Разработка частотомера на микроконтроллере

Габаритные параметры микроконтроллера показаны на рисунке 9.

Рис.9

Габаритные параметры конденсаторов показаны на рисунке 10.

Рис.10

Габаритные параметры резисторов показаны на рисунке 11.

Рис.11

Габаритные параметры компаратора показаны на рисунке 12.

Рис.12

Габаритные параметры цифровых индикаторов показаны на рисунке 13.

Рис.13

Габаритные параметры кварцевого резонатора показаны на рисунке 14.

Рис.14

Габаритные параметры дросселя показаны на рисунке 15.

Рис.15

Габаритные параметры разъема XS1 показаны на рисунке 16.

Рис.16

Габаритные параметры кнопочных переключателей показаны на рисунке 17.

Рис.17

Габаритные параметры диодов показаны на рисунке 18.

Рис.18

Габаритные параметры батарейного отсека показаны на рисунке 19.

Рис.19

Таблица 4. Анализ элементной базы

Примечание к таблице 4.

Сокращенным обозначениям соответствуют: *Н - неизолированный, *И - изолированный, *Г - герметичный, *П - прямоугольный, *Ц - цилиндрический тип корпуса; **О/Р - аксиальные/радиальные выводы; ***Ж/Г -жесткие/гибки выводы; ****О/Ч/Ж - обычный/частичный/жесткий захват; *****А/Р - автоматическая/ручная установка; ******ПМ/ОМ - печатный/объемный монтаж.

В результате анализа элементной базы частотомера можно сделать вывод о возможности частичной автоматизации процесса изготовления прибора в условиях выбранного типа производства.

Т.к. устройство используется в отапливаемом помещении с нормальными климатическими условиями и отсутствием механических воздействий то необходимых дополнительных мер защиты от влаги и других климатических факторов не предусматривается. Достаточно использовать общие меры защиты.

Для подключения питания в конструкции должно быть предусмотрены: разъемы на два контакта для подключения батарейки, с надежным механическим креплением.

2.4 Расчет рабочей зоны платы

На рисунках 9-19 приведены массогабаритные параметры элементов схемы, которые будут установлены на печатной плате, определяемые в соответствии с перечнем элементов и по справочным данным. Выбираем варианты установки каждого элемента на плату и заносим в таблицу 5 их массу, габаритные размеры и установочные площади.

Таблица 5. Массогабаритные показатели.

Расчёт площади рабочей зоны для высокой (S_раб.min) и низкой (S_раб.max) плотности компоновки производится по формулам

S_раб.min=2,5S_мг+1,8S_сг+1,2S_кг, (1)

S_раб.max=4,0S_мг+3,0S_сг+1,5S_кг, (2)

где S_мг - суммарная установочная площадь для малогабаритных, мм²

S_{1 раб …} - площадь рабочей зоны для часовой печатной платы, мм²

S_{2 раб …} - площадь рабочей зоны для индикаторной печатной платы, мм²

S_сг - суммарная установочная площадь для среднегабаритных, мм²

S_кг - суммарная установочная площадь для крупногабаритных элементов, мм².

S_{1 раб.min} = 2,5*712,45+ 1,8*177+1,2*4084,46=7046,5 мм²,

S_1раб.max = 4,0*712,45+ 3,0*177+1,5*4084,46=9806,6 мм²,

S_раб=110*80=8800 мм²

В результате проведения расчета рабочей зоны печатной платы было принято решение взять близкое к максимальной площади значение во избежание электромеханических недостатков платы.

2.5 Внутренняя и внешняя компоновка, и трассировка с учетом внешних воздействий

Компоновка является наиболее сложной и ответственной задачей при конструировании радиоэлектронной аппаратуры. Компоновка - это размещение в пространстве или на плоскости различных элементов изделия, имеющих электрические соединения между собой в соответствии с электрической принципиальной схемой Э3,и обеспечение минимум паразитных взаимодействий, при сохранении расчетных параметров аппаратуры. Компоновка, учитывающая особенности функционирования и эксплуатации изделия, электрические взаимодействия и взаимосвязи различных элементов изделия, тепловые режимы внутри изделия, геометрические размеры и форму отдельных элементов, называется внутренней. Компоновка, учитывающая факторы, связанные с требованиями инженерной психологии и технической эстетики, а также физиологические и анатомические параметры человека-оператора, называется внешней.

