Проектирование печатной платы системы, предназначенной для обнаружения возгораний

Введение.

В данном курсовом проекте рассматривается проектирование печатной платы системы, предназначенной для обнаружения возгораний, сопровождающихся появлением дыма в помещениях. При обнаружении возгорания, активируется встроенная сирена, детектор передает сигнал о возгорании на пункт охраны.

Принцип действия системы, основан на контроле отраженного от частиц дыма инфракрасного излучения. При концентрации дыма внутри камеры, ИК импульсы, посланные излучателем, отражаясь от частиц дыма, попадают на фотоприемник, далее они усиливаются и подаются на счетчик, который отсчитывает полученные импульсы и при превышении установленного порога выдается сигнал «Пожар».

Устройство формирования сигнала – формирует сигнал по амплитуде и длительности импульса.

Громкоговоритель — служит для воспроизведения сигнала тревоги.

В соответствии с вариантом выполнения курсового проекта в качестве элементной базы была выбрана серия К561.

К требуемым условиям эксплуатации изделия относятся:

Температура = от -60 до +125ºC

Влажность = 30-60 %

Давление = 740 – 760 мм. рт. ст.

Можно добавить, что выбору микросхем серии К561 послужили и другие достоинства:

доступность

надежность

универсальность

долговечность

технологичность

Технические характеристики серии К561:

Uпит=3-15 В

Uвых н.у.≤0,95 В

Uвых в.у.≥7,2 В

tº экс=от -60 до +125 ºС (Орбитальные)

Влажность: 30 - 60 %

Давление: 740 – 760 мм ртутного столба

Параметры серии К561 соответствует параметрам, заданным в задании курсового проекта.

Произведем расчёт потребляемой мощности системы на основе исходных данных.

Технические характеристики системы:

Напряжение: 12В.

Сила тока:

-в режиме ожидания: 10мА.

-в рабочем состоянии: 150мА.

Максимальная мощность: 12В х 150мА = 1.8Вт.

Таблица 1

Обозначение

Название

Кол-во, шт

Потребляемая мощность, Вт

DD1-DD3

К561ЛА7

3

0.0000004

VD1-VD2

АЛ107Б

2

0.009

VT1

КТ617А

1

0.3

VT2

КТ603А

1

0.5

VT3

КП303А

1

0.2

VT4

КТ3107А

1

0.3

VT5

КТ503А

1

0.35

Потребляемая мощность элементов:

0.0000004 + 0.009 + 0.3 + 0.5 + 0.2 + 0.3 + 0.35 = 1.66Вт

Потребляемая мощность меньше максимально допустимой

мощности устройства. Все элементы будут работать в пределах нормы.

Разработка технического задания

Наименование

Проектирование печатной платы системы оповещения при пожаре (СОПП)

Назначение и цель

Назначение СОПП

СОПП предназначена для регистрации пожароопасной ситуации на начальной стадии развития. Эксплуатируется в административно-бытовых помещениях, где использование других типов извещателей запрещено.

Цель создания СОПП

Разработка СОПП способного регистрировать и предупреждать пожароопасную ситуацию в самом начале ее развития за счет фиксирования повышенной концентрации дыма в воздухе.

Область применения

Областью применения результата работ являются комплексные системы противопожарной безопасности, устанавливаемые в помещениях (как жилого, так и производственного типа). Проектируемый СОПП предназначен для обнаружения повышенной концентрации дыма в помещении и предупреждении пожара.

Основание для создания

Задание на курсовую работу студента Лебедева Михаила Сергеевича, шифр: МВ-12-226

Технические требования

СОПП должна соответствовать следующим техническим требованиям:

Технические требования:

Напряжение: 12В

Сила тока:

в режиме ожидания: 10мА

в рабочем состоянии: 150мА

Максимальная мощность: 12В х 150мА = 1.8Вт.

Требования к системе в целом

Требования к структуре

При разработке печатной платы должна использоваться цепочная структура, использующая математическое моделирование, по схеме: объект-модель—вычислительный алгоритм—программа для ПЭВМ—расчет на ПЭВМ —анализ результатов расчета—управление объектом исследования. В качестве программы для ПЭВМ было выбрано специализированное программное обеспечение - P-CAD.

Требования к функциям

Фиксирование повышенной концентрации дымосодержащих образований в воздухе;

Оповещение системы об обнаружении повышенной концентрации дыма в воздухе.

