--PAGE_BREAK--Выбор элементной базы
В современных устройствах необходимо стараться применять элементную базу, характеризующуюся высокими функциональными возможностями, гибкостью использования, высокой надежностью и массогабаритными показателями. По возможности следует использовать технологию поверхностного монтажа, так как она способствует уменьшению габаритов печатных плат, а также упрощает технологию производства.
Инфракрасные диоды выбраны различных типов (АЛ156А и АЛ145А), так как длинна волны излучения пультов дистанционного управления различной радиоаппаратуры может различаться. Их основные характеристики: длинна волны излучения – от 820 до 900 нм у диода АЛ156А и от 900 до 1050 нм у диода АЛ145А; максимальный прямой ток — 100 мА; максимальный ток при работе в импульсном режиме – 1500 мА; прямое напряжение – 1,8 В; обратное напряжение – 1В; диапазон рабочих температур – от минус 60 до плюс 70°С. На рисунке 1.1 изображены диоды.
Рисунок 1.1 – Внешний вид диодов: а) АЛ145А; б) АЛ156А
Рисунок 1.2 – Посадочные места диодов: а) АЛ156А; б) АЛ145А
Модуль BL1 – стандартный однокристальный фотоприемник. Фотоприемник выбран типа SBX1483-52 фирмы SONY, устанавливается на корпус прибора.
Рисунок 1.3 – Посадочное место модуля SBX1483-52
Конденсаторы С1, С2, С5, С8, С9 и С11 керамические ЧИП конденсаторы фирмы «muRata», предназначены для поверхностного монтажа на печатные платы с последующей пайкой оплавлением, горячим воздухом или в инфракрасных печах. Используются в электрических цепях постоянного, переменного токов и в импульсных режимах. Данный выбор обоснован стремлением уменьшения массогабаритных размеров конструкции.
Конденсаторы C2, С8 и С11 — GRM188R71H104K имеют типоразмер 0603; тип ТКЕ – X7R – стабильный диэлектрик с предсказуемой температурной, частотной и временной зависимостью; номинальное рабочее напряжение – 50 В; емкость – 0,1 мкФ; точность 10%; диапазон рабочих температур – от минус 55 до плюс 125°С.
Конденсаторы С1, С4 и С5 — GRM1885C1H330J имеют типоразмер 0603; тип ТКЕ – NPO – используются в прецизионных цепях, в рабочем диапазоне емкость практически не зависит от температуры, времени, напряжения и частоты; рабочее напряжение – 50 В; емкость — 33 пФ; точность — 5%; диапазон рабочих температур – от минус 55 до плюс 125°С.
Конденсатор С9 — GRM1885C1H221J имеет те же характеристики что и конденсаторы типа GRM1885C1H330J (емкость – 220 пФ) [2].
SHAPE \* MERGEFORMAT
Рисунок 1.4 – Конденсаторы типоразмера 0603
Рисунок 1.5 – Посадочное место конденсаторов типоразмера 0603
Конденсаторы С3, С6, С10 – электролитические конденсаторы фирмы «BC components». Данный тип конденсаторов отличается меньшими габаритными размерами. Приведем основные технические характеристики данных конденсаторов: точность — 20%; диапазон рабочих температур — от минус 40 до плюс 85°С; тангенс угла диэлектрических потерь – 0,18.
Конденсатор С7 – электролитический конденсатор фирмы «Chang», его технические характеристики аналогичны характеристикам конденсаторов фирмы «BC components» [2].
На рис. 1.6 показан внешний вид конденсаторов С3, С6, С7, С10, а в таблице 1.1 приведены их размеры.
Рисунок 1.6 – Внешний вид конденсаторов С3, С6, С7, С10
Рисунок 1.7 – Посадочное место конденсаторов С3, С6, С7, С10
Таблица 1.1 – Размеры конденсаторов С3, С6, С7, С10
Конденсатор
D, мм
L, мм
d, мм
p, мм
C3, С6
5
11
0,5
2
С7
5
11
0,5
2
С10
6
7
0,5
2,5
Стабилизатор напряжения MC7805CT приведен на рисунке 1.8. Его основные технические характеристики: выходное напряжение – 5 В; выходной ток – 1,5 А; входное напряжение – 12 В [2].
