Дистанционный выключатель питания

Моющая жидкость не должна попадать внутрь негерметичных элементов  аппаратуры.

 

 

 

 

4 Расчетный раздел

4.1 Расчет электрических  и конструктивных параметров  элементов печатной платы.

Расчет электрических  и конструктивных параметров элементов  печатной включает расчет диаметров монтажных и переходных отверстий, контактных площадок, ширины печатного проводника и падения напряжения на печатном проводнике (для шин питания).

DD1,HL1, VD1-VD5:   d_B=0,55мм (14+2+2+2+3+3=26 выв)

C1-C3, R1-R8, XS1:     d_B=0,6мм (2*12=24 выв)

VT2-VT3:                      d_B=0,7мм (6 выв)

VT1,XP1:                 d_B=0,95мм (3+2=5 выв)

Диаметр переходного  отверстия рассчитывается по формуле:

d_ПО=H*γ, где H-толщина диэлектрика, H=1мм; γ - коэффициент борфористоводородный электролит 0.4…0.5

d_ПО >1*0,4=0,4 

Диаметр монтажного отверстия:

d_ОТВ>d_В+∆+h_r, где

d_B – диаметр вывода элемента, мм;

∆ – зазор между  выводом и монтажным отверстием (∆=0,5);

h_r – толщина гальванического наращенной меди (h_r=0,035мм).

1) d_ОТВ0,55<0,55+0,5+0,035=1,085мм         d_ОТВ0,5=1,1мм

2) d_ОТВ0,6<0,6+0,5+0,035=1,135мм            d_ОТВ0,6=1,15мм

3) d_ОТВ0,7<0,7+0,5+0,035=1,235мм            d_ОТВ0,7=1,25мм

4) d_ОТВ1<1+0,5+0,035=1,535мм                 d_ОТВ1=1,6мм

Диаметр контактной площадки:

d_КП= d_ОТВ+2b+C, где

d_ОТВ – диаметр монтажного отверстия, мм;

b – минимально необходимая радиальная ширина кольца (b=0,55мм);

C–технологический коэффициент погрешности производства (С=0,1мм).

1) d_КП0,55=1,1+2*0,55+0,1=2,4мм

2) d_КП0,6=1,15+2*0,55+0,1=2,35мм

3) d_КП0,7=1,25+2*0,55+0,1=2,45мм

4) d_КП1=1,6+2*0,55+0,1=2,8мм

4.1.2 Расчет шин питания.

Рассмотрим расчет электрических  параметров печатных проводников. Ширина печатного проводника шины питания  определяется по формуле 

1) t ≥ I/(γ_доп*h),

где I – ток, протекающий в печатном проводнике, A. Ток протекающей в проводнике определяется суммой токов потребления микросхем, присоединенных к рассчитываемой шине питания;

DD1 K561TM2 I=0,075A

VD1 КД104А:  I=0,002A

VD2 КС168А :  I=0,05 А

VD3-VD5 КД103А: I=0,002*3=0,006 А

VT1 КТ315А:  I=0,05 А

VT2,VT3 IRFBC40: I=0,05 *2=0,1A

R1,R2 МЛТ 0,5:        I=0,004*2=0,008 A

R3-R8: МЛТ 0,5: I=0,004 *6=0,024A

HL1 АЛ307А:  I=0,01 A

I = 0,075+0,002+0,05+0,006+0,05+0,1+0,008+0,024+0,01 = 0,325 (А)

γ_доп – допустимая плотность тока, А/мм. Зависит от допустимого перегрева печатных проводников и технологии получения проводников. Так согласно ГОСТ 23751-86, п.2.4.4 и данному по заданию субтрактивному методу выбирают от 100 до 250 А/мм. Выберем γ_доп =100 А/мм².

h – толщина печатной платы, мм. h=0,217мм

t=0,325/(100*0,217)=0,014 (мм)

2) R=ρ(l/t*h),

где ρ – удельное объемное электрическое сопротивление, Ом*мм²/м. Для печатных проводников, изготовленных методом химического травления ρ=0,0175 Ом*мм²/м

l – длина проводника, м. l=0,465м.

t – ширина проводника, мм. t=0,149мм.

h – толщина проводника, мм. h=0,217мм

R=0,0175(0,465/(0,014*0,217))=2,7Ом

3) U=I*R

U=0,325*2,7=0,877В

U=I*R=ρ(l/t*h)* γ_доп*t*h=γ_доп*ρ*l

U=100*0,0175*0,465=0,814В

 

4.2 Расчет надежности

Уточненный расчет надежности выполняется для отработанной схемы, когда основные схемотехнические и конструктивные проблемы решены, но имеется возможность изменять режимы работы элементов.

