Проектирование мелодичного автомата

Размещено на http://www.allbest.ru/

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Глава 1. Расширенное техническое задание

1.1 Назначение (область применение)

1.2 Состав изделия

1.3 Техническое требование

1.4 Требование по надежности

1.5 Конструктивное требование

1.6 Ориентировочная номенклатура конструкторской документации

Глава 2. Анализ технического задания электрической схемы, оценка элементной базы

2.1 Сравнительный анализ аналогов

2.2 Анализ работы электрической схемы

2.3 Оценка элементной базы

Глава 3. Разработка конструкции

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 устройств

Глава 4. Конструкторские расчеты

4.1 Объемно-компоновочный расчет

4.2 Расчет печатного монтажа

4.3 Расчет по постоянному и переменному току

4.4 Конструктивно-технологический расчет

Глава 5. Выбор способа обеспечения нормального теплового режима устройства

Заключение

Список используемой литература



ВВЕДЕНИЕ

Цель данной конструкторской разработки состоит в проектировании мелодичного автомата, а также в том, чтобы научиться использовать нормативно-конструкторскую документацию при разработке изделия и ознакомиться с порядком построения, изложения и оформления конструкторской документации.

Существуют самые разнообразные электронные устройства, издающие мелодии по заранее заданной программе. Например, имитаторы пения птиц, электронные звонки, музыкальные шкатулки. В них звучит одна и та же мелодия, которая со временем надоедает.

Но если мелодия меняется всякий раз при включении автомата, иначе говоря, будет «программироваться» по случайному закону. Такой автомат будет рассмотрен в данной курсовой работе.

Задача курсового проекта:

* создать принципиальную схему регулируемого стабилизатора напряжения и тока;

* подобрать элементов;

* создание сборочного чертежа.

автомат мелодичный конструкторский стабилизатор



Глава 1. РАСШИРЕННОЕ ТЕХНИЧСЕКОЕ ЗАДАНИЕ

1.1 Назначение (область применение)

Разрабатываемое устройство - мелодичный автомат предназначен для использования в бытовых целях.

1.2 Состав изделия

Проектируемый мелодичный автомат состоит из:

· тактового генератора на микросхеме DD2;

· триггера DD3;

· «кодирующего» генератора на элементах DD1;

· буферного счетчика DD4,DD5.

1.3 Техническое требование

Напряжение питания, В 5;

Ток потребления не более, А- 0,2;

Длительность одного периода 0,1мс;

Перепад уровня звуковых импульсов 10 дБ;

Время восстановления 0,3…2с.

1.4 Требование по надежности

Требование по надежности наработка на отказ 10000-15000,интенсивность отказа 104, срок сохраняемости-12 лет.

Условия транспортировки всеми видами транспорта.



1.5 Конструктивное требование

Органы управления сигнализации вывести на панель. Масса, форма и габариты устанавливаются в процессе проектирования и так далее.

1.6 Ориентировочная номенклатура конструкторской документации

Ориентированная номенклатура конструкторской документации:

· схема электрическая принципиальная (А3);

· сборочный чертеж (А2-А3);

· спецификация (А4);

· печатный узел (А2);

· компоновка печатной платы (А4-А3).



ГЛАВА 2. АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СХЕМЫ, ОЦЕНКА ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ

2.1 Сравнительный анализ аналогов

Разработанное устройство по сравнению существующими аналогами должна отличаться дополнительными функциями или улучшенными параметрами.

Таблица 1: Сравнение технических характеристик устройств

Технические характеристики	Устройства
	1.	2.	Разрабатываемое устройство
Напряжение питания, В	+9	+9	Двухполярное напряжение +5, -5
Максимальное потребления тока, мА	0,15	0,15	0,2
Число каналов коммутации	5	5	10
Коммутируемая мощность коммутации устройства, Вт	9	10	10
Наличие индукции включенных каналов	0,8…1,5	0,8…1,5	0,5…1

Исходя из таблицы 1, можно сделать вывод, что проектируемое устройство обладает как преимуществами перед своим аналогом, так и недостатками.

Достоинства проектируемого устройства:

· по сравнению с аналогом время восстановления импульсов значительно уменьшилось;

· частота заполнения импульсов в рассматриваемом устройстве значительно выше чем у его аналога, поэтому определение времени срабатывания устройства не представляет сложности;

К недостаткам можно отнести:

· по сравнению с аналогом имеет большие токи потребления электронных схем.

