4.3 Расчет электрических параметров пп

Допустимое падение напряжения на проводниках не должно превышать 5% от питающего напряжения

U_доп = U = 12= 0,6 В, (47)

Определяем минимальную ширину печатного проводника по постоянному току для цепей питания и заземления

b_min1 мм, (48)

Определяем минимальную ширину печатного проводника исходя из допу-стимого падения напряжения на нем

b_min2 = мм, (49)

где - удельное объемное сопротивление материала проводника, /м. Для меди Ом мм²/м.

Для стабильной работы печатных проводников их ширина должна быть боль-ше b_min1 и b_min2. Минимальная ширина проводника, которую можно получить при комбинированной позитивной технологии, равна 0,15 мм по четвертому классу точности, что превышает значения b_min1 и b_min2. Ширина проводников питания и заземления равна: b = 1,5 мм.

Определим емкость между проводниками при их параллельном взаимном расположении

(пФ), (50)

где E_r =8,85 пФ/м – диэлектрическая проницаемость среды;

l =65 мм – длина близко расположенных проводников;

а =1,25 мм – расстояние между проводниками;

b =0,3 мм – ширина проводника;

h=50 мкм – толщина фольги.

(пФ). (51)

Определим собственную индуктивность параллельных проводников

мкГн, (52) мкГн.

Определим взаимную индуктивность проводников

мкГн; (53)

мкГн.

Вывод. Рассчитанные емкость, индуктивность и взаимоиндуктивность проводников не оказывают существенного влияния на работу схемы.

4.4 Расчет теплового режима

Модуль электронной аппаратуры второго уровня и выше, например блок, представляет собой сложную систему тел с множеством внутренних источников теплоты. Поэтому при расчете тепловых режимов модулей используют приблизительные методы анализа и расчета.

Целью расчета является определение нагретой зоны модуля и среды вблизи поверхности ЭРЭ.

Конструкцию РЭА заменяем ее физической тепловой моделью, в которой нагретая зона представляется в виде параллелепипеда, имеющего среднеповерхностную температуру и рассеиваемую тепловую мощность . В зависимости от ориентации модулей 1-го уровня различают три группы конструкций по характеру теплообмена в них. На рисунке 2 приведена зависимость между перепадом температур и выделяемой тепловой мощностью для блоков различных конструкций.

Определим условную поверхность нагретой зоны S₃, м² для воздушного охлаждения

; (54)

где А, В, Н – геометрические размеры блока, м

А=0,13 м; В=0,035 м; Н=0,075 м.

К_з.о – коэффициент заполнения объема (К_з.о=0,73).

Тогда, получим

м²;

Определим удельную мощность нагретой зоны q₃, Вт/м², как количество теплоты, рассеиваемое с единицы площади

, (55)

где Q – мощность, рассеиваемая блоком, Вт, вычисляемая по формуле

, (60)

где I_max – максимальный потребляемый ток для цепи питания с напряжением питания U=+12 В, I_max=0,32 А.

Тогда, получим

Вт;

Вт/м²

Температура зоны не должна достигать максимального значения рабочей температуры элементов. Если устройство работает в не перегруженном режиме, тогда температура зоны должна быть меньше или равна Т_з=60С. Максимальная температура окружающей среды, при которой устройство должно функционировать равна Т_с=35С. Тогда перепад температур будет определяться по формуле

(61)

Для выбора способа охлаждения используем график приближенного определения необходимого способа охлаждения прибора (рисунок 2). Из графика видно, что прибор относится к зоне 2-2’, следовательно, что мини – автомату требуется естественная вентиляция.

q, Вт/м²

1, 2, 3 – для вертикального расположения блоков;

1, 2, 3 - для горизонтального расположения блоков;

1-1 - без вентиляции;

2-2 - естественная вентиляция;

3-3 - принудительная вентиляция.

Рисунок 2 – Номограмма для определения способа охлаждения прибора.

Вывод. Из приведенных расчетов и условий эксплуатаций, заданных в техническом задании, следует, что проектируемое устройство не нуждается в дополнительных средствах охлаждения.

4.5 Расчет электромагнитной совместимости

Устройство работает на промышленной частоте 50Гц, поэтому расчет электромагнитной совместимости проводить не целесообразно.

5 ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ УСТРОЙСТВА

5.1 Описание конструкции блока

Корпус блока выполняет функции несущей конструкции и предназначен для размещения, механического крепления, защиты от механических перегрузок и внешних воздействий ячеек, размещенных внутри него.

Мини-автомата световых эффектов конструктивно выполнен в виде блока, представляющего собой прямоугольный параллелепипед размером 1307045 с толщиной стенок 2,5 мм. Корпус прибора изготовлен из полистирола ГОСТ 383-75. В блок входят: ПП1 (основной модуль), ПП2 (модуль индикации), SA1- кнопка.

Основной модуль ПП1 крепится на заднюю стенку корпуса винтами М2,5-6д6 по ГОСТ 17473-80 ввинчиванием во втулки запрессованных в заднюю стенку.

Модуль индикации ПП2 крепится на крышку блока винтами М2,5-6д12 по ГОСТ 17475-80 с 4 шайбами 0,3-2,5-5-Ц ОСТ 134505-80 и 4 гаек 2,5Ц ОСТ 133033-80.

Кнопка SA1 крепится собственным креплением в отверстии находящимся на верхней стенке корпуса.

Детали блока крепятся между собой винтами М2,5-6д9 ГОСТ 17475-80 ввинчиванием в отверстия в корпусе.

5.2 Выбор типа электрического монтажа

В проектируемом приборе применяются два типа монтажа – печатный и объемный. Печатный монтаж применяется для соединения между собой радиоэлементов, входящих в функционально-законченные узлы – печатные платы мини-автомата световых эффектов. Объемный монтаж необходим для соединения функционально-законченных узлов основной печатной платы с органами индикации.

5.3 Выбор способов защиты устройства от внешних воздействий

Из требований по условиям эксплуатации, записанных в техническом задании можно сказать, что нет необходимости в применении специальных способов защиты устройства от климатических факторов, вибрации и помехонесущих полей. Частичную герметизацию осуществляет корпус устройства.

5.4 Выбор конструктивных элементов электрического монтажа

В конструкции устройства применяется печатный и объемный монтаж. Электрические соединения осуществляются пайкой. Для пайки элементов применяют припой ПОС-61 ГОСТ 21931-76 и флюс ФКСп ОСТ 4.ГО.033.200.

Компоновка ПП выполнена с учетом автоматизации ее изготовления. Установка элементов выполнена в соответствии с ГОСТ 10317-76.

Двухсторонняя печатная плата изготавливается комбинированным позитивным методом. Материал для изготовления печатной платы – стеклотекстолит СФ-2Н-50Г-1,5 в.с. ГОСТ 10316-78.

Для объемного монтажа применяют провод МПО-0,12 ТУ 16-505.339-79 с сечением жилы 0,12 мм² с изоляцией.