3.5 Розрахунок схеми електричної принципової

3.5.1 Розрахунок струмообмежуючих резисторів для світлодіодів

Згідно документації на мікроконтролер DD1 типове значення логічної одиниці становить 3 В, а логічного нуля 0,4 В. Звідки можна зробить висновок, що на світлодіоді та послідовному йому резисторі падіння напруги становитиме приблизно 3В. Використаний світлодіод має наступні характеристики: I_пр = 20мА, U_пр = 2,0 В. Проте оскільки, нам не потрібно сильної сили світла з метою зменшення енергоспоживання забезпечимо струм в 1 мА.

Обмежуючі резистори для світлодіода в колі живлення USB шини та підключені до мікросхеми DD3 з метою індикації процесу передачі по UART. Напруга живлення на USB шині становить 5 В. Використані світлодіоди мають наступні характеристики: I_пр = 20 мА, U_пр = 2,0 В. Забезпечимо струм через світлодіоди 5 мА.

3.5.2 Розрахунок номіналів резисторів та конденсаторів в колах скидання мікроконтролера DD1 та модуля Bluetooth 4.0 DD2.

Згідно документації на мікроконтролер сигнал скидання повинен бути низького рівня (до 0,44 Vcc) і тривалістю не менше 90 нс. Для модуля Bluetooth 4.0 DD2 сигнал скиду повинен бути низького рівня (до 0,44 Vcc) і тривалістю не менше 1 мкс. Зробимо його з великим запасом в 10 мкс.

Оберемо R = 1 КОм, С = 10 нФ.

Отже, для кіл початкового скидання вибираємо резистор опором 1 Ком та конденсатор ємністю 10 нФ.

3.5.3 Розрахунок ємності конденсаторів для включення кварцового резонатора

Ми використовуємо кварцовий резонатор HC-49SM 12 МГц. Визначимо ємність конденсаторів за формулою:

,

де - сумарна ємність друкованого рисунку між контактами мікроконтролера та кварцового резонатора, а також їх виводів;

- необхідна навантажувальна ємність кварцового резонатора;

Отже,

3.5.4 Всі інші дискретні елементи беремо в відповідності до рекомендацій виробника відповідної мікросхеми.

4. Розробка друкованого вузла

Після створення схеми електричної принципової переходять до розробки друкованої вузла. Друкований вузол — друкована плата, до якої підімкнені зовнішні елементи та виконані всі процеси обробляння (паяння, покривання та ін.). Друкована плата (ДП) - це виріб, що складається із плоскої ізоляційної основи з отворами, пазами, вирізами та системи струмопровідних смужок металу (провідників), які використовують для встановлення та комутації радіоелементів та функціональних вузлів в відповідності до схеми електричної принципової[10]. Для розробки друкованого вузла необхідно виконати наступні задачі:

- вибір та обґрунтування типу ДП;

- вибір та обґрунтування матеріалу ДП;

- вибір та обґрунтування класу точності ДП;

- конструкторсько-технологічний розрахунок ДП;

- електричний розрахунок ДП;

- розрахунок теплового режиму ДВ;

- розрахунок віброміцності ДВ;

- розрахунок надійності друкованого вузла;

4.1 Вибір та обґрунтування типу друкованої плати

Згідно ДСТУ 2646-94 існує 3 типи друкованих плат: односторонні (ОДП), двосторонні (ДДП), багатошарові (БДП). Вони можуть бути виконані на гнучкій (гнучка друкована плата ГДК) чи жорсткій основі. Для виконання вибору розглянемо переваги та недоліки кожного типу плат та основні області їх застосування.

ОДП характеризуються простотою конструювання та виготовлення, можливістю забезпечити підвищені вимоги до точності виконання провідного малюнку, встановлення навісних елементів на поверхню плати зі сторони що протилежна пайці, без додаткової ізоляції, можливістю використання перемичок з провідного матеріалу. ОДП мають наступні недоліки: низькі монтажна і трасувальна можливості, низька механічна міцність кріплення елементів. Зазвичай ОДП застосовують для монтажу побутової ЕОА, в силовій електроніці, в НЧ пристроях.

ДДП забезпечують високу щільність монтажу і гарну механічну міцність кріплення, ефективне використання поверхні друкованої плати. Недоліками є більша вартість та складність виготовлення. Використовуються в вимірювальній техніці, системах керування, автоматичного регулювання.

БДП у порівнянні з ОДП і ДДП характеризуються підвищеною щільністю монтажу, стійкістю до механічних і кліматичних впливів, зменшеними розмірами та кількістю контактів. Недоліками є висока трудомісткість виготовлення, складність отримання високої точності друкованого рисунку та суміщення шарів, низька ремонтопридатність. Застосовують для добре пророблених конструкцій електронно-обчислювальної, авіаційної та космічної апаратури.

Для реалізації друкованого вузла блоку вводу-виводу цифрового дозиметра-радіометра прийнято рішення використовувати ДДП, оскільки вона дасть можливість забезпечити малі розміри друкованого вузла при невеликій вартості виготовлення. Одностороння друкована плата збільшить результуючі габаритні розміри друкованого вузла. Використання багатошарової друкованої плати не є раціональним, оскільки нема потреби в великій кількості друкованих провідників. Ефект в вигляді менших розмірів результуючої плати нівелюється вартістю та складністю виготовлення БДП.