4.2 Выбор метода изготовления и класса точности пп

Для соединения радиоэлементов электрической схемы проектируемого устройства (реле времени фотолюбителя) между собой, в качестве базовой несущей конструкции выбираем двухстороннюю печатную плату, изготовленную комбинированным позитивным методом. Учитывая, что при проектировании ПП используются интегральные схемы, а также высокий уровень насыщенности ПП навесными элементами по ГОСТ 23751 – 86 выбираем четвертый класс точности изготовления ПП.

В соответствии с тем, что максимальный диаметр выводов навесных элементов, размещаемых на плате реле времени, равен 1,0 мм (для подсоединения к плате проводного монтажа), то выбираем толщину платы [3, с. 8] и [4], равной 1,5 мм.

Материал изготовления печатной платы – стеклотекстолит фольгированный СФ-2Н-50Г-1,5 ГОСТ 10316-78.

Для рациональной компоновки проведем расчет элементов конструкции печатной платы в соответствии с ГОСТ 23751-86.

Исходные данные представлены в таблице 4.

Таблица 4 - Исходные данные

Параметры	Величина
Размеры печатной платы, мм	80´90
Расчетная толщина ПП HР, мм	1,5
Толщина фольги h, мм	0,05
Диаметры выводов ЭРЭ, мм Dвыв1 (микросхемы, резонатор ZQ1) Dвыв2 (конденсаторы, резисторы) Dвыв3 (VT1, C2, подходящие провода)	0,5 0,7 1,0
Максимальный постоянный ток Imax, А	0,2
Напряжение питания U, В	9
Допустимая плотность тока Jдоп, А/мм^2	38
Наибольшая длина проводника L, м	0,09

Основные конструктивные параметры печатных плат для четвертого класса точности (ГОСТ 23751-86):

• минимальное значение ном. ширины проводника t_min1, мм 0,15;

• номинальное расстояние между проводниками S, мм 0,15;

• допуск на ширину проводника с покрытием Dt, мм ±0,05;

• допуск на ширину проводника без покрытия Dt, мм ±0,03;

• допуск на расположение отверстий d_d, мм 0,05;

• допуск на расположение контактных площадок d_p, мм 0,15;

• допуск на отверстие при его диаметре £1 мм Dd, мм ;

• допуск на расположение проводников на ДПП d₁, мм 0,03;

• гарантийный поясок b_м, мм 0,05.

4.3 Расчет электромагнитной совместимости.

Устройство работает на низкой частоте 327680 Гц, поэтому расчет электромагнитной совместимости проводить нецелесообразно.

4.4 Расчет теплового режима.

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

Целью расчета является определение нагретой зоны модуля и среды вблизи поверхности ЭРЭ.

Конструкцию 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 3 приведены зависимость между перепадом температур Dt_k и выделяемой тепловой мощностью для блоков различных конструкций.

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.

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.

Рисунок 3 – График тепловой нагрузки блоков различной конструкции

Определим условную поверхность нагретой зоны S_з, м² для воздушного охлаждения [5, с. 145]

S_з=2×(A×B+(A+B)×H×К_з.о);

где A, B, H – геометрические размеры блока, м

A = 0,100 м; B = 0,100 м; H= 0,060 м.

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

Тогда, получим

S_з = 2×(0,100×0,100+(0,100+0,100)×0,060×0,39) = 0,0294 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=0,2 А.

Тогда, получим

Q = 0,2×9 = 1,8 Вт;

q_з = 1/0,0294 = 34,01 Вт/м²

Температура зоны не должна достигать максимального значения рабочей температуры элементов. Если устройство работает в не перегруженном режиме, тогда температура зоны должна быть меньше или равна Т_з=60⁰С. Максимальная температура окружающей среды, при которой устройство должно функционировать равна Т_с=40⁰С. Тогда перепад температур Dt_k будет определяться по формуле

Dt_k = Т_з-Т_с = 60–40 = 20 ⁰С

Способ вентиляции разрабатываемого устройства, можно определить по графику тепловой нагрузки блоков различной конструкции (рисунок 3). 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 блока реле времени фотолюбителя обеспечивает нормальный тепловой режим работы без обеспечения какой либо вентиляции.