[ Приймач для радіокерованої іграшки ] | 0,5 1 1 | 1 - - | |||
Керамічні конденсатори | |||||
20 40 70 | 0,15 0,30 0,30 | 0,30 0,30 0,50 | 0,35 0,50 0,75 | 0,65 1,00 1,5 | 1 1,4 2,2 |
Паперові конденсатори | |||||
20 40 70 | 0,35 0,50 0,7 | 0,55 0,60 1,0 | 0,70 0,80 1,4 | 0,85 1,00 1,8 | 1,0 1,2 2,3 |
Електролітичні конденсатори | |||||
20 40 70 | 0,55 0,65 1,45 | 0,65 0,80 1,75 | 0,75 0,90 2,0 | 0,90 1,1 2,5 | 1,0 1,2 2,3 |
Металодіелектричних або металооксидних резистори | |||||
20 40 70 | 0,40 0,45 0,50 | 0,50 0,60 0,75 | 0,65 0,80 1,0 | 0,85 1,1 1,5 | 1,0 1,35 2 |
Силові трансформатори | |||||
20 40 70 | 0,40 0,42 1,5 | 0,43 0,50 2 | 0,45 0,60 3,1 | 0,55 0,90 6,0 | 1 1,5 10,0 |
Для германієвих напівпровідникових діодів α брати таким, як у крем'яних. Якщо в таблиці немає тих елементів, які є в конкретній схемі, слід запитати у викладача, як бути.
Колонка 10 заповнюється з відповідної таблиці № 2 (інтенсивність відмов λ про для температури +20 ˚ С)
Колонка 11 λ i = α · λ про
Колонка 12 λ с = λ i · n, де n - кількість елементів.
Якщо виріб відчуває вплив ударних навантажень або реагує на вологість, атмосферний тиск, слід врахувати цей вплив. У цьому випадку λ i в колонці 11
λ i = λ о • α · α 1 · α 2 · α 3
де α - коефіцієнт впливу температури;
α 1 - коефіцієнт впливу механічних впливів;
α 2 - коефіцієнт впливу вологості;
α 3 - коефіцієнт впливу атмосферного тиску.
Значення α 1, α 2, α 3 визначаються по наступним таблицям.
Таблиця № 5.
Умови експлуатації апаратури | Вібрація | Ударні навантаження | Сумарний вплив |
Лабораторні | 1,0 | 1,0 | 1,0 |
Стаціонарні | 1,04 | 1,03 | 1,07 |
Корабельні | 1,3 | 1,05 | 1,37 |
Автофургоні | 1,35 | 1,08 | 1,46 |
Залізничні | 1,4 | 1,1 | 1,54 |
Літакові | 1,4 | 1,13 | 1,65 |
Коефіцієнт впливу вологості.
Таблиця № 6.
Температура ˚ С | Вологість% | Поправочний коефіцієнт α 2 |
20-40 | 6-70 | 1,0 |
20-25 | 90-98 | 2,0 |
30-40 | 90-98 | 2,5 |
Коефіцієнт впливу атмосферного тиску.
Таблиця № 7.
