Смекни!
smekni.com

Охоронна сигналізація з GSM-каналом (стр. 6 из 11)

2. Визначимо потужність втрат в ДП:

(5.2)

де

- оскільки розрахунок ведемо на постійному струму;
- напруга живлення;
- тангенс кута діелектричних втрат.
(5.3)

- діелектрична проникність матеріалу;
;
- товщина ДП;
- площа металізації;
;

.

3. Визначимо паразитну ємність між двома сусідніми провідниками, розташованими з одного боку ДП:

а) для випадку, коли обидва провідники перебувають в одному шарі:

Спар = Кп∙ ε∙ L1 (5.4)

де Кп-коефіцієнт пропорційності, пФ/см (в нашому випадку Кп=0,15); ε - діелектрична проникність середовища (в нашому випадку ε =5,5); L1-довжина взаємного перекриття провідників, см (в нашому випадку L1=5)

Тоді:

Спар = Кп∙ ε∙ L1 =0,15.5,5.5=4,22 пФ;

б) у випадку, коли два провідники знаходяться в різних шарах:

Спар = Кп∙ ε∙ L1 (5.5)

де Кп-коефіцієнт пропорційності, пФ/см (в нашому випадку Кп=0,2); ε - діелектрична проникність середовища (в нашому випадку ε =5,5); L1-довжина взаємного перекриття провідників, см (в нашому випадку L1=1,27).

Тоді:

Спар = Кп∙ ε∙ L1 =0,2.5,5.1,27=1,39 (пФ)

4. Визначимо паразитну індуктивність шини живлення й шини «земля»:

[мкГн]
(5.6)

де lпдовжина максимальної області (довжина шини живлення); bnp = 0,35 мм – ширина провідника; tnp = 0.0965 мм - товщина провідника.

Тоді

Таким чином, розроблена ДП задовольняє заданим умовам, оскільки отримані розрахункові значення найважливіших електричних параметрів не перевищують припустимих значень для ДДП.

6. Розрахунок теплового режиму

Метою даного розрахунку є перевірка необхідності використання додаткових елементів (радіаторів) для розсіювання тепла, що виділяється елементами схеми.

Розрахунок теплового режиму для контролера АТ89С2051 і АТTINY2313.

Контролери мають наступні параметри (таблиця 6.1):

Таблиця 6.1 Параметри мікроконтролерів

Контролер Струм споживання Iспож, мА Напруги U, В Припустима температура кристала мікросхеми Tдоп. ºС Тепловий опір пластмасового корпусу Rтепл. пл. ºС / Вт
АТ89С2051 25 6,6 85 110
АТTINY2313 20 5,5 85 110

Отже розсювана потужність:

PрозАТ89С2051= I. U = 6,6.25 = 165 (мВт)

PрозАТTINY2313= I. U = 5,5.20 = 110 (мВт)

Для розрахунку приймемо максимальну температуру з технічного завдання Tокр..= 40 ºС.

Розрахуємо температуру кристала:

Tкр. =Tокр..+ Pрас. × Rтепл. пл (6.1)

Tкр АТ89С2051.= 40 + 0,165 ×110 = 58,15ºС

Tкр АТTINY2313.= 40 + 0,11 ×110 = 52,1ºС

Оскільки Tкр. < Tдоп., то корпус мікросхеми розсіює задану потужність без перегріву і в додаткових засобах тепловідводу потреби немає.


7. Розрахунок на віброміцність

Віброміцність - здатність пристрою протистояти протягом терміну служби прискоренням, що виникають при руйнівній дії вібрації в заданих діапазонах частот.

Вібростійкість - здатність пристрою виконувати свої функції в умовах вібрації в заданих діапазонах частот і прискореннях, що виникають при цьому.

Визначимо віброміцність спроектованої ДП зі склотекстоліту розміром 80×62.5×1,5 мм. Вважаємо, що радіоелементи на ДП розміщені рівномірно.

1. Визначення маси ДП і маси ЕРЕ:

mпп = abδппρст, (7.1)

де a, b - геометричні розміри плати (а = 0,08 м, b = 0,0625 м); δпп – товщина ДП (δст = 1,5 мм); ρст – щільність склотекстоліту (ρст = 2050 кг/м3);

mпп = 0.0625.0.08.0.0015.2050 =15,4 10-3 кг = 15,4 г.

Конструктивні елементи представлені в таблиці 7.1.

2. Визначимо коефіцієнт впливу Кв, що враховує співвідношення маси ЕРЕ й маси плати:

(7.2)


3. Визначимо, коефіцієнт α, вважаючи, що ДП шарнірно опирається по контуру:

,
(7.3)

де a, b - геометричні розміри плати, а = 0,08 м, b = 0,0625 м

Таблиця 7.1 Розрахунок загальної маси елементів
Найменування елемента Тип елемента Кількість, шт. Маса, г
1 2 3 4
Діоди 1N4007 7 7*0,24 = 1.68
1N4148 2 2*0,24 = 0,48
Стабілізатор 78L05 1 3
Конденсатори
- електролітичні ECR 2 2*1,2 = 2,4
- керамічні C 0603 10 10*0,3 = 3
Резистори R 0805–0,125Вт 19 19*0,25=4,75
Мікроконтролер АТ89С2051 1 4
ATTINY2313 1 4
Кварцовий резонатор KX-3Н 1 4
HC 49U 1 4
Світлодіоди GNL-014SRD, GNL-3014 2 2*0,15=0,3
Перемикачі SWD 1–4 1 3
Кнопки PS580L/N 1 3
Транзистори 2N3904A 2 2*0,35=0,7
BSS295 2 2*0,35=0,7
Роз’єми PLS-6 1 2
PLS-8 1 3
STB 1–12 1 5
Батарея Крона 1 10
Σ 59,01

4. Визначимо циліндричну жорсткість:

(7.4)

де Е – модуль Юнга, Е = 3.02.1010 Па;

μ - коефіцієнт Пуасона, μ =0.22.

(Н∙ м)

5. Визначимо частоту власних коливань:

(7.5)

де g – прискорення вільного падіння, g=9.8 м/с2;

- питома вага
2,05
.

(Гц)

6. Визначимо амплітуду вібрації на частоті власних коливань:

,
(7.6)

де n - коефіцієнт перевантажень; при n = 8g:

(мм)

Таблиця 7.1

n 2 3 4 5 6 7 8 9 10
A 0,002 0,003 0,004 0,005 0,006 0,007 0,0081 0,0091 0,01

7. Визначимо коефіцієнт динамічності, що показує в скільки разів амплітуда змушених коливань, відрізняється від амплітуди коливань на власній частоті:

(7.7)

де ε - коефіцієнт загасання, ε = 0.06, f - частота вібрації (f = 50 Гц);

8. Визначимо динамічний прогин:

,
(7.8)

При

й

(мм)