· длительность периода данного прибора мала, поэтому он немного уступает аналогам по данному параметру.

2.2 Анализ работы электрической схемы

На элементах DD2.1 и DD2.2 собран тактовый генератор, определяющий темп исполнения мелодии. Сигнал с выхода элемента DD2.2 (вывод 8) подается на триггер DD3.1, являющийся в данном случае делителем частоты на два. На время, когда на выходном выводе 5 триггера присутствует уровень логической 1 (такт паузы), открывается элемент 2И-НЕ (DD1.3) и через него проходят импульсы с кодирующего генератора, собранного на элементах DD1.1 и DD1.2. Эти импульсы поступают на вход буферного счетчика DD4, на входах установки которого (выводы 1и 2) постоянно присутствует сигнал разрешения счета.

За время такта паузы счетчик многократно переполняется, поскольку емкость счетчика составляет 15 импульсов, а отношение периодов тактовых (0,5…1с) и «кодирующих» (0,02…0,04с) импульсов значительно превышает это число.

По окончании паузы элемент DD1.3 закрывается и на разрядных шинах счетчика остается двоичный код, соответствующий какому-то случайному числу (от 0 до 15). Этот код, поступающий на входы предварительной установки реверсивного счетчика DD5, определяет коэффициент деления этим счетчиком частоты опорного тонального генератора, выполненного на элементах DD2.3 и DD2.4. Одновременно на прямом выходе триггера DD3.1 (вывод 5) появляется уровень логического 0, разрешающий работу счетчика DD5. Импульсы опорного тонального генератора поступают на реверсивный вход счетчика (вывод 4) и начинают вычитаться из числа, записанного ранее в него (от «кодирующего» генератора).

В какой-то момент времени счетчик обнуляется и на выводе 13 его появляется уровень логического 0, который поступает на вход С (ввод 11) и разрешает запись информации с D-входов в соответственные двоичные разряды. А эта информация - не что иное, как полученный во время такта паузы случайный код. Из него вновь будут вычитаться импульсы опорного тонального генератора.

Таким образом, на выводе 13 счетчика DD5 будут появляться импульсы опорного тонального генератора, частота следования которых окажется уменьшенной в целое (но случайное) число раз. Но подавать такой сигнал на усилитель звуковых частот (ЗЧ) еще рано, поскольку коэффициент деления счетчика может быть и нечетным. Тогда появится неравенство длительностей импульсов и пауз между ними, что отразится на характере звучания. Чтобы исключить подобное, между счетчиком DD5 и усилителем мощности на транзисторе VT2 (он нагружен на динамическую головку BA1) включен дополнительный триггер DD3.2, позволяющий «симметрировать» сигнал.

На транзисторах VT1, VT3 выполнено реле времени, удерживающее мелодичный автомат включенным в течении 7…8с после нажатия кнопки пуска SB1. В момент нажатия кнопки почти мгновенно заряжается конденсатор C4, открывается транзистор VT3 и срабатывает реле К1. Контакты К1.1 отключают источник питания от зарядной цепи и блокируют кнопку. Конденсатор С4 начинает разряжаться через резистор R9.

Как только напряжение на конденсаторе, а значит, на источнике транзистора VT1 уменьшается до определенного значения, закроется транзистор VT3 и отпустит реле К1. Автомат отключится от источника питания.

В результате анализа работы электрической схемы устройства можно разделить на основной модель.

2.3 Оценка элементной базы

Применяемая элементная база широко распространена в отечественной промышленности, обладает свойствами безотказности, долговечности, сохраняемости и хорошими электрическими показателями, а также имеет много отечественных и зарубежных аналогов, что повышает ремонтопригодность изделия.

Микросхемы: В АСЭ использованы 4 микросхемы, и потребление тока очень мало. Микросхема DD1, DD2 - К155ЛА3, DD3 - К 155ТМ2, DD4 - К155ИЕ5, DD5 - К155ИЕ7.

Серия К155 имеет высокое быстродействие, высокую помехоустойчивость и небольшое, по сравнению с другими КМОП - микросхемами энергопотребление (ток потребления 10^-4 мА на один корпус микросхемы). Напряжение питания данной серии составляет 3…15 В. Поэтому электронный ключ сохраняет работоспособность при понижении питания аккумулятора до 3 В, только уменьшается расстояние его действия. Диапазон рабочих температур данной серии -40...+60 С.

