Главная База знаний "Allbest" Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника Блок контролю та управління пристрою безперебійного живлення ПБЖ-12

Блок контролю та управління пристрою безперебійного живлення ПБЖ-12

Розробка блоку контролю та управління пристрою безперервного живлення, із заданою вихідною напругою, електричною схемою принциповою, діапазоном робочих температур та тиском. Конструкція та технологія виготовлення виробу на підставі електричної схеми.

Рубрика Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Вид дипломная работа
Язык украинский
Дата добавления 12.07.2010
Размер файла 2,9 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Страница:

2

ТІ СНУ

Факультет КІ Кафедра ЕА

Спеціальність 7.091.003 "Електрона побутова апаратура"

ЗАВДАННЯ

на дипломний проект студента

Данілейченко Катерини В'ячеславівни

1. Тема проекту (роботи). Блок контролю та управління пристрою безперебійного живлення ПБЖ-12.

2. Термін здачі студентом закінченого проекту (роботи) 20.06.2010

3. Вихідні дані до проекту. Схема електрична принципова; перелік елементів; технічне завдання на розробку; кліматичні умови експлуатації блоку (температура повітря від +5 до +60оС, вологість повітря до 95%, атмосферний тиск від 84 до 107кПа); габаритні розміри друкованої плати 280х82,5; напруга живлення 15 В; надійність після 10 тис. годин роботи - не менше 0,9.

4. Зміст розрахунково-пояснювальної записки (перелік питань, що підлягають розбору)

1. Аналіз технічного завдання;

2. Розробка конструкції блока;

3. Розробка технології виготовлення;

4. Автоматизоване проектування блоку.

5. Перелік графічного матеріалу (з точним зазначенням обов'язкових креслень).

Схема електрична принципова (формат А3); креслення друкованої плати (формат А1); складальне креслення (формат А1); технологічний процес виготовлення блоку (плакат, формат А1); структурна схема пристрою безперебійного живлення (формат А3).

6. Дата видачі завдання 20.04.2010 р.

Реферат

Пояснювальна записка: __стр., 37 рис., 45 табл., 2 додатки.

Об'єктом розробки є блок контролю та управління пристрою безперервного живлення, із заданою вихідною напругою, електричною схемою принциповою, діапазоном робочих температур та тиском.

Мета роботи - розробити конструкцію та технологію виготовлення виробу на підставі схеми електричної принципової та згідно з технічним завданням.

У процесі роботи були виконані аналіз вимог технічного завдання, електричної схеми, елементної бази, конструкторсько-технологічних аналогів, розроблені додаткові технічні вимоги до конструкції виробу, виконані конструкторські розрахунки друкованого монтажу та розрахунки надійності й теплового режиму блоку, вибрано та розроблено технологія виготовлення, виконане автоматизоване проектування блоку, отримана конструкторська документація у відповідності до завдання.

ПРИСТРІЙ, БЕЗПЕРЕБІЙНЕ ЖИВЛЕННЯ, БЛОК, ЕЛЕМЕНТНА БАЗА, СТРУМ, ТРАСУВАННЯ, НАДІЙНІСТЬ, ДРУКОВАНА ПЛАТА, АВТОМАТИЗАЦІЯ, ТЕХНОЛОГІЯ

Зміст

  • Реферат
    • Перелік умовних позначень і скорочень
    • Введення
    • 1. Аналіз технічного завдання
    • 1.1 Аналіз призначення
    • 1.2 Аналіз електричної схеми та принципу роботи пристрою
    • 1.3 Аналіз умов експлуатації
    • 1.4 Аналіз елементної бази
    • 1.5 Аналіз порівнянних конструкцій
    • 1.6 Технічні вимоги на розроблення
    • 1.7 Аналіз технології виготовлення
    • 2. Розробка друкованої плати
    • 2.1 Вибір типу та розмірів друкованої плати
    • 2.2 Конструктивно-технологічний розрахунок друкованої плати
    • 2.3 Постановка завдання трасування друкованої плати
    • 2.4 Розрахунок по постійному струму
    • 2.5 Розрахунок по змінному струму
    • 2.6 Перевірочний розрахунок теплового режиму
    • 2.7 Розрахунок надійності блоку
    • 3. Розробка технології виготовлення блоку
    • 3.1 Структура технології виготовлення блоку
    • 3.2 Вибір методу виготовлення друкованої плати
    • 3.2.1 Підготовчі операції
    • 3.2.2 Метод отримання провідного малюнка
    • 3.3 Поверхневий монтаж
    • 3.3.1 Нанесення паяльної пасти
    • 3.3.2 Установка SMD компонентів
    • 3.3.3 Оплавлення паяльної пасти
    • 3.4 Установка навісних елементів
    • 3.4.1 Підготовка навісних елементів до монтажу
    • 3.4.2 Напівавтоматична установка навісних елементів з використанням світломонтажного столу
    • 3.5 Пайка контактних з'єднань. Функціональний контроль і покриття лаком
    • 3.6. Аналіз технологічності виробу
    • 4. Автоматизація проектування
    • 4.1 Методика автоматизованого проектування блоків елементів
    • 4.1.1 Структура и функції САПР PCAD+IMPULS
    • 4.1.2 Конфігурація САПР PCAD+IMPULS
    • 4.1.3Основні етапи проектування блоків елементів
    • 4.1.4 Технічні засоби САПР колективного використання
    • 4.2 Графічне введення опису схеми електричної принципової
    • Висновок
    • Література
    • Додаток а
    • Додаток Б

Перелік умовних позначень і скорочень

ДП - друкована плата;

БКУ - блок контролю та управління;

ПБЖ - пристрій безперервного живлення;

БСл - силовий блок;

БІд - блок індикації;

ЕРЕ - електрорадіо елементи;

ІМС - інтегральні мікросхеми;

ККД - коефіцієнт корисної дії;

ТЗ - технічне завдання;

КПМ (SMD) - компоненти поверхневого монтажу;

АЦП - аналого-цифровий перетворювач;

ЦАП - цифро аналоговий перетворювач;

МК - мікроконтролер;

ОДП - односторонні друковані плати;

ДДП - двосторонні друковані плати;

БДП - багатошарові друковані плати;

ТЕЗ - типовий елемент заміни;

НЕ - навісні елементи;

ОВ - осьові виводи;

АВ - аксіальні виводи;

СМС - світломонтажний стіл;

ПЕ - перелік елементів;

Е3 - схема електрична принципова;

СП - специфікація блоків елементів.

Введення

Для забезпечення високої якості електропостачання, захисту електронної апаратури від виходу з ладу, а також щоб забезпечити безперебійне живлення були спеціально розроблені і створені пристрої безперебійного живлення.

За своїми технічними даними ПБЖ працює і як акумулятор. Під час своєї роботи ПБЖ накопичує електроенергію. У разі відсутності подачі струму із зовнішніх електромереж пристрій здатний автономно забезпечити протягом певного часу (до повної розрядки) безперебійне живлення для роботи техніки.

Більшість сучасних ПБЖ, крім свого основного завдання - забезпечувати безперебійне живлення, - ще й фільтрують напругу, що надходить на навантаження (виступають як фільтр мережевих перешкод), і стабілізують напругу (виступають як стабілізатор напруги)

Функціонально ПБЖ містить такі вузли, як блок силовий, блок контролю і управління, блок індикації, вхідний і вихідний фільтри, акумуляторна батарея, вентилятори.

Результатом виконання дипломного проекту є розробка конструкції і технології виготовлення блоку контролю та управління відповідно до технічного завдання.

1. Аналіз технічного завдання

1.1 Аналіз призначення

Пристрій безперебійного живлення (ПБЖ) - це пристрій, що подає високоякісне електроживлення без перерв.

