Основы конструирования и технологии РЭС

МОСКОВСКИЙ  АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ

(технический университет)

_______

 

Кафедра 404

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Курсовая работа по дисциплине:

   "Основы конструирования и технологии РЭС"

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                   Выполнил: Малахов И.Ю.

                             группа 04-315

 

    Принял:

Васильева Т.Ю.

 

                                                                                                      

 

 

 

МОСКВА 2011

Содержание

 

 

Введение...................................................................................................................................................3

1.Техническое  задание........................................................................................................... ………....4

2. Выбор элементной базы.....................................................................................................................6

    2.1. Выбор типа конструкции и компоновочной схемы модуля……………………………...….6

    2.2. Параметры и характеристики используемых  навесных элементов…………….……….…..6

3. Выбор системы  охлаждения..............................................................................................................8

4. Расчет элементов печатной платы и её площади…………………………………………....…….9

5. Выбор корпуса………………………………………………………………...................................11

6. Тепловое моделирование и расчёт теплового режима конструкции……………...……....……12

7. Расчёт вибропрочности………………………………………………………...……………...…...16

8. Способ крепления ПП к корпусу …………………………….……………………………..…….18

Заключение……………………………………………………………………………………....……19

Список использованной литературы……………………………………………..…………….……20

9. Приложение  А...………………………………………………………………………….…..…….21

10. Приложение Б…………………………………………………………………………….……….22

11. Приложение В…………………………………………………………………………….……….23

12. Приложение  Г……………………………………………………………………………………..25

13. Приложение Д……………………………………………………………………………………..27

14. Приложение Е…………………………………………………………………………….…….....28

15. Приложение Ж...………………………………………………………………………….…….....29

16. Приложение  З………………………………………………………………………………....…..30

17. Приложение  И...……………………………………………………………………………...…...31

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение.

 

 

Цель  курсового проекта (работы) - закрепить, систематизировать и расширить  теоретические знания студентов, полученные после освоения курса "Конструирование и расчет РЭС".

Задачами  проектирования являются:

1) овладение  студентами навыками конструкторского  проектирования наиболее распространенных  изделий микроэлектронной техники:  гибридных интегральных схем  и микросборок, включая изучение  технической литературы по проектированию (конструированию) микросхем, анализ  принципиальной электрической схемы,  заданного микроэлектронного изделия,  которое должно быть реализовано  в виде интегральной схемы;  выбор материалов, выбор и обоснование  элементной базы, проведение топологических  расчетов, решение задач размещения  элементов и трассировки соединений  в ГИС (МСБ) и др.;

2) овладение  практическими навыками в разработке  рабочей конструкторской документации  в соответствии с требованиями  ЕСКД;

3) разработка  проектной и рабочей конструкторской  документации на регулятор температуры жала паяльника.

При выполнении данного курсового проекта  необходимо:

- провести  выбор элементной базы, анализ  и конструкторско-технологическую  отработку принципиальной электрической  схемы;

- выбрать  технологический метод изготовления  БГИС (МСБ);

- разработать  топологию регулятора температуры жала паяльника, произведя предварительно расчет пассивных элементов;

- провести  тепловой расчет и расчет паразитных  связей, на основе которых скорректировать  (при необходимости) топологический  чертеж;

- разработать  конструкторскую документацию, включающую  графическую часть и пояснительную  записку.

 

 

 

 

 

 

1.Техническое задание на разработку конструкторского изделия.

 

1. Наименование и область применения:

    Управление питанием компьютерной системы. Пользователь получает возможность дистанционно включать и выключать вместе с компьютером все периферийные устройства.

2. Основание для разработки:

    Основанием для разработки служит задание на курсовое проектирование, выданное кафедрой №404.

3. Цель и задача разработки:

     Целью разработки служит комплект конструкторско-технологической документации на регулятор температуры жала паяльника.

 Задачами  являются: схемотехническая отработка конструкции, разработка конструкции, оценка показателей качества, оформление конструкторской документации.

4. Источники разработки:

4.1. Статья из журнала ”Радио” 10,2008 ,стр. 10

5. Технические (тактико-технические)  требования.

5.1. Состав изделия и требования  к его конструкции:

       Все детали устройства, кроме кнопок SB1 и SB2, включателя SA1 и указателя мощности PA1, устанавливаются на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1.5 мм. Корпус изделия должен быть выполнен в форме параллелепипеда и сделан из пластика. Питание должно осуществляться от сети переменного тока с применением стандартных разъёмов. Габаритные размеры не должны превышать 115*80*85. Масса не более 400г.

5.2. Показатели назначения:

      Мощность нагрузки 220 Вт.

     Напряжение источника питания 220 В.

5.3. Требования к надёжности:

       Вероятность безотказной работы 85% в течение 10000 часов.

5.4 Требования к уровню унификации  и стандартизации:

       Использовать стандартные изделия  и материалы.

5.5. Требование к безопасности:

        Изделие должно быть безопасно при монтаже, эксплуатации и ремонте.

5.6. Эстетические, энергометрические  требования

        Изделие должно быть удобно  в обслуживании и использовании.

5.7. Условия эксплуатации:

        Изделие должно выдерживать:

-диапазон  температур от -10 ⁰С до +60⁰С

 -влажность до 85%

5.8. Требования к транспортировке  и хранению:

       Конструктор должен обеспечить  возможность транспортировки изделия, наземным транспортом в упакованном виде. Требования к упаковке разрабатывает конструктор.