Требования к техническим параметрам (показателям назначения)

СОПП должна соответствовать следующим показателям назначения:

Фиксирование повышенной концентрации дымосодержащих образований в воздухе не позднее чем через 1 минуту с момента отклонения коцентрации дыма от допустимого минимального значения в сторону увеличения;

Оповещение системы об обнаружении повышенной концентрации дыма в воздухе не позднее 5 секунд с момента обнаружения датчиком повышенной концентрации дыма в воздухе

Требования к средствам защиты от внешних воздействий

СОПП должен иметь цельную конструкцию и не содержать отверстий за исключением технологических, необходимых для регистрации концентрации дыма. СОПП должен выдерживать воздействия внешней среды определенные в соответствии с требованиями по эксплуатации.

Требования по эксплуатации, техническому обслуживанию, ремонту и хранению

Условия эксплуатации:

Температура = от -60 до +125ºC

Влажность = 30-60 %

Давление = 740 – 760 мм. рт. ст.

СОПП должен проверяться не реже чем уставлено в нормах пожарной безопасности предъявляемых к помещению, в котором устанавливается данная СОПП.

Ремонт и обслуживание СОПП должно производиться только специализированной организацией.

Хранение не установленного на потолочную поверхность помещения СОПП должно осуществляться в специализированной упаковке при температуре, влажности и давлении определенных в настоящих требованиях.

Требования по транспортабельности

Транспортировка не установленного на потолочную поверхность помещения датчика должно осуществляться в специализированной упаковке при температуре, влажности и давлении определенных в настоящих требованиях.

Требования по стандартизации унификации

Специализированные требования по данному пункту не предъявляются.

Требования по документированию

Для СОПП должна быть разработана документация включающая: настоящие технические требования, схема электрическая функциональная системы, чертеж сборочной печатной платы, чертеж печатной платы.

Требования к надежности

СОПП в случае соблюдения требований к эксплуатации должна бесперебойно функционировать в течении не менее чем 10 лет с момента его выпуска.

Требования к метрологическому обеспечению

Требования к метрологическому обеспечению не предъявляются.

Требования к безопасности

Все внешние элементы СОПП, находящиеся под напряжением, должны иметь защиту от случайного прикосновения, а сами технические средства иметь зануление или защитное заземление в соответствии с ГОСТ 12.1.030-81 «Система стандартов безопасности труда. Электробезопасность. Защитное заземление, зануление».

Отключение электропитания не должно приводить к выводу устройства из строя.

Общие требования пожарной безопасности должны соответствовать нормам на бытовое электрооборудование. В случае возгорания не должно выделяться ядовитых газов и дымов. После снятия электропитания должно быть допустимо применение любых средств пожаротушения. Факторы, оказывающие вредные воздействия на здоровье со стороны всех элементов системы (в том числе инфракрасное, ультрафиолетовое, рентгеновское и электромагнитное излучения, вибрация, шум, электростатические поля, ультразвук строчной частоты и т.д.), не должны превышать действующих норм (СанПиН 2.2.2./2.4.1340-03 от 03.06.2003 г.).

Требования по эргономике и технической эстетике

Специализированные требования по данному пункту не предъявляются.

Требования к патентной чистоте (при необходимости)

Специализированные требования по данному пункту не предъявляются.

Требования по защите от утечки информации

Специализированные требования по данному пункту не предъявляются.

Дополнительные требования

Дополнительные требования не предъявляются.

Требования к видам обеспечений

Требования к математическому обеспечению

Математические методы и алгоритмы, используемые для проектирования схемы и расчета конструкции, а также программное обеспечение, реализующее их, должны соответствовать требованиям ГОСТ применяемых для разработки схемы и определенных настоящим техническим заданием.

Требования к информационному обеспечению

При проектировании схемы и установки конечного устройства необходимо рассмотреть возможность взаимодействия датчика с другими устройствами противопожарной безопасности, в случае их наличия в помещении, в котором происходит установка.

Требования к использованию языков программирования высокого уровня

Требования по данному пункту не предъявляются.

Требования к программному обеспечению

При разработке схемы используется специализированное программное обеспечение P-CAD

Требования к техническому обеспечению

Разработка и проектирование схемы должно осуществляться на Персональном компьютере, удовлетворяющем следующим минимальным рекомендованным техническим характеристикам:

Процессор – Intel Pentium 1.5 ГГц;

Объем оперативной памяти – 256 Мб;

Дисковая подсистема – 40 Гб. 

