Расчет печатной платы

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Конструкторский раздел

1.1 Расчет установочных размеров элементов

При расчете размеров печатной платы необходимо вычислить площади всех элементов схемы. При этом нужно учитывать установочную площадь элемента, которую вычисляют по формуле:

S_yст. = 1,25 · B · L, (1)

где B - ширина корпуса элемента, мм;

L - длина корпуса элемента, мм.

Для цилиндрических элементов площадь находится по формуле:

S_yст. = 1,25 · р · R, (2)

где R - радиус корпуса элемента, мм.

Необходимо так же вычислить объем, занимаемый элементом, по формуле:

V = 1,5 · B · L · H, (3)

где H - высота корпуса элемента, мм.

Для цилиндрических элементов объем находится по формуле:

V = 1,5 · р · R · H. (4)

Расчёт установочных площадей и объемов резисторов.

На рисунке 1 представлены размеры резистора МЛТ-0,125-680Ом±5% взятые из справочника по резисторам. [1]

Рисунок 1 Габаритные размеры резистора МЛТ-0,125-680Ом±5%

Расчет установочных площади и объема делаем согласно формулам (1) и (3). Резисторы R1…R12 имеют одинаковый размер, поэтому:

S_R1=…=S_R12 = 1,25 · 2,2 · 6 = 16,5 ммІ;

V_R1=…=V_R12 = 1,5 · 2,2 · 6 · 2,2 = 43,6 ммі.

Вычисляем общую площадь и необходимый объем для всех резисторов:

S_Rоб. = 12 · 16,5 = 198 ммІ;

V_Rоб. = 12 · 43,6 = 523,2 ммі.

Расчёт установочных площадей и объёмов конденсаторов.

На рисунке 2 представлены размеры конденсатора К50-17-16В-10мкФ±20%,которые были взяты из справочника.[1]

Рисунок 2 Габаритные размеры конденсатора К50-17-16В-10мкФ±20%

Делаем расчет установочной площади и объема конденсатора К50-17-16В-10мкФ±20% по формулам (2) и (4). Конденсаторы C5,C6 имеют одинаковые размеры, поэтому:

S_C5=S_С6 = 1,25 · р · 3,5= 48,1 ммІ;

V _C5=V_С6 = 1,5 · р · 3,5· 14 = 807,8 ммі.

На рисунке 3 представлены размеры конденсаторы К50-83-16В-0.1мкФ±20%, которые были взятии из справочника.[2]

Рисунок 3 Габаритные размеры конденсатора К50-83-16В-0.1мкФ±20%

Делаем расчет установочных площади и объема конденсатора К50-83-16В-0.1мкФ±20%по формулам (1) и (3).

S_С3 = 1,25 · 7,2 · 5 = 45 ммІ;

V_С3 = 1,5 · 7,2 · 5 · 3 = 162 ммі.

На рисунке 4 представлены размеры конденсаторы КМ-6-16В-0.01мкФ±20%,которые были взятии из справочника.

Рисунок 4 Габаритные размеры конденсатора КМ-6-16В-0,01мкФ±20%

Делаем расчет установочных площади и объема конденсатора КМ-6-16В-0,01мкФ±20% по формулам (1) и (3). Конденсаторы С1,С2,C4 имеют одинаковые размеры, поэтому:

S_С1=S_С2=S_С4 = 1,25 · 5 · 4 = 31,25 ммІ;

V_С1=V_С2=V_С4 = 1,5 · 5 · 4 · 2 = 150 ммі.

Вычисляем общую площадь и необходимый объем для всех конденсаторов.

S_Cоб. = 2 · 48,1 + 1 · 45 + 3 · 31,25 = 234,95 ммІ;

V_Cоб. = 2 · 807,8 + 1 · 162 + 3 · 150 = 2227,6 ммі.

Расчёт установочных площадей и объемов диодов.

