ФЭА / АИТ / Курсовая работа "ПРИБОР РАДИОАКТИВНОГО КАРОТАЖА РКМ-3Ц"
(автор - student, добавлено - 8-01-2014, 21:54)
СКАЧАТЬ:
Введение Под проектированием понимается процесс создания прототипа прообраза объекта, необходимого для изготовления объекта. Под объектом проектирования понимают любой объект еще не существующий в действительности. Это могут быть машины, процессы, вычислительные системы, системы управления и т. д. В процессе проектирования приходится перерабатывать и использовать большое количество информации, технических данных, большое количество вычислений. Поэтому в современных системах проектирования активно используют систему автоматического проектирования (САПР). САПР – это комплекс программно – технических средств автоматического проектирования взаимосвязанных с необходимыми подразделениями проектной организации, выполняющих автоматическое проектирование. Особенности проектирования сложных систем управления. При создании сложных технических систем временная регламентация работ обуславливает выделение этапов проектирования, а детализация представлений о системах и подсистемах с отображением их свойств с определенной степенью подробности обуславливает выделение уровней проектирования. Типовыми этапами проектирования являются следующие: Этап научно-исследовательских работ, т.е. технического предложения. Данный этап оканчивается формулированием принципиальных возможностей построения системы, определением ее основных физических и технических средств, элементов структуры и программного обеспечения, анализом влияния различных видов отказов на основные характеристики системы и ее компонентов. Этап эскизного проектирования. Включает в себя детальную проработку возможности построения системы, укрупненную, функционально-логическую и конструкторско-технологическую реализацию ее подсистем, синтез различных устройств или применение типовых решений, обеспечивающих выполнение заданного закона функционирования, а также защиту от отказов и сбоев в
условиях влияния помех, а также эффективное преобразование информации и сопряжение подсистем друг с другом и с устройствами ввода-вывода и магистралями, разработку структуры программного обеспечения. Этап технического и рабочего проектирования. Заканчивающиеся проработкой принятых программно-аппаратных решений, схемотехники и конструкций отдельных устройств, блоков, подсистем и системы в целом с учетом заданных технико-экономических критериев оптимизации, технических и эксплуатационных ограничений. Этап рабочих испытаний, оканчивающийся экспериментальной проверкой выбранных решений по системе, оценкой точностных, временных, надежностных характеристик на соответствия требованиям технического задания. В данной курсовой работе проектируется печатная плата для электрической схемы прибора радиоактивного каротажа РКМ-3Ц. Печатная плата это изделие, представляющее собой изоляционное основание с нанесённым на его поверхность плоскими печатными проводниками, монтажом или печатной схемой. Основными достоинствами печатных плат являются: увеличение плотности монтажа и возможность микроминиатюризации изделий, гарантированная стабильность электрических характеристик, повышенная стойкость к климатическим и механическим воздействиям, унификация и стандартизация конструктивных изделий, возможность комплексной автоматизации монтажно-сборочных работ. Основным направлением при разработке и создании печатных плат является широкое применение автоматизированных методов проектирования с использованием ЭВМ, что облегчает процесс разработки и сокращает продолжительность всего технологического цикла. В данной курсовой работе для создания печатной платы будет использована программа DipTrace. Эта программа автоматически проектирует печатную и монтажную плату изделия по ее электрической схеме, имеет большой выбор элементов около 40 тысяч, возможность редактирования элементов и корпусов; удобство и простота при ее использовании значительно экономит время и средства.
Скважинный прибор радиоактивного каротажа РКМ 3Ц предназначен для регистрации на каротажную диаграмму характера изменения мощности естественного гамма-излучения горных пород или отложений радиоактивных солей на стенках труб в скважинах (канал гамма – каротажа (ГК)), вторичного гамма-излучения, возникающего при поглощении нейтронов в окружающей прибор среде (канал нейтронного гамма – каротажа (НГК)), а также вторичного нейтронного излучения (канал нейтрон – нейтронного каротажа – ННК). Прибор должен эксплуатироваться с каротажным регистратором «ГЕКТОР» и блоком питания типа Б5- 50 (Б5-49) или аналогичными по техническим и метрологическим характеристикам регистраторами и блоками питания. В качестве канала связи прибора с наземной панелью используется одножильный бронированный кабель длиной 3000 м. В скважинном приборе и в наземных приборах осуществляется преобразование измеряемых параметров в электрические сигналы. Блок питания Б5-50 (Б5-49) служит для питания блока управления от сети переменного тока 220 В или от бортового аккумулятора. Протокол обмена информации скважинного прибора РКМ-3Ц с вторичным блоком — кодоимпульсная в коде Манчестер-2. Связь односторонняя от прибора к регистратору, поэтому невозможно передавать команды скважинному прибору. Блок-схема прибора РКМ-3Ц представлена на рис 1.
Рис. 1. Блок – схема прибора РКМ-3Ц
3.1 Основные параметры и размеры: Габаритные размеры: Диаметр 32 мм Длина, не более 2100 ±5 мм Масса, не более 10 кг. Диапазон рабочих температур, 278…353 К (5…120°С) Максимальное внешнее гидростатическое давление окружающей среды 30 МПа. Количество регистрируемых параметров 3. Потребляемая мощность, не более 5 Вт. Диапазон регистрации, от 7,16*10-14 до 500*10-14 А * кг-1 (1…50 мкР * ч –1) Длина зондов каналов НГК-500 мм, ННК-250 мм. Расстояние от точки записи канала ГК до источника нейтронов 1790 мм. 1.1.10. Уровень «снимаемой» радиоактивной загрязнённости с наружной поверхности прибора: по альфа - излучению, не более – 5, по бета – излучению, не более – 2000 частиц * Мин –1 * см –2 . 1.1.11.Поток нейтронов с боковой поверхности используемого источника полоний бериллиевый 701.528.1001 тип I (Ро + Ве) ТУ 95.504-78. с –1 (нейтрон/с) ж, не более -1 * 10 –7 с –1 1.1.12. Плотность потока нейтронов на расстоянии 1м от поверхности прибора с источником, на более 80*10 –4 * с –1 * м -2
3.2 Устройство прибора РКМ-3Ц Прибор РКМ3Ц состоит из двух основных узлов (Приложение 1, Рис. 1) электронного блока (поз. 5) с приборной головкой, помещенного в охранный кожух (поз. 3) и зондового устройства (поз.6) с камерой источника ионизирующих излучений (поз.7). Все соединения герметизируются с помощью стандартных уплотнительных колец. Приборная головка имеет унифицированное окончание под кабельный наконечник по ГОСТ 14213-81.
3.2.1 Электронный блок. Детали и узлы электронного блока (Приложение 1, Рис. 1) смонтированы на общем шасси, соединенном с приборной головкой (поз 1.). Элементы электрической схемы, за исключением детекторов и трансформаторов смонтированы на печатных платах с двусторонним монтажом. Плата делителя, механически жестко связана с ламповой панелью ФЭУ, помещена в изоляционный стакан и установлена совместно с фотоумножителем и кристаллом в лавсановую гильзу, закрытую с одной стороны пробкой с подпружиненным фиксатором, с другой – пробкой, закрепляющейся в рабочем положении винтами в момент установки гильзы на шасси. С целью вибропрочности и ударопрочности детектор амортизируется прокладкой из поролона и резиновым кольцом. Плата формирователей, стабилизации, выпрямителя, генератора, ограничителя и контроллера устанавливаются на стойках непосредственно на шасси и закрепляются винтами. Для облегчения сборочных операций и повышения ремонтопригодности прибора там же установлены расшивочные колодки. 3.2.2 Зондовое устройство. Зондовое устройство, основное назначение которого обеспечить необходимое расстояние между источником ионизирующих излучений и детектором, а также экранизацию детектора от прямого излучения, состоит из кожуха, внутри которого вставлены цилиндрические экраны из свинца и эбонита, закреплённые с помощью металлической пробки с резьбой, и камеры источника. Камера герметично закрывается специальной подпружиненной пробкой с бойонетным фиксатором. На корпусе камеры нанесён нестирающийся знак радиационной опасности. В случае нарушения целостности знака, в результате небрежного обращения, последняя должна быть восстановлена. Для этого используется подкрашенный сухим анилиновым красителем эпоксидный компаунд на основе смолы ЭД-16 ГОСТ 10587-84, наносящийся на предварительно обезжиренную поврежденную поверхность знака. В процессе эксплуатации и проведении ремонтных работ запрещается замена материала кожуха, кожуха зондового устройства и камеры с пробкой, изготовленных из нержавеющей стали (см. приложение).
