Дипломная (вкр): Друкована плата пристрою

У даному пристрої вибрано елементи:

Мікросхеми-LM358 двоканальний операційний підсилювач.

Особливості: - Внутрішня частота з компенсацією - Великий коефіцієнт посилення напруги постійного струму: 100 дБ - Широка смуга пропускання (одиничне посилення): 1, 1 МГц (з температурної компенсацією) - Дуже низький струм у оператора практично не залежать від напруги живлення - Низький вхідний струм зміщення: 20 нА (з температурної компенсацією) - Низька напруга зміщення: 2 мВ - Низький вхідний струм зміщення: 2 нА - Вхід синфазної напруги включає в себе негативний  - Диференціальний діапазон вхідної напруги  - Великий коливання вихідної напруги від 0 до 1, 5 В

Ця мікросхема має високий коефіцієнт підсилення внутрішньої частоти, і спеціально призначена для роботи з одним джерелом живлення в широкому діапазоні напруги. Області застосування включають датчики підсилювачів, DC підсилення блоків, і всі звичайні схем, які тепер можуть бути легко реалізовані в єдиних системах живлення. Наприклад, ці схеми можуть бути, безпосередньо зі стандартним +5 В, яка використовується в логічних системах і легко забезпечать необхідний інтерфейс електроніки.

Рисунок 1.3 LM358 низькоспоживаючий двоканальний операційний підсилювач

- Мікроконтроллер фірми Microchip PIC16F690 я обираю тому, що в нього достатньо портів воду виводу даних, об’єму пам’яті вистарчає для прошивки програми, працює в широкому діапазоні температур, невисока вартість.

Високоефективний RISC-процесор:

Всього 35 простих для вивчення однотипних інструкцій;

Швидкість роботи:

      тактова частота до 20 МГц;

-     мінімальна тривалість такту 200 нс;

16 апаратних регістрів спеціального призначення;

8 - рівневий аппартний стік;

Прямий, непрямий і відносний режими адресації для даних і інструкцій;

Організація пам’яті мікроконтроллера PIC16F690A:програма - 2048 x 14;

ОЗП - 224 x 8;

ЭСППЗУ - 128 x 8.

Периферія:

Timer0 - 8-розрядний таймер/лічильник реального часу з 8-розрядним попереднім дільником;- 16-розрядний таймер/лічильник реального часу із зовнішнім входом;- 8-розрядний таймер/лічильник реального часу з 8-розрядним

регістром періоду, попереднім дільником і вихідним дільником;

Аналоговий модуль компаратора:

-     Два аналогові компаратори

Програмований модуль вбудованого джерела опорної напруги

      Програмований мультиплексорний вхід від виходів пристрою і внутрішнього джерела опорної напруги

-     Виходи компаратора можуть бути сигнальними виходами 15 ліній введення/виводу з індивідуальним наданням напряму;

Високий втікаючий/витікаючий струм для безпосереднього управління світлодіодними індикаторами.

Універсальний синхронно-асинхронний прийомопередавач (USART/SCI);

байт загальної пам'яті;

Модуль захвата/компаратора/ШИМ:

-     захват 16 розрядів, макс. роздільна здатність 12, 5 нс;

-     порівняння 16 розрядів, макс. роздільна здатність 200 нс;

      ШИМ, макс. роздільна здатність 10 розрядів;

Особливості ядра:

Скидання при включенні живлення (POR);

Таймер включення живлення (PWRT) і таймер запуску генератора (OST);

Скидання по падінню напруги живлення (BOD);

Сторожовий таймер (WDT) з власним вбудованим rc-генератором для підвищення надійності роботи;

Програмований захист коду;

Режим економії енергії (SLEEP);

Програмування на платі через послідовний порт (з використанням двох виводів);

Чотири програмованих користувачем ідентифікатора;

Низька напруга програмування;Mclr-pin;weak pull-ups on PORTB;

Пробудження з режиму SLEEP по зміні стану виводів;

Внутрішні резистори до шини живлення на лініях введення/виводу;

Внутрішній резистор на лінії MCLR;

Вибирані режими тактового генератора:

      FLASH конфігураційні біти для установки режимів генератора;

-     Двочастотний INTRC з низьким енергоспоживанням;

      EXTRC: зовнішній недорогий rc-генератор;

      XT: стандартний генератор на кварцовому резонаторі;

      LP: економічний, низькочастотний генератор на кварцовому резонаторі

      HS: високочастотний генератор на кварцовому резонаторі.

