Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
Конструювання комп’ютерних вузлів засобами САПР.
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Національний університет Львівська політехніка
Інститут:
Не вказано
Факультет:
Не вказано
Кафедра:
Електронні обчислювальні машини
Інформація про роботу
Рік:
2004
Тип роботи:
Курсова робота
Предмет:
Технологія виробництва та конструювання комп'ютерів
Група:
КІ-3
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
Міністерство освіти і науки України
Національний університет “Львівська політехніка”
Кафедра ЕОМ
КУРСОВА РОБОТА
З курсу “Технологія виробництва та конструювання комп’ютерів”
на тему
“Конструювання комп’ютерних вузлів засобами САПР”
Виконав ст. гр. КІ-3
Прийняв
Львів-2004
Зміст роботи
Завдання..............................................................................................4
1. Теоретична частина........................................................................5
1.1 Створення схеми в OrCad Capture.........................................5
1.2 Створення друкованої плати в OrCad Layout.....................13
1.3 Тепловий розрахунок комп’ютерного блока......................17
2. Практична частина.......................................................................21
2.1 Загальний вигляд схеми........................................................21
2.2 Загальний вигляд друкованої плати.....................................22
2.3 Тепловий розрахунок комп’ютерного блока.......................24
Вступ
Основною метою даної курсової роботи є розвиток навичок розробки схеми комп’ютерного пристрою,створення друкованої плати цього пристрою засобами системи автоматизованого проектування OrCad, а також ознайомлення із принципами розрахунку корпуса комп’ютерного блока.
Завдання
Створити схему ,згілно із заданим варіантом, у системі OrCad Capture.
На основі створеної схеми розробити друковану плату за допомогою програми OrCad Layout.
Розрахувати тепловий режим комп’ютерного блока згідно із заданим варіантом
Варіант схеми mt-50d
Варіант для розрахунку теплового режиму
1.Теоретична частина
Створення схеми у середовищі OrCad Capture
Система автоматизованого проектування OrCAD Capture призначена для сворення проекту, частина якого може бути задана у вигляді принципової схеми, а інша частина - на мові високого рівня VHDL. Крім того, з оболонки OrCAD Capture запускаються програми моделювання аналогових, цифрових та змішаних аналогово-цифрових пристроїв Pspiee та параметричної оптимізації PSpiee Optimizer.
При створенні проекту відповідно до його типу автоматично завантажуються необхідні бібліотеки компонентів (пізніше їхній перелік можна змінити вручну), при цьому для всіх спеціалізованих проектів можлива передача інформації в програму OrCAD Layout для створення друкованих плат (ДП).При створенні принципових схем проекту необхідна інформація відшукується в убудованій базі даних, що поставляється разом із системою й поповнюється користувачами.
Для початку запускаємо середовище OrCad Capture. Усі роботи із компонентами інтерфейсу є стандартними.
Мал1.Загальний вигляд інтерфейсу OrCad Capture
Для створення нового проекту виконується команда File>New Project, після чого в діалоговому вікні, що відкрилося. на рядку Name указується ім'я проекту , а на рядку Location - ім'я підкаталогу розташування проекту (при цьому для перегляду файлової структури зручно користуватися кнопкою Browse). Далі в середній частині цього вікна вибирається тип проекту.
INCLUDEPICTURE "H:\\WINDOWS\\Рабочий стол\\Glava2\\2.16.gif" \* MERGEFORMATINET
Опісля з’являється вікно,зображене на мал1.
Щоб розмістити елементи на робоче поле, необхідно вибрати піктограму INCLUDEPICTURE "H:\\WINDOWS\\Рабочий стол\\Glava2\\3.2.gif" \* MERGEFORMATINET Place Part, після чого з’являється меню підключення бібліотек компонентів(якщо створюється новий проект),або(якщо редагується вже існуючий проект) меню із заздалегіть підключеними бібліотеками елементів.
Мал 2. Підключення бібліотек компонентів
За допомогою кнопки Add Library вибираємо необхідні нам елементи,
та розміщуємо іх на робочому полі.
Якщо у стандартній бібліотеці немає необхідного для нас елементу то його можна створити за допомогою редактора бібліотек.Робиться це наступним чином:
File->New->Library. Потім вибираємо пункт меню Design->New Part, зявляється вікно властивостей.
Опісля відкривається вікно редактора елемента.
За допомогою набору стандартних інструментів створюємо елемент.
Після створення і збереження елементу,його можна використовувати у схемах.
Після створення схеми в системі OrCad Capture,готуємося до продовження проектування в середовищі OrCad Layout,але перед цим виконаємо ще низку дій.
Перш ніж безпосередньо перейти до проектування плати,необхідно створити файл зв’язків (*.mnl) та виконати перевірку схеми на наявність помилок.
