- •Расширенное техническое задание
- •Технические требования:
- •Анализ электрической схемы. Обоснование выбора элементной базы
- •Анализ работы электрической схемы
- •Обоснование выбора элементной базы
- •Конструкторские расчеты
- •Объемно-компоновочный расчет
- •Расчет печатного монтажа
- •Расчет по постоянному и переменному току
- •Конструктивно-технологический расчет
- •Расчет плотности монтажа на печатной плате
- •Выбор рациональной компоновки и формы блока
- •Разработка конструкции рэу
- •Выводы и заключения
- •Список используемой литературы
Обоснование выбора элементной базы
Для обеспечения малого энергопотребления в мини-автомате световых эффектов применяются микросхемы серии К561, выполненных по КМОП-технологии. Они представляют собой комплекс микромощных микросхем, второй – третьей степени интеграции на КМОП транзисторах. Предназначены для применения в аппаратуре цифровой автоматики и вычислительной техники с жесткими требованиями по потребляемой мощности, массе, габаритным размерам в условиях значительного изменения напряжения питания при работе от одного источника. Основной особенностью этих микросхем является малое потребление тока в статическом режиме – 0,1…100 мкА, при Uи.п. = 315 В, допустимый уровень пульсаций не более 0,2 В. Минимальное напряжение логического 0 на входе микросхемы: 1,4 В при напряжении питания 5 В и 2,9 В – при 10 В. Для нормальной работы микросхемы длительность фронтов входных импульсов должна быть не более 10; 5 и 1 мкс при напряжениях питания 5; 10 и 15 В соответственно.
В автомате применяются следующие микросхемы серии К561, различающиеся по функциональному назначению:
ЛА7 – Четыре логических элемента 2И-НЕ;
ЛН2 – Шесть логических элементов НЕ;
ЛП2 – Четыре логических элемента «Исключающее ИЛИ»;
ИЕ10 – Два 4-разрядных двоичных счетчика;
ИЕ11 – 4-разрядный двоичный реверсивный счетчик;
ИР2 – Два независимых 4-разрядных регистра сдвига;
КП2 – 8-канальный мультиплексор.
Вустройстве применены резисторы МЛТ. Это резисторы с металлодиэлектрическим проводящем слоем предназначенным для работы в цепях постоянного, переменного и импульсного тока в качестве элементов навесного монтажа. МЛТ относятся к неизолированным. Номинальная мощность 0,125 Вт.
Таблица 1 – Температурный коэффициент сопротивления
-
Диапазон номинальных сопротивлений, Ом
ТКС, 10-61/°С, в интервале температур, °С
от -60 до +20
от +20 до +125
До 10·103
11·103…1·106
Свыше 1·106
±1200
±1200
±1200
±600
±700
±1000
Уровень собственных шумов ………………………………5 мкВ/В
Предельные эксплутационные данные:
- температура окружающей среды ………………………… –60…+70 С;
- предельное рабочее напряжение
постоянного и переменного тока ………………………… 200 В;
- минимальная наработка …………………………………... 25000 ч;
- срок сохраняемости ……………………………………….. 15 лет.
Достоинством данного типа резисторов является широкий диапазон номинальных сопротивлений, малые габаритные размеры, большой срок сохраняемости, широкий диапазон рабочих температур.
Для обеспечения заданной точности и стабильности частоты, в цепи генератора тактовых импульсов следует выбирать конденсаторы с низким значением температурного коэффициента емкости ТКЕ.
Выбраны конденсаторы типа К10-7В и КМ-6 со следующими параметрами:
- допуски ………………………………………… 5, 10;
- номинальное напряжение ……………………... 25; 50 В;
- группа по ТКЕ ………………………………….. М47; П33;
- диапазон рабочих температур ………………… от –60 до +100 С.
Востальных цепях устройства могут быть применены любые керамические конденсаторы, такие как КМ-5, КМ-6, К10-7В, К10-17 и т. п. Выбраны конденсаторы типа К10-7В и КМ-6, предназначенные для работы в цепях постоянного, переменного и импульсного тока. Конденсаторы К10-7В и КМ-6, выпускаются в обычном всеклиматическом исполнении в корпусе прямоугольной формы. Основные параметры К10-7В:
- допуски ………………………………………… 10;
- номинальное напряжение ……………………... 25; 50 В;
- группа по ТКЕ ………………………………….. Н90;
- диапазон рабочих температур ………………… от –60 до +100 С.
В качестве диода VD1 может быть применен любой маломощный кремниевый диод. В данном устройстве применен диод КД103А – кремниевый диффузионный. Выпускается в пластмассовом корпусе с гибкими выводами. Диод КД103А имеет следующие основные параметры:
- постоянный (средний) прямой ток ………………… 100 мА;
- постоянное прямое напряжение …………………… 1 В;
- постоянное обратное напряжение ………………… 50 В;
- импульсный прямой ток ………………………….. 2 А;
- температура окружающей среды ………………… от 213 до 373 К.
В качестве диода VD2 может быть применен любой диод с допустимым прямым током не менее 350 мА. Применен диод КД208А – кремниевый диффузионный. Предназначен для преобразования переменного напряжения частотой до 1 кГц. Выпускается в пластмассовом корпусе с гибкими выводами. Диод КД208А имеет следующие основные параметры:
- постоянный или средний прямой ток ……………… 1,5 А;
- постоянное прямое напряжение …………………… 1 В;
- постоянное обратное напряжение ………………… 100 В;
- частота без снижения режимов …………………… 1 кГц;
- температура окружающей среды ………………… от 233 до 358 К.
Для индикации применены светодиоды типа АЛС331А, имеющие по два перехода: с красным и зеленым цветом свечения (при их одновременном возбуждении излучается желтый или оранжевый цвет – это зависит от соотношения токов через переходы).
Основные параметрысветодиодов АЛС331А:
- сила света, не менее ………………………………… 0,6 мкд;
- постоянный прямой ток ……………………………. 20 мА;
- постоянное прямое напряжение …………………… 4 В;
- обратное напряжение ………………………………. 2 В;
- температура окружающей среды ………………… от 213 до 343 К.
В качестве выключателя питания SA1 могут быть применены переключатели с коммутируемым током не менее 350 мА, типа МТ1, П1Т, ПТ8-1…ПТ8-6. Отличительной чертой этих переключателей являются малые габаритные размеры при сохранении широкого диапазона коммутируемых токов и напряжений. Выбран переключатель П1Т-1-1, со следующими параметрами:
- габаритные размеры ……………………..…. 32,5·12,5·14 мм;
- диапазон коммутируемых токов
постоянного (переменного) ………………… 0,5…5 (0,5…4), А;
- диапазон коммутируемых напряжений
постоянное (переменное) …………………… 3…30 (3…250), В;
- сопротивление электрических контактов ….. 0,01 Ом;
- максимальное число коммутаций ………….. 104.