Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПБЛИКИ БЕЛАРУСЬ УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ «ГРОДНЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ ЯНКИ КУПАЛЫ»

ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

Курсовой проект по предмету «Конструирование элементов информационно измерительной техники»

На тему: Блок питания EVPX с синхронным выпрямителем и LC-фильтром

СТУДЕНТ: 2 курса СВС-ИИТ-191

группы заочного отделения Специальности

Информационно - измерительная техника Банюкевича А.С.

Гродно 2020

Содержание

конструирование технологический устройство плата

• Введение
• 1. Анализ исходных данных и основных технических требований к разрабаты-ваемой конструкции
• 1.1 Анализ схемы электрической принципиально
• 1.2 Анализ условий эксплуатации и дестабилизирующих факторов
• 2. Выбор и обоснование элементной базы, унифицированных узлов
• 3. Выбор и обоснование компоновочной схемы и метода конструирования
• 4. Выбор и обоснование способов и средств обеспечения теплового режима, герметизации, виброзащиты и электромагнитной совместимости
• 5. Расчёт конструктивно-технологических параметров проектируемого уст- ройства
• 5.1 Компоновочный расчёт печатной платы
• 5.2 Компоновочный расчёт устройства
• 5.3 Расчёт конструктивно-технологических параметров печатной платы. Выбор и обоснование метода изготовления печатной платы
• 5.4 Оценка теплового режима и выбор способа охлаждения
• 5.5 Оценка механической прочности и системы виброударной защиты
• 5.6 Обеспечение электромагнитной совместимости
• 5.7 Расчёт надёжност
• 5.8 Обеспечение требований эргономики и инженерной психологии
• Заключение
• Список использованных источников

Введение

Тема весьма популярна. Существует множество описаний таких устройств различного уровня сложности. В данной работе рассмотрим устройство блок питания EVPX с синхронным выпрямителем и LC-фильтром. Предлагаемый блок питания EVPX с синхронным выпрямителем и LC-фильтром питания предназначен для снижения негативного влияние цепей питания на сигнальные цепи усилителя, но для построения высококачественного устройства выбора подходящей схемотехники недостаточно. Эффективность и надежность работы любого источника питания во многом определяются оптимальностью выбора элементов и правильностью расчета его силовых цепей с учетом особенностей реальной нагрузки, т.е. в данном случае с учетом режимов работы выходного каскада УМЗЧ как основного потребителя энергии усилителе. Разрабатываемая плата устройства будет обеспечивать выполнение требуемых алгоритмов работы устройства и в соответствии с ними управлять работой остальных узлов устройства.

В данной курсовой работе рассмотрен блок питания EVPX с синхронным выпрямителем и LC-фильтром

1. Блок питания, блок питания УМЗЧ, Блок питания EVPX с синхронным выпрямителем, Блок питания EVPX с синхронным выпрямителем и LC-фильтром

Блок питания

Блок питания -- важная часть любого электронного устройства. От надёжности этого узла зависит правильное и длительное функционирование всей системы. Согласно техническому определению, блок питания -- это электрическое устройство, предназначенное для формирования напряжений питания. БП -- вторичный источник электропитания. Вторичный источник электропитания преобразует параметры электроэнергии основного источника электроснабжения, например, промышленной сети в электроэнергию с параметрами, необходимыми для работы вспомогательных устройств.

БП бывают 4 видов:

· со стабилизацией напряжения;

· со стабилизацией тока;

· со стабилизацией напряжения и тока;

· без стабилизации.

Первый вид обеспечивает заданное стабильное выходное напряжение, которое не зависит от входного, если величина последнего не выходит за допустимые пределы или устройство не потребляет мощность большую, чем может выдать БП. В противном случае простые источники выходят из режима стабилизации, а то и из строя, более «умные» аварийно отключают устройство и отключаются сами, не допуская поломки. Большинство новых блоков питания собрано по схеме со стабилизацией напряжения.

Блоки питания со стабилизацией тока подключают к устройствам, которым нужен стабильный ток. При изменении потребляемой мощности такой блок меняет величину напряжения так, чтобы проходящий через него ток остался неизменным.

Схемы со стабилизацией напряжения и тока часто внедряют в лабораторные блоки питания и автомобильные зарядники. При увеличении потребляемой мощности нагрузкой такой БП поддерживает установленное напряжение, а ток растёт. Когда ток, пройдя через питаемое устройство, достигнет установленного значения, источник начинает держать его (ток) на заданном уровне, при необходимости снижая напряжение.

Без стабилизации -- подключают к устройствам, некритичным к величине питающих напряжений. Выходное напряжение в них напрямую зависит от величины входного.

Блок питания УМЗЧ

С развитием электроники возможным стало конструирование блока питания не на трансформаторе, а с помощью импульсов высокой частоты. Идея в том, что если подавать и прекращать подачу постоянного тока на прибор с достаточно высокой частотой, то снятое на приборе напряжение будет не постоянным, а переменным высокой частоты. Источники импульсного питания применяются во многих радиоэлектронных устройствах. Источник питания может быть выполнен в виде сетевого трансформатора, диодного моста и конденсатора фильтра. Чем больше мощность сетевого трансформатора, тем тяжелее и массивнее получается блок.

Блок питания EVPX с синхронным выпрямителем

Перечень материалов и приложений к ТЗ:

Содержимое пояснительной записки должно соответствовать всем предъявляемым требованиям и должно содержать следующие разделы:

- введение;

- анализ технического задания;

- обзор по аналогичным устройствам;

- анализ электрической схемы и обоснование конструктивного исполнения;

- выбор и обоснование элементной базы и материалов конструкции;

- разработка компоновки блока;

- защита от воздействия дестабилизирующих факторов;

- конструкторские расчеты;

- реализованные мероприятия по энергосбережению;

- заключение;

- список литературы.

К устройству измерения метеопараметров должны прилагаться следующие документы:

- схема электрическая принципиальная схема;

- сборочный чертеж печатной платы;

- чертеж печатной платы;

- чертеж корпуса

- спецификация сборочных единиц, перечень элементов электрической принципиальной схемы.

Программное обеспечение:

Программа для микроконтроллера написана на языке ассемблера, отлажена и откомпилирована в среде AVR Studio 4.14. В первой строке директивой.include имеется ссылка на файл m8def.inc. Он содержит описания предопределенных имен регистров и констант микроконтроллера и входит в состав среды AVR Studio 4.14.