Для продовження проектування після створення схемного опису проекту виконується команда Tools>Create Netlist менеджера проектів. При виконанні моделювання за допомогою OrCAD PSpice ця команда завантажується автоматично; для передачі даних у програму розробки ДП OrCAD Layout й інші (усього передбачене складання списку з'єднань приблизно в 40 форматах, обираних користувачем) ця команда виконується вручну, попередньо виділивши ім'я проекту в менеджері проектів.
Але для початку виконуємо перевірку правильності з’єднання провідників із елементами схеми за допомогою команди Tools>Design Rules Check
INCLUDEPICTURE "H:\\WINDOWS\\Рабочий стол\\Glava2\\2.47a.gif" \* MERGEFORMATINET
За допомогою матриці перевірки з’єднань(ERC Matrix) встановлюємо правила визначення помилок.
Завдяки цій матриці проектант має змогу встановити, або заборонити підключення одних провідників до інших.
INCLUDEPICTURE "H:\\WINDOWS\\Рабочий стол\\Glava2\\2.47b.gif" \* MERGEFORMATINET
Після успішної перевірки схеми , створюємо список елментів Tools>Create Netlist
INCLUDEPICTURE "H:\\WINDOWS\\Рабочий стол\\Glava2\\2.48.gif" \* MERGEFORMATINET
Одержуємо файл *.mnl який згодом використаємо для розробки друкованої плати.
Створення друкованої плати в OrCad Layout
Перед розробкою плати необхідно кожному елементу поставити у відповідність корпус.Для цього відкриваємо OrCad Layout і відкриваємо Library Manager (Tools->Library Manager) і шукаємо у бібліотеці відповідний корпус.Потім у редакторі Capture ставимо у відповідність кожному елементу його корпус(виділяємо елемент,вибираємо пункт меню Edit Properties і у закладці PCB Footprint ставимо назву відповідного корпусу) .
Тепер можна розпочинати роботу над розробкою друкованої плати. Завантажуємо OrCAD Layout, виконуємо команди File>New. Спочатку запитується ім'я технологічного шаблона ПП (розширення імені файлу *.ТСН або *.TPL). Потім — ім'я файлу списку з'єднань *.MNL. На закінчення вказується ім'я файлу створюваної ДП *.МАХ .
INCLUDEPICTURE "H:\\WINDOWS\\Рабочий стол\\Glava6\\6.1a.gif" \* MERGEFORMATINET
INCLUDEPICTURE "H:\\WINDOWS\\Рабочий стол\\Glava6\\6.1b.gif" \* MERGEFORMATINET
INCLUDEPICTURE "H:\\WINDOWS\\Рабочий стол\\Glava6\\6.1c.gif" \* MERGEFORMATINET
У процесі завантаження списку з'єднань для кожного символу схеми в бібліотеках корпусів компонентів *.LLB (Footprint Libraries) відшукується відповідний корпус. Якщо в процесі завантаження списку з'єднань виявлений компонент, що не має посилань на його корпус, то виводиться діалогове вікно (мал. 3, а) для його визначення. Після натискання на панель Link existing footprint to component (Укажіть ім'я існуючого типового корпуса) відкривається діалогове вікно (мал. 3, б), у якому вибирається ім'я бібліотеки й потім ім'я корпуса, зображення якого проглядається в правій частині вікна.
Технологічні шаблони (Technology templates, файли з розширенням імені *.ТСН або *.TPL) містять початкову інформацію про ДП: зазори й сітка трасування, дані про контактні площадки (КП) і перехідних отворах ( ПО) і т.п. Надалі всі ці установки можна змінити окремо або завантажити новий шаблон після створення ДП. У результаті завантаження технологічного шаблона в поточний проект вносяться наступні зміни:
завантажуються стратегії розміщення компонентів і трасування провідників, заміщаючи попередні дані;
установлюється нова структура шарів ДП;
змінюються розміри кроків всіх сіток:
змінюються параметри всіх стеков контактних площадок (СКП) виводів компонентів і ПО.
Після перевірки на помилки відкривається вікно ,де показані елементи,з’єднані між собою.
Розміщення компонентів виконується в OrCAD Layout вручну, по черзі вибираючи, переміщаючи, повертаючи й переміщаючи компоненти на поверхні зовнішнього шару ПП і переміщаючи пленарні компоненти на протилежну сторону. В автоматичному або інтерактивному режимах розміщення компонентів виконується по командах Auto>Place.
По команді Auto>Place>Board виконується автоматичне розміщення компонентів на всієї ДП. Авторазмещение виконується за кілька проходів (до 11) відповідно до правил, створюваним по команді Options>Placement Strategy. Редагування окремого параметра одного із проходів трасування або всіх його параметрів виробляється щиглик лівою кнопкою миші при розташуванні курсору в окремого осередку таблиці або на рядку з ім'ям проходу розміщення.