6. Комплектность документации:

      Расчётно-пояснительная записка должна содержать: задание на курсовое проектирование, введение, техническое задание на разработку РЭС, анализ технического задания, конструкторский анализ схемы электрической принципиальной, разработку конструкции МСБ, разработку конструкции ФЯ РЭС,  разработку конструкции РЭС,  разработку технологического процесса изготовления МСБ, заключение, библиографию, содержание.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Выбор элементной базы.

2.1 Выбор типа конструкции и компоновочной схемы модуля.

Выбор типа конструкции и компоновочного решения блока обусловливается  объектом установки РЭС, видом и  интенсивностью воздействия внешних  дестабилизирующих факторов. В свою очередь тип конструкции в  значительной степени определяет свойства внутренней структуры блоков    РЭС.

В основном применяются три типа конструкций: разъёмная, кассетная и книжная.

 

 

2.2 Параметры и характеристики используемых навесных элементов.

 

Параметры используемых элементов занесем в таблицу 1.

 

Таблица 1.

 

Наименование	Кол-во	Обознач.	Масса    г.	Температурный режим ºС	Рисунок
Резисторы   МЛТ-0,125-15кОМ±10%   МЛТ-0,125-10кОМ±10%   МЛТ-0,25-0,1кОМ±10%   МЛТ-0,25-1кОМ±10%   Конденсаторы   К53-18-50В-220мкФ   К53-18-10В-100мкФ   К53-1-6В-1мкФ   Транзисторы   КТ972А   КП934А   Диоды   1N4004   1N5819   КД226Д   Стабилизатор   KP1158EH5B   Микроконтроллер   ATtiny12L-4SU   Микроамперметр   ЭА2230   Кнопки   Q-1735 PBS-15C ~1,5A 250В 2C 13,0´11,0   Трансформатор   ТПК-2-9В	1     2     1     1       1   1   1       1   1       2   1   4       1       1       1       2           1	R1     R2,R3     R4     R5       С1   С2   С3       VT1   VT2       VD1 ,VD2 VD3   VD4…VD7     DA1       DD1       РА1       SB1 ,SB2         Т1	0,15     0,15     0,25     0,25       6   4,5   1,5       7   3,5       0,35   0,35   0,7       3,5       5       150       3           110	от -60 до +155     от -60 до +155     от -60 до +155     от -60 до +155       от -60 до +125   от -60 до +125   от -80 до +85       от -45 до +85   от -50 до +85       от -65 до +150   от -65 до +125   от -60 до +85       от -10 до +60       от -40 до +85       от -50 до +155       от -40 до +60           от -40 до +85	Рисунок П.1     Рисунок П.1     Рисунок П.1     Рисунок П.1       Рисунок П.2   Рисунок П.2   Рисунок П.2       Рисунок П.3   Рисунок П.4       Рисунок П.5   Рисунок П.5   Рисунок П.6       Рисунок П.7       Рисунок П.8       Рисунок П.9       Рисунок П.10           Рисунок П.11

 

 

 

3. Выбор системы охлаждения.

       Массогабаритные характеристики РЭС в значительной мере зависят от способа охлаждения, обеспечивающего нормальный тепловой режим изделия. Определим величину теплового потока, рассеиваемого поверхностью изделия:

                                                                                                                             (3.1)

где - мощность потребляемая от источника питания, - коэффициент действия изделия.

Учитывая, что  сигнал очень мал по переменной составляющей, выходная мощность изделия тоже мала. Следовательно, ей можно пренебречь и рассматривать ситуацию, когда  мощность источника полностью рассеивается на элементах, т.е. КПД приблизительно равно 0.Таким образом, тепловой поток:       

= 9 Вт, соответственно  Вт

Чтобы выбрать систему охлаждения, необходимо найти поверхностную  плотность     теплового потока и допустимый перегрев конструкции:

-площадь поверхности теплообмена                                            (3.2)

- поправочный коэффициент на  давление окружающей среды

                                                                                                     (3.3)

Допустимый  перегрев в конструкции:

                                                                                (3.4)

По диаграмме определяем систему  охлаждения конструкции, по координатным точкам:

 и допустимый перегрев  в конструкции, равный 15 градусам Цельсия, положение которых соответствует естественному воздушному охлаждению системы.

                    Рисунок 3.1 – Диаграмма для определения системы охлаждения

 

Расчеты показали, что наше устройства подходит естественное воздушное охлаждение.

4. Расчет элементов печатной платы и её площади.

 

Выбираем  печатную плату 2-го класса точности ,так как такие печатные платы наиболее просты в исполнении ,надёжны в эксплуатации и имеют минимальную стоимость.

  В таблице № 2. показаны конструктивные  параметры элемента печатной  платы и номинальный размер  для 2-го класса точности.

 

Таблица 2.

Минимальная ширина проводников t,мм	0,45
Минимальное расстояние между проводниками S,мм	0,45
Гарантированная ширина пояска в наружном слое bн,мм	0,2
Гарантированная ширина пояска во внутреннем слое bв,мм	0,1
Отношение диаметра металлизированного отверстия к толщине платы Кдт	0,5