Министерствообразования Республики Беларусь
УчреждениеОбразования МГВРК
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯЗАПИСКА
ККУРСОВОМУ ПРОЕКТУ ПО ПРЕДМЕТУ
«КонструированиеРЭУ»
Разработкапечатного узла телеграфного ключаВыполнил: ЛипатовА.В.
Минск 2008
Содержание
Введение
1. Анализ исходных данных
1.1 Описание работы устройства, его внешнихэлектрических связей. Выбор части схемы реализованной на одной печатной плате
1.2 Выбор и обоснование элементной базы
2. Конструирование печатной платы автоматическоготелеграфного ключа
2.1 Компоновочный расчет площади и выбор линейныхразмеров
2.2 Описание выбора материала для основания печатнойплаты. Выбор метода изготовления печатной платы
2.3 Выбор размеров элементов печатного монтажа. Расчётвозможности прокладки проводника в узких местах
3. Анализ климатических факторов, воздействующих наавтоматический телеграфный ключ. Защита от них
3.1 Анализ климатических факторов
3.2 Способы защиты от климатических факторов
3.3 Расчёт теплового режима
4. Расчет собственной частоты печатной платы. Защитаот механических воздействий
4.1 Расчет собственной частоты печатной платы
4.2 Выбор способов и методов виброзащиты
Заключение
Литература
Введение
ПроизводствоРЭС в настоящее время развивается высокими темпами, находит все более широкоеприменение во многих областях народного хозяйства и в значительной мереопределяет уровень научно-технического прогресса. Современная РЭС используетсяв радиолокации, радионавигации, системах связи, вычислительной технике,машиностроении, на транспорте, в физических, химических, медицинских ибиологических исследованиях и т. д. В связи с этим возникает потребность врасширении функциональных возможностей РЭС и серьезном улучшении такихтехнико-экономических показателей как надежность, стоимость, габариты, масса.Эти задачи могут быть решены только на основе рассмотрения целого комплексавопросов системо- и схемотехники, конструирования и технологии, производства иэксплуатации. Именно на стадиях конструирования и производства РЭС реализуютсясистеме- и схемотехнические идеи, создаются изделия, отвечающие современнымтребованиям. Проектирование современной РЭС — сложный процесс, в которомвзаимно увязаны принципы действия радиотехнических систем, — схемы иконструкции аппаратуры и технология её изготовления. Требования, предъявляемыек РЭС, постоянно ожесточаются, а усложнение аппаратуры приводит к необходимостивнедрения последних достижений науки и техники в разработку, конструирование итехнологию РЭС. Радиоэлектроника немыслима сегодня без новой технической базы,в первую очередь, функциональной электроники и микроэлектроники. Созданиеинтегральных микросхем, сверхбольших интегральных схем (СБИС), изделийфункциональной микроэлектроники и многослойного монтажа позволило резкоповысить надежность РЭС, уменьшить ее габариты, массу. Основное требование припроектировании РЭС состоит в том, чтобы создаваемое устройство было эффективнеесвоего аналога, т. е. превосходило его по качеству функционирования, степениминиатюризации и технико-экономической целесообразности. Современные методыконструирования должны обеспечивать: снижение стоимости, в том числе иэнергоемкости; уменьшение объема и массы; расширение области использованиямикроэлектронной базы; увеличение степени интеграции, микро миниатюризациюмежэлементных соединений и элементов несущих конструкций; магнитную совместимостьи интенсификацию теплоотвода; взаимосвязь оператора и аппаратуры; широкоевнедрение методов оптимального конструирования; высокую технологичность,однородность структуры; максимальное использование стандартизации.
1. Анализ исходных данных
1.1 Описание работы устройства, его внешнихэлектрических связей. Выбор части схемы реализованной на одной печатной плате
Данная, очередная версия телеграфного ключа с МП (PIC16c74), является дальнейшим развитием ключей, и отличается уменьшениемколичества используемых микросхем, с некоторыми новыми возможностямипредоставляемых современной элементной базой и программным обеспечением.
Телеграфный ключ предназначен для записи и передачисообщений кодом Морзе с помощью обычного или ямбического манипулятора. При отсутствиимикросхемы памяти, работоспособность ключа сохраняется, кроме функций работы спамятью.
Технические характеристики:
— диапазон изменения скорости от 20 до 400 зн. в мин.
— диапазон изменения соотношений точки/тире от 1:3 до 1:5
— 12 кнопок управления (10 + 2 служебных)
— 10 ячеек памяти (энергонезависимых) — 24c32 по 400байт каждая
— ямбический режим работы
— звуковое сопровождение манипуляции частотой — 800гц.
— световая индикация режимов работы и манипуляции.
— генерация тренировочных текстов по 5 символов вгруппе:
a) латинского алфавита
b) русского алфавита
c) цифрового
d) смешанного
e) позывных (256 наиболее используемых префиксов +цифра + 3 буквы)
— выходы НР коммутационного реле
— напряжение питания 5V (4 элемента АА)
— потребление 25 mA
Данные характеристики, на взгляд автора, являютсяоптимальными для повседневной работы в эфире и не претендуют на замену ключа сМП на компьютер.
Преимуществом данного ключа является:
— энергонезависимая память при отключении питания.
— возможность останавливать вывод из памяти в любоймомент времени.
— сохранение «почерка» при передаче изпамяти, что нужно для «выделения»
букв позывного, или акцентирования внимания накакие-то особенности текста.
— возможность тренировки на прием с реальными позывнымисигналами.
Главным звеном данной схемы является микропроцессор МПPIC16C74. В него загружен специальный софт (56 Кбайт),который собственно и определяет алгоритм работы. В зависимости от софтафункциональное назначение и режим работы некоторых узлов могут бытьпереопределены. МП и память питаются напряжением +5В, так что для работы всейсхемы в целом применяется именно оно.
Цепь питания: к разъему XP1 подводятсяземля (GND) и +5в; диод VD2 – “защита тодурака” – защищает схему от неверной полярности напряжения подаваемого кразъёму; электролитический конденсатор C3 являетсяфильтром — отводит переменную составляющую тока на землю; светодиод HL1(зелёный)- индикатор питания.
Внутренняя частота МП PIC16C74 = 20 МГц,что обеспечивает требуемое быстродействие телеграфного ключа. Для заданиятактовой частоты шины устройства к выдам 13, 14 PIC16C74 подключен контурC1,C2,ZQ1.
К выводам DD1 (19..22, 33..40) подключеныкнопки SB1..SB12, которые служат для управления устройством.Переменные резисторы R1, R7 регулируют соотношение точек/тире. Светодиоды HL2,HL3служат для индикации режимов записи и чтение из памяти EEPROM (24LC32).
Розетка XS3 является входом для манипулятора,а выходов схема имеет две штуки: XS1 – коммутационный (где реле K1представляет собой гальваническую развязку) и XS2 – аудио(маломощный, т.е. требуется усилитель). Динамик BA1 озвучиваетработу ключа, при его отсутствии схема не потеряет работоспособность, так чтоон подсоединен к печатной плате с помощью соединительного контактного разъёма.С выходов МП 16C74 9,10 сигнал поступает на усилительные каскады (VT2 иVT2 соответственно) собранных по схеме с общимэмиттером.