На рисунке 5 представлены размеры диода ГД507А

Рисунок 5 Габаритные размеры диода ГД507А

Делаем расчет установочных площади и объема диода ГД507А согласно формулам (1) и (3). Диоды VD2,VD3 имеют одинаковые размеры, поэтому:

S_VD2=S_VD3= 1,25 · 2 · 5 = 12,5 ммІ;

V_VD2=V_VD3 = 1,5 · 2 · 5 · 2 = 30 ммі.

На рисунке 6 представлены размеры стабилитрона КС156А.

Рисунок 6 Габаритные размеры стабилитрона КС156А

Делаем расчет установочных площади и объема делаем согласно формулам (1) и (3).

S_VD1= 1,25 · 3 · 4,75 = 17,8 ммІ;

V_VD1= 1,5 · 3 · 4,75 · 3 = 64,125 ммі.

На рисунке 7 представлены размеры светодиода АЛ307АМ.

Рисунок 7 Габаритные размеры светодиода АЛ307АМ

Делаем расчет установочных площади и объема светодиода АЛ307АМ согласно формулам (1) и (3).

S_HL1= 1,25 · 6² · 3,14 = 141,3 ммІ;

V_HL1 = 1,5 · 6² · 7,1 · 3,14 = 1203,8 ммі.

Вычисляем общую площадь и необходимый объем для всех диодов:

S_VDоб. = 2 · 12,5 + 1 · 17,8 + 1 · 141,3 = 184,1 ммІ;

V_VDоб. = 2 · 30 + 1 · 64,125 + 1 · 1203,8 = 1327,9 ммі.

На рисунке 8 представлены размеры транзистора КТ315Б.

Рисунок 8 Габаритные размеры транзистора КТ315Б

Делаем расчет установочных площади и объема транзистора КТ315Б по формулам (1) и (3). Транзисторы VT1,VT3,VT4 имеют одинаковые размеры, поэтому:

S_VT1=S_VT3=S_VT4 = 1,25 · 3 · 7,5 = 46,9 ммІ;

V_VT1=V_VT3=V_VT4 = 1,5 · 3 · 7,5 · 5 = 168,75 ммі.

На рисунке 9 представлены размеры транзистора КТ814Б.

Рисунок 9 Габаритные размеры транзисторов КТ814Б и КТ351Б

Делаем расчет установочных площади и объема транзистора КТ814Б и КТ351Б по формулам (1) и (3).

S_VT2=S_VT5 = 1,25 · 5,1· 5,1 = 37,8 ммІ;

V_VT2=V_VT5 = 1,5 · 5,1 · 5,1 · 5,5 = 249,6 ммі.

Вычисляем общую площадь и необходимый объем для всех диодов:

S_VTоб. = 3 · 46,9 + 1 · 37,8 + 1 · 37,8 = 216,3 ммІ;

V_VTоб. = 3 · 168,75 + 1 · 249,6 + 1 · 249,6 = 1005,45 ммі.

Расчет установочных площадей и объемов микросхем.

Размеры корпуса микросхем КР1533ЛА3 и КР1533ТМ2 представлены на рисунке 10.

Рисунок 10 Габаритный чертеж корпуса микросхем КР1533ЛА3 и КР1533ТМ2

Делаем необходимые расчеты по формулам (1) и (3) согласно габаритам корпуса микросхемы. Микросхемы DD1,DD2 имеют одинаковые размеры, поэтому:

S_DD1=S_DD2 = 1,25 · 6 · 19,5 = 146,25 ммІ;

V_DD1=V_DD2 = 1,5 · 6 · 4 · 19,5 = 702 ммі.

Расчёт установочных площадей и объёмов кварц резонаторов.

Вычисляем общую площадь и необходимый объем для всех микросхем:

S_DDоб. = 2 · 146,25 = 292,5 ммІ;

V_DDоб. = 2 · 702 = 1404 ммі.

