Научная статья на тему 'Автоматизация сквозного проектирования термостабильных радиотехнических устройств'

Автоматизация сквозного проектирования термостабильных радиотехнических устройств Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

CC BY
111
19
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
САПР / СИНТЕЗ / КОМПЛЕКСНАЯ САПР / РАДИОТЕХНИЧЕСКИЕ УСТРОЙСТВА / ТЕРМОСТАБИЛЬНОСТЬ / ТЕРМОУСТОЙЧИВОСТЬ / АЛГОРИТМЫ / CAD / SYNTHESIS / COMPLEX CAD / RADIO TECHNICAL DEVICES / THERMAL RESISTANCE / THERMAL STABILITY / ALGORITHMS

Аннотация научной статьи по компьютерным и информационным наукам, автор научной работы — Алексеев Валерий Павлович

Рассматриваются вопросы создания САПР для синтеза термостабильных радиотехнических устройств (РТУ) специального назначения. САПР разработана на основе оригинальной методики системного проектирования термоустойчивых РТУ, которая обеспечивает заданную температурную стабильность любого РТУ в жёстких эксплуатационных условиях.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по компьютерным и информационным наукам , автор научной работы — Алексеев Валерий Павлович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Automation of endto end designing of thermostable radio technical devices

The article deals with the problems of creating CAD for the synthesis of thermostable radio technical devices (RTD) for special purposes. CAD is developed based on the original methodology of system design of thermostable RTDs, which provides the specified temperature stability of any RTD under extreme operating conditions.

Текст научной работы на тему «Автоматизация сквозного проектирования термостабильных радиотехнических устройств»

ЛИТЕРАТУРА

1. Степаньян В. В. Алгоритм и программа обработки массивов ненормированных данных о состоянии образовательных систем методом планирования эксперимента // Научно-методический электронный журнал «Концепт». - 2015. - № 4 (апрель). - С. 96-100. - URL: http://e-koncept.ru/2015/15108.html

2. Степаньян В. В. Исследование влияния индивидуальных личностных факторов студентов на результативность обучения дисциплине «Информатика» // Концепт. - 2014. - № 03 (март). - ART 14070. - 0,3 п. л. -URL: http://e-koncept. ru/2014/14070.html

3. Кондратьева, М. Н. Экономика предприятия: учеб.пособие для студентов высших учебных заведений. - Ульяновск: УлГТУ, 2008. http://venec.ulstu.ru

4. http://pravo.studio/ekonomika/faktoryi-vliyayuschie-pribyil-28971.html

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В СОЗДАНИИ СОВРЕМЕННОЙ ТЕХНИКИ

Алексеев В.П.

АВТОМАТИЗАЦИЯ СКВОЗНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕРМОСТАБИЛЬНЫХ РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ

Для анализа имеющегося набора САПР и синтеза комплексной САПР (КСАПР) предлагаем воспользоваться моделью типа «черный ящик» с внешними воздействиями, приведённой на рисунке 1.

Мшепво алгсримж Мштю }трав.:и-н метсщш офаботки кок нщшсшй

Мтааество свойств аоеМ)1грсжщх> кнп

Мюиесжжс шкданэк

\

* Ооаи прожшрсеак

ШИИЛЮ ЫХОД-

гькданък

Мшестю рест;ков

Мишлво дест^тизвдтацк фясгсрсе1)=$/=1,. ., 7}

Рис.1. Модель системы проектирования типа «черный ящик»

Множество входных данных X = {х^ i = 1, ..., I} - данные, подаваемые на вход САПР посредством ручного либо автоматического ввода.

Множество выходных данных Y = {у], j = 1, ..., J} - данные, полученные обработкой входных данных методами и алгоритмами обработки.

Множество управляющих воздействий Z = ^к, к = 1, ..., К} - воздействия проектировщика.

Множество ресурсов R = {г1, 1 = 1, ..., L} - требуемое аппаратное и программное обеспечения (операционная система, драйверы и т.д.).

Множество дестабилизирующих факторов D={dt, t = 1, ..., Т} - неправомерные действия со стороны пользователя или компьютерных вирусов.

Множество свойств системы проектирования W = {wq, q = 1, ..., Q} - интерфейс, обучаемость, открытость внутренних форматов данных и т.д.

Множество алгоритмов и методов обработки данных А = {а^

V = 1, ..., V} - заложенная в САПР математическая модель обработки данных.

Построение КСАПР осуществляется посредством набора отдельных блоков в единое целое. При этом множество выходных данных одной САПР подается на вход следующей.

По предлагаемой модели описания САПР и разрабатываемой комплексной САПР типа «черный ящик» в структурной схеме показаны блоки обработки информации со входами XI, выходами Yj и управляющими воздействиями Zk. Выходные данные с одного блока подаются на вход следующего блока. Посредством управляющих воздействий проектировщика, подаваемых на каждый блок обработки информации, происходит преобразование информации из одного вида в другой.

Управляющими воздействиями администратора формируется база всех используемых электрорадиоэлементов (ЭРЭ) в проектах. Информация в таком случае берется из технических условий (ТУ). На принципиальной электрической схеме размещаются ЭРЭ из ранее разработанных библиотек, по таблице ЭРЭ заполняются атрибуты «Наименование». После разработки принципиальной электрической схемы автоматическим способом в Microsoft Word формируются ТД: перечень элементов и ведомость покупных изделий. Файл схемы передается конструктору для разработки конструктива ПУ В автоматизированном режиме формируется графическая КД на ПУ: чертеж детали ПП и сборочный чертеж ПУ в пакете DISAIN LAB. Автоматически в Microsoft Word генерируется спецификация и технические требования на сборочный чертеж. В файле ПУ сосредоточена вся информация для изготовления на технологическом оборудовании печатной платы. Для этого конструктив передается в технологическую программу подготовки фотошаблонов к производству Camtastic, в которой технолог дорабатывает фотошаблон, после чего отправляет программу для вычерчивания фотошаблона и сверления отверстий на технологическое оборудование.

Посредством формата IDF компоновка ПУ из DISAIN LAB экспортируется в систему твердотельного моделирования SolidWorks для получения объемой модели ПУ с целью использования ее в компоновке блока разрабатываемой конструкции. По окончании этапа проектирования оформляется графическая КД на механические узлы средствами системы AutoCAD. Импортируя объемный образ детали, технолог с помощью CAD\CAM-системы ADEM в интерактивном режиме формирует управляющую программу для обработки данной детали на фрезерном станке с ЧПУ На выходе имеем готовое изделие.

Комплексная САПР реализует сквозное проектирование от разработки принципиальной электрической схемы до получения полного комплекта конструкторской документации с выходом на технологическое оборудование и формированием электронного архива всей создаваемой документации.

В разработанной нами структурной схеме сАПР должен присутствовать блок теплофизического проектирования с учетом вышеизложенных теоретических подходов к моделированию термоустойчивых РТУ.

Традиционный подход со значительной долей макетирования при проектировании термостабильных РТУ крайне неэффективен из-за неоправданных временных и материальных затрат. Весьма перспективным способом является полностью автоматизированное проектирование, осуществляемое с помощью средств ПЭВМ [1]. В настоящей статье рассмотрены этапы автоматизированного сквозного проектирования термостабильных РТУ с точки зрения построения оригинального программного комплекса «Термос». Традиционный подход со значительной долей макетирования при проектировании термостабильных РТУ крайне неэффективен из-за неоправданных временных и материальных затрат. Весьма перспективным способом является полностью автоматизированное проектирование, осуществляемое с помощью средств ПЭВМ. В общей постановке цель применения программного комплекса заключается в нахождении уравнения

температурной погрешности в аналитическом виде (1) для исследуемого РТУ и вычислении значения суммарной температурной погрешности (2) синтезируемого конструктивного варианта РТУ:

где Т - рабочая температура ЭРЭ; ДТ - изменение рабочей температуры ЭРЭ; ТО - номинальная температура (нулевой уровень); ДТв - интервал варьирования температуры; Тср - температура среды; ДТср - изменение температуры среды; ai - коэффициент влияния уравнения температурной погрешности; R = {г1, г2, ..., гп} - множество ЭРЭ.