1.1 Анализ схемы электрической принципиальной

Разрабатываемая схема вольтметра устройства предназначена для реализации всех необходимых алгоритмов работы во всех его режимах, формирования сигналов управления работой остальных частей устройства, и отображения на индикаторе информации о заданной величине. Напряжение до 3 В.

Функциональный узел относится к аналого-цифровому типу.

Не дать цифровым и аналоговым сигналам влиять друг на друга является важной задачей. Поэтому при расположении элементов на плате будем придерживаться простых правил:

-Минимизирование длин параллельных линий и предотвращение близкого соседства между сигнальными дорожками на одном и том же слое уменьшит индуктивную связь;

-Минимизирование длин дорожек на смежных слоях предотвратит емкостную связь.

Соблюдение этих правил и грамотный выбор элементов и материала основания ПП позволит сделать схему максимально быстро действенной, так как скорость распространения сигналов обратно пропорциональна диэлектрической проницаемости материала, из которого выполнена плата.

В составе прибора имеются средства индикации, поэтому конструкция должна иметь лицевую панель для размещения этих элементов. Также в схеме имеются элементы коммутации для подключения внешних устройств, их будем размещать на плате конструкции.

В данном устройстве применяются радиоэлементы имеющие малое значение потребляемой мощности, следовательно, не требуются специальные перфорационные отверстия для вывода лишнего тепла.

Принцип работы устройства: предлагаемый вольтметр имеет три предела измерения постоянного напряжения -- 9,99, 99,9 и 999 В, которые переключаются автоматически, и два предела для переменного (50 Гц) -- 70 и 700 В. При измерении постоянного напряжения шаг отсчета равен единице, а при измерении переменного -- двум единицам младшего разряда.

Питание осуществляют от батареи из двух гальванических элементов напряжением по 1,5 В типоразмера ААА. Потребляемый ток зависит от отображаемого значения и изменяется от нескольких до 20 мА.

Основой устройства является микроконтроллер ATmega8L. Его выбор обусловлен наличием достаточного числа портов ввода -- вывода для управления светодиодной матрицей HG1 без применения дополнительных микросхем, наличием встроенных десятиразрядного АЦП и источника образцового напряжения (2,56 В). Преобразование входного напряжения в цифровой код выполняет АЦП, а измеренное значение (три разряда) выводится в виде бегущей строки на светодиодную матрицу HG1. При этом одновременно видны только два символа. Пример Как показала практика, такой способ вывода информации не вызывает затруднений при ее считывании. Поскольку в устройстве не требуется с большой точностью выдерживать временные интервалы, то с целью снижения потребляемого тока и упрощения схемы работа микроконтроллера DD1 тактируется встроенным RC-генератором с частотой 1 МГц.

После включения питающего напряжения линии РВО--РВ4 (выводы 14--18) микроконтроллера DD1 конфигурируются как выходы для управления строками, а линии PD0--PD6 (выводы 2--6, 11,12) -- столбцами матрицы HG1. Сигналы на линиях РС4, РС5 (выводы 27, 28) управляют излучающими диодами оптопары U1, резисторы R12, R13 -- токоограничивающие. Линии ADC2 и ADC3 (выводы 25 и 26) сконфигурированы как входы встроенного АЦП. Переключателем SA2 осуществляют изменение режимов работы устройства: -- измерение постоянного напряжения с автоматическим выбором предела измерения;

- измерение переменного напряжения на пределе 700 В;

- измерение переменного напряжения на пределе 70 В.

Входная цепь вольтметра состоит из резисторов R1-- R7, R9, R10, диода VD1 и оптопары U1 и образует делитель напряжения с изменяемым коэффициентом передачи. Его изменение осуществляется подключением резисторов R9, R10 через полевые транзисторы оптопары U1. Когда они отключены, установлен предел измерения 9,99 В, при подключении резистора R10 будет установлен предел 99,9 В, а резистора R9 -- 999 В. С выхода делителя напряжение, пропорциональное входному, поступает на линию ADC3 (вывод 26) микроконтроллера DD1. Выбор указанной оптопары обусловлен ее способностью работать при низком управляющем напряжении (1,1...1,6 В), кроме того, как показала практика, сопротивление открытого ключа уже при токе 0,5 мА через управляющий светодиод составляет около 10 Ом и практически не изменяется при дальнейшем повышении тока до номинального значения 5 мА. Использование последовательного соединения четырех резисторов R1--R4 мощностью 0,5 Вт обусловлено необходимостью обеспечить надежную работу, поскольку их максимальное рабочее напряжение составляет 250 В. Напряжение минусовой полярности на входе микроконтроллера DD1 не должно превышать 0,5 В. Диод VD1 ограничивает напряжение этой полярности до 0,5...0,6 В. Поскольку на вход АЦП микроконтроллера это напряжение поступает через делитель напряжения R5--R7, оно не превысит 0,25...0,3 В на любом из пределов. Кроме того, при измерении переменного напряжения диод VD1 выполняет функции выпрямителя.

Защитный диод VD2 ограничивает значение напряжения на входе АЦП микроконтроллера до 3,1...3,2 В, что снижает вероятность его выхода из строя при нарушении работы управляемого делителя напряжения. Дроссель L1 и конденсатор СЗ образуют фильтр питания аналоговых узлов микроконтроллера DD1. Конденсатор С4 снижает уровень помех на встроенном источнике образцового напряжения 2,56 В. Резисторы R11, R8 образуют делитель напряжения источника питания, с его выхода напряжение поступает на второй вход АЦП (вывод 25) микроконтроллера DD1. Необходимость использования резистивного делителя обусловлена тем, что напряжение на входе АЦП не должно превышать 2,56 В.

По окончании конфигурирования выводов микроконтроллера на индикатор HG1 выводятся символы "ПР", после которых отображается трехзначное число номера версии программы микроконтроллера (константа vers в программе). Затем выводится условный символ батареи, затем отображается ее напряжение. Если переключатель SA2 установлен в положение "= Автомат", микроконтроллер DD1, начиная с большего предела измерения (999 В), измеряет напряжение и сравнивает полученное значение с верхним порогом переключения предела. Если это значение равно или больше порога, микроконтроллер DD1 с помощью встроенного мультиплексора отключает вывод 26 от входа АЦП и подает управляющее напряжение на оба светодиода оптопары U1, снижая коэффициент передачи входного делителя до минимума. Одновременно на индикаторе HG1 появляется сообщение о перегрузке в виде символов "OL". Если напряжение, вызвавшее перегрузку, не будет отключено, символы начнут мигать.

