5.2.4 Конденсаторы. Ниже приведены чертеж и параметры электролитических конденсаторов CapXon C418 и Jamicon 616C2, которые используются в приборе.

Рисунок 40 – Размеры конденсаторов CapXon C418 и Jamicon 616C2

Таблица 6 – Рабочие параметры конденсатора CapXon C418

Алюминиевые электролитические конденсаторы, благодаря электрохимическому принципу работы, обладают следующими преимуществами:

а) высокая удельная емкость;

б) высокий максимально допустимый ток пульсации;

в) высокая надежность.

Таблица 7 – Рабочие параметры конденсатора Jamicon 616C2

В схеме также применяются два керамических конденсаторы К10-17Б.

Конструктивно выполнены изолированными. Далее приведены чертеж данных конденсаторов и его основные параметры. Предназначены они для работы в сетях постоянного, переменного и импульсного тока.

Рисунок 41 – Размеры конденсаторов К10-17Б

Таблица 8 – Рабочие параметры конденсатора К10-17Б

5.2.5 Резисторы. Используемые резисторы серии C1-4 имеют сопротивления 100 Ом, 3 кОм, 4.7 кОм.

Таблица 9 – Рабочие параметры резисторов

Достоинством данного типа резисторов является широкий диапазон номинальных сопротивлений, малые габаритные размеры, большой срок сохраняемости, широкий диапазон рабочих температур.

5.2.6 Биполярные транзисторы. Схематическое устройство транзистора и его установочные габариты показаны на рисунке 40.

Таблица 10 – Основные параметры биполярного транзистора КТ503Е

Рисунок 42 – Установочные габариты биполярного транзистора КТ503Е

5.2.7 Полевые транзисторы. В разработанной электрической схеме полевые транзисторы выполняют роль ключей, то есть в закрытом положении транзисторы коммутируют нагрузку с источником питания. Далее представлены габариты полевого транзистора IRFZ44N и его основные характеристики

Рисунок 43 – Установочные размеры полевого транзистора IRFZ44N

Таблица 11 – Основные параметры полевого транзистора IRFZ44N

5.2.8 Стабилизатор. В схеме применяется стабилизатор NY78L05. Габариты его совпадают с габаритами полевых транзисторов IRFZ44N, а параметры приведены в таблице ниже.

Таблица 12 – Основные параметры стабилизатора напряжения NY78L05

5.2.10 Клеммники. Для подключения к плате индуктивных нагрузок используются двухвыводные клеммники серии PCB KLS2-126-500.

Таблица 13 – Параметры клеммников KLS2-126-500

Рисунок 44 – Габариты клеммников KLS2-126-500

5.2.9 Кнопка. В схеме используется тактовая кнопка KLS7-TS6601. Рассчитана она на напряжение до 24 В и силу тока до 25 мА.

Рисунок 45 – Габариты тактовой кнопки KLS7-TS6601

6 РАСЧЕТЫ ЭЛЕМЕНТОВ И УЗЛОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ

ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ

В проектируемом устройстве применяются два типа монтажа – печатный и объемный. Печатный монтаж применяется для соединения между собой радиоэлементов, входящих в функционально-законченные узлы. Объемный монтаж необходим для соединения функционально-законченного узла с элементом питания, элементами коммутации.

Шаг сетки выбираем равным 1.27 мм.

Таблица14 – Основные параметры печатной платы

Диаметр монтажного отверстия больше диаметра выводов элементов на величину, удовлетворяющую условиям пайки и автоматизированной сборки ячеек.

Определяем номинальное значение диаметров монтажных отверстий Д:

Д_О = Д_выв+ , (1)

где Д_выв -максимальный диаметр вывода устанавливаемого ЭРЭ;

- нижнее предельное отклонение от номинального диаметра монтажного отверстия (для четвертого класса точности ПП при диаметре отверстия, меньшем либо равном 1 мм, равным минус 0.1 мм);

- разница между минимальным диаметром отверстия и максимальным диаметром вывода ЭРЭ, ее выбирают в пределах 0.1…0.4 мм. Примем значение этой величины:

=0.1 мм.

Отверстия для выводов микросхем при Д_выв=0.5 мм:

Д_О1=0.5-0.1+0.1=0.5 мм.

Отверстия для выводов диодов при Д_выв=0.8 мм:

Д_О2=0.8-0.1+0.1=0.8 мм.

Отверстия для кварцевого резонатора при Д_выв=0.45 мм:

Д_О3=0.45-0.1+0.1=0.45 мм.

Отверстия для конденсатора C1 при Д_выв=0.8 мм:

Д_О4=0.8-0.1+0.1=0.8 мм.

Отверстия для конденсаторов C2, C4 при Д_выв=0.5 мм:

Д_О5=0.5-0.1+0.1=0.5 мм.

Отверстия для конденсатора C3 при Д_выв=0.5 мм:

Д_О6=0.5-0.1+0.1=0.5 мм.

Отверстия для конденсаторов C2, C4 при Д_выв=0.5 мм:

Д_О7=0.5-0.1+0.1=0.5 мм.

Отверстия для резисторов при Д_выв=0.35 мм:

Д_О8=0.35-0.1+0.1=0.35 мм.

