальные степени вершин:

Проведем функциональное разбиение схемы на конструктивные модули (ячейки), с учетом следующих ограничений:

– максимальная площадь ячейки S_m=2000мм²;

– количество внешних связей m=15.

Максимальную локальную степень имеет вершина Х4 – р(Х1)=15, поэтому вершину Х4 включаем в ячейку Я1. Х4 является первой вершиной Я1. Формируем вторую вершину Я1, для этого рассматриваем все вершины, связанные с вершиной Х4. С вершиной Х4 связаны Х1 и Х5, определяем их относительные веса по формуле:

                                      ,                               (1)

где а_i – число связей i-ой вершины с уже размещенными в ячейку вершинами;

;

Максимальный относительный вес имеет вершина X1, поэтому ее включаем в первую ячейку Я1. Определяем установочную площадь S_я1 и число внешних связей m_я1:

,

.

Формируем третью вершину ячейки Я1 для этого рассматриваем вершины связанные с  X4 и Х1 и определяем их относительные веса:

;

.

Максимальный относительный вес имеет вершина Х2, поэтому ее включаем в первую ячейку Я1. Определяем установочную площадь S_я1 и число внешних связей т_я1:

;

.

Из оставшихся вершин ни один из узлов не имеет установочную площадь, позволяющую включить его в ячейку Я1. Следовательно, учитывая ограничения по площади S_m =2000 мм² в ячейку Я1 могут быть включены только узлы Х1, Х2,Х4. На этом формирование ячейки Я1 закончено.

Матрица смежности мультиграфа с учетом ячейки Я1 имеет вид:

Формируем вторую ячейку Я2. Выбираем среди оставшихся вершин узел Х5, т.к. он имеет максимальную локальную степень p(x4)=8 и включаем X5 в Я2.

Так как осталась только вершина Х3, ее включаем во вторую ячейку Я2. Определяем установочную площадь S_я2 и число внешних связей т_я2

,

.

На этом формирование ячейки Я2 закончено.

Результаты функционального разбиения сводим в таблицу 2:

Таблица 2– Результаты компоновки

Определим коэффициент заполнения модуля:

.

Вывод:

В результате выполнения лабораторной работы были получены навыки разработки конструкции модуля первого уровня ЭВС и произведено разбиение устройства на 2 модуля с учетом конструктивных ограничений.