Рисунок 1.8 – Размеры стабилизатора напряжения MC7805CT
Рисунок 1.9 – Посадочное место стабилизатора напряжения MC7805CT
Микросхема DD1 – К561ЛЕ5 – стандартная отечественная логика. Она содержит четыре элемента «2ИЛИ-НЕ», выполнена в корпусе DIP14. Рабочая температура окружающей среды – от минус 10 до плюс 70°С.
Рисунок 1.10 – Корпус микросхемы К561ЛЕ5
Рисунок 1.11 – Посадочное место микросхемы К561ЛЕ5
DD2 – микроконтроллер АТ89С52 фирмы «ATMEL». Выполнен в корпусе DIP40, тактовая частота – 24 МГц, рабочая температура окружающей среды – от минус 40 до плюс 85°С [2].
Рисунок 1.12 – Корпус микроконтроллера АТ89С52
Рисунок 1.13 – Посадочное место микроконтроллера АТ89С52
DS1 – микросхема памяти – 24СО8. Объем памяти 8 Кб, напряжение питания – 5В, интерфейс – I2C. Выполнена в корпусе SO-8, с шагом выводов 2,54 мм [2].
Рисунок 1.14 – Корпус микросхемы 24СО8
Рисунок 1.15 –Посадочное место микросхемы 24СО8
HG1 – цифровой сегментный индикатор DA56-11EWA фирмы «Kingbright» (рис. 1.16). Высота знака – 14,2 мм; подключение – общий анод; количество разрядов – 2; яркость свечения – 8 мКд; цвет свечения – красный; диапазон рабочих температур — от минус 40 до плюс 85°С [2].
Рисунок 1.16 – Цифровой сегментный индикатор DA56-11EWA
Рисунок 1.17 – Посадочное место индикатора DA56-11EWA
Индуктивность L1 – ЧИП дроссель CM322522-101KL фирмы «BOURNS» — проволочный, намотка на ферритовом сердечнике, изолированные. Типоразмер – 1206; габариты 3,2Ч2,5Ч2,2; диапазон рабочих температур — от минус 40 до плюс 100°С [2].
Рисунок 1.18 – Посадочное место дросселя CM322522-101KL
В качестве резисторов выбираем толстопленочные чип резисторы типа РН1 — 12, (производство фирмы «muRata») которые предназначены для работы в цепях постоянного, переменного и импульсного тока в качестве элементов для поверхностного монтажа. Приведем их основные технические характеристики: номинальная мощность – 0,125 Вт; типоразмер – 1206; точность — 5%; рабочее напряжение – до 200 В; диапазон рабочих температур – от минус 55 до плюс 125°С. На рис. 1.19 изображен резистор типа РН1 – 12 [2].
Рисунок 1.19 – Внешний вид резистора РН1 – 12
Рисунок 1.20 – Посадочное место резистора РН1 – 12
U1 – оптопара отечественного производства – АОТ128А (рис. 1.21). Число каналов – 1; напряжение пробоя изоляции – 1500 В; сопротивление изоляции – 100 ГОм; диапазон рабочих температур — от минус 45 до плюс 85°С [2].
Рисунок 1.21 – Оптопара АОТ128А
Рисунок 1.22 – Посадочное место оптопары АОТ128А
VD1 – стабилитрон BZX84C8V2 фирмы «General Semiconductor» (рис. 1.23). Напряжение стабилизации – 8,2 В; мощность рассеивания – 300 мВт; тип корпуса SOT – 23; диапазон рабочих температур — от минус 55 до плюс 125°С. Катодом является вывод 2, а анодом – 3 [2].
Рисунок 1.23 – Стабилитрон BZX84C8V2
Рисунок 1.24 – Посадочное место стабилитрона BZX84C8V2
Транзисторы VT1 и VT2 – КТ315Б и КТ972А соответственно, изображены на рисунке 1.12.
Рисунок 1.25 – Транзисторы: а) КТ315Б, б) КТ972А
Рисунок 1.26 – Посадочные места транзисторов: а) КТ972А, б) КТ315Б
Кварцевый резонатор ZQ1 — HC-49S (рис. 1.27) рассчитан на рабочую частоту 24 МГц; диапазон рабочих температур — от минус 10 до плюс 70°С. [2].
Рисунок 1.27 – Кварцевый резонатор HC-49S
Рисунок 1.28 – Посадочное место кварцевого резонатора HC-49S
В качестве разъема питания используется разъем DJK-02А гнездо 2,0 мм фирмы TYCO Electronics. Его основные технические характеристики: сопротивление контактов от 10 до 20 мОм; сопротивление изоляции – 50 Мом; рабочий диапазон температур от минус 55 до плюс 105°С [2].
