Вычерчивание электрических схем и печатных плат

Размещено на http://www.allbest.ru/

Кузнецкий институт информационных и управленческих технологий.

(Филиал ПГУ)

Кафедра «Начертательная геометрия и графика»

Курсовая работа

Тема: Вычерчивание электрических схем и печатных плат

2011

Введение

Наиболе распространенным средством изображения различных устройств и установок, а также их частей является метод проекций, преимущественно на три взаимно перпендикулярные плоскости. При этом получают виды спереди, сбоку и сверху изображаемого устройства. Для отображения внутренних частей устройства используют разрезы.

Метод проекций обеспечивает передачу на чертеже сведений о конструкции того или иного устройства, форме, взаимном расположении его частей, размерах, а также материалах, способах обработки и допусках при изготовлении. Однако при этом методе нельзя дать необходимые сведения по монтажу и эксплуатации, принципам действия отдельных устройств и установок (например, взаимодействию подвижных частей механизма, прохождении электрического тока в электроустановках). Поэтому выделяют соответствующие кинематические, гидравлические, пневматические и электрические цепи, каждая из которых имеет определенные признаки процессов, обеспечиваемых устройством или установкой. Так, электрическая цепь - это совокупность устройств и объектов, образующих путь для электрического тока, в которых электромагнитные процессы могут быть описаны с помощью понятий об электродвижущей силе, токе и напряжении.

Средствами отображения различных цепей устройств и установок, а также сообщения сведений об их монтаже и эксплуатации служат специальные чертежи, называемые схемами. На схемах условными графическими обозначениями показывают все элементы устройства или установки и связи между ними. В электрических цепях такими элементами являются электрические машины, аппараты и приборы или некоторые их части (обмотки, контакты, резисторы и др.), а связями между ними -проводники электрического тока (провода, кабели, шины).

1. Выполнение электрических схем

1.1 Виды и типы схем

печатный плата чертеж

В зависимости от вида элементов, входящих в устройство, схемы разделяют на кинематические, гидравлические, пневматические, электрические и др. Бывают также комбинированные схемы, состоящие из элементов различных видов. Например, электрогидравлические схемы содержат как электрические, так и гидравлические элементы. Однако если работа устройства определяется преимущественно элементами одного вида, а число элементов других видов незначительно, схему называют по элементам первого вида.

Так, многие схемы управления выключателями с электромеханическими аппаратами (реле, контакторами), имеющие элементы кинематики, связывающие отдельные части аппаратов, относят к электрическим; их нельзя называть комбинированными.

В зависимости от назначения различают следующие типы схем: структурные, функциональные, принципиальные, соединений, подключения, общие и расположения. Для электрических схем энергетических установок вместо названий «принципиальные схемы и схемы соединений» установлены названия «полные и монтажные схемы», что следует иметь в виду, поскольку эти названия часто встречаются. Структурные схемы показывают основные функциональные части устройств, их назначение и взаимосвязь, выполняются на стадиях, предшествующих разработке схем других типов, и используются для ознакомления с устройством. Функциональные схемы показывают отдельные процессы, происходящие в цепях устройств (установок), и ис-пользуются при изучении их общего принципа действия. Принципиальные схемы служат основанием для разработки конструкторской документации. На них приводятся все элементы и связи между элементами, и они дают детальное представление о принципе действия устройства. Схемы соединений показывают связи между элементами устройства, чем они осуществляются (провода, жгуты, трубопроводы), а также места присоединений и вводов. Схемы соединений используются при разработке конструкторской документации, в первую очередь конструкторских чертежей, определяющих расположение и способы крепления проводов, жгутов, кабелей, трубопроводов, аппаратов и др. Схемы подключения показывают внешнее подключение устройств.

Общие схемы показывают составные части комплексов и соединения их между собой на месте эксплуатации. Схемы расположения показывают расположение составных частей устройств, а если необходимо, то и проводов, жгутов, кабелей, трубопроводов и др.

