Moduł 1. Podstawy posługiwania się dokumentacją techniczną w zakresie użytkowania urządzeń elektronicznych

Transkrypt

1 Moduł 1 Podstawy posługiwania się dokumentacją techniczną w zakresie użytkowania urządzeń elektronicznych 1. Wstęp 2. Dokumentacja konstrukcyjna 3. System oznaczeń elementów półprzewodnikowych 4. System oznaczeń układów scalonych polskiej produkcji

2 1. Wstęp Każde urządzenie lub maszyna niezależnie od branży, dla której jest wykonywana wymaga zarówno dokumentów związanych z etapem ich projektowania jak i późniejszego wykonywania. Dlatego dokumentacja techniczna wyrobu składa się z dokumentacji konstrukcyjnej i dokumentacji technologicznej. W skład każdej z tych dokumentacji wchodzą różnego rodzaju dokumenty i rysunki, których zestawienie zawiera poniższy schemat. Rys. 1.1 Wykaz dokumentacji wyrobu maszynowego. Dokumentacja techniczna wyrobu Dokumentacja konstrukcyjna Dokumentacja technologiczna a) założenia konstrukcyjne b) warianty rozwiązań, szkice c) obliczenia sprawdzające d) warunki analizy wykreślnej, rozkłady sił i łańcuchy sił e) schematy strukturalne i kinematyczne f) schematy montażowe połączeń g) rysunki złożeniowe całości wyrobów z podanymi warunkami technicznymi h) rysunki złożeniowe zespołów głównych i zespołów rzędów niższych, wykazy części i) rysunki wykonawcze części j) warunki techniczne odbioru i dokumentacja technicznoruchowa (DTR) k) rysunek ofertowy wyrobu a) karty technologiczne b) instrukcja obróbki c) instrukcje uzbrojenia (ustawienia) narzędzi i przyrządów w obrabiarce d) instrukcje obróbki cieplnej e) instrukcje obróbki powierzchni, np. galwanicznej f) instrukcje kontroli (opracowane na podstawie rysunku konstrukcyjnego) g) instrukcje montażu h) karty kalkulacyjne i) spis pomocy warsztatowych (przyrządów i uchwytów, narzędzi i sprawdzianów) Źródło: 4%99%20dokumentacj%4%85%20techniczn%4%85.pdf Jak widać na powyższym schemacie, dokumentacja techniczna wyrobu jest bardzo złożona. Ze względu na ograniczony zakres tego opracowania, poświęcimy więcej uwagi tylko niektórym dokumentom. 2

3 2. Dokumentacja konstrukcyjna a) założenia konstrukcyjne Są to podstawowe dane do projektowania, np. moc urządzenia, zakres prędkości obrotowych, rozstaw osi, wymiary gabarytowe, jakie ruchy powinno wykonywać urządzenie itp. b) warianty rozwiązań, szkice W postaci szkiców rysujemy kilka podstawowych wariantów rozwiązań. c) i d) obliczenia sprawdzające, warunki analizy wykreślnej, rozkłady sił i łańcuchy sił Wykorzystując obliczenia mechaniczne (statyka, dynamika, wytrzymałość materiałów) obliczamy wartości sił występujących w urządzeniu oraz sporządzamy konieczne przekroje elementów wchodzących w skład urządzenia. e) schematy strukturalne i kinematyczne Stosując umowne symbole, rysujemy schemat kinematyczny. Schemat strukturalny jest schematem blokowym wskazującym współdziałanie elementów. f) schematy montażowe połączeń Schemat montażowy pokazuje sposób połączenia elementów w urządzeniu, kolejność montażu elementów itp. g) warunki techniczne odbioru oraz dokumentacja techniczno-ruchowa Dokumentacja techniczno-ruchowa jest zbiorem dokumentów dotyczących zasad eksploatacji (smarowania, czyszczenia, przeglądów, remontów). Zawiera wykaz części zamiennych, rysunki montażowe itp. h) rysunek ofertowy wyrobu Rysunek ofertowy jest podobny do rysunku złożeniowego, jednak nie posiada przekrojów oraz wykazu elementów. Schematy grupy 1 (podstawowe) wykonywane są podczas projektowania obiektów i służą przede wszystkim do zaznajomienia się ogólnego ze strukturą układu. Rozróżnia się schematy strukturalne oraz schematy funkcjonalne. Rys. 1.2 Schemat strukturalny jednotorowego wzmacniacza telefonicznego 3

