Детонометр разработка конструкции

2.2. Конструктивний розрахунок друкованої плати

2.2.1. Розраховуємо площу плати, що необхідна для розміщення елементів, для чого заповнюємо таблицю 2.3.

Таблиця 2.3

Параметри елементів плати

2.2.2. Розраховуємо установчу площу елементів:

Sуст = Куст·SN = 1,5·8884,73 = 13327,1 мм2, (2.3)

де Куст = 1,5 – коефіцієнт установки елементів;

SN = 8884,73 – сумарна площа елементів (див. табл.2.3).

2.2.3. Розраховуємо площу плати для установки елементів:

мм2, (2.4)

де Квик = 0,5 – коефіцієнт використання елементів.

2.2.4. Розраховуємо площу, необхідну для елементів кріплення плати. Так як розмір плати великий, то вона буде кріпитися чотирма гвинтами М3, для котрих необхідних отвори діаметром 3,4 мм.

Sкріп = N·10·10 = 4·10·10 = 400 мм2, (2.5)

де N = 4 – число кріпильних отворів.

2.2.5. Знайдемо площу, необхідну для розміщення під'єднувальних металізованих отворів для під'єднання до плати інших частин схеми:

Sотв = Ко·5·10 = 24·5·10 = 1200 мм2, (2.6)

де Ко = 21 – кількість під'єднувальних отворів.

2.2.6. Визначаємо загальну площу плати:

Sпл = S + Sкріп + Sотв = 26654,2 + 400 + 1200 = 28254,2 мм2, (2.7)

Виходячи з отриманого значення визначаємо гостовані розміри плати [12]: S = 28500 мм2 = 1503190 мм.

2.2.2. Розрахунок параметрів металізованих отворів (рис. 2.2)

2.2.2.1. Виходячи з діаметрів виводів елементів установлюваних на платі, розраховуємо діаметри отворів, необхідні для установки елементів (для кожного виводу):

dотв = dвив + 2Мпокр + 2К, (2.8)

де Мпокр = 0,05 мм – товщина металізованого покриття;

Ко = 0,15 мм – зазор між виводом і стінками отвору.

dотв1 = 0,2 + 2·0,05 + 2·0,15 = 0,6 мм;

dотв2 = 0,5 + 2·0,05 + 2·0,15 = 0,9 мм;

dотв3 = 0,558 + 2·0,05 + 2·0,15 = 0,958 мм;

dотв4 = 0,6 + 2·0,05 + 2·0,15 = 1 мм;

dотв5 = 0,68 + 2·0,05 + 2·0,15 = 1,08 мм;

dотв6 = 0,7 + 2·0,05 + 2·0,15 = 1,1 мм;

dотв7 = 0,8 + 2·0,05 + 2·0,15 = 1,2 мм;

dотв8 = 0,88 + 2·0,05 + 2·0,15 = 1,28 мм;

dотв9 = 1 + 2·0,05 + 2·0,15 = 1,4 мм.

2.2.2.2. Розраховуємо діаметри контактних площадок навколо металізованих отворів. Площадки виконуються у вигляді кільця:

dк.п = dотв + 2В + С, (2.9)

де В = 0,55 мм – мінімально необхідна радіальна ширина контактного кільця;

С = 0,1 мм – технологічний коефіцієнт, що враховує похибки виробництва при суміщенні шарів.

dк.п1 = 0,6 + 2·0,55 + 0,1 = 1,8 мм;

dк.п2 = 0,9 + 2·0,55 + 0,1 = 2,1 мм;

dк.п3 = 0,658 + 2·0,55 + 0,1 = 2,158 мм;

dк.п4 = 1 + 2·0,55 + 0,1 = 2,2 мм;

dк.п5 = 1,08 + 2·0,55 + 0,1 = 2,28 мм;

dк.п6 = 1,1 + 2·0,55 + 0,1 = 2,3 мм;

dк.п7 = 1,2 + 2·0,55 + 0,1 = 2,4 мм;

dк.п8 = 1,28 + 2·0,55 + 0,1 = 2,48 мм;

dк.п9 = 1,4 + 2·0,55 + 0,1 = 2,6 мм.

2.2.2.3. Виходячи з отриманих розмірів металізованих отворів, діаметрів виводів елементів, вибираємо технологічно обгрунтовані розміри металізованих отворів із [12] і записуємо отримані дані в таблицю 2.4.

Таблиця 2.4

Параметри металізованих отворів

2.2.3. Розрахунок ширини друкованих провідників

2.2.3.1. Визначаємо розрахункову ширину провідників:

, (2.10)

де Imax – максимальний струм активного елемента [11];

Iдоп = 30 А/мм2 – максимально допустима щільність струму в провіднику;

Мпокр = 0,05 мм – товщина металізованого покриття.

мм;

мм;

мм;

мм;

мм;

мм;

мм;

мм;

мм;

мм;

мм;

мм;

мм;

мм.

2.2.3.2. Вибираємо ширину провідників виходячи з розрахованих розмірів друкованих провідників і технологічно обгрунтованих розмірів для обраного методу виготовлення з [12].Отримані дані заносимо в таблицю 2.5.