Исходные данные для  расчета служат схема электрическая  принципиальная, перечень элементов, значения интенсивности отказов различных  элементов.

Исходные данные для расчета служат схема электрическая принципиальная, перечень элементов, значения интенсивности отказов различных элементов.

Исходные данные дополняются  данными об условиях эксплуатации и  режимах работы элементов, поэтому  расчет называется уточненным.

Исходные данные:

• Температура Т=40ºС
• Коэффициент нагрузки К_Н=0,4

Порядок расчета:

1) Элементы схемы разбить на группы с одинаковыми интенсивностями отказов.

2) Подсчитать число  элементов в каждой группе N_i.

3) По справочнику определить  коэффициенты режима К_Р в зависимости от коэффициента нагрузки К_Н и температуры T.

4) Рассчитать коэффициент  К_Э по формуле К_Э =k_λ1* k_λ2* k_λ3:

К_Э=1,07*1*1=1,07

5) Рассчитать интенсивность отказов λ_Э для ЭРЭ по формуле:λ_Э= λ_О* К_Э*K_Р, где К_Э - коэффициент эксплуатации, K_Р -коэффициент режима.

VD1:          λ_Э=2*1,07*0,45=0,96 (*10^{-6  1}/_час)

VD2             λ_Э=4*1,07 *0,38=1,62 (*10^{-6  1}/_час)

VD3-VD4:  λ_Э=2*1,07 *0,45=0,96 (*10^{-6  1}/_час)

VT1:          λ_Э=1,75*1,07*0,21=0,39 (*10^{-6  1}/_час)

VT2-VT3    :λ_Э=0,7*1,07*0,21=0,15 (*10^{-6  1}/_час)

HL1:           λ_Э=0,35*1,07*0,38=0,14 (*10^{-6  1}/_час)

C1-C3:        λ_Э=1,8*1,07*0,9=1,7 (*10^{-6  1}/_час)

R1-R2:         λ_Э=0,5*1,07*0,3=0,16 (*10^{-6  1}/_час)

R3-R8:        λ_Э=0,02*1,07*0,3=0,006 (*10^{-6  1}/_час)

XP1:           λ_Э=0,005*1,07*0,84=0,004 (*10^{-6  1}/_час)

XS1:           λ_Э=0,005*1,07*0,84=0,004 (*10^{-6  1}/_час)

6) Рассчитать интенсивность отказов для интегральных микросхем по формуле: * * * , где -коэффициент сложности, - коэффициент поправочный.

λ_Э=0,5*1,07*1,55*0,3=0,24 (*10^{-6  1}/_час)

Для пайки интенсивность  отказов принимается: λ_Э= λ_О=0,01

7) Рассчитать λ_Э*N_i для всех групп:

DD1:  λ_Э*N_i=0,24*1=0,24 (*10^{-6  1}/_час)

VD1:   λ_Э*N_i=0,96*1=0,96 (*10^{-6  1}/_час)

VD2:   λ_Э*N_i=1,62*1=1,62 (*10^{-6  1}/_час)

VD3-VD4: λ_Э*N_i=0,96* 2=2,88 (*10^{-6  1}/_час)

VT1:     λ_Э*N_i=0,39*1=0,39(*10^{-6  1}/_час)

VT2-VT3:   λ_Э*N_i=0,15*2=0,3 (*10^{-6  1}/_час)

HL1:     λ_Э*N_i=0,14*1=0,14 (*10^{-6  1}/_час)

C1-C3:    λ_Э*N_i=1,7*3=5,1 (*10^{-6  1}/_час)

