4.2.3.3 Расчёт ширины проводников

Минимальная ширина сигнального проводника:

t_min=t_{1 min}+1,5h_г+t,

где t_1min - минимальная эффективная ширина проводника (0,15 мм);

t - допуск на ширину проводника без покрытия (0,03 мм).

t_min=0,15+1,5·0,05+0,03=0,255 мм

Максимальная ширина проводника:

t_max=t_min+0,02.

t_max=0,255+0,02=0,275 мм.

Округлим максимальную ширину проводника до значения t_max=0,3 мм.

4.2.3.4 Расчёт зазоров между элементами проводящего рисунка

1) Минимальный зазор между сигнальным проводником и контактной площадкой:

,

где Lэ - расстояние между центрами рассматриваемых элементов;

_l - допуск на расположение проводника, мм.

В

УИТС.403274.023 ПЗ

ычислим значения для отверстий с диаметром , равным 1,6 мм, при Lэ=1,25мм:

(мм).

Вычислим значения для отверстий с диаметром , равным 2,0 мм, при Lэ=1,25мм:

(мм).

Вычислим значения для отверстий с диаметром , равным 2,0 мм, при Lэ=2,5мм:

(мм).

Вычислим значения для отверстий с диаметром , равным 2,3 мм, при Lэ=2,5мм:

(мм).

Вычислим значения для отверстий с диаметром , равным 2,7 мм, при Lэ=2,5мм:

(мм).

Результаты расчета показывают, что, минимальное расстояние между сигнальным проводником и контактной площадкой диаметром 1,6 мм равно 1,25 мм, а минимальное расстояние между сигнальным проводником и контактной площадкой диаметром 2,0 мм, 2,3 мм, 2,7 мм, равно 2,5 мм.

2) Минимальный зазор между двумя проводниками равен:

S_2min=L_Э–(t_max+2₁).

При Lэ=1,25мм:

S_2min=1,25-(0,3+20,03)=0,89(мм).

Таким образом, любые два из используемых проводника могут быть проведены на расстоянии 1,25 мм

3) Минимальный зазор между двумя контактными площадками:

S

УИТС.403274.023 ПЗ

_3min=L_Э–(D_maxКП+2_P).

Вычислим значения S_3min для диаметра , равного 1,6 мм, при Lэ=1,25мм:

S_3min=1,25-(1,6+20,15)= -0,65 (мм);

Вычислим значения S_3min для диаметра , равного 1,6 мм, при Lэ=2,5мм:

S_3min=2,5-(1,6+20,15)=0,6 (мм).

Вычислим значения S_3min для диаметра , равного 2,0 мм, при Lэ=2,5мм:

S_3min=2,5-(2,0+20,15)=0,2 (мм).

Вычислим значения S_3min для диаметра , равного 2,3 мм, при Lэ=2,5мм:

S_3min=2,5-(2,3+20,15)=-0,1 (мм).

Вычислим значения S_3min для диаметра , равного 2,3 мм, при Lэ=5,0мм:

S_3min=5,0-(2,3+20,15)=2,4 (мм).

Вычислим значения S_3min для диаметра , равного 2,7 мм, при Lэ=5,0мм:

S_3min=5,0-(2,7+20,15)=2 (мм).

Таким образом, минимальное расстояние между контактными площадками диаметрами 1,6 мм должно быть равным 1,25 мм, 2,0 мм – 2,5 мм, 2,3 мм и 2,7 мм – 5,0 мм.

Данный расчёт позволяет провести трассировку печатной платы.

Расчет электрических параметров печатной платы не проводится, так как данное устройство работает на низкой частоте, что означает малое влияние на проводники паразитных емкостей и индуктивностей.

УИТС.403274.023 ПЗ

4.3 РАСЧЁТ ТЕПЛОВОГО РЕЖИМА

Тепловой режим блока характеризуется совокупностью температур отдельных его точек. Целью расчета является определение нагретой зоны модуля и среды вблизи поверхности ЭРЭ.

Модуль электронной аппаратуры второго уровня и выше, например устройство ”шахматные часы”, представляет собой сложную систему тел с множеством внутренних источников теплоты. Поэтому при расчете тепловых режимов модулей используют приблизительные методы анализа и расчета.

