2. Разработка конструкции проектируемого изделия

1. Выбор и обоснование элементной базы, конструктивных элементов, установочных изделий, материалов конструкции и защитных покрытий, маркировки деталей и сборочных единиц, типа электрического монтажа, элементов крепления и фиксации

Для изготовления печатных плат в РЭА наиболее широкое применение получили такие материалы как стеклотекстолит, гетинакс. При выборе материала печатной платы необходимо иметь ввиду следующие рекомендации: материал печатной платы должен иметь высокие электроизоляционные показатели в заданных условиях эксплуатации РЭА, т.е. иметь большую электрическую прочность, малые диэлектрические потери, обладать химической стойкостью к действию химических растворов, используемых при изготовлении печатных плат, допускать штамповку, выдерживать кратковременные воздействия температуры до 240°С в процессе пайки на плате ЭРЭ, иметь высокую влагостойкость, быть дешевым. При выборе материала печатной платы также необходимо руководствоваться документами ГОСТ 10316-78, 23751-86, 23752-86.[10]

В качестве материала для производства печатной платы выбираем стеклотекстолит с односторонним фольгированным слоем и толщиной печатного проводника равной 35 мкм СФ-2-35-1 ГОСТ 10316-78 для изготовления односторонних печатных плат. В данное время стеклотекстолит наиболее распространенный материал для изготовления печатных плат, имеет хорошие технологические и эксплуатационно-технологические свойства, среди которых:

– широкий диапазон рабочих температур (от минус 60 до плюс 105°С);

– низкое водопоглощение (0.2…0.8 %);

– большое объемное и поверхностное сопротивления;

– стойкость к короблению;

– повышенная жесткость и прочность.

Выбор элементной базы проводится на основе схемы электрической принципиальной с учетом изложенных в ТЗ условий и требований. Эксплуатационная надежность элементной базы в основном определяется правильным выбором типа элементов при проектировании и при использовании в режимах, которые не превышают предельно допустимые.

Основные элементы проектируемого ультразвукового охранного адресного извещателя выбирались согласно рекомендаций, изложенных в исходной статье [1].

Таким образом, основу схемы проектируемого изделия составляют: микросхемы КР140УД1208,PIC12F629,LTC485IS8#PBF,К553СА3,К561ЛН2,К561ЛП2 и ультразвуковые преобразователи УМ-1.

Элементы обвязки, такие как конденсаторы и резисторы выбраны в SMD корпусе с типоразмером 1206. Применение компонентов поверхностного монтажа заметно уменьшает размеры готовых печатных плат, уменьшается их вес, как следствие для этого устройства потребуется небольшой компактный корпус. Так можно собрать очень компактные и миниатюрные устройства. Применение SMD элементов заставляет экономить печатную плату (стеклотекстолит), а так же хлорное железо для их травления, кроме того, не приходиться тратить время на высверливание отверстий, в любом случае, на это уходит не так много времени и средств. [6]

КР140УД1208 – это микромощные многофункциональные операционые усилители с регулируемым потреблением тока, с внутренней частотной коррекцией и защитой выхода от короткого замыкания. Основные параметры КР140УД1208:

Количество каналов – 1

Напряжение питания,В – ±15

Частота, МГц – 0.01/0.1

Напряжение смещения, мВ – ±6

Температурный диапазон, C – -10…+70

Тип корпуса – dip8

PIC12F629 – 8 - выводные высокопроизводительные FLASH микроконтроллеры со следующими параметрами:

– Напряжение питания 3.5...5.5 В

– Ток потребления 6 мА

– Рабочая температура -10...+60 °C

– 128 байт EEPORM памяти данных, программируемые подтягивающие резисторы, поддержка ICD, внутренний RC генератор 4МГц с программной калибровкой

– Корпус 8DIP, 8SOIC

– Память программ, байт 1024

– ОЗУ данных 64

– Частота, МГц 20

– Порты вв./выв. 6

– Технические характеристики микросхемы К553СА3:

– Число ОУ в одном корпусе 1

– Производитель Россия

– Минимальное напряжение питания, В 13.5

– Максимальное напряжение питания, В 16.5

– Ток питания в пересчете на усилитель, мА 3.6

– Входное напряжение смещения, мВ 2

– Входной ток при 25оС, мкА 0.2

– Коэффициент усиления с разомкнутой ОС, дБ 25000

– Температурный диапазон -45...+85

– Количество каналов 1

– Напряжение питания,В ±15

– Частота, МГц n/a

– Напряжение смещения, мВ 2

– Температурный диапазон, C -45…85

– Тип корпуса dip14

Технические характеристики транзистора К561ЛН2:

– Структура npn

– Макс. напр. к-б при заданном обратном токе

и разомкнутой цепи э.(Uкбо макс),В 60

– Максимально допустимый ток к ( Iк макс.А) 0.4

– Статический коэффициент передачи

тока h21э мин 40

– Граничная частота коэффициента передачи

тока fгр.МГц 200

– Максимальная рассеиваемая мощность ,Вт 0.5

– Корпус to-92

Технические характеристики ультразвукового преобразователя УМ-1:

– Рабочая частота, кГц 36-46

– Рабочее напряжение, В 8-15

– Вибрационные перегрузки, Д 5-7

– Рабочий диапазон температур, С -40 -60

Печатная плата с элементами, за исключением указанных в приложении сборочного чертежа печатной платы ГУИР 002502.004 СБ покрываются лаком УР-231 ТУ 6-21-14-90.

Данный лак представляет собой двухкомпонентную систему, состоящую из полуфабрикатного лака и отвердителя. Полуфабрикатный лак представляют собой раствор алкидно — эпоксидной смолы Э-30. отвердитель — 70-процентный раствор диэтиленгликольуретана (ДГУ) в циклогексаноне.

Область применения:

Для защиты металлических изделий и печатных узлов всеклиматического исполнения, эксплуатируемых в интервале температур от — 60 до +120^оС и для создания электроизоляционных защитных покрытий. образует глянцевое твердое покрытие с хорошей адгезией и высокими физико — механическими свойствами.

Технические характеристики:

Окрашиваемая поверхность должна быть сухой, предварительно очищена от пыли, жировых и других загрязнений, ржавчины, окалины.

Перед применением полуфабрикатный лак смешать с отвердителем ДГУ в массовом соотношении 100: 18 и тщательно перемешать; до рабочей вязкости лак разбавляют растворителем.