При входном напряжении, меньшем верхнего порога, микроконтроллер сравнивает его с нижним порогом переключения предела, и если напряжение меньше, будет включен предел 99 В и процедура измерения повторится. При напряжении, большем нижнего порога, его значение запоминается. Измерение будет повторяться столько раз, сколько указано в константе midlcikl. Микроконтроллер выберет максимальное из измеренных значений и выведет его на индикатор HG1. Использование максимального значения, а не среднего, по мнению автора, на практике оказывается более востребовано.

Минимальное напряжение питания микроконтроллера ATmega8L составляет 2,7 В, но, как правило, он сохраняет работоспособность при снижении напряжения до 2,1...2,2 В. Однако при таком снижении питающего напряжения встроенный источник образцового напряжения теряет стабильность и напряжение на выводе 21 становится практически равным напряжению питания, что в конечном счете приведет к завышению показаний. Для устранения этого недостатка и расширения интервала питающего напряжения в программе микроконтроллера предусмотрены контроль напряжения источника питания и коррекция результатов измерений.

Коррекция основана на измерении напряжения еще одного встроенного в микроконтроллер источника образцового напряжения (1,3 В) и в сравнении измеренного значения с истинным (константа lowbat). Процедура измерения питающего напряжения выполняется перед началом каждого цикла измерения. При напряжении более 2,6 В измеренное значение совпадет со значением константы, при меньшем -- оно превысит это значение, что и будет сигналом для выполнения процедуры коррекции. Коэффициент коррекции, на который умножается результат преобразования АЦП, определяется, как отношение значения константы lowbat к измеренному значению напряжения источника образцового напряжения 1,3 В. Для информирования о том, что напряжение питания менее 2,6 В и индицируемое значение прошло программную коррекцию, на индикатор HG1 выводится символ примерного равенства. Следует отметить, что при снижении напряжения питания уменьшаются и границы переключения пределов измерения. Так, при напряжении питания 2,2 В и измерении постоянного напряжения пределы составят 8,58, 85,8 и 858 В, а при измерении переменного напряжения -- 60,6 и 606 В.

При измерении переменного напряжения на одном из выбранных пределов микроконтроллер также выполняет измерение и сравнивает его с верхним порогом переключения предела. Если порог превышен, то осуществляются операции, как и при измерении постоянного напряжения. Число измерений задает константа midlcikl, после этого определяется среднее значение, которое умножается на 1,111 (перевод в действующее значение) и затем на 2 (выпрямление однополупериодное), при необходимости также выполняется программная коррекция.

В устройстве предусмотрены меры по снижению потребляемого тока. Так, модуль АЦП микроконтроллера включается только на время измерения и выполняет преобразование входного напряжения в код в режиме шумопонижения (ADC Noise Reduction), при котором вычислительное ядро и некоторые другие модули микроконтроллера отключены. Такая организация процесса измерения повышает точность преобразования. Предусмотрено также автоматическое выключение устройства по истечении заданного числа полных циклов отображения на индикаторе HG1 (константа offcikl), при этом потребляемый ток уменьшается до 20 мкА. Продолжительность одного полного цикла составляет 2,3...2,5 с. При указанном в программе значении этой константы выключение произойдет примерно через 15 мин, но только при выполнении одного из следующих условий:

— установлен предел 9,99 В;

— установлен предел 99,9 или 999 В, и входное напряжение равно нулю.

Такой порядок автоматического выключения применен для уменьшения вероятности повреждения выключенного прибора при не отключенном входном напряжении. Для предупреждения о предстоящем автоматическом выключении предусмотрено соответствующее сообщение -- анимированное изображение часов. При указанном в программе значении константы message предупреждение появляется примерно за одну минуту до отключения.

Все детали смонтированы на печатной плате из двустороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1 мм. Применены резисторы МЛТ, оксидный конденсатор -- импортный, остальные -- К10-17, дроссель -- ЕС24. Можно применить оптопару КР293КП4 с любым буквенным индексом, диод 1N4007 заменим на КД257Д, КД258Д, 1N4249, ERB12-10, КД102А -- на КД102Б, КД103А, светодиодная матрица АЛС340А1 -- на 31С340А1. Переключатель SA1 -- движковый EG1249 на два положения, SA2 -- также движковый EG2308 на три положения, у них с корпуса удалены крепежные выводы. Гнезда XS1, XS2 -- одиночные цанговые зажимы от импортного разъема, с платой они соединены гибкими изолированными проводами, которые закреплены проволочным бандажом с последующей пайкой. Взамен низковольтного микроконтроллера ATmega8L можно применить микроконтроллер ATmega8, рассчитанный для работы с напряжением питания 4,5...5,5 В, но предварительно следует убедиться в его работоспособности при питании от напряжения 3 В. Микроконтроллер устанавливают в панель, при этом ее выводы 1, 9, 10, 13 и 19 удалены, а отверстия на плате для них не предусмотрены. Для гальванических элементов на плате смонтированы пружинящие металлические пластины. Загрузку кодов программы в память микроконтроллера можно выполнить программой PonyProg. В исходном тексте программы предусмотрена константа koef, позволяющая задавать коэффициент перевода кода АЦП в напряжение, отображаемое на индикаторе HG1. Это, в свою очередь, позволяет использовать резисторы R1--R7, R9, R10 с номиналами, отличными от приведенных на схеме. Значение этой константы можно определить по формуле

koef = 100 U_o6p (R1+R2+R3+R4+R5+ +R6+R7)/(1024 R7),

где и_обр -- фактическое значение источника образцового напряжения (2,56 В), мВ. В исходном тексте koef =1000, что соответствует и_обр = 2,58 В. При выборе значений сопротивления резисторов R1--R7 и заданном значении Uo6_P должно выполняться условие 978 < koef <1000.

При налаживании устройство подключают к источнику напряжения, значение которого измеряют с высокой точностью эталонным вольтметром. На пределе 9,99 В подают напряжение около 9 В, и подборкой резисторов R3--R5 уравнивают показания. Затем увеличивают выходное напряжение до 90 В и сравнивают показания подборкой резистора R10. Аналогичную процедуру повторяют с резистором R9, подав на вход напряжение 200...300 В. Сопротивления резисторов R11 и R8 могут отличаться от приведенных на схеме, но неизменным должно остаться их отношение R11/R8 = 0,5, поэтому их следует подобрать с отклонением не более 1 %.

