2. Обоснование схемы электрической принципиальной

В электрической принципиальной схеме используется микроконтроллер МК PIC165FB4A. Схема содержит блок преобразования напряжения с 220 до 5 и 9 вольт. За регулирование уровнем влажности отвечает часть схемы с микросхемами DA3 и DA4 и конденсаторами С3-С6. За регулирование температурой отвечает часть схемы с терморезистором и транзистором VT1. Датчик открывания двери осуществляет часть схемы с оптопарой. Микроконтроллер регулирует работу лампы, компрессора и дисплея.

3. Конструкторская часть

3.1. Разработка конструкции.

Блок конструкции изготавливается из пластмассы, ввиду дешевизны материала и представляет собой основание с отверстиями для монтажа печатной платы и трансформатора, отверстиями для вывода проводов и крышку, плотно закрепленную винтами.

3.2. Разработка печатной платы

Расчёт потребляемой мощности

Каждый электрорадиоэлемент блока системы потребляет электрическую энергию от источника питания.

Потребляемая мощность резистором находиться по формуле

, (1)

где Pr - мощность резистора , Вт.;

U – напряжение, падающее на резисторе, В.;

R – сопротивление резистора, Ом.;

n – количество резисторов, Шт.;

Вт.

Общая мощность (P_общ) рассчитывается путем сложения всех ЭРЭ платы.

P_общ=0,5*8+0,45*5+0,46+0,2+0,002+0,02+0,45+0,3*6+0,25+0,3*2+0,02*5=10,132 Вт

Расчет источника питания

Потребляемая мощность платы 10,132Вт. Iпотр=1.8+0,01*2+0,13+0,03=1,98А. Выберем трансформатор: ТТП-30 (9В, 2.5А).

Расчет теплового режима платы

Важнейшим фактором, определяющим эксплуатационную надежность радиоэлектронной аппаратуры, является тепловой режим.

Для обеспечения нормального теплового режима определяют среднюю плотность теплового потока от корпуса платы:

где

Pt = Рпотр + Рвх + Рвых – суммарная мощность тепловыделения в плате;

Рпотр = 10,132 Вт – потребляемая блоком мощность;

Рвх = 32 Вт – мощность входных сигналов;

Рвых = 40 мВт мощность выходных сигналов;

Следовательно:

Pt = 10,132 + 32 + 40 = 82,132 Вт.

Sk = 2* [L1 * L2 + (L1 + L2)* L3 * K3] – условная площадь поверхности теплообмена платы;

L1, L2, L3 – примерные габариты платы;

Примем L1 = 155 мм, L2 = 70 мм, L3 = 6 мм;

Кз = 0,4…0,8 (для ЭВМ) – коэффициент заполнения объема блока.

Пусть Кз = 0,4, тогда

Sk = 2* [155*10^–3 * 70*10^–3 + (155+70)*10^–3 *6*10^–3 * 0,4] = 10,8 м²

g = 82,132 / 10,8 = 7,6 Вт/м2

Определим допустимый перегрев наименее теплостойкого элемента

где

= 362 К – максимально допустимая температура нагрева;

= 298 К – максимальная температура окружающей среды.

Следовательно

.

Исходя из температуры выбираем систему охлаждения.

Для данной платы достаточно естественного воздушного охлаждения.

Расчёт геометрических параметров печатной платы

Расчёт ширины печатных проводников

Ширина печатных проводников:

Где -толщина проводника

J_доп-плотность тока в печатном проводнике

3.1.2.1 Минимальная ширина проводников

bmin=b_1min+0,03, (3.2)

где b_1min – минимальная эффективная ширина проводника, мм;

b_1min=0,18 мм

b_min= 0,18+0,03=0,21 мм;

3.1.2.2 Максимальная ширина проводников

b_max=b_min+(0,02…0,06)=0,21+0,04=0,25 мм; (3.3)

3.1.3 Расчёт номинального значения диаметров монтажных отверстий

d = dэ + |∆dн.о.| + r, (3.4)

где dэ – максимальный диаметр вывода устанавливаемого ЭРЭ;

∆dн.о. – нижнее предельное отклонение от номинального диаметра монтажного отверстия

r – разница между минимальным диаметром отверстия и максимальным диаметром вывода ЭРЭ, её выбирают в пределах

r = 0,1…0,4 мм.

d = 0,9 + 0,1 + 0,2 = 1,2 мм

Примечание - Рассчитанные значения d сводят к предпочтительному ряду отверстий:

0,7; 0,9; 1,1; 1,3; 1,5; 1,7;1,9 2,1 мм.

d = 1,3 мм – по предпочтительному ряду отверстий.

3.1.4 Расчёт диаметра контактных площадок

3.1.4.1 Минимальный диаметр контактных площадок:

D_min = D_1min + 0,03, (3.5)

где D_1min – минимальный эффективный диаметр площадки:

D_1min = 2*(bм + d_max / 2 + dd + dp),

где bм – расстояние от края просверленного отверстия до края контактной площадки;

dd и dp – допуски на расстояние отверстий и контактных площадок

d_max – максимальный диаметр просверленного отверстия, мм;

d_max = d + ∆d + (0,1…0,15),

где ∆d – допуск на отверстия

d_max = 1,3 + 0,1 + 0,1 = 1,5 мм;

D_1min =2*(0,035 + 1,5 / 2 + 0,1 + 0,25)=2,27 мм;

D_min =2,27 + 0,03 = 2,273 мм ≈ 2,57 мм.

3.1.4.2 Максимальный диаметр контактной площадки

D_max =D_min + (0,02…0,06); (3.6)

D_max =2,57 + 0,02 = 2,59 мм.

3.1.5 Расчёт минимального расстояния между элементами проводящего рисунка

3.1.5.1 Минимальное расстояние между проводником и контактной площадкой

S_1min = L₀ – [(D_max / 2 + dp) + (b_max / 2 + dl)], мм, (3.7)

где L₀ – расстояние между центрами рассматриваемых элементов;

l – допуск на расположение проводников

S_1min= 2 – [(2,59 / 2 + 0,25) + (0,035 / 2 + 0,05)] = 0,83 мм.

4.1.5.2 Минимальное расстояние между двумя контактными площадками

S_2min=L₀ – (D_max + 2*dp) = 2 – (2,59 + 2*0,25) = 1,04 мм. (3.8)

4.1.5.3 Минимальное расстояние между двумя проводниками

S_3min=L₀ – [(D_max + 2*dl)] = 2 – [(2,59 + 2*0,05)] = 0,64 мм. (3.9)

Таким образом, были рассчитаны геометрические параметры для изготовления печатной платы.