Домашняя метеостанция

Размещено на http://www.allbest.ru/

Оглавление

Список сокращений

Введение

1. Специальная часть

1.1 Анализ схемы электрической принципиальной

1.2 Выбор и обоснование элементной базы

1.3 Обоснование выбора элементной базы

2. Конструкторско-технологическая часть

2.2 Конструкторско-технологические требования

2.2 Обоснование конструкции устройства

2.2.1 Обоснование выбора конструкции печатного узла

2.2.2 Обоснование выбора конструкции корпуса

2.3 Выбор материалов для изготовления печатного узла и способ изготовления платы

2.3.1 Выбор класса точности

2.3.2 Выбор метода нанесения рисунка

2.3.3 Выбор метода изготовления

2.3.4 Выбор материала печатной платы

2.3.5 Подготовка поверхности печатной платы

2.3.6 Получение монтажных и переходных отверстий

2.3.7 Металлизация печатной платы

2.4 Межсоединения

2.4.1 Технологический процесс пайки

2.4.2 Флюс

2.4.3 Припой

2.4.4 Защитное покрытие

2.5 Установка элементов

2.6 Расчёт параметров печатных проводников

2.6.1 Расчёт диаметра монтажных отверстий и контактных площадок

2.6.2 Расчёт ширины проводников

2.6.3 Расчёт расстояния между двумя проводниками

2.7 Расчёт электрических параметров

2.7.1 Межпроводная емкость в печатном узле

2.7.2 Расчет индуктивности печатных проводников

2.7.3 Взаимная индуктивность печатных проводников

2.8 Моделирование

2.8.1 Тепловое моделирование блока устройства в подсистеме АСОНИКА-Т

2.8.2 Результаты моделирования

2.8.3 Результаты Расчета

2.8.4 Выводы по моделированию

3. Методы защиты человека от электромагнитного излучения (ЭМИ)

4. Утилизация высокотехнологических отходов

5. Экономическая часть

5.1 Расчёт себестоимости устройства

5.2 Анализ рынка аналогичных изделий

Список литературы



Список сокращений

ЖКИ - жидкокристаллический индикатор

АЦП - аналого-цифровой преобразователь

МЭК - международная электротехническая комиссия

ОПП - односторонняя печатная плата

ТЗ - техническое задание

ТХМ - толстослойная химическая металлизация

ПП - печатная плата

ДПП - двусторонняя печатная плата

МПП - многослойная печатная плата

ЭМИ - электромагнитное излучение

ЛЭП - линии электропередач

ЭМП - электромагнитное поле

ВОЗ - всемирная организация здравоохранения

ЕС - Европейский союз

ПК - персональный компьютер



Введение

На сегодняшний день на рынке существует огромное количество разнообразных электронных изделий. В данном дипломном проекте речь пойдёт про разработку домашней метеостанции. Такой прибор можно сейчас свободно купить в магазинах, и все они работают по одному и тому же принципу, только отличаются количеством функций и дизайном. Но у всех у них есть один большой недостаток, это высокая энергопотребляемость, и на эту проблему был поставлен основной упор при разработке. Моя домашняя метеостанция потребляет очень мало электроэнергии, за счёт этого она в разы дольше работает на одной батарейке «Крона», чем те изделия, которые можно встретить на рынке.

Цель работы

Целью дипломного проекта является разработка домашней метеостанции. Предлагаемый прибор объединяет в себе часы, календарь, барометр, термометр и гигрометр. На встроенный графический ЖКИ не просто выводится текущее значение времени и измеряемых параметров, но и строятся графики изменения атмосферного давления, температуры и относительной влажности за предшествующие четверо суток. Перемещая курсор можно узнать, не только значение отображаемого параметра в любой точке графика, но и время его изменения.

электрический печатный проводник плата



1. Специальная часть

1.1 Анализ схемы электрической принципиальной

Технические характеристики домашней метеостанции:

Измеряемое атмосферное давление, мм Нg:112...862

Погрешность измерения давления без калибровки, %: ±1,5

Погрешность измерения температуры, °С :

внутренним датчиком AD22100 ±2

внешним датчиком DS1821

в интервале 0...+85 "С ±1

в интервале-55...+125 °С ..±2

внешним датчиком DS18S20 или DS18B20

в интервале -10...+85 “С ±0.5

Дискретность отсчёта температуры, "С :

внешним датчиком DS1.821…1

внешним датчиком DS18S20 или DS18B20:…0,0625

Измеряемая относительная влажность воздуха. %: 0...100

Погрешность измерения относительной влажности. %:±2

Напряжение питания, В:5...10

Потребляемый ток при температуре 25 °С:

в энергосберегающем режиме. мкА 12...30,5

в рабочем режиме. мА3,65...4,3

с включённой подсветкой ЖКИ, мА. не более10

Продолжительность работы от батареи GP1604G, мес.: не менее 12

Пределы цифровой компенсации суточного ухода часов, с: ±9,99

Габаритные размеры, мм: 128x95x26

Масса с батареей питания GP1604G, г:240



Рис.1 Схема электрическая принципиальная

Схема прибора приведена на рис. 1. Его основные узлы -- микроконтроллер DD2, графический ЖКИ HG1, датчик давления В1, датчик влажности B2, датчик температуры ВЗ, коммутатор DD1 и стабилизатор напряжения +5 В на микросхемах DA1 и DA3.

1.2 Выбор и обоснование элементной базы

В таблице 1 приведен список всех компонентов системы.

Позиция	Характеристика	Наименование	Количество
R1,R8,R10,R18,R19,R23,R27	40кОм	MF-12	7
R2,R5,R9,R15,R16,R28	470кОм	MF-12	6
R3,R4,R33	100кОм	MF-12	3
R6,R7,R11,R13,R22,R26,R32, R34	10кОм	MF-12	8
R12.R20	1МОм	MF-12	2
R14	1.6МОм	MF-12	1
R17	1.8МОм	MF-12	1
R21	750кОм	MF-12	1
R24	2.4МОм	MF-12	1
R25	330Ом	MF-12	1
R29	10Ом	MF-12	1
R30	150Ом	MF-12	1
R31	3.3кОм	СПЗ-19а	1
С1,С2,С3,С13,С17	0.1мкФ	К10-176	6
С4, С5, С12, С16	0,1мкФ	GRM21BR71H104K	4
С7	0,22мкФ	GRM21BR71H224K	1
С6	220мкФ	TAJD227K010RNJ	1
С15	0.22мкФ	К10-176	1
С8	0.47мкФ	GRM21BR71E474K	1
С9	12пФ	К10-176	1
С11	100мкФ	TEESVD1A107M12R	1
С14	1мкФ	TEESVP1A106M8	1
С18	0,1мкФ	GRM319F51H104Z	1
С19	4.7мкФ	TEESVP1A475M8R	1
VT1,VT2,VT3,VT5		КП507А	4
VT4,VT6,VT7,VT8,VT9		КП523А	5
DD1		HEF4052BT	1
DD2		ATmega16 6-10VPU	1
B1		MPX4115A	1
B2		HIH3610003	1
B3		AD2200KT	1
B4		DS1821	1
L1,L2,L3	22мкГн	EC24 - 220K	3
HG1		WG12664A-YGH	1
FU1	100мА	JK50-010	1
ZQ1	32668Гц	MTF32	1