Схемы могут быть совмещенными. Так, на схеме соединений может быть показано внешнее подключение устройства; структурная схема может быть совмещена с функциональной.

1.2 Структурная схема

Структурные схемы показывают основные функциональные части устройств, их назначение и взаимосвязь, выполняются на стадиях, предшествующих разработке схем других типов, и используются для ознакомления с устройством.

В данной работе электрическая принципиальная схема, а впоследствии и чертёж печатной платы выполняются на основе структурной схемы.

Структурная схема определяет основные функциональные части изделия, их назначение и связи. Все функциональные части на структурной схеме изображают в виде прямоугольников. В этих прямоугольниках написаны составные элементы схемы (тип, номинал, допустимое отклонение от номинала, конструктивное исполнение). Прямоугольники связаны между собой линиями. На выходе линии из прямоугольника пишется обозначение (например, у транзистора: эмиттер, база, коллектор; сток, исток, затвор; у электролитических конденсаторов и элементов питания «+» и «-»; у переменных резисторов - средний вывод).

Структурная схема устройства гальванической развязки - задание для выполнения данной работы представлена на чертеже.

Рис. 1

1.3 Условные графические изображения элементов

Ниже, в таблице 1, приведены условные графические изображения элементов, которые используются в данной работе. Даны примеры записи условного обозначения.

Таблица 1 - Условные графические обозначения элементов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

1.4 Правила выполнения принципиальных электрических схем

На принципиальных схемах показывают все электрические элементы устройства, а также связи между ними, необходимые для осуществления и контроля заданных электрических процессов.

Элементы и устройства изображают на схеме условными графическими обозначениями, установленными стандартами ЕСКД.

Все элементы должны иметь позиционные обозначения, проставленные рядом - справа или вверху.

Чтение принципиальных схем электроустановок требует знания основ электротехники, устройства и принципа действия всех изображенных элементов и правил выполнения схем. Приступая к чтению принципиальной схемы электроустановки, нужно установить ее основное назначение и ознакомиться с входящими в нее элементами и устройствами. Рассматривать схему, следует при всех режимах работы приведенной на ней установки, начиная с отключенного состояния, и при различных положениях коммутационных аппаратов (выключателей, переключателей) по отдельным цепям.

Принципиальная схема определяет полный состав элементов и связи между ними и дает детальное представление о принципах работы изделия. На ней изображаются все электрические элементы или устройства, необходимые для осуществления и контроля в изделии заданных электрических процессов, все электрические связи между ними, а также элементы (разъемы, зажимы и т.д.), которыми заканчиваются входные и выходные цепи. При графическом оформлении принципиальной схемы необходимо учитывать следующие правила и рекомендации:

схемы выполняются для изделий, находящихся в отключенном

положении;

элементы на схеме изображаются в виде условных графических

обозначений, установленных в стандартах ЕСКД;

при указании около условных графических обозначений номиналов резисторов и конденсаторов допускается применять упрощенных способ обозначения единиц измерений. Обозначения для резисторов:

от 0 до 999 Ом - в Омах без указания единиц измерения;

от 1*10³ до 999-Ю³ Ом - в килоомах с обозначением единицы измерения строчной буквой К;

от 1*10⁶ до 999-10⁶ Ом - в мегомах с обозначением единицы измерения прописной буквой М;

свыше 1*10⁹ Ом - в Гигаомах с обозначением единицы измерения прописной буквой Г.

Обозначение для конденсаторов:

от 0 до 9999*10"¹² Ф - в пикофарадах без указания единицы измерения;

от 1*10"⁸ до 9999*10"⁶ Ф - в микрофарадах с обозначением единицы измерения мкФ.

Элементы, используемые в изделии частично, допускается изображать не полностью, ограничиваясь изображением только используемых частей.

Элементы реле, трансформаторов и других изделий, содержащих большое количество контактов, могут быть изображены на схеме совмещенным или разнесенным способом. При совмещенном способе составные части элементов изображаются на схеме в непосредственной близости друг от друга; при разнесенном способе элементы (реле К5...К8) изображаются для большей наглядности цепей в разных местах (см. рис. 1).

Схемы рекомендуется выполнять строчным способом. При этом способе условные графические обозначения устройств и их составные части, входящие в одну цепь, изображаются последовательно друг за другом по прямой. А отдельные цепи - рядом в виде параллельных горизонтальных или вертикальных строк. При этом строки допускается нумеровать арабскими цифрами. Характеристики входных и выходных цепей изделий, а также адреса их внешних подключений рекомендуется записывать в таблицы, помещенные взамен условных графических обозначении входных и выходных элементов - разъемов, плат и т.д. В таблице помещаются:

в графе "Конт" - номер контакта (порядок расположения контактов определяется удобством расположения схемы);

в графе "Цепь" - характеристика цепи;

в графе "Адрес" - адрес внешних соединений и выходных цепей. Например, если выходной контакт изделия должен быть соединён с третьим контактом первого разъема устройства А1, то адрес должен быть записан следующим образом: А1-Х1:3. При отсутствии адресов внешнего соединения цепей графа с этими данными в таблице не приводится.

Рис. 2

2. Выполнение печатных плат

2.1 Требования ГОСТов к изготовлению чертежей печатных плат

Печатная плата предназначена для монтажа компонентов: резисторов, конденсаторов, диодов, транзисторов и других изделий (электронной техники (ИЭТ). Печатные платы используются в массовом производстве для создания малогабаритных и быстродействующих систем.

Печатная плата представляет собой материал основания (гетинакс или стеклотекстолит), вырезанный по размеру, содержащий отверстия, необходимые для установки ИЭТ, и, по меньшей мере, один проводящий рисунок. Основные типоразмеры печатных плат приведены в методичке. Согласно ГОСТ 10317-79 "Печатные платы" размеры каждой стороны печатной платы должны быть кратными:

2,5 мм - при длине до 100 мм;

5,0 мм - при длине до 350 мм;

10 мм - при длине более 350 мм.

Максимальный размер любой из сторон должен быть не более 470 мм, а соотношение линейных размеров сторон должно быть не более 3:1, По числу сторон, на которых выполняется проводящий рисунок, различают односторонние, двусторонние многослойные печатные платы. Односторонней называется печатная плата, имеющая одно основание, на одной стороне которого выполнен проводящий рисунок, а на другой -смонтированы ИЭТ. Двусторонней называется печатная плата, имеющая одно основание; на обеих сторонах которого выполнены проводящие рисунки и все - требуемые соединения между сторонами. Многослойной называется печатная плата, состоящая из чередующихся слоев изоляционного материала с проводящими рисунками на двух и более слоях, между которыми выполнены требуемые соединения.

Конструкция печатной платы должна разрабатываться с учетом следующих рекомендаций. ИЭТ должны устанавливаться таким образом, чтобы обеспечить выполнение пайки без воздействия припоя на них.

Элементы должны располагаться на плате рядами в определённом порядке (рис. 3). Не допускается установка элементов под углом друг к другу. Элементы, имеющие два вывода, рекомендуется располагать на плате таким образом, чтобы условная ось, проходящая через точки крепления элементов, была параллельна основному направлению наибольших перегрузок, воздействующих на изделие. В каждом отверстии должен размещаться только вывод одного элемента. Элементы и узлы с большим количеством выводов закрепляются на плате в зависимости от конструктивных особенностей элементов.

Тяжёлые, крупногабаритные или специальные элементы должны устанавливаться с помощью крепёжных элементов.

Рис. 3

2.2 Требования к графическим документам

Основные требования при выполнения чертежей печатных плат устанавливает стандарт ГОСТ 2.417-78 (СТ-СЭВ 1186-78) "Правила выполнения печатных плат". Чертежи односторонних и двусторонних печатных плат именуют: "Плата печатная", а чертеж многослойной печатной платы - "Плата печатная многослойная, Сборочный чертеж". Чертёж слоя многослойной печатной платы с проводящим рисунком, расположенным с одной или двух сторон именуют "Слой многослойной печатной платы". Чертеж слоя без проводящего рисунка именуют "Прокладка". Чертежи рекомендуется выполнять в масштабах 1:1, 2:1, 4:1.

Вычерчивание печатных плат выполняется линиями, толщина которых должна удовлетворять требованиям микрофильмирования и определяется способом выполнения чертежа и конструкцией печатной платы, при этом допускается отклонения от ГОСТ 2. 303-68.

Нанесение размеров на чертеже печатной платы осуществляется одним из следующих способов:

в соответствии с требованиями ГОСТ 2.307-68;

нанесением координатной сетки в прямоугольной или полярной системе координат;

комбинированным способом при помощи размерных и выносных линий и координатной сетки в прямоугольной или полярной системе координат.

При задании размеров нанесением координатной сетки линии сетки нумеруются через определенный шаг, величина которого зависит от насыщенности электрической схемы изделиями электронной техника и масштаба изображения.

Основной шаг координатной сетки должен быть 2,5 мм. При использовании шага координатной сетки менее основного следует принять шаг, равный 1,25; 0,625(0,5). Шаг 0,5 применять не рекомендуется.

В зависимости от способа выполнения чертежа координатная сетка наносится: на все поле чертежа, на изображаемую поверхность печатной платы, на часть поверхности печатной платы или рисками по периметру контура печатной платы. При этом риска наносятся по контуру "либо на некотором расстоянии от контура.

За ноль в прямоугольной системе координат - следует принимать:

центр крайнего левого нижнего отверстия, находящегося на поле платы, в том числе и технологического;

левый нижний угол печатной платы;

левую нижнюю точку, образованную линиями построения.

На чертежах круглых печатных плат за ноль допускается принимать центр печатной платы.

Участки печатных плат, которые не допускается занимать проводниками, на чертеже изображаются штрихпунктирной утолщенной линией.

2.3 Выполнение чертежей печатных плат

При выполнении чертежей печатных плат следует учесть следующее:

круглые отверстия, имеющие зенковку, и круглые контактные площадки с отверстиями (в том - числе и с зенковкой) изображаются одной окружностью;

размеры отверстий, их количество, размеры контактных площадок и другие сведения помещают в таблице на чертеже;

чтобы различить отверстия, применяются условные обозначения;

контактные площадки выполняются в виде прямоугольной, круглой или близкой к ним форме;

центры всех отверстий на печатной плате, в том числе и крепежных отверстий, за редким исключением, должны располагаться в узлах координатной сетки;

центры отверстий под выводы многоконтактных электрорадиоэлементов, которые в силу конструктивных особенностей элемента не могут попасть в узлы координатной сетки, располагаются согласно установочным размерам, указанным в чертежах на данные элементы.

При этом должны соблюдаться следующие требования:

центр отверстия, принятого за основное, должен располагаться в узле сетки, а центры других отверстий - на одной из вертикальных или горизонтальных линий координатной сетки;

размеры и конфигурацию крепежных, конструктивных технологических отверстий следует выбирать по ГОСТ 11284-75: "Отверстия сквозные под крепежные детали". Они выбираются из ряда 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 1,0; 1,1; 1,2; 1,3; 1,4; 1,5 (мм);

ширина печатного проводника определяется в зависимости от электрических, конструкционных и технологических требований;

расстояние между проводниками, проводником и контактной площадкой должно быть не менее 0,7 мм.

Проводники на чертеже должны изображаться одной сплошной толстой линией, являющейся осью симметрии проводника. Действительная ширина оговаривается в технических требованиях. Проводники шириной более 2,5 мм изображаются двумя линиями, при этом, если они совпадают с линиями координатной сетки, численное значение ширины на чертеже не указывается. Все печатные проводники не должны иметь резких, перегибов. Вершины углов должны быть либо скруглены, либо ограничены изгибом углов в 45°, либо иметь плавные кривые переходы.

Изображение печатной платы с повторяющимися элементами допускается выполнять не полностью, без ущерба однозначности восприятия чертежа. При этом в технических требованиях должна быть указана закономерности расположения таких элементов.

Другие данные, необходимые для выполнения чертежа и изготовления печатной платы, записываются в технических требованиях.

2.4 Порядок выполнения чертежа печатной платы устройства гальванической развязки

Исходя из простоты электрической принципиальной схемы устройства гальванической развязки и состава изделий электронной техники, выбираем одностороннюю печатную плату. Размеры печатной платы выбираем - 70мм/50мм (из табл.1 "Методических указаний к заданию по инженерной графике. Вычерчивание печатных плат").

Приняв за ноль отсчета нижний угол печатной платы, в принятом масштабе (1:1) наносим координатную сетку в прямоугольной системе координат с шагом 2,5 мм.

Элементы электронной техники размещаем в порядке, приведенном на рис.3, с учетом того, что проводящий рисунок не должен содержать пересекающихся линий.

Диаметры отверстий под выводы изделий электронной техники и контактные площадки выбираем по размерам выводов согласно табл.2 "Методических указаний к заданию по инженерной графике. Вычерчивание печатных плат". Принятые условные обозначения отверстий, их диаметры и количество сводим в таблицу на чертеже печатной платы.

Отверстия для выводов элементов электронной техники соединяем проводниками, изображаемыми одной линией, являющейся осью симметрии проводника. Действительную ширину проводника записываем в технических требованиях (0,9±0,3 мм). При нанесении линий проводников необходимо учитывать, что они не должны иметь резких перегибов.

Размеры, не совпадающие с линиями координатной сетки, наносятся согласно требованиям ГОСТ 2.307-68.

Другие данные, необходимые для выполнения чертежа печатной платы и ее изготовления, записываются в технических требованиях.

Заключение

В данной курсовой работе я научился разрабатывать и выполнять чертежи схем электрических принципиальных по схеме структурной. Так же по схеме электрической принципиальной выполнять чертежи печатных плат. Я познакомился с видами и типами схем, с условными графическими изображениями элементов. Изучил требования ГОСТОв к выполнению схемы электрической принципиальной, к графическим документам, чертежам печатных плат. Я изучил правила выполнения схем электрических принципиальных, порядок выполнения чертежа печатных плат.

Курсовая работа состоит из пояснительной записки, в которой описаны все вышеперечисленные разделы. Графическая часть курсовой работы состоит из двух чертежей: схемы электрической принципиальной с перечнем элементов и чертежа печатной платы, на которой начерчена сама печатная плата и написаны технические требования.

Список использованной литературы

1. Камнев В.Н. Чтение схем и чертежей электроустановок. - М.: Высшая школа, 2006.

2. Романычева Э.Т., Иванова А.С. и др. Разработка и оформление конструкторской документации. - М.: Радио и связь, 2006.

3. ГОСТ 2.307 - ГОСТ 2.321. Общие правила выполнения чертежей. - М.: Издательство стандартов, 2010.

4. ГОСТ 2.417-90. Общие правила выполнения чертежей печатных плат. - М.: Издательство стандартов, 2010.

5. ГОСТ 2.701- 64. ЕСКД. Виды и типы. Общие требования к выполнению. - М.: Издательство стандартов, 2010.

6. ГОСТ 2.702-75. ЕСКД. Правила выполнения электрических схем. - М.: Издательство стандартов, 2010.

7. ГОСТ 2.703-74 - ГОСТ 2.758 - 81. Обозначения условные графические в схемах (Сборник): - М.: Издательство стандартов, 2010.

Размещено на Allbest.ru