Рисунок 1.29 – Разъем DJK-02А
Рисунок 1.30 – Посадочное место под разъем DJK-02А
Разъемы для коммутации датчиков и выносных светодиодов MDN-4FR фирмы TYCO Electronics (MiniDIN-4 розетка) и MND-4M (MiniDIN-4 вилка), количество контактов 4. Технические характеристики разъема: максимальный ток 1А; максимальное напряжение 30 В; сопротивление изоляции 500 Мом; диапазон рабочих температур от минус 55 до плюс 105°С [2].
Рисунок 1.31 – Разъем: MDN-4FR (розетка)
Рисунок 1.32 – Посадочное место под разъем MDN-4FR
Таблица 1.2 – Сводная таблица элементов
Наименование
элемента
Позиционное обозначение
Количество
Конструктивные параметры
Допустимые условия эксплуатации
Лите-ратура
масса, г
S, м2Ч10-6 (V, м3Ч10-9)
λ0,
1/чЧ10-6
Т, °С
вибрации
линейные ускор., g
ударные
перегр., g
f, Гц
перег-рузка, g
Фотоприем-ник
BL1
1
5
135
(1350)
0,4
-40… 85
600
7,5
25
75
2, с. 15
Конденсатор
С1,
С2,
С4, С5,
С8,
С9,
С11
7
1
1,28
(1)
0,05
-55… 125
600
10
25
20
2, с. 64
Конденсатор
С3, С6, С7,
3
10
19,6
(215)
0,55
-40… 85
600
10
25
20
2, с. 65
Конденсатор
С10
1
10
28,3
(198)
0,55
-55… 125
600
10
25
20
2, с.65
Стабилиз-атор напряжения
DA1
1
15
290
(1305)
0,5
-40… 85
600
7,5
25
75
2, с.32
Микросхема
DD1
1
15
127
(648)
0,6
-10… 70
600
7,5
25
75
3
Микросхема
DD2
1
25
800
(4560)
0,6
-40… 85
600
7,5
25
75
2, с.40
Микросхема
DS1
1
10
130
(390)
0,6
-40… 85
600
7,5
25
75
2, с,43
Индикатор сегментный
HG1
1
25
475
(4750)
3
-40… 85
600
7,5
25
75
2, с.158
Дроссель
L1
1
3
8
(18)
0,2
-40… 100
600
15
25
20
2, с.99
Резистор
R1-R32
32
1
5,1
(2,5)
0,05
-55… 125
600
15
25
75
2, с.84
Кнопка
SB1-SB3
3
20
78,5
(785)
0,4
-40… 85
600
15
25
20
2, с.210
Оптопара
U1
1
10
71,3
(428)
0,5
-45… 85
600
7,5
25
75
3
Стабили-трон
VD1
1
3
7,3
(8)
0,9
-55… 125
600
7,5
25
75
2, с.80
Светодиод
VD2
1
5
30,2
(61)
0,7
-60… 70
600
7,5
25
75
3
Наименование
элемента
Позиционное обозначение
Количество
Конструктивные параметры
Допустимые условия эксплуатации
Лите-ратура
масса, г
S, м2Ч10-6 (V, м3Ч10-9)
λ0,
1/чЧ10-6
Т, °С
вибрации
линейные ускорения.,g
ударные
перегрузки., g
f, Гц
перег-рузка, g
Светодиод
VD3
1
5
29,3
(60)
0,7
-60… 70
600
7,5
25
75
3
Транзистор
VT1
1
5
21,6
(160)
0,45
-40… 100
600
7,5
7,5
75
3
Транзистор
VT2
1
8
22
(330)
0,45
-40… 100
600
7,5
25
75
3
Резонатор
ZQ1
1
8
51,7
(200)
0,37
-10… 70
600
10
25
20
2, с.127
Разъем
XS4
1
20
135
(1485)
0,7
-55… 105
600
15
25
20
2, с.283
Разъем
XS1-XS3
3
25
224
(2240)
0,7
-55… 105
600
15
25
20
2, с.286
Итого
64
344
3500
(25650)
2 РАСШИРЕНОЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ НА ПРИБОР«ЦИКЛОП»
1. Наименование изделия: блок управления «Циклоп».
2. Предназначен для автоматического управления системы видеонаблюдения.