1.3 Обоснование выбора элементной базы

Микроконтроллер ATmegal68 (DD2) тактируется встроенным RC-генератором на 8 МГц при включённом делителе частоты на 8. Таким образом, его тактовая частота равна 1 МГц. Кварцевый резонатор ZQ1 на 32768 Гц. подключённый к выводам XTAL1 и XTAL2 микроконтроллера, стабилизирует лишь частоту задающего генератора имеющегося в микроконтроллере таймера-счётчика 2, который ведёт счёт времени.

Микросхема DA2 (MAX6326UR29) -- детектор понижения напряжения питания до 2.93 В с собственным током потребления около 1 мкА. За счет ее использования и отключения в микроконтроллере внутреннего детектора ток потребления прибора в энергосберегающем режиме уменьшен на 17 мкА. Если такой микросхемы нет и наличии, вместо неё можно подключить обычную цепь формирования импульса установки микроконтроллера в исходное состояние при включении питания.

Стабилизация напряжения питания микроконтроллера и остальных элементов прибора производится в две ступени. Первая (на интегральном стабилизаторе DA1) понижает напряжение батареи GB1 до 5.3 В. далее -- до 5 В с помощью второго стабилизатора (DA3). Основное преимущество такого решения состоит в том. что напряжение на выходе второго стабилизатора практически не зависит от изменений напряжения на входе первого в пределах 5.3...15 В. При одной ступени стабилизации напряжение, питающее микроконтроллер, по мере разрядки батареи заметно уменьшается, что приводит к понижению частоты кварцевого генератора и отставанию часов.

Минимальное падение напряжения на стабилизаторе из двух микросхем TPS71501 не превышает 0.2 В при токе нагрузки Ю мА, собственный ток потребления -- около 6,5 мкА. При использовании в позиции DA3 вместо стабилизатора TPS71501 с регулируемым выходным напряжением микросхемы стабилизатора с фиксированные выходным напряжением 5 В отпадает необходимость во внешнем резистивном делителе R20 R21 R24. Здесь может быть установлен стабилизатор TPS71500, включенный по схеме, или немного более дешёвый МСР1702Т-5002Е, имеющий, однако, меньший на 1 мкА ток потребления и повышенный коэффициент стабилизации при изменении тока нагрузки.

Если в повышенной точности хода часов нет необходимости, стабилизатор DA1 и резисторы R12, R14, R17 можно не устанавливать, замкнув на печатной плате контактные площадки для выводов 4 и 5 DА1. Самовосстанавливающийся предохранитель FU1 и диод VD1 обеспечивают защиту прибора от подключения к нему батареи в неправильной полярности.

Применённый графический ЖКИ WG12864A-YGH (HG1) с разрешением 128x64 пкс имеет светодиодную подсветку желто-зелёного свечения и встроенный преобразователь напряжения. формирующий на выводе 18 (VFE) напряжение -5 В. необходимое для установки оптимальной контрастности изображения. Питание на ЖКИ подаётся только в рабочем режиме через ключ на транзисторе VT5 и фильтр R29C14L3C16C19. Чтобы управлять от одного выхода РС2 микроконтроллера логическими уровнями на входах Е1 и Е2 ЖКИ (выбор левой или правой половины его экрана), предусмотрен логический инвертор на транзисторе VT8.

Так как подсветка экрана ЖКИ необходима лишь при недостаточном внешнем освещении, для управления ею в прибор введён узел на элементах SB5, VT7, R22, R23. Резистор R30 ограничивает ток подсветки. Эксперименты с индикатором WG12864A-YGH показали, что для нормального восприятия информации с его экрана при недостаточном освещении вполне достаточно тока подсветки около 10 мА. Усилитель на транзисторе VT7 уменьшает ток. протекающий через контакты кнопки включения подсветки SB5, что продлевает ее ресурс.

Коммутатор HEF4052BT (DD1) служит для подключения по командам микроконтроллера к его выводу РСО (входу АЦП) аналоговых датчиков В1--ВЗ и цепи контроля напряжения батареи питания, а также для управления питанием датчиков.

Датчик атмосферного давления МРХ4115А (В1) со встроенными узлами усиления и термокомпенсации, согласно справочным данным, имеет следующие характеристики:

Измеряемое давление, кПа

(мм Hg)15...115 <112,5...862,5)

Погрешность измерения при температуре 0...85 'С. %,

не хуже ±1,5

Напряжение питания. В 4.85...5,35

Потребляемый ток, мА, не более 10

Выходное напряжение этого датчика Uвых. равно:

UвыхP Uпит (0.009Р - 0095).

где Uпит -- напряжение питания, В; Р -- давление. кПа. Если выразить давление в более привычных единицах -- миллиметрах ртутного столба (760 мм Нg = 101.325 кПа), то формула приобретает вид:

где Phg -- давление, мм Нg.

Поскольку выходное напряжение датчика зависит не только от давления, но и от напряжения питания, в качестве образцового напряжения Uref для АЦП микроконтроллера использовано то же самое напряжение Uпит которым питается датчик. Это позволило исключить эту величину из формулы. Так как результат N преобразования входного напряжения Uвх АЦП 10-разрядным АЦП микроконтроллера определяется выражением

то окончательная формула для вычисления микроконтроллером давления в миллиметрах ртутного столба принимает вид

В ней не учтён возможный разброс начального смещения характеристики датчика на ±1.5% (±12.9 мм Нg). Для устранения его влияния в приборе предусмотрена ручная корректировка результата измерения давления на 15 мм Нg по показаниям эталонного барометра.

Типовое значение тока, потребляемого датчиком МРХ4115А. -- 7 мА, поэтому из соображений экономии питание на него подаётся только во время проведения замеров атмосферного давления. Программа устанавливает на выходах микроконтроллера РС4 и РС5 соответственно высокий и низкий логические уровни напряжения. Через соединившиеся при этом выводы 3 и 5 коммутатора DD1 и резистор R1 на затвор транзистора VT1 поступает открывающее этот транзистор напряжение и цепь питания датчика В1 замыкается. Его выходное напряжение поступает на вход РСО микроконтроллера через соединившиеся выводы 14 и 13 коммутатора.

