Лабораторная работа № 7. КОМПОНОВКА МОДУЛЕЙ Цель работы: научиться компоновать модули в шасси блока, выполнять межмодульный монтаж и вязку жгутов. 7.1. Основные теоретические сведения Наибольшее распространение в системах связи и автоматики получило архитектурно-конструктивное оформление аппаратуры, предусматривающее следующий ряд градаций конструктивных элементов: - модули залитые или полые, герметичные, представляющие собой законченный функциональный элемент или, в случае применения интегральных микросхем, – функциональный узел на печатной плате (рис. 7.1,а); - блоки, на шасси которых монтируются модули с гребенками контактов, для организации внутриблочных соединений между модулями, контрольными гнездами и колодками разъемов межблочных соединений (рис. 7.1,б); Компоненты Выводы разъема Герметичный корпус Винты для крепления Печатная плата Лепестки выводов Блок Печатная плата (ТЭЗ - типовой элемент замены ) - шасси – металлический жесткий каркас, на котором крепятся модули; - кассеты блоков, жестко монтирующиеся в каркасе стойки с держателями «плавающих» креплений колодок разъемов межблочных соединений, с изолирующими креплениями шин платы в кассете и с хомутиками для крепления жгутов межблочных и межкассетных соединений; - стойка, представляющая собой шкаф с рамкой для крепления кассет и блоков электропитания, которые по размерам соответствуют габаритам кассеты. В процессе разработки технологической документации, соответствующей данному варианту архитектурно-конструктивного оформления, стараются выделить в принципиальных и функциональных схемах системы как можно больше типовых, повторяющихся узлов блочной компоновки и как можно меньше нетиповых (индивидуальных). Это, с одной стороны, позволяет упростить документацию, составление монтажных схем соединений, повысить производительность труда, т.е. сократить сроки изготовления аппаратуры и ее настройки. С другой стороны, улучшает ремонт и обслуживание, так как унификация и типизация повышает «живучесть» системы за счет взаимозаменяемости, т.е. ускоряет поиск неисправностей и повышает коэффициент готовности системы. Принципы компоновки модулей на шасси блока. При размещении модулей на шасси блока основным доминирующим принципом является выявление модулей или групп модулей с наибольшим «тяготением» по числу соединений друг с другом. Модули с большим числом соединений между собой располагают ближе друг к другу. Тем самым можно минимизировать общую длину проводов, необходимых для монтажа схемы. При этом колодки разъемов, служащие для межблочных соединений, следует рассматривать как своеобразные модули. Для численной оценки тяготения и выбора варианта расположения модуМ1 лей на шасси строят карту тяготений (рис. 7.2), где М1, М2 и т.д. – модули с W 12 соответствующим номером; W12 – вес М3 W 1 3 W 23 тяготения между модулями М1 и М2, который определяется числом соединений М4 W 1 4 W 2 4 W 34 между этими модулями. Соединения между элементами одного и того же М1 М2 М4 модуля не учитываются. Далее вычисляются значения функции тяготения по формуле: М М 1 Fк W12 S12 W13 S13 ... WМ 1, М SМ 1, М Wij Sij, j 2 i 1 где: М – общее число модулей; к – номер варианта расположения модулей на шасси. Общее число вариантов N определяется числом перестановок модулей на шасси, т.е. N М !; Sij – расстояние между модулями i и j в условных единицах при i j . За одну условную единицу принимается расстояние между двумя соседними модулями. Численно одна условная единица равна средней длине провода, требуемого для монтажа одного соединения между двумя соседними модулями. Таким образом, по функции тяготения можно определить общую длину проводов, необходимую для монтажа схемы для каждого варианта компоновки модулей. Выбирают тот вариант, для которого Fк min . Пример. Зададимся шасси блока с односторонней установкой в один ряд до 10 модулей, одним разъемом для межблочных соединений и модулями Т101 и Т107, выполняющими функции, приведенные на рис. 7.3. Там же указаны номера выводов элементов модулей и цепей питания. Элементы модуля 2 Номера выводов & 6 7 & 1 3 & Марка модуля Т101 10 11 12 13 15 3 5 7 1 9 2 4 6 1 8 -12 В Общий Т107 12 13 15 -12 В Общий Корпус модуля (на схемах не показывать) Рис. 7.3. Модули Определим порядок компоновки модулей на шасси блока для схемы, приведенной на рис. 7.4. 1. Объединим в модули все элементы, показанные на принципиальной схеме рис. 7.4. Число элементов, включаемых в один модуль, зависит от их функционального назначения (имеют одинаковые обозначения) и не должно превышать числа, указанного на рис. 7.3. Последним по счету модулем будет разъем Ш1. Проставим номера выводов у элементов модулей. 2 11 7 & D2.2 Ш1 Конт. А3 А6 А1 В4 В1 С5 +6,3В С1 -12 В С2 Общ. С3 3 9 5 1 7 D3.1 11 7 & D1.2 3 9 5 1 7 D4.1 К выводам 12 К выводам 13 К выводам 15 & 6 10 D1.1 2 8 4 1 6 D4.2 1 & 3 D1.3 2 4 1 8 6 D3.2 Рис. 7.4. Принципиальная схема Пример обозначения элементов модулей: М1.1 – первый элемент модуля 1; М1.3 – третий элемент модуля 1 и т.д. (на элементах дискретной техники применяют обозначения D1.1 и т.д.). При объединении элементов в модули также будем пользоваться правилом: элементы с большим числом связей располагать в одном модуле. 2. Составим карту тяготений. Определим для примера вес тяготения для модулей D1 и D3. Для этого выпишем все связи между этими модулями: - D1.1(6) – D1.2(5) – D3.1(9); - D1.2(7) – D3.1(3); - D1.2(11) – D1.3(1) – D3.1(7) – D3.2(2); - D1.3(9) – D3.2(4). В скобках указаны номера выводов элементов. Выделенные связи являются внутримодульными. Таким образом вес тяготения равен 4. Карта тяготения приведена на рис.7.5. 3. Составим схему расположения модулей на шасси (рис. 7.6). Поскольку колодка разъема Ш1 имеет постоянное место на шасси (допустим слева), то число возможных вариантов размещения модулей равно ( М 1)! 5! 120. Нахождение минимального значения функции тяготения в нашем случае трудоемко. Поэтому воспользуемся правилом: модули с наибольшим тяготением располагаем ближе друг к другу. Действуем следующим образом: а) D1 Ш1 D1 Ш1 D4 D3 D4 D2 1 D3 4 1 D4 2 1 2 Ш1 3 2 2 D1 D2 б) 3 D4 Ш1 D1 D3 D2 Рис. 7.5. Карта тяготений рассматриваемого примера Рис. 7.6. Схемы расположения модулей разъем Ш1 на шасси располагаем слева; наибольшее число соединений с Ш1 имеют модули D1 и D4. Размещение модулей выполним для случая, когда первым за Ш1 стоит D4 (рис. 7.6,б); следующим можно установить модуль D1 или D3. Они имеют одинаковое число связей с D4. Установим модуль D1, так как он имеет большее чем D3 число связей с Ш1; далее установим модули D3 и D2; рассчитаем функцию Fк для варианта Ш1-D4-D1-D3-D2 Fк 3 1 3 2 2 4 2 3 2 1 1 3 2 2 4 1 1 2 1 1 39 ; аналогично выполнено размещение модулей для случая Ш1-D1-D3-D4-D2 (рис. 7.6,а). Fк 40. 4. Выбираем вариант, представленный на рис. 7.6,б. 7.2. Порядок выполнения работы 1. По варианту принципиальной схемы, выданной преподавателем, составить схему компоновки модулей на шасси блока. 2. Закрепить требуемые модули на шасси блока. 3. Выполнить межмодульный монтаж. 4. Развести питание на модули параллельными проводниками. 5. Выполнить вязку жгутов межмодульного монтажа. 7.3. Содержание отчета ОТЧЕТ ДОЛЖЕН СОДЕРЖАТЬ: принципиальную схему с обозначениями модулей и выводов. карту тяготений. схему компоновки модулей на шасси блока. Контрольные вопросы 1. 2. 3. 4. 5. В чем заключается принцип компоновки модулей? Назначение карты тяготения? Как вычисляется функция тяготения? В чем заключается физический смысл функции тяготения? Как выполнить объединение элементов схемы в модули?
