Стабилизатор тока электродиализатора (стр. 8 из 13)
Конструктивные особенности ПП. Ширину печатных проводников рассчитывают и выбирают в зависимости от допустимой токовой нагрузки, свойств токопроводящего материала, температуры окружающей среды при эксплуатации. Края проводников должны быть ровными, проводники без вздутий, отслоений, разрывов, протравов, пор, крупнозернистости и трещин, так как эти дефекты влияют на сопротивление проводников, плотность тока, волновое сопротивление и скорость распространения сигналов.
Расстояние между элементами проводящего рисунка, расположенными на наружных или в соседних слоях ПП, зависит от допустимого рабочего напряжения, свойств диэлектрика, условий эксплуатации и связано с помехоустойчивостью, искажением сигналов и короткими замыканиями.
Координатная сетка чертежа ПП необходима для координации элементов печатного рисунка. В узлах пересечений сетки располагаются монтажные и переходные отверстия. Основным шагом координатной сетки принят размер 0,5 мм в обоих направлениях. Если этот шаг не удовлетворяет требованиям конкретной конструкции, можно применять шаг, равный 0.05 мм. При использовании микросхем и элементов с шагом выводов 0.625 мм допускается применение шага координатной сетки 0.625 мм. При использовании микросхем зарубежного производства с расстояниями между выводами по дюймовой системе допускается использование шага координатной сетки, кратного 2.54 мм.
Диаметры монтажных и переходных отверстий (металлизированных и неметаллизированных) должны выбираться из ряда 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 1,0; 1,1; 1,2; U; 1,4; 1,5; 1,6; 1,7; 1,8; 2,0; 2,1; 2,2; 2,3; 2,4;2,5; 2,6; 2,7; 2,8; 3,0. Монтажные отверстия предназначены для установки микросхем и ЭРЭ, а переходные отверстия для электрической связи между слоями или сторонами ПП.
Допустимая плотность тока для ОПП, ДПП и наружных слоев МПП - 20 А/мм2; для внутренних слоев МПП - 15 А/мм2. Допустимое рабочее напряжение между элементами проводящего рисунка, расположенными в соседних слоях ПП и ГПК, зависит от материала основания печатной платы и не должно превышать значений, указанных в таблице 7.1.
Таблица 7.1 - Допустимое рабочее напряжение между элементами проводящего рисунка
| Расстояние между элементамирисунка, мм | Значение рабочего напряжения, В | |
| Фольгированныйгетинакс (ГФ) | Фольгированныйстеклотекстолит (СФ) | |
| От 0,1 до 0,2 | — | 25 |
| Свыше 0,2 до 0,3 | — | 50 |
| Свыше 0,3 до 0,4 | 75 | 100 |
| Свыше 0,4 до 0,5 | 150 | 200 |
| Свыше 0,5 до 0,75 | 250 | 350 |
| Свыше 0,75 до 1 ,5 | 350 | 500 |
| Свыше 1,5 до 2,5 | 500 | 650 |
Допустимые рабочие напряжения между элементами проводящего рисунка, расположенными на наружном слое ПП, зависят от материала основания ПП, условий эксплуатации и не должны превышать следующих значений (таблица 7.2).
Таблица 7.2 - Допустимые рабочие напряжения
| Расстояниемеждуэлементамипроводящегорисунка, мм | Значения рабочего напряжения, В | |||||||
| Нормальныеусловия | Относительнаявлажность (93±3 )%при 40+2 °Св течение 48 ч | Пониженное атмосферноедавление | ||||||
| 400 мм рт. ст. | 5 мм рт. ст. | |||||||
| ГФ | СФ | ГФ | СФ | ГФ | СФ | ГФ | СФ | |
| От 0,1 до 0,2 | — | 25 | — | 15 | — | 20 | — | 10 |
| От 0,2 до 0,3 | 30 | 50 | 20 | 30 | 25 | 40 | 20 | 30 |
| От 0,3 до 0,4 | 100 | 150 | 50 | 100 | 80 | ПО | 30 | 50 |
| От 0,4 до 0,7 | 150 | 300 | 100 | 200 | ПО | 160 | 58 | 80 |
| От 0,7 до 1,2 | 300 | 400 | 230 | 300 | 160 | 200 | 80 | 100 |
| От 1,2 до 2,0 | 400 | 600 | 300 | 360 | 200 | 300 | 100 | 130 |
| От 2,0 до 3,5 | 500 | 830 | 360 | 430 | 250 | 400 | ПО | 160 |
| От 3,5 до 5,0 | 660 | 1160 | 500 | 600 | 330 | 560 | 150 | 210 |
| От 5,0 до 7,5 | 1000 | 1500 | 660 | 830 | 500 | 660 | 200 | 250 |
| От 7,5 до 10,0 | 1300 | 2000 | 830 | 1160 | 560 | 1000 | 230 | 300 |
| От 10,0 до 15,0 | 1800 | 2300 | 1160 | 1600 | 660 | 1160 | 300 | 330 |
Классы точности ПП. Отечественным стандартом ГОСТ 23751-86 предусматривается пять классов точности (плотности рисунка) ПП (таблица 7.3). Выбор класса точности определяется достигнутым на производстве уровнем технологического оснащения. В КД должно содержаться указание на необходимый класс точности ПП.
Платы первого и второго классов точности просты в изготовлении, дешевы, не требуют для своего изготовления оборудования с высокими техническими показателями, но не отличаются высокими показателями плотности компоновки и трассировки.
Для изготовления плат четвертого и пятого классов требуется специализированное высокоточное оборудование, специальные материалы, безусадочная пленка для изготовления фотошаблонов, идеальная чистота в производственных помещениях, вплоть до создания "чистых" участков (гермозон) с кондиционированием воздуха и поддержанием стабильного температурно-влажностного режима. Технологические режимы фотохимических и гальвано-химических процессов должны поддерживаться с высокой точностью.
Таблица 7.3 - Классы точности ПП
| Наименование параметра | Усл.обозн. | Размеры элементов проводящего рисунка для классов, мм | ||||
| Расстояние между проводниками, контактными площадками, металлизированными отверстиями | t | 0.75 | 0.45 | 0.25 | 0.15 | 0.1 |
| Расстояние от края просверленного отверстия до края контактной площадки данного отверстия | S | 0.75 | 0.45 | 0.25 | 0.15 | 0.1 |
| Отношение минимального диаметра металлизированного отверстия к толщине платы | f | 0.4 | 0.4 | 0.33 | 0.25 | 0.2 |
В проекте было разработано две печатные платы, которые располагаются в одном корпусе. Первая плата силовая (рисунок 7.1) располагается на первом этаже, т.е на ней расположены силовые ключи инвертора, силовой дроссель, система управления силовыми ключами инвертора, источник питания собственных нужд. Причем плата крепится к радиатору, транзисторы и диоды плотно прижимаются болтами к радиатору. Вторая плата управления (рисунок 7.2), на ней размещен индикация и управляющие кнопки. С платой силовой она соединяется через шлейф.
В качестве материала для изготовления печатных плат используется двухсторонний фольгированный стеклотекстолит СФ-2Н-50-1,5 ГОСТ 10316-78.
При проектировании печатной платы использован шаг координатной сетки 1,25 мм. Ёмкости, резисторы, диоды и микросхемы установлены в узлах координатной сетки и располагаются параллельно печатной плате. Расстояние между корпусами не менее одного миллиметра.
Размеры сквозных отверстий берутся в соответствии с ГОСТ 11284-75. Плата изготовлена комбинированным позитивным способом ГОСТ 23752-79.
Исходя из требований допустимого перегрева печатных проводников, для них устанавливается допустимая плотность тока Jдоп = 30 А/мм2.
Допустимый ток в печатных проводниках определяется как:
(7.1)где b – ширина проводника, мм;
tп – толщина проводника, мкм.
Для стабильности работы печатных проводников должно соблюдаться равенство:
(7.2)где: I – ток, протекающий в проводнике, А.
Толщина фольги на фольгированных материалах берется равной 70 мкм. Ширина b зависит от величины протекающего тока и перегрева проводника. На различных участках платы протекают разные по величине токи. При данной толщине фольги по проводнику шириной 1 мм может проходить ток:
А8. Разработка конструкции прибора
За основу конструкции прибора был использован алюминиевый профиль, который в дальнейшем будет радиатором силовой платы. Радиатор будет несущей конструкцией прибора, к которой будут крепиться силовая плата и корпус прибора. Алюминиевый профиль изображен на рисунке 8.1 все размеры указаны в мм.
После того как определились с профилем, мы можем сказать, что ширина печатной платы не должна превышать ширину профиля. После того как были расставлены элементы силовой платы, мы можем приблизительно сказать о длине профиля. Длина профиля была выбрана 300 мм.
Для крепления силовой платы к радиатору были предусмотрены крепежные и прижимные отверстия. Общий вид радиатора изображен на рисунке 8.2 в мм.
Для реализации сборочного чертежа, была использована программа SolidWorks 2006, в которой были созданы все элементы схемы, и расставлены по месту расположению на плате.
Силовой блок в сборе с радиатором представлен на рисунке 8.3.
После того как были определены габаритные размеры силового блока с радиатором, был разработан корпус прибора. Корпус прибора представляет собой две П-образные пластины, изготовленные листового металла толщиной 0.8 мм. Так как силовой блок требует принудительного охлаждения, то к нижней пластине были прикреплены два вентилятора, а в верхней пластине было предусмотрено окно для платы индикации прибора. Внешний вид всего прибора изображен на рисунке 8.4.
9. Технико-экономическое обоснование целесообразности разработки проекта
9.1 Маркетинговые исследования рынка сбыта
Выполним маркетинговые исследования на этапе выбора идеи. Анализ научно – технической и рекламной литературы позволил определить ближайшего аналога непосредственного преобразователя напряжения со стабилизацией тока.