Как было отмечено выше, для программной коррекции показаний предусмотрен контроль снижения напряжения питания. При налаживании необходимо выполнить измерение фактического значения напряжения встроенного образцового источника 1,3 В при питающем напряжении 2Д..З В, а затем откорректировать константу lowbat в исходном тексте программы и откомпилировать ее заново. Поскольку источник образцового напряжения 1,3 В не имеет внешнего выхода, измерение его напряжения выполняется программно. Для этого при включенном устройстве вывод 13 микроконтроллера DD1 временно соединяется с общим про при включенном устройстве вывод 13 микроконтроллера DD1 временно соединяют с общим проводом. При этом на индикаторе HG1 отобразится трехзначное число, соответствующее напряжению этого образцового источника. Значение константы lowbat в программе следует увеличить на одну-две единицы относительно измеренного значения.

1.2 Анализ условий эксплуатации и дестабилизирующих факторов

Для эксплуатации в помещениях с кондиционированным или частично кондиционированным воздухом. Температура окружающего воздуха от + 1 до + 40°С. Относительная влажность воздуха не более 80% при температуре 25°С. Окружающая среда невзрывоопасная, не содержащая активных газов и паров в концентрациях, разрушающих металлы и изоляцию, не насыщенная токопроводящей пылью и водяными парами. Степень защиты человека от поражения электрическим током класса II по ГОСТ 27570.0-87. Требования техники безопасности по ГОСТ 27570.0-87

По электробесопасности блок должен соответствовать требованиям ГОСТ 27570.0-87:

Прибор должен быть спроектирован и сконструирован так, чтобы при нормальной эксплуатации его работа была безопасной и не могла возникнуть опасность для обслуживающего персонала даже в случае небрежного обращения с прибором, которое возможно при нормальном обслуживании.

Проверку осуществляют путем проведения всех соответствующих испытаний.

Выбор радиоэлементов должен обеспечивать работу контроллера в заданных условиях без снижения надежности.

Разрабатываемая конструкция устройства должна быть технологична.

Основными дестабилизирующими факторами в условиях эксплуатации могут быть внутреннее тепловыделение при работе изделия и влажность воздуха. Повышение температуры ухудшает механические свойства большинства конструкционных материалов и диэлектрические свойства изолирующих материалов. Периодическая смена теплоты и холода особенно вредна, так как приводит к изменению электрических и магнитных свойств металлов, линейных размеров деталей и их деформации и смещению. Влага, всегда содержащаяся в атмосферном воздухе, вызывает коррозию металлов, изменяет диэлектрические свойства изолирующих материалов, способствует росту плесневых грибов. Механические факторы также способны влиять на зарядное устройство, так как оно является возимым. Поэтому важно предусмотреть при выборе материалов и элементной базы возможность повышенной влажности, температуры, наличие вибрации и механические удары.

Согласно ГОСТ 16019-2001, автоматическое зарядное устройство относится к группе В4 - аппаратура, возимая на автомобилях, мотоциклах, сельскохозяйственной, дорожной и строительной технике. Следовательно, допустимые значения механических воздействующих факторов следующие:

Диапазон частот синусоидальной вибрации - до 70 Гц, амплитудное ускорение до 39,2 м/с2, с длительностью воздействия до 90 мин.

2. Выбор и обоснование элементной базы, унифицированных узлов, установочных изделий и материалов конструкции

Конструктивные и массогабаритные показатели печатной платы во многом определяются типом используемой элементной базы и способами ее монтажа. Проведем предварительный выбор элементной базы на основании того, что разрабатываемое изделие является возимым и при эксплуатации должно сохранить свои технические параметры: температура воздуха от + 1 до + 40°С. Относительная влажность воздуха не более 80% при температуре 25°С, согласно УХЛ 4.1, ГОСТ 1515-69.

1) Диод КД102А: диффузионный, кремниевый. Имеет пластмассовый корпус. Выводы - гибкие. Возле анода на корпусе имеется цветная точка, которая обозначает тип диода.

Рисунок 2.1 Диод КД102А

Таблица 2.1

Характеристики диода КД102А

Uоб/Uимп В/В	Iпр/Iимп А/А	Uпр/Iпр В/А	Cд/Uд пф/В	Io(25)Ioм мкА/мкА	Fmax кГц
250/250	0.1/2	1.0/0.05		0.1/50	4

Диод 1N4007 Корпус диода изготовлен из негорючей пластмассы, рабочее положение любое. Цветной полосой обозначен вывод катода.

Рисунок 2.2 Диод 1N4007

Таблица 2.2

Параметры диода 1N4007

Параметр	1N4007
максимально допустимое обратное напряжение, В	1000
максимальное RMS напряжение, В	700
максимальное запирающее напряжение, В	1000
максимальный долговременный прямой ток, А при 75°С	1.0
максимальный импульсный ток, А при длительности импульса 3.8 мс	30
падение напряжения на диоде при токе 1.0А, В	1.1
интервал рабочих температур, °С	-65…+175
максимальная рабочая частота, мГц	1

2) Катушка индуктивности L1: ДМ0.1-100 высокочастотные дроссели постоянной индуктивности типа ДМ предназначены для работы в аппаратуре специального назначения, бытовой технике, а также в составе помехоподавляющих фильтров.

Дроссели высокочастотные постоянной индуктивности типа ДМ выпускаются в 162 типономиналах и 3-х типоразмерах.

Рисунок 2.3 Дроссель ДМ0,1-100

Таблица 2.3

Характеристики дросселя

Индуктивность	1-500 мкГн
Максимальный ток	0,1-3 А
Добротность	2-100 ед
Частота	35 МГц при t = -60°С до +85
Климатическое использование	Всеклиматическое
Относительная влажность	93-98% при температуре 40°С
Минимальная наработка	10000 час
Диаметр дросселя	от 3,2 до 4,2 мм
Длина	от 12 до 21,5 мм
Длина вывода	от 62 до 72 мм
Масса дроселя	от 0,7 до 2,0 г

3) Конденсаторы С1- С4 (К50-35 Мини) Алюминиевые электролитические конденсаторы, благодаря электрохимическому принципу работы обладают следующими преимуществами: высокая удельная емкость; высокий максимально допустимый ток пульсации; высокая надежность

Таблица 2.4

Характеристики конденсатора К50-35 Мини

Конденсатор	Рабочее напряжения, В	Емкость	Точность, %
С1	6,3	4,7 мкФ	10
С2-С4	10	0,1 мкФ	10

Рисунок 2.4 Конденсатора К50-35 Мини

Таблица 2.5

Габаритные и установочные размеры, мм

Тип корпуса	L,мм	D,мм	d,мм	F,мм
С1- С4	7	4	0,6	2

4) ATMEGA8L-8PU представляет собой маломощный 8-разрядный микроконтроллер на основе RISC на базе AVR, объединяющий в себе EEPROM 512 КБ и 6 или 8-канальный 10-разрядный аналого-цифровой преобразователь. Устройство поддерживает пропускную способность 16 MIPS на частоте 16 МГц и работает от 2,7 до 5,5 В.



