Разработка конструкции ШИ -стабилизатора тока (стр. 2 из 4)
Вариант корпуса на рис. 2.2. В этом корпусе плата размещена вертикально и крепится на боковой стенке. На дне стоит трансформатор. В нижней части лицевой панели расположены клеммы, затем выше органы управления . Таким образом основной вес прибора расположен в нижней его части. Данная конструкция меньше остальных вариантов по ширине и длине, но значительно превосходит их по высоте. Из недостатков: стабилизатор с такой высотой и достаточно маленьким основанием не обладает хорошей устойчивостью.
Корпус на рис. 2.3. Такая форма корпуса хороша для переноски, сверху будет ручка. Печатная плата и трансформатор расположены в одну линию. Данная конструкция устойчива, но габариты ее велики. Поскольку на лицевой панели большое количество элементов управления, лицевая панель будет широкой, и по краям прибора будет много свободного места.
Наиболее предпочтительным вариантом выглядит корпус на рисунке 2.1.
Рассмотрим детальнее выбранный вариант конструкции и составные части прибора. Конструкция прибора приведена на рис. 3.
Корпус источника выполнен в форме коробки, состоящей из деталей: лицевой и задней панели ,нижней и верхней крышки, стяжки, шасси и ручкой для переноски. Крепление происходит за счет гаек и болтов, расположенных в боковых ответвлениях задней и лицевой панелях. Печатная плата крепится на шасси винтовым соединением. При снятии крышки перед потребителем предстают все элементы прибора. Шнур питания крепится на специальном фиксаторе . Он надежно сжимает шнур, не давая ему смещаться.
Рис №3. состав и конструкция корпуса.
2.2. Состав лицевой панели
Варианты компоновки лицевой панели приведены на рис 5-7. При разработке лицевой панели следует стремиться получить равновесие форм и удобство пользования прибора.
Рис.5 Вариант лицевой панели.
Рис.6 Вариант лицевой панели.
Рис.7 Вариант лицевой панели.
Лицевая панель на рис № 5 является представителем симметричных лицевых панелей. Площадь элементов слева равна площади справа. Органы регулировки (переменный резистор и кнопки) отделены от опасного места клемм напряжения. Следствием будет увеличение габаритов прибора.
Рассмотрим рисунок №6. является представителем ассиметричных лицевых панелей. Данная лицевая панель хороша тем, что в одной ее части находятся элементы управления, а в другой клеммы питания Ручка калибровки находится слева, при регулировании выходного напряжения рука не будет заслонять показания светодиодов.
Вариант лицевой панели на рисунке 7 также ассиметричный. Ручка амплитуды расположена в центре лицевой панели, это облегчает регулировку выходного тока. Но переменный резистор расположен слишком близко к клеммам, а также при регулировке рукой будут заслоняться показания светодиодов. Все элементы управления расположены в две линии, что увеличивает эстетические свойства лицевой панели. Сетевой переключатель расположен в левом вернем углу для удобства ее включения.
Я выбираю лицевую панель, показанную на рисунке №7. Исходя из особенностей прибора, габариты его будут меньше при такой расстановке.
3.Расчетная часть
3.1 Расчет платы печатной
Покажем размещение и размеры областей на печатной плате
Рис.12
Краевые поля X1,X2,Y1,Y2 – необходимые для удобства изготовления и закрепления платы. Размеры краевых полей X1,X2,Y1,Y2 выбираются, прежде всего, исходя из способа закрепления платы в приборе. Крепление осуществляется винтами, значит в месте установки винтов размеры полей должны превышать диаметр головки винта, а в остальных местах ширина поля выбирается кратной шагу координатной сетки.
Для платы был выбран шаг координатной сетки 2,5 мм.
Для обеспечения минимизации размеров печатной платы, а следовательно, и всего прибора выберем X1=X2=Y2=2,5мм. Y1= 0.2 мм.
Определим размер зоны присоединения, на которой размещаются контактные площадки, обеспечивающие электрическое соединение с внешними цепями.
Xпр = N*DK1+(N+1)*SZпр = 17*1,8+(17+1)*0,7 = 35,7 мм.
Yпр = DK1+6* Tпп = 1,8+6*1 = 7,8 мм.
Теперь определим размеры коммутационной зоны, на которой дорожки подходят к краю платы
YK=(N-1)*XA/2+SZ(N+1)/2=(17-1)*0,5/2 +0,7*(17+1)/2 = 8,5 мм.
XK = YF
Функциональная область XF*YF=SF, где размещаются элементы электрической схемы и соединительные проводники.
Итак, чтобы определить размеры ФУ, нужно:
Выписать из справочника размеры элементов XU, YU, ZU, Z0 и занести их в таблицу.