Датчик относительной влажности HIH-3610-003 (В2) имеет следующие характеристики:

Измеряемая относительная влажность, %0...100

Погрешность при U„m=5 В и t=25 °С, %±2

Напряжение питания, В4...5,8

Потребляемый ток. мкА200

Выходное напряжение этого датчика зависит от влажности и напряжения питания согласно формуле

где RH -- относительная влажность, %; Slope -- крутизна характеристики преобразования, Ввых; Zerooffset -- выходное напряжение датчика при Uпит=5 В и RH=0 %. Значения Slope и Zerooffset указаны в калибровочных данных, прикладываемых к каждому экземпляру датчика.

Как и при измерении давления, образцовым для АЦП микроконтроллера при измерении влажности также служит напряжение питания Uпит. Поэтому формула для вычисления микроконтроллером относительной влажности имеет вид

Однако правильный результат она даёт лишь при температуре Т=+25 СС. Для вычисления значения влажности RHT при другой температуре применяется поправочная формула

Датчик температуры AD22100KT (ВЗ) -- аналоговый со встроенным усилителем. Его выбор был обусловлен способностью выдавать результат немедленно после подачи напряжения питания. Цифровые датчики дают его с задержкой на 0,5... 1 с, обусловленной затратами времени на преобразование значения температуры в цифровой код.

Основные характеристики датчика AD22100KT

Гарантированный интервал измеряемой температуры.`С 0...+ 100

Погрешность (при t=25°C).

°С:

типовая ±0,5

максимальная ±2

Напряжение питания, В4...6

Потребляемый ток. мА, не более 0.65

Его выходное напряжение определяется формулой

Где Т -- температура. °С; 1.375 -- выходное напряжение при UвыхТ=5 В и Т=0 °С. В. При использовании напряжения питания Uпит в качестве образцового для АЦП микроконтроллера формула для вычисления температуры в градусах Цельсия имеет вид

При измерении относительной влажности датчиком В2 и температуры датчиком ВЗ напряжение питания на них поступает через открытый полевой транзистор VT3.

Внешний датчик температуры В4 подключают к разъёму Х1 прибора. Здесь может использоваться любой из цифровых - DS1821. DS18S20. DS18B20. его тип прибор определит автоматически. Предусмотрены два режима измерения температуры внешним датчиком -- с максимальной и минимальной скоростью.

В первом случае период измерения температуры датчиками DS18S20, DS18B20 задан программно и равен приблизительно 0,75 с. Для датчика DS1821 период повторения измерений несколько меньше, завершение процедуры программа фиксирует по установленному в регистре состояния датчика флагу DONE. Этот режим предназначается в основном для измерения температуры жидкостей.

Во втором режиме период повторения измерений температуры -- около 4.2 с. Этим сведено к минимуму повышение температуры датчика за счет собственного энерговыделения. что повышает точность измерения температуры воздуха или твёрдых тел.

Измерение напряжения батареи питания GB1 производится только в рабочем режиме, когда по сигналу микроконтроллера полевой транзистор VT2 открыт. Оно поступает на вход АЦП микроконтроллера через делитель напряжения на резисторах R3. R4. номиналы которых выбраны одинаковыми, и коммутатор DD1, переведённый 8 состояние, когда соединены его выводы 12 и 13. Максимальное измеряемое напряжение -- 10 В.

Микросхему HEF4052BT фирмы Phillips можно заменить одной из аналогичных в корпусе SO-16, выпускаемых разными фирмами. Кроме замен, в качестве DA3 можно применить (с учетом различий в назначении выводов) широко распространённый интегральный стабилизатор LM2936Z-5 в корпусе ТО-92, имеющий немного больший ток потребления и худший коэффициент стабилизации напряжения.

Микроконтроллер ATmega 168V-10PU можно заменить на ATmega 168-20PU. При этом ток потребления в энергосберегающем режиме может даже незначительно (приблизительно на 0,5 мкА) уменьшиться, а в рабочем -- приблизительно на 0.1 мА увеличиться. Возможно и применение более современного микроконтроллера ATmega 168A-20PU с уменьшенным энергопотреблением.

Полевые транзисторы КП523А можно заменить на BS170 с учётом различий в назначении выводов. Вместо диода 1N4148 подойдёт любой импульсный маломощный, например, серий КД521, КД522. Для снижения энергопотребления он должен иметь как можно меньший обратный ток.

Дроссели LI --L3 -- импортные малогабаритные индуктивностью 22. ..33 мкГн, например LGA0305.

Датчик влажности HIH-3610-003 можно заменить на Н1Н-36Ю-004 (они различаются лишь формовкой выводов), а также на HIH-4010-003. HIH-4010-004. Если нет необходимости измерять влажность, её датчик можно не устанавливать. В программе предусмотрено автоматическое определение его наличия. Если датчика нет, на ЖКИ не появятся строка с текущим значением влажности и график её изменения.

При отсутствии датчика влажности желательно соединить левый по схеме вывод резистора R6 с аналоговым общим проводом, чтобы при попытках её измерения вход АЦП микроконтроллера не "висел в воздухе".

Внешний датчик температуры соединяют с прибором жгутом из трёх свитых проводов длиной около метра. На противоположной датчику стороне жгута его провода припаяны к контактам гнездовой части разъёма X1. ответная штыревая часть которого находится на плате прибора. Датчик, жгут и разъём надевают термоусаживаемые трубки.

Постоянные резисторы использованы импортные малогабаритные MF-12 и для поверхностного монтажа типоразмера 0805. подстроечный резистор R31 -- СПЗ-19а или импортный 3329Н. Резисторы R3 и R4 желательно подобрать одинакового сопротивления с точностью не хуже 1 %, для остальных -- допустимо отклонение от номинала на 5...10%.

Конденсаторы Сб. С11. С14. С19 -- оксидные Керамические конденсаторы для поверхностного монтажа -- С4. С5, С7, С8. С12. С16 (типоразмера 0805) и С18 (типоразмера 1206). Остальные -- керамические К10-176 или импортные.

Кварцевый резонатор ZQ1 -- MTF32 в цилиндрическом корпусе диаметром 3 мм и длиной 8 мм.

