Пояснительная записка к курсовой работе По дисциплине «Конструкторское и технологическое обеспечение производства эвм» icon

Пояснительная записка к курсовой работе По дисциплине «Конструкторское и технологическое обеспечение производства эвм»






Скачать 461.25 Kb.
НазваниеПояснительная записка к курсовой работе По дисциплине «Конструкторское и технологическое обеспечение производства эвм»
Иванов К.Е
Дата конвертации28.07.2013
Размер461.25 Kb.
ТипПояснительная записка
Министерство образования и науки России

Государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

«Ижевский государственный технический университет»


Пояснительная записка к курсовой работе

По дисциплине «Конструкторское и технологическое

обеспечение производства ЭВМ»


Разработка конструкторской документации к

Автосигнализации «Пантера»


Проверил:

Максимова И.Б.

Выполнил:

студент гр. 7-78-1

Иванов К.Е.


Ижевск 2012г.


Оглавление


Техническое задание 2

ВВЕДЕНИЕ 3

1 Анализ технического задания 4

1.1Принцип работы схемы[1] 4

1.2 Основные электрические параметры и параметры эксплуатации компонентов 5

1.3 Выбор и обоснование конструкции блока[12]. 7

1.4 Анализ условий эксплуатации 8

1.4.1 Анализ температурного режима 8

1.4.2 Анализ воздействия вибраций[3] 8

1.5 Выбор и обоснование конструкции печатной платы 10

1.5.1 Основные требования [2] 10

1.5.2 Выбор типа печатной платы[2] 10

1.5.3 Выбор размеров печатной платы[2] 11

1.5.4 Выбор материала основания печатной платы [8]. 11

1.5.5 Выбор типа метода изготовления печатной платы[5] 13

1.5.6 Технологическая схема тентинг-метода. 17

1.5.7 Оценка массы печатной платы с элементами 17

1.5.8 Определение класса точности платы [2] 18

1.6 Выбор защитного покрытия и припоя 19

1.6.1 Выбор защитного покрытия 19

1.6.2 Выбор припоя 20

1.7 Расчет элементов печатного монтажа[2] 20

1.7.1 Размеры печатных проводников 20

1.7.2 Выбор размеров отверстий[2] 21

1.7.3 Размеры контактных площадок отверстий 23

1.7.4 Размеры контактных площадок SMD 24

2 Проверочные расчеты 27

2.1 Оценка помехоустойчивости[2]. 27

2.2 Показатели технологичности конструкции[2]. 29

2.2.1 Коэффициент использования МС и микросборок: 29

2.2.2 Коэффициент автоматизации и механизации монтажа: 30

2.2.3 Коэффициент механизации подготовки элементов к монтажу: 30

2.2.4 Коэффициент повторяемости элементов: 30

2.2.5 Коэффициент применяемости элементов: 30

2.2.6 Коэффициент прогрессивности формообразования деталей: 31

2.2.7 Комплексный показатель технологичности: 31

2.3 Ориентировочный расчет надежности[4] 31

2.4 Трассировка печатных проводников 33

Заключение 33

Список используемой литературы 35

Стандарты 36

Приложение 1 37

Приложение 2. 40

Приложение 3. 41

Приложение 4. 43



Техническое задание



Тема курсовой работы: «Разработка конструкторской документации на сигнализацию пантера».


  1. Содержание работы:


Разработка конструкторской документации сигнализации пантера.


  1. Цель и назначение работы: выпуск комплекта конструкторской документации устройства

  2. Исходные материалы

  • Источник схемы

  • Схема электрическая принципиальная ТООО.467657.001 Э3

  1. Комплектность изделия: модуль на печатной плате, корпус модуля.

  2. Требуемые технические характеристики:

    1. Основные технические характеристики и параметры:

  • Uпит = 18В (напряжение питания)

  • Iпит = 20мА ( ток питания )

    1. Ориентировочные требования к надежности :время наработки на отказ не менее 40000 часов

  1. Условия эксплуатации: Бортовые геометеослужбы (салон)

  • Температура среды +10…+25 оС

  • Параметры механического воздействия 5…100Гц, ≤0,25 мм

  • Средняя интенсивность отказов на корпус λ0=1*10-8

  • Относительная влажность 98% при температуре t=25±5 oC

  1. Конструкторские и технологические требования:

  • Серийное производство

  • Габариты и масса ориентировочно (габариты ПП 30Х15Х1,5)

  • Дополнительные требования: использовать только отечественные компоненты, не заменять аналогом

  1. Документация, подлежащая разработке:

  • Сборочный чертеж ТООО.467657.001 СБ

  • Спецификация ТООО.467657.001

  • Плата печатная ТООО.758727.001 ПП

  1. Исполнитель: Иванов К.Е. группа 7-78-2

  2. Ориентировочный срок защиты 25 декабря 2012.



ВВЕДЕНИЕ




Цель курсовой работы заключается в приобретении навыков конструирования и микроминиатюризации ЭВА, способствующих формированию у студента конструкторского мышления, которое развивается на базе накопленных в процессе обучения элементарных технических решений.

Каждая новая конструкция ЭВА обычно содержит элементы уже существующих конструкций и оригинальные элементы. На ранних этапах проектирования оригинальных элементов конструкции чаще всего используют эвристические методы и интуицию, которые требуют проверки методом проб и ошибок. Эвристические методы позволяют провести мысленную экстраполяцию за пределы известного. Теоретико-расчетные методы используют формализованные процедуры, повторное применение которых дает результаты для сравнения и количественное обоснование.

В курсовой работе необходимо комплексно учитывать требования всех этапов проектирования, изготовления и эксплуатации. Такой подход к конструированию ЭВА принято называть системным.

Основная задача курсовой работы – реализовать системный подход в разработке конструкции изделия, которая решается на всех этапах её создания.


1 Анализ технического задания




    1. Принцип работы схемы[1]



Сигнализация работает по следующему алгоритму. Включение и выключение производится при помощи пульта дистанционного управления, имеющего две кнопки “ВКЛ" и "ВЫК".

