Реле акустическое на полевом транзисторе

Федеральное агентство по образованию

Тульский государственный университет

КАФЕДРА РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

Реле акустическое на полевом транзисторе

Пояснительная записка

к курсовой работе по дисциплине:

«Основы компьютерного проектирования и моделирования РЭС»

ФКРЭ 467.740.001.ПЗ

Выполнил ст. гр. 220541                                             Галкин Я.А.

Руководитель                                                              Овчинников А.В.

Тула

2007

Федеральное агентство по образованию

Тульский государственный университет

Кафедра радиоэлектроники

ЗАДАНИЕ

на курсовую работу по курсу

«Основы компьютерного проектирования и моделирования РЭС»

студенту гр.        220541                          Галкину Я.А.

1. Тема:      Реле акустическое на полевом транзисторе

2. Исходные данные:    Схема электрическая принципиальная. Устройство предназначено для эксплуатации в помещении при рабочих значениях температуры воздуха +100+400±50С, атмосферным давлении 86,6-106,7 кПа и верхнем значении относительной влажности 80% при температуре 250 С. Время наработки на отказ – 30 лет. Надёжность после наработки в 5000 должна быть больше 0,8.

3. Перечень вопросов, требующих проработки Разработать печатную плату данного устройства, выбрать материалы платы и корпуса, расчет конструктивных параметров платы, расчет технологичности, расчет надежности.

4. Перечень графического материала: Схема электрическая принципиальная, печатная плата.

5. Основной библиографический список:        Акимов И.Н. «Резисторы, Конденсаторы. Справочник», Романычева Э.Т. и др. Разработка и оформление конструкторской документации РЭА: справ., Проектирование и производство печатных плат: Учеб. пособие/ Л.П. Семенов.

Дата выдачи задания                                7 марта 2007г.

Задание принял                                                  Галкин Я. А.                

                                    (подпись)                                                       (Ф. И. О)

Задание выдал                                                             Овчинников А.В.        

                                   (подпись)                                                      (Ф. И. О.)

Аннотация

В данном курсовом проекте я анализирую техническое задание, на его основе произвожу выбор способа изготовления печатной платы, расчет конструктивно-технологических параметров печатной платы, выбор элементов и материалов, а так же расчет надежности.

Кроме расчетной части в курсовом проекте разрабатывается технологический процесс изготовления печатной платы и заполняются операционные карты процесса изготовления печатной платы.

Вся документация должна соответствовать стандартам ЕСКД.

Пояснительная записка содержит 25 листов.

А так же:

- схема электрическая принципиальная акустического реле на полевом транзисторе (формат А3);

-   перечень элементов (формат А4).

Содержание

Введение

1.                 Анализ технического задания

2.                 Выбор и обоснование применяемых элементов и материалов

3.                 Выбор и обоснование конструктивных решений

4.                 Выбор и обоснование способа изготовления печатной платы

5.                 Описание конструкции прибора

6.                 Расчет технологичности конструкции

7.                 Расчет конструктивных параметров печатной платы

8.                 Расчет надежности

9.                 Заключение

Список использованной литературы

Приложения:

А Перечень элементов

Б Электрическая схема принципиальная

Введение

Конструкторской документацией (КД) называют совокупность конструкторских документов, содержащих в зависимости от их назначения данные, необходимые для разработки, изготовления, контроля, приемки, поставки, эксплуатации и ремонта изделия. В конструкторской документации указываются не только чертежи, но также описываются способы создания отдельных деталей, а также сборки узлов.

Основная задача конструирования – выбор оптимальных решений при определённых требованиях, задаваемых в ТЗ (техническом задании). Такими требованиями могут быть: цена, надёжность, распространённость (материалов и (или) элементов) и т. д.

Конструкция радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) отличается от других особенностью формируемых внутренних связей между частями: кроме пространственных и механических должны быть установлены сложные электрические, тепловые и электромагнитные связи. Эта особенность настолько существенна, что отделяет конструирование РЭА в отдельное инженерное направление.

1.                Анализ технического задания

В данной курсовой работе требуется разработать акустическое реле на полевом транзисторе. Для сборки электронной части устройства применяется односторонняя печатная плата, которая закрепляется в пластиковом корпусе.

Данное реле обладает следующими параметрами:

-                коммутируемое напряжение -  ~220 В;

-                ток нагрузки -  1 А;

-                потребляемый ток 10мА;

-                потребляемая мощность 2.2 Вт;

-                рабочая частота 50 Гц.