Вся сохранённая информация находиться в микросхеме DD2 — энергонезависимая перезаписываемая память (EEPROM) – 24LC32.К выводам этой ИМС 1..4 подаётся земля, а 8 — +5В. Для обмена данными между МП16C74 и 24LC32 используется шина I²C.Цепь соединяющая DD2/6 и DD1/17 служит для синхронизации двух микросхем, а данныепри записи/чтении передаются через DD2/5 и DD1/18. Вывод DD2/7не используется (NC – not connected).
Работа с ключом
При записи в любую из 10 ячеек памяти необходимонажать последовательно {запись}, {N ячейки памяти}, после чего начать ввод сключа текст, после
окончания ввода нажать {стоп}, при этом необходимопомнить, что все паузы сделанные в процессе ввода текста, будут соответствоватьим при выводе, и в момент «длинной паузы» можно «вставлять»ключом любой текст.
Объем вводимого текста в память одной ячейки зависитот количества в нем точек и тире, и колеблется от 1 минуты, если записываютсятолько точки на скорости около 150 зн. мин. и до 2 минут, если были тире, натой же скорости. Приближение заполнения ячейки памяти индицируется светодиодом.(На практике, еще ни разу не приходилось использовать заполненную хотя бы однуячейку полностью, при работе в эфире.)
При выводе из любой ячейки памяти, необходимо нажать{N ячейки памяти}. Имеется буфер при выводе из ячеек памяти, хранящий до 16последовательностей вывода ячеек памяти, что позволяет комбинировать выводимыйиз памяти текст. При выводе тренировочных текстов необходимо удерживая {стоп},нажать {1...5}, в зависимости от типа текста. Прекращение вывода {стоп},завершится после вывода последнего символа из группы в 5 знаков (илипозывного).
Данный ключ используется уже более 2 лет вместе странсивером FT-990, был опробован в экспедиции RK3DZJ/1 в 1999 году, и показалсвою высокую надежность и удобство в работе.
1.2 Выбор и обоснование элементной базы
Выборэлементной базы проводится на основе схемы электрической принципиальной сучетом требований изложенных в техническом задании. Эксплуатационная надежностьэлементной базы во многом определяется правильным выбором типа элементов припроектировании устройства и использовании в режимах, не превышающие допустимые.Следует отметить, что ниже рассматриваются допустимые режимы работы иналагаемые при этом ограничения в зависимости от воздействующих факторов лишь сточки зрения устойчивой работы самих элементов, не касаясь схемотехники ивлияния параметров описываемых элементов на другие элементы.
Дляправильного типа элементов необходимо на основе требований к установке в частиклиматических, механических и др. воздействий проанализировать условия работыкаждого элемента и определить:
- эксплуатационные факторы (интервал рабочих температур, относительнуювлажность окружающей среды, атмосферное давление, механические нагрузки и др.);
- значения параметров и их допустимые изменения в процессе эксплуатации(номинальное значение, допуск, сопротивление изоляции, шумы, вид функциональнойхарактеристики и др.);
- допустимые режимы и рабочие электрические нагрузки (мощность, напряжение,частота, параметры импульсного режима и т.д.);
- показатели надежности, долговечности и сохраняемости;
- конструкцию выбираемого элемента, способ монтажа, габаритные размеры имассу.
Нижеприведено подробное описание выбранных (с учетом ранее сказанного) элементов иих типов.
ДинамикSamsung PKS-230-5
Пьезоэлектрическийдинамик Samsung PKS-230-5 на основе кварца предназначен для использования ваппаратуре, не предъявляющей высокие требования к качеству звука и мощности(например, в сигнальных блоках). В основе его действия лежит обратныйпьезоэлектрический эффект: возникновение механических напряжений в результатеполяризации вызванной электрическими зарядами. Т.е. прикладывание напряженияопределённой частоты ведёт к появлению акустических соответствующих колебаний.
КонденсаторК50-6
Конденсатортипа К50-6 электролитические алюминиевые. Предназначены для работы в цепяхпостоянного и пульсирующего тока. Выпускаются в герметичных металлическихкорпусах двух вариантов.
Допустимыевоздействующие факторы при эксплуатации
Вибрационныенагрузки:
- диапазон частот, Гц 5…3000;
- ускорение, м/с2, не более 146
Многократныеударные нагрузки:
- ускорение, м/с2, не более 1471;
- длительность удара, мс 1,3.
Одиночныеударные нагрузки:
- ускорение, м/с2, не более 4905;
- длительность удара, мс 1…2.
Линейныенагрузки с ускорением, м/с2, не более 490
Акустическиешумы:
- диапазон частот, Гц 50…10000;
- уровень звукового давления, дБ, не более 150.
Температураокружающей среды, °С
- верхнее значение +70;
- нижнее значение -15.
Относительнаявлажность воздуха, %, не более,
притемпературе +25°С 98.
Пониженноеатмосферное давление. Па (мм рт. ст.) 0.00013(10-6).
МикропроцессорPIC16C74-04/P
40-выводные8-битные CMOS микроконтроллеры с АЦП. Память программ, байт ОЗУ данных Част., МГц Порты вв./выв. Послед. интерфейс АЦП/ЦАП ШИМ Перезап. по сбою питания Таймеры Програм. на плате 4096x14 192 20 33 USART/ I2C/ SPI 8/0 2 есть 1+WDT есть
Всего 35 простых для изучения инструкции
Все инструкции исполняются за один такт,кроме инструкций перехода, выполняемых за два такта
Скорость работы: тактовая частота до 20 МГц минимальнаядлительность такта 200 нс
Механизм прерываний (до 12 внутренних/внешнихисточников прерываний)
Воьмиуровневый аппартный стек
Прямой, косвенный и относительный режимы адресациидля данных и инструкций
/>
Рисунок1.2.1 – внешний вид PIC16C74-04/P.
ППЗУ24LC32
/>
Энергонезависимаяпамять (EEPROM) объёмом 32K. Дляобмена данными использует шину IIC (I2C). Выпускается в корпусах со штыревыми выводами и планарные.
/>
ШинаI2C поддерживает любую технологию изготовления микросхем (НМОП, КМОП,биполярную). Две линии данных (SDA) и синхронизации (SCL) служат для переноса информации.Каждое устройство распознается по уникальному адресу — будь то микроконтроллер,ЖКИ буфер, память или интерфейс клавиатуры — и может работать как передатчикили приёмник, в зависимости от назначения устройства. Обычно ЖКИ буфер — толькоприёмник, а память может как принимать, так и передавать данные. Кроме того,устройства могут быть классифицированы как ведущие и ведомые при передачеданных.
СветодиодАЛ307
/>
Рисунок1.2.2 – циколёвка светодиода АЛ307
АЛ307ВМ– зелёный λср = 562 нм
АЛ307АМ– красный λср = 662 нм
Температураокружающей среды, °С
- верхнее значение 70;
- нижнее значение -60.
