 |
Разработка печатной платы и передней панели
|
|
|
|
В настоящее время разработано большое число конструктивно-технологических разновидностей коммутационных плат. В зависимости от числа проводящих слоев платы разделяются на односторонние, двухсторонние, многослойные; по конструктивному исполнению: на жесткие и гибкие платы, а также платы с проводным монтажом.
Односторонние печатные платы выполняются на слоистом прессованном или рельефном литом основании без металлизации или с металлизацией отверстий. Платы на слоистом диэлектрике просты по конструкции и экономичны в изготовлении. Их применяют в бытовой аппаратуре, блоках питания, устройствах техники связи. Высокую технологичность и нагревостойкость имеют рельефные литые платы, на одной стороне которых расположен печатный контакт, а на другой - объемные элементы.
Более надежны в эксплуатации платы с металлизированными отверстиями. Двухсторонние печатные платы имеют проводящий рисунок с обеих сторон диэлектрического или металлического основания, а необходимые соединения выполняются с помощью металлизированных отверстий. Такие платы позволяют реализовать более сложные схемы, обладают повышенной плотностью монтажа и надежностью соединения двухсторонних печатных плат с металлическим основанием, имеют лучший теплоотвод, однако требуют нанесения изоляционного покрытия и сложны в изготовлении.
Основные технические требования к печатным платам.
1. Габаритные размеры ПП не превышают установленных значений для следующих типов: особо малогабаритных - 60´90 мм; малогабаритных - 120´180 мм; крупногабаритных - 240´360 мм; для МПП - 200´240 мм.
Толщина ПП выбирается из следующего ряда значений: 0.8, 1.0, 1.5, 2.0, 2.5, 3.0мм. Допустимые отклонения по толщине не должны превышать: при толщине до 1 мм - ±0.15 мм; до 2 мм - ±0.20 мм; до 3 мм - ±0.30 мм. Печатные платы, как правило, имеют прямоугольную форму с соотношением сторон - 1:1, 1:2, 2:3, 2:5.
|
|
|
2. Плотность монтажа определяется шириной проводников и расстоянием между ними. В соответствии с ГОСТ 23751-79 для печатных плат установлено три класса точности монтажа:
1 - допускающий минимальную ширину и зазоры между проводниками 0.5 мм;
2 - когда минимальная ширина и зазоры между проводниками 0.25 мм на наружных слоях, 0.2 мм - на внутренних слоях плат.
3 - допускающий минимальную ширину проводников и зазоры между ними 0.15 мм.
3. Трассировку рисунка схемы проводят по координатной сетке с шагом по ГОСТ 10317-77 2.5 и 1.25 мм, а так же 0.625 мм.
Минимальные диаметры отверстий, располагаемых в узлах координатной сетки, зависят от максимального диаметра вывода навесного элемента, наличия металлизации и толщины платы.
4. Плотность тока в печатных проводниках наружных слоев плат не должна превышать 20 А/мм2.
5. Сопротивление изоляции зависит от материала диэлектрического основания и характера электрических цепей, для стеклотекстолита оно должно быть не менее 104 МОм.
6. Плотность сцепления печатных проводников с основанием не менее 15 МПа.
7. Допустимый уровень рабочего напряжения зависит от расстояния между проводниками: для 2 и 3 классов Uраб - до 50 В, 1 класс Uраб - до 100 В.
8. Контактные площадки должны смачиваться припоем за 3-5 секунд и выдерживать не менее 3-х перепаек. Измеритель амплитуды УЗ-вибраций содержит плату измерителя. В соответствии с ГОСТ 23751-79 плата измерителя относится ко второму классу плотности монтажа. Данная плата двухсторонняя и малогабаритная, так как ее размеры 125´70 мм; толщина платы 1.5 мм. Отношение сторон примерно равно 1:2. Плата содержит 212 отверстий, из них 209 металлизированы. Изготавливается комбинированным позитивным методом. Диаметры контактных площадок 1.92, 2.12, 2.32, 2.4 мм. Толщина металлизации отверстий 20 мкм. Значение рабочего напряжения для проводников не превышает 9В.
|
|
|
На плате измерителя размещены все элементы схемы: микросхемы, активные и пассивные элементы.
После изготовления плата покрывается сплавом «Розе». Плата относится ко 2-му классу по плотности монтажа.
Для создания хорошего внешнего вида прибора при конструировании следует, в первую очередь, стремиться к соблюдению соотношений габаритных размеров блока.
Исходные данные для разработки передней панели включают: техническое задание (ТЗ) на разработку устройства РЭА с указанием характеристик внешних условий и особенностей работы оператора; схема электрическая принципиальная с указанием на ней элементов индикации управления и коммутации; описание порядка работы с прибором.
Началу разработки лицевой панели устройства РЭА предшествует анализ исходных данных, который позволяет конкретизировать эти данные и определить их количественные характеристики.
В результате анализа ТЗ на разработку РЭА должны быть определены: особенности установки аппаратуры на объекте и работы с нею (стоя, сидя; режима работы, контроля и ремонта); комфортность внешних условий (тепло, влажность, освещенность, вибрация, шумность и т.п.)