Корпус устройства должен быть удобным, для того чтобы держать его в руках, а органы управления расположены так, чтобы оператору не составляло большого труда управлять моделью.

Устройство должно надежно работать в следующих условиях:

-                температура окружающей среды +10+40 ± 5°С;

-                работа в  помещении;

-                относительная влажность воздуха при температуре +250 С до 80%;

-                атмосферное давление 86,6 -106,7   кПа.

В схеме устройства используется микрофон, а так же его усилитель на основе транзистора VT1 для открытия реле, мощность усиления регулируется с помощью подстроечного резистора R6.  Так же реле можно открыть с помощью единовременного нажатия на кнопку S1.

Открытие производится при помощи заряда накопляемого на конденсаторе C5. После открытия данный конденсатор, а так же конденсатор С9 (он регулирует время открытия реле) разрежаются через резисторы R10,R11. Также для ускорения разрядки используется транзистор VT4.

Когда происходит открытие реле (открытие транзистора VT5) ток в цепи R12, HL1 прекращается, усилитель микрофона обесточивается, а так же напряжение на конденсаторе C4 падает до 0.

Закрытие реле происходит, после закрытия транзистора VT5. После закрытия питание светодиода и усилителя микрофона восстанавливается – прибор переходит в исходное состояние.

Все элементы являются достаточно надежными в применении, недорогими и отвечают всем эксплуатационным, электрическим требованиям, а так же имеют допустимые габариты.

2.                Выбор и обоснование элементов и материалов.

2.1 Выбор резисторов.

Для изготовления устройства выберем наиболее распространенные в промышленном производстве резисторы типа МЛТ, имеющие номинальную мощность рассеивания 0,125Вт, эти резисторы рассчитаны на работу при температуре окружающей среды -60 ÷ +70°С и относительной влажности до 98% при    температуре +35° С, что удовлетворяет техническому заданию. Некоторые резисторы по ТЗ требуют большую мощность, в соответствии с требованиями выбираем более мощные.

Подстроечный же резистор выбираем типа СП3 - 19.

Так же для экономии места я использовал резисторы К1–12 – бескорпусные.

Номинальное сопротивление всех резисторов указано в перечне элементов. Они соответствуют стандартному ряду сопротивлений, который рекомендован для данного типа резисторов.

2.2 Выбор конденсаторов.

Электролитические конденсаторы выбираем типа К50, т. к. они достаточно дёшевы и распространены. По возможности для уменьшения габаритов выбираем бескорпусные конденсаторы типа К10. Так же требуются конденсаторы высокого напряжения, выбираем конденсаторы удовлетворяющие данному условию – К73. Мы их выбрали исходя из того, что они подходят по номинальному напряжению и имеют относительно малые размеры, так же они подходят и по диапазону рабочих температур. Электролитические конденсаторы это оксидно-электролитические конденсаторы предназначенные для работы в цепях постоянного и импульсного тока с температурами окружающей среды -20÷ +70°С и имеют минимальную наработку 5000 часов, предназначены для монтажа на печатной плате.

2.3 Выбор светодиода.

В качестве индикатора работы прибора используется красный светодиод HL1 АЛ307, как наиболее дешёвый, простой и надёжный.

2.4 Выбор материала корпуса.

Выберем литой пластмассовый корпус, как наиболее легкий, обеспечивающий достаточную прочность конструкции и малые габариты в соответствии с техническим заданием.

2.6 Выбор системы питания.

Данное устройство питается от сети ~220В, 50 Гц, через нагрузку.

2.7 Выбор материала печатной платы.

В данном устройстве используется печатная плата выполненная из стеклотекстолита. Данный материал был взят, как часто используемый на производстве. Он более прочный механически, а так же в нём ослаблены ёмкостные связи по сравнению с другими материалами (к примеру гетинакс).

3. Выбор и обоснование конструкторского решения.

Печатный монтаж широко используется в конструкции РЭС. Он выполняется в виде печатных плат или гибких печатных кабелей. В качестве основания для печатной платы используется диэлектрик или покрытый диэлектриком металл, а для гибких печатных кабелей — диэлектрик. Для выполнения печатных проводников диэлектрик часто покрыт медной фольгой толщиной 35…50 мкм, либо медной или никелевой фольгой толщиной 5…1 0мкм. Мы не имеем возможности использовать одностороннюю печатную плату, в связи со сложностью устройства, применяем двустороннюю. Печатный монтаж выполняется базовым комбинированным позитивным методом (с предварительным сверлением отверстий). Данный способ основан на процессах гальванического осаждения меди.