ПБЖ не тільки захищають від усіх видів перебоїв в подачі енергії. Вони також здатні фільтрувати різноманітні перешкоди і стрибки в електромережі, забезпечуючи таким чином рівну, безперебійну подачу енергії для чутливого обладнання.

Функціонально ПБЖ містить наступні вузли:

блок силовий;

блок контролю і управління БКУ-5;

блок індикації БІд-49;

вхідний і вихідний фільтри;

акумуляторна батарея;

вентилятори.

Рисунок 1.1 - Структурна схема ПБЖ

Напруга мережі (220 ± 44) В частою (50 ± 2) Гц через вхідний з'єднувач Х1, фільтр Z1 і комутатор вхідної напруги (реле К1) надходить на БСл-1, який перетворює цю змінну напруги в змінну напругу (220 ± 6) V частотою (50 ± 0,15) Гц, що надходить через фільтр Z2 і вихідні з'єднувачі X2 - Х6 на вихід ПБЖ. При відсутності або виході за допустимі межі змінної напруги мережі ПБЖ переключається на роботу від акумуляторної батареї, при цьому на його виході формується змінна напруга (220 ± 6) В частотою (50 ± 0,15) Гц. БСл-1 також контролює працездатність вентиляторів охолодження.

Метою даного дипломного проекту є розробка модуля контролю та управління ПБЖ. БКУ-5 контролює роботу БСл-1, аналізуючи сигнали, що надходять від нього, управляє ним і БІд-49 в відповідності з внутрішньою програмою, формує, передає і отримує інформацію від ПЕОМ по інтерфейсу RS-232, а також виробляє додаткові напруги живлення для БСл - 1.

На БІд-49 розташовані 11 індикаторів, які по команді від БКУ-5 сигналізують про режим роботи ПБЖ, кнопка ПУСК, за допомогою якої здійснюється вмикання і вимикання останнього, і датчик температури.

БКУ, що розроблюється, є частиною пристрою ПБЖ, призначеного для використання в житлових і закритих виробничих приміщеннях, що опалюються, як стаціонарна апаратура.

1.2 Аналіз електричної схеми та принципу роботи пристрою

Функціонально БКУ-5, у відповідності з рисунком 1.2, містить наступні вузли:

Комутатор (К), призначений для комутації контрольних сигналів від БСл-1 через вхідні узгоджувачі (ВС) або підсилювач первинного перетворювача температури (УДТ) до входу АЦП;

ВС, призначені для узгодження рівнів вхідних контрольних сигналів із входами комутатора;

УДТ, служить для посилення контрольного сигналу від датчика температури, що надходить з БСл-1 на комутатор;

Буферний підсилювач (БУ1), що здійснює узгодження сигналу від датчика температури з АЦП;

Буферний підсилювач (БУ2), що здійснює узгодження виходу комутатора з АЦП;

АЦП, служить для перетворення сигналів напруги постійного струму з виходу комутатора в цифровий код;

ЦАП, призначений для перетворення цифрового двійкового коду з виходу АЦП в аналоговий сигнал;

Підсилювач (Ус), призначений для посилення аналогового сигналу з виходу ЦАП;

Мікроконтролер (МК1), призначений для зв'язку та обміну інформацією з блоками БСл-1, БІд-49, другим мікроконтролером (МК2), через вузол зв'язку (ВСв);

Мікроконтролер (МК2), призначений для зв'язку та обміну інформацією з першим мікроконтролером (МК1), АЦП, ЦАП, комутатором, компаратора і регістрами (RG2-RG4);

Компаратор (КОМП), призначений для формування сигналу ICP на МК2 при переході синусоїди вхідного напруги через нуль;

Елементи гальванічної розв'язки (ЭР1, ЭР2), що забезпечують гальванічну розв'язку вхідних і вихідних ланцюгів вузла зв'язку (УСв);

Вузол зв'язку (УСв), що здійснює зв'язок між ПЕОМ та МК1;

Перетворювач напруги, що формує постійні напруги +5 V, +15 V і мінус 15 V (допоміжні джерела) для живлення блоків БКУ-5, БСл-1 і БІд-49.

Рисунок 1.2 - Схема електрична структурна БКУ-5

1.3 Аналіз умов експлуатації

Характер та інтенсивність впливу кліматичних (меншою мірою), механічних і радіаційних (більшою мірою) чинників залежать від тактики використання та об'єкта установки електронного апарату (ЕА). Класифікуючи ЕА за цією ознакою, їх можна розділити на стаціонарні і ті, що транспортуються. Кожна з груп у свою чергу містить ЕА різних класів і призначень.

Стаціонарні ЕА - це пристрої, що експлуатуються в опалювальних і не опалювальних приміщеннях, бункерах, підвалах, приміщеннях з підвищеною вологістю, на відкритому повітрі, у виробничих цехах.

ЕА, що транспортуються - це пристрої, що встановлюються й експлуатовані на автомобілях і автопричепах, залізничному і гусеничному транспорті, морські та бортові ЕА. Специфіка робіт цього виду машин зумовлює підвищений вплив механічних чинників, в основному вібрації і ударів.

За сукупністю значень кліматичних, механічних і радіаційних факторів стаціонарні і транспортуються ЕА діляться на наступні групи:

група 1 - стаціонарні ЕА і системи, що працюють в опалювальних наземних і підземних спорудах;

група 2 - стаціонарні ЕА і системи, що працюють на відкритому повітрі або в не опалювальних наземних і підземних спорудах;

група 3 - ЕА, що транспортуються, встановлені в автомобілях, мотоциклах, в сільськогосподарській, дорожньої і будівельної техніки і працюючі на ходу;

група 4 - ЕА, що транспортуються, встановлені у внутрішніх приміщеннях річкових судів і працюють на ходу;

група 5 - ЕА, що транспортуються, встановлені в рухомих залізничних об'єктах і працюють на ходу;

група 6 - ЕА, що транспортуються, призначені для тривалого перенесення людьми на відкритому повітрі або в не опалювальних приміщеннях і підземних спорудах, які працюють і не працюють на ходу;

група 7 - портативні ЕА, призначені для тривалої перенесення людьми на відкритому повітрі або в опалювальних наземних і підземних спорудах, що працюють на ходу.

Розроблюваний блок входить в пристрій - пристрій безперебійного живлення, що за сукупністю значень кліматичних і радіаційних факторів відноситься до першої групи, до класу стаціонарна електронна апаратура, що працює в опалювальних наземних і підземних спорудах.

Відповідно до стандарту ЕА першої групи повинні витримувати такі нормативні кліматичні та механічні дії:

Таблиця 1.1 - Кліматичні та механічні фактори умов експлуатації

Фактори впливу

Параметри

Значення

Кліматичні:

Підвищена вологість

Знижена температура

Підвищена температура

Знижений тиск

Механічні:

вібрація на одній частоті

Відносна вологість,%

При температурі, оС

Робоча, оС

Робоча, оС

Тиск, кПа

Частота, Гц

Прискорення, g

Час витримки, г

95

25

5

60

84

25

3

0,5

Слід окремо виділити міцність проектованого виробу при транспортуванні, коли ЕА відчувають найбільш сильні механічні дії. Фактори, що впливають, зведемо в таблицю 1.2 Нормальне функціонування виробу після транспортування забезпечується конструкцією і якістю упаковки.

За сукупністю значень кліматичних, механічних і радіаційних факторів, пристрій, що розробляється, відноситься до 1-й групі виконання.