Графический ЖКИ WG12864A-YGH можно заменить аналогичным, имеющим экран 128x64 пкс, встроенный контроллер, совместимый с KS107 или KS108. и встроенный источник напряжения -5 В. Светодиодная подсветка экрана ЖКИ желательна белая, как наиболее экономичная. Учтите, что каждый изготовитель ЖКИ использует свою систему индексов в конце его обозначения, характеризующих цвет фона экрана, тип и цвет его подсветки, рабочий интервал температуры и другие параметры. Поэтому перед покупкой желательно уточнить особенности приобретаемого индикатора.

Необходимо обратить внимание на наличие и ЖКИ узла термокомпенсации. Он предназначен для поддержания неизменной контрастности изображения при значительных колебаниях температуры окружающей среды. Состоит из терморезистора, нескольких постоянных резисторов и регулирующего транзистора, включённого в выходную цепь источника напряжения -5 В.

Оптимальную контрастность индикатора в рассматриваемом приборе устанавливают с помощью подстроенного резистора R31. Обычно так, чтобы были едва видны погашенные элементы изображения. Опыт работы с графическими ЖКИ показал, что присутствие узла термокомпенсации не всегда позволяет это сделать. Например, контрастность индикатора WG12864A-YGB-T оставалась недостаточной даже при соединённых вместе выводах 3 и 18 ЖКИ и напряжении питания 5 В.

В тех случаях, когда пределы регулировки контрастности индикатора с термокомпенсацией не устраивают или встроенный в ЖКИ источник напряжения -5 В используется для питания (при токе до нескольких миллиампер) других узлов прибора, в котором установлен индикатор, термокомпенсацию можно отключить. Для этого с печатной платы ЖКИ следует удалить обеспечивающие ее элементы. В ЖКИ WG12864A-YGB-T -- это терморезистор RT1, резисторы R61-- R63, транзистор Q1. Контактные площадки, к которым был припаян удалённый транзистор, необходимо соединить между собой.

Программа микроконтроллера описанного прибора написана на языке С с использованием бесплатного пакета WnAVR-20060125. Версии пакета, выпущенные в 2007 г. и позже, не подходят, так как в результате замены программного ядра компилятора игнорируются некоторые имевшиеся в прежних версиях операции. Например, более не поддерживаются функции выдерживания пауз.

Файлы проекта находятся в приложении к статье. Исходный текст программы называется Barometr.c и для желающих разобраться в ее работе содержит подробный комментарий на русском языке.

В справочных данных применённого автором кварцевого резонатора MTF32 сказано, что отклонение фактической частоты его настройки от номинальной при температуре *25 иС не превышает ±20 ppm (±0.002 %). что составляет ±(86400*0.00002) = ±1.728 с ухода часов за сутки. Здесь 86400 -- число секунд в сутках. Оно ещё потребуется при дальнейших расчётах.

Цифровая коррекция заключается в добавлении к текущему содержимому программного счётчика секунд или вычитанию из него поправки, значение которой может быть с шагом 0,01 с и достигать 9,99 с 8 сутки. Фактически поправка на 1/24 суточного значения вводится на второй секунде последней минуты каждого часа.

Не следует, однако, полагать, что такая коррекция гарантирует точность хода часов *0.01 с за сутки. Дело в том. что помимо постоянного отклонения частоты кварцевого резонатора от номинальной существует еще и ее зависимость от температуры окружающей среды. В справочных данных резонатора MTF32 приведена следующая формула:

где F -- относительный уход частоты резонатора, ppm; Т -- температура, °С.

Например, при понижении температуры окружающей среды с +25 °С до +15 °С частота кварцевого резонатора изменится на

что составит -0.0000036x86400 = -0,31 с за сутки.

Для учёта температурных изменений частоты кварцевого резонатора в описываемом приборе ежечасно измеряется температура и вычисляется поправка. корректирующая ход часов. Таким образом, удаётся существенно снизить температурный уход их показаний. хотя погрешность за счёт изменения ёмкости конденсаторов С9 и СЮ. а

также параметров внутренних элементов микроконтроллера всё равно остаётся не скомпенсированной.

Результаты испытания в течение 14 месяцев (до полной разрядки батареи GP1604G) прибора, в котором установлены микроконтроллер ATmega 168V-10F4J и два интегральных стабилизатора TPS7I501DCK, показали, что наблюдается нарастающий дрейф хода часов. Первоначально установленная поправка на +0.7 с в сутки обеспечила точный счёт времени в течение месяца, затем часы стали отставать в течение недели сначала на 0.1 ...0,2 с. а к концу срока службы батареи -- до 1 с. В итоге за 14 месяцев часы отстали на 25 с.

Вероятнее всего, причиной такого ухудшения точности хода стало старение кварцевого резонатора. В его справочных данных указан годовой уход частоты не более ±5 ppm (+0,0005 %), что эквивалентно ±0,432 с за сутки или ±3,024 с за неделю. На практике уход за 14 месяцев составил примерно -1,7 ppm, что с трёхкратным запасом укладывается в заявленную производителем норму.

Также было замечено, что нагревание выводов кварцевого резонатора в течение нескольких секунд паяльником приводит к его ускоренному старению и отставанию часов на 0,5... 1 с за сутки. В настоящее время для эксперимента в прибор установлен кварцевый резонатор от старых наручных часов "Электроника 5"'выпуска 90-х годов прошлого века. За семь месяцев работы часы ушли вперёд на 3.7 с.

Для загрузки программы в микроконтроллер использовались самодельный программатор SI Prog, и программа PonyProg версии 2.07с. Запустив эту программу, следует выбрать тип микроконтроллера (Устройство-»АУРт1сго-»АТтеда168), открыть файл Barometr.hex |File-»Open Program (FLASH)-»File...). выбрав при этом тип файла *.hex, и записать его содержимое во FLASH-память. После этого открыть файл Barometr.eep (File-* Open Data--*EEPROM->File...), выбрав тип файла \еер, и записать его содержимое в EEPROM, где хранятся таблицы календарей.

После этого нужно задать конфигурацию микроконтроллера (Command-» Security and Configuration Bits...), отметив галочками пункты CKSELO, CKSEL2, CKSEL3, CKDIV8, EESAVE. SUTO и SUT1. Пункт BODLEVEL1 отмечают только при отсутствии в приборе микросхемы MAX6326UR29.

Можно задать в исходном тексте программы Barometr.c значения констант Zr и SI для работы с датчиком влажности. После программирования микроконтроллера они постоянно присутствуют в его памяти и их можно быстро извлекать оттуда одновременным нажатием на кнопки SB1 и SB2 при калибровке датчика влажности.

Порядок действий при этом таков. Из калибровочных данных, прилагаемых к используемому экземпляру датчика, берут значения Zerooffset. В и Slope. мВ/%. вносимые в программу значении вычисляют по формулам:

Zr=Zerooffset*1000.

