B_min= , (2.5)

      де r – питомий опір провідників, r = 0,05 Ом×мм²/м ,

           І_мах – струм, який проходить по провіднику, І_мах = 0,36 А,

           l_мах –максимальна довжина провідника, l_мах = 0,17 м,

          U_доп – допустиме падіння напруги (становить не більше 5% від напруги живлення U_доп = 5×0,05 = 0,25 В),

          t – товщина провідника.

       = 349 мкм (<650 мкм). 

      Розраховані значення ширини провідників не перевищують  технологічне, тому:  B =  b_тех = 0,65мм.

2.2.4  Розрахунок на завадостійкість 

     Для оцінки завадостійкості на друкованій платі визначають паразитну ємність  між друкованими провідниками і  паразитну взаємоіндукцію між ними [16-18]. 
 

    Паразитна ємність між двома друкованими  провідниками:

                                                   

                                               (2.6)

де l₁ – довжина взаємного перекриття провідників, l₁= 0,065 м;

    - відстань між провідниками;

    і - товщина і ширина провідника відповідно;

    e – діелектрична проникність середовища для провідників:

    e = ,                                              (2.7)

де e_п – діелектрична проникність матеріалу плати, e_п = 6;

     e_L – діелектрична проникність матеріалу лаку, e_л = 4.

    Маємо:                                     e = = 5;

                    пФ ( < 1 пФ). 

    Паразитна індуктивність між двома друкованими  провідниками:

      .                                        (2.8)

де  l₂ – довжина провідника, l₂  » 6,5 см.

      

0,72мкГн ( < 1 мкГн).

      Отримані  значення ємності та індуктивності  заземлення становлять менші за допустимі  величини.

       

2.3 Отримання топології  друкованої плати

      Топологію друкованої плати можна здійснювати  вручну, що не є швидким способом проектування. Скористаємось системою автоматичного проектування OrCAD 15.7. Таким чином, створивши електричну принципову схему пристрою в OrCAD CAPTURE і промоделювавши її частину, приступаємо до розробки друкованої плати.

      Завантаживши OrCAD Layout, вибираємо опцію File / New.  Спершу вводимо ім’я технологічного шаблону – default.tch із стандартного набору OrCAD.  Далі вибираємо із робочої директорії файл списку з’єднань Impuls.mnl, в якому у вигляді таблиці описано усі електричні з’єднання між елементами для трасування. Після цього задаємо назву файлу плати, яку створимо – він матиме розширення  *.max; для спрощення називаємо його Impuls.mах.

      Під час завантаження  списку з’єднань для кожного символу схеми  в бібліотеках корпусів компонентів *.LLB (Footprint Libraries) обирається відповідний  корпус (що контролюється за допомогою  атрибута PCB Footprint  чи з допомогою файлу System.prt).

      Після завершення завантаження списку з’єднань на робочому екрані OrCAD Layout отримали корпуси  компонентів даного проекту з  електричними зв’язками.

      Задаємо в меню Options / Sistem Settings міліметрову сітку поля, що дозволить зручніше рисувати та здійснювати розміщення компонентів.

      Обираємо  команду Tool / Obstacle / New і рисуємо межу для розміщення компонентів і трасування.

      Далі  розміщуємо компоненти, які повинні  мати фіксовані посадочні місця  на платі. Це – роз’єми та змінний резистор, мікросхеми. Здійснюємо цю операцію за допомогою команди Tool / Component / Select Tool – по черзі ставимо компоненти на відповідне місце, обов’язково фіксуючи їх командою Tool / Component / Fix, щоб після автоматичного розміщення вони не змістилися.

      Потім командою Auto / Place / Board задаємо програмі самій розмістити компоненти, що лишилися, у вільну задану область.

      Тепер задаємо в закладках ширину провідників  і т. д., щоб перейти до безпосереднього  трасування плати.

      А ще по команді Options > Route Strategies > Route Layers у таблиці трасування відключаємо три “нижніх” шари – адже плата має бути одностороньою, і чотири шари для трасування не потрібні.

      Командою  Auto / Autoroute / Board запускаємо на виконання програму автоматичного трасування плати. Глобальні параметри стратегії автотрасування задані в діалоговому вікні, яке відкривається по команді Options > Route > Setting. Всі інші параметри задані в діалогових вікнах, що відкриваються по командах Options > Route Strategies.

      По  закінченню починаємо редагування  отриманого результату за допомогою  команд Options > Route Strategies > Manual Route i  Tools > Sketch a Track, та оформляємо креслення згідно з вимогами ГОСТ.

      Далі  за допомогою інструментів для малювання  на панелі інструментів проводимо контури  плати, і далі роботу із графічними зображеннями здійснюватимемо у програмах “Visio-2003” , де зручно працювати із шарами і є додаткові можливості у порівнянні з програмами САПР.

3 РОЗРОБКА  КОРПУСУ ПРИСТРОЮ

3.1 Розрахунок розмірів  корпусу, вибір матеріалу та  способу виготовлення

    Конструкція має пластмасовий корпус. Плата розміщена  у горизонтальній площині, модуль індикатора у вертикальній площині.

    Кришка  і корпус кріпляться за допомогою  защімлення. Для естетичного вигляду  підібрано чорний колір пластмаси задля запобіганню забруднення і легкості зберігання.

    Перевагами  даної конструкції є простота виготовлення деталей і зборки корпусу, прийнятні масогабаритні характеристики, задовільна ціна, простота експлуатації.

    Недоліком конструкції є те, що прилад має  не підібрані антропометричні форми.

 Розрахунок габаритних розмірів пристрою.

       Для розрахунку висоти корпуса визначимо  з таблиці –– максимальну висоту радіоелемента. В даному випадку –– це LCD індикатор і кнопки:

h_мах1 = 30 мм

h_мах2 = 5 мм.

      Габаритні розміри приладу визначаємо наступним  чином.

      Внутрішній об’єм залежить від об’єму, який займає плата з радіокомпонентами (плюс певний запас).

      Плата матиме розміри 140х100.

      зовнішні  габарити (із врахуванням товщини  корпуса):

      а) висота h_зовн1 = h_вн1 + 2∙t_стінки  = 30 + 2∙2,5 =35 мм;

                     h_зовн2 = h_вн2 + 2∙t_стінки  = 5 + 2∙2,5 =10 мм;

      б) довжина l_зовн =  а_вн + 2∙t_стінки = 140 +5 = 145 мм;

      в) ширина b_зовн = b_вн1 +b_вн2 + 2∙t_стінки = 47+53 +5 = 105 мм.

      Об’єм корпуса:

      V_корп = 3,5∙4,7∙14,5+1∙5,3∙14,5 =315,375 (см³). 

      Об’єм пристрою: 

      V^І_прист = V_корп = 315,375 (см³). 

Рисунок 3.1- Конструкція корпусу

     Складальний вузол—збірка друкованої плати з  контактними частинами показано на кресленні.

3.1.2  Вибір матеріалів, що використовуються  для виготовлення приладу

      Найчастіше для виготовлення друкованої плати використовують склотекстоліт і гетинакс.

     Товщина ж друкованої плати визначається товщиною вихідного матеріалу і  вибирається залежно від елементної бази та навантажень [8].

     На  друкованій платі розміщено 20 радіоелементів, 2 роз’єм. Мінімальний діаметр отворів для монтажу РЕ складає 0,5 мм.

       Товщина ДП розраховується за  формулою: 

       ,     (3.1) 

     де  — мінімальний діаметр отвору, мм;

     V — співвідношення діаметру отвору  до товщини плати (для склотекстоліту  V ≥ 0,4).

     

     Плата буде односторонньою і має механічне та вібраційне навантаження та, враховуючи особливості деяких радіоелементів і те що буде часто під’єднуватись розьєм на програматор, натискатись кнопки, за матеріал для друкованої плати обираємо склотекстоліт фольгований двосторонній марки СФ-2-35-1,5, який має товщину фольги 35 мкм, товщина матеріалу з фольгою 1,5 мм. Він застосовується для виготовлення двосторонніх та односторонніх друкованих плат.

     Вибір матеріалів для виготовлення корпуса.

     Прилад експлуатується на лабараторних роботах, отже буде піддаватись частому перенесеню, інтенсивному використаню. Виходячи з вище наведеного, існує досить широкий вибір матеріалів[9], які застосовуються в машинобудівній промисловості. Розглянемо їх характеристики в таблиці 3.1.  

Таблиця 3.1 – Порівняння параметрів матеріалів

     Отже , оберемо для виготовлення корпусу  пластмас. Оскільки корпус виготовляється  методом штамповки  Рентабельність виготовлення такого корпусу при серійному виробництві достатньо висока. Крім того, цей матеріал допускає вторинне використання, що забезпечує економію ресурсів при переробці. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

4 РОЗРОБКА ТЕХНОЛОГІЧНОГО  ПРОЦЕСУ ВИГОТОВЛЕННЯ ПРИСТРОЮ

4.1 Розрахунок часу  виготовлення пристрою при партії  в 1000 одиниць