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

Текст из файла (страница 3)

1.3.4 Расчет потребляемой мощности

Теперь необходимо выполнить расчет потребляемой мощности. Это делается для того, чтобы подобрать правильный блок питания.

Интегральная микросхема DD2 (К561ИЕ16) потребляют мощность

РK561ИЕ16 =0,7*12=8,4 мВт;

Аналоговые микросхемы DA1- DA4 (AMP04) потребляют мощность:

РAMP04 = 4*0,5*5=10 мВт;

Аналоговая микросхема DA5 (LM324N) потребляет мощность:

РLM324N =5*3 =15 мВт;

Интегральные микросхемы DD1- DD3 (К561ЛЕ5) потребляют мощность:

РК561ЛЕ5 = 3*0,005*12=0,18 мВт;

Магниторезистивные датчики TD1, TD2 (HMC1022) потребляют мощность:

РHMC1022 = 2*1*12= 24 мВт;

Резисторы потребляют мощность:

Р резисторов =57*0.25= 14.25мВт;

Транзисторы потребляют мощность:

Р транзисторов = 30 +2*12+2*50+2*45 = 222мВт

Резисторы вольтметра потребляют мощность:

Р резисторов В=20*0.25+0.5= 5.5мВт

Транзисторы вольтметра потребляют мощность:

Ртранзисторов В=12+30= 42мВт

Светодиоды вольтметра потребляют мощность:

Р светодиоды В= 3.6+3.6= 7.2 мВт

Стабилитроны вольтметра потребляют мощность:

Р стабилитронов В=300*2= 600мВт

Аналоговая микросхема DA5 в вольтметре (LM324N) потребляет мощность:

РLM324N =5*3 =15 мВт;

Диодный мост вольтметра потребляет мощность:

Р диод.мост В=4мВт

Теперь, рассчитав мощность, потребляемую отдельными элементами устройства, можно рассчитать мощность, потребляемую всем устройством.

Р= ∑Рэл = 15+ 7.2+ 42+ 5.5+222+ 14.25+ 24+ 0.18+ 15+ 10+ 8.4+ 600= 963.53 мВт.

1.4 Разработка блока электропитания

Для работы устройства источник питания должен обеспечивать три напряжения питания: +12В,+5В,+2,5В.

Суммарная мощность проектируемого устройства составила 963.53 мВт.

Исходя из расчётов потребляемой мощности устройства и требуемых номиналов питания, выбираем стабилизатор КР142ЕН5А, со следующими параметрами:

Uвх. мин = 8.5 В;

Uвх. мах = 15 A;

Uвых. мах = 5 В;

Uвых. мах = 6.1 В;

Iвых. мах = 8 A;

P мах = 10Вт;

Мною была выбрана схема электропитания, представленная на рисунке:

Рисунок 1.4.1

DA1- TL431C

DA2- КР142ЕН5А

R1 100 Ом

С1- 200 мкФ +10 В

С2- 200 мкФ +10 В

С3- 500 мкФ +16В

VD1- Д226

TL431 - регулируемый стабилизатор параллельного типа (интегральный аналог стабилитрона).

Предназначена для использования в качестве источника опорного напряжения (ИОН) и регулируемого стабилитрона. Позволяет поддерживать высокоточное управляемое выходное напряжение для таких низковольтных применений как: материнские платы компьютеров и компьютерные приставки, измерительные приборы, зарядные устройства, импульсные источники электропитания и устройства с батарейным питанием.

• Опорное напряжение 2495 мВ 1%;

• Типовое значение изменения опорного напряжения 5 мВ в рабочем диапазоне температур;

• Типовое значение динамического импеданса 0,2 Ом;

• Напряжение на катоде до 36В;

• Рабочий ток до 100 мА;

• Рабочий диапазон температур -40…+85С;

Микросхема изготавливается в корпусах как для обычного, так и поверхностного монтажа.

Таким образом, выбранный блок питания полностью удовлетворяет всем требования и является наиболее оптимальным решением в контексте данного устройства.

2. Конструкторско-технологический раздел

2.1 Выбор и обоснование способа изготовления печатной платы

Печатные платы представляют собой диэлектрическую пластину с нанесенным на нее токопроводящим рисунком (печатным монтажом) и отверстиями для монтажа элементов.