3. Прибор относится к группе наземной переносной РЭА. Габаритные размеры: не более 200´150´100 мм. Масса не более 1 кг. Конструкция прибора должна предусматривать возможность программирования с пульта дистанционного управления, а также возможность подключения излучателей для управления РЭА.
4. Категория размещения – 4 (для эксплуатации в помещениях с искусственно регулируемыми климатическими условиями, отсутствие прямого солнечного излучения, атмосферных осадков, ветра песка и пыли, отсутствие конденсации влаги).
5. Вариант исполнения – ТМ (для макроклиматического района с тропическим морским климатом).
6. Температура внешней среды может изменяться от 00С до 450С. Относительная влажность воздзуха до 90% при температуре окружающей среды +350С.
7. Программа выпуска – 1000 штук/год.
8. Среднее время наработки на отказ – не менее 30 тыс. ч. ЗИП не предусматриваются.
9. Материал корпуса – силумин АЛ34 (ВАЛ5), ГОСТ 2685 – 75 [4].
10. Гарантийный срок эксплуатации – 1 год.
3 РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ ИЗДЕЛИЯ
Корпус прибора должен обеспечивать жесткое закрепление печатной платы и элементов объемного монтажа, защиту платы и ЭРЭ от внешних климатических и механических воздействий. Кроме того, корпус должен быть технологичен, экономически выгоден, обеспечивать требования ремонтопригодности и удобства в эксплуатации.
Прибор предполагает использование в условиях тропического морского климата, это говорит о том, что возможно воздействие влаги и вредных коррозионных веществ на элементы конструкции. Материал корпуса – cплав АЛ34, ГОСТ 2685 – 75, предназначен для литья крупных корпусных деталей, сложных по конфигурации. Сплав АЛ34 является сплавом на основе Al-Si (силумин) отличается высокими литейными свойствами и герметичностью изготовленных отливок. У силуминов удовлетворительная коррозионная стойкость. Обрабатываемость резанием, в термически обработанном состоянии — удовлетворительная. Все элементы корпуса изготавливаются литьем под давлением. После литья поверхности, требующие дополнительной обработки, обрабатывают шлифованием. На основании корпуса создается ступенька, с которой будет контактировать медный островок на плате – теплоотвод для стабилизатора напряжения [4].
продолжение
--PAGE_BREAK--Для обеспечения герметичности корпуса между его основанием и крышкой предусмотрена уплотнительная прокладка из резины СКБ ГОСТ 2915-75 [5] (синтетический каучук бутадиеновый). Данный вид герметизации выбран т. к. необходимо создать разборную конструкцию, а герметизация пайкой и сваркой не обеспечивает данного требования. Перед установкой платы в корпус необходимо одеть на разъемы, фотоприемник и индикатор прокладки (их чертежи приведены в приложении Д).
Для улучшения коррозионной стойкости и придания корпусу удовлетворительных декоративных свойств на него необходимо нанести покрытия. Для этих целей используется покрытие из 2-х слоев:
— грунтовка ЗП-09Т ТУ 6-10-1155-76 цвет желтый. Матовое, твердое, механически прочное, эластичное покрытие. Назначение — самостоятельное покрытие для защиты от коррозии металлических деталей при временном хранении и при транспортировке. Температурный диапазон применения - от минус 60 до плюс 150°С. Толщина слоя – от 15 до 20 мкм.
— краска П-ЗП-219 ТУ 6-10-1597-76 цвет белый. Ровное, однородное покрытие, обладает защитно-декоративными свойствами. Назначение: изделия из стали, магния, алюминия и его сплавов, электробытовые машины и приборы. Температурный диапазон применения – от минус 60 до плюс 100°С. Толщина слоя – от 50 до 80 мкм.
Выбираем коробчатый тип корпуса. Корпус состоит из двух частей: несущей конструкции (основания) и верхней крышки. На основании корпуса создается прижимная ступенька для контакта с островком меди – теплоотводом. Кнопки SB1 – SB2 монтируются в отверстия в корпусе, диаметр отверстий определяется исходя из крепежных параметров кнопки. После сверления отверстий необходимо произвести удаление заусенцев. Надписи на лицевой панели маркировать как указано на рисунке 3.1 краской БМ черной, ТУ029-02-859-78. Шрифт 5 по ГОСТ 2.304-81, тип А без наклона.
Рисунок 3.1 – Лицевая панель
Надписи на задней стенке маркировать как показано на рисунке 3.2 таким же образом, как и лицевую панель.