Рисунок 2.6 Микроконтроллер ATmega8L

Таблица 2.6

Параметры микроконтроллера

Ядро	avr
Разрядность	8
Тактовая частота, МГц	8
Объем EEPROM	512x8
Объем RAM-памяти	1k x 8
АЦП	6x10b
Напряжение питания, В	2.7…5.5
Температурный диапазон, C	-40…+85
Тип корпуса	dip-28(0.300, 7.62мм)

Таблица 2.8

Габаритные размеры микроконтроллера

D	B1	E	E1	B	C
34.5	1.14	7.6	7.11	0.38	0.2

5) КР293КП4В-МОП-реле содержит кристаллы инфракрасного AsGaAl-светодиода, фотовольтаического драйвера со схемой ускорения выключения и кристаллы МОП-транзисторов. Оптическая связь осуществляется посредством полусферического световода. Внутренние соединения выполнены золотой проволокой. Высокая стабильность сопротивления в открытом состоянии обеспечивается благодаря золотым покрытиям контактирующих поверхностей. Типовое значение тока переключения реле составляет 0.5 мА. Реле предназначено для коммутации постоянного напряжения. Поставляется в корпусах DIP6 и DIP6SMD.

Рисунок 2.7 Реле КР293КП4

Таблица 2.7

Параметры реле КР293КП4

Управление	Пост.ток
Управляющий ток,мА	10
Управляющее напряжение,В	1.1…1.6
Выходной каскад	моп реле(2з)
Контакты	нр
Коммутируемое пост.напряжение,В	-400…400
Максимальный ток нагрузки,А	0,12
Время включения макс.,мс	1
Время выключения макс,,мс	1
Сопротивление в открытом состоянии макс.,Ом	18
Напряжение изоляции,кВ	1,5
Рабочая температура, С	-45…85
Корпус	dip8

6) АЛС340А1 полупроводниковый знакосинтезирующий индикатор (1 разрядный матричный) АЛС340А1

Арсенид-фосфид-галлиевые индикаторы знаковые красного цвета свечения в пластмассовом корпусе, предназначенные для визуальной индикации в аппаратуре

Рисунок 2.8 Индикатор АЛС340А1

Таблица 2.8

Параметры АЛС340А1

Наименование параметров. режим измерения.единица измерения	Буквенное обозначение	Норма	Температура °c
		He менее	He более
Постоянное прямое напряжение на каждом элементе (1пр=10 мА). В	Unp		2.0	25±10 -60±3
Постоянное прямое напряжение на каждом элементе (1пр=3 мА), В	Unp		2.0	70±3
Средняя сила света индикатора (1пр=10 мА через элемент), мкд	lv ср	0,125		25±10
Сила света точки (1пр=10 мА через элемент), мкд	lv ср	0,06		25±10
Относительный разброс силы света между элементами	lv max lv min		4	25±10

7) Переключатель SA1 - EG1249

Рисунок 2.9 Переключатель SA1

Таблица 2.9

Параметры переключателя SA1

Контактная форма:	SPDT
Номинальный ток контактов:	0,1 A при 12 В
Номинальное напряжение	30 VAC
Тип выводов:	Pin припоя
Тип монтажа:	сквозное отверстие
Материал контакта:	Медный сплав
Диапазон рабочих температур:	от -20 ° C до + 70 ° C
Тип:	слайдовый переключатель

8) Переключатель SA2 - EG2308

Рисунок 2.10 Переключатель SA2

Таблица 2.10

Параметры переключателя SA2

Контактная форма:	SPDT
Номинальный ток контактов:	0,1 A при 12 В
Номинальное напряжение	30 VAC
Тип выводов:	Pin припоя
Тип монтажа:	сквозное отверстие
Материал контакта:	Медный сплав
Диапазон рабочих температур:	от -20 ° C до + 70 ° C
Тип:	слайдовый переключатель

9) Разъем SA1 - SA2:



Рисунок 2.11 Разъем SA1-SA2

Таблица 2.11

Параметры разъема SA1- SA2

Расчетный ток, А	6
Расчетное напряжение изоляции при степени загрязнения 2, В	160
Размер шага, мм	2,5
Категория перенапряжения	III/3 III/2 II/2
Расчетное напряжение изоляции, В	50 160 160
Расчетное импульсное напряжение, кВ	2,5 2,5 2,5
Информация по одобрению (UL/CUL)	B C D
Номинальное напряжение, В	150
Номинальный ток, А	6
Информация по одобрению(CSA)	B C D
Тип изоляционного материала	LCP/IIIa
Класс воспламеняемости согласно UL94	V0
Диаметр отверстий, мм	1,1/0,6x0,6

10) Разъем цанговый XS1-XS2



Рисунок 2.12 Разъемы XS1-XS2

Так как схема устройства является высокочастотной, в качестве материала для основания печатной платы выберем фторопласт-4 фольгированный толщиной 1,5 мм, так как этот материал обладает высокими диэлектрическими свойствами и малыми потерями на ВЧ и СВЧ, которые не меняются в интервале температур от -60 до +200°С. Плюсом этого материала является то, что он совершенно не смачивается водой и не набухает, что важно в условиях дестабилизирующих факторов. Выбираем марку ФФ-4 - фторопласт-4, облицованный медной фольгой толщиной 0,035 мм. Вес листа 1х1 м - 4 кг.

3. Выбор и обоснование компоновочной схемы и метода конструирования

Воспользуемся модельным методом компоновки.

Любой прибор можно характеризовать такими параметрами: состав, форма, поверхности, размеры, материалы.

При проектировании корпуса за основу можно разработаем корпус.

Выберем ориентацию корпуса. Вариант, где в качестве основания выступает большая сторона, является наиболее устойчивым. Поэтому его и будем использовать.