Отверстия для биполярных транзисторов при Д_выв=0.5 мм:

Д_О9=0.5-0.1+0.1=0.5 мм.

Отверстия для полевых транзисторов и стабилизатора при Д_выв=0.8 мм:

Д_О10=0.8-0.1+0.1=0.8 мм.

Отверстия для кнопки при Д_выв=0.7 мм:

Д_О11=0.7-0.1+0.1=0.7 мм.

Отверстия для клеммников при Д_выв=1.3 мм:

Д_О12=1.3-0.1+0.1=1.3 мм.

Для обеспечения минимизации числа различных диаметров монтажных отверстий полученные значения диаметров необходимо округлить. Тогда, выбирая из ряда предпочтительных размеров, получим следующий набор диаметров:

Д_О1= Д_О3= Д_О5= Д_О6= Д_О7 = Д_О8 = Д_О9 = 0.8 мм,

Д_О2= Д_О4= Д_О10= Д_О11=1.0 мм,

Д_О12 =1.3 мм.

Минимальный диаметр контактных площадок для печатной платы

Д_min=Д_{1 min}+1,5h_r,

где Д_{1 min} – эффективный минимальный диаметр контактной площадки;

h_r – толщина гальванической меди. По поверхности проводников плат средних размеров h_r=0.05 мм.

Д_min1=1.15+1.5∙0.05=1.525 мм,

Д_min2=1.65+1.5∙0.05=1.725 мм,

Д_min3=2+1.5∙0.05=2.075 мм.

(2)

где b_м - расстояние от края просверленного отверстия до края контактной

площадки (гарантийный поясок), мм;

 _d и _p - допуски на расположение отверстий и контактных площадок.

Вычислим значения минимальных диаметров контактных площадок для монтажных отверстий с максимальными значениями диаметров:

Максимальный диаметр просверленного отверстия Д _{о max}, мм:

где d - допуск на отверстие, мм;

Д₀ - номинальный диаметр металлизированного отверстия, мм.

Максимальный диаметр контактной площадки Д _max, мм вычисляется по формуле:

(4)

Вычислим значения максимальных диаметров контактных площадок для отверстий со значениями минимальных диаметров контактных площадок при покрытии олово – свинец: 1.525 мм; 1.725 мм; 2.075 мм; 3.075 мм:

Для обеспечения минимизации числа различных диаметров отверстий полученные значения диаметров сведем к значениям из ряда предпочтительных размеров:

Таблица 15 – Результаты расчета диаметров платы

Минимальная ширина проводника для оплавляемого покрытия олово-свинец:

t_min= t_{1 min}+1,5h_r+t, (5)

где t_{1 min} - минимальная эффективная ширина проводника, мм;

t - допуск на ширину проводника, мм.

t_min= 0.15+1.5∙0.05+0.03=0.255 мм.

При формировании проводников на фольгированном диэлектрике их минимально допустимая в производстве ширина определяется, прежде всего, адгезионными свойствами материала основания и гальвано стойкостью оксидированного слоя фольги, так как браком является даже частичное отслаивание проводника от основания диэлектрика.

Максимальная ширина проводника:

t_max = t_min+(0,02...0,06),

t_max = 0.255+0.02=0.275 мм.

Произведем расчет минимального зазора между элементами проводящего рисунка. Минимальный зазор между проводником и контактной площадкой:

(6)

где L_э - расстояние между центрами рассматриваемых элементов, мм;

 _l - допуск на расположение проводников, мм.

Вычислим значение для диаметра контактной площадки, равной 1.6 мм, при L_э=1.27 мм:

.

Вычислим значения для диаметров контактных площадок, равных 2.0 мм и 2.3 мм соответственно, при L_э=2.54 мм:

Минимальный зазор между двумя проводниками:

S_{2 min}=L _э - (t_max+2 _l ),

S_{2 min}=1.27-(0.275+2∙0.03)=0.92 мм.

Таким образом, любые два из используемых проводников могут быть проведены на расстоянии 1.27 мм друг от друга.

Минимальный зазор между двумя контактными площадками:

S_{3 min} = L _э - (Д_max+2 _p).

Вычислим значения S_{3 min} для диаметров Д_max, равных 1.6 мм; 2.0 мм; 2.3 соответственно:

S_{3 min1}=2.54-1.6-2∙0.15=0.64 мм,

S_{3 min2}=2.54-2.0-2∙0.15=0.24 мм,

S_{3 min3}=2.54-2.3-2∙0.15=-0.14 мм, тогда увеличим межцентровое расстояние на шаг координатной сетки:

S_{3 min3}=3.81-2.3-2∙0.15=1.21 мм.

Из вышеприведенного расчета видно, что на расстоянии 2.54 мм могут находиться лишь отверстия с диаметром контактной площадки не более 2.0 мм. При диаметре контактных площадок, равном 2.3 мм, расстояние между контактными площадками должно быть не менее 3.81 мм.

Таким образом, из результатов расчета получаем, что расстояния между элементами проводящего рисунка не меньше минимально допустимых и параметры печатного монтажа отвечают требованиям, предъявляемым к печатным платам четвертого класса точности изготовления.