Микросхема К155ЛА7 выполнена в корпусе 201.14-1, микросхемы К155ИЕ5, К155ТМ2, в корпусе 201.16-5, микросхема К155ИЕ7 - в корпусе 209,24-4. Устанавливаются на плате.

Резисторы: Применены резисторы общего назначения с металлодиэлектрическим проводящим слоем типа МЛТ-0,125, предназначенные для работы в цепях постоянного, переменного и импульсного тока. Характеризуются высокой стабильностью параметров, слабой зависимостью сопротивления от частоты и рабочего напряжения, высокой надежностью. Диапазон рабочих температур -60..+125⁰С. Устанавливаются на плате.

Конденсаторы: В качестве элементов емкости были выбраны конденсаторы типа КМ6. Устанавливаются на плате.

Конденсаторы постоянной емкости типов КМ6 характеризуются высокими электрическими показателями, небольшой стоимостью, большим сопротивлением изоляции, малым тангенсом угла потерь. Диапазон рабочих температур -60...+125 С.

Конденсатор К50 электролитический алюминиевый, предназначен для использования в бытовой технике, характеризуется небольшой стоимостью, маленькими габаритными размерами. Диапазон рабочих температур -60...+125 С.

Конденсатор типа К53 является танталовым, в них имеется серебро, а в некоторых моделях и палладий. Предназначены для работы в цепях постоянного тока. Диапазон рабочих температур -60...+125 С.

Транзисторы: В качестве транзисторов выбраны Кремниевые транзисторы КП302 мезо-элитаксиально-планарные p-n-p универсальные низкочастотные. Предназначены для работы в усилителях низкой частоты, операционных и дифференциальных усилительных преобразователях, в импульсных схемах. Выпускаются в пластмассовом корпусе с гибкими выводами и КТ801-815 мезо-планарные n-p-n составные универсальные низкочастотные мощные. Предназначены для работы в усилителях низкой частоты, ключевых схемах. Выпускаются в пластмассовом корпусе с жесткими выводами. Ставятся на плате.



ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ РЭУ

3.1 Предварительная разработка конструкции устройства

При разработке конструкции устройства были учтены требования, приведенные в разделе «Расширенное техническое задание». Объем устройства должен быть минимальным, а коэффициент заполнения - максимальным. Конструкция должна обладать достаточной механической прочностью, иметь защиту от дестабилизирующих факторов, а также обеспечивать удобство ремонта и эксплуатации РЭУ.

Связь между элементами, расположенными на печатной плате осуществляется печатным монтажом. Охранное устройство необходимо предохранять от пыли, воды и механических воздействий. Для этого применяется частичная герметизация устройства с помощью пластмассового корпуса.

Устройство имеет форму прямого параллелепипеда размером 147,5х165,5х21,5 мм, внутри которого расположена печатная плата размером 145х163 мм. На верхней панели корпуса расположена кнопка, а на боковой панели 2 отверстия - 1 отверстие для питающего провода от блока питания, 2 отверстие для коммутации блока с усилителем и динамиком.

3.2 Выбор типа электрического монтажа

В разрабатываемой конструкции используется два типа монтажа: печатный и объемный. Печатный монтаж применяется для соединения между собой радиоэлементов, входящих в функционально законченный узел - печатную плату. Объемный монтаж применяется для соединения друг с другом функционально законченных узлов схемы.



3.3 Выбор способов защиты устройства от внешних воздействий

Прибор необходимо предохранять от пыли, воды и механических воздействий. Для этого применяется частичная герметизация отдельных блоков устройства с помощью отдельно встроенного пластмассового бокса в общий корпус.

3.4 Окончательная разработка конструкции устройства

Музыкальный автомат -- электромеханический аппарат для автоматического воспроизведения музыкальных граммофонных пластинок.

Музыкальный автомат предназначен для наполнения музыкального фона кафе, ресторанов и других мест отдыха.