После того как все пассажиры и водитель выйдут из салона, и все двери будут закрыты, сигнализацию переводят в режим охраны нажатием кнопки "ВКЛ" на пульте, при этом начинает мигать индикаторный светодиод, что подтверждает постановку на охрану. При срабатывании любого датчика (толчок, наклон машины, открывание двери, включение зажигания) незамедлительно включается сирена и блокируется система зажигания и замок капота автомобиля. Такое состояние продлится в течении, примерно, 20 секунд, затем, если воздействий на датчики больше нет. Система возвращается в исходное охранное положение. Если воздействие на датчики продолжается (например оставлена открытой дверь), то сигнализация будет повторно срабатывать с периодом в 2-3 секунды, до тех пор пока ее не выключить пультом или пока не прекратится воздействие на датчик.

Для отключения сигнализации нужно нажать кнопку "ВЫК" пульта, при этом сигнализация будет заблокирована и не будет реагировать на датчики и вмешиваться в работу систем автомобиля.

Устройство возврата угнанного автомобиля активизируется пусковой кнопкой, которая располагается таким образом, чтобы водитель в любой ситуации мог успеть её незаметно нажать. После нажатия на эту кнопку сразу же включается блокировка замка капота, а через, примерно, 5 секунд включается сигнализация, как если бы нажать кнопку "ВКЛ" пульта. Это приводит к включению сирены и блокировке зажигания, автомобиль останавливается, сирена звучит, а блокиратор капота не дает

открыть капот простым способом. Вывести автомобиль из такого состояния можно только при помощи пульта (нажатие кнопки "ВЫК”).


1.2 Основные электрические параметры и параметры эксплуатации компонентов




Для функционирования устройства необходимо, чтобы параметры подбираемых элементов соответствовали техническим требованиям, указанным в ТЗ. Будем использовать исключительно отечественную элементную базу чтобы не нарушать работы отлаженного и проверенного на отечественных компонентах устройства Рассмотрим параметры элементной базы:


Таблица 1 Сводная таблица конструктивных параметров элементной базы.

Обозна-

чение

по Э3

Наименова-

ние

Шифр

типораз-мера

Размеры корпуса

Кол-во

Пло-

щадь,

мм2

Масса,

г

Число

выводов

Длина,

мм

Ширина,

мм

DA1

К140УД608

DIP14

19.5

7.5

1

146.25

1.5

14

DA2

7808

TO-220

10.5

4.7

1

49.35

2.3

3

DD1

К561ТЛ1

DIP14

19.5

7.5

1

146.25

1.5

14

DD2

К561ИЕ16

DIP16

19

7.5

1

142.5

1.5

16

DD3,DD4

К561ЛЕ5

DIP14

19

7.5

2

142.5

1.5

14

DD5

КР1506ХЛ2

DIP24

31.5

15

1

472,5

3

24

VT1,VT2

BC847C

SOT-23

3

1.4

2

4.2

0.2

3

VT3

KST42

SOT-23

3

1.4

1

4.2

0.2

3

R1-R4, R6-R21

Koa

1206

3.1

1.55

20

4,805

0.1

2

R5

СП3-19Б




7.5

6.5

1

48,75

1

3

C1,C2,C4,

C5,C8,C9

NPO

1206

3.1

1.55

6

4,805

0.1

2

C3,C6,C7

SVP




6.6

6.6

3

43.56

0.2

2

ZQ1

HC-49




10.3

3.8

1

39.14

2

2

P1,P2

РЭС10




16.7

11.75

2

196.225

2.5

5

VD1,VD4

SM1124

DO213AB

5

2.5

2

12.5

0.2

2

VD2,VD3

SM2063

DO213AB

5

2.5

2

12.5

0.2

2

VD5

BZT52C2V4

SOD123

2.85

1.7

2

4.845

0.2

2




Наимено-

вание

τпор.,нс

Рпотр.,

мВт

Т,оС

Uвых,

В

Uвх,

В

Свх,

пФ

К140УД608

15

125

0…70

3…10

4…12

10

7808

10

530

0…70

-12…12

-15…15

8

К561ТЛ1

40

12,2

-40…85

0.4…2.4

0.8…2.4

22

К561ИЕ16

30

8

0…70

0.4…2.4

0.8…2.4

7,2

К561ЛЕ5

30

8

0…70

0.4…2.4

0.8…2.4

7,2

КР1506ХЛ2

45

200

-40…85

3…5.5

3…5.5

18

BC847C

15

150

-10…60

30

40

15

KST42

20

350

-10…60

25

40

20

1206




125

-55…125




0…200




СП3-19Б




125

-40…85




0…200




SVP







-55…105




0…50




HC-49

18

300

-40…85







20

РЭС10




70

-40…85

3.5

3.5

5

SM1124




150

-40…85

0…250

0…250

15

SM2063




150

-40…85

0…100

0…100

4

BZT52C2V4




200

-40…85

0…100

0…100

4


Таблица 2.Сводная таблица электрических параметров элементной базы


1.3 Выбор и обоснование конструкции блока[12].



Так как не предполагается, что устройство не будет использоваться в сложных условиях, то можно выбрать любой дешевый корпус с минимальными защитными параметрами.

Общая суммарная площадь элементов получилась 901 мм2. Следовательно необходимо чтобы плата при мерно в 2 раза большей площадью влезала в корпус.

По заданным требованиям выберем пластиковый приборный корпус G1188 фирмы Gainta, размеры: 120х105х50

Основные характеристики корпуса:

• изготовлен из ударопрочного

ABS пластика;

• данный корпус состоит из двух частей;

• защита от внешних воздействий стандарта IP54 (IEC 529) (проникновение пыли и влаги не нарушает работы изделия);

• верхняя и нижняя часть текстурированы, что позволяет избежать царапин и поддерживает внешнюю отделку в хорошем состоянии;

• внутренние отливы (с запрессованными резьбовыми латунными втулками) предназначены для крепления печатных плат, клеемных блоков и пр.

Четыре винта М2.5 обеспечивают надежное крепление верхней и нижней части через латунную втулку с резьбой.

Исходя из размеров корпуса, размеры печатной платы будут 100х85мм.



1.4 Анализ условий эксплуатации

1.4.1 Анализ температурного режима



Согласно ТЗ, устройство будет эксплуатироваться при температурах: +10…+25ºС. В п. 1.2 были приведены значения температур, являющихся допустимыми для эксплуатации используемых ЭРЭ.

