2.2.10 Гнездо рп1500 выполняется по ост 16.0.506.006-77. Корпус выполнен из пластмассы. Способ крепления к несущей шасси - пара винтов.

Таблица 1 - Основные конструктивные параметры элементной базы

Наименование элемента	Обозначение на схеме	Вариант установки	Площадь одного элемента, мм^2	Количество элементов	Общая площадь, мм^2	Диапазон температур, °С
Микросхемы: КР142ЕН5А КР1533КП2 КР1533ТМ2 К555ИЕ19 К155ИР1	DА1 DD1 DD2 DD3 DD4	VI-в VIII-a VIII-a VIII-a VIII-a	237,5 153,6 156 156 156	1 1 1 1 1	237,5 153,6 156 156 156	-45…+100
Резисторы: МЛТ-0,125 СП3-16в	R1, R3- R15 R2	II-а	24 110	14 1	336 110	-60…+125
Конденсаторы: К50-6	С1 С2 С3	II-в II-в II-в	95 214 363	1 1 1	95 214 363	-60…+125
Диодные мосты: КЦ405И	VD1, VD2		484	2	968	-40…+85
Транзисторы: КТ315Б	VT1-VT4	II-в	21,6	4	86,4	-50…+60
Тиристоры: КУ201К	VS1-VS3		363	3	1089	-60…+85

Таким образом, с учетом выбранной элементной базы диапазон рабочих температур устройства составит –40...+60°С, что соответствует техническому заданию.

3. РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ РЭУ

3.1 Расчет габаритов основной печатной платы и платы питания

Общую площадь печатной платы найдем, используя следующую формулу:

, где

- площадь, необходимая для установки микросхем DD1-DD4 на печатную плату; - площадь, необходимая для установки резисторов на печатную плату;

- площадь, необходимая для установки тиристоров на печатную плату;

- площадь, необходимая для установки транзисторов на печатную плату;

- площадь, необходимая для установки конденсатора C1 на печатную плату.

Тогда общая площадь занимаемая ЭРЭ равна:

2337 мм².

Площадь печатной платы получим, учитывая коэффициент заполнения площади печатной платы:

3895 мм².

Рассмотрено несколько вариантов соотношения сторон печатной платы и был выбран следующий: 8080 мм по ГОСТ 10317-79.

Общую площадь платы питания найдем, используя следующую формулу:

, где

- площадь, необходимая для установки микросхемы DА1 на печатную плату;

- площадь, необходимая для установки диодных мостов VD1, VD2 на печатную плату;

- площадь, необходимая для установки конденсаторов C2, C3 на печатную плату.

Тогда общая площадь занимаемая ЭРЭ равна:

1784 мм².

Площадь печатной платы получим, учитывая коэффициент заполнения площади печатной платы:

2973мм².

Рассмотрено несколько вариантов соотношения сторон печатной платы и был выбран следующий: 5060 мм по ГОСТ 10317-79.

3.2. Объемно-компоновочный расчет

Для выбора рациональной компоновки блока переключателя трех гирлянд рассмотрим два возможных варианта. Варианты отличаются расположением внутренней аппаратуры.

Рациональная форма блока определяется по трем параметрам:

1. приведенная площадь наружной поверхности;

2. коэффициент приведенных площадей;

3. коэффициент заполнения объема.

По полученным габаритным размерам внутренней аппаратуры в зависимости от ее размещения определяем габаритные размеры рассматриваемых двух вариантов корпусов, которые представлены на рисунках 1,а и 1,б.

Определим объемы внутренней аппаратуры.

Для определения объема платы необходимо знать высоту самого высокого элемента, которая определяется с учетом превышения его над плоскостью платы. Для основной ПП она равна 39,5мм (Тиристор КУ201К).

Объем печатной платы ПП:

V= 808039,5 = 252800 мм³.

Высота платы питания она равна 49 мм (Конденсатор К50-6-16В-1000мкФ).

Объем платы питания:

V_п= 506049 = 147000 мм³.

Объем трансформатора :

V_тр= 603035 = 63000 мм³.

Объем розеток(3шт) :

V_р= (381827,7) 3 = 56840,4 мм³.

Объем тумблера :

V_т= (13,527,521) =7796,25 мм³.

Объем светодиода :

V_св=  520 = 643 мм³.

Объем, занимаемый внутренней аппаратурой:

V_ап= V+ V_п + V_тр + V_р + V_св + V_т = 5411799,65

Сравнение вариантов компоновки блоков.

С учетом зазоров между внутренними компонентами, и стенками корпуса, получим габаритные размеры корпусов обоих вариантов компоновки.

Размеры блока для первого варианта: длина A₁ = 115 мм, ширина В₁ = 125 мм и высота H₁ = 120 мм.

Размеры блока для второго варианта: длина А₂ = 170 мм, ширина В₂ = 125 мм и высота Н₂ = 65 мм.

Определяем полный объем первого (рисунок 1, а) и второго (рисунок 1, б) вариантов:

V₁ = A₁B₁H₁ = 115125120 = 1725000 мм³;

V₂ = A₂B₂H₂ = 17012565 = 1381250 мм³.

Площади поверхностей вариантов компоновки блока

S₁ = 2 (A₁B₁+B₁H₁+A₁H₁);

S₁ = 2 (115125+125120+115120) = 43175 мм²;

S₂ = 2 (A₂B₂+B₂H₂+A₂H₂);

S₂ = 2 (170125+12565+17065) = 40425 мм².

1. Приведенная площадь наружной поверхности

2. Коэффициент приведенных площадей

Составим отношение:

то есть, второй вариант блока наиболее оптимален по площади

наружной поверхности.

3) Коэффициент заполнения объема.

Коэффициент заполнения объема для первого и второго вариантов компоновки

блока, %:

Коэффициент заполнения объема для второго варианта компоновки блока больше в 1,33 раза, чем для первого варианта. Следовательно, во втором варианте объем используется более эффективно.

В качестве исходной компоновки блока выбираем первый вариант, т.к. он отличается простотой, высокой технологичностью и ремонтопригодностью и имеет больший коэффициент заполнения объёма по сравнению с первым вариантом.

4. КОНСТРУКТОРСКИЕ РАСЧЁТЫ

4.1 Расчет геометрических параметров печатной платы

Минимальная ширина печатного проводника по постоянному току для цепей питания и заземления:

где I_max - максимальный постоянный ток, протекающий в проводнике:

i_доп - допустимая плотность тока, А/мм²;

h - толщина проводника, мм,

Минимальная ширина проводника, исходя из допустимого падения напряжения на нем:

где  - удельное сопротивление, Оммм²/м;

l - длина проводника, м;

U_доп - допустимое падение напряжения, В;

.

Значения минимальной ширины печатного проводника по постоянному току для цепей питания и заземления b_min1 и минимальной ширины проводника, исходя из допустимого падения напряжения на нем b_min2 не должны быть меньше рассчитанных значений. Исходя из технических особенностей производства плат по 4 классу точности, выбираем ширину проводника равную 0,15 мм. Это значение больше чем b_min1 и b_min2.