Печатный монтаж – это нанесение на изоляционное основание тонких электропроводящих покрытий (печатных проводников), выполняющих функции монтажных проводов для соединения элементов схемы.

Печатные платы служат для размещения и закрепления элементов устройства одном основании, а печатный монтаж обеспечивает связь между этими элементами в соответствии с принципиальной схемой устройства.

Наряду с традиционным проводным монтажом печатные платы являются основным этапом в подготовке устройства к производству и имеют ряд преимуществ, т. е. они позволяют:

1. Увеличить плотность монтажных соединений и возможность миниатюризации компоновки радиоэлементов и блоков внутри устройства;

2. Организовать изготовление печатных проводников и электрорадиоэлементов в одном технологическом цикле;

3. Гарантированная стабильность и повторяемость электрических характеристик;

4. Повышенная стойкость устройства к климатическим и механическим воздействиям;

5. Провести унификацию конструкторских и технологических решений;

6. Увеличить надежность;

7. Организовать комплексную автоматизацию работ по изготовлению устройства;

По конструктивному исполнению все печатные платы можно подразделить на односторонние, двухсторонние, однослойные и многослойные.

Односторонние печатные платы представляют собой диэлектрическое основание, на одной стороне которого выполнен печатный монтаж, а на другой стороне размещаются элементы устройства.

У двухсторонних печатных плат печатный монтаж выполнен на двух сторонах, а переход токопроводящих линий осуществляется металлизированными контактными отверстиями. Такое исполнение печатной платы позволяет обеспечить большую плотность размещения печатных проводников.

Многослойные печатные платы состоят из чередующихся слоев материала с проводящим рисунком, соединенных клеевыми прокладками в монолитное основание путем прессования. Такое исполнение печатной платы позволяет обеспечить наибольшую плотность и надежность печатного монтажа, что в свою очередь позволяет уменьшить габаритные размеры печатной платы.

Теперь рассмотрим более подробно методику нанесения токопроводящего рисунка на подложку печатной платы. Существует несколько способов:

1. Химическое травление;

2. Электрохимическое осаждение;

3. Комбинированный.

Наиболее распространенным из этих методов является метод химического травления.

Организация процесса химического травления фольгированного материала осуществляется при помощи специально изготавливаемых для этих целей химических составов. Существует широкая номенклатура таких реактивов, большинство из которых довольно легко можно изготовить даже в домашних условиях. Наиболее простыми способами травления фольгированного материала в процессе изготовления печатной платы является:

1. В стакане холодной воды растворяют 4 – 6 таблеток пероксида водорода и осторожно добавляют 15 – 25 мл концентрированной серной кислоты. Для нанесения рисунка печатных проводников на фольгированный материал можно пользоваться клеем БФ – 2. Время травления в данном растворе примерно 1 час.

2. Раствор хлорного железа в воде: в 200 мл воды растворяют 150 г хлорного железа в порошке. Для приготовления хлорного железа берут 9 % -ную соляную кислоту и мелкие железные опилки. На 25 объемных частей кислоты берут одну часть железных опилок. Опилки засыпают в открытый сосуд с кислотой и оставляют на несколько дней. Через 5 – 6 дней раствор окрасится в желто-бурый цвет, что означает готовность раствора к применению.

3. Травление платы в концентрированном растворе азотной кислоты занимает 1 –5 минут, но требует осторожности. После травления плату тщательно промывают водой с мылом.

Однако существует возможность изготовления печатной платы даже без применения химикатов. Данный процесс осуществляется следующим образом: требуемых размеров плату вырезают из фольгированного материала, сверлят все необходимые отверстия и наносят на нее рисунок печатного монтажа. Контуры обводят острым шилом. Для изготовления платы средней сложности приведенным способом затрачивается 1,5 – 2 часа.

Что касается информационно-сигнальной системы оледенения в автомобиле, то для изготовления печатной платы для неё целесообразней всего изготовить

Как и для любого устройства, для изготовления печатной платы также существует своя методика:

- Сначала на клетчатой бумаге вычерчивается плата в натуральную величину.

- Следующим действием изготавливается копия этого чертежа, на котором отмечены только места, где необходимо просверлить отверстия для установки в них радиоэлементов и цифровых интегральных

микросхем. Для этого необходимо знать размеры корпусов радиоэлементов и ИМС, а также расстояния между их выводами.

