Міністерство освіти РФ
Тамбовський державний Технічний університет
на тему: Конструювання друкованого вузла
Тамбов 2006 р .
Зміст
Опис і принцип роботи схеми
Вибір типу ЕРЕ
Обгрунтування вибору методу виготовлення друкованої плати
Розрахунок параметрів електричних з'єднань
Розрахунок друкованої плати на механічні дії згідно з умовами експлуатації
Література
Програми
Принцип роботи та опис цифрового вимірювача ємності оксидних конденсаторів
Ємність оксидного конденсатора, як відомо за часом може змінюватися, і навіть досить значно. Тому ще до встановлення таких конденсаторів в конструкцію бажано виміряти їх дійсну ємність і зробити висновок про доцільність використання того чи іншого конденсатора у відповідній ланцюга.
Для цих цілей і призначений вимірювач ємності конденсаторів з цифровою індикацією. Вже більше десяти років прилад використовується для перевірки конденсаторів місткістю від 10 до 9999 мкФ.
Принцип дії приладу заснований на зміні тривалості розрядки перевіряється конденсатора при строго фіксованих рівнях зарядки і розрядки.
Прилад складається з генератора тактових імпульсів, пристрої порівняння, електронного ключа, лічильника імпульсів з дешифратором, цифрового індикатора і джерела живлення.
У початковому стані, коли перевіряється конденсатор С х підключений до входу приладу і виявляється зарядженим до напруги джерела живлення U o. Вимірювання ємності конденсатора починається при напрузі кнопки перемикача SB1. У цьому випадку конденсатор підключається до одного з входів пристрою порівняння і починається його розрядка за експоненціальним законом. Через деякий інтервал часу, пропорційний постійної часу розрядки, напруга на конденсаторі впаде до U оп = 0,368 * U o. Така напруга називається опорним і подається на другий вхід пристрою порівняння.
Протягом всього часу розрядки на виході пристрою порівняння буде такий сигнал, при якому електронний ключ відкритий, і весь цей час через ключ будуть проходити імпульси тактового генератора. За час розрядки конденсатора через ключ пройде пачка імпульсів. Їх кількість в пачці підраховує лічильник дешифратор, а цифровий індикатор висвічує результат підрахунку.
Вибір типу ЕРЕ
На підставі параметрів ЕРЕ, зазначених на принциповій електричній схемі, а також по потужності розсіювання резисторів, які вказані на схемі у вигляді умовних позначень, проводимо вибір типу ЕРЕ.
У даній електричної схемою будемо використовувати резистори ОМЛТ - 0,125, конденсатори К50-3, К50-35.
Типи інших елементів, які використовуються в апаратурі, вказані у додатку.
Обгрунтування вибору методу виготовлення друкованої плати
Для даного випадку виготовлення двосторонній друкованої плати, застосовуємо комбінований позитивний метод. Він має ряд переваг перед іншими методами. Перед комбінованим негативним:
- Більш висока якість металізації;
- Можливість механізації технологічного процесу;
- Отримання відповідного класу;
- Точність виготовлення друкованих плат;
- Більш вигідний економічно.
Але з іншого боку ми програємо в якості країв провідника.
У комбінованих методах використовують фоторезиста - світлочутливі матеріали.
При позитивному фоторезисте відбувається наступний процес: експоновані ділянки фоторезиста зазнають руйнування органічних молекул. Тому при прояві опромінених ділянок та фоторезиста разом з фольгою видаляються.
Розрахунок параметрів електричних з'єднань
Для знаходження найбільших струмів в схемі розглянемо блок живлення і виділимо такі контури.
Для першого контуру
I 1 R D 1 + R C 3 (I 1-I 2) = 0
Для другого контуру
R C3 (I 2-I 1) + R 17 (I 2-I 3) + R D3 (I 2-I 3) = 0
Для третього контуру
R 17 (I 3-I 2) + R D 3 (I 3-I 2) + R K Е = 5
З отриманих рівнянь складемо систему рівнянь; попередньо перемноживши члени рівняння:
Дану систему рівнянь приведемо до наступного вигляду:
Підставимо чисельні значення замість опорів
Складемо матрицю
Для нашої схеми складемо ще один контур, в якому знаходяться паралельно з'єднані мікросхеми.