ГЛАВА 4. КОНСТРУКТОРСКИЕ РАСЧЕТЫ

4.1 Объемно-компоновочный расчет

Наименование элемента	Обозначение на схеме	Вариант установки	Установочная площадь, мм2	Диапазон температур, С
Микросхемы: K155ЛА3 К155ТМ2 К155ИЕ5 К155ИЕ7	DD1, DD2, DD3, DD4, DD5,	VIII-a VIII-a VIII-a VIII-a	148,5 171 171 551	-40..+60 -40..+60 -40..+60 -40..+60
Конденсаторы: КМ6-0,033мкФ КМ6- 0,1мкФ К53-1-50 мкФ К50-6-10мкФ	С1 C3 С2 С4	II-a II-а II-а II-а	120 120 15 15	-60..+125 -60..+125 -60..+125 -60..+125
Резисторы МЛТ-0,125	R1-R11	II-а	11.75	-60..+125
Кнопка	ВA1	-	275	-40..+70
Транзисторы КП302 КТ801 КТ815	VT1 VT2 VT3	II-а II-а II-а	54,59 94.17 94.17	-10..+100 -10..+100 -10..+100

Определим размер печатной платы зависящий от посадочных мест ЭР. Площади посадочных мест указаны в таблицы.

Таблица 2: Площади посадочных мест ЭРЭ для выбора рациональной компоновки блока используют три параметра:

приведенная площадь наружной поверхности;

коэффициент приведенных площадей;

коэффициент заполнения объема.

Для определения объема печатной платы ПП найдем ее размеры. Определяем общую площадь, занимаемую ЭРЭ, на печатной плате:



S = n • S_i = 2358,51 мм²; (1)

где i - количество ЭРЭ, устанавливаемых на ПП

С учетом рекомендуемого значения коэффициента заполнения площади ПП для бытовой РЭА, равного 0,6, получим значение площади ПП:

S_ПП = S/0,6 = 2358,51мм²/0,6 = 3930,85 мм²; (2)

Определим объем занимаемый ПП:

V_ПП = 19 = 54000мм³; (3)

Сравнение вариантов компоновки блоков:

Проанализируем два варианта компоновки печатной платы проектируемого устройства. Варианты различаются размерами: 1 вариант - стороны печатной платы 90х20 мм, 2 вариант - со сторонами 80х20 мм.

Полный объем первого и второго вариантов:

V₁ = А₁ • В₁• h₁ = 90·20·70 = 126000 мм³; (4)

V₂ = А₁ • В₁ • h₁ =80·20·80 = 128000 мм³; (5)

Площади поверхностей вариантов компоновки блока:

S₁ = 2 • (А₁В₁+В₁Н₁+А₁Н₁) = 19000 мм²; (6)

S₂ = 2 • (А₁В₁+В₁Н₁+А₁Н₁) =19200 мм²; (7)

1) Приведенная площадь наружной поверхности:

S_пр1 = S₁ / V₁ = 19000 / 126000 = 0,15 мм^-1 ; (8)

S_пр2 = S₂ / V₂ = 19200 / 128000 = 0,15 мм ^-1 ; (9)

2) Коэффициент приведенных площадей:

К_пр = S_пр / S_{пр. ш.} (10)

где S_{пр. ш} - приведенная площадь шара:

; (11)

где d - диаметр шара, мм.

Для блока, выполненного в виде шара, диаметр равен максимальной стороне блока, выполненного в форме прямоугольного параллелепипеда, т. е. Для первого варианта d₁ = 62,21 мм, а для второго d₂ =62,54 мм. Тогда,

S_{пр. ш1} = 6 / 62,21 = 0,096м^-1; (12)

S_{пр. ш2} = 6 / 62,54 = 0,095м^-1; (13)

Таким образом, коэффициент приведенных площадей, равен:

- коэффициент приведенных площадей первого блока

К_{пр 1} = 0,15 / 0,096 = 1,56 мм^-1; (14)

- коэффициент приведенных площадей второго блока

К_{пр 2} = 0,15 / 0,095 = 1,58 мм^-1; (15)

Так как отношение коэффициент приведенных площадей первого и второго блоков меньше 1:



(16)

то первый блок более оптимальный по площади наружной поверхности.

Коэффициент заполнения объема.

Объем, занимаемый аппаратурой:

V_а= V_п.п+V_г+ V_тумб =54000+8424+8400 =60824 мм³; (17)

Коэффициент заполнения объема для первого и второго варианта компоновки блока:

К_з.о.= V_А / V · 100%; (18)

- для первого варианта: К_з.о.1 = 67%;

- для второго варианта: К_з.о.2 = 65%.