Релегерконовое EDR2H1A0500
/>
Рисунок1.2.3 – циколёвка реле герконового EDR2H1A0500
Электромагнитноереле с герметизированным магнитоуправляемым контактом. При работе показываетуровень акустического шума значительно ниже, чем у обычного реле. Выполнен впластиковом корпусе со штыревыми выводами.
Резисторпеременный СП3-19А-2
/>
Рисунок1.2.4 – циколёвка резистора переменного СП3-19А-2
Резисторыпеременные одинарные однооборотные с круговым перемещением подвижной системы.Предназначены для работы в электрических цепях постоянного, переменного и импульсноготока.
Механические воздействия: — Синусоидальная вибрация: — диапазон частот 1-5000 Гц — амплитуда ускорения 390 м/с2 — Механические удары одиночного действия (ускорение) 10 000 м/с2 — Механические удары многократного действия (ускорение) 1500 м/с2 — Линейное ускорение 5000 м/с2
Климатические воздействия: — Интервал рабочих температур от -60 до +125°С — Относительная влажность воздуха (при температуре+35°С) 98% — Атмосферное давление 0,13-294 кПа
РезисторС2-2З
Резисторытипа С2-2З с металлоэлектрическим проводящим слоем предназначены для работы вцепях постоянного, переменного и импульсного тока в качестве элементовнавесного монтажа. Относятся к неизолированным резисторам.
Уровеньсобственных шумов, мкВ/В, не более 1,5.
Условияэксплуатации резисторов:
Температураокружающей среды, °С
- верхнее значение 85;
- нижнее значение -60.
Относительнаявлажность окружающего
воздухапри температуре 35°С, % 98.
Пониженноеатмосферное давление. Па (мм рт.ст.) 0,00013•(10-6).
Вибрация:
- ускорение, м/с2, (g) 147(15);
- диапазон частот, Гц 5…600.
Удары:
- ускорение, (g), не более150;
- количество 4000.
Линейныенагрузки:
- с ускорением, (g), не более 200;
Минимальнаянаработка на отказ, ч 20000.
Сроксохраняемости, лет 15.
КнопкаПКн-188
Переключатель кнопочный малогабаритный ПКн-188а имеетдве пары выводов для повышения прочности крепления к печатной плате.
/>/>
ДиодКД522А
Полупроводниковыйдиод КД522А кремниевый предназначен для работы в приемной, усилительной идругой аппаратуре широкого применения. Выпускается в пластмассовом корпусе сгибкими выводами.
/>
Эксплуатационныехарактеристики:
- Температураокружающей среды, °С: диапазон частот, Гц 10...600;
- ускорение,g 10;
Многократныеудары с ускорением, g 70
Линейныенагрузки с ускорением, g 25
Транзистор КТ315Б
Транзисторыкремниевые эпитаксиально-планарные структуры n-p-n усилительные высокочастотныемаломощные. Предназначены для работы в схемах усиления и генерированияколебаний высокой, промежуточной и низкой частоты. Выпускаются в пластмассовомкорпусе с гибкими выводами. Масса транзистора не более 0,18 г.
/>Параметр Значение
IК max 100 мА
UКЭRmax 20 В
UКЭ 10 В
UКЭ нас 0,4 В
UЭБ0 max 6В
PК max 150 мВт T 25 ºC
TП max 120 ºС
ТК max 100 ºС
h21э 50…350
IК 1 mА
IКБ0 1 мкА
fгр 250 MHz
CК 7 пФ
2 Конструирование печатной платы автоматическоготелеграфног ключа
2.1Компоновочный расчет площади и выбор линейных размеров
Выборкомпоновочных работ на ранних стадиях проектирования позволяет рационально исвоевременно использовать или разрабатывать унифицированные истандартизированные конструкции РЭС. В зависимости от характера изделия (деталь,прибор, система) будет выполняться компоновка различных ее элементов. Основнаязадача, которая решается при компоновке РЭС, — это выбор форм, основныхгеометрических размеров, ориентировочное определение веса и расположение впространстве любых элементов или изделий РЭС. На практике задача компоновки РЭСчаще всего решается при использовании готовых элементов (деталей) с заданнымиформами, размером и весом, которые должны быть расположены в пространстве илина плоскости с учетом электрических, магнитных, механических, тепловых и др.видов связи.
Методыкомпоновки элементов РЭС можно разбить на две группы: аналитические имодельные. К первым относятся численные и номографические, основой которыхявляется представление геометрических или обобщенных геометрических параметрови операций с ними в виде чисел. Ко вторым относятся аппликационные, модельные,графические и натурные методы, основой которых является та или иная физическаямодель элемента, например в виде геометрически подобного тела или обобщеннойгеометрической модели.
Основойвсех методов является рассмотрение общих аналитических зависимостей. При аналитическойкомпоновке мы оперируем численными значениями различных компоновочныххарактеристик: геометрическими размерами элементов, их объемами, весом,энергопотреблением и т.п. зная соответствующие компоновочные характеристикиэлементов изделия и законы их суммирования, мы можем вычислить компоновочныехарактеристики всего изделия и его частей.
Исходяиз вышесказанного, проведём компоновку аналитическим методом.
Вычисляемплощадь печатной платы:
/>,(2.1)
где Sвсп — вспомогательная площадь;
Sэлi— значения установочных площадей отдельных ЭРЭ;
K — коэффициент дезинтеграции (1,5…3).
Параметрыэлементов, необходимые для расчёта приведены в таблице 2.1.
Таблица2.1 — Значения установочных площадей ЭРЭ проектируемой автоматическоготелеграфного ключа.Тип элемента
Площадь, см2 Количество
Конденсаторы:
КМ-6-Н90-15пФ
К50-6-6В-50мкФ
0,3
0,6
2
1
Микросхемы:
PIC16C74-04/P
24LC32
8,5
0,9
1
1 Светодиод АЛ307 0,75 3 Реле EDR2H1A0500 1,9 1 Резистор C2-23-0,25 0,75 22 Кнопка ПКн-188а 0,5 12 Диод КД522А 0,7 2 Транзистор КТ315Б 0,5 2 Розетка JKS-Stereo 1,5 3 Вилка PWR 2.5A 0,9 1 Кварц PK75-4МГц 0,5 1
По(2.1) получим:
/>см2.
Исходяиз полученной площади печатной платы, выбираем размеры платы 120х80 мм.
2.2 Описаниевыбора материала для основания печатной платы. Выбор метода изготовленияпечатной платы
Дляизготовления перемычек и подключения элементов навесного монтажа выбираемматериал:
НВМ-0,124 600 С, НВМ-0,35 4 600 С — провод монтажный наружного монтажа, с пластмассовойизоляцией из пластиката, изготовленный из медной проволоки, одножильный ссечением жилы 0,12 мм и 0,35 мм соответственно, класс жилы 4, на рабочеенапряжение 600 В, голубой.