К

Рисунок 2 - График тепловой нагрева

Рисунок 1

различной ко

струкции

1^/, 2^/, 3^/ – для вертикального расположения блоков;

1, 2, 3 – для горизонтального расположения блоков;

1, 1^/ – без вентиляции;

2, 2^/ – естественная вентиляция;

3, 3^/ – принудительная вентиляция.

q,

0

4

8

12

16

20

20

40

60

80

100

120

1

1'

2'

2

3'

3

t_k, ⁰С

24

28

32

44

36

40

48

онструкцию РЭА заменяем ее физической тепловой моделью, в которой нагретая зона представляется в виде параллелепипеда, имеющего среднеповерхностную температуру t_o и рассеиваемую тепловую мощность Р_о. В зависимости от ориентации модулей 1-го уровня различают три группы конструкций по характеру теплообмена в них. На рисунке 2 приведена зависимость между перепадом температур t_k и выделяемой тепловой мощностью для блоков различных конструкций.

t_k – перепад температур,⁰C

q – рассеиваемая

мощность, Вт/м²

УИТС.403274.023 ПЗ

Определим условную поверхность нагретой зоны S_з, м2 для воздушного охлаждения:

S_з=2·(A·B+(A+B)·H·К_з.о);

где А, B, H – геометрические размеры блока (A=0,17 м; B=0,1 м; H=0,04 м);

К_з.о – коэффициент заполнения объема (К_з.о =0,39).

Тогда получим:

S_з = 2·(0,17·0,1+(0,17+0,1)·0,04·0,33) = 0,042 м².

Определим удельную мощность нагретой зоны q₃, Вт/м², как количество теплоты, рассеиваемое с единицы площади:

q₃=Q/S₃,

где Q – мощность, рассеиваемая блоком, Вт, вычисляемая по формуле:

Q = I_max·U,

где I_max – максимальный потребляемый ток для цепи питания с напряжением питания U=9 В: I_max=0,009 А;

Тогда получим:

Q=0,009·9=0,081 Вт.

q_з=0,081/0,042=1,92 Вт/м².

Температура зоны не должна достигать максимального значения рабочей температуры элементов (п.2.3). Если устройство работает в неперегруженном режиме, тогда температура зоны должна быть меньше или равна Т_з=70ºС. Нормальная температура окружающей среды, при которой функционирует устройство, равна Т_с=25ºС. Тогда перепад температур t_k будет определяться по формуле

t_k =Т_з-Т_с = 70-25 = 45ºС.

Способ вентиляции разрабатываемого устройства можно определить по графику тепловой нагрузки блоков различной конструкции (рисунок 2). Учитывая, что в проектируемом устройстве модуль расположен горизонтально, получим, что прибор относится к зоне 1, следовательно, устройство не нуждается в вентиляции.

По результатам расчета делаем вывод, что разрабатываемая конструкция шахматных часов обеспечивает нормальный тепловой режим работы без обеспечения принудительной вентиляции.

УИТС.403274.023 ПЗ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе выполнения курсового проекта были разработаны электронные шахматные часы, предназначенные для контроля времени от 0 до 10 мин. Применение цифровых микросхем и данный вариант схемы в данной конструкторской разработке позволило получить следующие преимущества перед аналогичными устройствами:

- звуковая индикация;

- функция автоматической блокировки ;

- высокая точность измерения.

Была разработана конструкция шахматных часов. Во время работы был проведен анализ существующих аналогов, технического задания, электрической схемы и элементной базы. Были проведены расчет тепловых режимов, расчет основных компоновочных и конструкторских характеристик электронных шахматных часов с соблюдением всех требований пунктов технического задания. Также была разработана техническая и конструкторская документация на электронные часы в соответствии с требованиями существующих стандартов.

УИТС.403274.023 ПЗ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1 Виноградов Ю. Об использовании ИС К176ИЕ5 без кварцевого резонатора.- Радио, 1987.№7, с. 48.

2 Лучин С., Скопцов А., Козлов Н. Малогабаритные шахматы с часами. Сб."В помощь радиолюбителю", вып. 83.-М.:ДОСААФ, 1983.

3 Николаев И. М., Филинюк Н. А. Интегральные микросхемы. Справочник. М.: Радио и связь, 1992.

4 Усатенко С. Т., Каченюк Т. К., Терехова М. В. Выполнение электрических схем по ЕСКД: Справочник. – М.: Издательство стандартов, - 1989.

5 Фомина Н. Н. Разработка конструкции печатных плат. Методические указания к выполнению практической работы по дисциплине «Конструкторско-технологические особенности проектирования и изготовления модулей аппаратурной реализации САУ». – Саратов, 1995.

6 Фрумкин Г. Д. Расчет и конструирование радиоэлектронной аппаратуры: Учеб. пособие для радиотехнич. спец. техникумов. – 4-е изд. перераб. и доп. – М.: «Высшая школа», 1985.

7 Оформление спецификаций. Методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине «Конструктивно-технологические особенности проектирования и изготовления модулей аппаратурной реализации САУ». Фомина Н. Н. – Саратов, Издательство Ротапринт СГТУ, -1998.

8 Рациональный выбор несущих конструкций. Методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине «Конструктивно-технологические особенности проектирования и изготовления модулей аппаратурной реализации САУ». Фомина Н. Н. – Саратов, Издательство Ротапринт СГТУ, 1999.

9 Школа академика Власова: выпуск 1. Сборник методических трудов кафедры «Управление и информатика в технических системах» Балаковского института техники, технологии и управления. Под ред. Власова В. В. – М.: «Буркин», 1998.

УИТС.403274.023 ПЗ