Тиск кПа | Поправочний коефіцієнт α 3
Коли колонка 12 заповнена, можна розрахувати середній час напрацювання на відмову ТСР. Для цього підсумовують всі значення колонки 12, отримуючи Σ λ с, тоді ТСР = 1 / Σ λ с (час) Виходячи з таблиці № 3 отримуємо Σ λ с = 9,747 · 10 ~ 6, від сюди отримуємо ТСР = 1 · 10 ~ 6 / 9,747 = 102595,7 годин. За наведеним розрахунку надійності середній час напрацювання на відмову приймача для радіокерованої іграшки становить 102595,7 годин. 3. Конструкторська частина 3.1. Обгрунтування вибору елементів 3.1.1. Обгрунтування вибору резисторів У моєму приймачі для радіокерованої іграшки використовуються резистори типу МЛТ. Металоплівкові резистори (МЛТ) містять резистивний елемент у вигляді дуже тонкої (десятки частки мікрометра) металевої плівки, обложеної на підставі з кераміки, скла, шаруватого пластику, ситалу або іншого ізоляційного матеріалу. Металоплівкові резистори характеризуються високою стабільністю параметрів, слабкою залежністю опору від частоти й напруги. Мають високу надійність. Недоліком деяких метало плівкові резистори є знижена надійність при підвищенні номінальної потужності розсіювання. Температурний коефіцієнт стабільності (ТКС) резисторів типу МЛТ і резисторів типу ОМЛТ не перевищує 0,02% на 1 ˚ С. Рівень шумів резисторів групи А не більше 1мкВ / В, групи Б не більше 5 мкВ / В. Спираючись на вивчену літературу, наведену вище, резистори типу металлопленочні (МЛТ), підходять для використання в приймачі для радіокерованої іграшки. 3.1.2. Обгрунтування вибору конденсаторів Мною обрані керамічні конденсатори серії КМ (конденсатор монолітний). Керамічні конденсатори є платівки, трубки з кераміки з нанесеними на них електродами з металу. Для захисту від зовнішніх впливів ці конденсатори забарвлюють емалями і герметизують, покриваючи епоксидними компаундами, або укладаючи в спеціальний корпус. Керамічні конденсатори широко застосовуються в якості контурних, блокувальних, розділювальних та інших конденсаторів. Керамічні конденсатори з діелектриком з високоякісної кераміки характеризуються високою електричною надійністю і порівняно невисокою ціною. Опір цих конденсаторів при 20 ˚ С перевищує 5 ... .10 ГОм, тангенс кута втрат на частотах близько 1 мГц дорівнює 0,0012 ... .0,0015. Конденсатори з діелектриком з низькоякісної кераміки відрізняються великою питомою ємністю і малою вартістю. Основні параметри керамічних конденсаторів серії КМ наведені в таблиці № 1. Таблиця № 1.
Так само в приймачі застосовані електролітичні конденсатори типу К50-6. Електролітичні конденсатори володіють великою питомою ємністю і енергією, що запасається в порівняно малих обсягах. До недоліків конденсаторів цієї групи відносять нестабільність параметрів, залежність ємності від низьких температур, різко обмежений діапазон частот. Алюмінієві фольгові конденсатори К50-6 розраховані на широкий діапазон ємностей і робочих напруг. Мають циліндричну форму і випускаються в трьох конструктивних варіантах - з гнучкими дротяними висновками однакової довжини (неполярні), з висновками різної довжини (короткий висновок плюсової) і з запресованими в пластмасу пелюстковими висновками. У перших двох варіантах торці заливають герметиком, в третьому вставляють пластикову панель. У всіх випадках циліндри у торців закочують по зовнішній поверхні. У порівнянні з іншими конденсаторами, конденсатори типу К50-6, більш низьковольтні і мають широкий діапазон номінальної ємності (до 4000мкФ). Параметри електролітичних конденсаторів типу К50-6 наведені в таблиці № 2. Таблиця № 2.
3.2. Обгрунтування трасування друкованої плати Трасування друкованої плати - це проведення провідників, що з'єднують майданчики, так, щоб вони мали мінімальну довжину, і мінімальне число переходів на інші верстви з метою усунення перетинів. Креслення друкованих плат виконують на папері має координатну сітку, нанесену з певним кроком. Наявність сітки дозволяє не ставити на кресленні розміри на всі елементи друкованого провідника. При цьому по сітці можна відтворити малюнок друкованої плати при виготовленні фотооригіналів, з яких виготовлятимуть шаблони для нанесення малюнка плати на заготовку. Координатну сітку наносять на креслення з кроком 2,5 або 1,25 мм. Крок 1,25 мм. Застосовують в тому випадку, якщо на плату встановлюють многовиводние елементи з кроком розташування висновків 1,25 мм. Центри монтажних і перехідних отворів повинні бути розташовані у вузлах (точках перетину ліній) координатної