SI=S lope *1000.

округляя результаты до ближайших целых чисел.

С помощью входящей в пакет WinAVR программы Programmers Notepad открывают файл Barometr.c и включают нумерацию его строк (View-»Line Numbers) В строках 38 и 39 этого файла корректируют значения констант Zr и SI в соответствии с выполненным расчётом. Например. если в документации датчика указаны значения Zerooffset=0.862 В и Slope=31,805 мВ/%, то строки 38 и 39 программы должны выглядеть так:

#define zr 862

#define Si 31805

В строках 40--43 можно задать значения и других параметров, вызываемые комбинацией кнопок SB1 и SB2 в процессе калибровки прибора. Назначение этих параметров и их допустимые значения указаны в комментариях к соответствующим строкам.

При желании в строках 45--47 текста программы можно исправить дату последней модификации программы:

#define Gd 10 //Год 0...99

#define Ms 5 //месяц 1...12

#define Chi 23 //Число 1...31

Она выводится на ЖКИ при включении питания прибора.

После внесения в программу любых изменений её необходимо откомпилировать заново (Tools->[WinAVR) Make All). Об успешной компиляции свидетельствует сообщение "Process Exit Code: О”. Полученные файлы Barometr.hex и Barometr.eep следует загрузить в память микроконтроллера, как было описано выше.

После первого подключения к прибору батареи GB1 прежде всего необходимо проверить напряжение на выходе стабилизатора DA3 и убедиться, что оно находится о пределах 4.05...5,15 В. Ток потребления не должен выходить за пределы 3.6...4,3 мА. Далее подстроечным резистором R31 следует установить оптимальную контрастность индикатора. На экран должны быть выведены ось времени будущего графика, линия курсора и измеряемые параметры с нулевым временем и датой, соответствующей последней модификации программы. Кроме того, специальными значками будут показаны фаза Луны (вычисляется по формуле Харви с погрешностью ± 1 сутки) и стелен ь заряженности батареи питания. Прибор находится в рабочем режиме и может быть переведён в энергосберегающий кратковременным нажатием на кнопку SB3 или перейдёт в него автоматически по истечении заданной в программе по умолчанию выдержки.

Вновь переводят прибор в рабочий режим также кнопкой SB3, нажав и удерживая её не менее 1 с. Выдержка необходима для защиты от случайных нажатий на эту кнопку во время переноски прибора в кармане или в сумке. Включение рабочего режима произойдёт только при отпущенных кнопках SB 1. SB2 и SB4. Поскольку кнопка SB5 не имеет связи с микроконтроллером, её состояние на процесс переключения не влияет. Для переключения из рабочего режима в энергосберегающий состояние кнопок, кроме SB3. значения не имеет.

Чтобы установить текущие дату и время, необходимо нажать и удерживать не менее 1 с кнопку SB4. Изображение цифр номера года станет негативным. Нужное значение устанавливают нажатиями на SB1 и SB2, после чего кратковременно нажимают на SB4 для перехода к установке месяца, которую выполняют аналогичным образом. Следующими нажатиями на SB4 последовательно переходят к установке числа месяца (день недели вычисляется автоматически), часов и минут текущего времени. Завершающее нажатие на кнопку SB4 обнуляет счётчик секунд (если его исходное значение более 30. показание часов увеличивается на одну минуту) и выводит прибор из режима установки даты и времени.

Для входа в режим установки выдержки времени до переключения в энергосберегающий режим необходимо одновременно нажать и удерживать не менее 1 С кнопки SB1 и SB4. Кнопками SB 1 или SB2 выбирают нужное значение из появившегося на экране ЖКИ списка, после чего кратковременно нажимают на SB4 для перехода в режим корректировки хода часов. А после следующего нажатия на кнопку SB4 будет предоставлена возможность включить или выключить автоматический переход с летнего на зимнее время и обратно (по умолчанию он выключен). Ещё одно нажатие на кнопку SB4 -- выход в обычный режим работы.

В энергосберегающем режиме прибор измеряет атмосферное давление, относительную влажность и температуру один раз в час. В рабочем режиме атмосферное давление измеряется каждые 5 с, влажность и температура -- каждую секунду. Запоминаются результаты измерений каждый час. По мере их накопления на экране ЖКИ строятся графики.

С помощью кнопок SB1 и SB2 можно передвигать по графику курсор. При этом в нижней части экрана выводится значение измеренного параметра, соответствующее положению курсора, а также время замера и день недели. Переключение графиков разных метеопараметров производится одновременным нажатием на кнопки SB1 и SB2.

Для входа в режим калибровки показаний барометра необходимо одновременно нажать и удерживать не менее 1 с кнопки SB2 и SB4. После этого изображение значения давления на ЖКИ станет негативным, будет показано заданное ранее значение поправки со знаком. Кнопкой SB1 или SB2 устанавливают показания прибора, равными показаниям эталонного барометра. При его отсутствии можно воспользоваться информацией о давлении, передаваемой в сводках погоды по радио, телевидению или в Интернете. Но в этом случае для внесения поправки желательно выбрать период времени, когда давление не изменяется в течение хотя бы нескольких часов (на графике прямая линия), иначе сведения могут оказаться устаревшими. Следует иметь в виду, что такая калибровка будет менее точной, так как атмосферное давление зависит и от высоты точки его измерения над уровнем моря, уменьшаясь приблизительно на 1 мм Нд на каждые 10 м высоты.

Следующими нажатиями на кнопку SB4 последовательно вызывают режимы корректировки показаний датчика температуры, выбора периода повторения измерений температуры внешним датчиком, корректировки смещения нуля датчика влажности (в пределах 500... 1400 мВ) и крутизны его характеристики (в пределах 27500... 34500 мкВ/%). Если подключён внешний датчик температуры, то предоставляется возможность корректировки и его показаний. Значения температуры, измеренные внешним датчиком, выводятся на ЖКИ более мелким шрифтом и с двумя десятичными знаками после запятой.

Внесённые поправки сохраняются в энергонезависимой EEPROM микро-контроллера, так что после отключения и нового подключения батареи питания повторная калибровка не требуется. Поправки к показаниям внешнего датчика температуры сохраняются в его собственной памяти.

Заменять батарею питания лучше всего при работе прибора в энергосберегающем режиме. После её отключения, накопленного в конденсаторах С6 и С11 заряда, достаточно для работы микроконтроллера в течение ещё нескольких десятков секунд. Этого вполне достаточно для подсоединения новой батареи.



2. Конструкторско-технологическая часть

2.1 Конструкторско-технологические требования

Тип производства - мелкое серийное.