R1-R2:          λ_Э*N_i=0,16*2=0,32 (*10^{-6  1}/_час)

R3-R8:          λ_Э*N_i=0,006*6=0,036 (*10^{-6  1}/_час)

XP1:              λ_Э*N_i=0,004*1=0,004 (*10^{-6  1}/_час)

XS1:              λ_Э*N_i=0,004*1=0,004 (*10^{-6  1}/_час)

Пайка:     λ_Э*N_i=0,01*61=0,61 (*10^{-6  1}/_час)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица1 Расчет надежности

Обозначение эл-тов	Наимн., тип	Кол-во эл-ов	λО*10-6 1/час	Режим работы						λЭ*10-6 1/час	λЭ*10-6 *Ni
				T,ºС	KH	КЭ	КР	КСЛ	Кпопр
DD1	К561ТМ2	1	0,5	40	0,4	1,07	—	1,55	0,3	0,24	0,24
VD1	КД104А	1	2	40	0,4	1,07	0,45	—	—	0,96	0,96
VD2	КС168А	1	4	40	0,4	1,07	0,38	—	—	1,62	1,62
VD3-VD5	КД103А	3	2	40	0,4	1,07	0,45	—	—	0,96	2,88
VT1	КТ315Б	1	1,75	40	0,4	1,07	0,21	—	—	0,39	0,39
VT2,VT3	IRFBC40	2	0,7	40	0,4	1,07	0,21	—	—	0,15	0,3
HL1	АЛ307А	1	0,35	40	0,4	1,07	0,38	—	—	0,14	0,14
C1-C3	К50-35	3	1,8	40	0,4	1,07	0,9	—	—	1,7	5,1
R1,R2	МЛТ	2	0,5	40	0,4	1,07	0,3	—	—	0,16	0,32
R3-R8	МЛТ	6	0,02	40	0,4	1,07	0,3	—	—	0,006	0,036
XP1	К301-021	1	0,005	40	0,4	1,07	0,84	—	—	0,004	0,004
XS1	PLS-40	1	0,005	40	0,4	1,07	0,84	—	—	0,004	0,004
Пайка		61	0,01	40	0,4	1,07	—	—	—	0,01	0,61

 

8) Рассчитать суммарную интенсивность отказов = :

λ_С=(0,24+0,96+1,62+0,96+0,39+0,15+0,14+1,7+0,16+0,006+0,004+0,004+0,01)*10^-6=7,85*10^-6(¹/_час)

9) Рассчитать среднюю наработку до первого отказа для схемы по формуле: =1/

t_ср=1/(7,85*10^-6)=127388 часов

10) Рассчитать вероятность  безотказной работы P(t) для схемы по формуле:

 

P(t)=e^-λct.

Таблица 2 Расчет P(t)

t	0	15000	30000	45000	60000	750000	90000	105000	127388
P(t)	1	0,88	0,79	0,7	0,62	0,55	0,49	0,43	0,36

 

P(0)= =1

P(15000)= =0,88

P(30000)= =0,79

P(45000)= =0,7

P(60000)= =0,62

P(75000)= =0,55

P(90000)= =0,49

P(105000)= =0,43

P(127388)= =0,36

 

11)Построить график P(t):

 

 

5 Технический раздел

5.1 Описание метода изготовления печатной платы

1) Предварительная подготовка заготовки.

Для удаления сильных  загрязнений можно использовать мелкозернистую наждачную бумагу («нулевку»), мелкодисперсный абразивный порошок  или любое другое средство, не оставляющее  на поверхности платы глубоких царапин. Кроме того, при достаточно чистой поверхности печатной платы можно вообще пропустить этап абразивной обработки и сразу перейти к обезжириванию.

Для обезжиривания можно использовать кусочек мягкой ткани, не оставляющей волокон, смоченный спиртом, бензином или ацетоном. Качество очистки можно контролировать, наблюдая за степенью смачивания водой поверхности меди. Полностью смоченная водой поверхность, без образования на ней капель и разрывов пленки воды, является показателем нормального уровня очистки. Нарушения в этой пленке воды указывают, что поверхность очищена недостаточно.