Материалдля изготовления печатной платы должен иметь следующие показатели (в заданныхусловиях эксплуатации РЭС): большую электрическую прочность, малыедиэлектрические потери, обладать химической стойкостью к действию химическихрастворов, используемых в техпроцессах изготовления платы. Для изготовленияплат общего применения в РЭС наиболее широко используется стеклотекстолит.Фольгированный стекло-текстолит (СФ) представляет собой слоистый прессованныйматериал, изготовленный на основе ткани из стеклянного волокна, пропитаннойтермореактивным связующим на основе эпоксидной смолы, и облицованный с однойстороны медной электролитической оксидированной или гальваностойкой фольгой(изготавливают листами толщиной: до 1 мм — не менее 400х600мм; от 1,5 и более — не менее 600х700мм). Однако у СФ есть существенный недостаток – высокая цена.Тут на помощь приходит гетинакс.
Фольгированныйгетинакс (ГФ) уступает остальным материалам как по физико-механическим, так ипо электрическим свойствам. Его рекомендуется использовать для аппаратуры,работающей при нормальной влажности окружающего воздуха, например для бытовойаппаратуры.
Наосновании вышеприведенного, для изготовления печатной платы можетиспользоваться следующий материал:
- ГФ-1-35-1,5 ГОСТ 10316-78— гетинакс фольгированный односторонний,толщина фольги 35 мкм, толщина материала основания 1,5 мм.
Поверхностноеэлектрическое сопротивление после кондиционирования в условиях 96ч/ 40°С/ 93%,Ом не менее 1010.
Покрытиемдля печатной платы служит лак марки УР-231, т.к. он получил наибольшееприменение в производстве при сборке печатных плати имеет все необходимыесвойства для защиты от внешних факторов.
Всоответствии с ГОСТ 23752-79 существуют различные методы изготовления печатныхплат, такие как:
- химический;
- комбинированный (позитивный и негативный);
- металлизации сквозных отверстий;
- попарного прессования;
- и т. д.
Первыйметод применяется в основном для изготовления односторонних печатных плат,комбинированные методы — для двухсторонних, а последние — для многослойныхпечатных плат.
Проанализировавэлектрическую принципиальную схему автоматического телеграфного ключа, приходимк выводу, что наиболее рациональным будет применить односторонний печатныймонтаж с без металлизации сквозных отверстий.
Вкачестве инструмента для получения контура заготовки применяют вырубные штампы,рабочие элементы которых изготовлены из инструментальной легированной стали.Стойкость штампов при вырубке заготовок из стеклотекстолита 1,5-2 тыс. ударов.
Дляудаления оксидного слоя с поверхности используют механическую очисткуабразивными кругами, крацевальными металлическими щетками, щетками из капронаили нейлона, на которые подается абразивная суспензия.
Дляочистки монтажных отверстий от наволакивания смолы и других загрязнений и дляувеличения производительности при обработке ПП применяют гидроабразивнуюобработку или чистку вращающимися щетками из синтетического материала свведенными в его состав абразивными частицами. Образование шероховатойповерхности после механической обработки способствует растеканию флюса иприпоя, т.к. риски являются мельчайшими капиллярами.
Химическаяобработка заключается в обезжиривании, травлении. Обезжиривание изделияпроводят в растворах щелочей или органических растворителей: ацетоне, бензине ит.д. путем протирки, погружения, распыления, обработки в паровой фазе или в УЗванне. Современное оборудование для очистки имеет блочно-модульную конструкциюс программным управлением. Оно снабжается устройствами для регенерации моющихвеществ и сушки изделий. Удаление оксидных пленок осуществляется в растворахкислот и щелочей. Наиболее эффективно удаление оксидной пленки осуществляется в10 %-ном растворе соляной кислоты.
Нанесениерисунка схемы необходимо при осуществлении процессов металлизации и травления.Рисунок должен иметь четкие границы с точным воспроизведением узких линий, бытьстойким к травильным растворам, не загрязнять платы и электролиты, легкосниматься после выполнения своих функций.
Переносрисунка печатного монтажа на фольгированный диэлектрик осуществляетсяследующими методами: фотографическим, сеткографичеческим, офсетной печати.
Фотографическийметод позволяет получить минимальную ширину проводников и расстояний между ними0,1-0,15 мм с точностью воспроизведения до 0,01 мм. Этот метод включаетнанесение фоторезиста на подготовленную поверхность заготовки, экспонированиечерез фотошаблон, проявление рисунка, дубление, контроль качества рисунка,ретуширование и удаление фоторезиста .
Защитныйрисунок методом сеткографии получают продавливанием краски через сетчатыйтрафарет вручную или на автоматическом оборудовании, которое состоит иззагрузочного устройства, машины для термической рихтовки плат, сеткографическогостанка, сушильной печи и накопителя готовых изделий. Закрепление краски назаготовке осуществляется длительной сушкой, а удаление — промывкой врастворителе.
Полученныйрисунок ПП контролируется визуально, а также посредством различных оптическихприборов, регистрирующих дефекты. Незначительные дефекты (поры, трещины,отслоения) в случае их обнаружения ретушируются лаком, а приневосстанавливаемом браке рисунок на ПП наносят повторно.
Приразработке нашей печатной платы будем использовать фотографический методполучения позитивного рисунка.
Сверлениеотверстий в плате производится на специальных одно- и многошпиндельныхсверлильных станках с ЧПУ. Для обработки отверстий используются специальныесверла из металлокерамических твердых сплавов ВК-6М, ВК-8М. Их стойкость приобработке фольгированных диэлектриков составляет 3-7 тыс. отверстий, приналичии лакового покрытия на ПП стойкость инструмента уменьшается в 2-3 раза.Увеличение температуры в зоне обработки при сверлении приводит к наволакиваниюразмягченной смолы на кромки контактных площадок, препятствующему металлизацииотверстий .
Травлениепроводят в растворах на основе хлорного железа, персульфата аммония, хлорноймеди, перекиси водорода, хромового ангидрида, хлорида натрия. Выбор травильногораствора определяется типом применяемого резиста, скоростью травления,величиной бокового подтравливания, возможностью регенерации и экономичностьювсех стадий процесса. Скорость травления меди зависит от состава травителя, концентрациив нем окислителя и условий его доставки в зону обработки, температуры раствораи количества меди, перешедшей в раствор, т. е. емкости травителя.
Обработказаготовок по контуру производится после полного изготовления ПП. Чистовойконтур получают штамповкой, обработкой на гильотинных ножницах, на станках спрецизионными алмазными пилами и фрезерованием. Для исключения повреждениярисунка ПП при групповой обработке пакета заготовок между ними прокладываюткартон, а пакет помещают между прокладками из листового гетинакса.
Выходнойконтроль платы предназначен для определения степени ее соответствия требованиямчертежа, технических условий и стандартов. Основными видами выходного контроляявляются: контроль внешнего вида, инструментальный контроль геометрическихпараметров и оценка точности выполнения отдельных элементов, проверкаметаллизации отверстий, определение целостности токопроводящих цепей исопротивления изоляции. При изготовлении чаще других возникают такие дефекты,как короткое замыкание между элементами печатного монтажа, разрывтокопроводящих цепей, отслоение элементов печатного монтажа от диэлектрическогооснования, выход отверстия за пределы контактной площадки, коробление плат идр. Некоторые из этих дефектов определяются визуально.
