Показатели (технические характеристики, стоимость и т.д.) мирового уровня проектируемого изделия указываются после просмотра каталогов ведущих фирм, занимающихся разработкой аппаратуры, изучения научно-технической литературы. Дополнительно перечисляются документы и литература, содержащие сведения о разрабатываемом изделии или его аналогах.
Технические требования
В данном разделе ТЗ указываются:
• состав изделия и требования к конструкции;
• показатели назначения;
• требования надежности;
• требования к технологичности;
• требования к уровню унификации и стандартизации;
• требования безопасности и требования по охране труда, природы;
• эстетические и эргономические требования;
• требования к патентной чистоте;
• требования к эксплуатационным материалам;
• условия эксплуатации;
• требования к маркировке и упаковке;
• требования к транспортированию и хранению.
В составе изделия указывается наименование, количество и назначение составных частей изделия, поставляемых потребителю, но не соединяемых на заводе-изготовителе.
Например, для персональной ЭВМ в состав изделия входят: системный блок, монитор, клавиатура, акустическая система, соединительные кабели и кабели питания и т. д. Однако, если акустическая система является встроенной (иногда она конструктивно объединяется с монитором), то в составе изделия ее не указывают.
В требованиях к конструкции должны быть определены:
• используемая элементная база;
• количество органов управления, настройки, контроля, внешних соединителей (подключение питания, интерфейсов, антенны, шин заземления и т. д.);
• габаритные размеры (не более или не менее);
• установочные и присоединительные размеры;
• масса (не более или не менее);
• способ ремонтопригодности и доступность к приборам, узлам и деталям при регулировке и смене их при ремонте;
• виды покрытий (цвет, фактура поверхности);
• форма конструкции, где указывается не только форма, обусловленная объектом установки изделия, но и определяющая устойчивость блока на объекте установки (соотношение высоты блока к размерам основания, расположение центра тяжести), способ крепления на объекте (закрепление жесткое, быстросъемное, на амортизаторах и т. д.),
• возможности агрегатирования;
• допустимые способы обеспечения защиты от внешних воздействий несущей конструкцией – полная или частичная герметизация, влагозащита, брызгозащита и т. д.;
• требования к помехозащищенности, электрической прочности и к электрическому сопротивлению изоляции (ослабление помехонесущих полей А =... дБ, в диапазоне частот от... до... Гц) и допустимое паразитное влияние на другие объекты;
• способы защиты от климатических, механических и других воздействий;
• особенности конструктивного исполнения изделия.
В показатели назначения входят основные параметры устройства (диапазон рабочих частот, выходная мощность, уровень входных сигналов, состав питания, точность измерения и т. д.), а также, при необходимости, параметры сопрягаемых устройств. Например, для бытовых усилителей сигналов звуковой частоты, обязательно должны быть указаны значения следующих параметров:
• номинальное напряжение источника питания;
• номинальная частота или диапазон частот источника питания;
• потребляемая мощность при номинальных условиях;
• выходное напряжение (мощность), ограниченные искажениями;
• коэффициент регулирования;
• кратковременное максимальное выходное напряжение (мощность);
• долговременное максимальное выходное напряжение (мощность);
• выходная мощность, ограниченная температурой;
• общие гармонические искажения как функция амплитуды;
• общие гармонические искажения как функция частоты;
• интермодуляционные искажения с указанием их типа;
• отношение сигнал/шум;
• максимально допустимое значение емкости, подключаемое к выходу усилителя;
• номинальное полное сопротивление нагрузки.
Для измерительных приборов указывается класс точности. Стационарная аппаратура должна работать от сети переменного тока частотой 50 Гц ± 1% и напряжением 220 В ± 10%. Бортовая аппаратура – от сети переменного тока с частотой 400 Гц и напряжением 115 В ± 5 %. Контрольно-измерительная аппаратура должна работать от обоих указанных напряжений. Если аппаратура (портативная, малогабаритная и т. д.) работает на автономных источниках питания (гальванические элементы или аккумуляторы), то обязательно указывается емкость этих элементов или время работы изделия до замены источников питания. Для электронных измерительных приборов должно быть указано время самопрогрева (время, за которое после включения аппаратура должна обеспечивать требуемые технические характеристики) – 1, 5, 15, 30 мин или 1, 2 ч.
Основными требованиями по технологичности являются серийность выпуска изделий и требования к контролепригодности. Могут быть также указаны количественные значения показателей технологичности изделий-аналогов.
