Модуль аналого-цифрового преобразователя (стр. 4 из 6)
Ddно – нижнее предельное отклонение от номинального диаметра монтажного отверстия, мм;
r – разница между минимальным диаметром отверстия и максимальным диаметром вывода ЭРЭ (r = 0,1…0,4 мм).
Рассчитанные значения dмо сводят к предпочтительному ряду отверстий: 0,7; 0,9; 1,1; 1,3; 1,5 мм. При этом следует учитывать, что минимальный диаметр металлизированного отверстия:
dmin Hрас×Y
где Hрас – расчётная толщина платы; Hрас = 1,5 мм.
Y – отношение диаметра металлизированного отверстия к толщине платы (см. табл. 4.8 [1]); Y = 0,33.
dмо1 = 0,6+0,1+0,1 = 0,8 мм, выбираем dмо1 = 0,8 мм;
dмо2 = 0,8+0,1+0,1 = 1,0 мм, выбираем dмо2 = 1,0 мм;
dмо3 = 0,9+0,1+0,1 = 1,1 мм, выбираем dмо2 = 1,1 мм;
dmin = dмо1 = 0,8 мм Hрас×Y = 1,5×0,33 = 0,495 мм,
следовательно, условие для минимального диаметра выполнено.
3.4 Определение ширины проводников
Минимальный диаметр контактных площадок:
, 
; 
, 
Ширина проводников
мм.Определим минимальное расстояние между элементами проводящего рисунка.
Минимальное расстояние между проводником и контактной площадкой:
,где L0– расстояние между центрами рассматриваемых элементов,
d=0.05 – допуск на расположение проводников из [1];
Dmax – максимальный диаметр контактной площадки.
мм, 
мм, 
мм.Минимальное расстояние между двумя контактными площадками:
мм.Минимальное расстояние между двумя проводниками:
мм.3.5 Определение минимальных расстояний между элементами проводящего рисунка
Минимальное расстояние между проводником и контактной площадкой
S1min = L0 – [(Dmax/2+dP)+( Bmax/2+dL)],
где L0 – расстояние между центрами рассматриваемых элементов, мм;
dP – допуск на расположение контактных площадок (табл. 4.8 [5]), мм;
dP = 0,2 мм;dL – допуск на расположение проводников (табл. 4.8 [5]), мм;
dL = 0,05 мм.
S1min = 2,5 – [(2,03/2+0,2)+(0,2/2+0,05)] = 1,135 мм.
Минимальное расстояние между двумя контактными площадками
S2min = L0 – (d + 2×rподр+2dР),
где rподр – ширина контактной площадки на линии между центрами двух рассматриваемых отверстий (рассматриваем rподр, т.к. для обеспечения зазора между контактными площадками необходимо подрезать их до величины rподр в соответствии с [5] стр.110);
S2min = 2,5 – (1,1+2×0,15+2×0,25) = 0,6 мм.
Минимальное расстояние между двумя проводниками:
S3min = L0 – (В'max+2dl);
S3min = 2,5 – (0,2+2×0,1) = 2,1 мм.
Таким образом, параметры печатного монтажа отвечают требованиям, предъявляемым к платам 3 класса точности.
3.6 Расчет платы на механические воздействия
Определяем частоту собственных колебаний печатной платы. В нашем случае печатную плату можно представить пластиной, закреплённой в четырёх точках. Тогда собственная частота колебаний пластины рассчитываются по формуле [1]:
, [1]где а- длина платы , м ; b-ширина платы, м; а=0,185 м; b=0,060м;
М-масса платы с элементами, кг.
М=a*b*h*p*1,5,
где р- удельный вес материала, кг/м3;
М=0,185*0,060*0,002*2,05*1000*1,5=0,068 кг
D- цилиндрическая жесткость, Н*м:
,Где Е- модуль упругости, Н/мм2; Е=3,02*10
Н/м;h-толщина ПП, м; h=0,002 м.
v- коэффициент Пуассона, v=0,22;
=42 H*м;
Проверяем условие вибропрочности по правилу октавы f/f>2, где f – частота колебаний блока (f=70 гц)
1139/70=16>2,
следовательно, проектируемое устройство отвечает необходимым требованиям по вибропрочности.
Рассчитываем коэффициент динамичности для силового возбуждения
,где Sв- амплитуда вынужденных колебаний; Zст- статическое смещение системы
под воздействием силы F0;
e=L/π,
где L- декремент затухания; L=6*10
e =6*10/3,14=0,019
η-коэффициент расстройки,
η=f/f0,
где f- частота возбуждения, f=70 гц; f0-частота собственных колебаний системы
f0=1139 гц;
η=70/1139= 0,06
Рассчитываем коэффициент динамичности для кинематического возбуждения
,где x0-амплитуда вибросмещения основания;
.Так как Кдин приблизительно равен 1, печатный узел будет устойчив к вибрациям.
