Разработка платы датчика взлома двери

Расчет изгибающего напряжения при воздействии линейного ускорения

Максимальный прогиб при нагрузке Q = m (U + g) равен:

Прогиб при линейном ускорении и одиночном ударе:

где A_z = 0,16 - коэффициент, зависящий от способа крепления.

0,000545 м

0,00278 м

Принимаем за прогиб балки - минимальное значение из получившихся из расчета данных:

Z = min{Z_aa,Z_bb};

Z = Z_aa =0,000545 м.

Расчет изгибающего механического напряжения:

при l = a:

при l = b:

Итак, максимальное механическое напряжение под действием линейного ускорения 2g составляет Н/м². Это значение является допустимым так как для стеклотекстолита максимальное механическое напряжение, выдерживаемое материалом, составляет не менее 10010⁶ Н/м².

Расчет теплового режима печатного узла

1 Расчет размеров нагретой зоны

Определение объема деталей:

Общий объем деталей:

V_дет= V_м+ V_р+ V_д+ V_к+ V_раз +V_пи +Vтр = 3,2710^-5 м³;

где V_м - объем микросхем ; V_р - объем резисторов ; V_д- объем диодов ; V_к- объем конденсаторов ; V_раз- объем разъема ; Vтр- объем транзистора ; V_пи- объем пьезокерамического излучателя звука.

Используем принцип усреднения:

Эффективная толщина нагретой зоны:

м,

где = 0,0015 м - толщина печатной платы;

V_дет = 3,2710^-5 м³ - объём деталей установленных

на печатной плате;

L₂ = 0,048 м-длина печатной платы;

L₃ - 0,03м - ширина печатной платы;

Расчёт среднеповерхностной температуры зоны

Исходные данные для расчёта:

L₁ = _эфф = 0,0242 м

L₂ = 0,048 м;

L₃ = 0,03 м;

_з = 0,93 - степень черноты платы;

t_ср = 310 К - температура среды

P = 1 Вт - мощность, рассеиваемая зоной;

= 1 К - точность вычисления температуры;

Порядок расчета:

Задаем перегрев зоны t^I_з - относительно окружающей среды в 1-ом приближении (5-10 градусов Кельвина)

Определяем температуру зоны в 1-ом приближении:

t_з = t_ср+ t^I_з [К]

Рассчитываем среднюю температуру между нагретой зоной и средой

t_m = 0,5(t_з+t_ср) [К]

Рассчитываем площадь поверхности зоны:

S_з=2(L₂L₃+L₂L₁+L₃L₁), [м²]

Находим определяющий размер эквивалентного куба:

[м]

Определяем вид теплового потока от зоны к среде по условию:

Если условие выполняется, то коэффициент теплообмена определяется по закону 1/4, иначе по закону 1/3:

Для конвективного:

 Вт/К],

где t_з - предполагаемая температура зоны,

t_c -температура среды,

А₂ - коэффициент теплопередачи, зависит от вида окружающей среды, для воздуха А₂ = 1,34 (при 313 градусах Кельвина), А₂ =1,36 (при 303 градусах Кельвина).

8. Для лучевого: _лс = _к 5,5710^-8 [(t_з⁴ - t_ср⁴) / ( t_з - t_ср)]S_з

Находим суммарную тепловую проводимость:

^I= _зс + _лс

Находим реальный перегрев корпуса:

,

Проверяем условие t^I_з - t^I_зр<

Если условие выполняется, то принимают перегрев зоны: t_з = t^I_зр

Если условие не выполняется, то проводим расчет во втором приближении принимая t^II_з = t^I_зр и повторяют начиная со второго пункта. Расчет заканчивается в том приближении, в котором выполняется условие t^I_з - t^I_зр<

Расчет: Первое приближение:

t^I_з = 10 К

t^I_з = 310 + 10 = 320 К

t_m = 0,5 (630) = 315 К

S_з = 2 (0,048 0,03+ 0, 048 0,0242 + 0,03 0,0242 ) = 0,003м²

L = 0,022 м

(0,84/0,022)³ = 55663 10 55663

_зс = 0,087 Вт /К,

_лс = 0,116 Вт/К

^I = 0,203 Вт/К

t^I_зp = 1/0,203 = 4,92К

t^I_з - t^I_зр= |10 - 4,92| = 5,08 >

т.к. 5,08 > , то = 4,92 К.

Второе приближение:

t^II_з = 4,92 К

t^II_з = 310 + 4,92= 314,92 К

t_m = 312,23 К

S_з = 0,003м²

L = 0,022 м

(0,84/0,022)³ =55663 4,46 55663

_зс = 0,102 Вт/К,

_лс = 0,105 Вт/К

^II = 0,207 Вт/К

t^II_зp = 1/0,207 = 4,83 К

t^II_з - t^II_зр= |4,92 - 4,83| 0,09 <

т.к. 0,09 < , то = 314,92 К.

Реальный перегрев зоны относительно среды t^II_зр = 4,83 К. Из расчёта видно, что дополнительных мер по охлаждению платы не нужно, так как все элементы при таком значении перегрева сохраняют свою работоспособность.

• Обоснование выбора экранирования
• Данная печатная плата изготовлена из текстолита марки СФ-1-35 толщиной 1,5 фольгированного с обеих сторон .Фольга со стороны деталей использована в качестве экрана, защищающего плату от возможности появления электростатических наводок, за счет паразитных емкостей. Дополнительное экранирование не требуется поскольку датчик спроектирован таким образом, что он не подвергается др. видам наводок.
• Заключение
• В данном курсовом проекте была проведена разработка печатного узла датчика взлома двери. В процессе разработки был проведен расчет надежности, виброустойчивости, теплового режима, и других конструкторско-технологических параметров разрабатываемого устройства. Проведенные расчеты показали полное соответствие разработанного устройства требованиям технического задания. Использованные материалы и детали - стандартные (кроме печатной платы), нестандартных изделий в конструкции датчика взлома двери использовано не было.
• Список литературных источников
• 1. Справочник «Разработка и оформление конструкторской документации РЭА» под редакцией Э.Т.Романычевой
• 2. К.П.Поляков «Конструирование приборов и устройств радиоэлектронной аппаратуры»
• 3. Г.Д.Фрумкин «Расчет и конструирование радиоэлектронной аппаратуры»
• 4. В.П.Гусев « Производство радиоаппаратуры»
• 5. Б.Козлов, И. Ушаков «Справочник по расчету надежности»
• 6. Справочник конструктора РЭА под редакцией Р.Г.Варламова
• 7. П.П.Гель, Н.К.Иванов -Есипович «Конструирование и микроминиатюризация радиоэлектронной аппаратуры»
• 8. Справочник радиолюбителя конструктора
• 9. Журналы «Радио» : №7,2006г; №2,2006г; №8, 2002г; №8,2004г; №11,2005г; №3,2007г
• 10. Методичка по расчету надежности под редакцией Виноградовой Г.В.
• Приложение
• Таблица Предельные значения технологических параметров

Наименование коэффициента	Обозначения	Величина
Толщина предварительно осажденной меди, мм	hпм	0,005 - 0,008
Толщина наращенной гальванической меди, мм	hг	0,050 - 0,060
Толщина металлического резиста, мм	hр	0,020
Погрешность расположения отверстия относительно координатной сетки, обусловленная точностью сверлильного станка, мм.	o	0,020 - 0,100
Погрешность базирования плат на сверлильном станке, мм	б	0,010 - 0,030
Погрешность расположения относительно координатной сетки на фотошаблоне контактной площадки, мм	ш	0,020 - 0,080
Погрешность расположения относительно координатной сетки на фотошаблоне проводника, мм	шt	0,030 - 0,080
Погрешность расположения печатных элементов при экспонировании на слое, мм	э	0,010 - 0,030
Погрешность расположения контактной площадки на слое из-за нестабильности его линейных размеров, % от толщины	м	0 - 0,100
Погрешность расположения базовых отверстий на заготовке, мм	з	0,010 - 0,030
Погрешность расположения базовых отверстий на фотошаблоне, мм	п	0,010 - 0,050
Погрешность положения контактной площадки на слое, обусловленная точностью пробивки базовых отверстий, мм	пр	0,030 - 0,050
Погрешность положения контактной площадки, обусловленная точностью изготовления базовых штырей пресс-формы, мм	пф	0,020 - 0,050
Погрешность диаметра отверстия после сверления, мм	d	0,010 - 0,030
Погрешность изготовления окна фотошаблона, мм	Dш	0,010 - 0,030
Погрешность на изготовление линии на фотошаблоне, мм	tш	0,030 - 0,060
Погрешность диаметра контактной площадки фотокопии при экспонировании рисунка, мм	Э	0,010 - 0,030
Примечание:	- погрешность расположения; - погрешность размеров.

Датчик взлома двери

Размещено на Allbest.ru