сітки. Якщо установлюваний на друковану плату елемент має два і більше виведення, відстань між якими кратно кроку координатної сітки, то отвори під всі такі висновки повинні бути розташовані у вузлах сітки. Діаметр отворів у друкованій платі повинен бути більшого діаметра вставляється в нього виведення, що забезпечить можливість вільної установки електрорадіоелементів. При діаметрі виведення до 0,8 мм діаметр не металізованого отвору роблять на 0,2 мм більше діаметра виведення; при діаметрі висновку більше 0,8 мм - на 0,3 мм більше. Діаметр металізованого отвору залежить від діаметру вставляється в нього виводу і від товщини плати. Пов'язано це з тим, що при гальванічному осадженні металу на стінках отвору малого діаметра, зробленого в товстій платі, товщина шару металу вийде нерівномірною, а при великому відношенні довжини до діаметра деякі місця можуть залишитися непокритими. Діаметр металізованого отвору повинен становити не менше половини товщини плати. Отвори на платі потрібно розташовувати таким чином, щоб відстань між краями отворів було не менше товщини плати. В іншому випадку перемичка між отворами не буде мати достатньо механічної міцності. Щоб забезпечити надійне з'єднання металізованого отвору з друкованим провідником, навколо отвору роблять контактну майданчик. Контактні майданчики отворів рекомендується робити у формі кільця. Друковані провідники рекомендується виконувати прямокутної конфігурації, розташовуючи їх паралельно лініям координатної сітки. Провідники на всьому їх протязі повинні мати однакову ширину. Якщо один або кілька провідників проходять через вузьке місце, ширина провідників може бути зменшена. При цьому довжина ділянки, на якому зменшена ширина, повинна бути мінімальною. Слід мати на увазі, що вузькі провідники (шириною 0,3 - 0,4 мм) можуть відшаровуватися від ізоляційного основи при незначних навантаженнях. Якщо такі провідники мають велику довжину, то слід збільшувати міцність зчеплення провідника з основою, маючи в своєму розпорядженні через кожні 25 - 30 мм по довжині провідника металізовані отвори або місцеві уширення типу контактної площадки з розміром 1х1мм або більше. Якщо провідник проходить у вузькому місці між двома отворами, то потрібно прокладати його так, щоб він був перпендикулярний лінії, що з'єднує центри отворів. При цьому можна забезпечити максимальну ширину провідників і максимальна відстань між ними. Екрани й провідники завширшки понад 5 мм слід виконувати з вирізами. Пов'язано це з тим, що при нагріванні плат в процесі з ізоляційного підстави можуть виділятися гази. Якщо провідник або екран має велику ширину, то гази не знаходять виходу і можуть вспучітся фольгу. Ділянки плати, за якими не повинні проходити друковані провідники, обводять штрихпунктирной лінією і відповідні вказівку роблять в технічних вимогах. Зенковки на отворах графічно не показують. Крім перерахованих даних в технічних вимогах креслення повинно бути вказано: А) номер ГОСТу або ТУ, яким повинна відповідати плата; Б) крок координатної сітки; В) граничне відхилення відстаней між центрами отворів (крім застережених особливо на кресленні); Г) сумарна площа металізації плати; Д) вказівки про гальванічному покритті провідників друкованої плати, наприклад: "Друкований монтаж сріблиться Ср 9". При необхідності в технічних вимогах указують спосіб виготовлення друкованої плати. Для поверхонь друкованої плати, які в процесі виготовлення піддаються механічній обробці (контур плати, отвори, пази, і т.п.), встановлюють норму на шорсткість. Розміри на кресленні друкованої плати вказують одним з наступних способів: за допомогою розмірних і виносних ліній; нанесенням координатної сітки в прямокутної або в полярній системі координат; комбінованим способом. При завданні розмірів координатної сітки її лінії нумерують. Провідники шириною більше 2,5 мм можна зображати двома лініями, при цьому, якщо вони збігаються з лініями координатної сітки, числове значення ширини на кресленні не вказують. Окремі елементи малюнка друкованої плати можна виділяти штрихуванням, чорнінням. Круглі отвори, що мають зенковки, і круглі контактні майданчики з круглими отворами зображують однією колом. 