Додатково по команді Options>Place Settings, задаються параметри стратегії авторазмещения компонентів, виконуваного по командах Auto>Place>Board й Auto>Place>Matrix Place.
INCLUDEPICTURE "H:\\WINDOWS\\Рабочий стол\\Glava6\\6.10.gif" \* MERGEFORMATINET
Тепловий розрахунок комп’ютерного блока
Розрахунок температури корпуса
При нормальному атмосферному тиску, для корпуса із розмірами L х В х Н, зв'язок між потужністю Р і середньою температурою перегріву поверхні корпуса виражається рівністю:
P=tkk
де: tk = tк - tс — температура перегріву;
tк — температура корпуса;
tс— температура навколишнього середовища;
k — теплопровідність від корпуса в середовище, Вт/град.
Теплопровідність корпуса визначається як сума теплопровідностей верхньої, нижньої і бокових стінок:
к=кв+кн+кб;
к=вSв+нSн+бSб
де: (в, н, б — повні коефіцієнти тепловіддачі відповідно верхньої, нижньої і бокових стінок корпуса, Вт/(м2 град);
Sв, Sн, Sб — площа відповідно верхньої, нижньої та бокових стінок корпуса, м2.
Повний коефіцієнт тепловіддачі і;-й поверхні рівний сумі конвективного коефіцієнта (кі і коефіцієнта теплообміну випромінювання ві:
і = кі + ві
Коефіцієнт теплообміну випромінювання:
ві = Eвіf(tк, tс),
де: f(tк, tс) — функція температури одиночного блоку, рівна:
EMBED Equation.3
Еві — приведена степінь чорноти і-ї поверхні. Значення коефіцієнтів ік; визначаються по формулам:
EMBED Equation.3 ,
а) Для горизонтальної поверхні, що розсіює тепловий потік вверх:
де: lmin — менший розмір поверхні корпуса, м;
А2 —коефіцієнт, що залежить від фізичних параметрів повітря, значення якого береться із довідкового матеріалу.
tm — температура у приграничному шарі корпус - середовище, використовується для визначення коефіцієнта А2 і приблизно визначається як середнє арифметичне температур корпуса і середовища:
tm=0.5(tk+tc);
EMBED Equation.3 ;
b) Для горизонтальної поверхні, що розсіює тепловий потік вниз:
EMBED Equation.3 ;
с) Для вертикальної поверхні висотою Н, м:
Задавшись температурою tкі, на основі вище описаного ходу обчислень, вираховують Р1.
Таким чином координати першої точки теплової характеристики є (Р1;tk1).
Аналогічним чином, задавшись другим значенням температури корпуса tk2, знаходимо тепловий потік P2, що розсіюється корпусом при температурі tk2, отримавши координати другої точки теплової характеристики корпуса (Р2; tk2). Третьою точкою служить початок координат.
Дальше по цим точкам будують графік теплової характеристики корпусу P=f(tk). За допомогою цього графіка знаходять для заданої потужності Р перегрів корпуса tk1.
Розрахунок температури нагрітої зони
При нормальному атмосферному тиску, для корпуса із розмірами 1 х b х h, зв'язок між потужністю Р і середньою температурою перегріву нагрітої зони виражається рівністю:
P= tз з,
де: tз = tз - tк — температура перегріву;
tз — середня температура нагрітої зони;
tc — температура навколишнього середовища;
tк — температура корпуса;
з — теплопровідність від нагрітої зони до корпусу, Вт/град.
Теплопровідність нагрітої зони визначається формулою:
з=зк+зв;
зв=злSз:
зк=бзS бз + взS вз + нзS нз;
S в, S н, S б — площа відповідно верхньої, нижньої та бокових стінок нагрітої зони, м2;
(бз, вз, нз —коефіцієнт тепловіддачі конвекції, відповідно для бокової, верхньої та нижньої частини нагрітої зони.
Коефіцієнт теплообміну випромінювання:
нз= Езвf(tз,tk),
EMBED Equation.3
Езв – приведена степінь чорноти зони.
Sз — сумарна площа поверхні нагрітої зони.
Sз=S бз +S вз +S нз=2[h(1+b)+1b]
Коефіцієнт тепловіддачі конвекції для верхньої частини поверхні нагрітої зони:
EMBED Equation.3
А5 —коефіцієнт, що залежить від температури їщ, значення якого береться із довідкового матеріалу.
tm=0.5(tз+tк);
Коефіцієнт нз визначається по формулі:
нз =f/в
де: f — коефіцієнт теплопровідності повітря при температурі tm, береться із довідкового матеріалу.
Коефіцієнт бз визначається по формулі:
бз =0,5(вз +нз);
Дальше розрахунок проводиться як при тепловому розрахунку температури корпуса
2.Практична частина
2,1 Загальний вигляд схеми
2,2 Загальний вигляд друкованої плати
Для зручності перегляду шарів використаємо редактор Gerp Tool
Це шар друкованих провідників.