При определении площади платы, габаритов и соотношения размеров сторон были учтены следующие факторы: площадь размещаемых на плате элементов и площадь вспомогательных зон; допустимость габаритов с точки зрения технологических возможностей и условий эксплуатации. При определении площади платы суммарная площадь устанавливаемых на нее элементов умножается на коэффициент дезинтеграции, равный 1.5…3, и к этой площади прибавляется площадь вспомогательных зон. Дезинтеграция осуществляется с целью обеспечения зазоров для размещения линий связи, теплоотвода. Чрезмерное уменьшение зазоров между элементами на плате может привести к увеличению напряженности теплового режима.

Вместе с остальными деталями плату размещают в корпусе крепежными винтами.

Так как удельная мощность рассеивания мала, то применяется естественное охлаждение.

4. Выбор и обоснование способа изготовления печатной платы.

В зависимости от числа нанесенных проводящих слоев печатные платы (ПП) разделяются на одно - двусторонние и многослойные. Двусторонние ПП выполняются на рельефном литом основании без металлизации или с металлизацией. Их применяют для монтажа бытовой радиоаппаратуры, блоков питания и устройств техники связи.

Методы изготовления ПП разделяются на две группы: субтрактивные и аддетивные, а так же комбинированные (смешанные). В субтрактивных методах в качестве основания для печатного монтажа используют фольгированные диэлектрики, на которых формируется проводящий рисунок путем удаления фольги с непроводящих участков. Аддетивные методы основаны на избирательном осаждении токопроводящего покрытия, на которое предварительно может наноситься слой клеевой композиции.

Несмотря на преимущества, применение аддетивного метода в массовом производстве ПП ограниченно низкой производительностью процесса химической металлизацией, интенсивным воздействием электролитов на диэлектрик, трудностью получения металлических покрытий с хорошей адгезией. Доминирующей в этих условиях является субтрактивная технология, но самым выгодным (т.к. берёт плюсы с обоих методов) является комбинированный.

Основным методами, применяемыми в промышленности для создания рисунка печатного монтажа, являются офсетная печать, сеткография и фотопечать. Выбор метода определяется конструкцией ПП, требуемой точностью и плотностью монтажа, производительностью оборудования и экономичностью процесса.

Так как ПП двусторонняя, плотность монтажа не велика (минимальная ширина проводников не меньше 1 мм) и производство определенно как серийное, то в данной курсовой работе плата изготавливается сеточно-химическим способом. Данный способ широко используется при массовом и серийном производстве печатных плат из стеклотекстолита. Как правило, изготовление плат осуществляется на универсальных механизированных линиях, состоящих из отдельных автоматов и полуавтоматов, последовательно выполняющих операции технологичного процесса.

Весь процесс изготовления печатных плат складывается из следующих основных технологических операций:

1.     Раскрой материала и изготовление заготовок плат;

2.     Нанесение рисунка схемы кислотоустойчивой краской;

3.     Травление;

4.     Удаление защитного слоя краски;

5.     Крацовка;

6.     Нанесение защитной эпоксидной маски;

7.     Горячее лужение мест пайки;

8.     Штамповка;

9.     Маркировка;

10. Контроль платы.

         С целью максимальной механизации и автоматизации процесса все печатные платы изготавливаются (проходят обработку на линии) на одной из габаритных технологических заготовках.

         Более подробно технологический процесс описан в приложении.

5. Описание конструкции прибора.

Прибор выполнен в соответствии с техническим заданием, помещён в корпус, который сделан из пластмассы. Габариты корпуса 1359545. Все радиоэлементы размещены на печатной плате, расположенной горизонтально. Плата крепится к корпусу с помощью шурупного соединения. Крышка корпуса  крепиться к корпусу двумя шурупами.

Сбоку корпуса вырезан паз для вывода сетевого провода. Сверху в корпусе просверлено отверстие для установки светодиодного индикатора, также есть прорезь, которая способствует доступу звуковых волн к динамику, расположенному внутри устройства. Для удешевления исполнения я выбрал красный светодиод.

6.Расчёт технологичности конструкции.

На практике, вследствие того, что технологичность является одной из важнейших характеристик,  возникает необходимость ее оценки при выборе наилучшего варианта ее изготовления из нескольких возможных.

Страницы: 1, 2