Рисунок 3.1 Корпус прибора

Выберем ориентацию печатного модуля. Вольтметр состоит из 1й двусторонней платы, исходя из условий эксплуатации хорошего отвода тепла не требуется. Для этого лучше всего использовать вертикальную ориентацию

Крепление должно надежно удерживать печатный модуль в корпусе, так же оно должно давать возможность для его оперативной замены в случае неисправности. Именно винтовое крепление обладает такими необходимыми параметрами. В качестве винтов будем использовать винт М3х3.

Поскольку к разрабатываемой конструкции не предъявляется повышенных требований по устойчивости к механическим воздействиям, в разрабатываемой конструкции нет источников электромагнитных помех, отсутствует необходимость экранирования, поэтому целесообразно в качестве материала корпуса будет выбрать пластмассы.

Простая форма позволяет изготовить корпус литьем, ножки и все элементы крепления сваркой. В качестве материала можно выбрать поликорбанат марки STAREX TX-0510T.

Поскольку в качестве материала корпуса используется поликорбанат, нет необходимости защищать корпус от коррозии.

Разрабатываемая устройство включает в себя дисплей и переключатели, поэтому при проектировании необходимо будет предусмотреть для них отверстия в лицевой стенке корпуса.

Так как вольтметр состоит из блоков, собранных в приборном корпусе, то метод конструирования выберем блочный. Блоки объединяются методом книжной компоновке, для конструктивной реализации которой используют гибкие кабели.

4. Выбор и обоснование способов и средств обеспечения теплового режима, герметизации, виброзащиты и электромагнитной совместимости

Для того, чтобы защитить изделие от вредного температурного и вредного воздействия повышенной влажности, будет применено покрытие готовой платы защитным лаком. Такое покрытие сможет предохранить детали от коррозии, старения, высыхания, разрушения, влаги. Достоинством таких покрытий является низкая стоимость и легкость получения. Мы будем использовать широко распространенный лак УР-231:

-лак имеет класс нагревостойкости Е по ГОСТ 8865, что соответствует температуре 120°С.

-наносится без предварительного грунтования по чёрным металлам, на оцинкованную и кадмированную сталь и алюминиевые сплавы.

-образует эластичное глянцевое прочное покрытие с хорошей адгезией и высокими физико-механическими свойствами, такими как твердость, прочность, стойкость к воздействию спирто-нефрасовой смеси.

-получаемая плёнка лака обладает высокими электроизоляционными свойствами - электрическая прочность, удельное объемное электрическое сопротивление, диэлектрическая проницаемость.

-лак имеет большой срок годности (жизнеспособности) после смешения компонентов,

-наносится различными методами,

-высыхает в естественных условиях и при горячей сушке.

Но в любом случае, для повышенной надежности необходимо чтобы все малогабаритные ЭРИ были жестко закреплены на печатной плате.

В связи с тем, что при работе вольтметра не выделяется много тепла (в частности, в блоке эквивалента нагрузки продолжительное время рассеивается мощность менее 15 Вт)

5. Расчёт конструктивно-технологических параметров проектируемого устройства

5.1 Компоновочный расчёт печатной платы

Таблица 5.1.1

Габаритные параметры элементов

Наименование ЭРЭ	Количество	Масса, г.	Установочная площадь, мм2	Масса, г. с учетом количества	Установочная площадь, мм2 с учетом количества
R1…R4	4	2	78	8	312
R5…R13	9	0.15	64	1.35	576
C1…C4	4	2	28	8	112
VD1	1	1,6	6	1.6	6
VD2	1	1.4	5	1.4	5
L1	1	2	38.4	2	2
U1	1	4	66	4	264
HG1	1	6	198.9	6	198.9
DD1	1	8	225.3	8	225.3
SA1...SA2	2	0.1	21	0.2	42
XS1...XS2	2	0.12	25.8	0.24	51.6
ВСЕГО				94.79	1824.8

Площадь с учетом коэффициента заполнения:

S = S'/Кз*m

где S' - суммарная установочная площадь элементов;

Кз - коэффициент заполнения (для стационарной наземной РЭА принимаем равным 0,5);

m - количество сторон монтажа.

S = 1824.8/0,5*2=1824.8

Далее по таблице предпочтительных размеров, по ГОСТ10317-79, выберем размер печатной платы равным 55х30 мм. Соответственно масса основания платы - 94.79 г.

5.2 Компоновочный расчёт устройства

Численные значения установочных объемов элементов приведем в виде таблицы:

Таблица 5.2.1

Объем элементов печатной платы

Наименование ЭРЭ	Количество	Установочный объем, мм3	Установочный объем, мм3 с учетом количества
R1…R4	4	444,5	1778
R5…R13	9	22,7	206,1
C1…C4	4	87,92	351,6
VD1	1	9,42	9,42
VD2	1	10	10
L1	1	96,4	96,4
U1	1	330	330
HG1	1	875,16	875,16
DD1	1	1471,7	1471,7
SA1...SA2	2	157,5	315
XS1...XS2	2	108,3	216,6
ВСЕГО			5659,48

Согласно таблице суммарный установочный объем всех элементов на плате составляет:

V_? = 5659.48

Коэффициент заполнения по объему (k_з) из исходных данных к проекту принимается равным 0,4.

Приблизительный объем, занимаемый блоком питания составляет 7850 мм³. Тогда суммарный объем всех блоком в устройстве:

V_? = 5659.48 + 7850 = 13509.48 мм³

Ориентировочно определяем реальный объем разрабатываемой конструкции по следующей формуле:

Vреал = V_?1/ k₃ = 13509.48/0.4 = 33773.7 мм³

Окончательные габариты корпуса: 55x35x47 (мм).

Выберем корпус для разрабатываемого зарядного устройства. Такие габариты имеет пластиковый корпус G717. Это корпус темно-серого цвета, производится из ударопрочного жаростойкого ABS пластика UL-94V0. Обеспечивается защита от проникновения пыли и влаги по стандарту IP54. На внутренней поверхности корпуса отлиты стойки для горизонтального и направляющие для вертикального размещения печатных плат.

5.3 Расчёт конструктивно-технологических параметров печатной платы. Выбор и обоснование метода изготовления печатной платы

Определим расстояние от края печатной платы до элементов проводящего рисунка. Элементы проводящего рисунка рекомендуется располагать от края платы на расстояние Q, минимальное значение которого должно быть не менее толщины печатной платы с учетом допуска на размеры сторон. В нашем случае Q=2±0,3 мм.

Печатная плата должна удовлетворять 4 классу точности.