Рисунок 3.2 – Задняя стенка
Размеры корпуса – 105х150х30 мм. Размер 105 мм обусловлен габаритами платы, т.к. на краях установлены разъемы и фотоприемник которые должны быть доступны для коммутации. Размер 150 мм получен путем сложения размера платы (100 мм) и посадочного места для кнопок. Расположение корпуса – вертикальное (данное расположение улучшает устойчивость корпуса), обусловлено расположением платы. Плата устанавливается вертикально, табло индикатора должно быть направлено вверх. Корпус изготавливается без перфорационных отверстий, т.к. мощность, потребляемая устройством мала. К тому же, дополнительные отверстия способствуют лучшему проникновению в корпус агрессивных веществ, пыли и влаги, что в условиях тропического морского климата будет недопустимо.
Способ охлаждения в корпусе — естественный воздушный. В применении устройств амортизации нет необходимости, так как не предполагается, что разрабатываемое устройство будет подвергаться значительным механическим нагрузкам во время эксплуатации.
Плата крепится к основанию на стойки винтами М3-6gЧ10 ГОСТ1476-84 [4]. Затем в основание корпуса вставляются резиновые вставки, ложится резиновая прокладка, а затем устанавливается крышка. Перед установкой крышки на корпус необходимо установить на ее кнопки, а затем произвести распайку соединительных проводников. В качестве соединительных проводников используется провод МГШВ 0,12 ГОСТ 10349 – 79 [6].
Материл, из которого изготавливается печатная плата – стеклотекстолит, марка СФ-2-20Г-1,5 ГОСТ 103160 – 78 [6]. Метод изготовления печатной платы — комбинированный позитивный, так как необходимы металлизированные отверстия. Использование этого метода дает возможность выполнить печатный монтаж с высокой разрешающей способностью. Рисунок формируется путем фотолитографии.
Использование ЧИП элементов для поверхностного монтажа снижает площадь печатной платы. Пайка установленных на плате поверхностно-монтируемых элементов ведется методом оплавления в печи, остальных (компоненты, монтируемые в отверстия) – индивидуальной пайкой паяльником. Сегментный индикатор и фотоприемник устанавливаются на плату с одной стороны, а все остальные компоненты с другой. Выводы фотоприемника формуются таким образом, что бы его корпус лежал на плате, а лицевая сторона не выступала за пределы платы.
Травление платы осуществляется согласно чертежам ПП, островок меди, создаваемый в области стабилизатора напряжения является теплоотводом. После травления платы необходимо провести ее лужение припоем ПОС 61 ГОСТ 21931 – 76 [6]. При установке стабилизатора его необходимо приклеить к островку меди клеем 88Н ТУ 38-105-1061-76. Затем производится покрытие платы лаком УР – 231 ТУ 6-10-863-76 (бесцветный) для улучшения коррозионной стойкости элементов монтажа. Необходимо учесть то, что попадание лака на медный теплоотвод недопустимо, т. к. это ухудшит его теплопроводящие свойства.
Для соединения прибора с датчиком используется кабель типа STP2S – экранированная витая пара. Количество пар – 2. Это дает возможность не меняя кабель, при выходе из строя рабочей витой пары, заменить ее на резервную. Экранированная витая пара имеет защиту от электромагнитных помех и обеспечивает высокое качество передачи данных. Этот же кабель используется и для связи прибора со светодиодами.
Надписи, поясняющие назначения разъемов и кнопок выполнены краской ЧМ, черной ТУ 029-02-859-78. Надписи наносятся непосредственно над элементами управления или под элементами коммутации.
4 КОНСТРУКТОРСКИЕ РАСЧЕТЫ
4.1 Расчет объемно-компоновочных характеристик устройства
Исходные данные для расчета:
К — коэффициент заполнения, К = 2…3, принимаем К = 3;
Суммарная площадь занимаемая радиоэлементами на плате (таблица 1.2), SΣ = 3500 мм2;
- суммарный объем всех ЭРИ, установленных на плате (таблица 1.2), ;
- суммарная масса всех ЭРИ, установленных на плате, (таблица 1.2), ;
Находим общую площадь платы:
мм2, (4.1)
мм2.
Согласно ГОСТ 10317-79 принимаем размеры платы 100x100 мм.
Коэффициент заполнения устройства по объему:
, (4.2)
где - объем проектируемого устройства, мм3 (габаритные размеры корпуса 150´105´30 мм3 определены в п.3 Разработка конструкции изделия);
.
