Регулятор температуры и влажности в погребе

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.2 Описание сборочного  чертежа печатной платы. Требования  к формовке выводов, лужению и  пайке.

 

Сборочный чертеж печатной платы представлен в графической части. Лист 2. Для изготовления «Регулятор температуры и влажности в погребе» был выбран субтрактивный метод изготовления печатной платы. Для выполнения трассировки было решено изготавливать двухстороннюю печатную плату. Материал был выбран стеклотекстолит  фольгированный  СТФ-2-35. Согласно расчетам, приведённым в пункте 3.1, печатная плата имеет размеры 90х155 мм. Толщина диэлектрического основания платы была выбрана 1мм.

При размещении элементов на печатной плате был применен системный подход, так как было необходимо с одной стороны обеспечить плотную компоновку элементов, а с другой обеспечить наилучшие условия для трассировки, так как в схеме присутствуют 7 интегральных схем. В итоге было выбрано размещение элементов без применения регулярной структуры.

Монтаж элементов на плате проводить в соответствии с требованием ГОСТ 29.137-91 «Формовка выводов и установка изделий электронной техники на печатные платы». Поэтому минимальный размер от корпуса до места изгиба при формовке вывода установлен:

-Для резисторов, конденсаторов  0,5 мм;

-Для микросхем  1,0 мм;

-Для полупроводниковых  приборов  2,0 мм;

Минимальный внутренний радиус изгиба вывода,мм:

-для вывода толщиной  до 0,5 мм, включительно   0,5;

-для вывода толщиной  от 0,5 до 1,0, включительно   1,0;

-для вывода толщиной  свыше 1,0   1,5;

 

 

 

При обрезке выводов нужно учитывать, что за основания платы выводы должны выступать не менее чем по 1 мм с каждой стороны. В нашем случае, при толщине печатной платы 1 мм длина ножек должна быть не менее 3–4 мм.

Пайку проводить в соответствии с требованиями ГОСТ 23.592-96 «Общие требования к объемному монтажу изделий электронной технике и электротехнических». При пайке элементов следует использовать припой   ПОС-61 в соответствии с ГОСТ 21.930. Температуру паяльника установить в пределах от 240 до 280 ˚С. Время пайки на должно превышать 5с. Использовать флюс-гель марки ТТ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 РАСЧЁТНЫЙ РАЗДЕЛ

4.1 Расчет электрических  и конструктивных параметров  элементов печатной платы.

Расчет электрических и конструктивных параметров состоит из расчета диаметров монтажных и переходных отверстий, контактных площадок, ширины печатного проводника и падения напряжения на печатном проводнике.

При компоновке радиоэлектронной аппаратуры  должны быть учтены требования оптимальных функциональных связей между модулями, их устойчивость и стабильность, требования прочности и жесткости, помехозащищенности и нормального теплового режима, требования технологичности, эргономики, удобства эксплуатации и ремонта.

Также необходимо учитывать дополнительные требования: длина печатных проводников должна быть минимальна; количество пересечений печатных проводников должно быть минимально.

Диаметр монтажного отверстия рассчитывается по формуле 2:

dотв>dв  + ∆ + 2hг + δд ,        (2)                     

где dв - диаметр вывода элемента,  мм;

 ∆ - зазор между выводом  и монтажным отверстием, 0,5  мм;

hг - толщина гальванически наращенной меди, 0,005 мм;

δд - погрешность диаметра отверстия, ±0,01мм.

Рассчитаем диаметры отверстий для каждой группы элементов. Группы были созданы по принципу диаметра вывода.

 

 

         Диаметр монтажного отверстия для DA1, DA2, C6, C9

dотв=0.8+0.5+2х0.035+0.01=1.38 мм;

Диаметр монтажного отверстия для R1-R11, R13-R16, C1-C5, C7-C8, C10-C14

dотв=0.6+0.5+2х0.035+0.01=1.18 мм;

Диаметр монтажного отверстия для R12

dотв=0.5+0.5+2х0.035+0.01=1.08 мм;

Диаметр монтажного отверстия для ZQ1

dотв=0.35+0.5+2х0.035+0.01=0.93 мм;

Диаметр монтажного отверстия для ZQ2

dотв=0.45+0.5+2х0.035+0.01=1.03 мм;

Диаметр монтажного отверстия для VD1-VD2

dотв=0.86+0.5+2х0.035+0.01=1.44 мм;

Диаметр монтажного отверстия для VT3-VT4

dотв=0.99+0.5+2х0.035+0.01=1.57 мм;

Диаметр монтажного отверстия для HG1

dотв=1.8+0.5+2х0.035+0.01=2.38 мм;

Диаметр монтажного отверстия для DD2

dотв=0.53+0.5+2х0.035+0.01=1.11 мм;

Диаметр монтажного отверстия для DS1

dотв=0.599+0.5+2х0.035+0.01=1.179 мм;

 

 

Диаметр монтажного отверстия для DA3

dотв=0.35+0.5+2х0.035+0.01=0.93 мм;