Целостностьтокопроводящих цепей и сопротивление изоляции между проводниками проверяютсяэлектрическим методом на автоматических тестерах с ЧПУ.
2.3 Выбор размеров элементов печатного монтажа. Расчёт возможности прокладки проводника в узкихместах
Вданном разделе проводится расчет параметров печатного монтажа платавтоматического телеграфного ключа. Односторонняя печатная плата изготавливаетсяхимическим методом и имеет 2-й класс точности.
Печатные платы в зависимости от размеров элементовпечатного монтажа делятся на пять классов.
Платы 4-го класса обеспечивают самую высокую плотностьмонтажа. Эти платы следует применять только в отдельных, техническиобоснованных случаях.
Плотность монтажа по классу 3 следует применять толькона платах с размерами до 240Х240 мм, по классу 4—с размерами до 170Х170 мм.
Чертежи печатных плат выполняют на бумаге, имеющейкоординатную сетку, нанесенную с определенным шагом. Наличие сетки позволяет неставить на чертеже размеры на все элементы печатного проводника. При этом по сеткеможно воспроизвести рисунок печатной платы при изготовлении фотооригиналов, скоторых будут изготовлять шаблоны (например, фотонегативы) для нанесениярисунка платы на заготовку.
Координатную сетку наносят на чертеж с шагом 2,5 или1,25 мм. Шаг 1,25 мм применяют в том случае, если на плату устанавливаютмноговыводные элементы с шагом расположения выводов 1,25 мм. Центры монтажных ипереходных отверстий должны быть расположены в узлах (точках пересечения линий)координатной сетки. Если устанавливаемый на печатную плату элемент имеет двавывода или более, расстояние между которыми кратно шагу координатной сетки, тоотверстия под все такие выводы должны быть расположены в узлах сетки. Еслиустанавливаемый элемент не имеет выводов, расстояние между которыми кратно шагукоординатной сетки, то один вывод следует располагать в узле координатнойсетки, а центр отверстия под другой вывод — на вертикальной или горизонтальнойлиниях координатной сетки.
Диаметр отверстий в печатной плате должен быть большедиаметра вставляемого в него вывода, что обеспечит возможность свободнойустановки электрорадиоэлемента. При диаметре вывода до 0,8 мм диаметрнеметаллизированного отверстия делают на 0,2 мм больше диаметра вывода; придиаметре вывода более 0,8 мм — на 0,3 мм больше.
Диаметр металлизированного отверстия зависит от диаметравставляемого в него вывода и от толщины платы. Связано это с тем, что пригальваническом осаждении металла на стенках отверстия малого диаметра,сделанного в толстой плате, толщина слоя металла получится неравномерной, а прибольшом отношении длины к диаметру некоторые места могут остаться непокрытыми.Диаметр металлизированного отверстия должен составлять не менее половинытолщины платы.
Чтобы обеспечить надежное соединениеметаллизированного отверстия с печатным проводником, вокруг отверстия делаютконтактную площадку. Контактные площадки отверстий рекомендуется делать в видекольца. Диаметр контактной площадки можно определить по формуле:
dк= d + 2b + с, (2.3.1)
где d—диаметротверстия;
b—необходимая минимальная радиальная толщина контактнойплощадки;
с— коэффициент,учитывающий влияние разброса межцентрового расстояния, смещение фольги в разныхслоях и ряд других факторов.
Для плат класса 1 величину b берут равной0,3 мм;
для плат класса 2 — 0,2 мм.
Для многослойных и сложных плат классов 2 и 3устанавливают допуск на межцентровое расстояние, равный ±0,1 мм. В этом случаекоэффициент с выбирают равным 0,4—0,5 мм. Для плат класса 1 допуск намежцентровое расстояние берут ±0,2 мм и с=0,6—0,7 мм.
У плат, предназначенных для автоматизированной сборки,расстояние между центрами отверстий выполняют с допуском ±0,05 мм, аноминальный диаметр отверстия берут на 0,4 мм больше диаметра вывода; допускотверстия берут по Н12.
Длянеметаллизированных отверстий и торцов плат шероховатость поверхности делаюттакой, чтобы параметр шероховатости Rz=40.
Отверстия на плате нужно располагать таким образом,чтобы расстояние между краями отверстий было не меньше толщины платы. Впротивном случае перемычка между отверстиями не будет иметь достаточномеханической прочности.
Контактные площадки, к которым будут припаиватьсявыводы от планарных корпусов, рекомендуется делать прямоугольными. Чтобы приустановке ИМС не было ошибок, на контактной площадке, к которой будет припаиватьсявывод № 1 ИМС, делают «усик».
Печатные проводники рекомендуется выполнятьпрямоугольной конфигурации, располагая их параллельно линиям координатнойсетки.
Проводники на всем их протяжении должны иметьодинаковую ширину. Если один или несколько проводников проходят через узкоеместо, ширина проводников может быть уменьшена. При этом длина участка, накотором уменьшена ширина, должна быть минимальной.
Следует иметь в виду, что узкие проводники (шириной0,3—0,4 мм) могут отслаиваться от изоляционного основания при незначительныхнагрузках. Если такие проводники имеют большую длину, то следует увеличиватьпрочность сцепления проводника с основанием, располагая через каждые 25—30 ммпо длине проводника металлизированные отверстия или местные уширения типаконтактной площадки с размером 1x1 мм или более.
Если проводник проходит в узком месте между двумяотверстиями, то нужно прокладывать его так, чтобы он был перпендикулярен линии,соединяющей центры отверстий (рис.). При этом можно обеспечить максимальнуюширину проводников и максимальное расстояние между ними.
Возможность прокладки в узком месте требуемогоколичества проводников (рис. 13.8) следует проверять по следующей формуле:
/> (2.3.2)
/>
Рисунок 2.3.1 — К расчету возможности прокладки печатных проводниковв узком месте.
По формуле (2.3.1) рассчитываем диаметры всехконтактных площадок:
1) dк = 0,8 + 2·0,2 + 0,4 = 1,6 мм.
2) dк = 1 + 2·0,2 + 0,4 ≈ 2 мм.
3) dк = 1,3 + 2·0,2 + 0,4 ≈ 2,2 мм.
3.Анализ климатических факторов, воздействующих на автоматический телеграфный ключ.Защита от них
3.1Анализ климатических факторов
Изделиядолжны сохранять свои параметры в пределах норм, установленных техническими заданиями,стандартами или техническими условиями в течение сроков службы и сроковсохраняемости, указанных в техническом задании после или в процессе воздействияклиматических факторов, значения которых установлены ГОСТ 15150-69.
Изделияпредназначают для эксплуатации в одном или нескольких макроклиматическихрайонах и изготавливают в различных климатических исполнениях.
Разрабатываемоеустройство предназначено для эксплуатации в районах с умеренным и холодномклиматом.
Кмакроклиматическому району с умеренным климатом относятся районы, где средняяиз абсолютных максимумов температура воздуха равна или ниже + 40°С, а средняяиз ежегодных абсолютных минимумов температура воздуха равна или выше — 45°С.