3.3 Принцип работы прибора РКМ-3Ц Прибор РКМЗЦ имеет три регистрирующих канала (канал ГК, канал НГК, канал ННК) в составе 3-х блоков детектирования, 3-х формирователей, контроллера с выходным усилителем телеметрии, а также системы высоковольтного электропитания в составе генератора, выпрямителя, ограничителя. Все три канала выполнены по идентичной схеме. Блоки детектирования состоят из фотоумножителей ФЭУ-102 с делителями напряжения R1…R12 и детекторов ионизирующего излучения на основе монокристаллов йодистого натрия NaJ (TI), размерами 16 х 40 (принципиальная электрическая схема электронного блока представлена в приложении 4) При попадании в детектор гамма - кванта на анодной нагрузке ФЭУ-R14 выделяется импульс отрицательной полярности, который через усилитель на полевом транзисторе КП 303Б подается на формирователь выполненный на микросхеме 521СА3. С выхода формирователей импульсы напряжения подаются на входы IN-1, IN-2, IN-3 контроллера. Контроллер прибора состоит из двух микропроцессоров PIC16C73 и датчика температуры К1019ЕМ1. Импульсы 1N-1, IN-2, IN-3 поступают на входы RA4 (DD2), RC0 (DD1), RA4 (DD1) микропроцессоров, где с помощью встроенных таймеров/счетчиков происходит подсчет импульсов за время 25 миллисекунд. После этого возникает прерывание, по которому происходит обмен данными между двумя микропроцессорами по интерфейсу SPI, и полученные значения количества импульсов за 25 мс переписываются в регистры, предназначенные для отправки данных в наземную часть. Следующим шагом является считывание значения температуры с датчика К1019ЕМ1 с помощью встроенного в микропроцессор DD2 10-ти разрядного АЦП, и затем происходит выход из программы обработки прерывания. С выхода PIC-процессора DD2 результаты измерений по каналам в коде Манчестер-2 через каждые 55 мс подаются на входы выходного усилителя. Выходной усилитель выполнен на транзисторах VT1 и VT2 типа КТ630 по трансформаторной схеме. Со вторичной обмотки трансформатора Т1 выходные импульсы подаются на жилу кабеля ЖК. По этой же линии осуществляется питание прибора постоянным током напряжением 35В. Питание фотоумножителей в приборе осуществляется от высоковольтного блока, состоящего из задающего генератора, выпрямителя и стабилизатора напряжения. Задающий генератор выполнен на операционном усилителе по схеме несимметричного мультивибратора. Период колебаний мультивибратора задается цепью R4, R6, С1, а длительность импульса обеспечивается шунтированием резистора R6 диодом VД1. С выхода 6 мультивибратора через цепочку R8, С3 колебания поступают на усилитель мощности на транзисторе VT1 и трансформаторе Т2. С вторичной обмотки трансформатора Т2 переменное напряжение поступает на выпрямитель, выполненный по схеме удвоения напряжения на диодах УД1, УД2 и конденсаторах C1, C2. С выхода выпрямителя напряжение через резисторы R2..R4 поступает на катоды фотоумножителей. Подбором резисторов R2...R4 регулируется рабочее напряжение ФЭУ. Стабилизация высокого напряжения осуществляется за счёт регулирования напряжения питания усилителя мощности с помощью интегрального стабилизатора напряжения DА1 типа 142ЕН2Б. Напряжение, снимаемое с коллектора VT1 усилителя мощности, выпрямляется диодом VД4, фильтруется RC фильтром C4, R10, C5 и подаётся на делитель R11, R12 c которого на вывод 12 стабилизатора DA1 подаётся сигнал рассогласования. 