Коэффициент заполнения объема для первого варианта компоновки блока меньше, чем для второго варианта. Следовательно, в первом случаи объем используется более эффективно. Рассмотрено несколько вариантов соотношения сторон ПП и был выбран следующий: 90х20 мм по ГОСТ10317-79.

По результатам расчетов основных компоновочных характеристик вариантов блоков, был выбран первый вариант компоновки, так как его объем используется наиболее эффективно.

4.2 Расчет печатного монтажа

Для соединения радиоэлементов электрической схемы проектируемого устройства между собой, в качестве базовой несущей конструкции выбираем двухстороннюю печатную. Учитывая, что при проектировании ПП используются интегральные схемы, а также высокий уровень насыщенности ПП навесными элементами по ГОСТ 23751-86 выбираем четвертый класс точности.

В соответствии с тем, что максимальный диаметр выводов навесных элементов, размещаемых на плате, равен 0,7 мм (конденсаторы), то выбираем толщину платы равной 1,5 мм.

Для конструкции модуля используются двусторонние печатные платы, изготовленные комбинированным позитивным методом. Материал изготовления печатной платы - стеклотекстолит фольгированный СФ-2Н-50Г-1,5 ГОСТ 10317-79.

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

Размер печатной платы в соответствии с ГОСТ 23751-86 равен 150х75 мм. Метод изготовления двусторонней печатной платы - комбинированный позитивный, по четвертому классу точности.

Исходные данные:

расчетная толщина печатной платы H_Р, мм 1,5;

толщина фольги h, мм 0,05;

диаметры выводов радиоэлементов:

D_выв1, мм - 0,3;

D_выв2, мм - 0,6;

D_выв3, мм - 0,7;

D_выв4, мм - 0,9;

D_выв5, мм - 2,3;

максимальный постоянный ток I_max, А 0,05;

напряжение питания U, В 5;

допустимая плотность токаJ_доп,(для меди) А/мм² 38;

наибольшая длина проводника L, м 1,34;

удельное объемное сопротивление материала

проводника, для меди , Оммм²/м 0,0175;

9) Толщина проводника h 0,005мм.

При проведении расчета будут использованы коэффициенты, допуски, параметры, которые соответствуют четвертому классу точности изготовления двусторонних печатных плат по ГОСТ 23751-86.

Сборочный чертеж устройства находится в приложении В

4.3 Расчет по постоянному и переменному току

Допустимое падение напряжения на проводниках не должно превышать 5% от питающего напряжения

U_доп = U • 0,05 = 5 • 0,05 = 0,25 В ; (19)

Определяем минимальную ширину печатного проводника по постоянному току для цепей питания и заземления:

мм ; (20)

Определяем минимальную ширину печатного проводника исходя из допустимого падения напряжения на нем

мм; (21)

где - удельное объемное сопротивление материала проводника, Оммм²/м. Для меди = 0,0175 Оммм²/м.

Для стабильной работы печатных проводников их ширина должна быть больше b_min1 и b_min2, поэтому ширину проводников принимаем равную 0,16 мм. Ширина проводников питания и заземления равна: b = 0,5 мм.

4.4 Конструктивно-технологический расчет

В печатных платах применяются монтажные металлизированные отверстия для установки ЭРЭ и переходные металлизированные отверстия для создания электрических связей между слоями.

Диаметр монтажного отверстия должен быть больше диаметра выводов навесных элементов на величину, удовлетворяющую условиям пайки и автоматической сборки ячеек.

Определяем номинальное значение диаметров монтажных отверстий:

D = D_выв + d_н.о + Д_з (22)

где d_н.о. - нижнее предельное отклонение от номинального диаметра монтажного отверстия,

Д_з - разница между минимальным диаметром отверстия и максимальным диаметром вывода ЭРЭ, принимаем Д_з = 0,1мм,

D_ном1 = D_выв1 + 0,1 + 0,2 = 0,3 + 0,1 + 0,2 = 0,6; (23)

D_ном2 = D_выв2 + 0,1 + 0,2 = 0,6 + 0,1 + 0,2 = 0,9; (24)

D_ном3 = D_выв3 + 0,1 + 0,2 = 0,7 + 0,1 + 0,2 = 1; (25)

D_ном4 = D_выв4 + 0,1 + 0,2 = 0,9 + 0,1 + 0,2 = 1,2; (26)

D_ном5 = D_выв5+ 0,1 + 0,2 = 2,3 + 0,1 + 0,2 = 2,6; (27)

Определяем минимальный диаметр металлизированного переходного отверстия.