ЄС: вхід для підключення зовнішнього генератора.

Технологія КМОП:

Економічна, високошвидкісна технологія КМОП FLASH;

Повністю статична архітектура;

Широкий робочий діапазон напруги живлення: від 3, 0В до 5, 5В;

Низьке споживання енергії: < 2 мА при 5, 0 В, 4, 0 Мгц - 15 мкА (типове значення) при 3 В, 32 кГц - < 1, 0 мкА (типове значення) в режимі STANDBY при 3В

DD3 - Мікросхема К176ІДЗ призначена для керування семисегментними цифровими індикаторами. Умовне позначення цієї мікросхеми на рис.1.2. Призначення висновків: A... D - інформаційні входи, S - вхід управління; K - вхід блокування; М - вхід інверсії, a…q - виходи, що підключаються до цифрового індикатору.

Дешифрування вхідних сигналів здійснюється при високому рівні на вході 5, а на входах К і М в цей час повинні бути низькі рівні. В результаті дешифрування на цифровому індикаторі висвічуються цифри 0... 9 згідно з двійковим вхідним кодом. У разі установки на вході Dо високого логічного рівня всі виходи дешифраторів замикаються незалежно від стану вхідної інформації (тобто цифровий індикатор повністю вимикається). Якщо під час роботи дешифратора надходить низький рівень на вхід S, то на виході фіксується той останній код, який був до зміни рівня на вході S, т. е. на цифровому індикаторі запам'ятовується відповідна цифра, незалежно від зміни вхідної інформації (в дешифратора є вхідні регістри на тригерах). Якщо на вхід М подати високий рівень, то на виходах сформуються інверсні сигнали. Це дозволяє використовувати з даними дешифраторами цифрові індикатори як із загальними анодами, так і з загальними катодами (при цьому загальні аноди з'єднуються з + Uі.п, а загальні катоди із загальним проводом). Слід зазначити, що максимальний вихідний струм цього типу дешифраторів обмежений величинами -2...+3 мА, тому без вихідних підсилювачів до них можливо підключати тільки малопотужні цифрові індікатори.

Рисунок 1.4 Мікросхема К176ІДЗ

DA1, DA2 - стабілізатор напруги позитивної полярності L7809C-V ST фірми Microelectronics я вибираю тому що він підходить по струму є широко розповсюдженим і відносно недорогий.

Вхідна напруга -  11-25 В

Вихідна напруга - 9 В

Максимальний вихідний струм - 1, 5 А

Діапазон робочих температур - 0…+125ºС

Тип корпусу ТО-220

Транзистори:, VT3-VT5 - транзистор BC337. Зображений на Рис.1.5

Рисунок 1.5 Транзистор BC337

Рисунок 1.6 Транзистор IRFZ44N <#"891894.files/image010.gif">

Рисунок 1.7 Габаритні розміри резистора

H = 28mm L = 6.8mm d = 0, 6mmD = 2.5mm

У цих резисторах використовують кольорове маркування що дає змогу полегшити монтаж елементів. Такі резистори мають хороші електричні параметри: діапазон ном. оп. = 1…1.5*106 Ом, номінальна потужність = 0, 125 Вт, всі ці параметри добре підходить до моєї схеми і дають змогу зменшити габарити виробу, гранична напруга становить 250В, допустимі відх оп. становить ± 1%, що зменшує розкид параметрів в схемі.

Резистор R9 обираю типу SQP 10.

Резистори серії SQP знаходять застосування в промисловій електроніці, в блоках живлення і підсилювачах, при вимірах в якості випробувального навантаження, а також в якості нагрівальних елементів (зокрема у відеокамерах зовнішнього відеоспостереження). Резистори SQP мають підвищену жаро і вогнестійкістю. Основа резистора особливо чиста кераміка Al2O3. В якості резистивного елементу - провідник з високим питомим опором, або метало-оксидний стрижень.

Виводи - луджена мідь Корпус вилитий з цементу.

Тип SQP - Номінальний опір - 47 Ом - Точність - 5%

Номін.мощность - 10 Вт

Макс.рабочее напруга - 750 В

Робоча температура - -55... +155 С

Монтаж - в отв.

Довжина корпусу L - 48мм

Ширина (діаметр) корпусу W (D) - 9, 5мм

Резистори R4, R13 вибираю типу СП3-38Б 10 кОм. Резистори змінні недротяні підстроювальні одно оборотні з круговим переміщенням рухомої системи. Призначені для використання як вбудовані елементи внутрішнього монтажу виробів для роботи в колах постійного і змінного струмів, в безперервних і імпульсних режимах. Проміжні значення номінальних опорів відповідають ряду Е6 з допусками +20% (до 220кОм);

Рисунок 1.8 Резистори типу СП3-38Б 10 кОм

Номінальна потужність розсіювання - 0, 125Вт

Маса - 0, 8г

Початковий стрибок - 10%

Число циклів переміщення рухомої системи - 500

Температура довкілля  -С -45..+70

Конденсатори С3, С6, С7 фірми ARCTRONICS - керамічні неізольовані.

Вони мають малі габарити, являються дуже дешевими та доступними. І є задовільними при їх параметрах. Призначені для роботи в ланках постійного та пульсуючих струмів, та в імпульсних режимах. Використовуючи конденсатори такого типу дає нам можливість автоматизувати процес виготовлення виробу.

- робоча напруга -50В;

відхилення ємності від номінального значення - ±10%;

інтервал робочих температур -25ºС+85ºС;

температурний коефіцієнт ємності - +3, 3%;

Відносна вологість - до 80%;

Габаритні розміри:

Рисунок 1.9 Конденсатори фірми ARCTRONICS

Також ці конденсатори широкорозповсюдженні та недорогі.

Ці елементи вибрані у зв’язку із їхньою дешевизною, практичністю та доступністю, а також вони влаштовують вимоги даного приладу.

Конденсатори С1, С2, С4, С5, С8 обираю фірми SAMWHA, JAMICON. Оксидно-електролітичні полярні призначені для роботи в колах постійного і пульсуючого струмів, і в імпульсних режимах, також для заряду і розряду в якості накопичувачів енергії. Дані конденсатори є також недорогими.

Рисунок 1.10 Конденсатори фірми SAMWHA, JAMICON.

=5мм, L =11мм, F=2, 5мм.

Електричні параметри:

Діапазон напруг - 50B;

Діапазон ємностей - 0, 47 - 10000мкФ;

Температурний діапазон - 25ºС…+85ºС ;

Розкид ємності - ±20%;

Діодний міст GBU8A фірми WISHAY.

Рисунок 1.11 Діодний міст GBU8A фірми WISHAY

Конфігурація - однофазний

Зворотня напруга - 50 В

Пряма напруга - 1 В

Пік RMS зворотня напруга - 35 В

Максимальний стрибок струму - 200 А

Прямий безперервний струм - 8 А

Зворотній струм IR - 50 мкА

Потужність, що розсіюється - 16 Вт

Максимальна робоча температура -150 ° С

Мінімальна робоча температура - 55 ° C

Діоди VD2, VD4 - 1N4007-E3/54 фірми WISHAY.

Рисунок 1.12 Діод 1N4007-E3/54 фірми WISHAY.

