Оставшиеся элементы выберу следующие:
Транзисторы: КТ315Б (VT1 – VT2);
Резисторы: МЛТ-0,125-75кОм (R1, R2, R11, R12);
МЛТ-0,125-5,1кОм (R3 – R8);
МЛТ-0,125-1,5кОм (R9 – R10);
Конденсаторы: К73-15-0,1мкФ (C4, C5, C7);
К50-6-20 мкФ (C2, C3, C6);
К73-17-0,01 мкФ (C1);
Диоды: Д226А (VD1 – VD2);
КД521А (VD3 – VD6).
1.3.3 Описание принципа действия
Принцип действия светодиодной информационной панели рассмотрим на основе принципиальной схемы.
Все необходимые частоты «выдаёт» микросхема DD1 типа К176ИЕ2. Максимальная частота, на которой она работает – 1 кГц. На выводе 10 этой ИМС сигналы формируются через каждые 24 минуты; на выводе 2 сигналы формируются с частотой 4 Гц; на выводе 4 импульсы формируются через каждые 16 секунд; на выводе 11 сигналы формируются с частотой 32 Гц; на выводе 14 сигналы формируются с частотой 1024 Гц. Частота импульсов задаётся внешними элементами – резисторами R1, R2 и конденсатором С1. Импульсы с частотой 1024 Гц с вывода микросхемы DD1 подаются на счётчик DD2, который перебирает свои состояния начиная от 0 до 28 . Выходы счётчика DD2 подключены к микросхеме ПЗУ (DD3), в которой записаны выполняемые программы. DD3 осуществляет также управление индикаторами по горизонтали. Управление индикаторами по вертикали выполняет микросхема дешифратора DD4, а входы этой микросхемы подключены к счётчику DD2. Верхняя половинка счётчика DD2 К561ИЕ10 совместно с дешифратором DD4 К155ИД3 производят «строчно – кадровую» развёртку дисплея. В программе ПЗУ (DD3 – К573РФ2) коды для одного экрана дисплея занимают 16 байт. Для формирования одной программы используются 128 байт памяти (8 строк). Общее количество программ, записанных в ПЗУ – 16. Причём, выбор программ осуществляется вручную (при включении одного из поворотов, включении зажигания или при открытии двери), а автоматический «перебор» программ происходит за счёт переключения счётчика DD1 (через 16 секунд, 9 и 18 минут). Скорость выполнения программ задана программно – по выходу D0 микросхемы DD3. Конденсатор С4 устраняет прорезки, обеспечивая правильную работу программ. Стабилизатор напряжения в интегральном исполнении DA1 КР142ЕН5А преобразует входное напряжение +12 В в напряжение +5 В, необходимое для питания микросхем DD1, DD2.
1.3.4 Расчет потребляемой мощности
Рассчитаем потребляемую мощность каждого из элементов:
Мощность, потребляемая интегральными микросхемами:
РDD1 = IПОТ * UИП = 0,025 * 5 = 0,125 Вт;
РDD2 = IПОТ * UИП = 0,05 * 5 = 0,25 Вт;
РDD3 = IПОТ * UИП = 1,1 Вт;
РDD4 = IПОТ * UИП = 0,15 * 5 = 0,75 Вт;
РDD1- DD4 = РDD1 + РDD2 + РDD3 + РDD4 = 0,125 + 0,25 + 1,1 + 0,75 = 2,225 Вт.
Мощность, потребляемая транзисторами КТ315Б:
РVT1-VT2 = 2 * РVT1 = 2 * 0,15 = 0,3 Вт;
Мощность, потребляемая резисторами R1-R12:
РR1- R12 = 12 * РR1 = 12 * 0.125 = 1.5 Вт;
Мощность, потребляемая индикаторами АЛС340А:
РHL1-HL2 = 2 * РHL1 = 2 * 0,55 = 1.1 Вт;
Мощность, потребляемая диодами Д226А:
РVD1-VD2 = (IПP * UПР) * 2 = (1 * 0,3) * 2 = 0,6 Вт;
Мощность, потребляемая диодами КД521А:
РVD3-VD6 = (IПP * UПР) * 4 = (1 * 0,05) * 4 = 0,2 Вт;
Мощность потребления информационной панели:
Р = РDD1- DD4 + РVT1-VT2 + РR1- R12 + РHL1-HL2 + РVD1-VD2 + РVD3-VD6 = 2,225 + 0,3 + 1,5 + 1,1 + 0,6 + 0,2 = 5,925 Вт.
1.4 Разработка блока (системы) электропитания
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.
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.
2.2 Компоновка проектируемого устройства
Процесс компоновки элементов проектируемой мной светодиодной информационной панели можно подразделить на несколько этапов:
○ Функциональная компоновка - это размещение и установка функциональных элементов на печатных платах с учетом функциональных и энергетических требований, а также плотности компоновки и установки элементов, плотности топологии печатных проводников. Функциональная компоновка проводится для определения основных размеров печатной платы, выбора способов ее проектирования и изготовления. Прежде чем приступить к изготовлению печатной платы, нужно сделать её рисунок, т.е. скомпоновать все радиоэлементы и микросхемы. Компоновка устройства подразумевает под собой примерное расположение на печатной плате радиоэлементов и микросхем, входящих в состав устройства.Для определения положения элементов на плате в первую очередь делают рисунок платы в соответствии с заданными габаритами устройства, далее компонуются все радиоэлементы и микросхемы на рисунке в соответствии с их реальными размерами.