По формуле определим расстояние от края паза, выреза или неметаллизированного отверстия до элементов проводящего рисунка.

где q - ширина ореола или скола, выбирается по ГОСТ 23752-79 для 4го класса точности. Для разрабатываемой платы - q=0,5 мм.;

k - наименьшее расстояние от ореола или скола до соседнего элемента проводящего рисунка. Определяется по ГОСТ 23752-79 для 4го класса точности. В нашем случае k=0,15;

- позиционный допуск расположения центров контактных площадок по ГОСТ Р 53429-2009, равен 0,1 мм;

- позиционный допуск расположения осей отверстий по ГОСТ Р 53429-2009, равен 0,05 мм;

- верхнее предельное отклонение ширины печатного проводника в соответствии с 4м классом точности, выбирается из ГОСТ Р 53429-2009, равен 0,05 мм.

Определим диаметры монтажных отверстий. Номинальный диаметр монтажных отверстий d устанавливают исходя из следующего соотношения:

Следовательно:

где - нижнее предельное отклонение диаметра отверстия по ГОСТ Р 53429-2009;

- максимальное значение диаметра вывода устанавливаемого электрорадиоэлемента;

r - разность между минимальным значением диаметра отверстия и максимальным значением диаметра вывода устанавливаемого элемента (выбираем 0,2).

Полученные значения d округляем в сторону увеличения и сводим к предпочтительному ряду отверстий по ГОСТ 10317-79.

Таблица 5.3.1

Диаметры отверстий

Элемент	Диаметр вывода, мм	r, мм	, мм	, мм
R1…R4	0.8	0,2	-0,1	0.9
R5…R13	0,6	0,2	-0,1	0,9
C1…C4	0,6	0,2	-0,1	0,9
VD1	0,5	0,2	-0,1	0,9
VD2	0.4	0,2	-0,1	0.9
L1	0.5	0,2	-0,1	0.9
U1	0.55	0,2	-0,1	0.9
HG1	0.55	0,2	-0,1	0.9
DD1	0.55	0,2	-0,1	0.9
SA1...SA2	0.3	0,2	-0,1	0.9
XS1...XS2	0.6	0,2	-0,1	0.9

Определим диаметры фиксирующих отверстий. С учетом допуска диаметры фиксирующих отверстий для платы зарядного устройства будут равны 3±0,05 мм.

Определим размеры и расположение печатных проводников.

Номинальное значение ширины печатного проводника определяют по формуле:

,

где - минимально допустимая ширина печатного проводника, рассчитываемая в зависимости от допустимой для него токовой нагрузки или от допустимого падения напряжения на нем;

- нижнее предельное отклонение ширины печатного проводника согласно ГОСТ Р 53429-2009. В нашем случае оно равно 0,05 мм.

Минимально допустимую ширину печатного проводника по постоянному току для цепей питания и заземления с учетом допустимой токовой нагрузки определяют по формуле:

где - максимальный постоянный ток, протекающий в цепи, определяемый по результатам анализа схемы электрической принципиальной, для зарядного устройства он равен 3,2А;

- допустимая токовая нагрузка (предельная величина составляет 250А/мм² для наружных проводников по ГОСТ 23.751-86);

h - толщина печатного проводника.

Тогда

Минимально допустимую ширину печатного проводника можно рассчитать исходя из значения допустимого падения напряжения на нем:

где - удельное сопротивление печатного проводника (для медной фольги );

- максимально допустимая длина проводника, возьмем с избытком равной 70 мм;

- допустимое рабочее напряжение;

- величина напряжения питания.

Тогда

,

что соответствует 4му классу точности.

Печатные проводники необходимо располагать по возможности равномерно на максимально достижимом расстоянии от соседних элементов проводящего рисунка по следующим предпочтительным направлениям:

· параллельно линиям координатной сетки или под углом к ним;

· во взаимно перпендикулярных направлениях на соседних проводящих слоях (для уменьшения паразитной емкости);

· по оси, перпендикулярной касательной к контуру круглой или близкой к ней формы контактной площадки или одной из сторон многоугольной контактной площадки. [Муромцев, с.172]

Определим размеры и расположение контактных площадок.

Наименьшее номинальное значение диаметра контактной площадки определяют по формуле:

где - верхнее предельно отклонение диаметра отверстия по ГОСТ Р 53429-2009;

и - верхнее и нижнее предельные отклонения диаметра контактной площадки по ГОСТ Р 53429-2009;

b - гарантийный поясок, т.е. минимально допустимая ширина контактной площадки согласно ГОСТ Р 53429-2009;

- величина подтравливания диэлектрика в отверстии (для нашей платы равна 0).

Полученные значения диаметров контактных площадок округлим в большую сторону до десятых долей миллиметра.

Результаты расчетов сведем в таблицу:

Таблица 5.3.2

Наименьшее номинальное значение диаметра контактной площадки

Элемент	Диаметр вывода, мм	Диаметр отверстия, мм	Диаметр контактной площадки, мм
R1	0,80	1,1	1,4

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.

5.4 Оценка теплового режима и выбор способа охлаждения

Поскольку в нашем случае отсутствуют теплопроводящие шины, то эквивалентный коэффициент теплопроводности материала печатной платы л_экв равен коэффициенту теплопроводности материала л_п.

Вычислим коэффициент распространения теплового потока по поверхности печатной платы:

где коэффициенты теплообмена с первой и второй стороны ПП (для естественного теплообмена ) h - толщина ПП.

Рассчитаем эквивалентный радиус корпуса микросхемы:

где - площадь основания ЭРЭ.

Для того чтобы определить перегрев поверхности корпуса ЭРЭ, необходимо сравнить максимальную температуру рабочей поверхности с температурой корпуса ЭРЭ.

Перегрев поверхности элемента вычисляется по формуле:

где B и M - условные величины, учитывающие способ установки элементом (для двухстороннего монтажа B = 0, M = 1);

k - эмпирический коэффициент, выбираемый в зависимости от расстояния lмежду центром корпуса ЭРЭ и торцами ПП;

N - число корпусов ЭРИ, расположенных на расстоянии r_iне более, чем 10/m;

k_ai - коэффициент теплоотдачи от корпуса i-го ЭРЭ, определяемый по графику рисунка 2;

и - модифицированные функции Бесселя второго рода (функции Макдональда);

Q_эриi - мощность, рассеиваемая i-м ЭРЭ;

S_эриI - площадь поверхности i-го ЭРЭ;

- зазор между i-м ЭРЭ и ПП;

- коэффициент теплопроводности материала, заполняющего зазор между i-м ЭРЭ и ПП.