Кмакроклиматическому району с холодным климатом относятся районы, в которыхсредняя из ежегодных абсолютных минимумов температура воздуха ниже — 45°С.
Исходяиз вышесказанного, автоматический телеграфный крючь будет изготавливаться вклиматическом исполнении УХЛ.
Следуетотметить, что изделия в исполнении УХЛ могут эксплуатироваться в тепломвлажном, жарком сухом и очень жарком сухом климатических районах по ГОСТ16350-80, в которых средняя из ежегодных абсолютных максимумов температуравоздуха выше 40°С, и сочетание температуры, равной или выше 0°С, и относительнойвлажности, равной или выше 80%, наблюдается более 1 часов в сутки занепрерывный период более двух месяцев в году.
Изделияв различных климатических исполнениях в зависимости от места размещения приэксплуатации в воздушной среде на высотах до 4300 м изготавливают по категориямразмещения изделий.
Разрабатываемоеустройство предназначено для эксплуатации в помещениях (объемах) с искусственнорегулируемыми климатическими условиями, например, в закрытых отапливаемых илиохлаждаемых и вентилируемых производственных и других помещениях (отсутствиевоздействия атмосферных осадков, прямого солнечного излучения, ветра, песка,пыли наружного воздуха, отсутствие или существенное уменьшение воздействиярассеянного солнечного излучения и конденсации влаги), а конкретнее — влабораторных, капитальных жилых и других подобного типа помещениях.Следовательно, проектируемый блок относится к категории исполнения 4.2.
Нормальныезначения климатических факторов внешней среды при эксплуатации изделийпринимают по ГОСТ 15150-69 равными следующим значениям:
- верхнее рабочее значение температуры окружающего воздуха при эксплуатации,°С 35;
- нижнее рабочее значение температуры окружающего воздуха при эксплуатации,°С +2;
- верхнее предельное рабочее значение температуры окружающего воздуха приэксплуатации, °С +40;
- нижнее предельное рабочее значение температуры окружающего воздуха приэксплуатации, °С — 10;
- величина изменения температуры окружающего
воздухаза 8 ч., °С 40;
- верхнее значение относительной влажности при 25 °С, % 80;
- среднегодовое значение относительной влажности при 20 °С, % 60;
- среднегодовое значение абсолютной влажности, гм 10;
- верхнее рабочее значение атмосферного
давления,кПа (мм рт. ст.) 106,7 (800);
- нижнее рабочее значение атмосферного
давления,кПа (мм рт. ст.) 86,6 (650);
- нижнее предельное рабочее значение атмосферного давления, кПа (мм рт.ст.) 84,0 (630).
Указанноеверхнее значение относительной влажности воздуха нормируется также при болеенизких температурах; при более высоких температурах относительно влажностьниже.
Таккак нормированное верхнее значение относительной влажности 80%, то конденсациявлаги не наблюдается.
Содержаниев атмосфере на открытом воздухе коррозионно-активных агентов:
- сернистый газ, мг/м2•сут., не более 20;
- хлориды, мг/м2•сут., не более 0,03.
Содержаниекоррозионно-активных агентов в атмосфере помещений категории эксплуатации 4.2 в2-5 раз меньше указанных и принимаются равными 30-60 % по ГОСТ 15150-69.
Занормальные значения факторов внешней среды при испытаниях изделия (нормальныеклиматические условия испытаний) принимаются следующие:
- температура, °С +25±10;
- относительная влажность воздуха, % 45...80;
- атмосферное давление, мм рт. ст. 630...800.
Таккак разрабатываемый блок предназначен для работы в нормальных условиях, вкачестве номинальных значений климатических факторов указанные выше принимаютнормальные значения климатических факторов указанные выше.
Заэффективную температуру окружающей среды (при тепловых расчетах) принимается максимальноезначение температуры.
Заэффективные значения сочетания влажности и температуры при расчетах параметровизделия, изменение которых вызывается сравнительно длительными процессами,принимаются среднемесячные значения сочетаний влажности и температуры внаиболее теплый и влажный период (с учетом продолжительности их воздействия).
Заэффективные значения концентрации агрессивной среды принимают среднеелогарифмическое значение содержания коррозионно-активных агентов,соответствующего данному типу атмосферы.
Заэффективное значение давления воздуха принимается среднее значение давления.
Группаусловий эксплуатации по коррозионной активности для металлов и сплавов безпокрытий, а также с неметаллическими и неметаллическими неорганическимипокрытиями — 1.
Группаусловий эксплуатации в зависимости от климатического исполнения к категорииразмещения изделия (УХЛ 4.2) — 1.
Условияхранения изделий определяются местом их размещения, макроклиматическим райономи типом атмосферы и характеризуется совокупностью климатических факторов,воздействующих при хранении на упакованные или законсервированные изделия.Согласно ГОСТ 15150-69, для проектируемого изделия удовлетворительными являютсяусловия хранения в отапливаемых и вентилируемых складах, хранилищах с кондиционированиемвоздуха, расположенных в любых макроклиматических районах.
Обозначениятакого хранилища: основное — 1, буквенное — Л, текстовое «отапливаемоехранилище». Климатические факторы, характерные для данных условийхранения:
- температура воздуха, °С +5...+40;
- максимальное значение относительной влажности
воздухапри +5 °С, % 80;
- среднегодовое значение относительной влажности
воздухапри 20 °С, % 60;
- действие солнечного излучения, дождя, плесневых грибков отсутствует.
Транспортировкаосуществляется в закрытых транспортных средствах, где колебания температуры ивлажности воздуха несущественно отличаются от колебаний на открытом воздухе.
Климатическиефакторы, характерные для данных условий транспортировки:
- температура воздуха, °С -50...+50;
- максимальное значение относительной влажности
воздухапри 35 °С, % 98;
- среднегодовое значение влажности воздуха при 20 °С, % 60;
- пылевое загрязнение незначительно.
3.2 Способызащиты от климатических факторов
Герметизация- обеспечение практической непроницаемости корпуса РЭС для жидкостей и газов сцелью защиты ее элементов от влаги, плесневых грибков, пыли, песка, грязи имеханических повреждений. Она является наиболее радикальным способом защитыэлементов РЭС.
Различаютиндивидуальную, общую, частичную и полную герметизацию.
Индивидуальнаядопускает замену компонентов РЭС при выходе из строя и ремонт изделия. Приобщей герметизации (она проще и дешевле индивидуальной) замена компонентов иремонт возможны только при демонтаже корпуса, что может вызвать затруднение.
Длячастичной герметизации применяют пропитку, обволакивание и заливку каккомпонентов, так и РЭС лаками, пластмассовыми или компаундами на органическойоснове. Они, как правило, не обеспечивают герметичность в течение длительного времени.
Практическиполная защита РЭС от проникновения воды, водяных паров и газов достигается прииспользовании металлов, стекла и керамики с достаточной степеньюнепроницаемости. Наиболее распространенные способы такой герметизации — применение металлических корпусов с воздушным заполнением.
