2. Компоновочный расчет электронного средства

Произведя компоновочный расчет и определившись с размерами печатной платы, можно выполнить компоновочный расчет электронного средства. Исходными данными для компоновочного расчета электронного средства являются перечень элементов и установочный объем ЭРЭ.

Таблица 7.2.1 - Перечень элементов и установочный объем ЭРЭ

Элемент	Кол-во, шт.	Устано- вочный объем, занимае- мый одним ЭРЭ, мм3	Объем, занимае- мый всеми ЭРЭ, мм3	Масса всех ЭРЭ, г
1. Конденсатор К50-35-16В-22мкФ	5	275	1375	2,5
2. Конденсатор К50-35-250В-470мкФ	1	27000	27000	30
3. Конденсатор К50-35-400В-100мкФ	1	15625	15625	16
4. Конденсатор К50-35-250В-220мкФ	1	14520	14520	9
5. Конденсатор К50-35-25В-22мкФ	1	275	275	0,5
6. Конденсатор К53-30-6,3В-150мкФ	4	144	576	1,2
7. Резистор МЛТ-0,25-120 кОм±10%	4	63	252	1
8. Резистор МЛТ-0,25-110 кОм±10%	1	63	63	0,25
9. Резистор С1-4-1-1 кОм±5%	1	222,8	222,8	0,5
10. Резистор CF-25-0,25-20 кОм±10%	1	31,8	31,8	0,13
11. Резистор CF-100-0,25-510 кОм±5%	1	31,8	31,8	0,13
12. Резистор CF-100-1-470 кОм±5%	3	222,8	668,4	1,71
13. Резистор CF-25-0,25-27 кОм±10%	1	31,8	31,8	0,13
14. Резистор CF-25-0,25-3,6 кОм±10%	2	31,8	63,6	0,26
15. Резистор CF-25-0,25-2,7 кОм±10%	1	31,8	31,8	0,13
16. Резистор CF-25-0,25-4,3 кОм±10%	1	31,8	31,8	0,13
17. Резистор CF-25-0,25-6,8 кОм±10%	2	31,8	63,6	0,26
18. Резистор CF-25-0,25-1,1 кОм±5%	1	31,8	31,8	0,13
19. Резистор CF-25-0,25-8,2 кОм±10%	1	31,8	31,8	0,13
20. Резистор CF-25-0,25-3,9 кОм±10%	1	31,8	31,8	0,13
21. Резистор CF-25-0,25-5,6 кОм±10%	1	31,8	31,8	0,13
22. Диод КД522Б	2	13,8	27,6	0,04
23. Транзистор КТ503Б	2	141	282	0,6
24. Транзистор КП303Е	1	77,5	77,5	0,5
25. Светодиод АЛ307ГМ	1	385,2	385,2	0,35
26. Микросхема K561ЛА7	1	643	643	1
27. Микросхема K561КП1	1	856,8	856,8	2,1
KP1158EH5B	1	118,1	118,1	2,5
AD822	1	18,2	18,2	1
KP1006ВИ1	1	21,1	21,1	1
KP1158EH9B	1	8474,4	8474,4	1
KP142EH5A	1	765	765	2,5
Сервопривод SG90	1	5940	5940	9
Всего:			78599,5	85,94

Объем печатной платы рассчитывается с учетом семи базовых отверстий, служащих для ее крепления с помощью стоек к корпусу и рассчитывается по формуле. Диаметры монтажных отверстий для винтов М3 согласно ГОСТ 11284-75 по 2-ому ряду равняются диаметру 3,4 мм.

𝑉_ПП = 𝑎 ∙ 𝑏 ∙ ℎ − 𝑛 ∙ (π ∙ 𝑟² ∙ ℎ)

где 𝑎 − длина платы, 𝑎 = 70 мм;

𝑏 − ширина платы, 𝑏 = 60 мм;

ℎ − толщина платы, ℎ = 2 мм;

𝑟 − радиус базовых отверстий, 𝑟 = 1,7 мм;

𝑛 − количество отверстий.

Подставив данные значения в формулу, получается 𝑉_ПП=8272,96 мм³.

Объем, занимаемый всеми ЭРЭ, рассчитывается по формуле

где 𝑉рэ𝑖 − значение установочного объема i-го элемента;

𝑛 − количество элементов.

Подставив значения, получается 𝑉эрэ = 78599,5 мм³.

Объем, занимаемый печатной платой с ЭРЭ, рассчитывается по формуле

𝑉_{ПП ЭРЭ} = 𝑉_ПП + 𝑉_ЭРЭ.

Следовательно, 𝑉_{ПП ЭРЭ} =86872,5 мм³.

Зная объем печатной платой с установленными ЭРЭ, можно найти коэффициент заполнения по объему:

где 𝑉_{общ ПП} − общий объем, занимаемый печатной платой.

Общий объем печатной платы рассчитывается по формуле

𝑉_{общ ПП} = 𝑎 ∙ 𝑏 ∙ (ℎ + ℎ_C + ℎ_D1)

где 𝑎 − длина платы, 𝑎 = 70 мм;

𝑏 − ширина платы, 𝑏 = 60 мм;

ℎ − толщина платы, ℎ = 2 мм;

ℎC − высота конденсатора C на верхней стороне платы, ℎC = 30 мм;

ℎD1 − высота диода D1 на нижней стороне платы, ℎS1 = 11,1 мм.

𝑉_{общ ПП} =181020 мм³.

Подставив значения в формулу для расчета коэффициента заполнения по объему, получается К_З=048.

Масса печатного узла рассчитывается по формуле

𝑀_ПУ = 𝑀_ПП + 𝑀_ЭЛ

где 𝑀_ПП − масса печатной платы;

𝑀_ЭЛ − суммарная масса всех элементов.

Масса непосредственно печатной платы рассчитывается по формуле

𝑀_ПП = ρ ∙ 𝑉_ПП

где ρ − плотность материала ПП, ρ = 1850 кг/м3;

𝑉_ПП − объем платы, м³.

Отсюда М_ПП=0,015 кг=15 г.

Суммарная масса всех элементов рассчитывается по формуле

где 𝑀_ЭЛ𝑖 − значение массы i-го элемента;

𝑛 − количество элементов.

Подставив значения масс 𝑀_ЭЛ𝑖 каждого элемента из таблицы в формулу, получается 𝑀ЭЛ = 85,94 г.

Таким образом, масса печатного узла 𝑀_ПУ = 100,94 г.