Для максимального уплотнения монтажа диаметр переходных отверстий выбирается наименьшим. Однако, в связи c ограниченной рассеивающей способностью электролитов при гальванической металлизации необходимо выдерживать предельное соотношение между минимальным диаметром металлизированного отверстия и толщиной платы

D_Mmin H_Р • v = 1,5 • 0,33 = 0,495 мм; (28)

где H_Р - расчетная толщина печатной платы - 1,5 мм;

v - коэффициент, характеризующий отношение диаметра отверстия к толщине пластины = 0,33.

Так как число отверстий с различным диаметром должно быть минимальным, то принимаем диаметр переходного отверстия равным D_M = 1,9 мм.

Определяем диаметры контактных площадок. Минимальный эффективный диаметр контактных площадок:

; (29)

(30)

(31)

(32)

где b_M - расстояние от края просверленного отверстия до края контактной площадки (гарантийный поясок), равен 0,025мм, что соответствует 4 классу точности;

Расчет диаметров контактных площадок. Минимальный диаметр контактных площадок (Д_min) для ОПП и внутренних слоев МПП:



где h_ф - толщина фольги;

Д_{1 min} - эффективный минимальный диаметр контактной площадки.

мм (33)

мм (34)

мм (35)

мм (36)

где b_м - расстояние от края просверленного отверстия до края контактной площадки (гарантийный поясок), мм

- допуски на расположение отверстий и контактных площадок

мм (37)

мм (38)

мм (39)

мм (40)

Максимальный диаметр просверленного отверстия Д_{о max}, мм:



где - допуска на отверстие

Д_о - номинальный диаметр металлизированного отверстия, мм

мм (41)

мм (42)

мм (43)

мм (44)

Максимальный диаметр контактной площадки Д_max, мм:

мм (45)

мм (46)

мм (47)

мм (48)

Максимальный диаметр контактной площадки 2 мм.

Расчет ширины проводников. Минимальная ширина проводника для ДПП и наружных слоев МПП:

где - допуск на ширину проводника, мм

t_{1 min} - минимальная эффективная ширина проводника, мм



мм (49)

Максимальная ширина проводника:

мм (50)

Расчет минимального зазора между элементами проводящего рисунка. Минимальный зазор между проводником и контактной площадкой:

(51)

где L₀ - расстояние между центрами рассматриваемых элементов, мм

- допуск на расположение проводников, мм

мм (52)

мм (53)

мм (54)

мм (55)

Минимальный зазор между двумя проводниками:

мм (56)

Минимальный зазор между двумя контактными площадками:

мм (57)

мм (58)

мм (59)

мм (60)

Минимальный зазор для прокладки проводников в магистральном канале между двумя контактными площадками металлизированных отверстий:

(61)

где Д_{1 max}, Д_{2 max} - диаметры металлизированных отверстий;

N_л - число проводников в магистральном канале;

мм (62)

мм (63)

мм (64)

Таким образом, расчет показывает, что расстояние между элементами проводящего рисунка больше минимально допустимого значения и параметры печатного монтажа отвечают требованиям четвертого класса точности.

Расчет электрических параметров печатной платы.

К электрическим параметрам, которые должны учитываться при разработке печатных плат, относятся:

- омическое сопротивление проводников;

- допустимая токовая нагрузка;

- электрическая емкость и индуктивность печатных проводников;

- взаимоиндуктивность печатных проводников.

Сопротивление проводника из однородного металла (R)

,

Где - удельное электрическое сопротивление проводника - 0,0175мкОм/м;

- l - длина проводника 113мм;

- b - ширина проводника 0,15мм;

- h - толщина проводника, 38мм.

Ом (65)

При протекании по проводнику высокочастотного переменного тока распределение переменного тока в печатных проводниках происходит неравномерно за счет наличия поверхности эффекта.

Количественно явление поверхностного эффекта характеризуется эффективной глубиной проникновения тока. Для немагнитных проводников:

,



где f - частота, 10 Гц;

= 0,066 - коэффициент, зависящий от свойств токопроводящего материала и покрытия.

