Регистратор колебаний поверхности земли (стр. 1 из 2)
1. Введение
Тема курсового проекта «Регистратор колебаний поверхности земли ».
Одним из важнейших факторов, определяющим темпы научно-технического прогресса в современном обществе, являются СВТ (средства вычислительной техники). Ускорение научно-технического прогресса требует сокращения сроков разработки и внедрения их в производство и эксплуатацию. Конструирование, являясь составной частью СВТ, представляет сложный комплекс взаимосвязанных задач, решение которых возможно только на основе системного подхода с использованием знаний в области современной технологии, схемотехники, сопротивления материалов, теплофизики, эстетики и других теоретических и прикладных дисциплин. Ускорение создания СВТ можно осуществить только при широком использовании средств автоматизированного конструкторского проектирования и гибких производственных систем. Это требует от современного конструктора и технолога всестороннего овладения электронно-вычислительной техникой.
Инфранизкочастотные колебания, возникающие при землетрясениях, обвалов, взрывах и др., распространяются в толще земли и воды на сотни и тысячи километров и давно уже используются для регистрации подобных событий. С этой целью разработаны специальные приборы – сейсмографы.
Ниже помещено описание самодельного регистратора такого рода колебаний. По сравнению с профессиональной аппаратурой он обладает не очень высокой чувствительностью и не приспособлен для записи колебаний, но может быть использован в охранной технике.
В данном курсовом проекте необходимо проанализировать принципиальную схему регистратора колебаний поверхности земли, определить конструктивные особенности типовых элементов схемы, определить технические требования к печатной плате, выполнить расчет электрических и конструктивных элементов печатной платы, разработать чертёж печатной платы и сборочный чертеж.
2. Конструктивные особенности типовых элементов схемы регистратор колебаний поверхности земли
DA1 – Операционный усилитель КР140УД1208 Изображен на рис 1.
Габаритные размеры 10 х 7,5мм. 201.14-1Рис. 1
DD1 – DD3 ИМС К561ЛЕ5. Изображен на рисунке 2.
Габаритные размеры 19,5 х 7,5мм.
Рис. 2
DD4 – ИМСК176ИЕ1. Изображен на рисунке 3..
Габаритные размеры 19,5 х 7,5мм
201.14-1 Рис.3
DD5 – ИМСК561ИЕ16. Изображен на рисунке 4.
Габаритные размеры 21,5 х 7,5мм
Рис. 4
VD1 – Стабилитрон КС106А Изображен на рис.5
Габаритные размеры 10,5 х 7,5мм
Рис.5
R1 – R16 – Резистор МЛТ. Изображен на рис.6
Габаритные размеры 6 х 2,2мм
Рис. 6
С1 – C6 – конденсаторы К50-16. Изображен на рис.7
Габаритные размеры 18 х 6мм
Рис.7
3. Конструктивно технологические требования к проектированию чертежа ПП
- Материал печатной платы – толщина материала – 1,5мм; удельное поверхностное сопротивление ρs=1010 Ом; влагопоглощение b=20мг; Uпр=15 кВ/мм. Рабочая температура стеклотекстолита в диапазоне от –60 до +90°С.
- Плата изготавливается химико-гальваническим аддитивным методом. При создании защитного слоя используется метод фотопечати, как наиболее простой, удобный, быстрый и дешёвый из всех методов. Для определения площади платы найдем площади всех элементов.
Определим площадь печатной платы. Для этого нужно рассчитать сумму площадей всех элементов.
Суммарная площадь элементов платы равна1758 мм2. это число умножаем на коэффициент 3 и получаем площадь печатной платы, равную 5274мм2 .
S DA1= 75мм
S DD1 – DD3= 438,75мм
S DD4= 146,25мм
S DD5= 161,25мм
S VD1= 78,75мм
S R1-R16=211,2мм
S C1 – C6=648мм
Sпп=75+438,75+146,25+161,25+78,75+211,2+648 = 1758мм2
Определим линейные размеры сторон печатной платы. Исходя из полученной площади, устанавливаем линейные размеры 85×62 мм, в соответствии с ГОСТ 10317-79 «Платы печатные. Основные размеры». Шаг координатной сетки выбираем равным 1,25 мм.
3.1 Определение требований к печатной плате
На основании расчетов ширины печатных проводников, диаметров отверстий, приведенных в п. 5.1, и ГОСТ 23751-86 «Платы печатные. Основные параметры конструкции» устанавливаем 5-й класс точности печатной платы.
Для пятого класса точности устанавливаем:
1) предельные отклонения диаметров отверстий:
– до 1 мм +0; -0,1;
– свыше 1 мм +0,05; -0,1;
2) для узкого места платы минимальное значение
3) гарантированного пояска меди контактной площадки 0,025 мм;
4) предельные отклонения ширины печатного
5) проводника, контактной площадки, концевого
6) печатного контакта ±0,03 мм;
7) значения допустимых рабочих напряжений
8) между элементами проводящего рисунка, расположенных:
9) – в соседних слоях печатной платы 500 В;
10) – в наружном слое 300 В;
11) допустимую токовую нагрузку на элементы
12) проводящего рисунка 200 А/мм.
