2.3 Оценка элементной базы
2.3.1 Микросхемы. В разрабатываемом устройстве применяются микросхемы цифровой логики серии К561 представляющие 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 напряжения питания.
Технические требования для микросхем серии К561:
напряжение питания серии, В +5…15;
потребляемый ток, мА, не менее 3;
количество выводов 14, 16;
диапазон
рабочих температур,
-30…+70.
2.3.2 Резисторы. В качестве распределителей электрической энергии между цепями и элементами схемы часов применены резисторы общего назначения с металлодиэлектрическим проводящим слоем типа МЛТ–0,125 и МЛТ-0,5, предназначенные для работы в цепях постоянного, переменного и импульсного тока. Характеризуются высокой стабильностью параметров, слабой зависимостью сопротивления от частоты и рабочего напряжения, высокой надежностью.
Технические требования для резисторов МЛТ–0,125:
напряжение питания, В +5…30;
потребляемый ток, мА, не менее 3;
потребляемая мощность, Вт 0,125;
диапазон сопротивлений 8,2 Ом…2,2 МОм;
диапазон
рабочих температур,
-60…+125.
Технические требования для резисторов МЛТ–0,5:
напряжение питания, В +5…30;
потребляемый ток, мА, не менее 3;
потребляемая мощность, Вт 0,5;
диапазон сопротивлений 8,2 Ом…5,1МОм;
диапазон
рабочих температур,
-60…+125.
2.3.3 Конденсаторы. В проектируемом устройстве используются конденсаторы серии К50-35, К10-17 предназначенные для работы в цепях постоянного, переменного и импульсного тока. Характеризуются большой удельной емкостью, меньшие потери и токи утечки, увеличенный срок хранения, более широкий интервал рабочих температур по сравнению с электролитическими алюминиевыми.
Технические параметры конденсатора К50-35:
Рабочее напряжение, В 50
Номинальная емкость, мкФ 1
Рабочая температура, С -40...85
Допустимые отклонения емкости + 50 %- 20 %
потребляемый ток, мА, не менее 3
Технические параметры конденсатора К10-17:
Рабочее напряжение, В 63
Номинальная емкость, мкФ 0,01
Рабочая температура, 0С -40...85
Допустимые отклонения емкости + 50 %- 20 %
потребляемый ток, мА, не менее 3
2.3.4 Полупроводниковые элементы. В устройстве используется транзистор КТ940А (n-p-n), являющимися биполярными транзисторами, маломощными, высокочастотными. Зависимость параметров транзисторов от температуры, электрического режима и частоты, наличие технологического разброса параметров накладывают специфические требования на расчет и принципы построения схем на транзисторах, обеспечивающих высокую надежность в эксплуатационных условиях.
Технические требования к транзистору КТ315Б:
максимальное напряжение коллектор-база, В 10;
максимальный ток коллектор-эмиттер, мА 100;
диапазон
рабочих температур,
-40…+85.
В качестве выпрямителей направления сигналов используются диоды малой мощности КД522Б и диодная сборка КЦ405А. Их применение обусловлено необходимыми параметрами и малыми габаритами.
Технические требования КД522Б:
Постоянное прямое напряжение , В 1,1;
Постоянный обратный ток, мкА 5;
Температура окружающей среды, °С –55…+85
Технические требования КЦ405А:
Максимальное постоянное обратное напряжение, В: 600
Максимальный прямой(выпрямленный за полупериод) ток, А: 1
Максимальное импульсное обратное напряжение, В: 600
Максимальный обратный ток, мкА: 125
Максимальное прямое напряжение, В: 4
Рабочая температура, С: -40...85
Также в схеме используется кремниевый тринистор КУ202Н - управляемый несимметричный тиристор: не проводит ток в обратном направлении, переключается в открытое состояние импульсами тока управления, а в закрытое состояние - подачей обратного напряжения или прерыванием тока.