Диаметр монтажного отверстия для SB-SWT

dотв=0.7+0.5+2х0.035+0.01=1.28 мм;

Диаметр монтажного отверстия для XT1-XT4,XP1

dотв=0.64+0.5+2х0.035+0.01=1.22 мм;

Диаметр монтажного отверстия для DD1

dотв=0.51+0.5+2х0.035+0.01=1.09 мм;

Диаметр монтажного отверстия для VT1-VT2

dотв=0.48+0.5+2х0.035+0.01=1.06 мм;

Диаметр монтажного отверстия для DD3

dотв=0.3+0.5+2х0.035+0.01=0.88 мм;

 

Диаметр контактной площадки рассчитывается по формуле 3:

dкп = dотв + 2b + c,        (3)                

где dотв – диаметр монтажного отверстия;  
b – минимально необходимая радиальная ширина кольца, 0,55 мм;

с – технологический коэффициент погрешности производства, ±0,05 мм.

Диаметр контактной площадки для DA1, DA2, C6, C9

dкп=1.38+1.1+0.1=2.58 мм;

Диаметр контактной площадки для R1-R11, R13-R16, C1-C5, C7-C8, C10-C14

dкп=1.18+1.1+0.1=2.38 мм;

 

Диаметр контактной площадки для R12

dкп=1.08+1.1+0.1=2.28 мм;

Диаметр контактной площадки для ZQ1

dкп=0,93+1.1+0.1=2.13 мм;

Диаметр контактной площадки для ZQ2

dкп=1.03+1.1+0.1=2.23 мм;

Диаметр контактной площадки для VD1-VD2

dкп=1.44+1.1+0.1=2.64 мм;

Диаметр контактной площадки для VT3-VT4

dкп=1.57+1.1+0.1=2.78 мм;

Диаметр контактной площадки для HG1

dкп=2.38+1.1+0.1=3.58 мм;

Диаметр контактной площадки для DD2

dкп=1.11+1.1+0.1=2.31 мм;

Диаметр контактной площадки для DS1

dкп=1.179+1.1+0.1=2.379 мм;

          Диаметр контактной площадки для DA3

dкп=0.93+1.1+0.1=2.13 мм;

Диаметр контактной площадки для SB-SWT

dкп=1.28+1.1+0.1=2.48 мм;

         Диаметр контактной площадки для XT1-XT4,XP1

dкп=1.22+1.1+0.1=2.42 мм;

 

Диаметр контактной площадки для DD1

dкп=1.09+1.1+0.1=2.29 мм;

Диаметр контактной площадки для VT1-VT2

dкп=1.06+1.1+0.1=2.26 мм;

 

Диаметр переходного отверстия определяется по формуле 4:

dпо=H*j          (4)

где H – толщина диэлектрика (1мм);

j – коэффициент, который зависит от вида электролита (борфтористый электролит – 0.4… 0.5).

dпо=1*0.5=0.5.

Для определения ширины печатного проводника необходимо рассчитать суммарный ток. Для этого перечислим ток потребления для каждого элемента

1. ATMEGA8-16AI - 3.6 мА;
2. SN75176BD - 70 мА;

 

3. DS1307 - 0.0005 мА;
4. AT24C64N-10SI-2.5 - 5 мА;
5. LM7805CT – 500 мА;
6. LM7812CT – 500 мА;
7. REG1117-3.3 – 800 мА;
8. МЛТ-0,125 - 0.625 мА;
9. МЛТ-0,25 - 0.1 мА;

 

10. СП3-19А – 3 мА;

 

11. 1N4004 – 1000 мА;
12. IRF1503S - 0.0002 мА;
13. 2N7002 – 300 мА;
14. HG1 - 1.2 мА;
15. SB-SWT – 50 мА;

Суммарный ток,  проходящий по печатному проводнику, рассчитывается по формуле 5:

I=I1+I2+…+In                                    (5)

I=3.6x10-3+70x10-3+0.0005x10-3+5x10-3+500x10-3+500x10-3+800x10-3+0.625x x10-3x14+0.25x10-3+3x10-3+1000x10-3x2+0.0002x10-3x2+300x10-3x2+1.2x10-3+50x10-3x5≈4.742 А;

Ширина печатного проводника рассчитывается по формуле 6:

t ≥I/ γдоп*h                                      (6)

где h- толщина проводника, 0.035 мм;

γдоп-допустимая плотность тока,  250 А/мм2;

I-ток проходящий через печатный проводник, А.

t=4.742/250*0.035=0.54 мм.

Исходя из значения толщины печатного проводника согласно ГОСТ 53.429-2009 «Платы печатные. Параметры и конструкции» по таблице №3 ГОСТа выбираем класс точности 2.

 

 

 

 

  Рассчитаем сопротивление проводника.

Сопротивление печатного проводника рассчитывается по формуле 7:                                 R=ƿ*(Ln/t*h)                             (7)

где Ln  – длина печатного проводника, мм;

ρ – удельное электрическое сопротивление проводника, 0,02Ом×мм2/м;

t – ширина печатного проводника, мм;

h – толщина печатного проводника, мм.