Таблиця 1.2 - Умови транспортування (в упакованому вигляді)

Параметри

Значення

Прискорення, g

15

Загальна тривалість ударного імпульсу, мс

11

Число ударів, не менше

1000

Знижений атмосферний тиск, кПа

70

Вологостійкість:

Відносна вологість,%

Температура,

93

25

Аналіз даних, наведених у таблиці 1.2 і умов експлуатації, дозволяє зробити висновок, що немає необхідності у виборі і розрахунку системи амортизації у складі блоку або всього блоку через невеликі механічні впливи; не потрібна теплоізоляція і забезпечення герметичності блоку від впливів кліматичних факторів.

Для захисту від кліматичних дій бажано покрити друковану плату (ДП) вологозахисним матеріалом.

1.4 Аналіз елементної бази

Далі будуть розглянуті електричні і конструктивні параметри, а так само допустимі умови експлуатації застосовуваних у конструкції ТЕЗ елементів. Порівняння їх з умовами експлуатації (розділ 1.3) дозволить зробити висновок про можливість застосування саме цих варіантів конструкції ЕРЕ та їх типів. До складу розроблюваного пристрою входять такі елементи: конденсатори, резистори, термістори, мікросхеми, дросель, діоди, транзистори, вилки, стабілітрони, звуковий випромінювач і резонатор.

Далі будуть розглянуті електричні і конструктивні параметри, а так само допустимі умови експлуатації застосовуваних у конструкції ТЕЗ елементів.

Електричні та експлуатаційні параметри зведені в таблиці.

Конденсатори MKT 370-63 та MKP 380 - 100.

Рисунок 1.3 - Конденсатори MKT 370-63 та MKP 380 - 100

Таблиця 1.3 - Геометричні розміри конденсаторів MKT 370-63 та MKP 380 - 100

w, мм

h, мм

I, мм

P, мм

lt, мм

dt, мм

MKT 370-63

3.5

8

7.2

5.08

18.5

0.7

MKP 380-100

4.5

9

7.2

5.08

18.5

0.7

Таблиця 1.4 - Технічні характеристики конденсаторів MKT 370-63 та MKP 380 - 100

MKT 370-63

MKP 380-100

Матеріал конденсатора

поліестрова плівка

поліпропілєновий

Номінальна напруга, В

63

100

Номінальна ємність, мкФ

0.47

0.47

Допуск номінальної ємності,%

10

5

Діапазон робочої температури, С

85-105

85-105

Конденсатор VJ1206.

Рисунок 1.4 - Конденсатор VJ1206

Таблиця 1.5 - Геометричні розміри конденсатора VJ1206

L, мм

W, мм

Tmax, мм

MB, мм

VJ1206

0.126

0.063

0.075

0.020

Таблиця 1.6 - Технічні характеристики конденсатора VJ1206

VJ1206 X7R

VJ1206 C0G

Діапазон робочих ємностей

100 пФ...0,27мкФ

0,5пФ...0,039мкФ

Діапазон робочих напруг, В

250...1000

10...100

Діапазон робочої температури, °C

55...125

55...125

Температурний коефіцієнт ємності

менее 15%

менее 15%

Коефіцієнт розсіювання (при 1кГц)

не более 2,5%

не более 2,5%

Швидкість старіння за декаду

1%

1%

Конденсатори B45196 та B45197

Рисунок 1.5 - Конденсатори B45196 та B45197

Таблиця 1.7 - Геометричні розміри конденсаторів B45196 та B45197

L

W

T

B

A

B45196

7.3

4.3

2.8

2.8

1.1

B45197

7.3

4.3

2.8

2.4

1.3

Таблиця 1.8 - Технічні характеристики.

B45196

B45197

Робоча напруга

10 В

25 В

Номінальна ємність

47 мкФ

33 мкФ

Допуск номінальної ємності

20%

20%

Робоча температура

-55...85 С

-55...85 С

Виводи/корпус

SMD D

SMD D

Конденсатор FC A-100

Рисунок 1.6 - Конденсатор FC A

Таблиця 1.9 - Геометричні розміри конденсатора FC A

D, мм

d, мм

F, мм

8

0.6

3.5

Таблиця 1.10 - Технічні характеристики конденсатора FC A

FC A-100B-100

FC A-10B-4700

FC A-63B-47

Ємність, мкФ

470

4700

47

Напруга, В

100

10

63

Максимальний струм пульсацій (на частоті 120кГц при t=105°C), мА

1920

2555

405

Внутрішній опір (на частоті 100кГц при t=20°C), Ом

0,047

0,022

0,342

Час безперервної роботи, год

5000

5000

2000

Діапазон робочої температури, °C

-55. .105

-55. .105

-55. .105

Допустиме відхилення ємності (120Гц, 20°C)

±20%

±20%

±20%

Резистор UXB 0207

Рисунок 1.7 - Резистор UXB 0207

Таблиця 1.11 - Геометричні розміри резистора UXB 0207

Dmax, мм

Lmax, мм

dnom, мм

lmin, мм

Mmin, мм

2.5

6.3

0.6

28

7.5

Таблиця 1.12 - Технічні характеристики резистора UXB 0207

Діапазон опорів

10Ом...1 МОм

Допустимі відхилення, %

±0.25, ±0.1, ±0.05, ±0.01

Температурний коефіцієнт, ppm/°C

±10, ±0.5, ±0.2

Максимальна робоча напруга, В

220

Максимальна робоча температура,

°C 125

Резистор RC1206 J R F та RC2512 J R F

Рисунок 1.8 - Резистор RC1206 J R F та RC2512 J R F

Таблиця 1.13 - Геометричні розміри резисторів RC1206 та RC2512

L, мм

W, мм

H, мм

l1, мм

l2, мм

RC1206 J R F

3.10

1.6

0.55

0.45

0.40

RC2512 J R F

6.35

3.10

0.55

0.60

0.50

Таблиця 1.14 - Технічні характеристики резистора RC1206 та RC2512

RC1206

RC2512

Діапазон робочої температури, °C

-55…155

-55…155

Максимальна робоча напруга, В

200

200

Допустиме відхилення

±5%

±5%

Діапазон опорів

1 Ом… 22 МОм

1 Ом… 22 МОм

Температурний коефіцієнт, ppm/°C

10Oм<R?10MOм

R<10Ом; R?10МОм

±100

±200

±100

±200

Термістор РТС

Рисунок 1.9 - Термістор РТС-145

Таблиця 1.15 - Геометричні розміри термістора РТС-145

b, мм

h, мм

d, мм

9

12.5

0.6

Таблиця 1.16 - Технічні характеристики термістора

Опір, Ом

9.4

Діапазон робочої температури, ° C

-40. .125

Максимальна робоча температура

+125 ° C

Робоча напруга, В

145

Допуск опорів

± 25%

Максимальний струм, А

5

Максимальна напруга, В

145

Мікросхема ADG507AKR.

Мікросхема ADG507AKR служить у якості комутатора.

Рисунок 1.10 - Мікросхема ADG507AKR

Таблиця 1.15 - Технічні характеристики мікросхеми ADG507AKR

Корпус

SO28-300

Номінальна напруга живлення, В

44

Струм споживання при Uп = 15 В типового значення, мА

20-40

Діапазон робочої температури, С

-40…85

Мінімальний опір навантаження, Ом

280

Мікросхема AD8512AR.

Мікросхема AD8512AR виступає в якості операційних підсилювачів.

Рисунок 1.11 - Мікросхема AD8512AR

Таблиця 1.16 - Технічні характеристики мікросхеми AD8512AR

Частота, МГц

8

Струм на вході, мА

0.021

Струм на виході, мА

54

Номінальна напруга живлення, В

36

Діапазон робочої температури, °С

-40... +125

Мікросхема AD7862AR-10.

Мікросхема AD7862AR-10 представляє собою 12-битный АЦП.

