Блок управления электромеханическим замком

Раздел 2. Технологический.

10. Расчет технологических параметров изделия

10.1 Размещение связей и трассировка печатной платы (приложение 1).

Размещение и трассировка связей между навесными элементами проводилась с целью обеспечения минимальной площади, занимаемой схемой, выполнения при этом поставленных конструкторско-технологических ограничений на ширину проводников, диаметр отверстий, контактных площадок и зазоров между проводниками.

10.2 Выбор и обоснование методов изготовления печатной платы

Метод изготовления печатной платы выбран на основании ОСТ 4 ГО 054. 043 и ОСТ 4 ГО 054. 058. В соответствии с ними существуют следующие методы: комбинированный (позитивный и негативный), химический, металлизация сквозных отверстий для изготовления многослойных печатных плат.

Исходя из особенностей электрической схемы, элементной базы разрабатываемого устройства и конструктивных характеристик печатных плат, изготавливаемых различными методами, выбираем комбинированный позитивный метод изготовления печатных плат [20].

Как было отмечено в техническом задании, схема электрическая принципиальная блока управления замком электромеханическим разделена на три функциональных блока. Каждый блок размещен на отдельной печатной плате. Трассировка плат ведется по двум сторонам, что упрощает разводку проводников и позволяет уменьшить размеры печатной платы. Монтажные отверстия должны иметь металлизацию.

При разработке печатной платы следует учитывать следующие рекомендации:

 питающие проводники и «земля» должны иметь минимальное сопротивление и длину;

 «сигнальные» проводники должны иметь минимальные участки, где они проходят параллельно;

 размещение проводников на разных сторонах печатной платы желательно перпендикулярно или под углом 45.

Особые требования при разработке печатных плат предъявляются к контактным площадкам и ширине проводников.

10.3 Расчет конструктивно-технологических параметров

печатного монтажа.

В данном разделе проводится расчет параметров печатного монтажа платы базового модуля. Двусторонняя печатная плата изготавливается комбинированным позитивным методом и имеет 3-й класс точности.

Рассчитаем проводящий рисунок печатной платы.

Исходные данные:

- размеры платы, мм, 140120

- проводники на плате имеют покрытие сплавом «Розе».

Определим минимальный диаметр контактной площадки для отверстия под резисторы, расположенные на двухсторонней печатной плате второго класса точности.

Расчетная формула минимального диаметра контактной площадки имеет вид:

, (10.3.1)

где - номинальный диаметр металлизированного отверстия, равный 0.8мм;

- верхнее отклонение диаметра отверстия, равное 0мм при диаметре отверстия до 1мм (включительно) и 0,05мм при диаметре отверстия более 1мм;

- величина гарантийного пояска, равная 0,1мм;

- верхнее отклонение ширины проводника равное 0,1мм;

- диаметральное значение позиционного допуска расположения центра отверстия относительно номинального положения узла координатной сетки, равное 0,08мм;

- диаметральное значение позиционного допуска расположения контактной площадки относительно его номинального расположения, равное 0,15мм;

- нижнее предельное отклонение ширины проводника, равное 0.1мм.

Подставляя численные значения в формулу, имеем:

D=(0,8 + 0) + 2  0,1 + 0,1 + (0,082 + 0,152 + 0,12)0.5=1,297 (мм).

Таким образом, минимальный диаметр контактных площадок для металлизированных отверстий диаметром 0,8мм под выводы резисторов типа С2-23 0.125, конденсаторов и д.р. равен 1,297мм.

Аналогично проводим расчет контактных площадок для отверстий диаметром 0,9; 1 и 1,2мм. Получаем диаметры контактных площадок 1,397; 1,497 и 1,747мм соответственно.

Проведем расчет платы базового модуля по постоянному току.

В результате расчета необходимо оценить наиболее важные электрические свойства печатной платы:

- нагрузочная способность проводников;

- сопротивление изоляции;

- диэлектрическая прочность основания платы.

Исходные данные для расчета:

- номинальное напряжение питания Uпит, В: 15 10%

- допустимое падение напряжения в цепях питания Uпд,В: 1,5

- ток потребляемый всеми элементами, установленными на плате, I, А: 1,5

- максимальная длина печатного проводника для микросхем, L, м: 0.3

- толщина фольги печатной платы, h, м: 3.510-5

- удельное сопротивление проводника на печатной плате, , Омм: 1.7210-8

Определим минимальную ширину проводника для выбранных выше значений по формуле:

(10.3.2)

м.

Таким образом, для нормальной работы устройства ширина печатного проводника в цепях «питания» и «земли» должна быть не менее 1,510-4м. Указанные цепи целесообразно выбрать шириной порядка 2мм.

Результаты расчета свидетельствуют о правильности выбора толщины фольги-, равной 35мкм. Толщина фольги выбиралась также с учетом максимальной адгезионной прочности печатной платы при расстоянии между печатными проводниками порядка 0.3...0.5мм максимально допустимое напряжение для текстолита, из которого изготовлена плата составляет не менее 50В. В данной принципиальной схеме модуля питания максимальное значение допустимого напряжения не превышает 15В, что более чем в 3 раза ниже допустимой величины. Таким образом, в разрабатываемой конструкции печатной платы обеспечивается с 3 х кратным запасом диэлектрическая прочность основания платы.

10.4 Расчет технологичности изделия

Основным критерием, определяющим пригодность аппаратуры к промышленному выпуску, является технологичность конструкции.

Под технологичностью конструкции (ГОСТ 18831-83) понимают совокупность ее свойств, проявляемых в возможности оптимальных затрат труда, средств, материалов и времени при технической подготовке производства, изготовлении, эксплуатации и ремонте по сравнению с соответствующими показателями конструкций изделий того же назначения при обеспечении заданных показателей качества.

Номенклатура показателей технологичности сборочных единиц и блоков РЭА установлена отраслевым стандартом. В соответствии с ним все блоки РЭА условно разбиты на 4 класса:

1) радиотехнические;

2) электронные;

3) электромеханические;

4) коммутационные.

Для каждого класса установлены свои показатели технологичности в количестве не более 7. Расчет комплексного показателя технологичности конструкции проводится по формуле [19]:

(10.4.1)

где S - общее количество относительных частных показателей.

Блок управления относится к радиотехническому.

Коэффициент механизации и автоматизации подготовки ЭРЭ к монтажу Км.п.ЭРЭ определяется по формуле:

(10.4.2)

где - количество ЭРЭ в штуках, подготовка которых осуществляется механизированным или автоматизированным способом;

- общее количество ЭРЭ в штуках.

В данном блоке все ЭРЭ подготавливаются механизированным путем, поэтому Км.п.ЭРЭ = 1.

Коэффициент автоматизации и механизации монтажа изделия Ка.м. определяется по формуле:

(10.4.3)

где - количество монтажных соединений, которые осуществляются механизированным или автоматизированным способом;

- общее количество монтажных соединений.

= 106; = 148.

Ка.м. =106  148=0,725.

Коэффициент сложности сборки Кс.сб. определяется по формуле:

(10.4.4)

где - количество типоразмеров сборочных единиц, входящих

в изделие и требующих регулировки или подгонки в процессе сборки;

- общее количество типоразмеров сборочных единиц.

Так как, = 0, следовательно = 1.

Коэффициент механизации и автоматизации операций контроля и настройки электрических параметров Км.к.н. определяется по формуле:

(10.4.5)

где - количество операций контроля и настройки,

которые осуществляются механизированным или автоматизированным способом;

- общее количество операций контроля и настройки.

Hм.к.н. = 2; Hк.н. = 4, следовательно, по формуле (10.4.5):

= 2  4 =0,5

Коэффициент прогрессивности формообразования деталей Кф определяется по формуле:

(10.4.6).

где - количество деталей в штуках, которые получены прогрессивными методами формообразования;

- общее количество деталей в изделии в штуках.

Дпр = 7, Д = 8, следовательно, по формуле (10.4.6):

= 7  8 = 0,875

Коэффициент