R (DD1; DD5) = 800 Ом = 0,8 кОм Е = 5 В.
R (DD2 - DD4) = 1 кОм
R (DD6 - DD9) = 1,2 кОм
R (DD10 - DD13) = 1 кОм
З усіх знайдених струмів вибираємо максимальний, тобто Останній I = 64,1 мА.
Розрахунок параметрів електричних з'єднань [1]
Проведемо розрахунок параметрів друкованого монтажу плати вимірювача ємності конденсаторів. Двостороння друкована плата виготовляється комбінованим позитивним методом і має 3-й клас точності. Вихідними даними є товщина фольги 20 мкм (див. табл. 4.5 [1]), максимальний струм через провідник (див. розрахунок струмів в контурі) 64,1 мА, максимальна довжина провідника 0,07 м , Допустиме падіння напруги в провіднику 0,25 В, розмір плати 70x160 мм.
1) Визначення мінімальної ширини, мм, друкованого провідника по постійному струмі для ланцюгів живлення і заземлення:
де I max - максимальний постійний струм, що протікає в провіднику; j доп - допустима щільність струму, вибирається в залежності від методу виготовлення з табл. 4.5 [1]; t - товщина провідника в мм (див. табл. 4.5 [1])
2) Визначаємо мінімальну ширину провідника, мм, з допустимого падіння напруги на ньому:
де
Приймаються ширину провідника b min = 0,157 мм.
3) Визначаємо номінальне значення діаметрів монтажних отворів d:
де d е - максимальний діаметр виведення встановлюваного ЕРЕ;
1,5 мм .
d 17 = 0,5 мм; Dd Н.О. =- 0,1 мм; r = 0,2 мм; d 1 = 0,5 +0,1 +0,2 = 0,8 мм
d 27 = 1 мм; Dd Н.О. =- 0,1 мм ; R = 0,4 мм; d 2 = 1 +0,1 +0,4 = 1,5 мм
d 37 = 0,8 мм; Dd Н.О. =- 0,1 мм ; R = 0,3 мм; d 3 = 0,8 +0,1 +0,3 = 1,3 мм
4) Розраховуємо діаметр контактних площадок. Мінімальний діаметр контактних площадок, мм, для ДПП, виготовлених комбінованим позитивним методом [1]:
D min = D 1 min +1,5 h ф +0,03;
де h ф - товщина фольги; D 1 min - мінімальний ефективний діаметр майданчика.
де b м - відстань від краю просвердленого отвору до краю контактної площадки;
де Dd - допуск на отвір (див. табл. 4.6 [1]).
Максимальний діаметр контактної площадки:
5) Визначаємо ширину провідників.
Мінімальна ширина провідника, мм, для ДПП виготовляються комбінованим позитивним методом при фотохімічному отриманні малюнка:
де b 1 min - мінімальна ефективна ширина провідника; b 1 min = 0,18 мм для плат третього класу точності:
Максимальна ширина провідників:
6) Визначаємо мінімальну відстань між елементами проводить малюнка.
Мінімальна відстань між провідником і контактної майданчиком
де L 0 - відстань між центрами аналізованих елементів;
Мінімальна відстань між двома контактними майданчиками:
Мінімальна відстань між двома провідниками:
Розраховані геометричні параметри відповідають третьому класу точності друкованої плати.
Розрахунок друкованої плати на механічні дії
a) Визначаємо частоту власних коливань окремих конструкційних елементів РЕА [1]
де f 0 - власна частота коливань друкованої плати, закріпленої в 4-х точках, а - довжина пластини; b - ширина пластини; М - маса пластини; D - циліндрична жорсткість.
де Е - модуль пружності; h - товщина пластини; n - коефіцієнт Пуассона.
а = 160 мм; b = 70 мм; Е = 3,3 * 10 10 Па; n = 0,22;
h = 1,5 см; М = 150 г = 0,15 кг: М = М пл + М ел + М пр
(Див. табл. 4.16 [1]): М пл = 60 г, М ел = 70 г, М пр = 1920
По таблиці 3.1 [1] збурювальна частота f = 2000 Гц.
