ПЗ. Общий раздел
 Скачать 1.46 Mb.
|
 Рисунок 2.3  Рисунок 2.4 Электрорадиоэлементы имеющие штыревые выводы, устанавливают на плату на одной стороне и запаивают, это обеспечивает высокопроизводительный процесс пайки. Электрорадиоэлементы имеющие планарные выводы, припаивают к соответствующим площадкам внахлест. При расположение электрорадиоэлементов на печатной плате необходимо учитывать следующее: а) полупроводниковые элементы и микросхемы нельзя располагать близко к элементам выделяющие тепло; б) предусмотрите возможность конвекции воздуха в зоне расположения для элементов с большим количеством вырабатывания тепла; в) обеспечьте возможность легкого доступа к элементам, которые подбирают при регулировании схемы. Вероятность применения автоматизации и механизации сборки использовании печатных схем во многом зависит от конструкции выводов навесных деталей и способа их установки. Есть три способа механического крепления навесных деталей. а) крепление радиоэлемента дополнительными упругими приспособлениями, путем приклеивания или применения упругих механических держателей. Эти элементы могут работать в более жестких условиях в отличии нижеизложенных; б) крепления за выводы свободноподвижного или лежащего на печатной плате корпуса прибора при этом выводы пропускаются в отверстия и подгибаются под платой; в) крепление корпуса частичной или полной заливкой жесткими компаундами. Электрорадиоэлементы должны располагаться на печатной плате таким образом, чтобы осевые линии их корпусов были параллельны или перпендикулярны друг другу. Это обеспечивает при необходимости применение специальных машин для автоматической установки и пайки электрорадиоэлементов на печатной плате. При большом количестве микросхем в однотипных корпусах их следуют располагать рядами. Зазор между корпусами должен быть не менее 1,5мм. Зазор необходим для возможности захвата микросхем специальными устройствами при автоматических установках. Элементы, имеющие большую массу следует размещать в близи мест крепления платы. Ряд элементов нельзя закреплять только пайкой за выводы их нужно крепить дополнительно за корпус, это защитит элементы от механических воздействий при эксплуатации. Крепления за корпус нужно производить приклейкой к плате специальными мастиками или клеями. Изучив схему электрическую принципиальную, используем штыревой метод монтажа, так как нет необходимости использовать поверхностный монтаж печатной платы. 2.2.10 Компоновка печатного узла Компоновка радиотехнического изделия – это часть процесса конструирования. На данном этапе определяются форма и габаритные размеры всего блока, а также взаимное расположение отдельных узлов, деталей и блоков. От качества компоновки в значительной мере зависят технические, технологические и эксплуатационные характеристики изделия, а также его надежность и ремонтопригодность. В процессе компоновки необходимо соблюдать следующие условия: а) между отдельными узлами, приборами и блоками должны отсутствовать заметные паразитные электрические взаимосвязи, влияющие на технические характеристики. Тепловые и механические влияния элементов конструкции не должны значительно ухудшать их технические характеристики; б) взаимное расположение элементов конструкции должно обеспечить технологичность сборки и монтажа с учетом использования автоматов и полуавтоматов, легкий доступ к деталям для контроля, ремонта и обслуживания; в) расположение и конструкция органов управления и отсчетных устройств должны обеспечивать максимальные удобства для оператора; г) изделие должно удовлетворять требования технической эстетики; д) габариты и масса изделия должны быть минимальными. Однако следует отметить, что габариты и масса изделия в значительной мере зависят от принятых схемных решений и используемых радиоэлементов. Резкое сокращение габаритов и массы было получено при переходе от ламповых схем к схемам на полупроводниковых приборах. Такой переход сопровождался уменьшением выделяемой в аппаратуре мощности и снижением значения питающих напряжений, что позволило наряду с полупроводниковыми элементами применять малогабаритные маломощные резисторы, конденсаторы и другие малогабаритные радиоэлементы. Мерой эффективности мероприятий по уменьшению габаритов аппаратуры является плотность монтажа - среднее количество радиоэлементов, умещающееся в единице объема, например в 1 см3. Метод разделения, а также требования к конструкции приборов в значительной степени зависят от характеристик объекта, на котором будет установлено радиотехническое изделие, и от конструкции элементов, из которых состоит схема изделия. 2.2.11 Разработка топологии печатной платы Проектирование топологии печатной платы представляет собой переход от схемы электрической принципиальной к размещению в поле чертежа печатной платы элементов схемы и созданию рисунка проводников, соединяющих эти элементы На этом этапе станут известными реальные характеристики проводников, их длина, ширина, площадь и следовательно их емкость, сопротивление и индуктивность, что в конечном счете определит ряд важнейших характеристик изделия. Разработка топологии печатной платы производится на персональном компьютере с использованием современных компьютерных технологий и с использованием программы AltiumDesigner 15.1. Для разработки топологии печатной платы необходимы следующие данные: а) габариты печатной платы – 148,75×76х1,5 мм; б) шаг координатной сетки – 1,25 мм; в) минимальная ширина между проводниками – 0,5 мм; г) минимальная ширина проводника – 0,5 мм; д) установка элементов – штыревой; е) диаметры отверстий – 1; 0,5; 5; ж) диаметры контактных площадок; з) габаритные размеры элементов указанные в таблице 2.1. Топология печатной платы приведена на схеме 11.02.01.011040.1772 Э3 Диаметр отверстия в печатной плате должен быть больше диаметра вставляемого в него вывода, что обеспечит возможность свободной установки электрорадиоэлемента. 2.2.12 Выбор покрытия печатной платы С проблемой надежности человек сталкивался ежедневно. При покупке оборудования, блока, прибора человек первым делом обращает внимание на надежность и гарантию покупки. Существует множество факторов влияющие на надежность к ним относятся: механические, климатические, вибрация, влажность и другие. Проблема надежности блока питания связана с защитой деталей узлов и самого блока от воздействия окружающей среды. Важно учитывать воздействие на блока питания для горизонтально расточного станка во время его эксплуатации высокой и низкой температуры, тепловых воздействий, разреженности воздуха высокой влажности, механических ударов и вибраций. Защита деталей и узлов от влаги одна из важнейших задач проектирования блока питания. Так как печатные платы имеют малые расстояния между проводниками, то воздействие влаги может привести к ухудшению как сопротивления изоляции, при которой будет нарушаться нормальная работа схемы. Поэтому печатные узлы необходимо покрывать слоем лака. Лаки в свою очередь должны иметь следующие свойства: а) хорошую адгезию к материалу платы и печатным проводникам; б) малая влага поглощаемость; в) большое сопротивленье изоляции; г) способность быстро высыхать при невысокой плюсовой температуре; д) отсутствие растрескивания в диапазоне рабочих температур. Однако тонкая пленка лака неспособна надежно защитить плату от влаги и длительных воздействий, так как абсолютно влагонепоглащающих лаков не существует. Для покрытия печатной платы используется лак УР-231 ТУ6-21-14-90. Лак УР-231 ТУ6-21-14-90 является надежным защитником для деталей, сборочных единиц, субблоков и блоков на микросхемах, одно- и многослойных печатных плат, в том числе защищенные компаундом и эмалью, места развальцовки, керновки, крепеж, экраны, корпуса приборов. Покрытие глянцевое, механически прочное, твердое, эластичное, устойчивое к периодическому воздействию минерального масла, бензина и к постоянному воздействию влаги, обладает электроизоляционными свойствами. 