Технические требования КУ202Н:
Постоянный или средний прямой ток при t = 50 °С, А 10
Прямой ток управляющего электрода, мА 300
Прямое напряжение тринистора, В 400
Обратное напряжение, В 400
2.3.5 Органы индикации. Применение в качестве элемента световой сигнализации сигнальной лампы серии СКЛ-11 обусловлено малым потреблением энергии, гарантийная наработка на отказ более 25 000 часов, устойчивы к вибрации, ударам и прочим механическим воздействиям. Светодиодные коммутаторные лампы СКЛ применяются для индикации и сигнализации в приборах различного назначения (электрощиты, пульты, радиоэлектронная аппаратура, бытовая техника, сигнализация и др.). Лампы СКЛ являются заменой светосигнальной арматуры АЕ, АМЕ, АС-220, АС-1201 и др., а так же заменой ламп накаливания со стандартными цоколями.
Технические требования:
Номинальный ток, мА 20
Номинальное рабочее напряжение, В 220
Сила света, мКд 20
Диапазон рабочих температур, С -30...+70.
2.3.6 Органы коммутации. Для обнуления счетчика сенсоров используется кнопочный выключатель серии КЕ-011. Предназначены для коммутации электрических цепей управления для управления переменным током с частотой 50 и 60 Гц. Прибор предназначен для использования в неподвижных и подвижных стационарных установках. Кнопки КЕ-011 нашли широкое применение в кузнечно-прессовом оборудовании и в химостойких изделиях, некоторые модели кнопок используют на судах. Кнопка КЕ-011 часто используется в качестве комплектующего элемента пультов управления в строительной, транспортной, машиностроительной и других отраслях.
Технические требования:
Номинальный ток, А 10
Ном. напряжение изоляции, В 660
Износостойкость механическая ВО 5000000
Степень защиты IP40
Диапазон рабочих температур, С - 30...+90.
На основе выбранных элементов определяем общую площадь, занимаемую ЭРЭ на печатной плате и соответственно размеры печатной платы.
Определяем общую площадь, занимаемую ЭРЭ на печатной плате:
, (1)
где Si – площадь i-того элемента, расположенного на печатной плате.
Площади отдельных элементов представлены в таблице 1.
Таблица 1 – Основные конструктивнее параметры элементной базы
|
№ п/п |
Элементы |
Площадь одного элемента, мм2 |
Количество элементов, шт. |
Общая площадь печатной платы, мм2 |
Вариант установки |
|
|
Конденсатор К10-17а |
66,03 |
2 |
132,06 |
IIв |
|
|
Конденсатор К50-35 |
44,18 |
1 |
44,18 |
IIв |
|
|
Микросхема К561ЛА7 |
188,825 |
2 |
377,65 |
VIIIa |
|
|
Микросхема К561ИЕ11 |
205,89 |
1 |
205,89 |
VIIIa |
|
|
Резистор МЛТ-0,5 |
117,25 |
2 |
234,5 |
IIa |
|
|
Резистор МЛТ-0,125 |
58,75 |
3 |
176,25 |
IIa |
|
|
Диод КД522Б |
94,5 |
8 |
756 |
IIa |
|
|
Диодная сборка КЦ405А |
600,25 |
1 |
600,25 |
IIa |
|
|
Тринистор КУ202Н |
669,75 |
1 |
669,75 |
Iв |
|
|
Транзистор КТ940А |
54,59 |
1 |
54,59 |
Ia |
Sобщ = 132,06 + 44,18 + 377,65 + 205,89 + 234,5 + 176,25 + 765 + 600,25 +
+ 699,75 + 54,59 = 3062,295 мм2
С учетом рекомендуемого значения коэффициента заполнения площади ПП для бытовой РЭА, равного 0.6, получим значение площади
SПП = 3251,12 / 0,6 = 5418,533
Выбираем следующее соотношение сторон печатной платы по ГОСТ 10.317-79: 65×90 мм.