Климатический факторы внешней среды:

Домашняя метеостанция предназначена для работы при температурах от +5ОС до +45ОС. Относительная влажность до 80% при температуре +25ОС. В режиме хранения при температуре от -5ОС до +35ОС и влажности до 80%.

Для защиты от внешних воздействий печатная плата домашней метеостанции находится в корпусе.

Номинальный режим работы - энергосберегающий.

Домашняя метеостанция, для обеспечения мелкого серийного производства с наименьшими затратами, должна быть реализована на печатной плате. Печатная плата должна соответствовать:

ГОСТ Р 50621-93 (МЭК 326-4-80). Платы печатные одно- и двусторонние с неметаллизированными отверстиями. Общие технические требования.

ГОСТ 23751-86. Платы печатные. Параметры конструкции.

ГОСТ 10317-79. Платы печатные. Основные размеры.

Средний срок службы - 10лет.

2.2 Обоснование конструкции устройства

Разработка конструкции устройства, домашней метеостанции, происходит на основании анализа схемы электрической принципиальной, а так же на основании требований технического задания. Разработка конструкции устройства включает в себя следующие элементы:

Выбор и обоснование способов компоновки ЭРЭ;

Способ монтажа;

Выбор и обоснование стандартизованных деталей, флюсов, припоев для монтажа;

Выбор способов защиты от статического электричества, а так же электромагнитная совместимость устройства.

При выборе способа компоновки и монтажа ЭРЭ следует учитывать положение ТЗ о мелком серийном производстве устройства. Следовательно, при разработке конструкции устройства необходимо учитывать, что оно будет производиться в небольшом количестве в условиях оснащенного современным оборудованием и технологиями производстве.

Современные предприятия по производству радиоэлектронной аппаратуры имеют технологически линии для осуществления каждой операции на стадии производства РЭА:

Линии для производства печатных узлов и деталей;

Линии для нанесения защитных покрытий;

Линии для изготовления корпусов изделий;

Сборочные линии;

Линии контроля качества и испытания РЭА.

2.2.1 Обоснование выбора конструкции печатного узла

Конструктивно прибор выполнен на односторонней печатной плате из фольгированного с одной стороны стеклотекстолита. Печатная плата представляет собой электроизоляционную плату с контактными площадками и отверстиями, для установки электрорадиоэлеменов, а так же соединяющих их, соответственно электрической принципиально схеме, системе проводников и металлизированных отверстий, служащих межслойными соединениями. Электрорадиоэлементы расположены с одной стороны печатной платы.



2.2.2 Обоснование выбора конструкции корпуса

Используется унифицированный корпус Z-19 размерами 128х95х26 мм. В правой боковой стенке корпуса, рядом с находящимися на плате датчиками температуры и влажности, необходимо просверлить несколько отверстий для прохода воздуха.

Панель для микроконтроллера DD2 должна быть с цанговыми гнёздами. Высота обычной панели больше, она будет мешать установке ЖКИ. Предназначенные для выводов отверстия в печатной плате раззенкованы со стороны её установки для более глубокой посадки. Общая высота панели с находящимся в ней микроконтроллером не должна превышать высоту стоек для индикатора.

Со стороны печатных проводников в отверстия по углам платы вставляют и расклёпывают в них четыре втулки высотой 3,5 мм с внутренней резьбой М2,5. С их помощью плату закрепляют винтами к корпусу.

Надписи на корпус Прибора наносят с помощью наклеек. Их готовят на компьютере с помощью любого графического редактора, например, программы Splan. Рисунок печатают на обычной бумаге, сверху на него наклеивают отрезок прозрачной односторонней, а снизу -- двусторонней липкой ленты. Размеры отрезков должны быть немного больше, чем рисунка. Защитную плёнку с обратной стороны двусторонней липкой ленты пока не снимают.

Аккуратно вырезают по периметру рисунок из полученной заготовки. Удалив защитную плёнку, наклейку прижимают к отведённому ей месту на корпусе.

Достоинство такого метода состоит в том, что при необходимости замены (например, в связи с расширением или изменением функционального назначения кнопок прибора) наклейка может быть без труда удалена, не оставив на поверхности пластмассового корпуса никаких следов.



2.3 Выбор материалов для изготовления печатного узла и способ изготовления платы

Для изготовления домашней метеостанции используется односторонняя печатная плата (ОПП) с металлизированными отверстиями.

Форма платы - прямоугольная пластина габаритами 110х89 мм

Исходя из требований ТЗ и в соответствии с ГОСТ Р50621-93, ГОСТ 23751-86 и ГОСТ 10317-79, ОСТ 4.010.022-85 принимаем следующие требования к плате:

класс точности платы - 3;

группа жесткости - 3;

шаг координатной сетки - 1.25мм.

2.3.1 Выбор класса точности

ГОСТ 23751-86 настоящий стандарт устанавливает основные параметры конструкции печатных плат и печатных кабелей. Классы точности печатной платы определяется по минимальным предельным отклонениям на размеры и расположение печатных проводников и контактных площадок. В соответствии с предъявляемыми техническими требованиями подходит класс точности 3. В таблице 3.1 приведены параметры данного класса точности:

Таблица 2

Условное обозначение элементов печатного монтажа	Значение, мин.
Наименьшая ширина проводника t, мм	0,25
Расстояние между проводниками, между проводниками и контактными площадками S, мм	0,25
Предельное отклонение Дt, мм	±0,10
Минимальное значение гарантийного пояска для класса точности b, мм	0,10
Позиционный допуск расположения проводника относительно соседнего T1, мм	0,05

2.3.2 Выбор метода нанесения рисунка

Существуют три метода нанесения рисунка на печатную плату: сеткографический метод, фотопечать и офсетная печать. Сеткографический метод основании на нанесении специальной краски путем продавливания ее через сетчатый трафарет ракелем. Метод офсетной печати состоит в изготовлении печатной формы, на поверхности которой формируется рисунок слоя, который в свою очередь переносится на поверхность основания печатной платы. Метод фотопечати состоит в контактном копировании рисунка печатного монтажа с фотошаблона на основание, покрытое фоторезистом.

Для данного устройства используется метод фотопечати, так как он соответствует 3 классу точности и имеем самую высокую точность (± 0,05 мм) и плотность монтажа.

