Дипломная разработка конструкции часов-будильника

Описание

В проекте разработана конструкция универсальных часов-будильника.

 Составлен аналитический раздел.

Приведены общие сведения. Часы являются прибором, посредством которого определяется текущее время суток и измеряется продолжительность временных интервалов в единицах, меньших чем одни сутки.

Сделан обзор существующих конструкций. Проведен патентный обзор.

Выполнена разработка технического задания. Часы-будильник с термометром, имеющим бегущую строку, выполненные на шестнадцатиэлементных индикаторах, используется в быту в качестве часов, с возможностью подачи в установленное заранее время звукового сигнала, а также измерения температуры в помещении, в котором находится устройство и вне его с индикацией данных на индикаторном табло.

Разработан конструкторский раздел.

Проведен анализ электрической принципиальной схемы.  После подачи питания происходит поочередное отображение на шести знакоместах приветственного сообщения. Далее отображается время в 12- или 24-часовом формате. Формат выбирается в соответствующем пункте меню. Затем происходит остановка бегущей строки с текущим временем на 10 с. По их истечении выводится температура в помещении и на улице с десятисекундной паузой. Затем выполняется выведение числа, за ним месяца и дня недели. Далее цикл повторяется. Сигнал будильника подается пьезоизлучателем со встроенным генератором. Счет времени ведется микросхемой, которая представляет собой часы реального времени со встроенным календарем. Для измерения температуры в устройстве применены цифровые термодатчики. Для питания часов используется стабилизированный источник напряжения 5 В с максимальным током нагрузки не менее 600 мА.

Выполнен анализ структурной электрической схемы. Сделан выбор элементной базы. Приняты:

1. микросхемы 74HC595N, DS1307,
2. конденсаторы К10-17A, КД-2,
3. кнопка PBS10С-2,
4. светодиод АЛ307БМ,
5. транзистор КТ502Б,
6. пьезогенератор НРА24АХ,
7. кварцевые резонаторы РК206 и РПК01,
8. резистор С2-33Н.

По справочным данным сделана оценка их устойчивости к предполагаемым внешним воздействиям.

Произведен расчет надежности узла печатной платы. Рассчитано время наработки на отказ 38617,5 ч и коэффициент готовности 0,95.

Проведен аналитический расчет блока с определением параметров (выборочно):

Выполнен расчет топологических характеристик печатной платы с определением второго класса точности.

Материалом для изготовления платы служит стеклотекстолит фольгированный двусторонний общего назначения СФ2-35-1,5, для покрытия - сплав Розе.

1. Определены диаметры выводов ЭРЭ и монтажных отверстий.
2. Рассчитана ширина проводника, равная 0,029 мм, и его толщина 0,035 мм.
3. Вычислено сопротивление изоляции 2,6 ГОм.
4. Произведен расчет паразитного влияния проводников с определением допускного падения напряжения 0,00567 мВ.
5. Сделан расчет теплового режима блока. Рассчитана приведенная температура корпуса 323 К, количество конвекционного тепла 2,44 В, площадь тепловыделяющей поверхности 0,066 м², реальная температура внутри корпуса 326,68 К.
6. Выполнен расчет прочности конструкционного элемента с определением параметров: нагрузка на основание 19,09 Па, собственная резонансная частота 0,363 гЦ, механическое напряжение 12,22×10⁴ Па.
7. Проведено проектирование лицевой панели.

Составлен технологический раздел. Приведены требования к изготовлению конструкции и выполнен анализ ее технологичности.

Сделано обоснование технологического процесса изготовления печатной платы. Принят комбинированный позитивный метод изготовления, предполагающий выполнение операций по: входному контролю, резке листов на заготовки и полосы, получению технологических отверстий и отверстий под металлизацию, контролю качества, обезжириванию, сенсибилизации, активации, химическому меднению, гальваническому осаждению меди, промывке и сушке, нанесению светочувствительного материала, проявлению рисунка, маркировке, механической обработке плат по контуру и прочее. В устройстве применен двусторонний фольгированный стеклотекстолит СФ2-50-1,5.

В экономическом разделе выполнено технико-экономическое обоснование проектируемого устройства с расчетом себестоимости и цены изделия - 1122 руб, капитальных затрат 526,94 руб, прибыли 561,68 руб и экономического эффекта 403,6 руб.

Составлены мероприятия по экологии и безопасности жизнедеятельности.

В работе спроектировано устройство бытового назначения «универсальные электронные часы-будильник», со встроенным календарем и датчиками измерения, температуры, влажности и давления.