Дистанционный выключатель питания

1 Введение

Тема курсового проекта  «Дистанционный выключатель

питания» предложена цикловой комиссией специальности 230101 «Вычислительные машины, комплексы, системы и сети» и утверждена директором Краснодарского Колледжа Электронного Приборостроения.

Преимущество такого дистанционного выключателя по сравнению с использующим ИК канал – существенно большая дальность действия (несколько десятков метров) и возможность управления через оптически непрозрачные преграды (стены,  перегородки и т. д.). В описываемом приборе доработке подвергается только базовый блок, а кнопочный остается без изменений. Для доработки был выбран базовый блок беспроводного звонка Feron с дополнительной световой индикацией.

В данном курсовом проекте  необходимо проанализировать «Дистанционный выключатель питания». Установить конструктивные особенности типовых элементов схемы, определить технические требования к печатной плате. Выполнить расчет конструктивных и электрических параметров элементов и разработать сборочный чертеж печатной платы, выполнить расчет технологичности.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 Конструкционные  особенности типовых элементов  схемы

2.1 DD1 К561ТМ2 – микросхема, которая представляет собой 2 D-триггера, объединенных в одном корпусе. Корпус пластмассовый. Тип корпуса 201.14-1 изображен на Рис.1.

Рис.1

2.2 VD1 КД104А – диффузионный кремневый диод. Конструктивно оформлен в пластмассовом корпусе с гибкими выводами. Положительный вывод маркируется красной точкой. Масса не более 0,1 г. Тип корпуса изображен на Рис. 2.

Рис.2

2.3VD2 КС168А – стабилитрон кремневый, малой мощности. Предназначен для стабилизации номинального напряжения 6,8 В в диапазоне токов стабилизации 3...45 мА. Выпускаются в стеклянном корпусе с гибкими выводами. Масса стабилитрона не более 0,3 г. Тип корпуса изображен на Рис.3

Рис.3

2.4 VD3,VD4,VD5 КД103А –выпрямительный молосигнальный диод. Характеризуется сверхмалым током. Выполнен в каплевидном корпусе с гибкими проволочными выводами. Масса диода не более 0,1 г. Тип корпуса изображен на Рис.4.

Рис.4

 

 

2.5 VT1 КТ315Б – транзистор кремневый p-n-p. Выпускается в пластмассовом корпусе. Масса не более 0,18 г. Тип корпуса изображен на Рис.5.

 

Рис.5

 

2.6 VT2, VT3- транзистор IRFBC40. Тип корпуса изображен на Рис.6.

Рис.6

 

 

 

2.7 HL1 АЛ307А - Диод светоизлучающий, с рассеянным излучением, эпитаксиальный. Изготовляются на основе соединений галлий – алюминий - мышьяк. Выпускаются в пластмассовом корпусе. Маркируются цветными точками на корпусе:- одной черной. Масса диода не более 0,35 г. Тип корпуса изображен на  Рис.7.

 

Рис.7

 

2.8 С1,С2 К50-35 - Конденсаторы общего назначения. Номинал(220 мк*16В). Радиальные выводы. Тип корпуса изображен на Рис.8.

 

Рис.8

 

2.9 С3 К50-35 - Конденсатор общего назначения. Номинал(33 мк*16В).  Радиальные выводы. Тип корпуса изображен на Рис.9.

 

Рис.9

 

 

 

2.10 R1,R2 – неизолированные МЛТ 0,5 Вт резисторы с металлическим проводящим слоем. Тип корпуса изображен на Рис.10

Рис.10

2.11 R3-R7  – неизолированные МЛТ 0,125 Вт резисторы с металлическим проводящим слоем. Тип корпуса изображен на Рис.11

Рис.11

2.12XP1 Клема К301-021-11Функциональное назначение клемник винтовой.  Тип корпуса изображен на Рис.12

Рис.12

 

 

2.13 XS1 Штыревое соединение PLS-40. Тип корпуса изображен на Рис.13

 

Рис.13

 

 

3 Конструктивно-технологические требования к проектированию чертежа печатной платы

3.1 Определение требований к печатной плате

В соответствие с заданием на курсовом  проектирование метод  изготовления печатной платы субтрактивный  комбинированный.

В субтрактивном методе в качестве исходного материала  используется фольгированные диэлектрики, на которых проводящий рисунок формируется путем избирательного удаления фольги.

Преимущества субтрактивного метода в сравнении с аддитивным:

• Высокая производительность
• Отсутствие интенсивного воздействия электролита на диэлектрик
• сильное сцепление проводников с основанием диэлектрика

В комбинированном методе есть дополнительная детализация фольги.

Для разработки печатной платы выбираем стеклотекстолит  СФ-1-35-2.

Определим площадь печатной платы, для этого рассчитываем суммарную  площадь установленных элементов.

  Расчет площадей элементов:

S_DD1=19,5x7,5=146,25мм²

S_VD1=3x2=6мм²

S_VD2=3x7,5=22,5мм²

S_VD3-VD5=3x(3x2)=18мм²

S_VT1=7,2x3=21,6мм²

S_VT2,VT3=2x(4,6x10,4)=95,68мм²

S_HL1=5x5=25мм²

S_C1,C2=2x(10x10)=200мм²

• S_C3=6,3x6,3=39,69мм²
• S_R1,R2=2x(4,2x10,8)=90,72мм²
• S_R3-R8=6x(2,2x6)=79,2мм²
• S_XP1=5x7,6=38мм²
• S_XS1=5,08x2,54=12,9мм²

Суммарная площадь всех элементов расположенных на печатной плате:

S_общ.=∑Sэл=146,25+6+22,5+18+21,6+95,68+25+200+39,69+90,72+79,2+38+12,9= =782,4(мм²)

Для определения площади  печатной платы необходимо суммарную площадь элементов платы умножить на выбранный коэффициент от 1,5 до 3.

Возьмем коэффициент равный К=2,5, при котором расстояние между элементами будет рациональным.

S_общ. ∙ K=782,4 ∙ 2,5=1989мм²

        Размеры сторон печатной платы 40мм ^X 50мм

3.1 Описание сборочного чертежа печатной платы. Требования к формовке выводов, лужению, пайке

Сборочный чертеж печатной платы приведен в графической части лист 2.

Установим шаг координатной сетки  равный 2,5мм, в соответствие с ГОСТ  10317-79 «Платы печатные. Основные размеры» и шагом выводов элементов.

В соответствие с исходным заданием класс точности печатной платы -3. На основание ГОСТ 23751-86 «Печатные платы. Основные параметры конструкций».

В соответствии с исходным классом точности 3 устанавливаем:

• Для узкого места платы минимального значения гарантированного пояска меди  контактной площадки b=0,10мм.
• Предельное отклонение диаметров отверстий с металлизацией без оплавления до d=1,0:

±0,5

• Предельное отклонение диаметров отверстий без металлизации, без оплавления до d=1,0:

от  +0 до –0,10

• Предельное отклонение диаметров отверстий без металлизации, без оплавления св. d=1,0:

±0,10

 

• Предельное отклонение диаметров отверстий с металлизацией без оплавления св. d=1,0:

от  +0,05 до –0,15

• Предельное отклонение ширины печатного проводника, контактной площадки, концевого печатного контакта  At= ±0,10.

Значение допустимых рабочих напряжений между элементами проводящего рисунка, расположенными в соседних слоях печатной платы от 0,4 до 0,5.

В наружном слое печатной платы от 0.10 до 0,20 включительно.

Допустимая токовая нагрузка между  элементами проводящего рисунка  равно от 60 до 100А/мм.

3.2 Описание сборочного  чертежа печатной платы. Требования  к формированию выводов, лужению  и пайке.

Принципиальная схема дистанционного выключателя питания представлена в графической части (лист 1). Поскольку все элементы блока находятся под напряжением сети, следует выполнять правила техники безопасности. На резисторах R1,  R2,  стабилитроне VD2 и светодиоде HL1  собран параметрический стабилизатор напряжения. Причем светодиод HL1  стабилизирует питающее напряжение для базового блока (примерно 3В), а совместно со стабилитроном VD2 - для микросхемы DD1. Одновременно светодиод HL1  выпоняет функцию индикатора включения. На триггере DD1.1  собран одновибратор, а на DD1 .2  - делитель частоты на два. Транзистор VТ1 обеспечивает согласование уровней сигнала с выхода базового блока с логическими уровнями триггера DD1.1. Мощные полевые переключательные транзисторы VT2, VT3 (допустимое напряжение сток­исток - 600 В, ток стока - до 4  А) обеспечивают  коммутацию одной  или нескольких нагрузок с суммарной мощностью до 800  Вт. Благодаря применению полевых транзисторов минимальная мощность нагрузки,  коммутируемой устройством, доли ватта,  что выгодно отличает предлагаемое устройство от подобных, с симистором или тринистором В качестве коммутирующего элемента, у которых минимальную мощность нагрузки определяет ток удержания этого элемента. Напряжение с конденсатора С2 подают на линии питания блока, а точку соединения резисторов R3  и R5  подключают к коллектору транзистора VТ4, от которого был отключен про вод,  ведущий к катоду светодиода HL2. После подачи питающего напряжения триггер DD1.2,  вообще говоря, может установиться в любое из двух состояний. В моем экземпляре, как правило, это состояние с высоким уровнем на прямом выходе,  поэтому транзисторы VТ2, VТЗ открыты и к нагрузке поступает напряжение сети. Когда сигнал от кнопочного блока отсутствует, транзистор VТ1 устройства открыт и на входе С триггера DD1.1  низкий уровень. При получении сигнала от "своего" кнопочного блока транзистор базового блока VТ4, управлявший светодиодом HL2,  откроется на время подачи звукового сигнала,  поэтому транзистор VТ1 коммуттора закроется, а на входе С триггера DD1.1  появится положительный перепад напряжения,  который запустит одновибратор, собранный на этом триггере.  Такое схемотехническое решение применено для того, чтобы исключить влияние помех при переключении. На прямом выходе триггера DD1.1 установится высокий уровень,  который сменится низким,  когда конденсатор С3 зарядится через резистор R7 до высокого уровня. Произойдет это примерно через 1  . . .  1,5  с.  Таким образом, при каждом нажатии на кнопку кнопочного блока на выходе одновибратора формируется импульс высокого уровня, который приводит к переключению триггера DD1.2, а значит, к включению или выключению напряжения питания нагрузки.

Не допускается применять  монтажные провода с поврежденной изоляцией, надрезами жилы провода  и другими дефектами, снижающими их механическую и электрическую прочность.

В процессе монтажа аппаратуры должны быть приняты меры по защите полупроводниковых приборов от воздействия  статического электричества согласно нормативному документу на конкретное изделие.

Жгуты, кабели и выводы ИЭТ, при необходимости, перед установкой должны быть отрихтованы с соблюдением требований НД.

При рихтовке выводов ИЭТ следует  обеспечить неподвижность участка  вывода длиной не менее 1,0 мм от корпуса.

При рихтовке, формовке, установке  и креплении ИЭТ не допускается повреждение покрытия выводов, за исключением следов (отпечатков) инструмента, не нарушающее их покрытия (оголение основного материала) и не снижающее механическую прочность.

Расстояние от корпуса  ИЭТ до центра радиуса изгиба вывода, мм, не менее:

• для полупроводниковых приборов 2,0
• для резисторов и конденсаторов при диаметре (толщине) вывода до 1 мм включительно 1,0
• для резисторов и конденсаторов при диаметре (толщине) вывода свыше 1 мм- 1,5
• для дросселей 5,0

Радиус изгиба, мм, не менее:

• при диаметре (толщине) вывода до 0,5мм включительно 0,5
• свыше 0,5 до 1,0мм включительно 1,0
• при диаметре (толщине) вывода свыше 1,0 до 1,5мм включительно 1,5

Токопроводящие жилы следует лудить по всей поверхности  пайки. Допускается нелуженый участок  жилы на расстоянии до 1 мм от торца изоляции.

Не допускается деформация жил в месте перехода от луженого участка к нелуженому.

Луженая поверхность  токопроводящих жил, выводов элементов  должна быть блестящей или светло-матовой. Наличие пор и наплывов в виде острых выступов не допускается.

Пайку монтажных соединений в аппаратуре следует производить  после механической сборки и проверки элементов схемы на соответствие требованиям КД.

Запрещается пайка проводов с необлуженными концами к хвостовикам соединителей.

Температура пайки должна соответствовать интервалу температурной активности флюса и припоя и не превышать предельно допустимых значений, указанных в НД на элементы конкретных типов.

Очистку паяных соединений следует производить после каждой пайки или группы паек.