Требования к организационному обеспечению

Требования по данному пункту не предъявляются.

Требования к составу, содержанию работ и подготовке СОПП к вводу в действие

В ходе выполнения установки СОПП в помещении требуется выполнить работы по подготовке СОПП к вводу в действие. При подготовке к вводу действие необходимо выполнить следующее:

- Обеспечить соответствие помещения и требованиям по установке, изложенным в настоящем техническом задании, в процессе монтирования СОПП;

- Обеспечить взаимодействия СОПП с другими устройствами системы пожарной безопасности (в случае наличия таковых);

- Провести тестовую проверку СОПП и убедиться в ее корректном функционировании, а также проверить корректность ее совместного функционирования с другими устройствами системы пожарной безопасности в случае наличия таковых).

Показатели эффективности функционирования

В ходе функционирования устройство должно соответствовать параметрам назначения определенными настоящим техническим заданием.

Устройство не должно выходить из строя в случае если соблюдены все требования по эксплуатации изложенные в настоящем техническом задании

Устройство не должно давать сбоев в случае его установки в соответствии с требованиями технического задания и требованиями по эксплуатации устройства в течении всего периода срока годности устройства.

Экономические показатели

Разрабатываемое устройство должно соответствовать по своим техническим характеристикам существующим аналогам (или превышать их), при этом его стоимость должна быть либо ниже текущих аналогов (в случае соответствия характеристик), либо допустимо увеличение его рыночной стоимости относительно аналогов, при условии более высоких технических характеристик и характеристик надежности. При этом максимальная стоимость разрабатываемой СОПП не должна превышать 15-20% аналогов.

Стадии и этапы разработки

В соответствии с требованиями задания определены следующие стадии разработки:

Разработка схемы электрической функциональной системы

Разработка сборочного чертежа печатной платы

Разработка чертежа печатной платы

Порядок контроля и приемки

Так как проектирование печатной платы системы оповещения при пожаре осуществляется в P-CAD, контроль за корректностью проектирования осуществляется программными средствами. В рамках контроля происходит проверка целостности проектируемой схемы и цепи.

Итоговая приемка курсового проекта осуществляется руководителем проекта на этапе его сдачи, в присутствии исполнителя проекта.

Разработка схемы электрической функциональной системы

Система включает в себя несколько функциональных блоков, среди которых можно выделить: усилитель ошибки, оконечный усилитель, триггер, громкоговоритель и приемо-передатчик.

Триггером выступает фотоприемник. При концентрации дыма, ИК импульсы, посланные излучателем, отражаясь от частиц дыма, попадают на фотоприемник, далее они усиливаются и подаются на счетчик, который отсчитывает полученные импульсы и при превышении установленного порога подается сигнал на приемо-передатчик.

Приемо-передатчик при получении сигнала от триггера посылает информационные сигналы на пункт охраны.

Усилитель ошибки позволяет избежать ложных срабатываний. При появлении дыма на УО поступает сигнал и происходит проверка поступивших значений от триггера с заданными параметрами. Если значение соответствует заданным условиям, УО посылает сигнал на оконечный усилитель.

Оконечный усилитель обеспечивает усиление мощности электромагнитных колебаний до заданного значения и подает сигнал на громкоговоритель.

Разработка сборочного чертежа печатной платы

Сборочный чертеж – это чертеж, на котором элементы изображаются в виде корпусов. СБ разрабатывается по координатной сетке с шагом 2.5 мм (допускается шаг 1.25 и 0.5 мм.). Элементы располагаются по линейному принципу, то есть по строкам и столбцам. Расположение элементов осуществляется по электрической принципиальной схеме. Минимальное расстояние между элементами должно быть выдержано на основании электрического и теплового расчёта.

Расчет размеров печатной платы устройства.

Таблица 2

Обозначение

Название

Кол-во N(i)

Размеры, мм.

SU(i),мм2

SE(i),мм2

C1,C3

C2,C4, C5-C8

K53-1

K50-35

8

1

10

5.2

5

256

256

DD1-DD3

K561ЛА7

3

1

20

7.6

4

456

712

R1-R6

R8-R15

C2-29

14

1

8

2.3

4

257

969

R7

SP3-4

1

1

20

20

5

400

1369

VD1-VD2

АЛ107Б

2

1

6.3

2.4

4

30

1399

VT1

KT617A

1

1

4.7

9.4

5

44

1444

VT2

KT603A

1

1

8

11.7

4

93

1537

VT3

КП303А

1

1

5.3

4.9

5

26

1563

VT4

КТ3107А

1

1

5.2

5.2

4

27

1590

VT5

КТ503А

1

1

5.3

4.2

5

21

1612

X1

ОНЦ-ВГ

1

1

40

6

7

240

1852

Печатная плата разрабатывалась под корпусом МАМИ М37 015

размером 92.8х70.9, площадью 6579мм2.

1852мм2<6579мм2

CF согласно ГОСТ 10317-79 в пределах 1≤CF≤3.

CF = 92.8/70.9 = 1.3

Расчетные размеры площади печатной платы МАМИ М37 015:

92.8х70.9 = 6579мм2

Порядок выполнения работы:

Редактор печатных плат P-CAD PCB

Запустил программу PCB. Через кнопку Пуск и пункты Программы/P-CAD2002/PCB.Или из любой описанной программы пакета P-CAD через меню Utils/P-CAD PCB….

Настройка программы

Открыл файл в меню File/Open и выбрал файл. Это файл с расширением pcb из папки Titles где установлен P-CAD. Вызвал окно Design Info (меню File/Design Info…) и на вкладке Fields установил нужные значения. Проверил единицы измерения. Открыл окно настройки Options Configure (меню Options/Configure…) и на вкладке General в поле Units установил mm.

Настройка библиотек.

Добавил нужные библиотеки Library/Setup…. Появилось окно Library Setup и нажал ADD и добавил используемые библиотеки.

Загрузка списка цепей и компонентов

В главном меню редактора PCB активизировал команду Utils/Load Netlist.

На панели Utils Load Netlist нажал кнопку Netlist Filename и стандартным для Windows способом нашёл и выбрал файл, который был создан в разработке схемы электрической принципиальной. Сбросил флажок Optimize Nets. Нажмите OK

Рисование контура печатной платы и задание границ трассировки.

Нарисовал контур платы инструментом Line в слое Board.

Задал границы трассировки, выбрав в главном меню Place/Keepout, или нажмите кнопку . Нарисовал область, как будто я работал инструментом Line.

Расстановка корпусов

В режиме выбора (клавиша S) разместил корпуса на плате.

Рис. 1

Рисование координатной сетки

Зашёл в Options/Layers... далее на вкладку Titles (Рис. 1). В окне Border задал ширина (Width) и высоту (Height) сетки. В окне Relative Origin задал смещение сетки относительно левого нижнего угла чертежа. В окнах Horizontal и Vertical задал тип перечисления: по алфавиту (Alpha) или числовой (Numeric); порядок следования: восходящий (ascending) или нисходящий (descending). В окне # of Zones указал количество областей, на которое делиться шкала. Поставил галочку Annotate Zone Information, чтобы сделать сетку видимой.Затем нажал кнопку Modify.

Указать размеры платы и сделать выноски с позиционными номерами.

С помощью инструментов line и text указал размеры платы и сделал выноски с позиционными номерами.

Оптимизация проводников на схеме

Рис. 2

Выполнил команду Utils/Optimize Nets…. Появилось окно Utils Optimize Nets (Рис. 2). Поставил галочки как указано на рисунке и нажал OK. Затем появилось сообщение о невозможности выполнить операцию отмены; опять нажал OK.

Размеры площади печатной платы, полученные при проектировании

МАМИ М37 015: 94.3х89.9 = 8477мм2

Размеры площадей печатной платы примерно равны, размер площади проектированной печатной платы получился больше из-за произвольной установки элементов. Размеры печатной платы выбраны верно и отвечают необходимым требованиям и стандартам.

Разработка чертежа печатной платы

Рисунок печатной платы состоит из проводников и контактных площадок. В настоящее время выполняют односторонние печатные платы ОПП (элементы находятся на одной стороне, печатные проводники на другой), двусторонние печатные платы ДПП (проводники с обеих сторон, элементы с одной стороны), многослойные печатные платы МПП. Для уменьшения наводок, возникающих между проводниками, следует максимально ввести экраны и проводники земли между информационными проводниками, шины земли и питания сделать толстыми, максимально использовать перпендикулярность проводников.