- Эта копия наклеивается на пластину фольгированного стеклотекстолита со стороны фольги. Применять для изготовления печатной платы гетенакс или текстолит не рекомендуется, т. к. существует высокая вероятность, что при повторной пайке печатные проводники отклеятся.

- При определении площади платы суммарная площадь устанавливаемых на нее элементов умножается на коэффициент 3. К этой площади прибавляется площадь вспомогательных зон, предназначенных для крепежа платы. Отношение размеров сторон платы не должно превышать 1 к 3.

- Следующим этапом является проделывание отверстий для установки радиоэлементов и микросхем. Сверлятся отверстия обычно сверлами с диаметром от 0,5 до 0,7 мм.

- После вся плата со стороны фольги покрывается слоем нитрокраски и высушивается не менее 20 мин.

- Затем производится тщательное обследование печатной платы и в местах где краска попала мимо печатных проводников производится ее удаление при помощи скальпеля.

- Готовая плата травится обычным способом в растворе хлорного железа. Однако и здесь существует одна небольшая хитрость, для ускорения процесса травления печатную плату нужно травить в вертикальном положении. При этом продукты реакции не будут оседать на печатную плату, и не будут препятствовать процессу травления.

2.2 Компоновка проектируемого устройства

Процесс компоновки элементов проектируемой нами информационно-сигнальной системы оледенения в автомобиле можно подразделить на несколько этапов:

Функциональная компоновка - размещение и установка функциональных элементов на печатных платах с учетом функциональных и энергетических требований, а также плотности компоновки и установки элементов, плотности топологии печатных проводников. Функциональная компоновка проводится для определения основных размеров печатной платы, выбора способов ее проектирования и изготовления. Прежде чем приступить к изготовлению печатной платы, нужно сделать её рисунок, т.е. скомпоновать все радиоэлементы и микросхемы. Компоновка устройства подразумевает под собой примерное расположение на печатной плате радиоэлементов и микросхем, входящих в состав устройства. Для определения положения элементов на плате в первую очередь делают рисунок платы в соответствии с заданными габаритами устройства, далее компонуются все радиоэлементы и микросхемы на рисунке в соответствии с их реальными размерами.

После расположения радиоэлементов и микросхем наносятся отверстия для контактных площадок и отверстия для крепления печатной платы в корпусе устройства.

Заключительным этапом является проведение соединительных линий (печатных проводников) в соответствии с принципиальной схемой устройства.

Внутренняя компоновка – размещение входящих в состав нашего

устройства блоков внутри его корпуса с учетом требований удобства сборки, контроля, ремонта, механического и электрического соединения, требований по обеспечению оптимального теплового режима и эргономики.

Внешняя компоновка – это компоновка устройства в конструкциях старшего уровня, например в составе рабочего места студента, при этом, прежде всего, учитываются эргономические требования. К эргономическим критериям компоновки разрабатываемой нами приставки: эффективность работы, сохранение здоровья в процессе эксплуатации, развитие личности в процессе труда.

Поиск и устранение неисправностей

Определение, отыскивание и устранение неисправностей в процессе ремонта является очень трудоемкой операцией. Найти неисправность - значит, найти отказавший элемент, блок, модуль и т.п. Процесс ремонта устройства можно разделить на четыре этапа: установление факта наличия неисправности, выявление ее характера, устранение неисправности и проверка устройства после ремонта

Все неисправности какого-либо радиоэлектронного устройства можно разделит на механические и электрические.

К механическим неисправностям относятся неисправности в механических узлах устройства (выход из строя кнопок, входящих в состав блока подачи внешних воздействий).

К электрическим неисправностям относятся такие, которые приводят к изменению электрического сопротивление цепей (к ее обрыву), значительному увеличению или уменьшению сопротивления или к короткому замыканию. Для разрабатываемого мной стенда к таким неисправностям можно отнести такие как выход из строя резисторов, микросхем и т.п.

Рассмотрим неисправности, которые могут возникнуть в процессе работы датчика и пути их устранения. Эти неисправности сведены в таблицу 2.3.1.

Таблица 2.3.1

При поиске неисправностей радиоэлектричекого устройства применяют пять способов:

Характеристики

Список файлов ВКР