Требования к электронной технике

Вновь разрабатываемая электронная аппаратура должна удовлетворять ряду требований, которые можно разделить на три группы

Эксплуатационные требования

Качество выполнения электронным устройством основных функций, для которых оно предназначено, определяется основными техническими параметрами, указанными в соответствующих документах (стандартах, технических условиях, документах на поставку и т.д.) и закладывается в процессе разработки, должно быть обеспечено при изготовлении и эксплуатации.

Надежностью называют свойство системы сохранять величины выходных параметров в пределах установленных норм при заданных режимах и условиях в течение требуемого интервала времени.

Улучшение надежности электронного устройства, как и любого другого, сопряжено с дополнительными затратами времени, материальных и денежных средств. Поэтому задаваемый уровень надежности должен быть согласован с эксплуатационными и производственно-техническими требованиями с эконо-мической целесообразностью и возможностью.

Повышение надежности может вызвать необходимость увеличения габаритов и веса, а также усложнение обслуживания устройства.

Максимально возможный уровень надежности должен задаваться для всех устройств, выход из строя которых может повлечь за собой человеческие жертвы.

Простота управления и обслуживания электронных устройств  определяет возможности их эффективного использования. При этом управление и обслуживание электронной техники связано с использованием органов управления, измерительных приборов и индикаторов.

Требования к конструкции и установке органов управления:

-   минимальное число органов управления;

-   удобное для оператора расположение и конструкция органов управления;

-   устойчивость органов управления к действию случайных механических ударов и вибраций.

Индикаторы должны быть четкими, хорошо различимыми в конкретных условиях эксплуатации, лаконичными и понятными. Они должны легко и просто устанавливаться и соединяться (механически и электрически). При этом должна исключаться возможность какого-либо повреждения и обеспечиваться безопасность обслуживающего персонала.

Ремонтопригодность.

Замена всего электронного устройства, а иногда и блоков, при выходе из строя стоит дорого. Поэтому конструкция электронной техники должна позволять быстро осуществлять процесс восстановления работоспособного состояния, т.е. устройство должно быть ремонтопригодным.

Для улучшения ремонтопригодности в конструкции необходимо создать возможности для

-   быстрого определения места повреждения;

-   быстрого определения причины повреждения;

-   легкой замены неисправного элемента.

Для определения причины а иногда и прогнозирования возможных неисправностей целесообразно использовать встроенное контрольно-испытательное оборудование. В некоторых случаях достаточным является применение доступных контрольных цепей, так называемых контрольных точек.

Для быстрой замены неисправного элемента необходимо обеспечить легкую доступность к нему. В наибольшей степени это удается при блочной конструкции.

Обеспечение высокой степени ремонтопригодности может повлечь за собой неблагоприятное влияние на его основные функциональные характеристики. Например, введение большого количества разъемных блоков с контрольными цепями, как правило, уменьшает надежность устройства, увеличивает стоимость, габариты и вес. При большом числе несложных блоков с разъемами конструкция оказывается механически менее прочной.

Габариты и вес.

Уменьшение габаритов и веса имеет особую актуальность для переносных устройств и для устройств некоторых специальных назначений.

Пути уменьшения габаритов и веса:

-   применение в схемах современной элементной базы электроники;

-   применение магниевых, алюминиевых и титанистых сплавов;

-   замена металлов на пластмассы или слоистые пластики;

-   совмещение функций нескольких узлов.

Конструкторско-технологические требования

Защита от воздействия внешних факторов (влага, температура, вибрация и удары, микроорганизмы и др.) необходима не только для обеспечения нормальной работы электронной техники при эксплуатации, но и при хранении и транспортировке.

Как правило, защита электронной техники от внешних воздействий влечет за собой усложнение конструкции. При этом увеличиваются габариты, вес стоимость, часто ухудшается ремонтопригодность. Отсутствие защиты от внешних воздействий может вызвать заметное снижение надежности электронной техники. Следовательно, необходимо правильное соотношение между факторами, усложняющими конструкцию, и надежностью электронной техники.

Наиболее трудно защищать конструкцию от действия тепла и влаги. Отвод тепла всегда сопряжен с заметным увеличением габаритов электронной техники.

Чтобы не вызывать излишнего усложнения конструкции, необходимо тщательно анализировать реальные условия эксплуатации, хранения и транспортировки, уровни внешних воздействий, время их действия, совместимость и т.п.

В ряде случаев целесообразно применять защиты разового действия, например, специальные упаковочные средства для транспортировки. Аналогичные средства могут быть использованы для хранения (консервации).

Конструктивная преемственность, унификация, нормализация и стандартизация.