Ухвалою вібростійкої друкованої плати та максимальне віброприскорення.
n в - коефіцієнт віброперегрузкі
де f - збурювальна частота; а 0 - віброприскорення; x 0 - амплітуда вібропереміщення.
За табл. 3.1 [1] для літакової РЕА, що працює в штатних умовах а 0 = 196 м / с 2; f = 2000 Гц;
де
За табл. 4.16 [1] визначаємо
Для силового збудження пластини:
де
x = 0,5 b x
y = 0,5 b y
За графіком 4.31 [1] визначаємо k (x) і k (y)
k (x) = k (y) = 1,3
Для кінематичного збудження пластини:
К503 = 257,9 м / с 2 [3]
Для ПП із радіоелементу повинна виконуватися умова
Розрахунок на дію удару
1) Визначаємо умовну частоту ударного імпульсу:
2) Визначаємо коефіцієнт передачі при ударі:
Для прямокутного імпульсу:
де
f 0 - частота власних коливань механічної системи
3) Розрахуємо ударне прискорення імпульсу
По таблиці 3.1 [1] визначаємо
4) Визначаємо максимальне відношення переміщення:
a) Для прямокутного імпульсу:
b) Для отримання полусінусоідального імпульсу:
Повинно виконуватися умова:
Окремим випадком ударного впливу є удар при падінні приладу.
a) Визначаємо відносну швидкість зіткнення:
де
За табл. 4.18 [1] визначаємо
b) Обчислимо дію на прилад прискорення:
Конструкція ПП задовольняє умовам удару і вібростійкості.
Список використаної літератури
1. Парфьонов Є.М. Проектування конструкцій РЕА. - М., 1999 р
2. Розробка та оформлення конструкторської документації РЕА. Під ред. Романичева Е.Г. - М.: Радіо і зв'язок, 2005. - 448 с.
3. Короткий довідник конструктора радіоелектронної апаратури. Під ред. Варлімова Р.Г. - М.: - Рад. радіо, 2002 р . -856 С.
Тамбовський державний Технічний університет
Кафедра КРЕМС
Лабораторно-конструкторський практикум
з дисципліни «Конструювання РЕМ»на тему: Конструювання друкованого вузла
Тамбов
Зміст
Опис і принцип роботи схеми
Вибір типу ЕРЕ
Обгрунтування вибору методу виготовлення друкованої плати
Розрахунок параметрів електричних з'єднань
Розрахунок друкованої плати на механічні дії згідно з умовами експлуатації
Література
Програми
Принцип роботи та опис цифрового вимірювача ємності оксидних конденсаторів
Ємність оксидного конденсатора, як відомо за часом може змінюватися, і навіть досить значно. Тому ще до встановлення таких конденсаторів в конструкцію бажано виміряти їх дійсну ємність і зробити висновок про доцільність використання того чи іншого конденсатора у відповідній ланцюга.
Для цих цілей і призначений вимірювач ємності конденсаторів з цифровою індикацією. Вже більше десяти років прилад використовується для перевірки конденсаторів місткістю від 10 до 9999 мкФ.
Принцип дії приладу заснований на зміні тривалості розрядки перевіряється конденсатора при строго фіксованих рівнях зарядки і розрядки.
Прилад складається з генератора тактових імпульсів, пристрої порівняння, електронного ключа, лічильника імпульсів з дешифратором, цифрового індикатора і джерела живлення.
У початковому стані, коли перевіряється конденсатор С х підключений до входу приладу і виявляється зарядженим до напруги джерела живлення U o. Вимірювання ємності конденсатора починається при напрузі кнопки перемикача SB1. У цьому випадку конденсатор підключається до одного з входів пристрою порівняння і починається його розрядка за експоненціальним законом. Через деякий інтервал часу, пропорційний постійної часу розрядки, напруга на конденсаторі впаде до U оп = 0,368 * U o. Така напруга називається опорним і подається на другий вхід пристрою порівняння.
Протягом всього часу розрядки на виході пристрою порівняння буде такий сигнал, при якому електронний ключ відкритий, і весь цей час через ключ будуть проходити імпульси тактового генератора. За час розрядки конденсатора через ключ пройде пачка імпульсів. Їх кількість в пачці підраховує лічильник дешифратор, а цифровий індикатор висвічує результат підрахунку.
