 |
Максимальные и минимальные характеристики элементов
|
|
|
|
Минимальная площадь и объем установки имеют транзисторы КТ3106А9 (0.075, 0.00825)
Максимальная площадь и объем установки имеет конденсатор К53-56 47мкф x 10В (0,3195, 0.08946)
Для сборки с использованием SMD компонентов минимальную площадь и объем установки имеют ЧИП КОНДЕНСАТОР 0805 270 пкф (0.0250,00325
Для сборки с использованием SMD компонентов максимальную площадь и объем установки имеет транзистор КТС393А9 (0.2, 0.04)
Расчет характеристик для элементной базы, описанной в таблице 2.1
1) Расчет массы конструкции
Ориентировочная плотность конструкции:
Исходя из этого, выберем коэффициент дезинтеграции по массе
2) Расчет общей интенсивности отказа
Интенсивность отказа резисторов:
Интенсивность отказа конденсаторов:
1/ч
Интенсивность отказа диодов:
1/ч
Интенсивность отказа транзисторов:
1/ч
Общая интенсивность отказа:
1/ч
) Расчет плотности конструкции
) Расчет коэффициента дезинтеграции по площади
) Расчет коэффициента дезинтеграции по объему
Расчет характеристик для элементной базы, описанной в таблице 2.2
) Расчет массы конструкции
г
) Расчет общей интенсивности отказа
Интенсивность отказа резисторов:
1/ч
Интенсивность отказа конденсаторов:
1/ч
Интенсивность отказа диодов:
1/ч
Интенсивность отказа транзисторов:
1/ч
Общая интенсивность отказа:
1/ч
) Расчет плотности конструкции
) Расчет коэффициента дезинтеграции по площади
) Расчет коэффициента дезинтеграции по объему
Расчет относительных показателей
1) Расчет коэффициента уменьшения масс
) Расчет плотности упаковки по объему
Обоснование выбора элементной базы
Таблица 2.1 - Сравнение характеристик качества конструкции РЭС
|
|
|
| Старая элементная база | Новая элементная база с использованием SMD элементов | |
| Масса конструкции, (г) | 51.765 | 23.276 |
| Коэффициент дезинтеграции по площади, | 6.413 | 10.845 |
| Коэффициент дезинтеграции по объему, | 22.116 | 33.547 |
| Общая интенсивность отказа, (1/ч) |
Из полученных результатов видно, что использование новой элементной базы приведет к снижению массы и объема конструкции. Устройство, спроектированное на SMD элементах, будет иметь меньшую интенсивность отказа, а значит, будет более надежным. Обобщив рассчитанные характеристики можно сделать вывод о том, что для конструирования данного устройства лучше использовать SMD элементы.
Разработка конструкции печатной платы
Расчет площади печатной платы
Площадь печатной платы, необходимую для одностороннего размещения радиоэлементов, находят по формуле:
,
Где - коэффициент дезинтеграции по площади, - установочная площадь i-го радиоэлемента, n- число радиоэлементов.
Коэффициент дезинтеграции площади обычно полагают равным 2…2,5.
Установочные площади определяют по справочным данным на радиоэлементы (таблица 2.2).
Типоразмер печатной платы
Размеры печатной платы должны соответствовать ГОСТ 10317-79. Максимальное соотношение сторон печатной платы допускается 3 к 1. Предпочтительны платы прямоугольной формы, печатные платы другой формы необходимо обосновывать. Размеры каждой стороны печатной платы должны быть кратны:
- до 100мм;
- до 350мм;
- более 350мм.
Рассчитанная площадь печатной платы конструируемого устройства слишком мала и не удовлетворяет площадям для типоразмеров, представленных в ОСТ 4 ГО.010.009. Минимальный размер печатной платы по этому стандарту составляет 135х110, выбор такой платы приведет к неоправданному увеличению размера конструкции, объем устройства превысит объем, указанный в ТЗ. Следовательно, необходимо использовать оригинальные размеры печатной платы.
|
|
|
Исходя из рассчитанной площади устройства, выберем размеры: 25х20 мм, что соответствует.
Данная плата соответствует ГОСТ 10317-79, позволяет разместить на себе все элементы и будет удовлетворять условиям, оговоренным в ТЗ.
Размеры краевых полей
Ширина краевых полей и выбирается из условия.
Краевое поле предназначено для размещения вилки (розетки) электрического соединителя или контактных площадок для пайки проводников внутриблочных электрических соединений. В поле могут устанавливаться передняя панель ячейки, контрольная колодка, металлический угольник и др. Поэтому ширина полей и нужно определять геометрическими размерами перечисленных элементов. Но наше устройство представляет собой РЭМ-1 (ячейка, плата), поэтому размеры краевых полей y1 и y2 выбираем минимальными.
Исходя из справочных данных, выбираем:
Тип печатной платы
Выбор материала печатной платы производится в соответствии с ГОСТ 10316-78.
Двухсторонние печатные платы выше, чем односторонние, к тому же процесс их изготовления занимает большее время. При конструировании данного устройства ограничимся односторонней печатной платой, изготовленной с использованием фольгированного стеклотекстолита (СФ-1-35) с толщиной фольги.
Класс точности
В соответствии с ГОСТ 23751-86 предусмотрено 5 классов точности. Наименьшее номинальное значение основных размеров элементов конструкции печатных плат и гибких печатных кабелей для узкого места в зависимости от класса точности приведены в таблице 3.1, где t - минимальная ширина проводников, S - минимальное расстояние между проводниками, b - ширина контактной площадки, - отношение диаметра металлизированного отверстия к толщине платы.
Таблица 3.1
| Условное обозначение | Номинальное значение основных размеров для класса точности | ||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
| t, мм | 0,75 | 0,45 | 0,25 | 0,15 | 0,10 |
| S, мм | 0,75 | 0,45 | 0,25 | 0,15 | 0,10 |
| b, мм | 0,30 | 0,20 | 0,10 | 0,05 | 0,025 |
| 0,40 | 0,40 | 0,33 | 0,25 | 0,20 | |
Для свободного места указанные значения допускается увеличивать по любому более низкому класса, а для первого класса увеличивать в 2 раза.
При обосновании класса точности печатной платы следует учитывать, что трудоемкость изготовления платы 4го класса (односторонней) примерно на порядок выше платы 1го класса точности. Выбор класса точности всегда связан с конкретным производством.
|
|
|
Изготовление печатных плат 5го класса требует применения высокоточного оборудования, специальных (как правило, дорогих) материалов, создания в производственных помещениях «чистой» зоны с термостатированием. Для печатных плат 4го класса точности также необходимо использовать высокоточное оборудование, но требования к материалам ниже, чем в 5 классе.
Выпуск печатных плат 1го и 2го класса осуществляется на рядовом оборудовании, а иногда даже на оборудовании не специализированном. Такие печатные платы с невысокими конструктивными параметрами предназначены для недорогих устройств с малой плотностью монтажа. К этому классу относятся печатные платы любительского и макетного уровня.
Исходя из этого, выберем 3й класс точности печатной платы, который не требует высокоточного оборудования и дорогих материалов, но в тоже время позволяет произвести печатные платы уровня выше любительского.
Соответственно наименьшие номинальные значения основных размеров элементов конструкции будут следующими:
Толщина печатной платы
Определяется толщиной исходного материала и выбирается в зависимости от используемой элементной базы и внешних механических воздействий. Для односторонних печатных плат рекомендуется использовать материалы толщиной 0.8;1;1.5;2 мм.
Группа жесткости
Группу жесткости выбирают, опираясь на ГОСТ 23752-79.
Выбираем первую группу жесткости, так как именно она удовлетворяет всем условиям, указанным в ТЗ.
3.8
|
|
|
