3. Обоснование конструкции печатного узла

Определение степени жесткости климатических и механических воздействий. Согласно [4], рассматриваемое устройство относится:

— по уровню вибрационных нагрузок — ко 2 группе (частоты до 60 Гц, максимальное ускорение — до 1g);

— по уровню ударных нагрузок — к 1 группе (максимальное ускорение до 4g, длительность удара 40…60 мс для одиночных ударов);

— по уровню линейных (центробежных) нагрузок — к 1 группе (максимальное ускорение до 10g);

— по температуре окружающей среды — ко 2 группе (от –10 до +60 ⁰С — перекрывает интервал температур, заданный в ТЗ);

— по уровню пониженного давления — к 1 группе (до 70 кПа);

— по уровню относительной влажности — к 1 группе (до 80% при 25⁰С и более низких температурах без конденсации влаги).

Такое распределение по группам обусловлено назначением проектируемого устройства, предполагаемыми условиями его работы и хранения, а также данными ТЗ на дипломное проектирование. Из приведенного распределения видно, что никаких конструктивных мер по защите печатного узла от воздействия неблагоприятных условий внешней среды не требуется. Обеспечение класса стойкости IP41 к внешним воздействиям осуществляется путем использования соответствующего корпуса.

Конструирование ПП выполняется в соответствии с ОСТ 4.ГО.020.030-92. Выберем метод изготовления печатной платы (ПП). Метод изготовления определяется как назначением устройства, так и его сложностью. В нашем случае объем межсоединений таков, что проложить все трассы в одном проводящем слое не представляется возможным. Поэтому необходимо разрабатывать двухстороннюю ПП.

Поскольку рассматриваемое устройство является в некоторой степени контрольным, то его можно отнести к особо ответственным. Поэтому по указанному ОСТу с учетом плотности и сложности межэлементных соединений выберем комбинированный метод с металлизацией отверстий (используется для изготовления двух- и односторонних ПП по нормам класса Б). Соответственно, ПП будет иметь класс Б, для которого ширина проводника и расстояния между проводниками составляют около 0,3 — 0,4 мм. Мы зададим ширину проводника равной 0,4 мм.

В качестве основания для ПП выберем двухсторонний фольгированный стеклотекстолит СФ-2-35 ГОСТ 10316-70 толщиной 2 мм. Такая толщина обусловлена тем, что на плату необходимо установить достаточно большое количество элементов, в т.ч. два трансформатора. Поэтому основа должна быть прочной.

В соответствии с предварительно проведенными исследованиями и по согласованию с руководителем дипломного проекта было принято решение выбрать нестандартное соотношение сторон прямоугольной ПП. Её габариты 130 х 170 мм (около 3:4). Шаг сетки примем равным 2,5 мм (соответствует шагу выводов элементов). Это основной шаг сетки, используемый при проектировании ПП.

Варианты установки элементов на ПП выбираются из соображений удобства монтажа. Они стандартизированы нормативным документом ОСТ 4.ГО.010.030-92. Варианты установки элементов на ПП могут быть выбраны по справочнику [5]. Однако в целях упрощения задачи по согласованию с руководителем дипломного проектирования рассмотрим установочные эскизы лишь для некоторых типов элементов. Варианты установки некоторых из них (вид сверху) показаны на рис.2.2 — 2.10.

Рис.2.2. Эскиз установки рез. С2-53Н Рис.2.3. Эскиз установки рез. С2-53-ПР

Рис.2.4. Эскиз установки Рис.2.5. Эскиз установки Рис.2.6. Эскиз установки

конд. К50-35 на 2200 мкФ конд. К50-35 на 50 мкФ интегр. стабилизаторов

и конденсатора К53-10 КР142ЕН5А, КР1162ЕН5А

Рис.2.7. Эскиз установки АЦП AD7892AN-1

Конструкция печатной платы должна обеспечивать возможность установки дополнительных элементов для возможности модернизации схемы. Поэтому на ней следует предусмотреть монтажное поле, состоящее из металлизированных отверстий с шагом 2,5 мм. Наличие такого поля, кроме того, увеличит ремонтопригодность изделия.

Конструкция платы и её трассировка должны обеспечивать такое удаление высоковольтных цепей (220 В) от низковольтных, чтобы гарантировать безаварийность работы изделия и минимизацию возможных помех.

Рис.2.8. Эскиз установки Рис.2.9. Эскиз установки Рис.2.10. Эскиз установки

выпрямительного моста W005A диода Д237Ж кварц. рез. NEW 24.000

Отметим, что металлизированные отверстия, предназначенные для пайки выводов электрорадиоэлементов, должны иметь зенковку для упрощения монтажа многовыводных элементов. Переходные отверстия, предназначенные для обеспечения электрической связи между дорожками разных слоев, выполняются без зенковки. Они должны быть полностью либо частично заполнены медью.