Сущность процесса конструирования, страница 3

Экономия энергии является важной задачей. Она может быть эффективно решена путем оптимизации расхода энергии на производстве, транспорте и в других отраслях с помощью современных приборов. Требование экономии энергии касается, конечно, и самих приборов, даже если их энергетический КПД и не является решающим критерием качества прибора по сравнению, например, с качеством обработки информации. Необходимо учитывать энергию, потребляемую прибором, и не допускать появления приборов со слишком малым энергетическим КПД. Необходим поиск выгодных с энергетической точки зрения принципов действия, например переход от дискретных радиотехнических элементов к интегральным микросхемам позволил снизить расход энергии на 1—2 порядка.

Широкое внедрение приборов во все области жизни, с одной стороны, и повышение требований к условиям жизни и труда, с другой, во все большей степени поднимают значение технической эстетики. Необходимо рассматривать эстетические, эргономические и рабочие свойства прибора с точки зрения потребителя с учетом существующих и перспективных условий эксплуатации. Все это определяет такие важные потребительские свойства прибора, как рабочие характеристики, износостойкость, надежность, удобство обслуживания, экономию времени при эксплуатации, эстетику формы. Повышенные требования к эстетическому виду прибора обусловлены расширением связей между ним и человеком и, следовательно, появлением качественно и количественно новых физических и психологических нагрузок, обусловленных этими связями.

Унификация, типизация и стандартизация деталей, узлов и приборов не только выгодны изготовителю благодаря возможности увеличения производства повторно применяемых изделий и автоматизации технологических процессов, но и обеспечивают более гибкое использование прибора, облегчение его обслуживания и ремонта. Разрабатываются типовые детали, узлы и приборы, вплоть до крупных систем, построенные по модульному принципу. Значительную роль в ускорении этого процесса играет микроэлектроника, которая благодаря возможности простого перепрограммирования позволяет изменять функции прибора и осуществлять переход от узкоспециализированных приборов к универсальным.

На заре приборостроения приборы эксплуатировались в четко ограниченных некритических лабораторных условиях. Сегодня условия окружающей среды исключительно разнообразны и включают экстремальные условия, в которых не работают никакие другие изделия. Современные приборы используются в жилых помещениях, лабораториях, производственных цехах, в строительных и сельскохозяйственных машинах, на автомобилях, самолетах и судах, в ракетах и космических аппаратах, под землей и на открытом воздухе в самых различных климатических условиях. Они испытывают дополнительные нагрузки при транспортировании, эксплуатации, обслуживания.

Современный уровень развития средств автоматизации, определяемый совершенством используемых приборов, характеризуется все более широким применением микропроцессоров. Внутренняя структура микропроцессоров (так называемая шинная структура) обеспечивает возможность простого обмена информацией со многими периферийными устройствами. Микропроцессорная система чрезвычайно универсальна и может быть использована для автоматизации любых процессов, связанных с обработкой материалов, преобразованием энергии или информации (рис. 1.1).

Одновременно с автоматизацией процесса микроэлектроника позволяет автоматизировать также работу самого прибора. Это открывает перспективы для оптимизации работы приборов и выполнения ими дополнительных функций, повышающих их потребительские свойства, а также для создания приборов, оснащенных средствами обнаружения, диагностики и устранения неисправностей.

Получение научно технических данных соответствует традиционной задаче измерения физических величин. Сегодня приборы используются во всех областях человеческой деятельности. В обрабатывающей промышленности, например, около 15 % живого труда затрачивается на измерения, в электронной промышленности эта доля составляет 60 % и имеет тенденцию к росту. Иногда очень сложные и большие по объему задачи измерений, преобразования, обработки и подготовки данных могут быть решены только с помощью электронных средств обработки данных. При этом зачастую невозможно обойтись без автоматических измерительных систем, представляющих собой цепочку из нескольких измерительных приборов, автономно осуществляющих сбор, уплотнение, преобразование, обработку и подготовку данных измерений. Новые задачи приборостроения возникают в результате все более глубокого изучения микро- и макроструктур, которое без приборов просто невозможно.

Области применения определяют типы приборов. В приборах используются достижения практически всех разделов физики, однако основными являются электротехника, электроника, оптика и механика, которые можно рассматривать как техническую базу приборостроения.