Для более детального исследования состава программного комплекса проведем анализ необходимых операций автоматизированного проектирования, соответствующих основным процедурам алгоритма системного проектирования (рисунок 2).

Как следует из обобщенного алгоритма системного проектирования, каждому методу термостабилизации предшествует синтез схемотехнической модели РТУ (схемотехническое моделирование) и нахождение уравнения температурной погрешности [2].

В таблице 1 приведены методы термостабилизации и соответствующие им операции автоматизированного проектирования.

На рисунке 3 представлена структурная схема программного комплекса с выделением оригинальных и заимствованных блоков. Целесообразность синтеза оригинальных и заимствование стандартных программных блоков рассмотрены ниже.

С Начало j

Синтез схемотехнической модели РТУ

Т

Нахождение уравнения температурной погрешности

Метод термостабилизации: применение прецизионной элементной базы

да / AN

< К

N ЗАД нет

т

Метод термостабилизации: топологическая термокомпенсация

I

да / AN

-< К

N ЗАД

| нет

Метод термостабилизации: микротермостатирование

-Г ~

Конец ^

Рис. 2. Обобщенный алгоритм системного проектированиятермостабильных РТУ

Общие требования к созданию оригинальных программных блоков сформулируем следующим образом:

- алгоритмический язык программирования высокого уровня;

- управляющая оболочка с удобным, интуитивным, дружественным интерфейсом;

- с целью структуризации и модульности программных блоков применение объектно-ориентированного программирования;

- рациональное использование системных ресурсов ПЭВМ.

Таблица 1.

Состав необходимых операций автоматизированного проектирования

Метод термостабилизации Операция автоматизированного проектирования Специфические, наиболее важные требования

Применение прецизионной элементной базы Схемотехническое моделирование Вычисление уравнения температурной погрешности Адекватные математические модели ЭРЭ Минимальное время реализации вычислительного эксперимента

Схемотехническая и топологическая термокомпенсация Схемотехническое моделирование Вычисление уравнения температурной погрешности Размещение ЭРЭ на плате Расчет температурного поля Адекватные математические модели ЭРЭ Минимальное время реализации вычислительного эксперимента Минимальное время расчета температурного поля Наглядность распределения температурного поля и расположения ЭРЭ

Микротермо-статирование Схемотехническое моделирование Вычисление уравнения температурной погрешности Моделирование по методу электротепловой аналогии В случае неравномерного температурного поля: Размещение ЭРЭ на плате Расчет температурного поля Адекватные математические модели ЭРЭ Минимальное время реализации вычислительного эксперимента Учет теплофизических и конструктивных особенностей реального термостатируемого объекта В случае неравномерного температурного поля: Минимальное время расчета температурного поля Наглядность распределения температурного поля и расположения ЭРЭ

Рис. 6.4 - Структурная схема программного комплекса

Указанная структурная схема КСАПР реализована на одном из предприятий РОСКОСМОСА для проектирования термоустойчивых РТУ по безбумажной технологии.

ЛИТЕРАТУРА

1. Коблов Н.Н. Модель сквозной комплексной системы автоматизированного проектирования приборостроения / Н.Н. Коблов // ССТ 2003: Материалы Междунар. науч.-практ. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых (7-11 апреля 2003 г., г. Томск). - Томск: 2003. - С. 161-163.

2. Алексеев, В.П. Системное проектирование термоустойчивых радиотехнических устройств и систем / В.П. Алексеев. - Томск: Изд-во ИОА СО РАН, 2004. - 316 с.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.