4 Rys Schemat strukturalno-funkcjonalny telefonicznego systemu nośnego Schematy grupy 2 (wyjaśniające) zadaniem tych schematów jest pokazanie elementów funkcjonalnych obiektu elektronicznego bez uwzględnienia ich rzeczywistego rozmieszczenia, lecz ze wszystkimi połączeniami między nimi oraz podaniem punktów połączeń, w celu dokładnego wyjaśnienia działania i przebiegu procesów elektrycznych. Do schematów tych zalicza się schematy zasadnicze oraz schematy zastępcze (równoważne). Rys Schemat zasadniczy w postaci: a) skupionej, b) półskupionej, c) rozwiniętej Schematy grupy 3 (wykonawcze) zadaniem tych schematów jest pokazanie połączeń elektronicznych wszystkich elementów obiektów przez przedstawienie i opisa- 4

5 nie: przewodów, wiązek, kabli, wyprowadzeń, doprowadzeń, końcówek (zacisków), złączy, przepustów itp. Schematy te są podstawą do wykonywania innych dokumentów konstrukcyjnych. Rozróżnia się schematy połączeń wewnętrznych, schematy połączeń zewnętrznych i schematy połączeń. Rys. 1.5 Schemat wykonawczy połączeń wewnętrznych. Schematy grupy 4 (plany) zadaniem tych schematów jest określenie położenia (lokalizowanie) obiektów lub ich części składowych, lub przedstawienie usytuowania sieci instalacji elektrycznych, a w razie potrzeby także trasy połączeń elektronicznych. Tabela 1. Spis symboli elementów elektronicznych Symbol Oznaczenie Opis M Ścieżki i punkty łączenia ścieżek należy zwracać uwagę na czarne kropeczki w miejscu krzyżowania się ścieżek, bowiem oznaczają one, że te ścieżki łączą się ze sobą. Ścieżki, które się krzyżują i nie ma w miejscach ich przecięcia tych punktów, nie mają ze sobą połączenia elektrycznego. Masa wszystkie końce ścieżek, zakończone symbolem masy, są połączone ze sobą, a następnie połączone z odpowiednim punktem napięcia zasilania. Jest to uproszczenie schematu w celu zwiększenia jego czytelności. Uziemienie podobnie jak w przypadku masy, wszystkie końce 5

6 Vcc Vdd R R P, PR P, PR P, PR ścieżek, zakończone tym symbolem, są połączone ze sobą, a dodatkowo powinny zostać połączone z uziemieniem. Zasilanie dodatni biegun zasilania wszystkie końce ścieżek, zakończone tym symbolem, są połączone ze sobą, a następnie połączone z odpowiednim punktem napięcia zasilania. Jest to uproszczenie schematu w celu zwiększenia jego czytelności. Napięcie Vcc stosuje się, gdy na schemacie występują układy scalone wykonane w technologii bipolarnej. Zasilanie dodatni biegun zasilania wszystkie końce ścieżek, zakończone tym symbolem, są połączone ze sobą, a następnie połączone z odpowiednim punktem napięcia zasilania. Jest to uproszczenie schematu w celu zwiększenia jego czytelności. Napięcie Vdd stosuje się, gdy na schemacie występują układy scalone wykonane w technologii unipolarnej (MOS). Rezystor (opornik stały) symbol zalecany Rezystor (opornik stały) symbol spotykany Rezystor zmienny, rezystor nastawny, potencjometr symbol ogólny Rezystor zmienny, rezystor nastawny, potencjometr symbol zalecany Rezystor zmienny, rezystor nastawny, potencjometr symbol spotykany R, RT, t Termistor R Fotorezystor L, Dł ewka lub Dławik L, Dł ewka z rdzeniem L, Dł ewka z rdzeniem regulowanym Tr Tr Tr Tr Transformator z rdzeniem (najczęściej spotykany) Transformator bez rdzenia Transformator regulowany, autotransformator Transformator z odczepem (odczepów może być więcej) Kondensator (stały) Kondensator symbol okładziny w formie łuku może oznaczać: elektrodę zewnętrzną w kondensatorach stałych papierowych i ceramicznych, element ruchomy (rotor) w kondensatorach zmiennych (nastawnych), elektrodę o niskim potencjale 6

7 X Kondensator elektrolityczny (biegunowy) Kondensator elektrolityczny (biegunowy) Kondensator elektrolityczny (biegunowy) Kondensator elektrolityczny (biegunowy) Kondensator zmienny, kondensator nastawny, trymer Kondensator dostrojczy, trymer Kondensator elektrolityczny niebiegunowy Kwarc Rezonator kwarcowy U, A Bateria (zespół ogniw galwanicznych), akumulator D Dioda półprzewodnikowa D, DZ Dioda Zenera (stabilizacyjna) D, LED Dioda LED (świecąca) D D D, D1-D4, M Fotodioda (reagująca na światło) Dioda pojemnościowa, warikap, waraktor Mostek prostowniczy Graetza montuje się go na płytce z czterech diod prostowniczych lub jest to element z czteroma końcówkami; z zamkniętymi w jego wnętrzu diodami prostowniczymi. Tranzystor bipolarny NPN Tranzystor bipolarny PNP Tranzystor bipolarny NPN Tranzystor bipolarny PNP Tranzystor polowy złączowy JFET o kanale typu N Tranzystor polowy złączowy JFET o kanale typu P Tranzystor polowy z izolowaną bramką IGFET typu MOSFET o kanale zubożanym typu N 7

8 Tranzystor polowy z izolowaną bramką IGFET typu MOSFET o kanale zubożanym typu P Tranzystor polowy z izolowaną bramką IGFET typu MOSFET o kanale zubożanym typu N Tranzystor polowy z izolowaną bramką IGFET typu MOSFET o kanale zubożanym typu P Tranzystor polowy z izolowaną bramką IGFET typu MOSFET o kanale wzbogacanym typu N Tranzystor polowy z izolowaną bramką IGFET typu MOSFET o kanale wzbogacanym typu P Tranzystor polowy z izolowaną bramką IGFET typu MOSFET o kanale wzbogacanym typu N Tranzystor polowy z izolowaną bramką IGFET typu MOSFET o kanale wzbogacanym typu P Tranzystor polowy z izolowaną bramką IGFET cienkowarstwowy TFT o kanale typu N Tranzystor polowy z izolowaną bramką IGFET cienkowarstwowy TFT o kanale typu P Fototranzystor NPN Fototranzystor PNP Fototranzystor NPN Fototranzystor PNP D, Q, DIA Diak tyrystor diodowy dwukierunkowy Th, TR Tyrystor (SR) tyrystor triodowy jednokierunkowy T, TK, Q, TRIA P, W, Wł, S Przełącznik Triak tyrystor triodowy dwukierunkowy P, PZ, S Przekaźnik (cewka i styk) Źródło. Opracowanie własne 8

9 Układy scalone można przedstawiać na schematach tak jak na rysunku A, ale sposób ten zaciemnia schemat i utrudnia analizę działania urządzenia. Rys. 1.6 Układy scalone Lepszym i częściej spotykanym sposobem jest przedstawianie układów za pomocą symboli jak na rysunku. Przedstawione na rysunku elementy nie są tak naprawdę fizycznymi elementami, a jedynie symbolicznie przedstawionymi blokami funkcjonalnym układu scalonego. Należy pamiętać, że często przy takim sposobie przedstawiania nie zaznacza się na schemacie napięć zasilania układu scalonego, co wcale nie oznacza, że układ scalony będzie działał bez ich podłączenia. Zasilanie układu scalonego jest zazwyczaj oczywiste i nie przedstawia się go, aby nie zaciemniać schematu urządzenia. Tabela 2. Lista najczęściej stosowanych symboli bloków układów scalonych Symbol Opis Wzmacniacz, wzmacniacz operacyjny, komparator (choć nie jest to zaznaczone, układ wymaga zasilania) Wzmacniacz, wzmacniacz operacyjny, komparator (dodatkowe końcówki mogą symbolicznie reprezentować zasilanie lub inne końcówki układu scalonego) Bufor Bufor z wejściem Schmitta Inwerter 9

10 Inwerter z wejściem Schmitta Bramka AND Bramka AND Schmitta Bramka NAND Bramka NAND Schmitta Bramka OR Bramka OR Schmitta Bramka NOR Bramka NOR Schmitta Bramka EXOR Bramka EXOR Schmitta Bramka EXNOR Bramka EXNOR Schmitta Przerzutnik typu D Przerzutnik typu RS Przerzutnik typu JK Źródło. Opracowanie własne Tabela 3. Wybrane symbole graficzne stosowane na schematach Zwierny zestyk łącznika Rozwierny zestyk łącznika Przełączany zestyk łącznika (symbol ogólny) Łącznik trójbiegunowy ze stykami zwiernymi (wyłącznika, stycznika) sprzężonymi mechanizmami 10

11 Zestyk przełączony łącznika wielopołożeniowego Zwierny zestyk łącznika z napędem ręcznym z samoczynnym powrotem (przycisk załączający) Rozwierny zestyk łącznika z napędem ręcznym z samoczynnym powrotem (przycisk odłączający) ewka stycznika, przekaźnika, wyzwalacza a) b) c). a). b). a). b). c). Zestyk przekaźnika symbol ogólny: a) zwierny b) rozwierny c) przełączny ewka przekaźnika zwłocznego o zwłoce : a) przy wzbudzaniu b) przy odwzbudzaniu Zestyk przekaźnika o opóźnionym działaniu (czasowym): a) zwierny ze zwłoką przy zamykaniu (wzbudzaniu) b) zwierny ze zwłoką przy otwieraniu (odwzbudzaniu) c) rozwierny ze zwłoką przy zamykaniu (odwzbudzaniu) d) rozwierny ze zwłoką przy otwieraniu (wzbudzaniu) d). Organ napędowy przekaźnika termicznego (cieplnego) Zestyk rozwierny przekaźnika termicznego (cieplnego) Bezpiecznik topikowy 11

12 Lampka sygnalizacyjna 3. System oznaczeń elementów półprzewodnikowych Obecny system oznaczania elementów półprzewodnikowych polskiej produkcji jest objęty normą branżową: BN-70/ Elementy półprzewodnikowe. System oznaczania typów. Oznaczenie elementu półprzewodnikowego składa się z dwóch części: literowej i numerowej. zęść literowa ma dwie litery. Pierwsza litera określa materiał, z jakiego wykonano element: A materiał o szerokości pasma zabronionego 0,6-1,0 ev (np. Ge), B materiał o szerokości pasma zabronionego 1,0-1,3 ev (np. Si), materiał o szerokości pasma zabronionego większej niż 1,3 ev (np. GaAs), D materiał o szerokości pasma zabronionego mniejszej niż 0,6 ev (np. InSb), R inne materiały. Druga litera określa rodzaj elementu półprzewodnikowego: A diody detekcyjne, mieszające i szybko przełączające, B diody o zmiennej pojemności, tranzystory małej mocy, małej częstotliwości, D tranzystory dużej mocy, małej częstotliwości, E diody tunelowe, F tranzystory małej mocy, wielkiej częstotliwości, G elementy powielające złożone z rożnych struktur, H czujniki Halla (sondy do pomiaru natężenia pola magnetycznego), K generatory Halla o otwartym obwodzie magnetycznym, L tranzystory mocy, wielkiej częstotliwości, M generatory Halla o zamkniętym obwodzie magnetycznym (np. modulatory), P elementy czułe na promieniowanie (np. fotodiody), Q elementy promieniujące (np. diody luminescencyjne), R tyrystory małej mocy, S tranzystory impulsowe małej mocy, T tyrystory mocy, U tranzystory impulsowe mocy, Y diody prostownicze, 12

13 X diody powielające, Z diody stabilizacyjne (diody Zenera). zęść numerowa zawiera jedną literę i trzy cyfry lub dwie litery i dwie cyfry. zęść ta określa grupę oraz konkretny typ elementu w danej grupie, zawiera informację o przeznaczeniu i wytwórcy elementu, a w niektórych przypadkach także o wartościach niektórych parametrów elementu. Ma ona następującą budowę: P + 3 cyfry dla elementów do zastosowań powszechnego użytku; YP + 2 cyfry dla elementów do zastosowań profesjonalnych; AP + 2 cyfry dla elementów do zastosowań specjalnych. Dla elementów profesjonalnych można zamiast litery Y stosować litery Z, X, W itd., a dla elementów specjalnych, zamiast litery A, dalsze litery B,, D itd. Litera P jest umownym znakiem wytwórcy (Naukowo-Produkcyjne entrum Półprzewodników) i często nie występuje w oznaczeniu. Oznaczenia diod stabilizacyjnych, diod prostowniczych i tyrystorów zawierają ponadto dodatkowe symbole informujące o wartościach niektórych parametrów. Dla diod stabilizacyjnych litera (często poprzedzona znakiem minus) określa tolerancje napięcia stabilizacji: A 1% B 2% 5% D 10% E 15% Po tej literze następują cyfry określające wartość znamionowego napięcia stabilizacji w woltach. Literę V stosuje się zamiast przecinka, jeżeli napięcie stabilizacji jest liczbą ułamkową. Gdy dioda ma polaryzację odwrotną (obudowa połączona z anodą), to na końcu występuje litera R. Polaryzacji normalnej (obudowa połączona z katodą) nie oznacza się. Dla diod prostowniczych i tyrystorów cyfry (poprzedzone znakiem minus, odstępem lub ukośnikiem) określają maksymalną wartość impulsowego napięcia wstecznego w woltach. Litera R oznacza również polaryzację odwrotną. 4. System oznaczeń układów scalonych polskiej produkcji System oznaczania układów scalonych polskiej produkcji jest objęty dwiema normami branżowymi: BN-70/ Elementy półprzewodnikowe. System oznaczania typów; BN-73/ Mikroukłady scalone. System oznaczania typów. 13

14 Oznaczenie układu scalonego składa się z dwóch części: literowej i cyfrowej. zęść literowa zawiera dwie lub trzy litery. Pierwsza litera określa sposób wykonania (technologię) układu: U układy półprzewodnikowe, monolityczne bipolarne, H układy hybrydowe, M i układy MOS. Druga litera oznacza funkcję spełnianą przez układ: układy cyfrowe, L układy analogowe, R układy inne. Trzecia litera (lub jej brak) określa przeznaczenie układu: brak litery układy do zastosowań powszechnego użytku, Y układy do zastosowań profesjonalnych, A układy do zastosowań specjalnych, T układy do zastosowań profesjonalnych o zwiększonej niezawodności, Q układy do zastosowań specjalnych o zwiększonej niezawodności, X układy prototypowe, doświadczalne lub na zamówienie. zęść cyfrowa składa się z czterech lub pięciu liczb i jednej litery. Pierwsza cyfra określa zakres dopuszczalnej temperatury pracy: 4 od -55 do +85 o, 5 od -55 do +125 o, 6 od -40 do +85 o, 7 od 0 do 70 o, 8 od -25 do +85 o, 1 inny zakres. Pozostałe trzy lub cztery cyfry są liczbą porządkową określającą grupę oraz konkretny typ układu w danej grupie. Dopuszcza się też wprowadzenie dodatkowej litery dla oznaczenia właściwości charakterystycznych układów: H układy serii szybkiej, L układy serii małej mocy, S układy serii bardzo szybkiej. Litera umieszczona na końcu oznacza rodzaj obudowy: F obudowa płaska, metalowa, izolowana od układu, S obudowa płaska, metalowa mająca kontakt elektryczny z podłożem układu i wyprowadzeniem masy, H obudowa płaska z nieprzewodzącego materiału ceramicznego, J obudowa dwurzędowa z nieprzewodzącego materiału ceramicznego, 14

15 N obudowa dwurzędowa plastykowa, L obudowa kubkowa, metalowa, o wyprowadzeniach umieszczonych kołowo, K obudowa czterorzędowa plastykowa, M obudowa czterorzędowa plastykowa z wkładką radiatorową, P obudowa czterorzędowa plastykowa z radiatorem bocznym zagiętym, T obudowa czterorzędowa plastykowa z radiatorem bocznym prostym, R obudowa inna. Przykłady oznaczeń: UL 1481P [U] Układ półprzewodnikowy monolityczny bipolarny, [L] analogowy, do zastosowań powszechnego użytku, [1] zakres dopuszczalnej temperatury pracy inny (od -25 do +70 o ), [481] liczba porządkowa, typ układu (wzmacniacz mocy m.cz.), [P] obudowa czterorzędowa plastykowa z radiatorem bocznym zagiętym. UY400N [U] Układ półprzewodnikowy monolityczny bipolarny, [] cyfrowy, [Y] do zastosowań profesjonalnych, [5] od -55 do +125 o, [400] liczba porządkowa, typ układu (cztery dwuwejściowe bramki NAND), [N] obudowa dwurzędowa plastykowa. MX 74007N [M] Układ półprzewodnikowy MOS, [] cyfrowy, [X] prototypowy, [7] od 0 do +70 o, [4007] liczba porządkowa, typ układu (układ kalkulatorowy), [N] obudowa dwurzędowa plastykowa. 15

16 Bibliografia: 1. Pieniak J. : Anteny telewizyjne i radiowe WKŁ, Warszawa Mikulik J.: System telewizji dozorowej STVD, Forum Schmidt D., Baumann A., Kaufmann H., Paetzold H., Zippel B.: Mechatronika REA Warszawa Technika sterowników z programowalną pamięcią. Praca zbiorowa. WSiP, Warszawa Hörnemann E., Hübscher H., Klaue J., Schierack K., Stolzenburg R.: Elektrotechnika. Instalacje elektryczne i elektronika przemysłowa. WSiP, Warszawa Krzyżanowski R.: Urządzenia zewnętrzne komputerów. MIKOM, Warszawa Jones A., Ohlund J.: Programowanie sieciowe. RM, Warszawa Krysiak K.: Sieci komputerowe. Kompendium. Helion 02/ Sportack M.: Sieci Komputerowe. Księga Eksperta. Helion, Gliwice Tanenbaum A. S.: Sieci komputerowe. Tłumaczenie: A. Grażyński, A. Jarczyk Helion 10/ Wojtuszkiewicz K.: Jak Działa Komputer, WYDANIE II MIKOM Stallings W.: Organizacja i architektura systemu komputerowego. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Netografia 1. klkfczd3godqnoafq