2.3.3 Выбор метода изготовления

Существует четыре метода изготовления печатных плат: субтрактивный, аддитивный, полуаддитивный и комбинированный. Субтрактивный метод представляет собой перенос стойкой к травлению пленки с рисунком печатных проводников на фольгированную основу, а затем химическое травление незащищенных пленкой мест. Аддитивный метод предполагает использования нефольгированного основания, на которое наносится токопроводящий рисунок. Полуаддитивные методы схожи с аддитивными, за исключением использования электрохимических (гальванических) методов металлизации, вместо неустойчивых процессов толстослойной химической металлизации (ТХМ). Комбинированные методы объединяют в себя все приемы изготовления печатных плат, необходимые для изготовления печатных проводников и металлизированных отверстий.

Для изготовления платы для домашней метеостанции наилучшим образом подходит субтрактивный метод изготовления, так как он позволяет без труда изготовить одностороннюю печатную плату с фольгированной основой и металлизированными отверстиями.

Схема субтрактивного метода изготовления односторонних печатных плат с металлизированными отверстиями:

вырубка заготовки;

сверление отверстий;

подготовка поверхности фольги (дезоксидация), устранение заусенцев;

трафаретное нанесение кислотостойкой краски, закрывающей участки фольги, неподлежащих вытравливанию;

травление открытых участков фольги;

сушка платы;

нанесение паяльной маски;

горячее облуживание открытых монтажных участков припоем;

нанесение маркировки;

контроль.

Преимущества:

-возможность полной автоматизации процесса изготовления;

-высокая производительность;

-низкая себестоимость.

Недостатки:

-низкая плотность компоновки связей;

-использование фольгированных материалов;

-наличие экологических проблем из-за образования больших объемов отработанных травильных растворов.

2.3.4 Выбор материала печатной платы

Выбор материала основания для печатного узла зависит от многих критериев, таких как тип диэлектрического основания, толщине основания, толщине фольги, типу фольги, количеству металлизированных сторон и т.д. Плата для домашней метеостанции реализуется на односторонней печатной плате. Устройство работает на малой частоте при невысоких токах. Для этих целей подходит односторонний фольгированный стеклотекстолит СФ-1-35Г ГОСТ 10316-78. Данный тип стеклотекстолита имеет толщину 1.5 мм и толщину фольги 35 мкм.

2.3.5 Подготовка поверхности печатной платы

Подготовка поверхности и отверстий заготовок ПП осуществляется с целью:

Удаления заусенцев, смолы механических частиц из отверстий после сверления;

Получения равномерной шероховатости поверхности;

Активирования поверхности перед химическим меднением;

Удаление пыли, грязи, мелких царапин, оксидов, масляных пятен и пр.

Существуют следующие способы подготовки поверхности и отверстий печатных плат: механический, химический, комбинированный, электрохимический, плазменное травление, ультразвуковой и др. В крупносерийном и массовом производстве используют механическую подготовку поверхности ПП. Она производится на линиях конвейерного типа с дисковыми щетками, на которые подается абразивная суспензия. В качестве абразива используется карбид кремния и оксид алюминия.

Для промывки отверстий диаметром более 0,5 мм применяется струйная промывка, а для отверстий диаметром менее 0,5 используется фонтанная.

2.3.6 Получение монтажных и переходных отверстий

Эта операция является одной из наиболее важных в производстве ПП всех типов, так как:

-обеспечивает качество получения токопроводящего слоя в отверстиях после их металлизации и надежность электрических параметров ПП;

-обеспечивает точность совмещения токопроводящих рисунков схемы, расположенных на противоположных сторонах ДПП или разных слоях МПП;

Брак на этой операции является необратимым. В связи с этим к качеству выполнения отверстий предъявляют следующие требования:

-цилиндрические отверстия должны быть с гладкими стенками;

-отверстия должны быть без заусенцев;

-предельные отклонения центров отверстий относительно узлов координатной сетки должны составлять ±0,015 мм;

-отсутствие деструкции диэлектрика в отверстиях и размазывания (наволакивания) смолы по стенкам отверстий, так как это препятствует

осаждению меди и приведет к разрыву электрической цепи;

точность сверления отверстий ±(0,12 или 0,08) мм.

Сверление монтажных и переходных отверстий. На качество сверления оказывают влияние конструкция сверлильного станка, геометрия и материал сверла, точность позиционирования, способ закрепления ПП на столе станка, скорость резания, точность осевой подачи при сверлении и обратном ходе сверла, способ удаления стружки и пр.

Лазерное сверление. При воздействии излучения на обрабатываемую заготовку ПП происходит испарение или взрывное разрушение материала. Лазерным сверлением в ПП могут быть получены сквозные отверстия диаметром менее 50 мкм в фольгированных и нефольгированных заготовках ПП, глухие отверстия диаметром до 25 мкм, глубиной менее 50 мкм в одностороннем фольгированном диэлектрике.

Производство плат домашней метеостанции относится к мелкому серийному производству, и на ней присутствуют монтажные и переходные отверстия, поэтому лучше всего нам подходит метод сверления.

2.3.7 Металлизация печатной платы

Металлизация печатной платы - нанесение тонкого проводящего слоя на поверхности платы. Поскольку платы обычно изготавливаются из фольгированного материала, уже имеющего проводящий слой, металлизация служит в основном для выполнения стенок металлизированных отверстий для соединения проводящих рисунков разных слоев (сторон) платы.

Металлизацию осуществляют при производстве изделий как со сквозными, так и с глухими отверстиями. От того, насколько качественно выполняется металлизация отверстий печатных плат, зависит надежность и долговечность изделия.

Исторически для получения пленки меди использовался двухступенчатый процесс, состоявший из химической металлизации и гальванического наращивания. Осаждение химической меди осуществлялось на поверхность, активированную палладием или другим активатором (оловянно-палладиевым, полимерным или углеродным). Активатор выполнял роль центров для осаждения меди, после чего за счет автокаталитического процесса образовывалась равномерная тонкая медная пленка. Эта пленка обеспечивала электропроводность всей поверхности платы, что позволяло далее осуществлять электрохимическое (гальваническое) наращивание. Получение достаточно толстых пленок только средствами химического процесса весьма затруднено и в промышленных масштабах не применялось.

Более современный процесс, носящий название прямой металлизации, не требует химической металлизации. При прямом методе на поверхность наносится пленка активатора, которая уже обладает достаточной электропроводностью для гальванической металлизации. Этот подход более экологичен, позволяет упростить оборудование и обладает лучшим соотношение глубины отверстия к диаметру, поскольку при его выполнении не образуется водород, характерный для химического меднения.

2.4 Межсоединения

На печатной плате межсоединения осуществляются при помощи печатных проводников. Электрические соединения между печатными проводниками и радиоэлементами осуществляется при помощи пайки.

2.4.1 Технологический процесс пайки

Так как на нашей печатной плате используется, и монтаж в отверстия, и поверхностный монтаж, то целесообразней будет применять пайку волной припоя.