Таким образом, видно, что все элементы могут работать в диапазоне температур, установленном техническим заданием, а значит применять меры по обеспечению температурного режима нет необходимости. Способ охлаждения – пассивный, без применения радиаторов и вентиляторов. Суммарная рассеиваемая мощность элементов = 6206,2 мВт.


1.4.2 Анализ воздействия вибраций[3]



Необходимо проверить, способна ли печатная плата выдерживать нагрузки, заданные в ТЗ.

Так как при совпадении собственных частот печатной платы с частотами внешних возмущающих воздействий значительно увеличиваются нагрузки, то необходимо, чтобы собственная частота колебаний платы находилась вне спектра частот внешних воздействий.

В нашем случае закрепление печатной платы производится так, как показано на рис. 2.1.



Рисунок 2.1 Метод крепления печатной платы

Габаритные размеры платы выбираются в п. 2.6.3, поэтому подбирать их в ходе анализа вибраций не будем.

Частота собственных колебаний [3]:

(2.1)

Где:

a = 0,1 м – длина ПП;

b= 0,085 м – ширина ПП:

E = – модуль упругости для материала ПП;

ν = 0,22 – коэффициент Пуассона;

M= 0,052 кг– масса ПП (рассчитывается в п. 1.5.7);

= 3,14.


(2.2)


где

k=22.37,

α=1,

β=0.61,

γ=1 для способа закрепления платы, указанном на рис. 1 согласно [3];







Техническим заданием определен спектр вибраций 5…100 Гц. Полученное значение собственной частоты не попадает в этот диапазон, а значит, размеры печатной платы были подобраны правильно и усиления нагрузки на нее от вибраций в процессе работы происходить не будет.


1.5 Выбор и обоснование конструкции печатной платы




1.5.1 Основные требования [2]


  • Разводка шин питания должна быть выполнена с минимальной длиной и большей шириной проводников.

  • Линии связи между элементами должны быть минимальной длины.

  • Проводники, расположенные в соседних слоях платы, должны перекрещиваться под углом 45 или 90О.



1.5.2 Выбор типа печатной платы[2]



При выборе типа печатной платы для разрабатываемой конструкции печатного узла (блока) следует учитывать технико-экономические показатели:

  • возможность выполнения всех коммутационных соединений;

  • стоимость основного материала;

  • возможность автоматизации процессов изготовления, контроля и диагностики, установки ИЭТ (изделия электронной техники).

Поскольку плата изготавливается для переносной стационарной аппаратуры, она должна обладать минимальными габаритами. Применение однослойной печатной платы приведет к увеличению длинны проводников и размеров самой платы. Исходя из этого выбираем двухстороннюю печатную плату поскольку она дешевле многослойной, а это является одним из важнейших критериев при серийном производстве.

1.5.3 Выбор размеров печатной платы[2]



С целью максимального использования физического объёма конструкции устройства и упрощения его изготовления выгодно спроектировать печатную плату прямоугольной формы. Согласно ГОСТ 10317-79 размеры платы должны быть кратны 5 мм (при размерах большей стороны больше 100 мм) и кратными 2,5 мм (при размерах стороны меньше 100мм).

Размеры печатной платы найдём, исходя из размеров выбранного блока(п.2.8) и площади, которую занимают электро-радиоэлементы и микросхемы (таблица 1).

Суммарная площадь всех ИС (площадь, занимаемая элементом на плате, рассчитывается с учётом площади, занимаемой контактными площадками, к которым припаивают выводы элементов) и элементов примерно равна 1475 мм2. С учётом этих расчётов и габаритов выбранного блока в соответствии с ГОСТ 10317-79 размеры платы стоит выбрать следующими: 100×85 мм.

Рассчитаем коэффициент заполнения с учетом неиспользуемой площади:



1.5.4 Выбор материала основания печатной платы [8].


В качестве основания печатной платы используют базовые материалы: фольгированные и нефольгированные диэлектрики (гетинакс, текстолит, стеклотекстолит, фторопласт, стеклоткань). Фольгированные диэлектрики применяют в субстрактивных методах изготовления ПП, нефольгированные в аддитивном и полуаддитивном.

Одним из основных требований к материалу печатной платы – цена, влагопоглощение и диапазон рабочих температур. По диапазону температур подойдут все материалы. Поскольку класс точности нашей печатной платы третий, то можно использовать недорогие отечественные материалы (гетинакс, стеклотекстолит).

Гетинакс — электроизоляционный слоистый материал, имеющий бумажную основу, пропитанную фенольной или эпоксидной смолой. В основном используется как основа заготовок печатных плат. Материал обладает низкой механической прочностью, легко обрабатывается и имеет относительно низкую стоимость. Широко используется для дешёвого изготовления плат в низковольтной бытовой аппаратуре, поскольку в разогретом состоянии допускает штамповку (сразу получается плата любой формы вместе со всеми отверстиями).

Стеклотекстолит, слоистый пластик, состоящий из стеклоткани (наполнитель), пропитанной синтетической смолой (связующим). Посравнению с гетинаксом стеклотекстолиты имеют лучшие механические и электрические характеристики, более высокуюнагревостойкость, меньшее влагопоглощение. Однако у них есть ряд недостатков: невысокая нагревостойкость по сравнению с полиимидами, что способствует загрязнению смолой торцов внутренних слоев при сверлении отверстий, худшая механическая обрабатываемость, более высокая стоимость, существенное различие коэффициента теплового расширения меди и стеклотекстолита в направлении толщины материала, что может привести к разрыву металлизации [5].

Проведем сравнение различных материалов основания печатной платы:

В качестве анализируемых возьмем гетинакс фольгированный, стеклотекстолит фольгированный, стеклотекстолит фольгированный теплостойкий, стеклотекстолит негорючий фольгированный теплостойкий


Таблица 4 Характеристики материалов печатных плат

Материалы

СТФ

СТНФ

ГФ

СФ

Поверхностное электрическое сопротивление [Ом] после кондиционирования в условиях 96 часов (40оС) 93%

5∙1010

2х10¹²

108

10∙1010

Удельное объемное электрическое сопротивление после кондиционирования в условиях: 96 часов (40оС) 93% не менее 1,0*1010Ом*м;

1,4∙1013

1,4х10¹¹

5∙107

Не менее 109

Диэлектрическая проницаемость при частоте 1 МГц после кондиционирования в условиях 96 часов (40оС) 93%

5,5

4,5

7

Не более 5,5

Тангенс угла диэлектрических потерь при частоте 1 МГц после кондиционирования в условиях 96 часов (40оС) 93% для толщин от 0,8 до 3,0 мм.