Максимальна пряма напруга - 1000 В

Зворотня напруга  -1, 1 В

Прямий безперервний струм -1 А

Максимальний стрибок струму - 45 A

Зворотний струм ІК - 5 мкА

Оптрон діодний VD3 - AOD130A фірми «ОАО» ОПТРОН. Оптопара діодна, що складається з випромінювача і кремнієвого фотоприймача, виготовлених за епітаксіальної технології, в пластмасовому корпусі, призначені для використання як елементів гальванічної розв'язки в високовольтної електротехнічної тарадіоелектронної апаратури. Маса оптрона не більше 1 м. Коофіцієнт передачі по струму, в залежності від температури, може мінятися від 0.6 до 1.

Рисунок 1.13 Оптрон діодний AOD130A фірми «ОАО» ОПТРОН

Рисунок 1.14 Світлодіоди LL-503(I, G, Y)D фірми LUCKY LIGHT.

Діаметр світло діодів - 5мм

Колір светодіо - жовтий, зелений, червоний

Сила світла - 38-43мкд

Кут огляду - 40 °

Довжина хвилі λd - 590нм

Лінза світлодіодів - матова, кольорова

Cемисегментний Індикатор BA56-11EWA фірми KINGBRIGHT ELECTRONIC. Він володіє малим струмом споживання, легко встановлюється на друковану плату. Висота символу близько 15 мм.

Риунок 1.15 Cемисегментний Індикатор BA56-11EWA фірми KINGBRIGHT ELECTRONIC.

Колір - Зеленый (GaP)

Висота символа - 14.22 мм_F (тип.) - 20 мА

Розмір - 37.6x19.0x8.1 мм

Кількість символів -3_F (тип.) - 2.2 В

Конфигурация - Спільний анод

.5 Конструктивний розрахунок параметрів друкованого монтажу

Розрахунок друкованого монтажу складається з трьох етапів: розрахунок по змінному і постійному струму і конструктивно-технологічний. Розрахунок проводимо в такій послідовності:

) Виходячи з технологічних властивостей виробництва вибираю метод виготовлення - хімічний, клас точності друкованої плати - 3 (ОСТ 4.010.022-85).

) Визначаю мінімальну ширину друкованого провідника по постійному струму для кіл живлення і заземлення:

;(1.4)

де I_max=200мА - максимальний постійний струм, який притікає в провідниках._доп=20А/мм² - допустима густина струму.=35мкм - товщина провідника.

;

3)   Визначаю мінімальну ширину провідника виходячи із допустимого падіння напруги на ньому:

; (1.5)

де =0, 05Ом мм²/м - питомий об’ємний опір.

=0, 31м - довжина провідника.

=0, 6В - допустиме падіння напруги

;

4)   Визначаю номінальне значення діаметрів монтажних отворів:

; (1.6)

де d_E - максимальний діаметр дроту встановленого ЕРЕ

∆d_H.B. - нижнє граничне відхилення від номінального діаметру монтажного отвору- різниця між мінімальним діаметром отвору і максимальним діаметром виводу ЕРЕ_{(R1-R7, R9-R20, С1-С14, DD1, DD2, ZQ1, VT1)}=0.7+0.1+0.2=1мм;_{(XS1, XS2, DA1, DA2, R8)}=0.9+0.1+0.2=1.2мм;_(VD1)=1+0.1+0.2=1.3мм;

Приймаємо такі стандартні діаметри отворів 1; 1, 2; 1, 3.

5) Розраховую діаметри контактних площадок:

_min=D_1min+1.5h_Ф; (1.7)

_min1=0.99+1, 5∙0, 035=1.042мм;_min2=1.15+1, 5∙0, 035=1.203мм;_min3=1.22+1, 5∙0, 035=1.273мм;

де h_Ф - товщина фольги_1min - мінімальний ефективний діаметр площадки:

D_1min=;  (1.8)

_1min1=мм;_1min2=мм;_1min3=мм;

де b_M - відстань від краю просвердленого отвору до краю контактної площадки;

δd і δp - допуски на розташування отворів і контактних площадок;_max - максимальний діаметр просвердленого отвору: