3. Разработка конструкции устройства

3.1. Обоснование конструктивного исполнения

Конструктивно АОН выполнен в виде ячейки, у которой несущее ос­нование -печатная плата с размерами 130х75 мм, изготавливается из 2-х стороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм СФ-2Н-50Г-1,5 ГОСТ 10316-78. Размеры платы обусловлены размерами стандартного телефонного аппарата.

Плата - с односторонним расположением элементов, устанавливаемых с учетом требований автоматического проектирования и производства.

Установка элементов и формовка их выводов выполняется в соответ­ствии с требованиями ОСТ4.010.030-81.

Ячейка крепится винтовым соединением в отведенное для крепления ячейки место корпуса.

В конструкции использованы стандартные элементы для обеспечения снижения себестоимости и возможности быстрой замены вышедших из строя элементов на новые с минимальной потерей времени и затрат на поиски этих элементов.

3.2. Наладка

Правильно собранное из исправных деталей изделие налаживания не требует. В редком случае может возникнуть необходимость регулировки чувствительности микрофона подстроечным резистором R17.

3.3. Обеспечение нормального теплового режима

Для обеспечения нормального теплового режима используется естест­венное охлаждение воздухом.

Определим условную поверхность нагретой зоны для воздушного ох­лаждения:

S3 = 2 ∙ (Ll ∙ L2+(Ll+L2) ∙ L3 ∙ Kз),

где LI, L2, L3- геометрические размеры корпуса блока (в метрах), Кз - коэффициент заполнения объема.

Подставив значения LI, L2,L3 и Кз в исходную формулу, получим;

S3 = 2 ∙ (0,225 ∙ 0,16+(0,225+0,16) ∙ 0,05 ∙ 0,119) = 0,0765 (м);

Определим удельную мощность нагретой зоны:

q ⁼ Q/Sз;

где Q = Uдоп ∙ Imax= 0,075 ∙ 0,01 = 0,00075;

тогда

q=0,00075/0,0765 =0,01.

Из полученного результата можно сделать вывод, что для нормального функционирования изделия достаточно естественного воз­душного охлаждения.

3.4. Помехозащищенность

1. Для уменьшения ВЧ и НЧ помех и для предотвращения возможно­го тиристорного эффекта в КМОП серии микросхем в цепи питания микро­схем поставить развязывающие конденсаторы.

4. Конструкторские расчеты

Двухсторонняя печатная плата: метод изготовления - комбинирован­ный позитивный, IV класс точности, материал - двухсторонний фольгированный стеклотекстолит.

4.1. Расчет электрических параметров печатной платы

Толщина фольгированного слоя 1т.ф = 50 мкм,

толщина платы - 1,5мм,

размер платы - 130 - 75 мм,

максимальный ток в проводниках Imax=0,01 A,

допустимое падение напряжения Uдоп=0,075В,

максимальная длина проводника Lmax= 75 мм,

допустимая плотность тока Iдоп = 38 А/мм.

1. Рассчитаем минимальную ширину проводника по значению номи­нального тока для токовых цепей:

bmin 1= Imax/(I1доп ∙h):

bmin 1=0,01/(38 ∙ 0,05) =0,019 (мм):

2. Определим минимальную ширину проводника, исходя из допусти­мого падения напряжения:

b min2 = (q ∙ Imax ∙ Lmax)/(h ∙ Uдоп), где q=0,0175 мкОм/м - табличная величина, тогда

b min2 = (0, 0175 ∙ 0,01 ∙ 75)/(50 ∙ 0,075) = 0,0035 (мм),

Значения b min1и b min2расчитаны для стабильной работы печатной платы при номинальном значении тока и напряжения3. Расчитаем сопротивление печатного проводника толщиной h = 50 мкм и шириной 0,2 ммпри постоянном токе:

R=(q ∙ Lmax)/(b ∙ h), R=0,0175 ∙ 75/0,2 ∙ 0,05 - 131,25 (мкОм);

4. Расчитаем емкость и индуктивность между двумя печатными про­водниками при ширине проводников b1= b2= 0,2 мм (берем из таблицы для четвертого класса точности) н расстоянием между ними а= 1,25 мм на участке L= 20мм , Ег = 7 (табличное значение):

С ⁼0,12у. (Ег ∙ L) / Lg(2 ∙a/(b+ h))

С = 0,12 ∙ (7 ∙ 20)/Lg(2 ∙ 1,25/0.1+0,05) = 13.7 (пФ);

L= 0,004 ∙ L ∙ (Ln(f+b)/(h+b)-(a-b)/L+0,2235 ∙ (p+b)/L+1,5);

L=0,004 ∙ 20 ∙ (Ln(1,25+0,1)/(0,05+0,1)-(1.25-0,1)/20+0.2235 ∙ (0,05+0,1)/20+1.5) =0,29 (мкГц).

таким образом при расчете емкости и индуктивности между двумя близлежащими проводниками получили небольшие значения С и L -это говорит о том,что помехи, наводимые емкостью и индуктивностью незна­чительны и не будут оказывать существенного влияния на работу изделия