2) Нанесение защитного покрытия выберем ручное, так как тип производства единичный. При этом способе чертеж печатной платы переносится на стеклотекстолит вручную при помощи какого-либо пишущего приспособления. В последнее время в продаже появилось множество маркеров, краситель которых не смывается водой и дает достаточно прочный защитный слой. Кроме того, для ручного рисования можно использовать рейсфедер или какое-либо другое приспособление, заправленное красителем. Так, например, удобно использовать для рисования шприц с тонкой иглой (лучше всего для этих целей подходят инсулиновые шприцы с диаметром иглы 0,3-0,6 мм), обрезанной до длины 5-8 мм. При этом шток в шприц вставлять не следует - краситель должен поступать свободно под действием капиллярного эффекта. Также вместо шприца можно использовать тонкую стеклянную или пластмассовую трубку, вытянутую над огнем для достижения нужного диаметра. Особое внимание следует обратить на качество обработки края трубки или иглы: при рисовании они не должны царапать плату, в противном случае можно повредить уже закрашенные участки. В качестве красителя при работе с такими приспособлениями можно использовать разбавленный растворителем битумный или какой- либо другой лак, цапонлак или даже раствор канифоли в спирте. При этом необходимо подобрать консистенцию красителя таким образом, чтобы он свободно поступал при рисовании, но в то же время не вытекал и не образовывал капель на конце иглы или трубки. Стоит отметить, что ручной процесс нанесения защитного покрытия достаточно трудоемок и годится только в тех случаях, когда необходимо очень быстро изготовить небольшую плату. Минимальная ширина дорожки, которой можно добиться при рисовании вручную, составляет порядка 0,5 мм.

3) Травление. 

Для этого процесса выберем  реактив хлорное железо (FeCl). Сухое хлорное железо растворяется в воде до тех пор, пока не будет получен насыщенный раствор золотисто-желтого цвета (для этого потребуется порядка двух столовых ложек на стакан воды). Процесс травления в этом растворе может занять от 10 до 60 минут. Время зависит от концентрации раствора, температуры и перемешивания. Перемешивание значительно ускоряет протекание реакции. В этих целях удобно использовать компрессор для аквариумов, который обеспечивает перемешивание раствора пузырьками воздуха. Также реакция ускоряется при подогревании раствора. По окончании травления плату необходимо промыть большим количеством воды, желательно с мылом (для нейтрализации остатков кислоты). К недостаткам данного раствора следует отнести образование в процессе реакции отходов, которые оседают на плате и препятствуют нормальному протеканию процесса травления, а также сравнительно низкую скорость реакции.

4) Очистка заготовки, сверловка, нанесение флюса, лужение.

После травления необходимо очистить поверхность от защитного покрытия. Сделать это можно каким-либо органическим растворителем, например, ацетоном. Далее необходимо просверлить все отверстия. Делать это нужно остро заточенным сверлом при максимальных оборотах электродвигателя. В случае, если при нанесении защитного покрытия в центрах контактных площадок не было оставлено пустого места, необходимо предварительно наметить отверстия (сделать это можно, например, шилом). Прижимное усилие в процессе сверления не должно быть слишком большим, чтобы на обратной стороне платы не образовывались бугорки вокруг отверстий. После сверловки нужно обработать отверстия: удалить все зазубрины и заусенцы. Сделать это можно наждачной бумагой.

Следующим этапом является покрытие платы флюсом с последующим лужением. Можно использовать специальные флюсы промышленного изготовления (лучше всего смываемые водой или вообще не требующие смывания) либо просто покрыть плату слабым раствором канифоли в спирте. Лужение можно производить двумя способами: погружением в расплав припоя либо при помощи паяльника и металлической оплетки, пропитанной припоем. В первом случае необходимо изготовить железную ванночку и заполнить ее небольшим количеством сплава Розе или Вуда. Расплав должен быть полностью покрыт сверху слоем глицерина во избежание окисления припоя. Для нагревания ванночки можно использовать электроплитку. Плата погружается в расплав, а затем вынимается с одновременным удалением излишков припоя ракелем из твердой резины.

5.2 Выбор технологического оборудования и технологических режимов изготовления печатной платы