Основы конструирования и технологии производства ЭВС

            1 КОНСТРУКТОРСКИЙ РАЗДЕЛ

 

1.1 Расчет установочных  размеров элементов

 

При компоновке элементов  на плоских печатных платах оперирует  понятие установочной площади элемента, которая рассчитывается по формуле:

                               S_yст.= 1,25 · B · L,                                                      (1)

где B - ширина корпуса элемента, мм;

L - длинна корпуса элемента, мм.

Для цилиндрических элементов  площадь находится по формуле:

S_yст.= 1,25 · π · R ,                                                  (2)

где R - радиус корпуса элемента, мм.

Установочный объем определяют, исходя из максимальных размеров по ширине, длине и высоте. Произведение этих величин с коэффициентом запаса определяет установочный объем большинства  элементов, резисторов с большой  мощностью рассеивания и элементов работающих при высоких напряжениях:

                                 V= 1,5 · B · H · L,                                                   (3)

где B - ширина корпуса элемента, мм;

H - высота корпуса элемента, мм;

L - длинна корпуса элемента, мм.

Для цилиндрических элементов  объем находится по формуле:

V= 1,5 · π · R · L,                                                (4)

где R - радиус корпуса элемента, мм;

L - длинна корпуса элемента, мм.

 

 

 

 

Устройство функциональный многофункциональный частотомер имеет  в своей схеме 8 резисторов МЛТ  мощности 0,125 Вт, рассчитаем установочные площади и объемы резисторов.

На рисунке 1 представлены размеры резистора С1-4 - 0,125, взятые из справочника по резисторам.

Рисунок 1 -  Габаритные размеры  резистора С1-4 мощности 0,125 Вт

 

         Резисторы R1-R11 имеют одинаковые габаритные размеры, поэтому берем резисторы одного типа. Делаем расчеты площади резистора и необходимого объема, согласно формулам (1) и (4).

S_R1-R11 = 1,25 · 2 · 6 · 10 = 150 мм²;

V _R1-R11 = 1,5 · π · 2 · 6 · 10 = 1130,98 мм³.

Устройство многофункциональный  частотомер имеет в своей схеме 9 конденсаторов напряжением 100 В и 1 конденсатор напряжением 50 В, рассчитаем установочные площади и объемы конденсаторов.

Размеры конденсатора К10-17Б были получены при выборе его из справочника. На рисунке 3 приведены его размеры.

Рисунок 3 - Габаритные размеры  конденсатора К10-17Б

 

 

Таблица 1-Технические характеристики конденсатора К10-17Б

Номи- нальная емкость,	Номи- нальное напря- жение, В	Размеры, мм
		D		L		d
		Номи- нальное значение	Допус- каемое откло- нение	Номи- нальное значение	Допус- каемое откло- нение	Номи- нальное значение	Допус- каемое откло- нение
10 нФ	100	5,6	+ 0,8 - 0,4	4	± 1	0,6	± 0,1
45 мкФ	110	6,3	+ 0,8 - 0,4	4,5	± 1	0,6	± 0,1
0,01 мкФ	100	7,5	+ 0,8 - 0,4	5	± 1	0,6	± 0,1
0.033 мкФ	100	9	+ 0,8 - 0,4	5,1	± 1	0,6	± 0,1
45 мкФ	100	6,3	+ 0,8 - 0,4	4,5	± 1	0,6	± 0,1
0,01 мкФ	100	13	+ 0,8 - 0,4	9	± 1	0,6	± 0,1
0,33 мкФ	100	13,5	+ 0,8 - 0,4	9,5	± 1	0,6	± 0,1
33 нФ	100	14	+ 0,8 - 0,4	10	± 1	0,6	± 0,1
33 нФ	100	14	+ 0,8 - 0,4	10	± 1	0,6	± 0,1

 

Согласно габаритам конденсатора делаем необходимые вычисления. 

S_C1 = 1,25 · 5,6 · 4 = 28 мм²;

V_C1 = 1,5 · π · 6² · 4 = 678,6 мм³;

S_C3 = 1,25 · 7,5 · 5 = 46,9 мм²;

V_C3= 1,5 · π · 6² · 5 = 848,3 мм³;

S_C4 = 1,25 · 9 · 5,1 = 57,4 мм²;

V_C4= 1,5 · π · 6² · 5,1 = 865,2 мм³;

S_C6= 1,25 · 13 · 9 = 146,25 мм²;

V_C6= 1,5 · π · 6² · 9 = 1526,8 мм³;

S_C7= 1,25 · 13,5 · 9,5 = 160,3 мм²;

V_C7= 1,5 · π · 6² · 9,5 = 1611,6 мм³;

S_C8= 1,25 · 14 · 10 = 175 мм²;

V_C8= 1,5 · π · 6² · 10 = 1696,5 мм³;

S_C9= 1,25 · 14 · 10 = 175 мм²;

V_C9= 1,5 · π · 6² · 10 = 1696,5 мм³.