2.3 Разработка конструкции разрабатываемого устройства или прибора 2.3.1 Общие требования к конструкции При проектировании любого радиоэлектронного изделия необходимо учитывать комплекс требований, отражающих требования эксплуатации. Устройство должно быть сконструировано таким образом, чтобы его можно было эксплуатировать потребителям. Корпус прибора является важной частью изделия и во многом определяет эксплуатационные и технологические характеристики. Корпус блока питания должен обеспечивать надежную защиту от внешних факторов будь это влажностью, вода, перепад температуры или даже соляный туман все эти факторы могут значительно повлиять на конструкцию блока. Именно по этому при конструировании учитывают: а) корпус блока питания имеет габариты 185,7х95,5х132,75; б) данный источник питания для светодиодного светильника; в) на задней части корпуса установлен сетевой разъем 220 В; г) на верхней части клеммы 60…110В для подключения светодиодного светильника. Разработанная конструкция корпуса удовлетворяет следующие требования: а) обеспечение защиты элементов прибора от механических повреждений; б) обеспечение заданный тепловой режим (вентиляция деталей прибора); в) имеет минимальный вес и габариты; г) позволять легко и быстро подключать устройство к другим устройствам, связанным с ним; д) обеспечивать защиту изделия от влаги и пыли. Обслуживание устройства (периодические профилактические и ремонтные работы) должно быть простым. Для этого должны быть обеспечены: а) удобный монтаж и демонтаж блока; б) легкий доступ к узлам прибора; в) возможность быстрой замены узлов и деталей, обладающий наименьшим сроком службы. 2.3.2 Компоновка устройства или прибора Компоновка радиотехнического изделия является важным фактором при разработке конструкции какого-либо устройства. Компоновка радиотехнического изделия – это часть процесса конструирования, во время которого определяются формы и габаритные размеры всего аппарата, а также взаимное расположение отдельных узлов, деталей и блоков. От качества компоновки в значительной степени зависит технические, технологические и эксплуатационные характеристики изделия, а также его надежность и ремонтопригодность. В процессе компоновки необходимо соблюдать следующие требования: а) между отдельными узлами, приборами и блоками должны отсутствовать паразитные электрические взаимосвязи, влияющие на технические характеристики изделия; тепловые и механические влияния элементов конструкции не должны ухудшать их технических характеристик; б) взаимное расположение элементов конструкции должно обеспечивать технологичность сборки и монтажа, легкий доступ к деталям для контроля и ремонта; в) расположение конструктивных органов управления и отсчетных устройств должно обеспечивать максимальные удобства для пользователя. При конструировании устройства все элементы стремятся скомпоновать в виде одного блока, удобного для эксплуатации. Плата крепится на основание корпуса на четыре болта М5 через пластмассовые втулки высотой 15 мм. Сам корпус имеет габаритные размеры 185,7х95,5х132,75 мм. 2.3.3 Разработка лицевой панели устройства или прибора Важной частью изделия является корпус устройства, он во многом определяет эксплуатационные и технические характеристики. Корпус устройства должен удовлетворять следующим требованиям: а) однозначно определять взаимное расположение всех составных частей изделия; б) обеспечивать заданный тепловой режим (вентиляция деталей прибора); в) иметь прочную и жесткую конструкцию и обеспечивать защиту всех элементов прибора от механических повреждений; г) иметь минимальный вес и габариты; д) позволять легко и быстро подключать устройство к другим устройствам, связанным с ним; е) обеспечивать защиту изделия от влаги и пыли в ряде случаев. Обслуживание устройства (периодические профилактические и ремонтные работы) должно быть простым. Для этого должны быть обеспечены: а) удобный монтаж и демонтаж аппарата; б) легкий доступ к узлам прибора; в) возможность быстрой замены узлов и деталей, обладающий наименьшим сроком службы. Для изготовления источника питания для светодиодного светильника выбираем корпус, покупной, марки G457 (185,7х95,5х132,75), изготовленный из полистирола и доработанный для установки коммутирующих и предохраняющих устройств, и который удовлетворяет нашим требованиям. 