Из анализа особенностей установки аппаратуры определяются:
зоны досягаемости рук оператора (l - расстояние оператора до лицевой панели);
зона обзора (hгл - высота глаз оператора над лицевой панелью); Zгор и Zверт - горизонтальный и вертикальный углы обзора).
Из анализа комфортности внешних условий определяются:
уровень внешней освещенности (Е - освещенность поверхности лицевой панели в люксах (лк));
тепловые условия работы;
уровень влажности (определяет необходимость герметизации лицевой панели и ее элементов;
наличие вибрации и шума, которым подвергается оператор (что ухудшает точность и скорость считывания показателей с индикаторов и определяет требования к конструкции индикаторов и выбору их типа).
По результатам анализа ТЗ моно выполнить следующие расчетные оценки:
определить предельные размеры лицевой панели (максимальные и минимальные размеры длины и высоты);
|
|
|
определить максимально допустимый размер знаков и символов на лицевой панели и индикаторных устройствах;
определить требуемые светотехнические характеристики индикаторных элементов.
Анализ принципиальной электрической схемы позволяет проводить выбор элементов отображения информации, элементов управления, регулировки и коммутации. При этом выбор конкретного типа элемента передней панели должен проводиться на основе комплексного подхода, когда конструктор должен учитывать и согласовывать множество различных, иногда противоречивых характеристик элементов.
Техническое задание на изготовление прибора предполагает эксплуатацию последнего в условиях ультразвука. Оператор, при работе с прибором, находится на расстоянии от него примерно 0.5 м. Измерения могут производиться оператором (в зависимости от того, амплитуду какого УЗ-инструмента измеряем) стоя или сидя.
При разработке передней панели учитываем наличие в электрической принципиальной схеме элементов индикации, регулировки и управления. Элементом индикации, исходя из ТЗ, является жидкокристаллический индикатор ИЖЦ – 3. Органами управления являются переключатели МК1-I и МК1-II.
Прибор будет эксплуатироваться в нормальных условиях. Максимально допустимые размеры ЛП определяются исходя из горизонтального и вертикального угловых размеров зоны периферического зрения оператора и требуемого расстояния L до ЛП. Максимальная длина ЛП равна:
(5.1)
(м),
где Zгор - горизонтальный угол обзора ЛП.
Максимальная высота:
(5.2)
(м),
где Zверт - вертикальный угол обзора ЛП.
Минимально допустимые размеры ЛП определяются из следующих соображений. В соответствии с эргономическими требованиями в поле зрения, ограниченном углом зрения около 10 градусов должно размещаться четыре-восемь элементов ЛП (обычно принимается 6 элементов). Тогда площадь поля зрения Sпз на ЛП, ограниченная указанным углом Zпз =10 градусов может быть вычислена по формуле:
|
|
|
(5.3)
(м2)
Отсюда при числе элементов Nэл, размещаемых на ЛП, минимальная площадь ЛП, удовлетворяющая эргономическим требованиям, равна
(5.4)
(м2).
Однако площадь ЛП, рассчитанная по формуле 5.4, не учитывает установочной площади отдельных элементов, размещаемых на ЛП. Поэтому для определения минимально допустимых размеров ЛП, необходимо провести оценку суммарной установочной площади элементов:
(5.5)
(м2)
где Si - установочная площадь отдельного элемента ЛП.
После выполнения оценочных расчетов по формулам 5.4, 5.5 за минимально допустимую площадь ЛП принимаются большая из величин Sлп min или Sсумэл. Фактические размеры проектируемой ЛП о площади должны находится в пределах проведенных оценок:
S лп min > S лп фак > Lmax × Lmin (5.6)
1.3 > Sлп фак > 1.7*10 -2
С целью уменьшения габаритов и веса аппаратуры фактическую площадь ЛП можно выбирать из соотношения
(5.7)
(м2)
где Клп - коэффициент использования площади ЛП, обычно равный Клп =0,3... 0,6.
Тогда линейные размеры ЛП (L и H) определяются следующим образом. Из стандартного ряда габаритов, рекомендуемых для данного класса проектируемой РЭА, выбирается один из размеров ЛП (обычно стандартная длина Lст). Другой из линейных размеров определяется по формуле:
(5.8)
(м2)
Расстояние между символами (знаками) при проектировании ЛП принимается равным половине ширины символа, а расстояние между символами (знаками), располагаемыми по вертикали, половине высоты. Минимальное расстояние от краев индикаторного устройства до ближайшего знака, отображаемого на нем, должно быть равно ширине или высоте знака. В этом случае размеры индикаторного устройства, располагаемого на ЛП, могут быть определены по формулам:
(5.9)
H ин = 2.25 (см)
(5.10)
Вин = 6 (см)
где Нин, Вин - высота и ширина индикаторного устройства; Nв и Nг - число знаков индикаторного устройства, располагаемых соответственно по вертикали или горизонтали; Нс, Bc - высота и ширина знака (символа).
|
|
|