3.3. Обгрунтування компонування друкованої плати Компонування друкованої плати - це процес, при якому знаходять оптимальне розміщення навісних елементів на друкованій платі. Компонування зазвичай виконують з допомогою шаблонів елементів, що встановлюються на платі, виготовлених з паперу або з іншого матеріалу. Шаблони виконують в тому ж масштабі, в якому оформлявся креслення друкованої плати. Ці шаблони розміщують на аркуші паперу або іншого матеріалу з нанесеною координатною сіткою і шукають таке розташування елементів, при якому довжина з'єднують їх провідників мінімальна. У результаті компонування знаходять положення контактних майданчиків для підключення всіх елементів. Друковану плату зі встановленими на ній електрорадіоелементами називають друкованим вузлом. Якщо ЕРЕ мають штирові висновки, то їх встановлюють в отвори друкованої плати і запаюють. Якщо корпус ЕРЕ має планарні висновки, то їх припаюють до відповідних контактних площадок внахлест. ЕРЕ з штирові висновками потрібно встановлювати на плату з одного боку (для плат з односторонньою фольгою - на боці де немає фольги). Це забезпечує можливість використання високопродуктивних процесів пайки, наприклад пайку "хвилею". Для ЕРЕ з планарними висновками пайку "хвилею" застосовувати не можна. Тому їх можна розташовувати з двох сторін друкованої плати. При цьому забезпечується більша щільність монтажу, так як на одній і тій же платі можна розташує більшу кількість елементів. При розміщенні ЕРЕ на друкованій платі необхідно враховувати наступні:
Якщо елемент має електропровідної корпус і під корпусом проходить провідник, то необхідно передбачити ізоляцію корпусу або провідника. Ізоляцію можна здійснювати надяганням на корпус елемента трубок з ізоляційного матеріалу, нанесенням тонкого шару епоксидної смоли на плату в зоні розташування корпусу (епоксидна маска), наклеюванням на плату тонких ізоляційних прокладок. Залежно від конструкції конкретного типу елемента і характеру механічних впливів, що діють при експлуатації (частота та амплітуда вібрації, значення і тривалість ударних перевантажень і ін), ряд елементів не можна закріплювати тільки пайкою за висновки - їх потрібно кріпити додатково за корпус. Кріплення за корпус в залежності від конструкції і маси елементів можна робити приклейкою до плати спеціальними мастиками або клеями, прілакіровкой в процесі вологозахисту друкованого вузла, заливкою компаундом, прив'язкою нитками або дротом, з допомогою скоб, власників та іншими методами. Якщо мікросхема виділяє велику кількість теплоти і перебуває при підвищеній температурі, то існує небезпека нагріву корпусу мікросхеми, вище допустимої температури. У цьому випадку під корпусами мікросхеми встановлюють тепловідвідні мідну шину, кінці якої повинні щільно прилягати до корпусу виробу або іншому елементу конструкції, здатному відводити виділяється мікросхемою теплоти в навколишній простір. Мідна шина повинна бути ізольована ізоляційною прокладкою від друкованих провідників, що проходять під мікросхемою. З тих же причин ізоляційні прокладки потрібно застосовувати при установці мікросхем. Замість прокладок можна покривати нижню поверхню корпусу мікросхеми епоксидної смолою. Зазор між корпусами повинен бути не менше 1,5 мм (в одному з напрямів). Зазначений зазор необхідний для можливості захоплення мікросхеми спеціальними пристроями при автоматичній установці. Планарні корпусу потрібно розташовувати довгою стороною вздовж напрямку конвекційного потоку повітря. При цьому поліпшується охолодження мікросхеми. Так як друковані плати мають малі відстані між провідниками, то вплив вологи може привести до таких погіршенням опорам ізоляції, за яких буде порушуватися нормальна робота схеми. Тому друковані вузли, які будуть працювати в складних кліматичних умовах, необхідно покривати шаром лаку. Використовувані для цього лаки повинні мати такі властивості: а) гарну адгезію до матеріалу плати і друкованим провідникам, б) малу вологопоглинання; в) великий опір ізоляції; г) здатність швидко висихати при невисокій плюсовій температурі; д) відсутність розтріскування в діапазоні робочих температур. Найбільш часто для покриття друкованих плат використовують лак УР 231. Однак слід зазначити, що тонка плівка лаку не здатна надійно захистити плату від вологи при тривалому впливі, так як абсолютно влагонепоглощающіх лаків не існує. Література 1. Пестриков В.М. Уроки радіотехніки. - СПб.: КОРОНА Принт, 2000-592с.: Іл. 2. Білібін К.І., Шахно В.А. Конструкторсько-технологічне проектування електронної апаратури: Учеб. для техн. Вузів. 3. Угрюмов Є.П. Цифрова схемотехніка. - СПб.: БХВ-Петербург, 2002. - 528с.: Іл. 4. Пєтухов. Транзистори і їх зарубіжні аналоги. - М.: РадіоСофт, 2004. - 544с. 5. Радіо № 3, 2005 рік. |