 

На рисунке 4 представлены размеры конденсатора К50-35, которые были взяты из справочника.

 
Рисунок 4 - Габаритные размеры конденсатора К50-35

 

  Делаем расчеты согласно выбранному типу конденсатора из справочника.

S_C2,C5 = 1,25 · 6 · 12 = 90 мм²;

V_C2,C5= 1,5 · π · 6² · 6 = 1017,9 мм³.

На рисунке 5 представлены размеры конденсатора TZ03Z500F169, которые были взяты из справочника.

 

 

Рисунок 5 - Габаритные размеры конденсатора TZ03Z500F169

 

          Делаем расчеты, согласно выбранному типу конденсатора из справочника.

S_C10= 1,25 · 6 ·4,8 =36 мм²;

V_C10=1,5 · π · 6² · 6= 1017,9 мм³.

Вычисляем общую площадь  и необходимый объем для всех конденсаторов.

S_Cоб.= 28+90 + 46,9 + 57,4 + 146,25 +160,3 + 175 + 175 + 36+90 = 1004,9 мм²;

V_Cоб.= 678,6+1017,9 + 848,3 + 865,2 +1017,9 + 1526,8 + 1611,6 + 1696,5 + 1696,5 + 1017,9 =  11977,2мм³.

   Устройство многофункциональный частотомер имеет в своей схеме 3 транзистора КТ3107К, КТ3102ГМ, КТ399А, рассчитаем установочную площадь и объём транзисторов.

Размеры транзистора КТ3107К, представленного на рисунке 5, были выбраны из справочного материала. 

 

Рисунок 5 - Габаритный чертеж корпуса транзисторов КТ3107К, КТ3102ГМ

Делаем расчет площади  транзистора и необходимого объема по формулам (2) и (4).

S_VT1,VT2 = 1,25 · π · 5,2 = 106,2 мм²;

V_VT1,VT2= 1,5 · π · 5,2 · 5,2 = 662,6 мм³.

На рисунке 6 представлены размеры транзистора КТ399А, которые были взяты из справочника.

Рисунок 6 - Габаритный чертеж корпуса транзисторов КТ399А

Делаем расчет площади  транзистора и необходимого объема по формулам (2) и (4).

S_VT3 = 1,25 · π · 5,8 = 132,1 мм²;

V_VT3= 1,5 · π · 5,8 · 5,3 = 824,3 мм³.

Находим общую площадь  и объем необходимый для транзисторов.

S_VTоб.= 132,1 · 1 +  106,2· 2 = 344,5  мм²;

V_VTоб.=824,3 · 1 + 662,599 · 2 = 2149,5 мм³.

Устройство многофункциональный  частотомер имеет в своей схеме 2 микросхемы PIC16F84A-04 и КР1157EH52A.

Размеры представленные на рисунке 7 корпуса микросхемы PIC16F84A-04 берем из справочника.

 

Рисунок 7 - Габаритный чертеж корпуса микросхемы PIC16F84A-04

 

Делаем необходимые расчеты  по формулам (1) и (3) согласно габаритам корпуса микросхемы.

S_DD1 = 1,25 · 6,2 · 19,56 = 151,59 мм²;

V_DD1 = 1,5 · 6,2 · 4,36 · 19,56  = 793,12 мм³.

Размеры, представленные на рисунке 8, корпуса микросхемы КР1157EH52A берем из справочника.

Рисунок 8 - Габаритный чертеж корпуса микросхемы КР1157EH52A

 

Делаем необходимые расчеты по формулам (1) и (3) согласно габаритам корпуса микросхемы.

S_DA1 = 1,25 · 4,2 · 3,45 = 18,11 мм²;

V_DA1 = 1,5 · 4,2 · 3,45 · 5,2 = 113,022 мм³.

Находим общую площадь  и объем необходимый для микросхем.

S_DDDAобщ = 18,11 + 151,59 = 169,7 мм²;

V_DDDAобщ = 113,022 + 793,12 = 906,142 мм³.

Устройство многофункциональный  частотомер имеет в своей схеме 4 переключателя.

Расчитаем установочную площадь переключателей.

          На рисунке 9 представлены размеры микропереключателя согласно каталогу данных элементов.