Таблица 5. Установочные размеры элементов
№ | Позиционное обозначение | Название элемента | ВарУст | Кол-во (N) | Установочные размеры | SE, мм2 | |||
| ZO | XU | YU | ZU | ||||||
| 1 | С2 | К50-22 | 180 | 1 | 1 | 21 | 21 | 42 | 441 |
| 2 | С1-С7 | К10-17 | 180 | 6 | 1 | 3.2 | 4 | 12 | 72 |
| 3 | DD1 | K561TP2 | 330 | 1 | 1 | 50 | 15 | 3 | 750 |
| 4 | R1,R3-R12,R14-R22 | C2-33 | 140 | 20 | 1 | 10 | 2 | 3 | 400 |
| 5 | R2 | СП3-38А | 390 | 1 | 1 | 8 | 5 | 5,2 | 40 |
| 6 | L1 | ДМ-0.2 | 140 | 1 | 1 | 34 | 14 | 13 | 476 |
| 7 | VD1 | Д814Д | 390 | 1 | 1 | 15 | 7 | 10 | 105 |
| 8 | VD2 | КС133А | 390 | 1 | 1 | 15 | 7 | 10 | 105 |
| 9 | VD3 | КД 521А | 390 | 1 | 1 | 4 | 2 | 4 | 8 |
| 10 | VT1 | КТ117А | 190 | 1 | 1 | 7 | 6 | 13.5 | 42 |
| 11 | VT2,VT8,VT9 | KT312B | 190 | 3 | 1 | 7.3 | 7.3 | 30 | 157 |
| VT3-VT7 | KT208A | 190 | 5 | 1 | 6 | 7 | 13.5 | 210 | |
| Итого | ZUmax | 42 | 1631 | ||||||
Площадь всех элементов на плате SE = 1631 мм2
Размеры печатного узла по третьей координате Z образуется размерной цепью.
ZP = ZU+h+ZO = 42+1+1= 44мм
ZU = max(ZU1,…,ZUk)
ZO = max(ZO1,…,ZOk)
h - толщина материала платы
ZUk,ZOk – высота монтажа элементов с обоих сторон платы (установочные размеры).
Для печатной платы выбран материал СФ2-35-1. Это стеклотекстолит фольгированный двухсторонний. Толщина фольги равна 35 мкм, толщина платы 1мм. Метод изготовления комбинированный.
С учетом зазоров между элементами, общая площадь для элементов электрической схемы можно представить как площадь функциональной поверхности SF:
SF = SE / CZ
CZ – коэффициент заполнения (0,1<CZ<0,2 при наличии микросхем)
Для определения размеров функциональных областей необходимо ввести коэффициент формы платы CF.
CF = XF. YF = (1…3)
XF = √ (SF. CF)
YF = √ (SF / CF)
Вычислим площадь функционального узла SF и найдем размеры печатного узла при различных коэффициентах заполнения CZ и коэффициентах формы CF:
На моей печатной плате одна коммутационная область, поэтому размеры печатного узла находятся по следующим формулам:
XP = X1+XF +X2
YP = Y1+YF+YK1+Yпр+Y2
Таблица 6. Размеры печатных плат
| CZ | CF | XF | XP | XP округл. | YF | XP | YP округл. |
0,1 | 1,25 | 192,8 | 203 | 210 | 134,2 | 144 | 150 |
| 1,5 | 206,4 | 206 | 210 | 124,3 | 134 | 140 | |
| 1,75 | 240,9 | 249 | 250 | 116,5 | 127 | 140 | |
| 2 | 230,6 | 231 | 240 | 110,3 | 120 | 120 | |
0,15 | 1,25 | 166,6 | 177 | 180 | 93,3 | 103 | 105 |
| 1,5 | 177,7 | 188 | 190 | 85,1 | 95 | 100 | |
| 1,75 | 187,9 | 148 | 150 | 78,8 | 89 | 90 | |
| 2 | 207,5 | 207 | 210 | 73,7 | 84 | 90 | |
0,2 | 1,25 | 151,0 | 161 | 170 | 80,8 | 91 | 100 |
| 1,5 | 160,6 | 170 | 180 | 73,7 | 84 | 90 | |
| 1,75 | 169,5 | 179 | 180 | 68,3 | 78 | 80 | |
| 2 | 177,7 | 188 | 190 | 63,9 | 74 | 80 |
Наиболее оптимальным для данной платы будет выбор CZ=0,2 и CF=1,5.
При таких параметрах CF,CZ плата имеет наименьшие размеры.Такой коэффициент формы выбран для того чтобы эта печатная наилучшим способом вписалась во внутреннюю компоновку элементов в корпусе. Окончательные размеры платы согласно ОСТ 4.010.020-83. составят:
XP1хYP1xZP1 = 180х90х44 мм.
3.2.Определение внутренних размеров корпуса
Определим внутренние размеры корпуса, внутри которого размещены печатная плата и трансформатор. Размеры печатных плат А1: XP1´YP1´ZP1 = 180х90х44мм. Составим компоновочный рисунок прибора.
Рис.13 Компоновочная модель корпуса. Вид сверху.
Рис.14 Компоновочная модель корпуса. Вид сбоку.
По данным сортировочной таблицы (см таблица 3) можно определить максимально выступающие элементы, которые будут влиять при расчетах зазоров внутри корпуса.