0,35

0,018

0,07

Не более 0,03

Водопоглощение, %

0,3

0,1

2,9

0,3

Рабочая температура

-60…+105

-60…+105

-60…+85

-60…+105


Для изготовления печатных плат выбираем стеклотекстолит фольгированный СФ 2-18Г-1,5 ГОСТ 10316-78, поскольку он обладает большей механической прочностью и меньшим влагопоглощением, что немаловажно при использовании.

1.5.5 Выбор типа метода изготовления печатной платы[5]



Разводка проводников на односторонней печатной плате будет невозможной в связи с маленьким размером используемых ИМС и большим количеством их корпусов, а использование многослойной печатной платы увеличивает время изготовления конструкции, стоимость, затраты на оборудование. В связи с этим будем использовать двустороннюю печатную плату.

Для изготовления двусторонних печатных существуют следующие основные методы:

Тентинг–метод.


Тентинг-метод представляет собой самый дешевый и быстрый процесс изготовления двусторонних печатных плат. В тeнтинг-процессе используются толстопленочные фоторезисты (50 мкм), наслаивающиеся на подложки без попадания в отверстия и образующие защитные завески, способные выдержать напор струй травящих растворов под давлением 1,6-2 кгс/см3 и более. Для обеспечения надежного сцепления завесок с подложкой диаметры контактных площадок должны быть не менее чем в 1.4 раза больше диаметров соответствующих отверстий. В качестве заготовки применяются диэлектрики с толщиной фольги 18 мкм. Поскольку при травлении удаляется достаточно толстый слой меди (исходная фольга + слой металлизации), разрешающая способность метода невелика и составляет для проводников 0,15 мм, для зазоров 0,2 мм.


Комбинированный позитивный метод.


В качестве заготовки используется двусторонний фольгированный диэлектрик с толщиной фольги 18 мкм и менее. Суммарная толщина вытравливаемого с пробельных мест слоя меди (фольга + предварительная металлизация) составляет около 25 мкм, что меньше чем при изготовлении тентинг-методом. Металлорезист олово-свинец (ПОС-61) удаляется путем травления в струйной конвейерной установке. Комбинированный позитивный метод позволяет получать печатные проводники шириной 100 и толщиной 50 мкм при минимальной ширине зазора 120 мкм.

Для получения защитного рельефа в комбинированном методе используются тонкие пленочные фоторезисты с более высоким разрешением и гальваностойкостью. Подготовка поверхности заготовки под наслаивание пленочного фоторезиста проводится химическим способом во избежание повреждения тонкого слоя фольги и металлизации. Фотошаблоны-позитивы должны иметь резкость края изображения 3-4 мкм, что вдвое меньше чем у фотошаблонов, применяемых при получении изображений с разрешением 200-250 мкм.

Полуаддитивный метод.

При всей внешней привлекательности аддитивные технологии в настоящее время не получили широкого распространения из-за технологических сложностей.

Более прост в реализации полуаддитивный метод с дифференциальным травлением, обеспечивающий получение минимальной ширимы проводником и зазоров 0,05 мм и менее. На нефольгированный диэлектрик осаждают слой меди минимальный толщины (около 3 мкм), чтобы обеспечить возможность дальнейшей металлизации проводников и отверстий, как в аддитивной технологии. В последующем этот тонкий слой меди с пробельных мест приходится вытравливать (отсюда и название «полуаддитивный»). Поскольку вытравливаемый слой металла минимален, величина бокового подтравливания не превышает 2мкм. В методе используются относительно толстые фоторезисты (около 30 мкм), поскольку глубина рельефа для металлизации должна быть не меньше толщины проводников.

Ниже приведены результаты сопоставления методов изготовления печатных плат по воспроизводимости рисунка.


Рис 2.2 Результат сопоставления методов изготовления печатных плат



Исходя из приведенных методов изготовления ПП выбираем в качестве метода изготовления – тентинг-метод. Он обеспечивает достаточную разрешающую способность для изготовления печатных проводников и зазоров, при этом является самым дешевым и простым.




1.5.6 Технологическая схема тентинг-метода.



описание: c:\documents and settings\werwolf\desktop\тентинг.png

Рис 2.3 Технологическая схема тентинг-метода

1.5.7 Оценка массы печатной платы с элементами



Просуммировав массу отдельных элементов(таблица 1), получаем:

  • Общая масса элементов: mэ = 25,8г.

  • Массапечатной платы:



  • Общая масса устройства M = mэ + mп = 25.8+26.1=51.9г



1.5.8 Определение класса точности платы [2]



Согласно ГОСТ 23751-86 существует пять классов точности, которые устанавливают основные размеры конструкции и в свою очередь обусловливают уровень технологического оснащения производства. В проектируемом устройстве имеются поверхностно монтируемые микросхемы. Расстояние между краями контактных площадок ножек микросхем составляет 1 мм. Исходя из этого, минимально возможным для использования является третий класс точности (у которого данное расстояние составляет 0,25 мм). В то же время печатные платы третьего класса точности наиболее распространены, поскольку, с одной стороны, обеспечивают достаточно высокую плотность трассировки и монтажа, а с другой – для их производства не требуется специализированного оборудования. Руководствуясь всем этим, выбираем 3 класс точности.