Рисунок 9 - Габаритные размеры  микропереключателя TS-A2PV-130

 

Согласно полученным размерам делаем расчеты по формулам (1) и (3):

S_SA= 1,25 · 12 · 10 = 150 мм²;

V_SA= 1,5 · 12 · 7 · 12 = 1512 мм³.

В схеме имеется четыре переключателя. Находим общую площадь и объем необходимый для элементов.

S_SAоб.= 150 · 4 = 600 мм²;

V_SAоб.= 1512 · 4 = 6048 мм³.

Устройство многофункциональный  частотомер имеет в своей схеме 3 диода.

Рассчитаем установочную площадь диодов.

Рисунок 10 - Габаритный чертеж корпуса диода КД522А

 

Делаем необходимые расчеты, согласно габаритам корпуса диода.

S_VD1 = 1,25 · 1,9 · 3,8 = 9,025 мм²;

V_VD1 = 1,5 · π · 1,9² · 3,8  = 64,6 мм³.

На рисунке 11 представлены размеры диода КД503А, которые были взяты согласно справочнику.

Рисунок 11 - Габаритный чертеж корпуса диода КД503А

 

Делаем необходимые расчеты, согласно габаритам корпуса микросхемы.

S_VD2,VD3 = 1,25 · 3 · 7,5 = 28,125 мм²;

V_VD2,VD3 = 1,5 · π · 3 ² · 7,5  = 318,1 мм³.

Вычисляем общую площадь  и необходимый объем для всех диодов.

S_VDобщ= 9.025 · 1 + 28,125 · 2 = 65,275 мм²;

V_VDобщ= 64,6 · 1 + 318,1 · 2 = 700,8 мм³.

Устройство многофункциональный  частотомер имеет в своей схеме  кварцевый резонатор HC-52. На рисунке 12 представлены размеры кварцевого резонатора,  взятые из справочника.

Рисунок 12 - Габаритный чертеж корпуса кварцевого резонатора HC-52

 

            Делаем необходимые расчеты согласно габаритам корпуса резонатора.

S_ZQ= 1,25 · 10,5 · 3,5 = 45,94 мм²; 

V_ZQ= 1,5 · 10,5 · 3,5 · 3,8 = 209,475 мм³.

Устройство многофункциональный  частотомер имеет в своей схеме  LCD-дисплей DV-16230. На рисунке 13 представлены размеры LCD-дисплея DV-16230,  взятые из справочника.

Рисунок 13 - Габаритный чертеж корпуса LCD-дисплея DV-16230

 

Делаем расчеты согласно габаритам LCD-дисплея.

S_HG= 1,25 · 85 · 36 = 3825 мм²;

V_HG= 1,5 · 36 · 9,7 · 85 = 44523 мм³.

 

 

 

 

1.2 Расчёт полной  площади печатной платы

 

Необходимо определить полную площадь печатной платы. Для определения полной площади печатной платы необходимо найти установочную площадь всех элементов, а затем, учитывая коэффициент увеличения, рассчитывается полная площадь. Коэффициент увеличения принимается равный  2…3.

Находим общую установочную площадь всех элементов по формуле:

          S_об.=S_Rоб.+S_Cоб+S_VTоб.+S_DDDAоб.+S_VDоб.+S_HG+S_SA+ S_ZQ1,                 (5)

где S_Rоб., S_Cоб, S_VTоб., S_DDDAоб., S_Bоб., S_HG, S_SA- общие установочные площади элементов, рассчитанные выше, мм .

S_об = 2410 + 1122,25 + 344,5 + 169,7+ 65,275 + 3825 + 600 + 91,9 = 8628,6 мм².

Находим полную установочную площадь всех элементов по формуле:

S_п.= S_об.· К ,                                                    (6)

где К - коэффициент увеличения;

S_об.- общая установочная площадь всех элементов, мм .

S_п = 8628,6 · 2 = 17257,25 мм².

Все полученные результаты вычислений заносятся в таблицу 2.

 

Таблица 2 – Расчет полной площади печатной платы

Элемент	D, мм	B, мм	L, мм	H, мм	Кол-во, шт	S, мм²	Sоб, мм²	V, мм³	Vоб, мм³
С1-4	2	2	6		11	150	2410	1130	22229,8
К10-17Б		5,6	4	15,5	2	28	1004,9	678,6	11977,2
К10-17Б		6,3	4,5	15,5	1	35,4	1004,9	763,4	11977,2
К10-17Б		7,5	5	15,5	1	46,9	1004,9	848,3	11977,2
К10-17Б		9	5,1	15,5	1	57,4	1004,9	865,2	11977,2
К10-17Б		13	9	15,5	1	146,25	1004,9	1526,8	11977,2