На рисунке 12 представлены размеры кварц резонатора РГ05-16ЕТ

Рисунок 11 Габаритные размеры кварц резонатора РГ05-16ЕТ

Делаем расчет установочных площади и объема кварц резонатора РГ05-16ЕТ по формулам (1) и (3).

S_ZQ1 = 1,25 · 10,4 · 4,4 = 57,2 ммІ;

V_ZQ1 = 1,5 · 10,4 · 7,1 · 4,4 = 487,3 ммі.

1.2 Расчёт полной площади печатной платы

Для определения полной площади печатной платы необходимо найти установочную площадь всех элементов, а затем учесть коэффициент увеличения. Коэффициент увеличения принимается равным 2…3.

Находим общую установочную площадь всех элементов по формуле:

S_об = S_Rоб + S_Cоб + S_VTоб + S_DDоб + S_ZQоб + S_VDоб, (5)

где S_Rоб, S_Cоб, S_VTоб, S_DD,об, S_ZQоб, S_HLоб, S_VD - общие установочные площади элементов, рассчитанные выше, мм.

S_об = 198 + 234,95 + 216,3 + 189,75+ 243,8 + 57,2 + 184,1= 1324,1 ммІ.

Находим полную площадь печатной платы по формуле:

S_пп = S_об · К_ув, (6)

где К_ув - коэффициент увеличения;

S_об - общая установочная площадь всех элементов, мм.

S_пп = 1324,1 · 3 = 3972,3ммІ.

Все полученные результаты вычислений представлены в таблице 1.

Таблица 1

Расчет полной площади и объема печатной платы

Элемент	B, мм	L, мм	H, мм	R, мм	S, ммІ	V, ммі	Кол., шт.	Sоб, ммІ	Vоб, ммі
Резисторы МЛТ	2	6	2	-	16,5	43,6	12	198	523,2
Конденсаторы К50-17	-	-	14	7	48,1	807,8	2	234,95	2227,6
Конденсатор К50-83	7,2	5	3	-	45	162	1	234,95	2227,6
Конденсатор КМ-6	5	5	4	-	31,25	150	3	234,95	2227,6
Диод ГД507А	2	5	2	-	12,5	30	2	184,1	1327,9
Стабилитрон КС156А	3	4,75	3	-	17,8	64,125	1	184,1	1327,9
Светодиод АЛ307АМ	6	7,1	6	-	141,3	1203,8	1	184,1	1327,9
Транзистор КТ315Б	3	7,5	5		46,9	168,75	3	216,3	1005,45
Транзистор КТ814Б	5,1	5,1	5,5	-	37,8	249,6	2	216,3	1005,45
Транзистор КТ351Б	5,1	5,1	5,5	-	37,8	249,6	2	216,3	1005,45
Микросхема КР1533ЛА3	5	19,5	4	-	146,25	585	1	702	1404
Микросхема КР1533ТМ2	5	19,5	4	-	146,25	585	1	702	1404
Кварц резонатор РГ05-16ЕТ	10,4	7,1	4,4		57,2	487,3	1	57,2	487,3

1.3 Составление схемы группировки элементов на печатной плате

Группировка элементов на печатной плате тестера полупроводниковых элементов производится таким образом, чтобы обеспечить наименьшую площадь печатной платы, а также обеспечить простоту компоновки.

На рисунках 12,13 представлены варианты группировки элементов на печатной плате.

Рисунок 12 Первый вариант группировки элементов на печатной плате

Рисунок 13 Второй вариант группировки элементов на печатной плате

1.4 Составление эскиза компоновки элементов и монтажных соединений

В соответствии с ГОСТ 10317-79 «Платы печатные. Основные размеры» диаметры монтажных, переходных, металлизированных и не металлизированных отверстий должны быть выбраны из ряда: 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 1,0; 1,1; 1,2; 1,3; 1,4; 1,5; 1,6; 1,7; 1,8; 2,0; 2,1; 2,2; 2,3; 2,4; 2,5; 2,6; 2,7; 2,8; 3,0 мм.

Таблица 2

Выбор диаметров монтажных отверстий в печатной плате

Элемент	Диаметр вывода, мм	Диаметр отверстия, мм	Кол-во выводов, шт.	Кол-во элементов, шт.	Кол-во отверстий, шт.
Резисторы МЛТ	0,6	0,9	2	12	24
Светодиод АЛ307АМ	0,6	0,9	2	1	2
Транзистор КТ315Б	0,6	0,9	2	3	6
Транзистор КТ351Б	0,6	0,9	2	1	2
Транзистор КТ814Б	0,6	0,9	2	1	2
Стабилитрон КС156А	0,56	0,9	2	1	2
Диоды ГД507А	0,6	0,9	2	2	4
Микросхема КР1533ЛА3	0,35	0,7	14	1	14
Микросхема КР1533ТМ2	0,35	0,7	14	1	14
Конденсаторы КМ-6	0,6	0,9	2	3	6
Конденсатор К50-83	0,6	0,9	2	1	2
Конденсаторы К50-17	0,5	0,8	2	2	4
Кварц резонатор РГ05-16ЕТ	0,5	0,8	2	1	2

Эскиз компоновки элементов и монтажных соединений представлен на рисунке 14.

Рисунок 14 Эскиз компоновки элементов и монтажных соединений

1.5 Разработка чертежа печатной платы

Печатная плата устройства стабильного терморегулирования была растрассирована в два слоя. Трассировка осуществлялась согласно с ГОСТ 23751-86 «Платы печатные. Основные параметры конструкции». Ширина проводников - 0,5 мм, допуск между проводником и элементом печатной платы 0,2 мм, допуск расстояний элементов печатной платы 0,2 мм, допуск между проводником и границей печатной платы 0,35 мм, допуск между проводником и отверстием 0,15 мм.

Верхний слой печатной платы представлен на рисунке 15.

Рисунок 15 Верхний слой печатной платы

Нижний слой печатной платы представлен на рисунке 16.

Рисунок 16 Нижний слой печатной платы

Площадь полученной печатной платы - 3575 мм², длина 55 мм, ширина 65 мм, а расчетная равна 3972 мм². Полученная площадь получилась меньше, так как при группировке, компоновке и трассировке все элементы располагались так, чтобы достичь наименьшего размера платы, что позволило сэкономить материал.

1.6 Разработка сборочного чертежа

печатный плата монтажный чертеж

Сборочный чертеж печатной платы устройства управления электронасосом разрабатывался в программе DipTrace в соответствии с ГОСТ 2.109-73 «Сборочные чертежи» и ГОСТ 29137-91 «Формовка выводов и установка изделий электронной техники на печатные платы. Общие требования и нормы конструирования».

Транзистор КТ315Б устанавливается на печатную плату способом, показанным на рисунке 17.

Рисунок 17 Установка на печатную плату транзистора КТ361Г

Расстояние между печатной платой и корпусами транзистора составляет 2 мм. Выводы выступают из платы на 1,5 мм.

Микросхема КР1533ЛА3 устанавливается на печатную плату способом, показанным на рисунке 18.

Рисунок 18 Установка на печатную плату микросхемы К561ЛЕ5

Расстояние между печатной платой и корпусом микросхемы составляет 1 мм. Выводы выступают из платы на 1,5 мм.

Резисторы МЛТ 0,125 устанавливаются на печатную плату способом, показанным на рисунке 19.

Рисунок 19 Установка на печатную плату резисторов МЛТ

Расстояние между печатной платой и корпусами резисторов составляет 1 мм. Выводы выступают из платы на 1,5 мм. Формовка вывода производится на расстоянии 2,5 от корпусов резисторов.

На рисунке 20 представлен вид сбоку печатной платы устройства сигнализатора отключения напряжения сети.

Рисунок 20 Вид сбоку печатной платы устройства стабильный терморегулятор

Размещено на Allbest.ru

...