ГОСТ 23751-86 устанавливает следующие основные параметры плат 3 класса точности:

  • t=0.35 мм – ширина печатного поводника

  • s=0.25 мм - расстояние между краями соседних элементов проводящего рисунка

  • b=0.1 мм - гарантийный поясок;

  • j=0.33 мм – отношение диаметра металлизированного отверстия к толщине печатной платы;

  • Предельное отклонение диаметра Δd=-0.1 мм;

  • Предельное отклонение ширины печатного проводника Δt=±0.1 мм;

  • Допуск на расположение осей отверстий Td = 0.08 мм;

  • Допуск расположения центров контактных площадок TD=0.15 мм;

  • Допуск на расположение центров элементов проводящего рисунка относительно любого другого элемента проводящего рисунка Tl=0.05 мм;



1.6 Выбор защитного покрытия и припоя




1.6.1 Выбор защитного покрытия


Техническим заданием заданы условия эксплуатации Бортовые геометеослужбы (салон), а они не предполагают агрессивную среду. Для защиты поверхности печатной платы, а также дополнительной защиты печатных проводников от физических воздействий, коррозии и возможности покрывания ПП плесенью, необходимо печатную плату покрыть защитным лаком.

Рассмотрим распространенные защитные покрытия, такие как лаки УР-231, ЭП-9114, полимерные композиции Поливоск, Парилен, ISOTEMP.

Лаки УР-231, ЭП-9114 обладают высокими эксплуатационными свойствами и предназначены для защиты электронных модулей, работающих в условиях повышенной влажности и температуры в различных климатических условиях. Недостатками этих лаков являются их высокая пожароопасность, токсичность, длительное время сушки и проблемы, возникающие при необходимости замены элементов на плате в условиях эксплуатации электроаппаратуры.

Недостатки, присущие этим лакам, в значительной степени устраняются однокомпонентными плёночными защитными покрытиями. Эти покрытия имеют высокую химическую стойкость, хорошие диэлектрические свойства, низкую газо- и влагопроницаемость, благодаря которым они получают всё большее применение в радиоэлектронной промышленности.

Помимо эксплуатационных, эти покрытия имеют ряд существенных технологических преимуществ. Они просты в изготовлении, быстро твердеют на поверхности, не требуют специальных материалов для удаления при ремонте, длительное время сохраняют свои свойства после изготовления. К ним относятся, в частности, Поливоск, Парилен, ISOTEMP.

Исходя из этих соображений, подберем наиболее недорогое покрытие, которое, тем не менее, обеспечивало бы необходимую влагозащищеннность, плеснестойкость и защиту от коррозии. При этом, с целью соблюдения экологичности производства, не будем использовать токсичные лаки, которые к тому же создают проблемы при ремонте аппаратуры.

Всему вышеизложенному наиболее подходит покрытие ISOTEMP [14], выпускаемое фирмой «Универсал-Прибор» - прозрачное термостойкое покрытие на силиконовой основе для изоляции печатных плат. ISOTEMP предохраняет компоненты от влаги, сырости, соли, плесени и коррозионных испарений. Также покрытие может быть использовано для теплоизоляции корпусов, боксов, кожухов, блоков обработки данных, в энергетике и тяжелой промышленности. Покрытие является огнеупорным (до +300"С), эластичным и хорошо держится на поверхности.

1.6.2 Выбор припоя


Для пайки элементов в отверстия используется ПОС-61, который применяется для лужения и пайки электро – и радиоаппаратуры, печатных схем, точных приборов с высокогерметичными свойствами, устойчивых к перегреву.

1.7 Расчет элементов печатного монтажа[2]




1.7.1 Размеры печатных проводников



Наименьшее номинальное значение ширины печатного проводника (t), мм, рассчитывают по формуле [2]:

(2.3)

где:

tmin Д – минимально допустимая ширина печатного проводника(для третьего класса точности tmin Д = 0,25мм;

Dtн.о. – нижнее предельное отклонение размеров элементов конструкции (ширины печатного проводника).

Наличие металлического

покрытия

Предельное отклонение ширины печатного проводника Dt, мм, для класса точности

3

Без покрытия


С покрытием

±0,05


±0,10

Таблица 5 Параметры предельного отклонения ширины печатного проводника


Минимально допустимая ширина проводника по постоянному току для цепей питания и заземления с учетом допустимой токовой нагрузки рассчитывают по формуле [3]:

, (2.4)

где - максимальный постоянный ток, протекающий в проводниках

-допустимая плотность тока, выбирается в зависимости от метода изготовления ПП

-толщина печатного проводника



С учетом полученных значений, рассчитаем наименьшее значение ширины печатного проводника:



Получившееся значение говорит о том что можно использовать изготовление печатной платы 3-го класса точности. Номинальную ширину проводника выберем равной 0,35мм.

1.7.2 Выбор размеров отверстий[2]


Номинальный диаметр монтажных металлизированных и не металлизированных отверстий устанавливают, исходя из соотношения

(2.5)

где Ddн.о – нижнее предельное отклонение диаметра отверстия; dэ – максимальное значение диаметра вывода ИЭТ (см приложение), устанавливаемого на печатную плату (для прямоугольного вывода за диаметр берется диагональ его сечения);r – разность между минимальным значением диаметра отверстия и максимальным значением диаметра вывода устанавливаемого ИЭТ.

Диаметр монтажного отверстия выбирают таким образом, чтобы значение r было от 0,4 до 0,5 мм (при автоматической установке ИЭТ).

Диаметр монтажных отверстий можно оценить по формуле:

(2.6)

при этом диаметр сверления отверстия под металлизацию, мм:

(2.7)

Металлизированные отверстия должны иметь контактные площадки с двух сторон печатной платы.

Предельные отклонения диаметров монтажных отверстий при автоматической установке ИЭТ устанавливают не ниже 3-го класса точности по ГОСТ 23751 независимо от класса точности печатной платы.

Диаметры монтажных и переходных отверстий металлизированных и не металлизированных должны соответствовать ГОСТ 10317–79 .

Рекомендуется увязывать диаметр металлизированного отверстия do и толщину печатной платы таким образом, чтобы соотношение было не менее 1:3.

Диаметр отверстия d, мм

Наличие металлизации

Предельные отклонения диаметраDd, мм, для класса точности

3

До 1,0

С металлизацией без оплавления

+0;-0.10

С металлизацией и с оплавлением

+0;-0.13

Таблица 6 Предельные отклонения диаметров монтажных и переходных отверстий, мм


Центры отверстий на печатной плате располагают в узлах координатной сетки в соответствии с ГОСТ 10317.