Важнымфактором повышения эффективности герметизации является лакокрасочные,гальванические и химические покрытия пропитывающих, обволакивающих и заливочныхматериалов, металлического и металло-полимерного гермокорпусов.
Разъемнаягерметизация применяется для защиты блоков РЭС, требующих замены компонентовпри ремонте, регулировке и настройке. Общие требования к покрытиямметаллическим и неметаллическим неорганическим установлены ГОСТ 9.301-86.
Требованияк поверхности основного металла: под защитные покрытия Rz40, не грубее; под защитно-декоративные Rа 2,5, не грубее; под твердые и электроизоляционныеRа l,25, не грубее.
Анодно-окисныепокрытия — защитные покрытия пленкой окислов основного металла, полученной вэлектролите.
Покрытияпо алюминию и алюминиевым сплавам имеют пористое строение и сравнительновысокую твердость.
Покрытия,наполненные в растворе бихроматов, обладают повышенной адгезией к лакам, эмалями применяются в качестве подслоя.
Цинковоепокрытие защищает металлы от коррозии химически. Оно улучшает свинчиваемостьдеталей. Покрытие обладает декоративными свойствами, цвет — серый илисеребристо-серый.
ЭмальМЛ12 прочная, высокоэластичная, глянцевая, обеспечивает покрытие до второгокласса. Стойкость к статическому действию воды или масла сорок восемь часов,бензина — восемь часов.
ЭмальПФ115 эластичная с хорошей адгезией, глянцевая, обеспечивает покрытие дотретьего класса.
3.3 Расчёттеплового режима
Методикарасчета теплового режима блока РЭС в перфорированном корпусе:
а)Рассчитывается поверхность корпуса блока:
/>, (3.3.1)
гдеL1, L2 — горизонтальные размеры корпуса, м;
L3 — вертикальный размер, м.
б)Определяется условная поверхность нагретой зоны: (6.4)
/>, (3.3.2) где kз — коэффициент заполнения корпуса по объему.
в)Определяется удельная мощность корпуса блока:
/>, (3.3.3)
гдеР — мощность, рассеиваемая в блоке.
г)Определяется удельная мощность нагретой зоны:
/>.(3.3.4)
д)Находится коэффициент Θ1 в зависимостиот удельной мощности корпуса блока:
/>.(3.3.5)
е)Находится коэффициент Θ2 в зависимостиот удельной мощности нагретой зоны:
/>.(3.3.6)
ж)Определяется коэффициент КH1 в зависимостиот давления среды вне корпуса блока:
/>, (3.3.7)
гдеH1 — давление окружающей среды в Па.
з)Определяется коэффициент КH2 в зависимостиот давления среды внутри корпуса блока:
/>, (3.3.8)
гдеН2 — давление внутри корпуса в Па.
и)Рассчитывается суммарная площадь перфорационных отверстий:
/>, (3.3.9)
гдеSi — площадь i-го перфорационного отверстия.
к)Рассчитывается коэффициент перфорации:
/>.(3.3.10)
л)Определяется коэффициент, являющийся функцией коэффициента перфорации:
/>.(3.3.11)
м)Рассчитывается перегрев корпуса блока:
/>.(3.3.12)
н)Определяется перегрев нагретой зоны:
/>. (3.3.13)
о)Определяется средний перегрев воздуха в блоке:
/>.(3.3.14)
п)Определяется удельная мощность элемента:
/>, (3.3.15)
гдеРэл — мощность, рассеиваемая элементом, температуру котороготребуется пределить; Sэл — площадьповерхности элемента омываемая воздухом.
р)Рассчитывается перегрев поверхности элементов:
/>. (3.3.16)
с)Рассчитывается перегрев среды, окружающей элемент:
/>. (3.3.17)
т)Определяется температура корпуса блока:
/>, (3.3.18)
гдеTc — температурасреды окружающей блок.
у)Определяется температура нагретой зоны:
/>. (3.3.19)
ф)Определяется температура поверхности элемента:
/>. (3.3.20)
х)Определяется средняя температура воздуха в блоке:
/>. (3.3.21) ц)Определяется температура среды, окружающей элемент:
/>.
4 Расчет собственной частоты печатной платы.Защита отмеханических воздействий
4.1 Расчет собственной частоты печатной платы
Собственная частота печатной платы (f0)рассчитывается по формуле:
/>
(4.1.1)
где km – коэффициент, зависящий отматериала платы;
kb – коэффициент, зависящий от массыэлементов, закреплённых на плате;
B – коэффициент, зависящий от соотношения длин сторони способа закрепления платы;
h – толщина платы, см;
a – длина платы, см.
Значения коэффициента В приводится в справочниках длястальных пластин. Поэтому для расчёта собственной частоты пластин из другихматериалов (например, плат из стеклотекстолита, гетинакса) необходимоиспользовать коэффициент km, зависящий от модуля Юнга и плотностистали (Ес и rс) и материалаплаты (Е и r):
/>
(4.1.2)
Коэффициент kb учитывает неравномерностьраспределения массы за счёт навесных элементов и рассчитывается по формуле:
/>
(4.1.3)
где mэ – масса элементов, mп –масса платы (без элементов).
Для гетинакса km = 0,52. B =145.
Найдём kbпо формуле (4.1.3):
/>
По формуле (4.1.1)найдём собственную частоту:
/>
4.2 Выборспособов и методов виброзащиты
Вибрацииподвержены РЭС, установленные на автомобильном, железнодорожном транспорте, впроизводственных зданиях, на кораблях и самолетах.
Практическийдиапазон частот вибрации, действующей на РЭС, имеет широкий предел. Например,для наземной аппаратуры, переносимой или перевозимой на автомашинах, частотадостигает 120 Гц при ускорении, действующем на приборы, до б g.Работающие в таких условиях РЭС должны обладать вибропрочностью ивиброустойчивостью.
Вибропрочность— способность РЭС противостоять разрушающему действию вибрации в заданныхдиапазонах частот и при возникающих ускорениях в течение срока службы.
Виброустойчивость— способность выполнять все свои функции в условиях вибрации в заданныхдиапазонах частот и возникающих при этом ускорениях.
Известно,что в приборах, не защищенных от вибрации и ударов, узлы, чувствительные кдинамическим перегрузкам, выходят из строя. Делать такие узлы настолькопрочными, чтобы они выдерживали максимальные (действующие) динамическиеперегрузки, не целесообразно, так как увеличение прочности, в конечном счете,ведет к увеличению массы, а вследствие этого и к неизбежному возрастаниюдинамических перегрузок. Поэтому целесообразно использовать другие средства дляснижения перегрузок.
Покрытиеплаты лаком не только обеспечивает защиту от вибрации, но и создаетдополнительные точки крепления элементов к плате.
