Программируемый таймер установки для подводного вытяжения позвоночника (стр. 7 из 13)
Таблица 4.2 -Габаритные размеры элементов
| Наименование элемента | Тип корпуса | Количество, шт. | Габаритныеразмеры, мм | |
| К1816ВЕ55 | 2123.40-6 | 1 | 49,7х14,7 | |
| КР572ПВ4 | 2121.28-6 | 1 | 36,0х14,7 | |
| КР1008ВИ1 | 2101.8-1 | 2 | 10,5х6,5 | |
| Кварц | 1 | 10х7,5 | ||
| Резисторы С2-23-0.125 | С2-23-0.125 | 5 | 10х4 | |
| Конденсатор К22У-2 | К22У-2 | 1 | 10х4 | |
| КонденсаторыК22У-2 | К22У-2 | 3 | 6х4 | |
| КонденсаторК21-9 | К21-9 | 2 | 10х4 | |
| Конденсатор КМ | КМ | 1 | 10х4 | |
| Вилка XР1 | 1 | 40х18 | ||
| Вилка XР2 | 1 | 40х18 | ||
| Вилка ХР3 | 1 | 40х18 | ||
| Вилка ХР4 | 1 | 75х18 | ||
| Вилка ХР5 | 1 | 40х18 | ||
| Суммарная площадь: | 5752,95 мм2 | |||
Общая площадь, занимаемая компонентами с учетом припусков вокруг каждого элемента, обусловленных шириной контактных площадок, равна 5752,95мм2. Коэффициент заполнения платы не имеет существенного значения, т.к. разрабатываемое устройство является стационарным. Ориентировочный коэффициент заполнения 0.6. При этом площадь платы будет составлять 9588,25. При проектировании печатного узла одним из наиболее важных критериев оптимизации является правильная компоновка, т.е. максимальное использование площади печатной платы при минимально возможных ее размерах. В соответствии со стандартом МЭК 297-3 выбираем из предложенных типоразмеров размер печатной платы: 100 x 160 мм.
Таблица 4.3Основные размеры печатных плат по стандарту МЭК 297-3
| Высота Н, мм | Ширина | |
| Ряд 1 | Ряд 2 | В, мм |
| 55,55 | 67,31 | 100; 160; 220; 280 |
| 100,00 | 111,76 | 100; 160; 220; 280 |
| 144,45 | 156,20 | 100; 160; 220; 280 |
| 188,90 | 200,70 | 100; 160; 220; 280 |
| 233,35 | 245,10 | 100; 160; 220; 280 |
| 277,80 | 289,55 | 100; 160; 220; 280 |
| 322,25 | 334,00 | 100; 160; 220; 280 |
| 366,70 | 378,45 | 100; 160; 220; 280 |
| 411,15 | 422,90 | 100; 160; 220; 280 |
| 455,60 | 467,35 | 100; 160; 220; 280 |
| 500,05 | 511,80 | 100; 160; 220; 280 |
При выборе типоразмера учитывались прежде всего функциональные требования, выражающие плотность компоновки. Математическое представление оптимизации представляет собой коэффициент заполнения платы, который равен отношению площади, занятой элементами к общей площади печатной платы.
Произведем расчет параметров нашей печатной платы.
Номинальные значения диаметра монтажного отверстия:
(4.1)где dЭ – максимальное значение диаметра вывода навесного элемента, устанавливаемого на плату;
r – разность между минимальным значением диаметра отверстия и максимальным диаметром вывода элемента;
dН.О. – нижнее предельное отклонение номинального значения диаметра отверстия.d=0,6+0,1+0,2=0,9 (мм)
Минимальный диаметр контактной площадки вокруг монтажного отверстия:
(4.2)где
dВО – верхнее предельное отклонение диаметра отверстия; tВО – верхнее предельное отклонение ширины проводника; tНО – нижнее предельное отклонение ширины проводника;bН – гарантированный поясок контактной площадки;
dТР – допуск на подтравливание отверстия; 
d – допуск на расположение отверстия; p – допуск на расположение контактной площадки.D=(0,9+0,05)+2*0,1+0,1+2*0,035+(0,082+0,32+0,082)0,5=0,64 (мм)
Минимальный диаметр переходного отверстия:
(4.3)где j – коэффициент = 0,33
hПП – толщина печатной платы.
dП 
0,33*2 0,66 (мм)
Номинальное значение ширины проводника:
(4.4)где tТД – минимально допустимое значение ширины проводника.
tП=0,17+0,08=0,25 (мм)
Номинальное значение расстояния между соседними элементами проводящего рисунка:
(4.5)где SТД – минимально допустимое расстояние между соседними элементами проводящего рисунка.
S=0,15+0,1=0,25 (мм)
Минимальное расстояние для прокладки n-го количества проводников между двумя отверстиями с контактными площадками с диаметрами D:
(4.6)где n – количество проводников;
l – допуск.l=(1,64+1,64)/2+0,25*1+0,25*(1+1)+0,05=2,44 (мм)
т.е. между двумя контактными площадками можно провести максимум только один проводник.
Сопротивление самого длинного из возможных проводников:
(4.7)где hФС – толщина фольгированного слоя.
R=(1,72*10-8*0,34)/(0,25*10-3*35*10-8)=0,55 (Ом)
Допустимый ток в печатном проводнике:
(4.8)где
- допустимая плотность тока.IMAX=20*0,25*0,035=0,175 (А)
Падение напряжения на самом возможно длинном печатном проводнике:
(4.9)
U=0,0172*20*0,34=0,116 (В)Требуемое сечение печатного проводника шины питания и ‘земли’:
(4.10)где IП – ток, протекающий через проводник и равный сумме токов всех элементов. В таблице 3 приведены токи потребляемые микросхемами. Просуммируем их и умножим на коэффициент запаса, который учитывает токи утечек и токи, потребляемые пассивными элементами и транзисторами. Поэтому примем коэффициент запаса равным 40.
SПЗ 0,0172*0,34*0.17/(0,015*5)*40=0,2 (мм)
Принимаем ширину шины питания 1 мм.
Используя полученные данные можно приступать к трассировке платы системы управления.
Таблица 4.4 - Электрические параметры микросхем
| Микросхема | Потребляемый ток, мА |
| КР1816ВЕ51 | 150 |
| КР572ПВ4 | 3 |
| КР1008ВИ1 | 6 |
| ЖК –модуль | 10 |
| Сумма | 170 |
При трассировке печатной платы блока питания устройства, необходимо подсчитать ширину трассы для каждого вида нагрузки. Блок питания, содержит в себе источник опорного напряжения 2,5 В, ток потребления не более 1-3 мА, питание системуы управления +5В на ток не более 170мА, и питание шагового двигателя напряжением +12В с током потребления не более 2А.
Из вышесказанного следует что по формуле (4.10) определяем требуемую ширину трасс питания для каждого из оставшихся двух потребителей:
SПЗ 0,0172*0,34*0.003/(0,015*5)*40=0,001 (мм)
SПЗ 0,0172*0,34*2/(0,015*5)*40=1,7(мм)
Таблица 4.5 - Площади элементов блока питания
| Элемент | Тип корпуса | Кол-во, шт | Габаритные размеры | ||
| К142ЕН11 | 2121.28-6 | 1 | 36,0х14,7 | ||
| Резисторы | 3 | 10х4 | |||
| Диоды | 8 | D=22 | |||
| Резисторы С2-23-0.125 | С2-23-0.125 | 5 | 10х4 | ||
| Конденсатор К50-6 | К50-6 | 6 | D=30мм | ||
| Вилка XР1 | 1 | 40х18 | |||
| Вилка XР2 | 1 | 40х18 | |||
| Суммарная площадь: | 12960мм2 | ||||
Принимаем толщину проводников для 2.5В и 5 В равную 1мм, а для питания шагового двигателя и других исполнительных устройств – 2мм. Коэффициент заполнения печатной платы блока питания можно довести до значения 0.9, т.к блок питания имеет в своём составе достаточно крупногабаритные элементы. Таким образом площадь трасс незначительна по сравнению с площадью элементов. Для удобства дальнейшей компоновки плат в корпусе выберем габариты печатной платы блока питания 100х160мм.
4.2 Особенности назначения применяемых пакетов САПР
Фирмой ACCEL выпускается два варианта системы PCAD 8.5: Master Design и Associate Design. Большими возможностями обладает вариант Master Design.
Система поддерживает широкий набор графических дисплеев, плоттеров, манипуляторов и цифровых планшетов различных типов.
Система PCAD позволяет выполнять следующие проектные операции: создание символов элементов принципиальной электрической схемы и корпусов; графический ввод принципиальной электрической схемы и конструктивов плат проектируемого устройства; ручную и автоматическую трассировку печатных проводников произвольной ширины; автоматизированный контроль результатов проектирования ПП на соответствие принципиальной электрической схеме.