(66)

Сопротивление печатного проводника на высоких частотах

- удельное поверхностное сопротивление, Ом

=2,65*10^-4 - коэффициент, зависящий от свойств токопроводящего материала и покрытия.

(67)

(68)

На основании расчетов выполним трассировку( Приложение А).



ГЛАВА 5. ВЫБОР СПОСОБА ОБЕСПЕЧЕНИЯ НОРМАЛЬНОГО ТЕПЛОВОГО РЕЖИМА УСТРОЙСТВА

Модуль электронной аппаратуры второго уровня выше, например блок, представляет 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. Конструкция РЭА заменяем ее физической тепловой моделью, в которой нагретая зона представляется в виде параллелепипеда, имеющего средне поверхностную температуру t₀ и рассеиваемую тепловую мощность Р₀. В зависимости от ориентации модулей 1-го уровня различают три группы конструкций по характеру теплообмена в них.

Определим условную поверхность нагретой зоны S₃, м² для воздушного охлаждения:

S₃ = 2 • (ab + (a + b) • h • K_з.о.) ; (69)

где а, b, h - геометрические размеры блока, м:

а = 0,09 м;

b = 0,02 м;

h = 0,07 м.

K_з.о.- коэффициент заполнения объема (K_з.о.= 0,67).

Тогда, получим

S_з = 2(0,090,02+(0,09+0,02)0,070,67) = 0,004 м²; (70)

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

(71)

где Q - мощность, рассеиваемая блоком, Вт, вычисляемая по формуле, Вт

Q = I_max • U; (72)

где I_max - максимальный потребляемый ток для цепи питания;

U - напряжение питания.

Так как I_max = 3 А, а U = 220 В.

Тогда, получим

Q = 5 Вт; (73)

; (74)

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 = 60 ⁰С. Максимальная температура окружающей среды, при которой устройство должно функционировать равна Т_с = 25 ⁰С. Тогда перепад температур t_k будет определяться по формуле:

t_k = Т_з - Т_с = 60 - 25 = 35 ⁰С; (75)

Способ вентиляции разрабатываемого устройства, можно определить по графику тепловой нагрузки блоков различной конструкции. Учитывая, что в проектируемом блоке модули расположены горизонтально, получим что прибор относится к зоне 1-1', следовательно, устройству АСЭ вентиляция не требуется, т.е. нет необходимости применять специальные методы охлаждения.



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе выполнения курсового проекта был разработан мелодичный автомат в контрольном стенде. Применение цифровых микросхем и данный вариант схемы в приведенной конструкторской разработке позволило получить ряд преимуществ перед аналогичными устройствами.

Во время работы проведен анализ существующих аналогов, технического задания, электрической схемы и элементной базы. Проведен расчет теплового режима АСЭ, расчет основных компоновочных и конструкторских характеристик с соблюдением всех требований пунктов технического задания. Разработана техническая и конструкторская документация на АСЭ в соответствии с требованиями существующих стандартов.

Основной путь совершенствования разработанного устройства - это наращивание или замена элементной базы на усовершенствованные, что позволит улучшить функциональные возможности устройства и повысить качество проверки акустической аппаратуры.



СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. ГОСТ 2.762-85 Обозначения УГ в эл схемах частоты и диапазоны частот.

2. ГОСТ 2.737-68 ЕСКД. Обоз. Устройства связи.

3. ГОСТ 2.741-68 Обозн. Пр. акустических.

4. ГОСТ 2.744-68 Обоз. Устр. эл-запал.

5. ГОСТ 2.767-89 Обозн. Реле защиты..

6. ГОСТ 2.764-86 Интегральные оптоэлектронные элементы индикации.

7. ОСТ 4.010.030-81- Установка навесных элементов печатной платы.

8. Журнал радио №3,2002 год, Г. Федусов, статья «Регулируемый стабилизатор напряжения и тока».

9. Оформление спецификаций. Методические указания к практической работе по курсу «Конструктивно-технологические особенности проектирования и изготовления модулей аппаратурной реализации САУ». Ротапринт СГТУ, Саратов, 1998.

10. Разработка конструкции печатных плат. Методические указания к практической работе по курсу «Конструктивно-технологические особенности проектирования и изготовления модулей аппаратурной реализации САУ». Ротапринт СГТУ, Саратов, 1995.

Размещено на Allbest.ru

...