Разработка устройства идентификации близлежащих объектов для автомобиля (стр. 4 из 8)
Цепь выходного драйвера раскачки излучателя запитана непосредственно 9-ю вольтами и обеспечивает на выходе размах сигнала 18 В . Это напряжение получается при помощи мостовой схемы на 4-х инверторах К561ЛН2. Один из инверторов вращает фазу сигнала на 180° для одного из плеч драйвера, на второе плечо поступает неинвертированный сигнал. При таком построении драйвера на выходе обеспечивается размах сигнала 18 В , необходимый для излучателя. По два инвертора соединены в параллель для удвоения выходного тока. Конденсаторы C5 и C6 обеспечивают развязку излучателя по постоянному току. Т.к. К561ЛН2 запитан от 12 В, а MSP430 от 3.6 В, уровень логического сигнала не согласован. Биполярный транзистор КТ315Д служит преобразователем уровня.
Операционный усилитель TLV 2771 - это 5-выводный ОУ с высокой скоростью нарастания выходного сигнала производства TI. Этот усилитель имеет широкую полосу сигнала и обеспечивает высокое усиление на частоте 40кГц. ОУ включен по инвертирующей схеме. Коэффициент усиления (КУ) устанавливается резисторами R1 и R3 и равен 55, С2 служит для частотной коррекции. R5 и R6 создают смещение на неинвертирующем входе ОУ для корректной работы с однополярным источником питания. Усиленный ультразвуковой сигнал является двухполярным относительно постоянного уровня в данной точке. Высокая добротность УЗ-приёмника обеспечивает требуемую избирательность и ослабление частот, кроме 40кГц. Выход ОУ подключен ко входу CA0 компаратора Comparator_A через вывод порта P1.6. Опорное напряжение компаратора Comparator_A выбрано от внутреннего источника 1,8 В . Пока не принято ультразвуковое «эхо» уровень напряжения на входе CA0 несколько меньше, чем на опорном CA1. При приёме сигнала уровень на входе возрастает выше опорного, при этом переключается выход компаратора Comparator_A CAOUT. Резистором R6 осуществляется точная подстройка чувствительности и, соответственно, оптимального диапазона измерения.
MSP430 и усилитель сигнала УЗ-приёмника питаются от управляемого источника 3.6В. Выключатель S1 управляет питанием прибора.
1.3.4 Расчет потребляемой мощности
Рассчитаем потребляемую мощность каждого из элементов:
· Мощность, потребляемая ИМС MSP430F413:
P1=UПОТ×IПОТ=3,6×0,2×10-6=0,72 мкВт;
· Мощность, потребляемая ИМС TLV2771:
P2= UПОТ×IПОТ=12×20×10-6=240 мкВт;
· Мощность, потребляемая ИМС К561ЛН2:
P3= UПОТ×IПОТ=3,6×1×10-3=3600 мкВт;
· Мощность, потребляемая ЖКИ DA04-1EAW:
P4= UПОТ×IПОТ=2,5× 5×10-3=12500 мкВт;
· Мощность, потребляемая транзистором КТ315Д:
P5= UПОТ×IПОТ=12×1×10-3=12000 мкВт.
· Мощность, потребляемая резисторами R1-R10:
P6= UПОТ×IПОТ=10×0,125×10-3= 1250 мкВт;
· Мощность, потребляемая светодиодом АЛ307А:
P7= UПОТ×IПОТ=3,6×1×10-3=3600 мкВт;
Мощность, потребляемая устройством :
P=P1+P2+P3+P4+P5+P6+P7=(0.72+240+3600+12500+12000+1250+3600)×10-6=33191×10-6=33,2 мВт.
Ток, потребляемый устройством:
I=33,2×10-6/12=2,765 мА.
1.4 Разработка блока питания
Источником питания для светодиодной информационной панели является автомобильный аккумулятор, который является электрическим прибором, накапливающим электроэнергию при заряде и отдающий её во внешнюю цепь при разряде. При заряде аккумуляторной батареи электрическая энергия, поступающая в неё, превращается в химическую и в таком виде накапливается. Во время разряда химическая энергия вновь преобразуется в электрическую и питает электроприборы.
Аккумуляторная состоит из моноблока, разделённого перегородками на три или шесть отсеков. Внутрь каждого отсека установлен пакет, состоящий из положительных и отрицательных электродов (пластин) с сепараторами. Одноименные электроды соединены параллельно. Отсеки сверху закрыты общей или отдельными крышками, в которых есть отверстия для заливки электролита. Места соединений крышек с моноблоком заполнены кислотоупорной мастикой.
Основное предназначение аккумулятора – питание пускового электродвигателя (стартера). В начальный момент пуска двигателя стартеры потребляют от аккумулятора силу тока, достигающую 600-825 А. Затем потребляемая сила тока падает.
Напряжение на зажимах аккумулятора составляет 12 В.
В устройстве от 3,6 В питается микросхема процессора MSP430F413 и усилитель на TLV2771. Получить данное стабилизированное напряжение можно через схему источника напряжения на стабилизаторе К142ЕН12А.
 |
R1
С112 ВR23,6 В
C2
Рисунок 1.4.1 – Типовая схема подключения К142ЕН12А
Параметры стабилизатора К142 ЕН12А:
UВЫХ СТ = 1,2 – 30 В;
IСТ НАГР = 1,5 А;
UСТ ПАД = 3 В;
С1=С2=0,1 мкФ.
2. Конструкторско-технологический раздел
2.1 Разработка печатной платы
Печатные платы представляют собой диэлектрическую пластину с нанесенным на нее токопроводящим рисунком (печатным монтажом) и отверстиями для монтажа элементов.
При конструировании РЭА на печатных платах используют следующие методы:
1.Моносхемный применяют для несложной РЭА. В том случае вся электрическая схема располагается на одной ПП. Моносхемный метод имеет ограниченное применение, так как очень сложные ПП неудобны при настройке и ремонте РЭА. Недостаток – сложность системы соединительных проводов, связывающих отдельные платы.
2.Функционально-узловой метод применяют в РЭА с использованием микроэлектронных элементов. При этом ПП содержит проводники коммутации функциональных модулей в единую схему. На одной плате можно собрать очень сложную схему. Недостаток этого метода – резкое увеличение сложности ПП. В ряде случаев все проводники не могут быть расположены на одной и даже обеих сторонах платы. При этом используют многослойные печатные платы МПП, объединяющие в единую конструкцию несколько слоёв печатных проводников, разделённых слоями диэлектрика. В соответствии с ГОСТом различают три метода выполнения ПП:
3.ручной;
4.полуавтоматизированный;
5.автоматизированный;
Предпочтительными являются полуавтоматизированный, автоматизированный методы.
Метод металлизации сквозных отверстий применяют при изготовлении многослойных печатных плат. Заготовки из фольгированного диэлектрика отрезают с припуском 30 мм на сторону. После снятия заусенцев по периметру заготовок и в отверстиях, поверхность фольги защищают на крацевальном станке и обезжиривают химически соляной кислотой в ванне. Рисунок схемы внутренних слоёв выполняют при помощи сухого фоторезиста. При этом противоположная сторона платы должна не иметь механических повреждений и подтравливания фольги. Базовые отверстия получают высверливанием на универсальном станке с ЧПУ. Ориентируясь на метки совмещения, расположенные на технологическом поле. Полученные заготовки собирают в пакет. Перекладывая их складывающимися прокладками из стеклоткани, содержащими до 50% термореактивной эпоксидной смолы. Совмещение отдельных слоёв производится по базовым отверстиям. Прессование пакета осуществляется горячим способом. Приспособление с пакетами слоёв устанавливают на плиты пресса, подогретые до 120…130° С. Первый цикл прессования осуществляют при давлении 0,5 МПа и выдержке15…20 минут. Затем температуру повышают до 150…160° С, а давление – до 4…6 МПа. При этом давлении плата выдерживается из расчёта 10 минут на каждый миллиметр толщины платы. Охлаждение ведётся без снижения давления. Сверление отверстий производится на универсальных станках с ЧПУ СМ-600-Ф2. В процессе механической обработки платы загрязняются. Для устранения загрязнения отверстия подвергают гидроабразивному воздействию. При большом количестве отверстий целесообразно применять ультразвуковую очистку. После обезжиривания и очистки плату промывают в горячей и холодной воде. Затем выполняется химическую и гальваническую металлизации отверстий. После этого удаляют маску. Механическая обработка по контуру, получение конструктивных отверстий осуществляют на универсальных, координатно-сверлильных станках. Выходной контроль осуществляется автоматизированным способом на специальном стенде, где происходит проверка работоспособности платы, т.е. её электрических параметров. Затем идет операция гальванического осаждения меди. Операция проводиться на автооператорной линии АГ-44. На тонкий слой осаждается медь до нужной толщины. После этого производится контроль на толщину меди и качество её нанесения. Далее производиться обработка по контуру печатной платы. В этой операции удаляется ненужный стеклотекстолит по краям платы и подгонка до требуемого размера. Затем методом сеткографии производиться маркировка печатной платы. Весь цикл производства печатных плат заканчивается контролем платы. Здесь используется автоматизируемая проверка на специальных стендах.