3.2 Описание сборочного чертежа печатной плат, требования к формовке выводов, лужению и пайке
Регистр колебаний поверхности земли должен собираться согласно сборочному чертежу.
Данная односторонняя печатная плата изготовляется аддитивный комбинированным методом, причем электра радио элементы и ИМС располагаются с одной стороны печатной платы. Вид установки этих элементов показан на сборочном чертеже. В качестве основания печатной платы был выбран стеклотекстолит не фольгированый огнестойкий с размером сторон 200*150 мм.
Стеклотекстолит не фольгированый огнестойкий имеет толщину материала диэлектрика, равную 1,5 мм; диапазон рабочих температур от –60 до +105 0С; удельная поверхностное сопротивление от 1010 до 1011 Ом.
Выбор варианта установки электра радио элементов и интегральных микросхем был произведен таким образом, чтобы в случае поломки к каждому элементу был свободный доступ. Также во время расположения элементов были усчитаны линии связи между элементами, именно по этому элементы расположены таким образом, чтобы максимально упростись трассировку печатной платы, что в последствии позволило максимально использовать плату для установки остальных элементов; микросхемы, имеющие большое количество выводов располагаются по центру платы, что позволяет значительно уменьшить длину печатных проводников.
Все элементы на плату устанавливаются в ручную, причем зазор между элементами и платой должен быть не меньше чем 1 мм, ЭРЭ должны стоять без перекосов. Именно по этому нужно уделить большое значение формовке и подрезке выводов, которую осуществляют вручную при помощи специальных инструментов и приспособлений, например кусачек, бокорезов.
При формовке выводов интегральных микросхем радиус изгиба должен быть не меньше двойного диаметра вывода. При обрезке выводов нужно учитывать, что за основания платы выводы должны выступать не менее чем 1 мм с каждой стороны, например, при толщине печатной платы 1 мм длина ножек должна быть не менее 3–4 мм. Для данного случая при толщине платы 1,5 мм длина выводов должна составлять 3,5-4,5 мм.
Пайку элементов следует производить с использованием спиртоконифольного флюса марки КЭ и припоя марки ПОС - 61 с пониженной температурой плавления. Паяльник для монтажа и демонтажа элементов должен иметь мощность не более 40Вт. Чтобы не испортить микросхемы время пайки не должен превышать 3-4секунд. Повторная пайка может производиться не раньше, чем по истечению 4 минут.
4. Расчетный раздел
4.1 Расчет электрических и конструктивных параметров элементов печатной платы
печатная плата регистратор колебание
Расчет электрических и конструктивных параметров включает в себя расчет диаметров монтажных и переходных отверстий, контактных площадок, ширины печатного проводника и падения напряжения на печатном проводнике.
При компоновке радиоэлектронной аппаратуры должны быть учтены требования оптимальных функциональных связей между модулями, их устойчивость и стабильность, требования прочности и жесткости, помехозащищенности и нормального теплового режима, требования технологичности, эргономики, удобства эксплуатации и ремонта.
Также необходимо учитывать дополнительные требования: длина печатных проводников должна быть минимальна; количество пересечений печатных проводников должно быть минимально.
Диаметр монтажного отверстия рассчитывается по формуле
dотв > dв + ∆ + 2hг + δд ,
где dв - диаметр вывода элемента, мм;
∆ - зазор между выводом и монтажным отверстием, мм;
2hг - толщина гальванически наращенной меди, мм;
δд - погрешность диаметра отверстия.
Диаметр монтажного отверстия для КР140УД1208
dотв = 0,3 + 0,5 + 0,05 = 0,85 мм
Диаметр монтажного отверстия для К561ЛЕ5
dотв = 0,35 + 0,5 + 0,05 = 0,9 мм
Диаметр монтажного отверстия для К176ИЕ1
dотв = 0,5 + 0,5 + 0,05 = 1,05 мм
Диаметр монтажного отверстия для К561ИЕ16
dотв = 0,3 + 0,5 + 0,05 = 0,85 мм
Диаметр монтажного отверстия для KC106A
dотв = 0,3 + 0,5 + 0,05 = 0,85 мм
Диаметр монтажного отверстия для МЛТ (0,125)
dотв = 0,3 + 0,5 + 0,05 = 0,85 мм
Диаметр монтажного отверстия для K50 – 16
dотв = 0,5 + 0,5 + 0,05 = 1,05 мм
Диаметр контактной площадки рассчитывается по формуле
dкп = dотв + 2b + c,
где dотв – диаметр монтажного отверстия;
b – минимально необходимая радиальная ширина кольца, мм