Установки пайки волной припоя используются как для групповой пайки компонентов, монтируемых в отверстия, так и для смешанного монтажа. При пайке волной создается стационарная, постоянно обновляемая волна расплавленного припоя. Печатные узлы, подлежащие пайке, движутся в одном направлении поперек “гребня” волны.

Пайка селективной волной осуществляется локально, как и нанесение флюса. Вся плата не подвергается нагреву, не покрывается флюсом и не имеет контакта с волной - поэтому эта технология считается более чистой, более экономичной и более повторяемой.

Преимущества пайки волной:

-это непрерывный процесс, позволяющий достичь высокой производительности;

-быстрый перенос тепла делает данную технологию хорошо подходящей для пайки печатных плат с металлизированными отверстиями;

-в большинстве случаев возможно создание малых галтелей, что позволяет паять печатные платы с достаточно высокой плотностью монтажа, включая печатные платы, содержащие поверхностно монтируемых компонентов;

-незначительные ограничения, накладываемые на длину печатного узла.

Среди недостатков, присущих технологии пайки волной, можно отметить следующие:

-достаточно узкое технологическое окно процесса;

-топология печатной платы должна быть адаптирована под направление движения печатной платы через волну.



Рис.2. Схема установки пайки волной

2.4.2 Флюс

Флюс используется для очистки окисленной поверхности, подлежащей пайке, улучшает растекание припоя по металлу. Для данного изделия мы будем использовать флюс ЛТИ-120. Это раствор канифоли в этиловом спирте с добавлением активаторов (диэтиламин солянокислотный, триэтиломин).

2.4.3 Припой

Пайку осуществляют или с целью создания механически прочного (иногда герметичного) шва, или для получения электрического контакта с малым переходным сопротивлением. При пайке места соединения и припой нагревают. Так как припой имеет температуру плавления значительно ниже, чем соединяемый металл (или металлы), то он плавится, в то время как основной металл остаётся твёрдым. На границе соприкосновения расплавленного припоя и твёрдого металла происходят различные физико-химические процессы. Припой смачивает металл, растекается по нему и заполняет зазоры между соединяемыми деталями. При этом компоненты припоя диффундируют в основной металл, основной металл растворяется в припое, в результате чего образуется промежуточная прослойка, которая после застывания соединяет детали в одно целое.

Для пайки устройства следует применить припой ELSOLDTC07. Он подходит для пайки волной припоя. Данный припой применяется для пайки ЭРЭ, которые чувствительны к перегреву. Припой ELSOLDTC07 имеет температуру плавления 227оС. При данной температуре не происходит перегрева элементов.

2.4.4 Защитное покрытие

После монтажа ЭРЭ печатную плату следует покрыть защитным покрытием от воздействия внешних воздействующих факторов и для создания электроизоляционного покрытия.

Для этой цели подходит лак УР-231ВТУ ГИПИ-4 №366-62. Этот лак предназначен для коррозионной защиты печатных узлов всеклиматического исполнения, эксплуатируемых при температурах от -60 до +120 ОС, а так же для создания защитного электроизоляционного покрытия.

Покрытие платы лаком происходит в два этапа:

По завершению травления ПП. При этом этапе контактные площадки от покрытия лаком следует предохранить;

После сборки печатного узла.

Для маркировки следует применять эмали ЭП-72, ЭП-5155, либо АС-5307.

2.5 Установка элементов

Все радиоэлементы устанавливаются на печатную плату соответственно сборочному чертежу ПУ. Перед установкой следует произвести формовку выводов элементов, соответствующую вариантам установки элементов по ОСТ 45.010.030-92.

2.6 Расчёт параметров печатных проводников

Технические характеристики:

-Напряжение питания: 5-10В

-Ток потребления, не более 10мА

-Размер печатной платы: 110х89 мм

-Класс точности 3

-Односторонняя печатная плата

-Метод изготовления: субтрактивный метод

-Метод нанесения рисунка: фотопечать.

2.6.1 Расчёт диаметра монтажных отверстий и контактных площадок

Номинальный диаметр отверстий рассчитывается по формуле:

Где:

- нижнее отклонение. (Для 3-го класса точности с не металлизированными отверстиями составляет 0.05);

- разница между минимальным значением диаметра отверстия и максимальным значением вывода (для ручной установки ЭРИ в пределах 0.1..0.4 мм);

максимальное значение диаметра вывода ЭРИ.

Отсюда: d = dЭ + 0.15

Диаметр контактной площадки рассчитывается в соответствии с классом точности печатной платы:

Где:

верхнее предельное отклонение диаметра отверстия (для 3-го класса точности 0.05 и отверстия < 1мм);

гарантийный поясок (для 3-го класса точности 0.1);

величина подтравливания диэлектрика в отверстии (для двусторонней печатной платы = 0);

и верхнее и нижнее предельное отклонения ширины проводника (для 3 класса точности 0.05);

позиционный допуск расположения осей монтажного отверстия (для 3 класса точности 0.15);

позиционный допуск расположения центра КП (для 3 класса точности 0.25).

Отсюда: D = d + 0,6

По ГОСТ 10317-72 диаметры отверстий не могут быть 0.75мм, 0.65мм. На чертеже они будут округлены в большую сторону.

2.6.2 Расчёт ширины проводников

Ширина проводников зависит от нескольких требований:

-электрические

-конструктивные

-технологические

Наименьшее номинальное значение ширины печатного проводника рассчитывается по формуле:

Где:

- минимальная допустимая ширина проводника, рассчитываемая в зависимости от допустимой токовой нагрузки;

- нижнее предельное отклонение размеров ширины печатного проводника. Для 3 класса точности ПП составляет 0.05 мм.

Минимальная допустимая ширина проводника по постоянному току определяется допустимой плотностью тока jдоп:



Где:

- минимальная допустимая ширина проводника;

- максимальная плотность тока для печатных проводников;

h - толщина печатного проводника.

Для субтрактивного метода принимаем:

= 100 А/мм2.

- 0.01 А

Для материала платы СФ-1-35-1.50 толщина печатного проводника составляет h = 0.075 мм.

Получаем:

Наименьшее номинальное значение ширины печатного проводника составляет:

По результатам расчета, наименьшее значение ширины проводника меньше допустимой по классу точности. По ГОСТ 23751-86 для 3 класса точности примем толщину проводника 0.25 мм.

2.6.3 Расчёт расстояния между двумя проводниками

Наименьшее номинальное расстояние между элементами проводящего рисунка рассчитывается по формуле:

Где:

минимально допустимое расстояние между элементами проводящего рисунка (при U ? 25 В Smin D = 0.1 мм);