63707 (589014), страница 5

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 5)

Таблица 2. Геометрические размеры компонентов

Исходя из таблицы 1, можно определит площадь необходимую для установки элементов:

,

Где K_H – коэффициент определяющий установочную площадь элементов, а S_i – площадь элемента, взятая из таблицы. В расчетах корпуса устройства необходимо учесть высоту данного модуля. Итак, т.к. mm², то для K_H = 1,5, S=2089 mm².

Площадь печатной платы рассчитывается исходя из установочной площади с учетом коэффициента использования площади K_S по формуле:

Для K_S =0,5 S_nn= 4178 mm².

Исходя из того, что рекомендуется выбирать размеры печатной платы близкими по величине, найдем сторону печатной платы квадратной формы:

mm

С учетом того, что плата устанавливается в корпус в специальные направляющие, необходимо увеличить размеры платы на 1мм с каждой стороны, т.е. L = 67 mm. Откуда S_nn = 4489 mm².

Примем размеры платы такими: 70x70 mm.

Размещение элементов и трассировка проводников

На схеме электрической принципиальной видно, что из-за небольшого количества элементов можно сделать предварительный вывод о том, что следующая задача трассировки будет решена в виде односторонней трассировки, то элементы на печатной плате расставим примерно в той же последовательности, в какой они размещены на схеме. Для экономии места некоторые элементы имеет смысл развернуть в горизонтальной или вертикальной плоскости либо немного сдвинуть относительно других элементов. За счет уменьшения числа пересечений проводников на плате можно добиться оптимального варианта: однослойной печатной платы. Однако в нашем случае из-за сложности печатной платы этого добиться не удалось и используется двухсторонняя печатная плата.

Разработка конструкторского блока

Блоком называется конструктивный модуль, который служит для электрического, механического и пространственного объединения ячеек (субблок, конструктивный модуль, объединяющий микроэлектронные узлы и обеспечивающий их защиту от различного рода воздействий), а также для их защиты от различного рода внешних воздействий.

Определение размеров блока

Размеры блока будут определятся размерами печатной платы. Высота самого высокого элемента на печатной плате будет влиять на высоту разрабатываемого конструкторского блока.

Исходя из того, что толщина печатной 2 mm, длины выводов элементов 1,5 mm, высота зазора между платой и элементами 2 mm и высота самого высокого элемента на плате 10,1 mm найдем высоту печатной платы с установленными на ней элементами: H = 2 + 1,5 + 2 + 10,1 +2*2 = 19, 6 (mm). Отсюда H_Бл блока с учетом зазора 2 mm между печатным узлом и корпусом и толщиной корпуса 2 mm будет: H_Бл = H + 2*2 + 2*2 = 27,6 ≈ 28 mm.

Найдем также длину и высоту блока: L_Бл= B_Бл= 70 + 2*2 + 2*2=78 mm. Отсюда L_БлxB_БлxH_Бл блока будут 78x78x28

Эскиз печатной платы, блока и лицевой панели.

3.5.5 Конструкторские расчеты

Расчет температуры нагретой зоны ведется по методике лабораторных работ, при этом поверхность элемента заменяется ее тепловой моделью, в которой поверхность элемента представляется в виде параллелепипеда. Целью расчета является определение температуры поверхности наименее теплостойких элементов для оценки их надежности.

В эксплуатации разрабатываемое изделие подвергается воздействию температуры окружающей среды или температуры помещения, механическим воздействиям.

Температурные воздействия снижают надежность и являются одним из дестабилизирующих факторов. Характерными дефектами, вызванными тепловыми воздействиями, являются ухудшение изоляционных свойств материалов, изменения параметров перехода полупроводниковых приборов, значений емкостей и сопротивлений ЭРЭ, снижение механических свойств полимерных материалов.

При расчете температуры поверхности элемента его поверхность заменяется ее физической тепловой моделью, в которой поверхность элемента представляется в виде параллелепипеда. Полученные результаты являются ориентировочными и не претендуют на высокую точность. Целью расчета является определение температуры поверхности элемента для оценки его надежности.

Таблица 3. Предельное значение температур для каждого элемента

Элемент	Максимальная температура среды t˚C
Диод КД522	85
Стабилитрон КС 147А	125
Конденсатор 10-17Б	125
Конденсатор 10-17Б	125
Конденсатор К50-20	70
Конденсатор К52-10-1	85
Резистор С2-33H(300ом)	150
Резистор С2-33H(1ком)	150
Кварцевый резонатор	85
HC-49SM
Микроконтроллер	85
Attiny 2313
Разъем WF-2	70
Разъем WF-4	70
Разъем WF-6	70
Стабилизатор LM7805	60
Кнопки	70

Определим эквивалентный коэффициент теплопроводности самого нетермостойкого элемента в корпусе.

Самым нетермостойким является стабилизатор LM7805, он имеет самый низкий верхний предел допустимых рабочих температур (60˚С). Если его температура при максимальной температуре эксплуатации (40˚С), не превышает предельно допустимой для нее температуры, то и для остальных элементов выполняется это условие, и следовательно, доработки конструкции не требуется.

Рассчитаем площадь занимаемую элементом по формуле:

S_Э = L_э*B_э,

Где L_Э = 0,04 m – длина элемента, B_Э = 0,03 м – ширина элемента.

Получили: S_Э = 0,0012 м²

Теперь рассчитаем размер эквивалентного источника

Получаем:

Рассчитаем критерий Био по формуле:

,

Где Вт/м²

К коэффициент теплоотдачи на поверхности платы (в данной методике применяется одинаковым для обеих сторон платы);

м – толщина ПП;

Вт/м

К – теплопроводность материала платы

.

Рассчитаем относительный перегрев по формуле:

Характеристики

Список файлов ВКР