В требованиях по надежности указываются количественные характеристики надежности по ГОСТ 72.002-83, меры по повышению надежности, требования к запасному имуществу приборов (ЗИП). Наиболее часто в ТЗ указывают вероятность безотказной работы p (t) в пределах заданной наработки Т 0; среднюю наработку на отказ Т 0, средний срок службы Т с и среднее время восстановления Т в. Эти параметры зависят от вида и назначения РЭС, общего количества электрорадиоэлементов (ЭРЭ), способов их резервирования и режимов работы, количества микросхем (МС) и микросборок (МСБ), типов и количества различных конструктивных и крепежных элементов. Нормативы основного показателя надежности − среднее время наработки на отказ Т 0 для бытовой радиоаппаратуры – приведены в табл. 2.2, для профессиональной – в табл. 2.3.
Таблица 2.2 Среднее время наработки на отказ для бытовой аппаратуры
Таблица 2.3 Среднее время наработки на отказ для профессиональной аппаратуры
В требованиях безопасности и требованиях по охране труда, природы указываются требования: по электробезопасности при эксплуатации и обслуживании, по пожарной безопасности, к взрывозащищенности в соответствии с соответствующими стандартами (см. прил. 4). Одним из факторов, позволяющих обеспечить требование безопасности, является заземление, необходимость которого обязательна для устройств РЭС, работающих от питающих напряжений свыше 36 В. Если в изделии имеются напряжения свыше 500 В, то конструкция не должна допускать возможности случайного прикосновения к токоведущим элементам, находящимся под этими напряжениями. Для выполнения условий по обеспечению электробезопасности указываются не отключаемые высоковольтные цепи, а также наличие включения изделия с пульта дистанционного управления при напряжении питания свыше 36 В.
Для грамотного проектирования РЭС с точки зрения обеспечения электробезопасности необходимо определить класс изделия по способу защиты человека от поражения электрическим током. В соответствии с ГОСТ 12.2.007 установлено пять классов защиты 0; 0I; I; II; III.
К классу 0 должны относиться изделия, имеющие по крайней мере рабочую (основную) изоляцию и не имеющие элементов для заземления, если эти изделия не отнесены к классу II или III.
К классу 0I должны относиться изделия, имеющие по крайней мере рабочую (основную) изоляцию, элемент для заземления и провод без заземляющей жилы для присоединения к источнику питания.
К классу I должны относиться изделия, имеющие по крайней мере рабочую (основную) изоляцию и элемент для заземления. В случае, если изделие класса I имеет провод для присоединения к источнику питания, этот провод должен иметь заземляющую жилу и вилку с заземляющим контактом.
К классу II должны относиться изделия, имеющие двойную или усиленную изоляцию и не имеющую элементов для заземления.
К классу III должны относиться изделия, не имеющие ни внутренних ни внешних электрических цепей с напряжением свыше 42 В.
Бытовая и медицинская аппаратура обычно выпускается классов I и II.
Из эстетических и эргономических требований должны быть указаны требования к удобству расположения органов управления, варианты цветовых решений, расстояние от пользователя до прибора и т. д.
Кроме этого могут быть определены условия работы оператора – рабочее положение сидя или стоя.
В условиях эксплуатации задаются:
• климатические условия (температура, влажность, давление и т. д.);
• механические условия (удары, ускорения, вибрации) или объект установки по ГОСТ 16019;
• другие объективные условия (коррозионная агрессивность атмосферы по ГОСТ 9.039, радиационные и биологические воздействия).
Климатические условия определяются микроклиматическим районом эксплуатации (табл. 2.4, табл. 2.5) и категорией исполнения (табл. 2.5) по ГОСТ 15150.
Требования по воздействию солнечного излучения предъявляются только к изделиям категории 1 и могут указываться только к его узлам и деталям, которые в условиях эксплуатации подвергаются непосредственномуоблучению солнцем.
Требования по работоспособности или пыленепроницаемости при воздействии пыли предъявляются к имеющим подвижные или сочленяющие части изделиям категории 1 исполнений ТС, О и В.
Требования по работоспособности или пыленепроницаемости при статическом или динамическом воздействии снежной пыли предъявляются к изделиям категории 1 исполнений У, УХЛ (ХЛ), О и В.
Требования по водонепроницаемости, т. е. сохранению параметров в пределах значений, установленных в ТЗ, стандартами или техническими условиями, после пребывания в воде в течение часа предъявляются к изделиям, которые могут на короткий срок оказаться под водой.