Объемная плотность устройства:
, (4.3)
(г/мм3).
4.2 Расчёт элементов печатного монтажа
Выбирается двусторонняя печатная плата с металлизацией сквозных отверстий из СФ-2-20Г-1,5 ГОСТ 10316-78 толщиной 1,5 мм (толщина фольги – 0,020 мм). ДПП с металлизацией переходных отверстий отличается высокой трассировочной способностью, обеспечивает высокую плотность монтажа элементов и хорошую механическую прочность их крепления, она допускает монтаж элементов на поверхности и является наиболее распространенной в производстве радиоэлектронных устройств.
Точность изготовления печатных плат зависит от комплекса технологических характеристик и с практической точки зрения определяет основные параметры элементов печатной платы. В первую очередь это относится к минимальной ширине проводников, минимальному зазору между элементами проводящего рисунка и к ряду других параметров.
По ГОСТ 23.751-86 предусматривается пять классов точности печатных плат, которые обусловлены уровнем технологического оснащения производства. Выбираем 3-ий класс точности ОСТ 4.010.022— 85. Метод изготовления печатной платы – комбинированный [7].
Диаметры выводов для ZQ1, монтажа проводов для кнопок и для переходных отверстий равны 0,4 мм – 1-я группа; для элементов BL1, DD1, DD2, HG1, U1, C3, C6, C7, C10 и VD2 равны 0,6 мм – 2-я группа; для элементов DA1, VD3, VT1, VT2, SX1-SX3 – 1,1 мм – 3-я группа; для элемента SX4 – 2,6 мм – 4-я группа. Произведем расчет печатного монтажа с учетом созданных групп.
Расчет печатного монтажа состоит из трех этапов: расчет по постоянному и переменному току и конструктивно-технологический.
Исходные данные для расчёта:
1. Imax — максимальный постоянный ток, протекающий в проводниках (определяется из анализа электрической схемы), Imax= 0,25 A;
2. Толщина фольги, t = 20 мкм;
3. Напряжение источника питания, Uип = 12 В;
4. Длина проводника, l = 0,04 м;
5. Допустимая плотность тока, jдоп = 75 А/мм2;
6. Удельное объемное сопротивление ρ = 0,0175 Ом·мм2/м;
7. Способ изготовления печатного проводника: комбинированный позитивный;
Определяем минимальную ширину, мм, печатного проводника по постоянному току для цепей питания и заземления:
, (4.4)
где bmin1 — минимальная ширина печатного проводника, мм;
jдоп — допустимая плотность тока, А/мм2;
t – толщина проводника, мм;
мм.
Определяем минимальную ширину проводника, мм, исходя из допустимого падения напряжения на нем:
, (4.5)
где ρ — удельное объемное сопротивление [7], Ом·мм2/м;
l — длина проводника, м;
Uдоп— допустимое падение напряжения, определяется из анализа электрической схемы. Допустимое падение напряжения на проводниках не должно превышать 5% от питающего напряжения для микросхем и не более запаса помехоустойчивости микросхем.
мм.
Определяем номинальное значение диаметров монтажных отверстий d:
, (4.6)
где dэ — максимальный диаметр вывода устанавливаемого ЭРЭ, мм;
Δdн.о — нижнее предельное отклонение от номинального диаметра монтажного отверстия, Δdн.о = 0,1 мм;
r — разница между минимальным диаметром отверстия и максимальным диаметром вывода ЭРЭ, ее выбирают в пределах от 0,1 до 0,4 мм. Примем r = 0,1 мм.
d1 = 0,4+0,1+0,1 = 0,6 мм;
d2 = 0,6+0,1+0,1 = 0,8 мм;
d3 = 1,1+0,1+0,1 = 1,3 мм;
d4 = 2,6+0,1+0,1 = 2,8 мм;
Рассчитанные значения d сводят к предпочтительному ряду отверстий: 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 1,1; 1,3; 1,5 мм. Принимаем для выводов 1-й группы d1 = 0,6 мм; для второй — d2 = 0,8 мм; для третей d3 = 1,3 мм; для четвертой d4=2,8мм.
Рассчитываем минимальный диаметр контактных площадок для ДПП, мм:
, (4.7)
где t — толщина фольги, мм; D1min— минимальный эффективный диаметр площадки, мм:
, (4.8)
где bм — расстояние от края просверленного отверстия до края контактной площадки, мм, [7], bм=0,035мм;
δd и δр — допуски на расположение отверстий и контактных площадок, мм, [7], δd=0,08мм и δр=0,20мм;
dmax — максимальный диаметр просверленного отверстия, мм:
, (4.9)
где Δd — допуск на отверстие, мм, [7], Δd=0.05мм
Для 1-й группы:
мм;
мм;
мм.
Для 2-й группы:
мм;
мм;
мм.
Для 3-й группы:
мм;
мм;
мм.
Для 4-й группы:
мм;
мм;
мм.
Максимальный диаметр контактной площадки Dmax, мм:
, (4.10)
Для 1-й группы:
мм.
Для 2-й группы:
мм.
Для 3-й группы:
мм.
Для 4-й группы:
мм.
Определяем ширину bmin3, проводников при изготовлении комбинированным позитивным методом, мм:
, (4.11)
где b1min — минимальная эффективная ширина проводника b1min=0,18 мм для плат 3-го класса точности.
мм.
Принимаем bmin = max{bmin1, bmin2, bmin3} = 0,25 мм
Максимальная ширина проводников, мм:
(4.12)
мм.
Определяем минимальное расстояние между элементами проводящего рисунка.
Минимальное расстояние между проводником и контактной площадкой, мм:
, (4.13)
где L0— расстояние между центрами рассматриваемых элементов, мм, L0 = 4 мм;
— допуск на расположение проводников, мм, =0,05.
мм
Минимальное расстояние между двумя контактными площадками, мм:
, (4.14)
мм
Минимальное расстояние между двумя проводниками, мм:
, (4.15)
мм.
Контактные площадки для поверхностно монтируемых элементов выбираются исходя из их установочных размеров. Для резисторов размеры контактных площадок 0,8Ч2 мм; для элемента DS1- 1,6Ч3 мм; для VD1 — 0,9Ч0,9 мм; для конденсаторов С1, С2, С4, С5, С8, С9 — 1,2Ч0,8 мм; для дросселя 1Ч3 мм.
Таким образом, параметры печатного монтажа отвечают требованиям, предъявляемым к платам 3-го класса точности. Имеем диаметр отверстия/диаметр контактной площадки (мм) для элементов 1-й группы 0,6/1,5; для элементов 2-й группы – 0,8/1,7; для элементов 3-й группы – 1,3/2,2; для элементов 4-й группы – 2,8/3,6. Принимаем ширину печатного проводника равной 0,3 мм, минимальные расстояния между: проводником и контактной площадкой – 0,75 мм; двумя контактными площадками — 0,2 мм; двумя проводниками — 0,35мм.
4.3 Расчет теплового режима
Исходные данные.
Длина блока L1, м — 0,105;
Ширина блока L2, м – 0,15,;
Высота блока L3, м — 0,3;
Коэффициент заполнения Kз — 0,054;
Мощность расеиваемая в блоке Pз, Вт – 5;
Давление среды H1i=H2i, мм.рт.ст — 770;
Мощность рассеевания элементов Pэл., Вт — 3,5;
Максимально допустимая температура тепловыделяющего элемента (DA1) Тэ.эл1., К – 358;
Максимально допустимая температура элемента (ZQ1) Тэ.эл2., К – 343;
Максимально допустимая температура для материала корпуса Тк1, К - 473;
Температура среды Тв., К – 323.
— Рассчитывается поверхность корпуса блока:
м2, (4.16) где и - горизонтальные размеры корпуса аппарата, м.
- вертикальный размер, м.
м2.
— Определяется условная поверхность нагретой зоны:
м2, (4.17)
где — коэффициент заполнения корпуса аппарата по объему,
— Определяется удельная мощность корпуса блока:
Вт/ м2 , (4.18)
где Р — мощность, рассеиваемая в блоке, Вт.
Вт/ м2
— Определяется удельная мощность нагретой зоны:
Вт/ м2, (4.19)
Вт/ м2.
— Находится коэффициент в зависимости от удельной мощности корпуса блока:
, (4.20)
— Находится коэффициент в зависимости от удельной мощности нагретой зоны:
, (4.21)
— Находится коэффициент в зависимости от давления среды вне корпуса блока :
, (4.22)
где — давление окружающей среды в Па.
.
— Находится коэффициент в зависимости от давления среды внутри корпуса блока :
продолжение
--PAGE_BREAK--