Це зображення корпусів
Це зображення отворів
2,3 Тепловий розрахунок
Розрахунок температури корпуса
Sk= 2*(b*l+b*h+h*l)*10-6 = 0.475м2
Задаємо температуру tk1= Р/(9 Sk) =70/9*0.475= 16,4°С
tk1= tc+tk1 = 45+16,4=61,4°С;
EMBED Equation.3
tm=0.5(61.4+45)= 53.2 C
Значення А2 вибране із таблиці 1,32
lmin = b*10-3 =300*10-3 = 0.3 м
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
i =ki +bi
1= кв + b1 =4.67+7.25=11.92 Вт/(м2 град)
2 = кн + b1 =2,51+7,25=9,76 Вт/(м2 град)
3 = кб + b1 =3,59+7,25=10,84Вт/(м2 град)
Sв=Sн= b*l*10-6 = 0.144 м2
Sб = 2*(b*h+h*l)*10 -6 = 2*(300*160+160*360)*10 -6 =0.187 м2
к=1*Sв+2 * Sн+3 * Sб = 11.92*0.144+9.76*0.144+10.84*0.187=5.15Вт/град
P1 =к *( tk1 - tc )=5.15*(61.4-45)=84.46 Вт
Задаємо температуру tk2=tk1*P/P1=16.4*70/84.46=13.59C
tk2 = tc+tk2 =45+13.59=58.59 C
EMBED Equation.3
tm = 0.5(58.59+45) = 51.80 C
А2 вибираємо рівним 1,32
lmin = b*10-3 = 0.3 м
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
i =ki +bi
1= кв + b2 =4.45+6.58=11.03 Вт/(м2 град)
2 = кн + b2 =2.39+6.58=8.97 Вт/(м2 град)
3 = кб + b2 =3.42+6.58=10 Вт/(м2 град)
Sв=Sн= 0.144м2
Sб = 0.187м2
к= 11.03*0.144+8.97*0.144+10*0.187=4.75 Вт/град
P2 =4.75*(58.59-45)=64.55 Вт
Теплова характеристика корпуса буде мати вигляд рис.1:
Рис.1.Теплова характеристика корпуса
За графіком теплової характеристики корпуса, для заданої потужності (Р=70Вт), визначаємо температуру перегріву корпуса, яка рівна:
tк=14 °С
Звідки знаходимо температуру корпусу:
tк= tк + tc =14+45=59 °С
Розрахунок температури нагрітої зони
Sз=S бз +S вз +S нз=2[h(1+b)+1b]=0,475 м2
Задамо температуру tз1=Р/(9Sз)=70/9*0,475=16.4 °С
tз1= tз1 + tк =16.4+59 = 75.4 °С
tm =0.5(tк + tз1)= 0,5*(59+75.4)=67.2 °С
f = 0.029Вт/м2град (із таблиці)
нз =0.029/0.016=1.81 Вт/м2град
А5 вибираємо рівним 0.58 (із табл)
EMBED Equation.3
бз= 0,5(нз +вз) =0,5*(1.81+2.31)=2.06 Вт/м2град
з = зк + зв
зк= бз *Sбз + вз *Sвз + нз *Sнз
зк = [бз*2*h*(l+b)+вз *l*b+нз *l*b]*10-6 = 0.99 Вт/град
EMBED Equation.3
зв= зв *Sз =2,31*0,475= 1.11 Вт/град
з = 0,99+1.11 = 2.1 Вт/град
Р1 = tз1 *з = 16.4*2.1= 34.44 Вт
Задамо другу точку залежності P(tз):
tз2=tз1Р/P1= 16.4*70/34.44=34.33 °С
tз2=tз2 + tк =34.33+59=93.33 °С
tm =0.5(tк + tз2)= 0.5(59+93.33) = 76.17 °С
f=0.0297 Вт/м2град
нз =0.0297/0.016= 1.86 Вт/м2град
А5 вибираємо рівним 0.58
EMBED Equation.3
бз =0,5(1.86+2.78)= 4.64 Вт/м2град
зк= 0.99 Вт/град
EMBED Equation.3
зв= 7,74*0,475 = 3.68 Вт/град
з= 0.99+3.68 = 4.67 Вт/град
Р2 = tз2*з = 93,33*4.67 = 80.55 Вт
Теплова характеристика нагрітої зони буде мати вигляд, як оказано на рис.2:
За тепловою характеристикою нагрітої зони, для заданої потужності (Р=70Вт), визначаємо температуру перегріву, яка рівна:
tз=16,5 °С
Звідки знаходимо температуру нагрітої зони:
tз= tк + tз = 59+16,5 = 75.5 °С
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора