- •Курсовой проект
- •Введение
- •1 Расширенное техническое задание
- •2. Анализ технического задания, электрической схемы, оценка элементной базы
- •2.1 Сравнительный анализ аналогов по техническим характеристикам
- •2.2 Описание и анализ работы электрической схемы
- •2.3 Оценка элементной базы.
- •3. Разработка конструкции рэу
- •3.1 Предварительная разработка конструкции устройства
- •3.2 Выбор типа электрического монтажа
- •3.3 Выбор способов защиты устройства от внешних воздействий
- •3.4 Окончательная разработка конструкции
- •4. Конструкторские расчеты
- •4.1 Расчет объемно-компоновочных характеристик устройства
- •4.2 Расчет печатного монтажа
- •4.3 Расчет по постоянному и переменному току
- •4.4 Конструктивно-технологический расчет
- •4.5 Расчет электрических параметров печатной платы
- •5. Выбор способа обеспечения нормального теплового режима устройства
- •Выводы и заключения
- •Список литературы
- •Приложение
4. Конструкторские расчеты
4.1 Расчет объемно-компоновочных характеристик устройства
Прежде, чем проводить расчет компоновочных параметров, определим размер печатной платы устройства. Площадь печатной платы рассчитаем, исходя из площади установочной поверхности элементов. Площади установочных поверхностей приведены в таблице 3.
Таблица 3 – Площади установочной поверхности элементов
Элементы |
Площадь одного элемента,мм2 |
Количество элементов |
Общая площадь,мм2 |
Резисторы R1-R18 Конденсаторы С1-C4 Транзисторы VT1,VT2 Транзистор VT3 Микросхемы DD1-DD4 Микросхема DA1 |
58,75 60 53,35 37,5 220 96,36 |
18 4 2 1 4 1 |
1057,5 240 106,7 37,5 880 96,36 |
Общую площадь печатной платы найдем, используя следующую формулу:
S=SR+SC+SDD+SVT, (1)
где SR– площадь, необходимая для установки резисторов на ПП;
SC - площадь, необходимая для установки конденсаторов на ПП;
SVT- площадь, необходимая для установки транзисторов на ПП;
SDD- площадь, необходимая для установки микросхем на ПП;
Общая площадь, занимаемая ЭРЭ на печатной плате:
Sобщ. = 1057,5 + 240 + (106,7 + 35,5) + (880 + 96,36) = 2418 мм2.
Площадь печатной платы рассчитаем по формуле:
SПП =Sобщ / 0,6 = 2418 / 0,6 = 4030 мм2. (2)
Рассмотрено несколько вариантов соотношения сторон печатной платы, но выбран размер 7070 мм по ГОСТ10317-79.
Для выбора рациональной компоновки блока используют три параметра:
приведенная площадь наружной поверхности;
коэффициент приведенных площадей;
коэффициент заполнения объема.
Рассмотрим два варианта компоновки блока (рисунок 2 а, б приложения). Посчитаем объемы модулей, входящих в устройство:
основной модуль: V10= 70x70x25 = 122500 мм3,
модуль индикации: V20= 60x30x15 = 27000 мм3.
Полный объем первого варианта:
V1=1008060=480000 мм3, (3)
площадь поверхности корпуса:
S1 = 2(hb+hl+lb) = 2ּ(100ּ80 + 100ּ60 + 80ּ60)=37600 мм2. (4)
Полный объем второго варианта:
V2= 1009060=540000 мм3, (5)
площадь поверхности корпуса:
S2 = 2(hb+hl+lb) = 2ּ(100ּ90 + 100ּ60 + 90ּ60) = 40800мм2. (6)
Приведенные площади наружной поверхности:
Sпр1 = S1 / V1 = 37600 / 480000=0,078 мм –1. (7)
Sпр2 = S2 / V2 = 40800 / 540000=0,075 мм –1. (8)
Для определения корпуса наиболее оптимального по площади наружной поверхности, воспользуемся следующим соотношением:
Кпр = Sпр1 / Sпр2 = 0,078 / 0,075 = 1,04. (9)
Так как соотношение Кпр1, то из двух вариантов второй вариант компоновки наиболее оптимален по площади наружной поверхности.
Коэффициент заполнения объема:
Кз.о.=Vп/ V. (10)
Для первого варианта:
, (11)
для второго варианта:
. (12)
Коэффициент заполнения объема больше у первого варианта компоновки, значит, у него объем используется более эффективно.
В качестве исходной компоновки блока выбираем первый вариант, т.к. у него расположение индикации более эргономично и коэффициент заполнения объема больше, чем у второго варианта.
4.2 Расчет печатного монтажа
Двухсторонняя печатная плата размером 7070 выполнена комбинированным позитивным методом из стеклотекстолита фольгированного СФ-2Н-50Г-1,5 (ГОСТ 10316-78) по четвертому классу точности.
толщина платы, мм 1,5;
максимальный ток, протекающий в проводнике, Imax, мА 100;
толщина фольги h, мм 0,05;
допустимая плотность тока iдоп, А/мм238;
допустимое падение напряжения на проводнике Uдоп, В 0,09;
удельное сопротивление печатного проводника , Оммм2/м 0,0175;
максимальная длина печатного проводника ℓ, м 0,05;
шаг координатной сетки, мм 1,25.
Основные конструктивные параметры печатных плат для четвертого класса точности (ГОСТ 23751-86):
минимальное значение номинальной
ширины проводника t1min, мм 0,15;
номинальное расстояние между проводниками S, мм 0,15;
допуск на ширину проводника без покрытия t, мм ±0,03;
допуск на расположение отверстий d, мм 0,05;
допуск на расположение контактных площадок p, мм 0,15;
допуск на отверстие d, мм;
допуск на расположение проводников на ДПП ℓ, мм 0,03;
гарантийный поясок bм, мм 0,05.