Искомая температура корпуса вычисляется из:

где - среднеобъёмная температура окружающего пространства. В нашем случае равная 40?C.

Анализ сборочного чертежа показал, что в центре ПП платы находится микросхема DD1, для которой тепловой режим является наихудшим из-за влияния расположенных рядом элементов, поэтому целесообразно выполнить тепловой расчет именно для этого элемента.

В нашем случае , где коэффициент теплопроводности фторопласта при 293К.

Тогда коэффициент распространения теплового потока по поверхности печатной платы:



Наибольше влияние будут оказывать элементы, установленные от микросхемы на расстоянии не более:

В этот радиус попадают все элементы ПП, однако среди них два элемента выделяют значительное количество тепла - это индикатор HG1 и МОП - реле U1.

Площадь основания микросхемы DD1:

S_о=34.5*10^-3*7.4*10^-3

Площадь основания стабилизатора U1:

S_о=10*10^-3*5*10^-3

Площадь основания транзистора HG1:

S_о=19.5*10^-3*10.2*10^-3

Тогда эквивалентный радиус:

Для микросхемы: 9.02*10^-3 м^-1

Для стабилизатора: 3.99*10^-3 м^-1

Для транзистора: 7.99*10^-3 м^-1

Для дальнейших расчетов необходимо определить коэффициенты теплоотдачи. Для этого надо найти площади поверхностей микросхемы, стабилизатора и транзистора.

S_DD1=34,5*7,4=255,3 мм² = 0,255*10^-3 м²

S_U1=10*5=66 мм² = 0,066*10^-3 м²

S_HG1=19.5*10.2=198.9 мм² = 0,198*10^-3 м²

Воспользуемся графиком на рисунке 5.4.1. Коэффициент теплоотдачи для микросхемы , для МОП - реле и для индикатора .

Рисунок 5.4.1 Зависимость коэффициента теплоотдачи от площади поверхности корпуса ЭРЭ

Для нахождения численных значений функции Макдональда воспользуемся графиком на рисунке….



Рисунок 5.4.2 Модифицированные функции Бесселя второго рода

Для микросхемы:

Для индикатора:

r₁ = 40 мм = 0,04 м - расстояние между индикатором и микросхемой.

Для МОП - реле:

r₁ = 51 мм = 0,051 м - расстояние между реле и микросхемой.

Воздушный зазор д_З между микросхемой и ПП отсутствует, его место занимает слой клея ВК-9, толщиной 0,1 мм = 0,0001 м. Следовательно необходимо учесть его теплопроводность л = 0,22 Вт/(м•К). По справочным данным, рассеиваемая мощность микросхемы =0,005 Вт.

Воздушный зазор д_Зi между транзистором и ПП составляет 0,1 мм = 0,0001 м. Максимальная рассеиваемая мощность транзистора без установки теплоотвода =1 Вт. Возьмем за основу это значение, поскольку реальное тепловыделение будет меньше.

Воздушный зазор д_Зi между стабилизатором и ПП составляет 0,2 мм = 0,0002 м. Рассеиваемая мощность стабилизатора может достигать 15 Вт.

Коэффициент теплопроводности л_э заполняющего зазоры сухого воздуха при температуре +20?С принимается равным 0,025 Вт/(м•К).

Будем считать, что центр корпуса каждого из рассматриваемых элементов отстоит от торцов платы на расстояние больше, чем 3R, тогда эмпирический коэффициент k= 1.

B и M - условные величины способа установки. Для двухстороннего монтажа B = 0, M = 1.

Рассчитаем перегрев корпуса микросхемы:

Определим искомую температуру корпуса микросхемы.

где - максимальная температура окружающего пространства.

Таким образом, вычисленная величина не превышает допустимое значение рабочей температуры микросхемы, равное 85?С, поэтому установка дополнительных систем охлаждения не требуется.

5.5 Оценка механической прочности и системы виброударной защиты

Так как разрабатываемая конструкция является возимой, в ней имеют место механические воздействия: при транспортировке, случайных падениях и т.п. она может подвергаться динамическим воздействиям. Поэтому необходимо обеспечить требуемую жесткость и механическую прочность элементов.

Изменения обобщенных параметров механических воздействий на возимую аппаратуру находятся в пределах диапазона частот синусоидальной вибрации - до 70 Гц, амплитуды ускорения - 39,2 м/с², с длительностью воздействия до 90 мин.

Считая, что вибрации действуют перпендикулярно плоскости печатной платы, определяем частоту собственных колебаний равномерно нагруженной печатной платы по формуле:

,

где К_б- коэффициент, зависящий от способа закрепления, для разрабатываемой конструкции определяется по формуле:

;

D - цилиндрическая жёсткость платы, определяется по формуле:

;

М - распределенная по площади масса платы с установленными на ней ЭРИ, кг*м^-2:

- суммарная масса элементов на плате, равна 73,4*10^-3 кг;

а - длина платы, равна 0,1 м;

b - ширина платы, равна 0,07 м;

м - коэффициент Пуассона, для фторопласта ФФ4 равен 0,38;

E - модуль упругости, равен 8,3*10⁸ Па (Е взяли из технической документации на ФФ4);

h - толщина платы, равна 2 · 10м;

- удельная плотность материала, для фторопласта ФФ4 равна 2,2*10³ кг/м³.

Коэффициент К_б:

Цилиндрическая жёсткость платы:

;

Распределенная масса платы с установленными на ней ЭРИ:

Частота собственных колебаний платы:

Собственная резонансная частота колебаний разрабатываемого блока превышает максимальную частоту указанного в техническом задании значения действующей на конструкцию вибрации.

Судя по условиям эксплуатации и особенностям блока управления следует отметить, что в использовании демпферов и частотной отстройки, конструкция не нуждается.

Таким образом, расчет показал, что плата вольтметра устройством будет обладать достаточной усталостной долговечностью при воздействии вибрации.

5.6 Обеспечение электромагнитной совместимости

Как было уже сказано ранее, на разрабатываемой печатной плате нет источников электромагнитных помех.

На плате находится источник питания в виде батареек, которые являются потенциальными источниками электромагнитных полей. Но плата вольтметра является экранированной, что позволяет исключить проникновение электромагнитных помех. Габариты корпуса позволяют разместить плату на расстояние, при котором будут возникать паразитные емкости и индуктивности.

5.7 Расчёт надёжности