Таблица 2.4 Обозначения климатических исполнений изделий РЭС
Таблица 2.5 Характеристика макроклиматических районов в соответствии с ГОСТ 15150
Таблица 2.6 Характеристика категорий исполнения РЭС
В ГОСТ 16019 определены следующие семь групп изделий РЭС, для которых устанавливаются нормы как климатические, так механических воздействий в зависимости от условий эксплуатации:
С1 – стационарная, устанавливаемая в отапливаемых наземных и подземных сооружениях;
С2 – стационарная, устанавливаемая под навесом, на открытом воздухе или в неотапливаемых наземных и подземных сооружениях;
В3 – возимая, устанавливаемая во внутренних помещениях речных судов;
В4 – возимая, устанавливаемая в автомобилях, мотоциклах, в сельско-хозяйственной и другой технике;
В5 – возимая, устанавливаемая в подвижных железнодорожных объектах;
Н6 – носимая, размещаемая при эксплуатации в одежде или под одеждой оператора, или в отапливаемых наземных или подземных сооружениях;
Н7 – портативные, предназначенные для длительной переноски на открытом воздухе при облегченных внешних воздействиях или в отапливаемых наземных и подземных сооружениях и работающие на ходу.
Кроме указанных групп, РЭС может устанавливаться на самолетах и вертолетах (бортовая РЭС), ракетах и спутниках (космическая РЭС).
Для бытовой аппаратуры климатические и механические воздействия задаются по ГОСТ 11478, для средств вычислительной техники – ГОСТ 21552, для малых вычислительных машин – ГОСТ 20397, для средств измерений по ГОСТ 22261.
При выборе и указании в ТЗ внешних воздействий следует различать понятия прочность, устойчивость и стойкость аппаратуры. В ГОСТ 16019 даны следующие определения для приведенных понятий.
Прочность аппаратуры – способность аппаратуры сохранять свои параметры в пределах установленных допусков после воздействия механических и климатических факторов.
Устойчивость аппаратуры – способность аппаратуры сохранять свои параметры в пределах установленных допусков во время воздействия механических и климатических факторов.
Стойкость аппаратуры – способность аппаратуры сохранять свои параметры в пределах установленных допусков, измеренные во время и после воздействия механических и климатических факторов.
В общем случае возможно задание следующих внешних воздействующих факторов (ВВФ) в соответствии с ГОСТ 26883.
Механические ВВФ:
• шум;
• механический удар;
• гидравлический удар;
• аэродинамический удар;
• звуковой удар;
• ударная волна;
• сейсмическое воздействие;
• качка;
• крен;
• дифферент;
• механические колебания;
• вибрация;
• случайные колебания;
• гармонические колебания;
• механическое давление;
• статическое давление;
• динамическое давление.
Климатические ВВФ:
• атмосферное давление;
• атмосферные осадки;
• атмосферные выпадающие осадки;
• атмосферные конденсированные осадки;
• ветер;
• динамическая (ий) пыль (песок);
• статическая (ий) пыль (песок);
• интегральное солнечное излучение агент;
• коррозионно-активный агент морской воды;
• коррозионно-активный агент окружающей среды;
• коррозионно-активный почвенно-грунтовой среды;
• морской туман;
• тепловой удар.
Биологические ВВФ:
• грызуны;
• насекомые;
• плесневый гриб.
Термические ВВФ:
• радиационное разогревание;
• тепловой удар;
• ультразвуковое разогревание;
• электрическое разогревание.
ВВФ электромагнитных полей:
• лазерное излучение;
• электромагнитное излучение.
В требованиях к маркировке и упаковке указывается содержание основных маркировок: наименование изделия, условное обозначение, порядковый номер, дата изготовления (при необходимости их место и способ нанесения) на изделии и таре, способ упаковки и укладки изделия в тару.
Для транспортирования и хранения указываются виды транспортных средств и воздействия при транспортировке изделия к объекту эксплуатации, максимальные габариты и вес одной упаковки.
После того, как сформированное ТЗ прошло процедуры согласования и утверждения, переходят к следующему этапу проектирования – анализу требований технического задания.
3. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
В ходе выполнения лабораторной работы необходимо:
- ознакомиться с нормативными документами, регламентирующими структуру и состав технических заданий на разработку радиоэлектронной аппаратуры;
- ознакомиться с требованием к содержанию технических заданий;
- ознакомиться с примерами технических заданий на проектирование радиоэлектронной аппаратуры;
- разработать техническое задание на проектирование радиоэлектронного устройства или прибора;
- оформить отчёт о лабораторной работе в соответствии с требованиями кафедры РЭ.
4. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА
Отчет оформляется индивидуально и содержит:
- титульный лист;
- наименование, цель и содержание работы;
- основные расчетные зависимости;
- результаты расчета в таблицах и графиках;
- анализ результатов расчета с объяснением общего характера и особенностей его.
5. РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
1. ГОСТ 2.103
2. ГОСТ 2.105
3. ГОСТ 15.001
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Расширенное техническое задание