Определим условную частоту ударного импульса ω
ω = p/t,
Где t – длительность ударного импульса, с.
t =1/f=1/70=0,0143с,
ω =3,14/0,0143=219,6 рад/с,
Определяем коэффициент передачи при ударе.
Для прямоугольного импульса: К’у=2sin (π/2v).
Для полу синусоидального импульса: К ’’у=2v/(v+1)cos(π/2v).
где v- коэффициент расстройки;
n = ω/2pf0 =219,6/2*3,14*1139=0,03,
К ’у= 2*sin(3,14/2*0,03)=0,147,
К ’’у=2*0,03(0,03*0,03+1)cos(3,14/2*0,03)=0,041.
Рассчитаем ударное ускорение :
ау=НуКу ,
где Hy-амплитуда ускорения ударного импульса, м/с;
Ну=147 м/c (исходя из 3 группы по механическим воздействиям);
a'y=147*0,147=21,6 м/с,
a’’y=147*0,041=-6,03 м/с.
Определяем максимальное относительное перемещение.
Для прямоугольного импульса
Для полусинусоидального импульса
; 
.Проверяем выполнение условий ударопрочности по следующим критериям:
- для ЭРЭ ударное ускорение должно быть меньше допустимого, т.е.
ау<aу доп ,
где aу доп определяется из анализа элементной базы,
Для конденсатора КМ10-23 ау.доп= 50 м/с2;
ау= 21,6 м/c<ау доп=50 м/с; следовательно выполняется условие
-для печатных плат с ЭРЭ
Zmax<0,003b,
где b-размер стороны ПП, параллельно которой установлены ЭРЭ, м
b=0,185
0,000058 м<0,003*0,185=0,00055, следовательно, условие выполняется.
Частным случаем ударного воздействия является удар при падении прибора.
Действующая при этом нагрузка находиться следующим образом.
Определяем относительную скорость соударения
V0=Vу+Vот,
где Vу= скорость прибора в момент соударения;
Vу=(2gH),
где Н- высота падения РЭС, м; Н=0,75 м;
g- ускорение свободного падения , м/c ; g= 9,8 м/c.
Vу=(2*9,8*0,75)=3,84 м/c
Определим скорость отскока.
Vот= VуКв,
где Кв- коэффициент восстановления скорости
Vот = 3,84*0,94=3,6 м/c
V0= 3,84+3,6= 7,44 м/с
Определяем действующее на прибор ускорение
ап=Vo/2Hy;
ап=7,44/2*0,75= 36,9 м/с.
Проверяемым условие ударопрочности по неравенству
aп<ап min,
где ап min= 40 м/c для наиболее уязвимого элемента исследуемой
электрической схемы.
36,9 м/c< 40 м/c – условие выполняется.
4. ОЦЕНКА КАЧЕСТВА
4.1 Расчет надежности по внезапным отказам
В начале для определённого класса объектов выбирается один из типов показателей надёжности: интервальный, мгновенный, числовой таблица 6 в [1]. Из нее выбираем, с учетом вида объекта (ремонтируемый с допустимыми перерывами в работе), числовые показатели надежности, т.е. mt – средняя наработка между отказами, mB – среднее время восстановления объекта, КГ – коэффициент готовности. Таким образом, при конструкторском проектировании РЭС не требуется рассчитывать все ПН, необходимо, прежде всего, определить вид объекта и выбрать те ПН, которые наиболее полно характеризуют надёжностные свойства разрабатываемого объекта.
Для дальнейшего выбора показателей надежности установим шифр из четырёх цифр, по рекомендации таблицы 4.21 [5]: 2312. Что соответствует: по признаку ремонтопригодности — ремонтируемому (2), по признаку ограничение продолжительности эксплуатации— режим использования по назначению – непрерывный (1), по признаку доминирующий фактор при оценке последствий отказа – факт выполнения или не выполнения изделием заданных ему функций в заданном объеме(2).
Исходя из этих данных определяются показатели надежности. Полученные результаты сравниваем с таблицей 6 [1]. Окончательно получаем, что в связи с тем, что блок ремонтируемый, восстанавливаемый, с допустимыми перерывами в работе, то ПН будут mt, mв, Кг, Т. е. мы выбрали числовые ПН: наработку на отказ – mt, среднее время восстановления объекта – mв, коэффициент готовности – Кг.