Рисунок 1.12 - Мікросхема AD7862AR-10

Таблиця 1.17 - Технічні характеристики мікросхеми AD7862AR-10

Тип корпуса

so-28

Вхідна напруга

+/-10V

Частота, кГц

250

Діапазон робочої температури, ° C

-40. .85

Макс діапазон напруження живлення, В

4.75. .5.25

Кількість каналів

4

Мікросхема AD7945BR.

Мікросхема AD7945BR представляє собою 12-битный ЦАП.

Рисунок 1.13 - Мікросхема AD7945BR

Таблиця 1.18 - Технічні характеристики мікросхеми AD7945BR

Тип корпуса

SOIC 20

Діапазон робочої температури, ° C

-40. .85

Напруга живлення, В

5.5

Частота дискретизації, Гц

1.7

Мікросхеми HCPL-4506#020.

Мікросхема HCPL-4506#020 виступає в якості гальванічної розв'язки.

Рисунок 1.14 - Мікросхема HCPL-4506#020

Таблиця 1.19 - Технічні характеристики мікросхеми HCPL-4506#020

Корпус:

8-DIP

Швидкість передачі даних, Mbs

1

Вихідний струм, мА

15

Напруга ізоляції, Vrms

5000

Діапазон робочої температури, ° C

-40. .100

Мікросхеми MC74HC240ADW та MC74HC541ADW.

Рисунок 1.15 - Мікросхеми MC74HC240ADW та MC74HC541ADW

Таблиця 1.20 - Технічні характеристики мікросхем

Тип корпуса:

SOIC

Количество выводов:

20

Напруга питания, В

-0.5...7

Входное напруга, В

-0.5. .0.5

Выходное напруга, В

-0.5. .0.5

Ток на входе, мА

20

Ток на выходе, мА

35

Діапазон робочої температури, °С

-65. .150

Мікросхема MC74HC74AD.

Рисунок 1.16 - Мікросхеми MC74HC74AD

Таблиця 1.21 - Технічні характеристики мікросхеми MC74HC74AD

Тип корпуса:

SOIC

Кількість виводів

14

Напруга живлення, В

-0.5...7

Вхідна напруга, В

-0.5. .0.5

Вихідна напруга, В

-0.5. .0.5

Струм на вході, мА

25

Струм на виході, мА

50

Діапазон робочої температури, °С

-65. .150

Мікросхема UC3843BVD1

Мікросхема MC74HC74AD виступає у якості перетворювача напруги.

Рисунок 1.17 - Мікросхема MC74HC74AD

Таблиця 1.22 - Технічні характеристики мікросхеми MC74HC74AD

Входное напруга, В

36

Максимальный выходной ток, мА

200

Входной ток, мА

25

Частота, кГц

52

Мікросхема ATmega8515-16AI

Мікросхемі ATmega8515-16AI є мікроконтролером.

Рисунок 1.23 - Мікросхема ATmega8515-16AI

Таблиця 1.23 - Геометричні параметри мікросхеми ATmega8515-16AI

A

A1

A2

D

D1

E

E1

B

C

L

1.2

0.15

1

12

10

12

10

0.4

0.15

0.6

Таблиця 1.24 - Технічні характеристики мікросхеми ATmega8515-16AI

Корпус:

TQFP44

Швидкість:

8-Bit

Частота, МГц

16

Розмір пам'яті (тип FLASH88)

8KB (8K х 8)

Напруга живлення, В

4.5 .5.5

Діапазон робочої температури, ° C

40. .85

Частота, МГц

16

Мікросхема HIN202IBN

Мікросхема HIN202IBN - це вузол зв'язку.

Рисунок 1.19 - Мікросхема HIN202IBN

Таблиця 1.25 - Технічні характеристики мікросхеми HIN202IBN

Корпус

SOIC16

Робоча напруга, В

5

Діапазон робочої температури, ° C

-40. .85

Струм живлення, мА

8. .15

Резисторна збірка 4605X-101-562.

А=20мм

Рисунок 1.20 - Резисторна збірка 4605X-101-562

Таблиця 1.26 - Технічні характеристики резисторна збірки 4605X-101-562

Опір, Ом

100

Максимальна напруга, В

100

Температурний коефіцієнт, ppm/°C

±100

Діапазон робочої температури, ° C

-55. .125

Дросель B78108-S1103-K

Рисунок 1.21 - Дросель B78108-S1103-K

Таблиця 1.27 - Технічні характеристики мікросхеми дроселя

Індуктивність, мГн

0.1

Допуск на індуктивність

± 10%

Макс опір, Ом

0.49

Постійний струм, мА

680

Резонансні частоти, МГц

35

Діоди BAS32L и BAV102

Рисунок 1.22 - Діод BAV102 и BAV102

Таблиця 1.28 - Геометричні параметри діодів BAV102 и BAV102

D, мм

H, мм

L, мм

1.5

3.5

0.3

Таблиця 1.29 - Технічні характеристики діодів BAV102 и BAV102

BAV102

BAV102

Тип діода:

імпульсний діод

Максимальна постійна зворотня напруга, В:

75

150

Максимальний прямий (випрямлений за напівперіод) струм, А

0.2

0.25

Корпус

SOD80C

SOD80C

Максимальний час зворотного відновлення, мкс

0.004

0.004

Максимальна імпульсна зворотня напруга, В

100

200

Максимально допустимий прямий імпульсний струм, А

0.45

0.625

Максимальний зворотній струм, мкА при 25°С

5

9

Загальна ємність Сд, пФ:

2

2

Робоча температура, С:

-65... 200

-65...175

Спосіб монтажу

SMD

SMD

Діод PRLL5819

Рисунок 1.23 - Діод PRLL5819

Таблиця 1.30 - Геометричні параметри діоду PRLL5819

D, мм

D1, мм

H, мм

L, мм

2

1.9

3.5

0.3

Таблиця 1.31 - Технічні характеристики діоду PRLL5819

Тип динода

диод Шотки

Максимальна постійне зворотне напруг, В

40

Максимальний прямий (випрямлений за напівперіод) струм, А

1

Корпус

SOD87C

Максимальний час зворотного відновлення, мкс

0.01

Максимальна імпульсна зворотня напруга, В

600

Максимально допустимий прямий імпульсний струм, А

0.45

Робоча температура, С

-65...125

Спосіб монтажу

SMD

Транзистор IRFU220

Рисунок 1.24 - Транзистор IRFU220

Таблиця 1.32 - Технічні характеристики транзистору IRFU220

Полярність транзистора

N-канал

Максимальна напруга колектор-база, В

200

Максимально допустимий струм колектора, А

4,8

Тепловиділення, мВт

2500

Опір стік-витік, Ом

0,8

Час затримки, нс

19

Пробивна напруги, В

20

Діапазон робочої температури, C

-55…150

Транзистор BC546B

Рисунок 1.25 - Транзистор BC546B

Таблиця 1.33 - Технічні характеристики транзистору BC546B

Максимальна напруга колектор-база при заданому зворотному

струмі колектор і розімкнутого ланцюга емітером (Uкбо макс), В

80

Максимальна напруга колектор-база при заданому струмі

колектор і розімкнутого ланцюга база (Uкео макс), В

65

Максимально допустимий струм до (Ік макс)

0.1

Гранична частота коефіцієнта передачі струму fгр, МГц

150

Максимальна розсіювана потужність, Вт

0.63

Корпус

TO92

Вилка D-Sub 09 66 162 7811.

Рисунок 1.26 - Вилка D-Sub 09 66 162 7811

Таблиця 1.34 - Геометричні розміри транзистору IRFU220

a

b

c1

c2

f

30.9

25

12.9

12.5

2.74

Тип конектора: D Sub;;

Кількість контактів: 9;

Матеріал корпуса: метал.

Вилка 90122-0768

W=0.800 mm

Рисунок 1.27 - Вилка 90122-0768

Вилка 90131-0765.

W=0.500 mm

Рисунок 1.28 - Вилка 90131-0765

Вилка Gds A-C 32.

Рисунок 1.29 - Вилка A-C 32

Стабілітрон BZX84-C5V6.

Рисунок 1.30 - Стабілітрон BZX84-C5V6

Таблиця 1.35 - Технічні характеристики стабілітрону BZX84-C5V6

Потужність розсіювання, Вт

0.2

Мінімальна напруга стабілізації, В

5.32

Номінальна напруга стабілізації, В

5.6

Максимальна напруга стабілізації, В

5.88

Статичний опір Rст (при струмі I ст 20мА), Ом

10

Робоча температура, С

-55…150

Спосіб монтажу

SMD

Корпус

SOT-23

Резонатор Q-16.0-S-30-30/30-T1.

Рисунок 1.31 - Резонатор Q-16.0-S-30-30/30-T1

Таблиця 1.36 - Технічні характеристики резонатору Q-16.0-S-30-30/30-T1

Резонансна частота, МГц

16

Температурний коефіцієнт, Кт 10-6

30

Навантажувальна ємність, пФ

30

Діапазон робочої температури, С

-40...80

Звуковий випромінювач PKB24SPC-3601-B0.

Рисунок 1.32 - Звуковий випромінювач

Таблиця 1.37 - Технічні характеристики звукового випромінювача

Рівень тиску, дБ

90

Споживаний струм, мА

16

Діапазон напряжений, В

3. .15

Частота, кГц

3.6

Діапазон робочої температури, С

-30. .80

Проаналізувавши технічні дані елементної бази, можна зробити наступні висновки:

блок контролю і управління створений на основі зарубіжної елементної бази з максимальним використанням інтегральних схем;

усі інтегральні схеми знаходяться в прямокутних корпусах, що дозволяє автоматизувати процес установки мікросхем на друковану плату.

для полегшення трасування друкованої плати необхідно мікросхеми розташувати окремо один від одного, так як кожна мікросхема представляє собою окремий функціональний блок. Тому найбільша кількість зв'язків існує всередині функціонального блоку між мікросхемами і навісними елементами (максимальна завантаженість друкованої плати провідниками буде саме в цьому районі);

обрані елементи мають достатньо високу надійність, що дозволяє спроектувати пристрій, що має великий ресурс роботи;

елементна база комплектувалася за ознаками відповідності технічних характеристик експлуатаційним вимогам і мінімальної вартості;

інтервал робочих температур елементної бази, допустима величина відносної вологості повітря, атмосферного тиску, вібрації, одиночних ударів і лінійних навантажень дозволяє спроектувати пристрій, що працює при заданих в технічному завданні умовах експлуатації.

1.5 Аналіз порівнянних конструкцій

Блок контролю і управління є одним з найважливіших блоків пристрою безперебійного живлення, який отримує сигнали від силового блоку, аналізує їх і передає на блок індикації.

Перед тим, як приступати до розробки будь-якого продукту, необхідно, перш за все, зробити аналіз спектру пристроїв, що поставляються на ринок різними фірмами. Потрібно оцінити не тільки технічні характеристики приладів, але також зручність у роботі, простоту експлуатації, вартість.

На сьогоднішній день на ринку електронної апаратури практично немає вітчизняної продукції такого призначення, а закордонна має високу ціну з тими ж характеристиками. У зв'язку з цим при розробці БКУ, ставилася мета створити пристрій, що володіє високими характеристиками і якістю, одночасно має низьку собівартість і високу надійність.

У сучасних аналогах ПБЖ застосовуються пристрої контролю та управління, які забезпечують контроль за роботою функціональних вузлів, що входять до складу ПБЖ. Розроблюваний БКУ виконує ті ж функції, що й аналоги, крім того він виробляє додаткові напруги живлення для БСл-1.

Блок, що розробляється, зібраний на напівпровідникових інтегральних мікросхемах при порівняно невеликій кількості навісних елементів. Тому, можна сказати, що пристрій, який розроблюється, досить не складний в реалізації, при цьому він має високу якість та високу надійність.

1.6 Технічні вимоги на розроблення

1. Граничні кліматичні умови експлуатації блоку:

температура навколишнього повітря від +5 до +60 є С;

відносна вологість повітря до 95%;

відносна вологість повітря 100% при 60 ° С протягом 2 год;

атмосферний тиск від 84 до 107 kPa

2. Вимоги до електричного монтажу:

напруга живлення 15 В ± 10%

максимальна споживана потужність 50 Вт

електричні лінії, чутливі до перешкод - вхідні сигнальні лінії

3. Конструкторські вимоги:

клас точності друкованого монтажу - не менше третього, оскільки, з одного боку, забезпечується досить висока щільність трасування і монтажу, а з іншого - для їх виробництва потрібно рядове, хоча і спеціалізоване, обладнання.

крок координатної сітки - 1,27 мм (використовуються мікросхеми та елементи з максимальним кроком виводів 1,27 мм)

вхідні лінії максимально видалити від вихідних ліній

виконати екранування провідником "земля" по всьому периметру друкованої плати.

1.7 Аналіз технології виготовлення

Пристрій безперебійного живлення, до складу якого входить розглянутий блок контролю і управління, використовується як для персональних комп'ютерів, так і для виробничого обладнання. З цього випливає, що обсяг виробництва буде серійним і складе приблизно 100 000 виробів на рік. При виникненні попиту на даний пристрій, підприємство-виробник може випустити додаткову партію проектованого виробу.

Отже, тип виробництва - серійне багатономенклатурним. Даний тип виробництва дозволяє застосувати типові технологічні процеси.

Проаналізувавши конструкцію проектованого виробу, зробимо висновок про те, що блок буде скомпоновано на основі друкованої плати з передбачуваним класом щільності друкованого монтажу 3.

З наведених вище даних по елементній базі видно, що раціонально застосовувати автоматичні методи установки мікросхем і ЕРЕ, зі способом монтажу SMD, та електрорадіоелементів з аксіальними виводами. Оскільки навісних елементів з осьовими виводами невелика кількість, їх встановлюємо вручну.

На підприємстві, де буде виготовлятися блок, що розроблюється, освоєні такі типові технології:

позитивний комбінований метод виготовлення друкованих плат (цей метод нас влаштовує, тому що він забезпечує необхідну точність виготовлення друкованої плати, поліпшуються електричні характеристики ДП через зменшення шкідливої дії хімічних реактивів на діелектричну основу, на міцність зчеплення фольги з цією основою);

автоматизований поверхневий монтаж;

автоматична установка і закріплення навісних елементів з аксіальними виводами на друковану плату;

отримання електричних контактів ручним паянням.

Збільшити продуктивність ручної збірки можна буде за рахунок автоматизації робочого місця: застосування світломонтажних столів і пристроїв, які подають навісні елементи.

2. Розробка друкованої плати

2.1 Вибір типу та розмірів друкованої плати

Друкована плата (ДП) є основним конструктивним елементом ЕА. Їх застосовують для електричних з'єднань і в якості несучих конструкцій. Друкована плата являє собою ізоляційну основу, що містить необхідні отвори, контактні площадки та друковані провідники, що забезпечують електричне та механічне з'єднання навісних елементів. Застосування друкованого монтажу дозволяє отримати наступні переваги:

зменшити габарити, масу, збільшити щільність монтажу;

підвищити надійність за рахунок зменшення загального числа паяних з'єднань;

відсутність монтажних помилок і високу ідентичність електричних і конструктивних параметрів;

можливість автоматизації виробництва, включаючи травлення, свердління отворів, складання, паяння та контроль;

високу продуктивність і низьку собівартість в умовах серійного виробництва;

уніфікація і стандартизація конструктивних виробів;

гарантована стабільність електричних характеристик;

підвищена стійкість до кліматичних і механічних впливів.

Залежно від числа шарів друкованого монтажу розрізняють односторонні (ОДП), двосторонні (ДДП) і багатошарові (БДП) друковані плати.

Односторонні друковані плати мають низьку вартість, високу надійність і точність виконання малюнка. Компоненти встановлюються з одного боку плати, вільної від монтажу, і корпусом можуть торкатися або навіть приклеюватися до плати. Виводи компонентів встановлюють в монтажні отвори і підпоюють до контактних майданчиків. До недоліків ОДП слід віднести низьку щільність компонування, зазвичай не перевищує 1,5 ЕРЕ/. Небажані перетинання можна уникнути введенням об'ємних провідників або використанням ДДП.

У ДДП друковані провідники розташовуються з двох сторін плати, а елементи з одного боку. Електричний зв'язок між провідниками різних сторін здійснюється перехідними отворами, використання яких дозволяє при відсутності обмежень на розміри плати реалізувати будь-яку схему ЕА. Установка компонентів може виконуватись з обох сторін плати, але обов'язково з введенням зазору між основою плати і корпусом елемента. Використання ДДП дозволяє підвищити щільність монтажу до 2 ЕРЕ/. В якості недоліку слід відзначити зменшення надійності за рахунок введення в конструкцію перехідних отворів і збільшення вартості.

Багатошарова друкована плата складається з ізоляційних шарів, що чергуються, з нанесеними на них провідними малюнками. Між шарами можуть бути або відсутнім міжшарових з'єднання. Багатошаровий друкований монтаж частково заміняє у ЕА провідний монтаж, що є трудомістким та важко піддається механізації і автоматизації, дозволяє ще більшою мірою зменшити габарити, масу, збільшити щільність монтажу і за рахунок зменшення загального числа паяних з'єднань підвищити надійність апаратури.

З причини середньої складності електричної схеми для виготовлення блоку контролю та управління пристрою безперебійного живлення найбільш оптимальним буде використання двосторонньої ДП.

За точністю виконання елементів конструкції друковані плати діляться на п'ять класи точності. Друковані плати ЕА рекомендується виготовляти по 2 і 3 класів точності. У зв'язку з цим дана ДП буде виготовлятися по третьому класу точності.

Таблиця 2.1 - Настановні параметри елементів

Елемент

Кіл.

Настановна площа Si, мм2

Діаметр виводів, мм

Конденсатори MKT 370

5

25, 20

0,7

MKP 380

1

32,40

0,7

VJ1206

41

0,008

-

B45196

5

31,39

-

B45197

5

31,39

-

FC A

3

0,64

0,6

Резистори UXB 0207

25

15,75

0,6

RC1206 J R F

32

4,96

-

RC2512 J R F

1

19,96

-

Термістор РТС-145 В

1

31,50

0,6

Мікросхема ADG507AKR

1

185,40

-

AD8512AR

4

30,00

-

AD7862AR-10

1

185,40

-

AD7945BR

1

131,84

-

HCPL-4506#020

2

73,53

0,7

MC74HC240ADW

1

130,81

-

MC74HC541ADW

2

130,81

-

MC74HC74AD

1

51,60

-

UC3843BVD1

1

29,40

-

ATmega8515-16AI

2

144,00

-

HIN202IBN

1

59,40

-

Резисторна збірка 4605X-101-562

6

50,00

0,5

Діоди BAS32L и BAV102

8

5,25

-

PRLL5819

6

7,00

-

Транзистор IRFU220

1

15,18

0,6

BC546B

2

16,80

-

Вилка D-Sub09661627811

1

108,15

-

90122-0768

1

0, 195

-

90131-0765

2

0,10

-

Gds A

1

1031,00

-

Стабілітрон BZX84-C5V6

1

6,44

-

Резонатор Q-16.0-S-30-30/30-T1

2

48,60

0,5

Звуковий випромінювач

PKB24SPC-3601-B0

1

590,49

0,6

Дросель B78108-S1103-K

4

16,00

0,8

Для визначення площі конструкції ДП скористаємося формулою:

(2.1)

де - настановна площа i-го елемента навісного (дивитися таблицю 2.1);

- коефіцієнт втрат площі (=1...3), приймаємо =3.

З формули (2.1) отримуємо площу ДП БКУ:

S=3* (25.2*5+32.4+0.008*41+31.39*5+31.39*5+0.64*3+15.75*25+4.96*32+ +19.69+31.5+185.4+30*4+185.4+131.84+73.53*2+130.81+130.81*2+51.3+ +29.4+144*2+59.4+50*6+5.25*8+7*6+15.18+16.8*2+108.15+0.195+0.1*2+ +1031+6.44+48.6*2+590.49+16*4) =12213.579 мм2.

Блок контролю й управління є нестандартним виробом. Оскільки БКУ входить до складу більш складного пристрою, при виборі розміру друкованої плати повинні враховуватися габарити цього пристрою і розміри посадкового місця. На підставі цього вибираємо ДП розмірами 280х82.5 (згідно з вимогами ДСТУ 10317-79 співвідношення сторін ДП не більше 3: 1, однак допускається збільшення зазначеного співвідношення).

Площа вибраної ДП задовольняє розрахунку.

Як матеріал для виробництва друкованої плати вибираємо склотекстоліт з двостороннім фольгованим шаром (товщиною фольгованого шару - 35 мкм) - СФ-2-35 - для виготовлення двосторонніх друкованих плат.

На даний час склотекстоліт найбільш поширений матеріал для виготовлення друкованих плат. СФ-2-35 має наступні характеристики по ГОСТ 10316-78:

низьке водопоглинання (0.2...0.8%);

стійкість до жолоблення;

підвищена жорсткість і міцність;

питомий поверхневий опір сS = 1010...1011 Ом;

питомий об'ємний опір сV = 1011...1013 Ом * см;

діапазон робочих температур - 60... +105 ° С;

діелектрична проникність м = 6.

Розміщення НЕ на ДП здійснюємо відповідно до 4ГО.010.030 і 4ГО.010.009. При компонуванні ДП необхідно забезпечити відповідно до ДСТУ 23751-79 раціональне розміщення навісних елементів з урахуванням електричних зв'язків та теплового режиму із забезпеченням мінімальних значень довжин зв'язків, кількості переходів друкованих провідників із шару в шар, паразитних зв'язків між елементами, по можливості рівномірний розподіл мас навісних елементів по поверхні.

При розташуванні ІС, ЕРЕ на друкованій платі необхідно передбачати забезпечення основних технологічних вимог, що пред'являються до апаратури (автоматизоване складання, паяння, контроль, ремонтопридатність).

У процесі конструювання ДП виконуються такі розрахунки:

конструктивно-технологічний;

розрахунок по змінному струму;

розрахунок по постійному струму.

2.2 Конструктивно-технологічний розрахунок друкованої плати

Для визначення основних параметрів друкованого монтажу виконується конструктивно-технологічний розрахунок друкованого монтажу, який виконується з урахуванням виробничих похибок малюнку провідних елементів, фотошаблонів, базування, свердління й т.п.

Основні умовні позначення, які використовуються при розрахунку, і графічне зображення ДП наведені на рисунку 2.1

Рисунок 2.1 - Основні умовні позначення і графічне зображення ДП

Hn - товщина ДП;

Hnc - загальна сумарна товщина ДП;

Hм - товщина основи ДП;

hn - товщина фольги;

h - товщина провідного малюнку;

l - відстань між центрами елементів;

t - ширина друкованого провідника;

Q - відстань від краю плати до елементів провідного малюнка;

d - діаметр отвору;

b - ширина гарантійного паску;

D - діаметр контактної площадки;

S - відстань між краями сусідніх елементів провідного малюнка.

Мінімальний діаметр перехідного отвору:

, (2.2)

де Нп - товщина друкованої плати мм;

I - відношення діаметра металізованого отвору до товщини ДП (таблиця 2.2).

Згідно з ДСТУ 10316-78 вибираємо товщину діелектрика 1.5 мм.

Таблиця 2.2 - Номінальні значення основних параметрів друкованого монтажу для вузьких місць

Найменування розрахункового елемента

Позначення

Значення параметрів

для 3го класу точності ДП, мм

Ширина провідника

tМ

0,25

Відстань між краями сусідніх

елементів проводить малюнка

SМ

0,25

Відношення діаметру металізованого

отвору до товщини плати

I

0,33

Ширина гарантійного паска

b

0,1

Приймаємо діаметр перехідного отвору 0,7 мм.

Мінімальне значення діаметра монтажного отвору визначаємо із співвідношення:

, (2.3)

де dВ - максимальне значення діаметра виводу навісного елемента;

dН - нижнє граничне відхилення номінального значення діаметру отвору (таблиця 2.3);

-зазор між виводами і монтажним отвором для пайки ( = 0,1…0,4 мм).

Таблиця 2.3 - Допустимі похибки виконання конструктивних елементів

Похибка

Позначення

Значення

для 3 класу точності

Граничне відхилення номінального

значення діаметрі отвору, мм:

при dВ ? 1 мм

при dВ > 1 мм

d

± 0,05

± 0,10

Граничне відхилення ширини

провідника з покриттям, мм

t

+ 0,03

0,03

Позиційний допуск розташування

центрів отворів, мм

дd

0,10

Позиційний допуск розташування

контактних площадок, мм

дp

0,30

Позиційний допуск розташування

провідника,, мм

дl

0,05

Для виводів dВ =0,5 мм мінімальне значення діаметру монтажного отвору:

dмо1= 0,5+0,2+0,05=0,75 мм; приймаємо dмо1=0,8 мм;

для виводів dв=0,6 мм мінімальне значення діаметру монтажного отвору:

dмо2=0,6+0,2+0,05=0,85 мм; приймаємо dмо2=0,9 мм;

для виводів dв=0,7 мм мінімальне значення діаметру монтажного отвору:

dмо3=0,7+0,2+0,05=0,95 мм; приймаємо dмо3=1,0 мм;

для виводів dв=0,8 мм мінімальне значення діаметру монтажного отвору:

dмо4=0,8+0,2+0,05=1,05 мм; приймаємо dмо4=1,1 мм.

Номінальне значення ширини провідника t розраховуємо за формулою:

, (2.4)

де - мінімально допустима ширина провідника (таблица2.2);

tно - нижнє граничне відхилення ширини провідника (таблиця 2.3).

Для вільного місця номінальне значення ширини провідника:

Приймаються номінальне значення ширини провідника t1 = 0,3 мм.

Номінальне значення відстані між сусідніми елементами провідного малюнка визначаємо за формулою:

S = Sм + tво, (2.5)

де Sм - мінімально допустима відстань між сусідніми елементами провідного малюнка (табл.2.2);

tво - верхнє граничне відхилення ширини провідника (таблиця 2.3).

Для вільного місця номінальне значення відстані між сусідніми елементами провідного малюнка:

Приймаються номінальне значення відстані між сусідніми елементами провідного малюнка S = 0,3 мм. Розрахунок мінімального діаметру контактної площадки виконуємо за формулою:

(2.6)

де - діаметр отвору;

- підтравлювання діелектрика, мм;

- діаметральне значення позиційного допуску розміщення центрів отворів щодо номінального положення (табл.2.3);

- діаметральне значення позиційного допуску розміщення контактних площадок щодо номінального положення (табл.2.3).

;

при dмо1=0,8мм

;

при dмо2=0,9мм

;

при dмо3=1 мм

;

при dмо4=1,1 мм

;

Приймаємо Dпо = 1,1 мм, D1 = 1,44 мм, D2 = 1,54 мм, D3 = 1,64 мм, D4 = 1,74 мм.

Розрахунок мінімальної відстані для прокладки n-ї кількості провідників між контактними майданчиками виробляємо тільки для елементів, між виводами яких проходять друковані провідники:

l = D + t * n + S * (n + 1) + дl, (2.7)

де n - кількість провідників, n = 1;

дl - позиційний допуск розташування провідника (таблиця 2.2).

l2 = 1,54 + 0,5 + 0,5 * (1 + 1) + 0,05 = 3,09 мм

З вищенаведеного розрахунку можна зробити висновок, що відстань між двома сусідніми контактними площадками, призначеними для установки мікросхем D9 і D10, недостатня для прокладки одного провідника з урахуванням обмежень, що пред'являються до друкованого монтажу, тому контактні площадки у разі потреби можна підрізати із збереженням ширини гарантійного паска b = 0,05 мм.

На рисунку 2.2 представлені необхідні параметри для розрахунку контактних площадок КПМ.

Розрахунок контактних площадок елементів поверхневого монтажу проводиться за допомогою спеціалізованого програмного забезпечення (ПЗ) LP Calculator. Дане ПЗ, робить розрахунок контактних площадок відповідно до стандарту IPC-7351A, розробленого асоціацією IPC у співробітництві з компанією PCB Matrix Corp.

Рисунок 2.2 - Контактні площадки для КПМ

Результати розрахунку компонентів поверхневого монтажу зведені до таблиці 2.4

Таблиця 2.4 - Результати розрахунку КПМ

Найменування елемента

X, мм.

Y, мм.

G, мм.

Конденсатори VJ1206

0.22

0.23

0.22

Конденсатори B45196 та B45197

2.55

2

3.2

Резистори RC1206 J R F

1.65

1.2

1.55

Резистори RC2512 J R F

3.15

1.30

3.1

Мікросхеми ADG507AKR, AD7862AR-10, AD7945BR, MC74HC240ADW, MC74HC541ADW

0.6

2

9.3

Мікросхеми AD8512AR, MC74HC74AD

0.6

1.55

5.4

Найменування елемента

X, мм.

Y, мм.

G, мм.

Мікросхеми UC3843BVD1, HIN202IBN

0.6

1.35

4.9

Мікросхеми ATmega8515-16AI

0.6

1.15

11.7

Діоди BAS32L и BAV102

0.95

1.75

3.5

Стабілітрон BZX84-C5V6

0.65

1

2.3

Крок між контактними площадками для елементів з планарними виводами дорівнює кроку виводів відповідних елементів.

Отримані значення параметрів друкованих елементів можуть коректуватися у бік збільшення на підставі електричного розрахунку тих же елементів по постійному струму, який приведений в підрозділі 2.4.

2.3 Постановка завдання трасування друкованої плати

Визначення конкретної геометрії друкованого монтажу, що реалізує з'єднання між елементами схеми, називається трасуванням. Вихідними даними для трасування є схема електрична принципова, результати компонування елементів на ДП і конструкторсько-технологічний розрахунок зроблений раніше.

Зіставляючи схему електричну принципову і компоновку елементів, можна чітко визначитися з місцем розташування елементів на платі. Для досягнення високої якості трасування був проведений конструкторсько-технологічний розрахунок.

При трасуванні з'єднань необхідно виконувати основні вимоги ГОСТ 10317-79, ГОСТ 2.41778.

Спочатку на поверхню друкованої плати паралельно її сторонам наноситься координатна сітка. У лівому нижньому куті плати приймаємо початок координат. Цей кут називається базою. Основний крок координатної сітки 1,27 мм (стандартний для дюймової системи координат, що використовується в програмному додатку PCAD). Центри отворів і контактних площадок рекомендується розташовувати у вузлах координатної сітки. Для збільшення надійності контактних площадок при експлуатації виробу приймається округла форма.

Пряма розводка є найпростішим способом трасування. У цьому випадку траси прокладаються по найкоротшому шляху, що пов'язує ці точки. Траси проходять поруч з уже прокладеними трасами, огинаючи їх.

Метод має такі недоліки: надмірна заплутаність отриманого малюнка друкованого монтажу; низька ефективність у складних схемах; значне збільшення сумарних довжин зв'язків; наявність великої кількості перехідних отворів. Тому цей метод розведення рекомендується застосовувати для нескладних схем.

Координатний спосіб розведення передбачає розміщення провідників на різних шарах плати. Для виконання діагональних з'єднань і запобігання перетину провідників вводять перехідні отвори, які погіршують характеристики ДП. Велика кількість перехідних отворів збільшує вартість ДП, знижує надійність, ускладнює технологічний процес виготовлення ДП.

У даному випадку для зменшення довжини провідників їх розташовують у взаємно перпендикулярних площинах. Зв'язок здійснюється за допомогою металізованих перехідних отворів.

Трасування блоку виконувалася в програмі PCAD.

2.4 Розрахунок по постійному струму

Найбільш важливими електричними властивостями друкованих плат є навантажувальна здатність провідників по струму, опір провідників і діелектрична міцність основи друкованої плати. Беремо методику розрахунку з [5].

Спочатку розрахуємо потрібний перетин провідника сигнальної ланцюга:

мм2 (2.9)

де - питомий опір провідника (для провідників, отриманих методом електрохімічного нарощування = 0,05 Ом·ммІ/м);

I - струм, що видається в навантаження (для сучасних серій МС I ? 0,1A);

l - максимальна довжина провідника (приймемо l =0,1 м);

UЗ. ПУ - запас перешкодостійкості (для сучасних серій інтегральних схем UЗ. ПУ = 0,4…0,5 В).

Необхідна ширина друкованого провідника:

мм2 (2.10)

де hф - товщина фольги (hф = 0,035 мм).

Для друкованих плат третього класу точності ширина друкованого провідника повинна бути порядку 0,25 мм, тому виходячи з цього і враховуючи технологічні можливості приймаємо ширину друкованого провідника для плати t = 0,3 мм.

Ширина друкованого провідника шини живлення і землі:

(2.11)

Для UП=5 В:

мм.

Мінімальна ширина шин живлення й "землі"

Для U=5В:

,

Приймається ширина ланцюгів живлення і землі однаковою: при UП =5В - bжз=0,71 мм.

Зазор між провідниками вибирають в залежності від різниці напруг між сусідніми провідниками. Напруга пробою лакованих плат визначається електричною міцністю лакового покриття. Для друкованої плати, що розроблюється, мінімальний зазор складає 0,35 мм.

Отриманий для конкретної різниці потенціалів між провідниками зазор має бути збільшений, якщо опір витоку між провідниками перевищить допустиме значення, обчислене на основі аналізу принципової схеми. Розрізняють два види електропровідності діелектриків: поверхневу та об'ємну.

Поверхневий опір ізоляції паралельних друкованих провідників обумовлюється наявністю питомої поверхневого опору діелектрика плати:

Ом (2.12)

де lЗ - зазор між провідниками;

l - найбільша довжина спільного проходження провідників (l=100 мм).

Опір ізоляції паралельних провідників наближено обчислюється:

Страница:


Подобные документы

  • Проектування блоку живлення

    Аналіз різних видів блоків живлення, їх переваги і недоліки. Імпульсна природа пристроїв. Конструкція БЖ форм-фактору АТХ без корекції коефіцієнта потужності. Моделювання блока живлення в програмі Micro-Cap. Розробка блоку живлення для заданого девайсу.

    контрольная работа [326,4 K], добавлен 16.03.2016

  • Підсилювач підмодулятора радіомовного передавача

    Методи розробки структурної схеми пристрою. Вибір схеми підсилювача потужності та типу транзисторів. Розрахунок співвідношення сигнал-шум та частотних спотворень каскадів. Розробка блоку живлення та структурної схеми пристрою на інтегральних мікросхемах.

    курсовая работа [603,3 K], добавлен 14.10.2010

  • Виготовлення лабораторного блоку живлення для технологічного процесу виготовлення та ремонту апаратів

    Технологія виготовлення та ремонту друкованих плат і монтажу радіоелементів до блоку живлення. Параметри стабілізаторів напруги. Технічні характеристики та принцип дії апарату; розрахунок трансформатора; чинники ремонтопридатності; собівартість проекту.

    дипломная работа [265,2 K], добавлен 25.01.2014

  • Розробка пристрою контролю температури процесу

    Найдоцільніший тип мікропроцесорного пристрою для керування обладнанням - однокристальний мікроконтролер (ОМК). Розробка принципової схеми пристрою контролю температури процесу. Складання програми мікроконтролера та її симуляція в Algorithm Builder.

    реферат [2,1 M], добавлен 11.08.2012

  • Технологія та автоматизація виробництва блока живлення БП 9/4

    Аналіз та забезпечення виробничо-технологічних вимог до виробництва блока живлення. Опис конструкції, оцінка елементної бази та розробка схеми складання. Визначення необхідного технологічного устаткування, оснащення, засобів механізації та автоматизації.

    курсовая работа [80,3 K], добавлен 10.01.2011

  • Акустичний мікшерний пульт

    Аналіз електричної схеми мікшера. Опис функціональної, структурної та електричної принципіальної схеми пристрою. Розробка та обґрунтування конструкції пристрою. Розрахунок віброміцності та удароміцності друкованої плати. Аналіз технологічності пристрою.

    дипломная работа [2,3 M], добавлен 12.12.2010

  • Розробка схеми електричної принципової музичного дзвоника

    Місце та основні характеристики пристрою в архітектурі мікропоцесорної системи. Розробка схеми електричної принципової малогабаритного двохпроменевого осцилографу-мультиметру. Схема електричної принципової електричного дзвоника. Принцип роботи пристрою.

    курсовая работа [1,3 M], добавлен 20.03.2009

  • Конструкція пристрою – кодової сигналізації, яка призначена для охорони об’єктів

    Принцип функціонування пристрою охоронної сигналізації з дистанційним радіозв'язком. Розробка оптимальної конструкції. Площа та габарити друкованої плати, технологія її виготовлення. Вибір матеріалу та класу точності. Тепловий розрахунок пристрою.

    курсовая работа [897,8 K], добавлен 28.12.2014

  • Конструкція пристрою попереднього підсилювача

    Класифікація, характеристики та умови експлуатації підсилювачів. Галузь використання приладу і ціль. Аналіз структурної та електричної принципової схеми та принцип роботи. Тепловий розрахунок пристрою. Розробка топології та компонування друкованої плати.

    курсовая работа [1,2 M], добавлен 10.01.2015

  • Розробка конструкції гібридної мікросхеми

    Розробка конструкції інтегральної мікросхеми і технологічного напрямку її виробництва згідно із заданою принциповою електричною схемою. Вибір матеріалів і компонентів. Розрахунок і обґрунтування конструкцій плівкових елементів та розмірів плати.

    реферат [114,8 K], добавлен 19.10.2010

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

© 2000 — 2023, ООО «Олбест» Все права защищены