При разработке частотомера задача внутренней компоновки разместить элементы схемы на печатной плате внутри корпуса. Задача внешней компоновки - эстетическое оформление внешнего вида устройства и размещение элементов, органов управления, а также элементов внешнего подключения на корпусе устройства.

Элементы схемы устройства размещаются на плате в рабочей зоне. Кроме того, необходимо предусмотреть зоны расположения электрических соединителей и зоны расположения мест механического крепления платы в корпусе.

Трассировка соединений является, как правило, заключительным этапом конструкторского проектирования РЭА и состоит в определении линий, соединяющих эквипотенциальные контакты элементов, и компонентов, составляющих проектируемое устройство.

Задача трассировки - одна из наиболее трудоемких в общей проблеме автоматизации проектирования РЭА. Это связанно с несколькими факторами, в частности с многообразием способов конструктивно-технологической реализации соединений, для каждого из которых при алгоритмическом решении задачи применяются специфические критерии оптимизации и ограничения.

Одновременная оптимизация всех соединений при трассировке за счет перебора всех вариантов в настоящее время невозможна. Поэтому разрабатывается в основном локально оптимальные метода трассировки, когда трасса оптимальна лишь на данном шаге при наличии ранее проведенных соединений.

Основная задача трассировки формулируется следующим образом: по заданной схеме соединений проложить необходимые проводники на плоскости (на плате в данном случае), чтобы реализовать заданные технические соединения с учетом заранее заданных ограничений. Основными являются ограничения на ширину проводников и минимальное расстояние между ними.

Рис.20. Внутренняя компоновка устройства.

Рис.21 Трассировка верхнего слоя печатной платы частотомера

Рис.22 Трассировка нижнего слоя печатной платы частотомера

Рис.23 Внешняя компоновка (крышка): 1 - цифровой индикатор; 2- кнопки SA1, SA2.Компоновка узлов частотомера в корпусе показана на рисунке 24

Рис.24 Внешняя компоновка (корпус): 1 - крышка; 2 - площадки для установки печатной платы; 3 - основание частотомера; 4 - функциональная ячейка

2.6 Выбор и обоснование конструкторских решений

Печатные платы должны помещаться в соответствующий корпус и соединяться с источником питания, панелью управления, с разъемом или другими электрическими схемами. Необходимо обеспечивать удобную установку плат и их доступность для проверки и ремонта.

В данном случае по углам печатной платы просверливаются отверстия, и плата крепится винтами (с упорными втулками) на плоской поверхности компонентной стороной вверх.

Существуют варианты с пластиковыми направляющими для плат или направляющие фрезеруют в металлических стенках. Имеются также различные ручки, монтируемые непосредственно на печатных платах, облегчающие их замену.

Можно использовать сменные модули, включающие в себя блок - каркас целиком, в которых предусмотрено место для установки источников питания, панелей управления и т. д.

Существует конструкторское решение, где электронная аппаратура размещается в настольных корпусах комплектуемых резиновыми опорами и имеющих откидную лицевую панель на петлях и в корпусах или панелях, вставляющихся в стандартную «релейную стойку». Блоки либо привинчиваются непосредственно к боковым стенкам стойки, идущим вертикально от пола, либо монтируются на шарикоподшипниках, скользящих по полозьям стойки для облегчения доступа. Модули приборов конструируются так, чтобы они могли вставляться в более крупные монтажные единицы - «субблок», «обойму» или «несущую раму» (в последнем случае подключение к источнику питания обычно осуществляется сзади через стандартный разъём). Возможны и другие виды корпусов приборов, например такие, как передвижные (в том числе по вертикали) подставки - лафеты.

Как при настольном оформлении, так и при использовании напольных стоек имеется возможность разнообразить формы корпусов. При этом можно подобрать наиболее удобные размеры фланцев и полозьев, монтажных стоек. Путём небольших изменений в механической конструкции прибора можно переделать корпус из монтируемого на стойках в настольный вариант или наоборот. Но при этом для некоторых корпусов при переделке требуются удалять внешний кожух, для других можно оставить его без изменений.

Для наглядности работы устройства, обычно на переднюю панель корпуса выводятся измерительные и показывающие приборы и т. п., а также ручки управления и часто используемые разъёмы.

Приборы, к которым не требуется частый доступ, обычно выносят на заднюю панель, как и большие разъёмы, соединительные провода, предохранители и т. п.

Наиболее важно при размещении печатных плат в корпусе, помнить о необходимости обеспечения хорошего доступа к печатной плате.

Нужно сделать так, чтобы при вставке компонентов в прибор не требовалась прикладывать больших усилий, это значит, чтобы модульные блоки вынимались без применения паяльника, для настройки и ремонта прибора, например, если плата смонтирована, горизонтально, то можно обеспечить доступ, сделав переднюю панель съёмной или откидной.

Конструируя изделие необходимо предусматривать его охлаждение.

Для приборов, работающих при умеренно низких мощностях, часто бывает достаточно простого охлаждения конвекцией. В этих случаях нужно просверлить в основании верхней крышки отверстия, учитывая расположение основных сильно нагревающихся деталей (мощных резисторов и транзисторов).

Чтобы печатную плату и другие составляющие электрических цепей поместить в корпус, лучше, чтобы корпус приближался к форме прямоугольного параллелепипеда для его хорошей устойчивости. Корпуса производятся из алюминия, сплавов, пластмасс и т. п. Корпуса могут быть выполнены в нескольких вариантах.

2.7 Разработка конструктивной схемы сборки (КСС) изделия

На основании результатов анализа стандартных изделий и элементной базы рассматриваемого частотомера составляем конструкторскую схему сборки прибора с учетом структуризации его на такие иерархические уровни, как: сборочные единицы первого - третьего уровней сложности (СЕ1 - СЕ3), оригинальные детали (ОД), электрорадиоэлементы (ЭРЭ), стандартные детали (СТД), конструкционные и технологические материалы (КМ и ТМ). КСС изделия приведена на рис. 25.

На основании составления КСС прибора можно сделать вывод о возможности достаточно высокой дифференциации операций изготовления, сборки и монтажа рассматриваемого изделия внутри предприятия по цехам и отдельным рабочим местам. К тому установленная возможность автоматизации, а также простота изготовления и малое количество оригинальных изделий прибора обуславливается среднесерийный типа производства с преимущественно конвейерной сборкой. Составленная КСС дает предварительную информацию о процессе сборки изделия, необходимую для дальнейшего составления технологической схемы сборки (ТСС) и маршрутного технологического процесса (ТП) производства рассматриваемого частотомера.

Рис.25 Конструктивная схема сборки печатного узла (КСС)

3. Технологическая часть

3.1 Разработка технологической схему сборки изделия

Технологический анализ методов соединения проводим на основании частичного пакета конструкторской документации к рассматриваемому частотомеру (а в частности сборочного чертежа ТехЭРС.ДП.РА09.13 СБ) с целью дальнейшего воспроизведения процесса сборки и монтажа изделия в виде ТСС и маршрутного ТП. Результаты анализа представляем в виде таблицы 6.

Таблица 6. Технологический анализ методов соединения

Примечание к таблице 6. Сокращенным обозначениям соответствуют: *Р/ О/С/П/К - резьбовое/оплавление/клеевое/пайка/конструкционное; **Р/Н/У - разъемное/неразъемное/условно-разъемное соединение; ***М/Т - механическая/тепловая энергия.

В результате технологического анализа соединений можно сделать вывод о возможности частичной механизации процесса изготовления рассматриваемого изделия, обусловленной использованием типовых для среднесерийного производства методов соединений (резьбовое, клеевое и др.), при сборке конструктивных составляющих, что в свою очередь дает возможность использования конвейерной сборки при производстве прибора.

.

Рис.26 Технологической схемы сборки

3.2 Составление маршрутного технологического процесса

Для сокращения времени разработки технологического процесса и повышения эффективности производства будет рациональным использовать стандартные операции из ТТП отрасли и предприятия. На рисунке 26 изображена структура производимых операций согласно технологическому процессу на сборку печатной платы индикации автоматического многофункционального зарядного устройства.

Первой операцией является подготовительная, на этом этапе происходит извлечение электро- радиоэлементов (ЭРЭ) и микросхем из упаковки, внешний осмотр, исправление мелких дефектов элементов.

Защита маркировочных знаков предполагает проверку маркировочных знаков на стойкость путём погружения в ванну с растворителем. Защита заключается в покрытии одним слоем лака маркировки элементов, нестойких к растворителю.

На основании составленной ТСС частотомера можно сделать вывод о возможности производства изделия с использованием приемлемых для выбранного производства методов сборки и монтажа, возможности средней дифференциации операций, а также получения достаточно необходимой ритмичности производства. Составленная ТСС дает возможность оценки и выбора необходимых операций сборки и монтажа изделия, требуемых для составления маршрутного ТП производства рассматриваемого устройства.

3.3 Разработка технологии маршрутной сборки

3.3.1 Выбор и обоснование основных технологий

Группирование изделий по конструктивным и технологическим признакам в соответствии с ГОСТ 14.301-73 является обязательным этапом, предшествующим разработке технологических процессов. ГОСТ 14.301-73 предусматривает два вида технологических процессов: единичный и типовой.

Единичный технологический процесс - строится для изделий одного наименования, типа, размера и исполнения. Он учитывает все конструктивные особенности данного изделия и поэтому позволяет создать такие условия изготовления, контроля, перемещения, которые более всего соответствуют данному конкретному изделию. Единичный процесс характерен специально изготовляемой технологической оснасткой под обрабатываемые детали и иногда специальным оборудованием.

Единичный процесс разрабатывается очень подробно. Чаще всего он используется в массовом производстве. Единичный процесс оформляется на специальных формах маршрутных карт.

Типовой технологический процесс - характеризуется единством содержания большинства технологических операций (одинаковых установок, позиций, переходов) для группы изделий с общими (одинаковыми или близкими) конструктивными признаками.

Использование заранее разработанных технологических процессов, обеспечиваемых не только типовыми документами, но и типовым оборудованием, приспособлениями, режущими, измерительными и вспомогательными инструментами, позволяет значительно повысить производительность труда, ускорить процесс освоения новых изделий и уменьшить их себестоимость. Единая система технологической подготовки производства (ЕСТПП) предусматривает технические и организационные мероприятия для быстрейшего внедрения прогрессивной организации производства путем широкого использования типовых и даже стандартизованных технологических процессов.

Типизация технологических процессов согласно ГОСТ 14.301-73 устраняет многообразие технологических процессов сведением их к ограниченному числу типов. При планировании и описании маршрутного техпроцесса изготовления рассматриваемого частотомера в качестве основы предполагается использование типовых ТП сборки и монтажа. Предполагается использование типовых технологий применительно следующих операций: групповая пайка волной, формовка выводов ЭРЭ, автоматизированная установки части ЭРЭ.

Типизация при составлении маршрутного техпроцесса обусловлена выбором и обоснованием изготовления изделия в условиях среднесерийного производства, а также необходимостью повышения качества (например, при пайке печатной платы с металлизацией отверстий) и снижению трудоемкости (автоматизация сборки печатного узла) производства.

Вследствие перечисленных технологических процессов был выбран типовой, характерный для данного устройства.

3.3.2 Планирование и организация производственного процесса

При организации производственного процесса изготовления рассматриваемого частотомера необходимо учитывать следующие основные правила:

- выполнение в первую очередь операций, связанных механическим воздействием на начальных этапах производства;

- независимость операций (каждая последующая операция не должна мешать выполнению начальной, а также разрушать ее результат);

- обеспечение кратчайшего пути прохождения изделия по всем фазам и операциям и т.д.

Из существующих видов организации производственного процесса наиболее приемлемой для рассматриваемого изделия при среднесерийном производстве является параллельная сборка - одновременное выполнение частей или всего технического процесса, что приводит к сокращению производственного процесса. Предполагается использование конвейера, как транспортера для передвижения изделия внутри участков и цеха. Принимаемый же тип продвижения изделия - пульсирующий конвейер (рабочий на месте за определенное время проделывает заданный объем работ с изделием, а потом предает изделие на следующее рабочее место, где другой рабочий в это время должен закончить свой объем работ касательно ранее полученного изделия). Так как предполагается широкая дифференциация операций техпроцесса для рассматриваемого изделия, следовательно, наиболее приемлемым с точки зрения экономической стороны организации работ, будет использование одного рабочего места на выполнение одной операции.

3.3.3 Разработка маршрутного ТП

На основании рассмотрения и выбора основных технологий, организации и планирования производства, а также КСС и ТСС, составляем маршрутный технологический процесс изготовления рассматриваемого частотомера. Составление производим, согласно норм, используемых при составлении технологических процессов производства РЭА.

Составленный техпроцесс полностью показывает порядок сборки изделия, с учетом разбиения на отдельные участки и цеха. Также он отображает направление и порядок движения компонентов сборки от начальной операции до заключительной. Маршрутный техпроцесс позволяет наглядно представить и оценить движение по сборочному участку ЭРЭ, деталей, сборочных единиц и материалов.

3.4 Выбор технологического оборудования

Выбор оборудования, оснастки и инструмента, используемого при производстве рассматриваемого частотомера, будем осуществлять на основании следующих требований, как высокая продуктивность, заданная точность, а также стабильность и оптимальная стоимость выполнения операций.

Все это в свою очередь должно быть отражено в правильном обосновании выбора типов оборудования в соответствии с эксплуатационно-стоимостными характеристиками, а также условием достаточно высокой стандартизации. В соответствии с этим производим выбор таких основных видов оборудования, оснастки и инструмента, представленных в таблице 6.

1) Оборудование - Пневматическая машина для обрезки и формовки

радиальных компонентов из россыпи (TP/TS1), автомат для пайки волной (TOLO CT-3000N), Автомат лужения ЭРЭ (IGP-480), паяльник U=36 В, P=90 Вт ГТО.8.38-1012;

2) Приспособления и оснастка - приспособление для формовки выводов ГГ-1944-4003, приспособление для зачистки и подготовки проводов SQL 4902,тара для флюса, тара для припоя, тара для ЭРЭ, накопители, каретка;

3) Инструмент - электромеханическая отвертка, острогубцы ОТ125 ОСТ 4ГО.060.013, двусторонний гаечный ключ плоский с размером зева 4х5, угловой пинцет-захват ПЗУ 120 ОСТ 4ГО.060017, отвертка ПМ2*50 ТУ 206М.19-83, Кисточка беличья №2.

Все выбранное оборудование, оснастка и инструмент являются типовыми и широко используются при производстве РЭА. Приведем некоторые эксплуатационно-технические характеристики оборудования в виде таблицы:

Таблица 7. Характеристики технологического оборудования

Таким образом, можно сделать вывод о том, что все выбранное оборудование, инструмент и оснастка является более предпочтительным, перед другими типами оборудования, т.к. соответствует всем предъявленным выше требованиям, и дает возможность его использования применительно разработанного маршрутного ТП изготовления изделия. Максимальная длина компонента, 50,3 мм

3.4 Проектирование операций технологического процесса

Проектирование операции для рассматриваемого частотомера производим на основании составления маршрутного техпроцесса производства. Проектирование операций включает в себя:

- составление чертежей операционных эскизов для монтажно-сборочных операций;

- описание содержания заданных операций в виде перечня переходов в определенной последовательности;

- составление комплектовочных карт для заданных операций;

- выбор параметров режимов работы технологического оборудования;

- выбор приспособлений, технологического оснащения и инструментов;

- технологическое нормирование;

- задание на разработку специальной оснастки (при необходимости).

Согласно ГОСТ 3.1118-82 описания операций заносятся в операционную карту.

Таким образом, в ходе проектирования операций технологического процесса были разработан частичный комплект технологической документации: операционные карты для всех операций ТП с попереходной расшифровкой заданных операций, составлены операционные эскизы и комплектовочные карты для заданных операций. Вся технологическая документация была оформлена на бланках в соответствии с ГОСТ 3.1105-84, и будет подшита к пояснительной записке к дипломному проекту.

4. Расчетная часть

4.1 Электрический расчет нагрузочных резисторов

Чтобы исключить влияние одного выхода микросхемы DD1 на другой, в результате изменения режима работы и электромагнитных наводок между печатными проводниками, соединяем выходы DD1 с входами HG1 и HG2, нагружаем выходы B0-B7 возможным током для данной микросхемы, подключая R8-R15 по общей шине к соответствующим выходам.

(3)

Выбираем стандартное значение сопротивления резистора, равное 130 Ом.

Рассчитаем мощность:

(4)

Рис. 27 Схема для расчета нагрузочных резисторов

Выбираем из ряда мощностей 0.125Вт

Выбираем резистор марки С2-23-0.125-130 Ом +|-1%

4.2 Конструктивно-технологический расчёт печатного монтажа

Выбор метода изготовления и класса точности печатной платы частотомера

Выбор осуществляется по рекомендациям ОСТ 4.010.022-85 исходя из технологических возможностей производства и требований, предъявляемых и разрабатываемому изделию.

Печатные платы делятся: на односторонние (ОПП), изготавливаемые химическим методом без металлизации монтажных отверстий, двусторонние (ДПП), изготавливаемые комбинированным позитивным методом без металлизации или с металлизацией монтажных и переходных отверстий, и многослойные (МПП). ОПП характеризуются: возможностью обеспечить повышенную точность выполнения проводящего рисунка; отсутствием металлизированных отверстий; установкой навесных изделий на поверхность платы со стороны, противоположной стороне пайки, без дополнительного изоляционного покрытия; низкой стоимостью. ДПП с металлизированными монтажными и переходными отверстиями характеризуются: возможностью обеспечить повышенную точность выполнения проводящего рисунка; широкими коммутационными возможностями; повышенной прочностью сцепления выводов навесных изделий с проводящим рисунком платы; относительно высокой стоимостью.

По точности выполнения элементов проводящего рисунка печатные платы делятся на четыре класса. Платы первого и второго классов наиболее просты в исполнении, надежны в эксплуатации и имеют минимальную стоимость. Платы третьего и четвертого классов требуют использования высококачественных материалов, инструмента и оборудования, а в отдельных случаях и особых условий при изготовлении; имеют ограничения на максимальные габаритные размеры.

Для изготовления платы частотомера на микроконтроллере используется комбинированный позитивный метод с металлизацией отверстий, выбрана ДПП и третий класс точности выполнения проводящего рисунка. Выбор оправдан, так как невозможно использование ОПП в условиях плотного монтажа, а первый и второй классы точности не позволяют провести рациональной трассировки печатных проводников. Выбор МПП и четвёртого класса точности экономически не выгоден, так как существенно увеличивается стоимость и сложность изготовления изделия, при сохранении прежних технических характеристик и параметров.

Ограничения для данного метода изготовления двухсторонней печатной платы и третьего класса точности приведены в таблице 8.

Определение минимальной ширины печатных проводников платы частотомера на микроконтроллере.

Для производства платы применяется стеклотекстолит фольгированный, двусторонний толщиной 1.5мм, с толщиной фольги 18мкм.

Таблица 8

Определяем минимальную ширину , мм, печатного проводника по постоянному току для цепей питания и тин заземления по формуле

, (5)

где - максимальный постоянный ток в проводниках, А (задаётся в ТЗ, либо определяется из конструктивного анализа работы принципиальной схемы изделия);

- допустимая плотность тока, (выбирается в зависимости от метода изготовления печатной платы);

- толщина печатного проводника (толщина фольги печатной платы), мм.

,

Определяем минимальную ширину , мм, печатного проводника, исходя из допустимого падения напряжения на нем, по формуле

, (6)

где - удельное сопротивление, ;

- длина печатного проводника, м;

- допустимое падение напряжения, В, определяемое из анализа работы электрической схемы (не должно превышать 5% от питающего напряжения и быть не более запаса помехоустойчивости).

Минимальная ширина печатных проводников , мм для ДПП, изготовленных комбинированным позитивным методом, определяется по формуле

, (7)

где - минимальное значение номинальной ширины проводника, мм;

Увеличение на 0,03 мм - для фотохимического способа получения рисунка, на 0,08 мм - для сеточно-графического.

Подставляем значения в формулу (7) и получаем значение , мм.

.

Максимальная ширина печатного проводника , мм, определяется по формуле

. (8)

Подставив данные в формулу (8) получаем значение , мм

.

Выбираем ширину печатных проводников , мм в сигнальных цепях из условия: , , в цепях питания и шинах заземления из условия: , , .

Проверяем проводники с выбранной шириной на допустимый ток при выбранной толщине фольги и методе изготовления платы. Ширина проводника выбрана верно, если выполняется условие: (задаётся при расчете) (берётся из справочника.

При выбранной толщине фольги, ширине проводника и методе изготовления мм, А, максимальный ток в цепях А; мм, А, максимальный ток в цепях А, следовательно, условие выполняется.

Определение диаметров монтажных отверстий платы частотомера

Определяем номинальное значение диаметров d, мм монтажных отверстий по формуле

, (9)

где - максимальный диаметр вывода элемента, устанавливаемого на плату, мм;

- нижнее предельное отклонение от номинального диаметра монтажного отверстия, мм;

- разница между минимальным диаметром отверстия и максимальным диаметром вывода элемента, мм (выбирают по рекомендациям ОСТ 4.070.010-78 «Платы печатные под автоматическую установку элементов. Конструкция и основные размеры» в пределах 0,1...0,4 мм).

,.

Рассчитанное значение d округляем до ближайшего большего значения из ряда: 0,7; 0.8; 0,9; 1,0; 1.1; 1,2; 1.3; 1.4; 1,5... (значения ниже 0,7 выбирать не рекомендуется, так как при этом потребуется использовать более современные средства производства, как следствие, увеличение стоимости изготовления изделия).

Выбираем значения мм и мм.

Проверяем наименьшее значение диаметра монтажного отверстия на соответствие конструктивному ограничению

, (10)

где - минимальный диаметр переходного отверстия, мм,

Н - толщина печатной платы, мм;

- конструктивное ограничение, связанное с рассеивающей способностью электролитов, используемых при гальванической металлизации монтажных и переходных отверстий.

,

.

Проведённые расчёты подтвердили соответствие наименьшего значения диаметра монтажного отверстия конструктивному ограничению.

Определение диаметров контактных площадок платы частотомера

Контактная площадка отверстия в печатной плате обеспечивает пайку выводов навесных элементов и надежный электрический контакт между цепями, расположенными на разных сторонах платы. Из-за особенностей процесса травления фольги боковое подтравливание будет уменьшать действительные размеры печатного рисунка и частично разрушать агдезионный слой между диэлектриком и фольгой, что может привести к отслаиванию тонких элементов печатного рисунка. Поэтому диаметр контактной площадки должен превышать минимальный диаметр , мм, который зависит от метода изготовления печатной платы.

Минимальный диаметр контактной площадки для ДПП, изготовленных комбинированным позитивным методом, определяется по формуле

,(11)

где - минимальный эффективный диаметр контактной площадки, мм.

Минимальный эффективный диаметр , мм, контактной площадки, определяется по формуле

, (12)

где - расстояние от края просверленного отверстия до края контактной площадки,

- допуски на расположение отверстий и контактных площадок,

- максимальный диаметр просверленного отверстия, мм, определяется по формуле

, (13)

где - допуск на отверстие (верхнее отклонение).

.

,

.,

.Максимальный диаметр контактной площадки , мм, определяется по формуле

. (14)

В соответствии с приведёнными расчётами выбираем значения диаметров контактных площадок из стандартного ряда: мм.

Определение минимальных расстояний между элементами проводящего рисунка

Минимальное расстояние между проводником и контактной площадкой , мм определяется по формуле

, (15)

где - допуск на расположение проводников, мм;

- расстояние между центрами элементов рисунка на чертеже, мм.

.

Минимальное расстояние между двумя контактными площадками , мм, определяется по формуле

. (16)

;

Минимальное расстояние между двумя проводниками определяется по формуле

. (17)

.

Минимальные расстояния между центрами двух контактных площадок при прокладке между ними N печатных проводников , мм, определяется по формуле

. (18)

.

Так как компоновка и трассировка была выполнена по координатной сетке, следовательно, значение необходимо выбирать кратным 1,25 мм. Исходя из приведённых выше ограничений, при прокладке одного проводника, между двумя контактными площадками (без занижения последних), следует принять значение = 3,75 мм.

Минимальные расстояния центра отверстия от края платы для прокладки N печатных проводников между контактной площадкой отверстия и краем платы , мм, определяется по формуле

, (19)

где - минимальное расстояние от края платы до печатного проводника (для печатной платы толщиной менее 1мм расстояние > 1мм, для печатной платы с толщиной более 1мм расстояние должно быть более толщины платы).,