Преемственность есть объем применения во вновь разработанном изделии ранее разработанных и освоенных производством деталей и узлов. Преемственность элементов конструкции снижает сроки разработки рабочих чертежей и стоимость подготовки производства за счет использования имеющейся оснастки. Недостаток конструктивной преемственности заключается в том, что использование уже известных конструкций по существу не вносит ничего нового в разрабатываемом электронной техники. Вместе с тем, как показывает практика, хорошие функциональные характеристики могут быть получены и при использовании сравнительно небольшого количества новых материалов, полуфабрикатов, узлов и деталей.

Важнейшей предпосылкой преемственности является унификация, нормализация и стандартизация.

Унификация есть процесс уменьшения многообразия конструкций, предназначенных для выполнения одних и тех же или близких по своему характеру функций. Она является первой ступенью использования преемственности. Унификации могут подвергаться все структурные части конструкций электронной техники (от детали до блока) и материалы, например, колодки для монтажа конденсаторов и резисторов, блоки питания и т. п.

Нормализация это ограничение многообразия конструкций, предписываемые конструктору данного предприятия или отрасли промышленности. Оно является более высокой ступенью преемственности конструкции, чем унификация.

Требования нормализации излагаются в специальном документе, называемом нормалью, где приведен перечень рекомендуемых к применению разработанных (а в ряде деталей случаев освоенных и выпускающихся) узлов и блоков, а также ограничение номенклатуры (для данного предприятия или отрасли) материалов, полуфабрикатов и типовых изделий.

Требования нормализации широко применяются к крепежным деталям, материалам, монтажным проводам и кабелям, вспомогательным монтажным деталям (платам, скобам, лепесткам и т.п.). В меньшей степени удается нормализация блоков ( в особенности, рассчитанных на выполнение большого числа сложных функций).

На предприятиях применяются как нормали собственной разработки, так и нормали других предприятий и ведомств. Нормаль должна отвечать всем требованиям которые предъявляются к разрабатываемому электронной техники. Устаревшая нормаль оказывается не только бесполезной, но и вредной, тормозящей развитие технического прогресса.

Стандартизация есть метод ограничения  разнообразия и регламентирование единства качественных показателей промышленной продукции, классификации, кодирования, терминологии, технических требований, методов испытаний, требований к упаковке, транспортировке и т.п.

Использовать унифицированные, нормализованные и стандартные материалы, полуфабрикаты, типовые изделия, узлы и детали следует только с учетом экономических характеристик электронной техники.

Технологичность конструкции совокупность ее свойств, характеризующих возможность оптимизации затрат труда, средств и времени на всех стадиях создания, производства и эксплуатации изделия.

Различают два вида технологичности производственную и эксплуатационную.

Производственная технологичность конструкции проявляется в сокращении времени и средств на конструкторскую и технологическую подготовку производства нового изделия, процессы изготовления изделия, организацию и управление процессом производства.

Повышение производственной технологичности можно обеспечить путем:

   рационального выбора конструктивной структуры электронной техники, которая должна предусматривать возможность автономного изготовления ее частей (блоков и узлов);

   ограничение номенклатуры составных частей конструкции и применяемых материалов;

   использование конструкторских решений, которые позволяют снизить затраты на доступ к составным частям, их установку и съем, обеспечивают взаимозаменяемость;

   применения высокопроизводительных и малоотходных технологических решений, основанных на типизации технологических процессов, применении стандартных средств технологического оснащения, достижения рационального уровня механизации и автоматизации труда в производстве;

   уменьшения числа регулировочных операций, которые должны быть простыми и окончательными и не требовать специальной корректировки после сборки всего электронной техники;

Эксплуатационная технологичность конструкции изделия проявляется в сокращении затрат (средств и времени) на подготовку изделия к функционированию, на его техническое обслуживание и ремонт.

Экономические требования

Экономичность конструкции в значительной степени закладывается на этапе разработки и определяется затратами на разработку, производство и эксплуатацию.

По уровню затрат времени и средств электронную аппаратуру можно разделить на следующие основные группы:

  • 1) принципиально новое, выполняющее новые функции, с использованием большого количества новых научно-технических решений;
  • 2) рассчитанное на выполнение функций, которые ранее не выполнялись , но основанное на хорошо известных технических решениях;
  • 3) выполняющее известные функции и рассчитанное на использование сравнительно большого количества новых технических решений.
  • 4) рассчитанное на использование небольшого количества новых технических решений, схем, конструкций;
  • 5) являющееся модификацией (модернизацией) уже готового электронного прибора.

Наибольшие затраты будут при разработке и изготовлении первой группы ЭУ и наименьшие пятой группы. Однако, последняя группа будет мало отличаться по своему научно-техническому уровню от известной конструкции