Вибір типу ЕРЕ
На підставі параметрів ЕРЕ, зазначених на принциповій електричній схемі, а також по потужності розсіювання резисторів, які вказані на схемі у вигляді умовних позначень, проводимо вибір типу ЕРЕ.
У даній електричної схемою будемо використовувати резистори ОМЛТ - 0,125, конденсатори К50-3, К50-35.
Типи інших елементів, які використовуються в апаратурі, вказані у додатку.
Обгрунтування вибору методу виготовлення друкованої плати
Для даного випадку виготовлення двосторонній друкованої плати, застосовуємо комбінований позитивний метод. Він має ряд переваг перед іншими методами. Перед комбінованим негативним:
- Більш висока якість металізації;
- Можливість механізації технологічного процесу;
- Отримання відповідного класу;
- Точність виготовлення друкованих плат;
- Більш вигідний економічно.
Але з іншого боку ми програємо в якості країв провідника.
У комбінованих методах використовують фоторезиста - світлочутливі матеріали.
При позитивному фоторезисте відбувається наступний процес: експоновані ділянки фоторезиста зазнають руйнування органічних молекул. Тому при прояві опромінених ділянок та фоторезиста разом з фольгою видаляються.
Розрахунок параметрів електричних з'єднань
Для знаходження найбільших струмів в схемі розглянемо блок живлення і виділимо такі контури.
Е |
+ |
- |
I 1 |
I 2 |
I 3 |
R D1 |
R K Е |
R C3 |
R 17 |
R D3 |
R D1 = 1000 Ом R D3 = 800 Ом R C 3 = 200 Ом R K Е = 1000 Ом R 17 = 10000 Ом Е = 5В I 1, I 2, I 3 -? |
Для першого контуру
I 1 R D 1 + R C 3 (I 1-I 2) = 0
Для другого контуру
R C3 (I 2-I 1) + R 17 (I 2-I 3) + R D3 (I 2-I 3) = 0
Для третього контуру
R 17 (I 3-I 2) + R D 3 (I 3-I 2) + R K Е = 5
З отриманих рівнянь складемо систему рівнянь; попередньо перемноживши члени рівняння:
Дану систему рівнянь приведемо до наступного вигляду:
Підставимо чисельні значення замість опорів
Складемо матрицю
Для нашої схеми складемо ще один контур, в якому знаходяться паралельно з'єднані мікросхеми.
Е |
R 13 |
R 1 |
R 2 |
R 3 |
R 4 |
R (DD1; DD5) = 800 Ом = 0,8 кОм Е = 5 В.
R (DD2 - DD4) = 1 кОм
R (DD6 - DD9) = 1,2 кОм
R (DD10 - DD13) = 1 кОм
З усіх знайдених струмів вибираємо максимальний, тобто Останній I = 64,1 мА.
Розрахунок параметрів електричних з'єднань [1]
Проведемо розрахунок параметрів друкованого монтажу плати вимірювача ємності конденсаторів. Двостороння друкована плата виготовляється комбінованим позитивним методом і має 3-й клас точності. Вихідними даними є товщина фольги 20 мкм (див. табл. 4.5 [1]), максимальний струм через провідник (див. розрахунок струмів в контурі) 64,1 мА, максимальна довжина провідника
1) Визначення мінімальної ширини, мм, друкованого провідника по постійному струмі для ланцюгів живлення і заземлення:
де I max - максимальний постійний струм, що протікає в провіднику; j доп - допустима щільність струму, вибирається в залежності від методу виготовлення з табл. 4.5 [1]; t - товщина провідника в мм (див. табл. 4.5 [1])
2) Визначаємо мінімальну ширину провідника, мм, з допустимого падіння напруги на ньому:
де
Приймаються ширину провідника b min = 0,157 мм.
3) Визначаємо номінальне значення діаметрів монтажних отворів d:
де d е - максимальний діаметр виведення встановлюваного ЕРЕ;
d 17 = 0,5 мм; Dd Н.О. =- 0,1 мм; r = 0,2 мм; d 1 = 0,5 +0,1 +0,2 = 0,8 мм
d 27 = 1 мм; Dd Н.О. =-
d 37 = 0,8 мм; Dd Н.О. =-
4) Розраховуємо діаметр контактних площадок. Мінімальний діаметр контактних площадок, мм, для ДПП, виготовлених комбінованим позитивним методом [1]:
D min = D 1 min +1,5 h ф +0,03;
де h ф - товщина фольги; D 1 min - мінімальний ефективний діаметр майданчика.
де b м - відстань від краю просвердленого отвору до краю контактної площадки;
де Dd - допуск на отвір (див. табл. 4.6 [1]).
Максимальний діаметр контактної площадки:
5) Визначаємо ширину провідників.
Мінімальна ширина провідника, мм, для ДПП виготовляються комбінованим позитивним методом при фотохімічному отриманні малюнка:
де b 1 min - мінімальна ефективна ширина провідника; b 1 min = 0,18 мм для плат третього класу точності:
Максимальна ширина провідників:
6) Визначаємо мінімальну відстань між елементами проводить малюнка.
Мінімальна відстань між провідником і контактної майданчиком
де L 0 - відстань між центрами аналізованих елементів;
Мінімальна відстань між двома контактними майданчиками:
Мінімальна відстань між двома провідниками:
Розраховані геометричні параметри відповідають третьому класу точності друкованої плати.
Розрахунок друкованої плати на механічні дії
a) Визначаємо частоту власних коливань окремих конструкційних елементів РЕА [1]
де f 0 - власна частота коливань друкованої плати, закріпленої в 4-х точках, а - довжина пластини; b - ширина пластини; М - маса пластини; D - циліндрична жорсткість.
де Е - модуль пружності; h - товщина пластини; n - коефіцієнт Пуассона.
а = 160 мм; b = 70 мм; Е = 3,3 * 10 10 Па; n = 0,22;
h = 1,5 см; М = 150 г = 0,15 кг: М = М пл + М ел + М пр
(Див. табл. 4.16 [1]): М пл = 60 г, М ел = 70 г, М пр = 1920
По таблиці 3.1 [1] збурювальна частота f = 2000 Гц.
Ухвалою вібростійкої друкованої плати та максимальне віброприскорення.
n в - коефіцієнт віброперегрузкі
де f - збурювальна частота; а 0 - віброприскорення; x 0 - амплітуда вібропереміщення.
За табл. 3.1 [1] для літакової РЕА, що працює в штатних умовах а 0 = 196 м / с 2; f = 2000 Гц;
де
За табл. 4.16 [1] визначаємо
Для силового збудження пластини:
де
x = 0,5 b x
y = 0,5 b y
За графіком 4.31 [1] визначаємо k (x) і k (y)
k (x) = k (y) = 1,3
Для кінематичного збудження пластини:
К503 = 257,9 м / с 2 [3]
Для ПП із радіоелементу повинна виконуватися умова
Розрахунок на дію удару
1) Визначаємо умовну частоту ударного імпульсу:
2) Визначаємо коефіцієнт передачі при ударі:
Для прямокутного імпульсу:
де
f 0 - частота власних коливань механічної системи
3) Розрахуємо ударне прискорення імпульсу
По таблиці 3.1 [1] визначаємо
4) Визначаємо максимальне відношення переміщення:
a) Для прямокутного імпульсу:
b) Для отримання полусінусоідального імпульсу:
Повинно виконуватися умова:
Окремим випадком ударного впливу є удар при падінні приладу.
a) Визначаємо відносну швидкість зіткнення:
де
За табл. 4.18 [1] визначаємо
b) Обчислимо дію на прилад прискорення:
Конструкція ПП задовольняє умовам удару і вібростійкості.
Список використаної літератури
1. Парфьонов Є.М. Проектування конструкцій РЕА. - М., 1999 р
2. Розробка та оформлення конструкторської документації РЕА. Під ред. Романичева Е.Г. - М.: Радіо і зв'язок, 2005. - 448 с.
3. Короткий довідник конструктора радіоелектронної апаратури. Під ред. Варлімова Р.Г. - М.: - Рад. радіо,