8. Расчет плотности монтажа на печатной плате

(18)

где ^– количество выводов элементов на печатной плате;

^–полезная площадь, см².

∑ резисторов = 14;

∑ конденсаторов = 12;

∑ микросхем = 186;

∑ диодов = 4.

Подставляя найденные данные, получим значение плотности монтажа:

Вывод: в результате данного расчета получили, что плотность монтажа ПП S = 2. Это значение соответствует двусторонней печатной плате с ручным проектированием.

9. Выбор рациональной компоновки и формы блока

При выборе рациональной компоновки блока используют три параметра:

1) приведенная площадь наружной поверхности;

2) коэффициент приведенных площадей;

3) коэффициент заполнения объема.

Приведенную площадь наружной поверхности рассчитаем по формуле:

(19)

где S – площадь наружной поверхности блока, мм²;

V – объем блока, мм³.

Рассмотрим два варианта компоновки блока для сравнения – с размерами 140×50×110 мм, а второй 130×140×45 мм (рисунок 1 а, б).

а) б)

Рисунок 1

Полный объем блока определяется по формуле:

V = LBH; (20)

где L, B, H – габаритные размеры блока.

Полный объем для блока первого варианта:

V₁= 140×50×110 = 770000 мм³;

Полный объем для блока второго варианта:

V₂= 130×140×45 =819000 мм³;

Площадь наружной поверхности блока:

S = 2· (L·B+L·H+B·H); (21)

где L, B, H – габаритные размеры блока.

Площадь наружной поверхности блока для первого варианта:

S₁ = 2· (140·110 + 140·50 + 110·50) = 55800 мм²;

Площадь наружной поверхности блока для второго варианта:

S₂ = 2· (130·45 + 130·140 + 45·140) = 60700 мм²;

Приведенную площадь наружной поверхности рассчитаем по формуле (19):

Так как приведенная площадь S_пр1 меньше S_пр2, то следовательно форма первого блока оптимальнее по массе.

Находим коэффициенты приведенных площадей по формуле:

(22)

где S_пр– приведенная площадь блока любой конфигурации,

S_{пр.шара}– приведенная площадь шара.

Учитывая, что площадь шара находится по формуле:

,

Найдем приведенную площадь шара диаметром

тогда

,

.

Между S_приК_прсуществует зависимость:

(23)

где индексы 1 и 2 обозначают блоки двух любых конфигураций. Данное соотношение позволяет сравнивать между собой блоки любой конфигурации.

Проведем сравнение между блоками в виде прямоугольного параллелепипеда 1 и 2:

т.к.то первый блок более оптимален по площади наружной поверхности.

Определим коэффициент заполнения объема:

(24)

где V_ап– объем аппаратуры, мм³,

V_об – объем, отводимый на объекте, мм³.

V_ап = V_i, (25)

где V_i – объем занимаемый конструктивным элементом в блоке.

Объем занимаемый платой основного модуля:

V_о.м = Sh_макс = 90120201,5 = 324000 мм³.

Объем занимаемый платой модуля индикации:

V_м.и = Sh_макс = 306081,5 = 21600 мм³.

Объем, занимаемый в блоке тумблером, определяется по максимальным размерам:

V_т = LBH1,5 = 20612,51,5 = 2250 мм³;

где L,B,H– максимальные линейные размеры модуля, мм.

Объем, занимаемый разъемом в блоке:

V_р = LBH1,5 = 2215201,5 = 9900 мм³.

Объем, занимаемый аппаратурой в блоке, согласно формуле (25):

V_ап = V_о.м +V_м.и+V_т+V_р = (32,4 + 2,16 + 0,225 + 0,99)·10⁴ = 357750 мм³.

Определим коэффициент заполнения объема для первого блока:

Определим коэффициент заполнения объема для второго блока:

Коэффициент заполнения объема больше у первого варианта компоновки, значит, у него объем используется более эффективно.

В качестве исходной компоновки блока выбираем первый вариант, т.к. у него элементы более доступны, следовательно, легче осуществлять ремонт и для этого варианта коэффициент заполнения объема больше.

Вывод: на основании произведенных расчетов выбираем блок в виде прямоугольного параллелепипеда с размерами 140×50×110 мм.