2.4 Расчет надежности разрабатываемого устройства или прибора Качество любого оборудования, устройства, блока и систем в конечном итоге зависит от надежности. Поэтому надежность является важной проблемой современной техники. Для работы с надежностью на предприятиях созданы специальные лаборатории, где все чаше стали обращаться к теории надежности. Теория надежности - это наука, изучающая причины отказов тех или иных устройств. В радиотехнических устройствах время возникновения отказов зависит от большого числа случайных факторов, его трудно рассчитать и еще труднее измерить. Надежность любой радиоаппаратуры зависит от количества, качества комплектующих деталей и узлов, качества сборки и монтажа, режим работы каждого элемента и условий эксплуатации. Источник питания для светодиодных светильников содержит среднее количество элементов и соединений, которые потенциально могут оказаться причиной отказа всего устройства в целом. Следовательно, необходимо рассчитать надежность источника питания, учитывая все комплектующие элементы. Для удобства расчетов все эти элементы сведены в таблицу (2.2). Качественные показатели изделий оценивают способность к функционированию в условиях внешних помех (радиации, вибрации, ударным перегрузкам и т.д.) и используются при производстве уровнем унификации и стандартизации. В процессе эксплуатации блока питания в результате износа необратимых процессов старения характеристики аппаратуре будут изменяться. Надёжность – это изменение качества во времени характеризуют один из главнейших его показателей. Надёжность устройства в целом в значительной мере определяется надёжностью составляющих его компонентов: а) работоспособность; б) долговечность; в) безотказность; г) ремонтопригодность; д) восстанавливаемость; е) наработка. Работоспособность - состояние изделия, при котором оно способно выполнять заданные функции. Отказ - это случайное событие, заключающееся в нарушении работоспособности изделия. Виды отказа: а) внезапный; б) постепенный. Внезапными отказами – это отказ которые возникает в результате мгновенного изменения одного или нескольких параметров аппаратуры. Постепенные отказы – это отказ при котором наблюдается постепенное изменение главных параметров аппаратуры либо из-за их износа, либо из-за старения. Наработка – это продолжительность работы блока питания, измеряемая временем, циклами, периодами и т.п. Для обеспечения надежности приборов необходимо в процессе их эксплуатации соблюдать следующие правила: а) рабочие напряжение, токи и мощности не должны превышать максимальных допустимых. Нельзя использовать прибор в режиме, когда одновременно два параметра достигают максимальных допустимых значений; б) рабочая температура не должна превышать заданную рабочую температуру прибора; в) на приборе нужно следить за тем, чтобы не произошло перенапряжение. Для этого могут применяться схемы стабилизации напряжения питания; г) пайку выводов надо делать паяльником мощностью не выше 60 Вт не ближе 10мм от корпуса в течение не более 5сек; д) изгиб выводов можно делать не ближе 10мм от корпуса; е) не следует располагать приборы вблизи нагревающихся деталей; ж) недопустимо проверять полупроводниковые приборы при помощи омметров, которые могут создать в приборе опасные для него токи или напряжения. Расчет надёжности ведется следующим образом: Из специальных справочников выбираются данные об интенсивности отказов различных элементов прибора. Далее выбираются коэффициенты влияния на интенсивность отказов прибора. Влияние окружающей среды λ с=1, т.к. прибор используется в помещении с нормальными условиями. Температурный поправочный от +20˚до 70˚С коэффициент λ t =1,5. Уровень электрической нагрузки на прибор берется по максимальной номинальной для всех элементов прибора λ n = 1. Все коэффициенты сводятся в таблицу 2.2: а) λ0- коэффициент интенсивности отказа элемента [10-6]; б) λгр- коэффициент групповой интенсивности отказов; в)  - коэффициент интенсивности отказов элементов с учетом коэффициента влияния;г) αt- поправочный коэффициент, учитывающий влияние температуры [t0]; д) αс - поправочный коэффициент, учитывающий влияние окружающей среды; е) αн - поправочный коэффициент, учитывающий коэффициент нагрузки; ж) αобщ - общая интенсивность отказов с учетом коэффициента влияния. Таблица 2.2 – Надежность РЭА
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||