Таблиця 2.5

Параметри друкованих провідників

Продовження таблиці 2.5

2.2.4. Вибір відстані між друкованими провідниками

Цю відстань вибирають по різниці потенціалів між провідниками з урахуванням електричних характеристик обраного методу виготовлення друкованих плат [12]. У даній схемі максимально можлива напруга 15 В (Umax), тому вибираємо мінімально можливу відстань між провідниками р = 0,5 мм.

2.2.5. Розрахунок розміщення друкованих провідників

2.2.5.1. Розраховуємо відстань, необхідну для розміщення одного, двох, трьох, чотирьох і п'яти провідників між центрами двох контактних площадок (рис. 2.3). Отримані дані заносимо в таблицю 2.6.

, (2.11)

де d1, d2 – діаметри контактних площадок (див. с. 23);

t = 0,5 – ширина друкованих провідників (див. с.24);

n – кількість друкованих провідників;

p = 0,5 – відстань між друкованими провідниками;

c = 0,1 – технологічний коефіцієнт, що враховує похибки методу виготовлення.

Таблиця 2.6

Відстані між контактними площадками

2.2.6. Розрахунок площі сріблення друкованої плати

При виробництві друкованих плат для спецапаратури поверхня друкованих провідників, монтажних площадок і інших друкованих елементів сріблять для поліпшення технічних і експлуатаційних характеристик.

2.2.6.1. Для розрахунку площі сріблення друкованих провідників заповнюємо таблицю 2.7.

Таблиця 2.7

Площа сріблення друкованих провідників

Продовження таблиці 2.6

Продовження таблиці 2.6

Продовження таблиці 2.6

Пробовження таблиці 2.6

Продовження таблиці 2.6

Продовження таблиці 2.6

2.2.6.2. Знаходимо площу сріблення контактних площадок:

Sк.п =(n·S1,9)·2 +(n·S2,3)·2 + (n·S2,6)·2 + (n·S2,8) 2 =

= (130·8,5)·2 + (189·11,5)·2 + (23·14,2)·2 + (38·16)·2 = 8426,2 мм2, (2.13)

де S1,9, S2,3, S2,6, S2,8 - площа сріблення контактних площадок (див. табл. 2.4);

n - кількість контактних площадок відповідного діаметра.

2.2.6.3. Знаходимо загальну площу сріблення плати:

Sср.пл = Sср.пров + Sк.п = 2408,75 + 8426,2 = 10834,95 мм2, (2.14)

де Sср.пров = 2408,75 мм2 – загальна площа сріблення друкованих провідників (див. табл. 2.6).

2.2.4. Всі отримані дані для виробництва зводимо в таблицю 2.8.

Таблиця 2.8

Дані для виробництва друкованої плати

2.3. Конструктивний розрахунок трансформатора

Розрахунок трансформатора робимо по підручнику А. Б. Грумбіної «Електричні машини і джерела живлення радіоєлетронних пристроїв».

Дані для розрахунку:

напруга мережі U1 = 220 В;

частота мережі f = 50 Гц;

параметри вторинних обмоток: U2 = 25 В, I2 = 3 А, U3 = 15 В,

I3 = 2 А.

2.3.1. Визначаємо габаритну (споживану навантаженням) потужність:

Рг = U2·I2 + U3·I3 = 25·3 + 15·2 = 105 В·А. (2.15)

Відповідно з [2] вибираємо сталь 1513, магнитопровід із пластин товщиною 0,5 мм, у котрого kc = 0,93, а також знаходимо параметри відповідні Рг = 105 В·А: В = 1,35 Тл; J = 2,5 А/мм2; kо = 0,31; h = 0,95.

2.3.2. Визначаємо струм первинної обмотки:

А, (2.16)

де cos j1 = 0,9 – коефіцієнт потужності трансформатора.

2.3.3. Визначаємо вихідну розрахункову величину ScSo, см4, для вибору типорозміру магнітопровода:

см4 (2.17)

де В = 1,35 Тл – магнітна індукція;

J = 2,5 А/мм2 – щільність струму;

kо = 0,31 – коефіцієнт заповнення вікна міддю обмоток;

kc = 0,93– коефіцієнт заповнення перетину магнітопроводу сталлю;

h = 0,95 – КПД трансформатора.

Відповідно до отриманого ScSo із [2] вибираємо броньовий магнітопровід (рис. 2.4) із пластин Ш20H50, у котрого

ScSo = 100>94,7 см4, із наступними параметрами: а = 20 мм – ширина стрижня; с = 20 мм – ширина вікна; h = 50 мм – висота вікна; b = 50 мм – товщина магнітопроводу; Sc = 9,10 см2 – активний перетин стрижня.

Габаритні розміри магнітопровода

2.3.4. Визначаємо число витків обмоток:

, (2.18)

де DU1% = 4,5; DU2% = 9 – відносні падіння напруги в обмотках[2].

витків;

витків;

витків.

2.3.5. Визначаємо перетин дротів обмоток:

, (2.19)

де J = 2,5 А/мм2 - щільність струму в обмотках.

мм2;

мм2;

мм2.

По знайдених перетинах дроту з [2] для дроту марки ПЭВ-1 знаходимо відповідні діаметри дроту обмоток з ізоляцією. Таким чином, d1 = 0,61 мм; d2 = 1,33 мм; d3 = 1,13 мм.

2.3.6. Визначаємо можливість розміщення обмоток у вікні вибраного магнітопроводу:

cнеобх = k(