Диаметральное значение позиционного допуска расположения центров отверстий относительно номинального положения узла координатной сетки Тd

Размер печатной платы по большей стороне, мм

Значение позиционного допуска расположения осей отверстий Td, мм, для класса точности

3

До 180 включ.

0,08

Таблица 7 Значение позиционного допуска расположения осей отверстий Td, мм


Не рекомендуется использовать более трех различных диаметров монтажных отверстий.


Диаметры отверстий:

1)для сигнальных отверстий d = + + r, dэ = 0.6 (диаметр выводов элементов)

= 0.6 мм, = 0.1 мм, r = 0.15 мм.

d1 = 0.6 + 0.15 + 0.1 = 0.9 мм

d2 = 1 + 0.15 + 0.1 = 1.25 мм


3) Монтажные отверстия в соответствии с отверстиями в выбранном корпусе делаем диаметром 2,7 мм

Допуск расположения центров отверстий, относительно номинального значения

Td= 0.08 мм

1.7.3 Размеры контактных площадок отверстий



Наименьшее номинальное значение диаметра контактной площадки (D),мм, под выбранное отверстие рассчитывают по формуле, указанной в стандарте [6]:

(2.8)


где:

Ddв.о – верхнее предельное отклонение диаметра отверстия;

bгарантийный поясок;

Ddтр – величина подтравливания диэлектрика в отверстии. (принимают равной 0 для ОПП, ДПП и ГПК);

Dtв.о – верхнее предельное отклонение размеров элементов конструкции (диаметра контактной площадки);

Dtн.о – нижнее предельное отклонение размеров элементов конструкции (диаметра контактной площадки);

dноминальный диаметр монтажного отверстия.

Ddв.о= 0 мм, для заданного класса точности.

TD = 0,15 мм, берем из таблицы в зависимости от класса точности.

Td = 0,08 мм, берем из таблицы в зависимости от класса точности.

b = 0,1 мм, исходя из класса точности.

Dtв.о = 0,1 мм, для заданного класса точности.

Dtн.о= 0,1 мм, для заданного класса точности.

Выберем значение (d+Ddв.о)равным диаметру самого отверстия. Т.е. для монтажного отверстия 0.9

Тогда диаметры контактных площадок для монтажных отверстий:





1.7.4 Размеры контактных площадок SMD


Номинальные размеры сторон контактных площадок для установки элементов с двумя точками соединения рассчитывают по формулам [11]:

(2.9)

, (2.10)

где:

B(D)max– максимальная ширина контактирующей части элемента.

Tэ = 0,1мм – позиционный допуск расположения геометрического центра корпуса устанавливаемого элемента относительно номинального положения, определяемый используемым оборудованием.

TD = 0,15мм – значение позиционного допуска расположения центров контактных площадок для 3 класса точности.

Dtн.о= 0,1мм– нижнее предельное отклонение размеров элементов конструкции (ширины контактной площадки)

Dl = 0,1мм – верхнее предельное отклонение длины контактирующей части элемента;

P = 0,3мм – минимальное расстояние от края контактной площадки до контактирующей части корпуса элемента, необходимое для обеспечения качественной пайки при пайке паяльной пастой.

Qn – гарантированный размер контактной площадки, необходимый для совмещения с контактирующей частью элемента, который устанавливается от 0,1 до 0,3 мм.

Расстояние между внешними и внутренними сторонами контактных площадок (Sн, Sв) под элементы с двумя точками подсоединения рассчитывают по формулам:

(2.11)

, (2.12)

где

L – длина корпуса устанавливаемого элемента

Ti = 0,1мм – позиционный допуск расположения элемента проводящего рисунка относительно реперного знака.

Для резисторов и конденсаторов размера 1206:

B(D)max = 1,55 мм



Округляем в большую сторону: M = 1,8 мм



Округляем в большую сторону: N = 1,0 мм (согласно рекомендациям в [2])

L = 3,1мм



Для остальных элементов размеры контактных площадок указаны в описании корпусов (приложение 1).


2 Проверочные расчеты




2.1 Оценка помехоустойчивости[2].



Паразитная емкость между двумя параллельными проводниками:




где

погонная емкость, lдлина взаимного перекрытия проводников.





п - диэлектрическая проницаемость материала платы;

л - диэлектрическая проницаемость лака.

определим по графику:



Рисунок 3.1 значение коэффициента помехоустойчивости


Для графика 1:

Для графика 3:







Рисунок 3.2 Коэффициент пропорциональности kп


Погонная емкость для проводников, расположенных на одном слое:

.

Погонная емкость для проводников, расположенных на соседних слоях:



Допустимая длина взаимного перекрытия проводников:

Для выбранного типа микросхем паразитная емкость меньше не окажет влияния на работу схемы, исходя из этого рассчитаем допустимую длину взаимного перекрытия.

Для проводников, расположенных на одном слое:



Для проводников, расположенных на соседних слоях:



В нашей схеме нет параллельных проводников такой длины. Поэтому выберем длину взаимного перекрытия исходя из трассировки для нашей печатной платы. lCд в нашем случае 20 мм для проводников, расположенных на одном слое; 40 мм для параллельных проводников, расположенных на разных слоях.

При использовании печатного монтажа помехоустойчивость модулей должна обеспечиваться:

  • рациональной разводкой печати с учетом помехоустойчивости ИМС путем минимизации длин связей и оптимизации разрешающей способности печати;

  • использованием для шин питания полосковых линий с низким полным сопротивлением;

  • согласование полных сопротивлений полосковых линий с применением ИМС, микросборок и бескорпусных микросборок;

  • установкой низко - и высокочастотных фильтров по каждому номиналу питающего напряжения на печатных платах вблизи электрического соединителя.



Паразитная емкость между двумя параллельными проводниками:






Данные значения получилось очень маленьким, следовательно, делаем вывод, что паразитная емкость проводников не повлияет на работу нашей схемы.

2.2 Показатели технологичности конструкции[2].




2.2.1 Коэффициент использования МС и микросборок:




где

nИМС – число ИМС в блоке;

nЭРЭ –число электрорадиоэлементов.


2.2.2 Коэффициент автоматизации и механизации монтажа:


где

nАМ – число монтажных соединений, которые могут осуществляться механизированным или автоматизированным способом;

nМ – общее число монтажных соединений.



2.2.3 Коэффициент механизации подготовки элементов к монтажу:




где

nМП – число элементов, подготовка которых к монтажу может осуществляться автоматизированным или механизированным способом;

nЭ – общее число элементов.


2.2.4 Коэффициент повторяемости элементов:


где

nТЭ – общее число типоразмеров элементов в блоке.



2.2.5 Коэффициент применяемости элементов:


где

nТ ОР Э – число типоразмеров оригинальных элементов в блоке, т.е. деталей, которые впервые разрабатываются предприятием.



2.2.6 Коэффициент прогрессивности формообразования деталей:


где:

nПР – число деталей, заготовки которых или сами детали получены прогрессивными методами (штамповка, прессование, пайка, сварка);

nД – общее число деталей без нормализованного крепежа в изделии.


2.2.7 Комплексный показатель технологичности:


где

1=1,000; 2=1,000; 3=0,750; 4=0,310;5=0,187; 6=0,110.



Согласно нормативам комплексных показателей технологичности электронно-вычислительной техники для мелкосерийного и серийного производства, комплексный показатель технологичности должен быть К=0,6…0,8, таким образом получаем, что изделие технологично. Делаем вывод что наш комплексный показатель технологичности соответствует нормативам конструкций электронно-вычислительной техники.

2.3 Ориентировочный расчет надежности[4]



В основе ориентировочных расчетов положены следующие допущения:

  • все элементы данного типа равнонадежны.

  • все элементы работают в номинальных режимах с коэффициентом электрической нагрузки KН=1.

Характеристики надежности [6]:

,час-1. (3.16)

, час. (3.17)

P(t)=exp(-λΣ ∙ t). (3.18)

– средняя интенсивность отказов группы изделий при испытании в режиме номинальной нагрузки и нормальной температуры среды;

– количество элементов;

– эксплуатационный коэффициент для пересчета интенсивности отказов групп или типов изделий от режимов испытаний к условиям эксплуатации различных видов аппаратуры. Значения и для типовых усредненных условий эксплуатации приведены в таблице.

– вероятность безотказной работы;

– среднее время наработки на отказ;

– суммарная интенсивность отказов.

Таблица 8 Интенсивность отказа элементов

Наименование элементов

Количество элементов Ni, шт

Интенсивность отказов

λосгi·10-6*Кэi, час-1

λΣi, час-1 10-6

Микросхемы

7

0,013

0,052

Конденсаторы керамические

6

0,4

2,4

Конденсаторы электролитические

3

0,05

0,15

Резисторы керамические

21

0,04

1,2

Кварцевый резонатор

1

1,0

1

Транзисторы

3

0,013

0,078

Реле

2

0,8

1,6

Диоды

5

0,12

0,6

Паянные соединения

206

10-7

0,0000206


Итого: =7,08 ∙ 10-6

Средняя наработка на отказ:



Схема обладает высокой надежностью.


2.4 Трассировка печатных проводников



Размещение радиоэлементов на плате и ручную трассировку печатных проводников выполним в САПРе PCAD 2006 SP1.

В качестве исходных данных для трассировки задается принципиальная схема, выполненная в программе Schematic, стратегия трассировки – с минимизацией числа переходных отверстий, параметры печатного рисунка:

Толщина проводников: 0,35 мм

Диаметр контактной площадки переходного отверстия: 1,2 мм

Диаметр контактной площадки монтажного отверстия: 1,5 мм

Минимальное расстояние между элементами печатного рисунка 0,25 мм

После трассировки проверяем правильность и при необходимости производим коррекцию в САПР «Компас 13 3D»

Заключение




В ходе выполнения курсовой работы была разработана конструкторская документации, необходимой для производства устройства «Автосигнализация Кобра 2002». В ходе выполнения работы были подобраны радиоэлементы и микросхемы, удовлетворяющая ТЗ, была произведена расстановка элементов на ПП, произведен расчет переходных отверстий, контактных площадок, сигнальных линий, и линий питания и земли. После этого была произведена трассировка проводников в САПРе PCAD. Правильность выполнения всех вычислений и трассировки подтвердили проверочные расчеты. Производимое устройство «датчик разбития стекла» отвечает всем требованиям технического задания, а значит он будет функционировать правильно и без сбоев.

Устройство разработано на основании схемы электрической принципиальной ТООО.467657.001 Э3.

Мы получили конструкцию, обладающую высокой технологичностью и надежностью, невысокой стоимостью.

  • Модуль на печатной плате с разъемами.

  • Устройство может эксплуатироваться в заданных условиях, а именно:

  • диапазон рабочихтемператур +10…+25С

  • влажность до 98% при температуре 25С

  • вибрация до 5…100 Гц, амплитудой до 0,25мм

Тип производства – серийный. Используемые элементы и материалы удовлетворяют ТУ. Печатная плата и элементы предохранена от действия дестабилизирующих факторов при производстве и эксплуатации

Среднее время безотказной работы более 40 000 час.

Конструкция устройства обеспечивает легкий доступ ко всем узлам, быстрый поиск неисправного узла и его замену, неопасную для всего устройства.

Разрешается транспортировать продукцию на любом транспорте при соответствующем контроле упаковки изделия для обеспечения сохранности печатной платы. Хранить продукцию в упаковке в отапливаемом помещении.

Были обеспечены минимально возможные затраты времени, труда и материальных средств на разработку, изготовление и эксплуатацию устройства; минимальную стоимость устройства после освоения его в производстве.


Список используемой литературы



1. Журнал «Радиоконструктор» выпуск 01-2002

2. И. Б. Максимова, Методическое указание к выполнению курсовой работы по дисциплине «Конструкторское и технологическое обеспечение производства ЭВМ» – Ижевск, ИжГТУ, 2008.

3. Пирогова Е.В. “Проектирование и технология печатных плат” Учебник. – М, 2005. -560с. (Высшее образование).

4.А.Я. Савельев, В.А. Овчинников "Конструирование ЭВМ и систем" М., В.Ш., 1989 г.

5.Конструкторско-технологическое производство радиоэлектронной аппаратуры. Учебник для вузов. Под общ.ред. В.А.Шахнова.М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2002 г., - 528с.: ил.