R=0.0175*(0.519/(0.54*0.035))=0.48 Ом.

Падение напряжения рассчитаем по формуле 8:

U= γдоп* ƿ* Ln         (8)

U=250*0,0175*0,519=2.27 В;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.2 Расчет технологичности  конструкции

 

4.2.1 Данный блок содержит  следующие элементы:

- ИМС в количестве 7 шт;

- Транзисторы в количестве 4 шт;

- Конденсаторы в количестве 14 шт;

- Резисторы в количестве 16 шт;

- Светодиоды в количестве 2 шт;

- Кнопки 5шт;

-ЖК-индикатор 1шт;

-Кварцевые резонаторы 2шт;

Все ИМС и электрорадиоэлементы стандартные

ИМС имеют 3 тип корпуса.

Корпус ИМС на 32 вывода (SMD) всего 32.

Корпус ИМС на 8 вывода (штыревые) всего 8.

Корпус ИМС на 8 вывода (штыревые) всего 8.

Корпус ИМС на 8 вывода (штыревые) всего 8.

Корпус ИМС на 3 вывода (штыревые) всего 2х3=6.

Копус ИМС на 4 вывода (планарные) всего 4.

Транзисторы имеют 2 типоразмера. Транзисторы имеют по 3 вывода, следовательно, 3х4=12 выводов.

Конденсаторы имеют 3 типоразмера. Конденсаторы имеют по 2 вывода, следовательно, 2х14=28выводов.

Резисторы имеют 3 типоразмера. Резистор СП3-19А имеет 3 вывода, следовательно, общее количество выводов 3. Резисторы МЛТ 0,125 и МЛТ 0,25 имеют по 2 вывода, следовательно, 2х15=30 вывода.

Светодиоды имеют 1 типоразмер с 2 выводами, следовательно, количество выводов 2х2=4.

Кнопки имеют 1 типоразмер с 4 выводами, следовательно,  общее количество выводов 5х4=20.

 

Кварцевые  резонаторы имеют 1 типоразмер с 2 выводами, следовательно,  общее количество выводов 2х2=4.

Жк-индикатор имеет 1 типоразмер с 16 выводами, следовательно,  общее количество выводов 16.

 

Данная конструкция содержит одну оригинальную деталь:

- Печатная плата; 

 

4.2.2 Расчет показателей  технологичности

 

Рассчитаем конструкторские показатели технологичности

- коэффициент применяемости  деталей:

КПД=1-Дтр ор/Дтр общ=1-1/10=0,9               (8)

Где Дтр ор – число типоразмеров оригинальных деталей;

Дтр общ – общее число типоразмеров деталей;

- коэффициент применяемости  ЭРЭ:

Кп эрэ=1-Нтр ор эрэ/Нтр эрэ=1-0/10=1                (9)

Где Нтр ор эрэ – число типоразмеров оригинальных ЭРЭ;

Нтр эрэ – общее число типоразмеров ЭРЭ;

- коэффициент повторяемости  ИМС и микросборок:

Кпов ис=1-Нтр ис/Нис=1-6/7=0,142      (10)

Где Нтр ис – число типоразмеров корпусов ИМС;

Нис – общее число ИМС;

- коэффициент использования  ИМС и микросборок:

Кисп ис=Нис/(Нис+Нэрэ)=7/(7+16+14+4+2+5+2+1+5)=0,125  (11)

Где Нэрэ – общее число ЭРЭ;

- коэффициент повторяемости  ЭРЭ:

Кпов эрэ=1-Нтр эрэ/Нэрэ=1-10/56=0,821     (12)

Где Нтр эрэ – общее число типоразмеров ЭРЭ;

Нэрэ – общее число ЭРЭ;

 

 

- коэффициент повторяемости  ПП:

Кпов пп=1-Нтр пп/Нпп=1-1/1=0      (13)

Где Нтр пп – число типоразмеров печатных плат;

Нпп – общее число печатных плат;

Рассчитаем технологические показатели технологичности

- коэффициент автоматизации  и механизации монтажных соединений

Кам=Нам/Нм=163/181=0,901      (14)

Где Нам – число монтажных изделий, выполняемых с использованием автоматизации и механизации;

Нм – общее число монтажных изделий;

Коэффициент механизации подготовки ЭРЭ к монтажу примем равным Кмп эрэ=1, так как все данные ЭРЭ можно подготовить к монтажу механизированно.

Коэффициент автоматизации контроля и настройки примем равным Кмкн=0,7.

Определим коэффициент применения типовых технологических процессов. При изготовлении данной конструкции применяются следующие типовые технологические процессы: ТТП изготовления ПП, ТТП подготовки ЭРЭ к монтажу, ТТП пайки компонентов со штыревыми выводами. Поэтому Ктп=4/4=1

Рассчитаем значение комплексного показателя технологичности: