4. Конструкторские расчеты

4.1 Расчет объемно-компоновочных характеристик устройства

Прежде, чем проводить расчет компоновочных параметров, определим размер печатной платы устройства. Площадь печатной платы рассчитаем, исходя из площади установочной поверхности элементов. Площади установочных поверхностей приведены в таблице 3.

Таблица 3 – Площади установочной поверхности элементов

Элементы	Площадь одного элемента,мм2	Количество элементов	Общая площадь,мм2
Резисторы R1-R18 Конденсаторы С1-C4 Транзисторы VT1,VT2 Транзистор VT3 Микросхемы DD1-DD4 Микросхема DA1	58,75 60 53,35 37,5 220 96,36	18 4 2 1 4 1	1057,5 240 106,7 37,5 880 96,36

Общую площадь печатной платы найдем, используя следующую формулу:

S=S_R+S_C+S_DD+S_VT, (1)

где S_R– площадь, необходимая для установки резисторов на ПП;

S_C - площадь, необходимая для установки конденсаторов на ПП;

S_VT- площадь, необходимая для установки транзисторов на ПП;

S_DD- площадь, необходимая для установки микросхем на ПП;

Общая площадь, занимаемая ЭРЭ на печатной плате:

S_общ. = 1057,5 + 240 + (106,7 + 35,5) + (880 + 96,36) = 2418 мм².

Площадь печатной платы рассчитаем по формуле:

S_ПП =S_общ / 0,6 = 2418 / 0,6 = 4030 мм². (2)

Рассмотрено несколько вариантов соотношения сторон печатной платы, но выбран размер 7070 мм по ГОСТ10317-79.

Для выбора рациональной компоновки блока используют три параметра:

1. приведенная площадь наружной поверхности;

2. коэффициент приведенных площадей;

3. коэффициент заполнения объема.

Рассмотрим два варианта компоновки блока (рисунок 2 а, б приложения). Посчитаем объемы модулей, входящих в устройство:

основной модуль: V₁₀= 70x70x25 = 122500 мм³,

модуль индикации: V₂₀= 60x30x15 = 27000 мм³.

Полный объем первого варианта:

V₁=1008060=480000 мм³, (3)

площадь поверхности корпуса:

S₁ = 2(hb+hl+lb) = 2ּ(100ּ80 + 100ּ60 + 80ּ60)=37600 мм². (4)

Полный объем второго варианта:

V₂= 1009060=540000 мм³, (5)

площадь поверхности корпуса:

S₂ = 2(hb+hl+lb) = 2ּ(100ּ90 + 100ּ60 + 90ּ60) = 40800мм². (6)

Приведенные площади наружной поверхности:

S_пр1 = S₁ / V₁ = 37600 / 480000=0,078 мм ^–1. (7)

S_пр2 = S₂ / V₂ = 40800 / 540000=0,075 мм ^–1. (8)

Для определения корпуса наиболее оптимального по площади наружной поверхности, воспользуемся следующим соотношением:

К_пр = S_пр1 / S_пр2 = 0,078 / 0,075 = 1,04. (9)

Так как соотношение К_пр1, то из двух вариантов второй вариант компоновки наиболее оптимален по площади наружной поверхности.

Коэффициент заполнения объема:

К_з.о.=V_п/ V. (10)

Для первого варианта:

, (11)

для второго варианта:

. (12)

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 расположение индикации более эргономично и коэффициент заполнения объема больше, чем у второго варианта.

4.2 Расчет печатного монтажа

Двухсторонняя печатная плата размером 7070 выполнена комбинированным позитивным методом из стеклотекстолита фольгированного СФ-2Н-50Г-1,5 (ГОСТ 10316-78) по четвертому классу точности.

• толщина платы, мм 1,5;

• максимальный ток, протекающий в проводнике, I_max, мА 100;

• толщина фольги h, мм 0,05;

• допустимая плотность тока i_доп, А/мм²38;

• допустимое падение напряжения на проводнике U_доп, В 0,09;

• удельное сопротивление печатного проводника , Оммм²/м 0,0175;

• максимальная длина печатного проводника ℓ, м 0,05;

• шаг координатной сетки, мм 1,25.

Основные конструктивные параметры печатных плат для четвертого класса точности (ГОСТ 23751-86):

• минимальное значение номинальной

ширины проводника t_1min, мм 0,15;

• номинальное расстояние между проводниками S, мм 0,15;

• допуск на ширину проводника без покрытия t, мм ±0,03;

• допуск на расположение отверстий _d, мм 0,05;

• допуск на расположение контактных площадок _p, мм 0,15;

• допуск на отверстие d, мм;

• допуск на расположение проводников на ДПП _ℓ, мм 0,03;

• гарантийный поясок b_м, мм 0,05.