Многие электрорадиоэлементы (сопротивления, конденсаторы, полупроводниковыеприборы, микросхемы и др.) выполнены так, что при соблюдении определенныхтребований к закреплению могут нормально работать при вибрации с частотой донескольких тысяч герц. При креплении этих элементов только за выводы, особенноесли длина выводов велика, могут возникать резонансные явления, что приводит кполомкам элементов. Поэтому некоторые ЭРЭ дополнительно крепят за корпус кпечатным платам или другим элементам конструкции, на которых они установлены.Хуже всего работают при воздействии высокочастотных вибраций такие устройства,как конденсаторы переменной емкости, электромагнитные реле, радиолампы (особеннокрупногабаритные), электромеханические устройства и другие элементыконструкции, имеющие низкую резонансную частоту. В настоящее время количествотаких элементов в аппаратуре при необходимости удается уменьшить, а в некоторыхслучаях—полностью отказаться от их использования, заменяя их чисто электроннымисхемами, построенными с применением полупроводниковых приборов и микросхем.
Необходимо отметить, что реальные конструкции,встречающиеся в практике конструирования, имеют, как правило, сложную конфигурацию,и определение их резонансных частот расчетными методами связано с большимитрудностями.
Обеспечить работу радиоэлектронных устройств приналичии высокочастотной вибрации только за счет придания конструкциинеобходимой жесткости удается не всегда, а в ряде случаев это экономически илитехнически нецелесообразно. Тогда в конструкцию изделия вводят амортизаторы. Всоответствии с действующим государственным стандартом термин амортизаторзаменен на виброизолятор. Однако, конкретные устройства, выпускаемыепромышленностью, сохранили название амортизатор. Поэтому в настоящей главебудет применяться термин амортизатор.
В общем случае амортизатор — это пружинящий элемент,соединяющий аппарат с вибрирующим основанием:
корпусомкорабля, фюзеляжем самолета и т. д. (рис. 16.3). Конструктивно амортизаторвыполняют так, что он может выдерживать действующие в течение длительноговремени вибрационные деформации. Жесткость амортизаторов выбирают такой, чтобыв сочетании с массой амортизируемого изделия они образовывали колебательнуюсистему с низкой резонансной частотой, т. е. чтобы выполнялось условие f>fo.
/>
Рисунок4.1- Схема прибора, закрепленного на амортизаторах
Чтобы защитить аппарат от действия больших ударныхперегрузок, необходимо применять жесткие амортизаторы. Они, как известно, плохозащищают аппарат от воздействия вибраций. Таким образом, при необходимостизащитить аппарат от воздействия вибрации и ударов к амортизатору предъявляютявно противоречивые требования. Эти противоречия разрешаются на практике использованиемв одной конструкции двух амортизаторов: мягкого — для защиты от вибрации,жесткого — для защиты от ударов. Более жесткий (противоударный) амортизатор недолжен включаться в работу, когда на аппарат действуют вибрационные перегрузкипри воздействии больших ударных перегрузок, после того как мягкий амортизаторсдеформировался на величину своего рабочего хода, возникающие усилия долженвоспринимать противоударный амортизатор.
/>
1—резиновая шайба; 2—поверхность резиновой шайбы,воспринимающая ударные перегрузки; 3—пластина; 4—основание, на которомзакреплен аппарат; 5 — втулка; 6—ограничительные шайбы (ограничивают деформациюи предотвращают разрушение амортизатора при больших нагрузках); 7 — футляраппарата; 8 — втулка, увеличивающая рабочий ход амортизатора
Рисунок4.2 — Противоударный амортизатор
В изображенном на рис. 4.3 амортизаторе типа АД упругим элементом являетсяспиральная пружина, сконструированная так, что при увеличении массы объектавходящие друг в друга витки пружины осаживаются на опорную пластину и выключаютсяиз работы. Это приводит к увеличению жесткости амортизатора, которуюрассчитывают так, чтобы частота собственных колебаний менялась незначительно.
/>
1 — футляр аппарата;
2 — ограничительная шайба
3—калиброванноеотверстие;
4—резиновыйфланец, ограничивающий
ход амортизатора; 5—пружина амортизатора;
б—резиновый баллон; 7 — корпус амортизатора;
8 — опорнаяпластина
Рисунок4.3 — Амортизатор типа АД
Такие амортизаторы называют равночастотными.Применение их позволяет осуществлять амортизацию объектов различной массы принебольшом количестве типоразмеров амортизаторов. Пружина амортизатора заключенав резиновый баллон, имеющий калиброванное отверстие. При деформации пружинывоздух должен выходить через отверстие, за счет чего создается дополнительноезатухание.
Амортизаторы типа АД, рассчитанные на нагрузки от 0,3до 15 кг, выпускаются восьми типоразмеров, каждый из которых обладаетравночастотностью при заданном диапазоне нагрузок. При этом частота собственныхколебаний объекта лежит в пределах 7—9 Гц и виброизоляция начинается с частот10—12 Гц. При использовании амортизаторов на высотных самолетах, где давлениеокружающего воздуха в несколько десятков раз меньше нормального, степеньдемпфирования резко ухудшается.
Заключение
Врезультате работы над курсовым проектом была разработана печатная плата автоматическоготелеграфного ключа, которая полностью отвечает современным эргономическим,функциональным, а также другим требованиям технического задания.
Данноеустройство разработано с учетом современных требований конструирования РЭС,основными требованиями выступают следующие:
- обеспечение минимальных габаритов устройства;
- простота и удобство в эксплуатации;
- высокая ремонтопригодность;
- высокая надежность.
Входе курсового проектирования была проанализирована схема электрическаяпринципиальная, произведен выбор элементной базы.
Результатомразработки явились данная пояснительная записка и комплект конструкторскойдокументации на разрабатываемое изделие.
Литература
1) Г.Д. Фрумкин “расчёт и констуирование радиоэлектронной аппаратуры” M.: ВШ 1989 г.
2) “Методическое пособие по разработке печатного монтажа” Ж.С. Воробьёва,Н.С. Образцов, С.Н. Юрко, Н.В. Альферович.
3) Полупроводниковые приборы: Транзисторы. Справочник. В.Л. Аронов, А.В.Баюков, А.А. Зайцев и др. Под общ. ред. Н. Горюнова. – М.: Энергоатомиздат,1983. – 904 с., ил.
4) Епифанов Г.И. Мома Ю.А. Физические основы конструирования и технологииРЭА и ЭВА. Москва «Советское радио», 1979.
5) «Радиолюбитель» 8,9,1992 год.
6) “Конструирование и САПР СВЧ устройств” Б. Ю. Капилевич.
7) «Основы конструирования и технологии РЭС», Учебное пособие,-M.: МИРЭА.
8) В.Н. Афанасьев, Колмановский В.Б., Носов В.Р. Математическая теорияконструирования систем упраления. — М., Высшая школа, 1989.
9) Згут М.А. Условные обозначения и радиосхемы. — М.-Л:«Энергия», 1964. — 112 с.
10) Кубаркин А.В. Мастерская радиолюбителя. — М.: «ДОСААФ», 1956.- 32 с.
11) Справочная книга радиолюбителя-конструктора/Под ред. Н.И. Чистякова. — Москва: «Радио и связь», 1990. — 624 с.
12) Ломанович В. Справочник по радиодеталям. М.: Досааф, 1966. — 64 с.
13) CD: Большой справочник радиолюбителя. (7CD на1).
14) Ресурсы internet.