Порядок выполнения работы:

Открыл файл сборочного чертежа

Настройка QuickRoute

Программа автотрассировки QuickRoute (файл QROUTE.EXE) поставляется совместно с P-CAD PCB. Вызвал QuickRoute из управляющей оболочки P-CAD PCB по команде Route/Autorouters.

Из всех этих трассировщиков Quick Route является наименее эффективным и пригоден для быстрой разработки не очень сложных печатных плат.

В разделе Strategy выбираются имена следующих файлов:

Strategy File — стратегия трассировки (расширение имени файла *.STR);

Output PCB File — выходная (оттрассированная) ПП (расширение имени файла *.РСВ);

Рис. 3

Output Log File — протокол трассировки (расширение имени файла *.LOG).

По умолчанию все эти файлы имеют те же имена, что и файл проекта, но в начале имени добавляется префикс R.

В пункте Layers —что бы сделать однослойную печатную плату я выключил слой bottom. Для этого в окне Options Layers (вкладка layers) выделите слой bottom и нажал кнопку Disable.

Запуск QuickRoute

Трассировка начинается после нажатия на клавишу Start в меню QuickRoute.

4) Просмотр результатов трассировки

Выполнил команду Route/View log. Открылся стандартный блокнот windows. В конце текста в строке Routed connections (total) указано на столько процентов разведена плата.

Фотошаблон

Для того чтобы сделать фотошаблон я отключил некоторые слои. Выполнил команду Options/Layers…и в появившемся окне Options Layers отключил слои Top Assy, Top Silk и Top Mask для этого выделил нужный слой и нажал кнопку Disable. Если нужно включить слой нажмите Enable. После этой операции нажал клавишу Close. Фотошаблон готов.

Заключение

В результате курсового проектирования на тему «Проектирование печатной платы системы оповещения при пожаре» были разработаны:

Спецификация системы

Схема электрическая функциональная системы

Чертеж сборочный печатной платы

Чертеж печатной платы

Был выполнен расчет размеров печатной платы системы.

Литература

1. Конспект по предмету «Система графического синтеза».

2. Лопаткин А.В. Проектирование печатных плат в системе P-CAD 2002. Учебное пособие для практических занятий. - Нижний Новгород, НГТУ, 2002.

3. Саврушев Э.Ц. P-CAD для Windows. Система проектирования печатных плат. Практ. Пособие – М.: Издательство Эком, 2002.

4. Поисковая система Yandex. www.yandex.ru

5. Журнал «Радио» №8, 2010 г.

← Предыдущая
Страница 1
Следующая →

В данном курсовом проекте рассматривается проектирование печатной платы системы, предназначенной для обнаружения возгораний, сопровождающихся появлением дыма в помещениях. При обнаружении возгорания, активируется встроенная сирена, детектор передает сигнал о возгорании на пункт охраны.

У нас самая большая информационная база в рунете, поэтому Вы всегда можете найти походите запросы

Искать ещё по теме...

Похожие материалы:

Возбудители дифтерии и туберкулеза. Реферат

Туберкулёз – одно из наиболее древних и распространённых инфекционных заболеваний. Препараты для активной профилактики дифтерии. Формы дифтерии.

Хронический парапроктит. Классификация

Клиническая картина и диагностика. Хирургическое вмешательство. Патогенез. Патоморфология. Лабораторные исследования

Управление техническими системами

Методические указания по изучению курса и контрольные задания для студентов заочной формы обучения. Факультет промышленного менеджмента. Кафедра автомобили и автомобильное хозяйство

Осаждение из парогазовой смеси (ПГС)

Пример и Решение. Проводится осаждение реагента из парогазовой смеси, растворяемого в кислороде - газе-носителе. Определить число молекул. Изменение давления в процессе незначительно.

Страховой стаж

Дипломная работа. Выпускная квалификационная работа. Актуальность данной темы состоит в том, что как уже было сказано выше, трудовой стаж влияет на назначение пенсии, а от размера и правильного подсчета такого вида трудового стажа как специальный напрямую зависит возможность досрочного установления пенсии, а в отдельных случаях и размер будущей пенсии.

Сохранить?

Пропустить...

Введите код

Ok