6.Григорьян С.Г. Конструирование электронных устройств систем автоматизации и вычислительной техники. Ростов на Дону.: Изд-во Феникс, 2007.

8. A. Медведев –« Печатные платы - конструкции и материалы». г. Москва Техносфера 2005 г.

9. http://alldatasheet.com/

10. www.compitech.ru/

11. www.sibizolit.ru/

12. http://www.gainta.ru/


Стандарты




1ГОСТ2.105-95 ЕСКД Общие требования к текстовым документам

    1. ГОСТ 2.108-68 ЕСКД порядок заполнения спецификаций

    2. ГОСТ 2.109-73. ЕСКД. Основные требования к чертежам

    3. ГОСТ 2.417-91 ЕСКД. Платы печатные. Правила выполнения чертежей.

    4. ГОСТ2.701ЕСКД Схемы. Виды и типы. Общие требования к выполнению.

    5. ГОСТ2.702 ЕСКД Правила выполнения электрических схем.

    6. ГОСТ2.708 ЕСКД Правила выполнения электрических схем цифровой вычислительной техники.

    7. ГОСТ2.709 ЕСКД Система обозначения цепей в электрических схемах.

    8. ГОСТ2.710 ЕСКД Обозначения буквенно-цифровые в электрических схемах.

    9. ГОСТ 10317-79 Платы печатные. Основные размеры.

    10. ГОСТ23751-86 Платы печатные. Основные параметры конструкции.

    11. ГОСТ23752-79 Платы печатные. Общие технические условия.

    12. ОСТ 4.010.022-85 Платы печатные. Методы конструирования и расчета.

    13. ОСТ 4.ГО.010.030 - Формовка выводов и установку навесных радиоэлементов при конструировании радиоэлектронной аппаратуры на печатных платах.

    14. ОСТ 4.ГО.054.010 и ОСТ4.ГО.054.014 - на подготовку навесных радиоэлементов при конструировании радиоэлектронной аппаратуры на печатных платах.

    15. ОСТ 4.010.022-85 Платы печатные. Методы конструирования и расчета.

    16. ОСТ 92-9389-80 Установка электрорадиоэлементов на печатные платы радиоэлектронной аппаратуры. Технические требования.

    17. ГОСТ 2.123-93 ЕСКД. Комплектность конструкторских документов на печатные платы при автоматизированном проектировании.

    18. РД – 50-708 – 91 Инструкция. Печатные платы. Требования к конструированию.

Приложение 1





Габаритные размеры корпусов используемых элементов


Кварцевый резонатор HC-49/S




DIP14 DIP16




DIP24




1206 DO213AB (диоды)







Реле РЭС10




Резистор подстроечный SOD-123 (стабилитрон)







Конденсатор электролитический SVP




Приложение 2.


Доработка корпуса


Корпус необходимо доработать, высверли в нем отверстие для подводки проводов МГТФ (14 штук сечением 1 мм2) в разъем. Отверстие под разъем диаметром 5 мм.





Приложение 3.


Фотошаблон Т000.467657.001 Т1М


Вид со стороны установки элементов


f:\ктоп курсовая костомаров\чертежи\верх.jpg


Вид с нижней стороны:

f:\ктоп курсовая костомаров\чертежи\низ.jpg


Приложение 4.


Данные для сверления Т000.467657.001 Т3М


f:\ктоп курсовая костомаров\чертежи\дыры.jpg

Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка:

Похожие:

Пояснительная записка к курсовой работе По дисциплине «Конструкторское и технологическое обеспечение производства эвм» iconПояснительная записка к курсовой работе по дисциплине Организация ЭВМ
209.1kb.  
Пояснительная записка к курсовой работе По дисциплине «Конструкторское и технологическое обеспечение производства эвм» iconПояснительная записка по курсовой работе по дисциплине «Системное программное обеспечение» на тему «Проектирование компилятора»
308.7kb.   Расчет варианта задания
Пояснительная записка к курсовой работе По дисциплине «Конструкторское и технологическое обеспечение производства эвм» iconПояснительная записка (релиз).docx
510.8kb.   Пояснительная записка к курсовой работе по дисциплине «теория электрической связи»
Пояснительная записка к курсовой работе По дисциплине «Конструкторское и технологическое обеспечение производства эвм» iconПояснительная записка к курсовому проекту по курсу " Технология строительного производства " на тему " Технологическая карта на производство земляных работ и работ нулевого цикла "
556.7kb.   Технологическая карта на производство земляных работ и работ нулевого цикла: Пояснительная записка к курсовой работе по дисциплине...
Пояснительная записка к курсовой работе По дисциплине «Конструкторское и технологическое обеспечение производства эвм» iconПояснительная записка к курсовой работе по курсу “Организация ЭВМ и систем.” Тема: “Разработка специализированной микроэвм с микропрограммным управлением”
17.2kb.  
Пояснительная записка к курсовой работе По дисциплине «Конструкторское и технологическое обеспечение производства эвм» iconКафедра Технология Строительного Производства расчетно-пояснительная записка к курсовой работе производство земляных работ
210.3kb.  
Пояснительная записка к курсовой работе По дисциплине «Конструкторское и технологическое обеспечение производства эвм» iconКафедра производства летательных аппаратов и управления качеством в машиностроении пояснительная записка к курсовой работе по основам взаимозаменяемости
231.1kb.  
Пояснительная записка к курсовой работе По дисциплине «Конструкторское и технологическое обеспечение производства эвм» iconКурсовой проект по дисциплине: «Организация строительного производства» Расчётно-пояснительная записка
640.4kb.   Тема: «Организация строительного производства при возведении цеха по выпуску сборного железобетона»
Пояснительная записка к курсовой работе По дисциплине «Конструкторское и технологическое обеспечение производства эвм» iconПояснительная записка к курсовой работе По дисциплине «Методы оптимизации»
146.5kb.  
Пояснительная записка к курсовой работе По дисциплине «Конструкторское и технологическое обеспечение производства эвм» iconПояснительная записка к курсовой работе по дисциплине «Основы Кибернетики»
109.6kb.  
Разместите кнопку на своём сайте:
Рефераты


База данных защищена авторским правом ©CoolReferat 2000-2018
обратиться к администрации | правообладателям | пользователям
Основная база рефератов
Рефераты