3.3.1 Зарядка камеры. Для обеспечения требований техники безопасности при операциях зарядки и разрядки камеры источником нейтронов используется специальный манипулятор. Операции зарядки и разрядки производятся следующим образом: - зажать корпус камеры в любом зажимном устройстве, обеспечивающем свободный доступ к открытому концу её, в горизонтальном положении ( при этом необходимо следить за тем, чтобы не повредить знак радиационной опасности); - плотно одеть и поворотом в право до упора зафиксировать пробку на разрезном конце манипулятора (в случае неплотной посадки необходимо разжать разрезанный конец манипулятора); - вставить источник в корпус камеры при помощи ручного дистанционного инструмента производства В/о «Изотоп»; - вставить пробку камеры с помощью манипулятора; - усилием «от себя» до упора и поворотом вправо зафиксировать пробку; - усилием «от себя» освободить манипулятор; - манипулятором РКМ-32А-00-00-03 поместить камеру с источником в контейнер КНК-П; - при разрядке камеры в начале с помощью манипулятора создав усилие «от себя» и поворачивая влево до упора расфиксировать пробку, а затем усилием «на себя» извлечь её и удалить из корпуса камеры источник. Работа на скважине. Положите прибор на мостки ближе к устью скважины. Снимите защитные колпаки и предохранительные заглушки с прибора. убедитесь внешним осмотром в отсутствии механических повреждений прибора и уплотнительных колец. При необходимости замените
уплотнительные кольца и смажьте места уплотнений и резьбовые соединения техническим вазелином. Подсоедините кабельный наконечник к голове прибора. Подготовьте к работе каротажную станцию, «ГЕКТОР» и персональный компьютер РС согласно инструкций по работе с приборами РК и соберите схему включения прибора. Подайте питания на прибор согласно паспортных данных и убедитесь в работоспособности каналов прибора. Подсоедините камеру с источником нейтронов к прибору, используя дистанционный инструмент указанный. ВНИМАНИЕ ! В это время вблизи прибора не должны находиться посторонние люди. Включите питание, опустите прибор в скважину, при необходимости направляя нижний конец прибора дистанционным инструментом. Дайте команду о спуске прибора в скважину. Скорость спуска не должна превышать 1,0 м * с –1 , а при подходе к забою 0,14 м * с –1 . Включите питание прибора и регистратор «Гектор» в режиме РК и произведите запись кривых согласно инструкции по эксплуатации на регистратор и методических указаний на проведение исследований методами РК в скважинах. Описание микросхем
Микросхема К521САЗ Микросхем представляет собой компаратор напряжения, Содержат 51 интегральный элемент. Корпус типа 3101.8-1, масса не более 1,6 г. Назначение выводов: 1 — эмиттерный выход; 2—вход не-инвертирующий; 3 — вход инвертирующий; 4 — напряжение питания (-Un), 5 — балансировка; 6 — стробирование, балансировка; 7 — коллекторный выход; 8 — напряжение питания (Un).
Электрические параметры Номинальное напряжение питания ±15 В ±1% Напряжение смещения нуля: <3 мВ Остаточное напряжение < 1,5 В Средний входной ток: 100 нА Разность входных токов: <10нА Ток потребления: от положительного источника питания: <6 мА от отрицательного источника питания < 5 мА Коэффициент усиления напряжения > 150 х 103 Время задержки выключения < 300 нс
Корпус типа 3101.8-1 Число выводов 8 Dмакс,мм 8,5 D1макс, мм 4,7 А2макс,мм 9,4 Длина выводов 15
Микросхема К142ЕН2Б Микросхемы представляют собой стабилизаторы напряжения компенсационного типа с регулируемым выходным напряжением положительной полярности 12...30В и током нагрузки 150 мА. Имеют защиту от короткого замыкания и перегрузок и схему дистанционного выключения внешним сигналом. Для регулировки выходного напряжения применяется внешний делитель. Для повышения стабильности предусмотрен вывод для подключения внутреннего источника опорного напряжения к внешнему источнику питания. Содержат 24 интегральных элемента.Корпус типа 4112.16-15. Масса микросхем в корпусах не более 1,4 г.
Основные схемы включения К142ЕН2Б Где R1, R2 — делитель выходного напряжения; R3 — резистор нагрузки, С7, С2 — корректирующие конденсаторы; СЗ, СА — выходные конденсаторы. Назначение выводов: 2 — фильтрация; 4 — вход 2; 6 — опорное напряжение; 8 — общий (- 6/п); 9 — выключатель; 10, 11 — защита по току; 12 — регулировка выхода; 13 — выход 1; 14 — выход 2; 16 — вход 1.
Корпус типа 4112.16-15. Число выводов 16 Dмакс,мм 12 Емакс, мм 9,6 Амакс,мм 5 Нмакс,мм 30,2
Общие рекомендации по применению Крепление ИС к печатной плате осуществляется методом распайки выводов корпуса. При этом радиатор также распаивается: к металлической теплоотводящей шине, закрепленной на печатной плате,™ в случае использования дополнительного тепло-отвода, к печатной плате — без использования дополнительного теп-лоотвода. Формовка выводов ИС не допускается Металлическая шина или печатная плата должна быть изолирована как от «+» и «-» входного и выходного напряжений, так и от заземления (общего вывода). Контакт корпуса ИС с токопроводящими и заземленными элементами аппаратуры не допускается. Допускается заземление (соединение с общим выводом) как «+», так и «-» выходного напряжения ИС; при этом «+» и «-» выходного напряжения (аккумулятора, выпрямителя, фильтра) должны быть изолированы от заземления (общего вывода). Не рекомендуется подведение каких-либо электрических сигналов, в том числе шин «питание» и «земля» к незадействованным выводам корпуса ИС. Разрешается производить монтаж ИС 2 раза, демонтаж 1 раз.
Электрические параметры Выходное напряжение при Uвх=20 В, UВых=50 мА ±0.5 В Минимальное падение напряжения при UВых= 150 мА: < 2.5 В Ток потребления при UBX=40 В, UВых = 30В < 4 мА Нестабильность по току при UBX= 16,5 В, UВых = 12 В < 4,4%/А Дрейф выходного напряжения (за 500 ч): При UВх=40В Iвых=50 мА .. < 0 5% Температурный коэффициент напряжения при UВх = 12 В < 0.01% / °С Предельно допустимые режимы эксплуатации Максимальное входное напряжение 40 В Минимальное входное напряжение 30В Минимальное выходное напряжение при Т = -45...+ 85 "С 12 В Максимальный выходной ток (с учетом тока внешнего делителя) при РРаС < Ррас,мах во всем диапазоне входных и выходных напряжений .... 150 мА Максимальная рассеиваемая мощность при Т =-45...+55 °С 0,8 Вт
при Т = + 85 °С 0,55 Вт при Т=-10..+55°С 0,8 Вт Максимальная импульсная рассеиваемая мощность при длительности импульса до 1с с периодом повторения не менее 5 мин <=3Pрас,макс Примечание Pрас,макс в промежуточном диапазоне температур снижается по линейному закону. Непрерывная работа в предельных режимах разрешается не более 1 ч. Пожароопасный аварийный режим: РРАС = 0,95 Вт, Uвых = 180 мА. Микросхема PIC16C73 Характеристика микроконтроллеров:
DC - 20МГц, тактовый сигнал DC - 200нс, один машинный цикл До 8к х 14 слов FLASH памяти программ
- < 0.6 мА @ 3.0В, 4.0МГц 20мкА @ 3.0В, 32кГц < 1 мкА в режиме энергосбережения.
В документации описывается работа четырех микроконтроллеров (PIC16F873, PIC16F874, PIC16F876 и PIC16F877). Микроконтроллеры PIC16F873/876 выпускаются в 28-выводном корпусе, a PIC16F874/877 в 40-выводном. В микроконтроллерах PIC16F873/876 ведомый параллельный порт не реализован.
На рисунках 1-1, 1-2 показаны структурные схемы 28-выводных и 40-выводных микроконтроллеров, а таблицах 1 -1, 1-2 представлен список выводов.
II Практическая часть Принципиальная электрическая схема прибора радиоактивного каротажа РКМ-3Ц Смоделируем принципиальную электрическую схему на базе рассмотренных в теоретической части микросхем. Основной критерий синтеза электрических схем аппаратуры на интегральных микросхемах – минимизация числа микросхем и их внешних соединений. Другой критерий – функциональная однородность, т.е. максимальное использование элементов с одинаковыми функциями. Это обуславливает унификацию схемы, что в свою очередь, ведет к снижению ее стоимости. Для построения принципиальной электрической схемы воспользуемся пакетом прикладных программ Novarm DipTrace, приложением Schematic. Программа DipTrace имеет свои билиотеки, в которых находятся более 40 тысяч микросхем и элементов от различных зарубежных производителей. Так как данная схема состоит только из отечественных микросхем, то для построения соответствующей печатной платы нам необходимо найти зарубежные аналоги отечественных микросхем. Также, нам необходимо будет разобраться с соответствием выводов зарубежных микросхем выводам отечественных. Программный пакет DipTrace представляет собой полнофункциональную систему для разработки принципиальных схем и печатных плат. Включает в себя четыре программы: 1. DipTrace – проектирование плат с удобной интерактивной и автоматической трассировкой. 2. Schematic – создание принципиальных схем с последующей возможностью перевода их в платы. 3. ComEdit – редактор корпусов для печатной платы. 4. SchemEdit – редактор компонентов. Рисование символов схемотехники и связка их с корпусами.
Спроектированная принципиальная электрическая схема приведена в Приложении 2. Перечень элементов схем приведен в спецификации (Приложение 6). Печатная плата Основой печатной платы, далее (ПП), является подложка из стеклотекстолита - диэлектрика, представляющего собой спрессованные листы стеклоткани, пропитанной эпоксидным компаундом (смолой). На поверхности стеклотекстолита находится токопроводящий слой медной фольги (проводник). Типовая толщина проводника - 0,035 и 0,018мм. Этот слой является обязательным для всех классов ПП. После проведения определенных технологических операций, остаются только нужные элементы этого проводника (токопроводящие "дорожки", контактные площадки). В зависимости от того, сколько таких слоев имеет ПП, она может попадать в один из трех нижеприведенных классов: 1. Односторонние (однослойные). Проводник присутствует только на одной стороне ПП. 2. Двухсторонние (двухслойные). Проводник присутствует на обеих сторонах ПП. 3. Многослойные. Они представляют собой как бы слоеный пирог из двухсторонних плат, между которыми проложены прокладки из стеклоткани, пропитанной в эпоксидной смоле. Как правило, на ПП наносится паяльная маска (она же "зеленка") - слой прочного материала, предназначенного для защиты проводников от попадания припоя и флюса при пайке, а также от перегрева. Маска закрывает основную часть поверхности ПП и оставляет открытыми только контактные площадки, которые будут использоваться в дальнейшем при монтаже (пайке), радиоэлектронных компонентов на эту ПП. Кроме паяльной маски на ПП наносят маркировку. Маркировка наносится краской на поверхность ПП, специализированным методом, называемым сеткография или фотопроявление.
Применяется для удобства монтажа (пайки) радиоэлектронных компонентов на ПП. Она может нести в себе следующую информацию: контур компонента, его сокращенное название и позиционное расположение на ПП, а также другую техническую информацию. Большую часть элементов современных электронных устройств размещают на печатных платах, представляющих собой диэлектрическое основание с отверстиями и проводящим рисунком. Это не относится к крупногабаритным элементам (силовым трансформаторам, радиаторам мощных транзисторов, электронно-лучевым трубкам), а также к элементам, которые требуется устанавливать на передней панели аппаратуры (цифровые и сигнальные индикаторы, органы регулирования, электромеханические стрелочные приборы). Печатные платы выполняют обычно из фольгированного стеклотекстолита – пластика на основе стекловолоконной ткани, покрытого с одной или двух сторон медной фольгой. Толщина диэлектрика составляет 0,8–3 мм, а толщина фольги 0,02 – 0,1 мм. Рисунок печатной платы, определяющий конфигурацию проводникового и диэлектрического материалов и подготовленный конструктором, переносят на поверхность печатной платы методом фотолитографии. Для этого поверхность платы покрывают светочувствительным слоем (фоторезистом), который засвечивают через фотошаблон, полученный при фотографировании рисунка печатной платы. Затем фоторезист проявляют, его незасвеченные участки удаляют и фольгу, находящуюся под этими участками, стравливают специальным раствором. Засвеченные участки, соответствующие проводящему рисунку, защищены слоем фоторезиста и поэтому не стравливаются. Затем в печатной плате просверливают отверстия диаметром 0,6 – 1,5 мм для установки навесных элементов (интегральных схем, транзисторов, резисторов, конденсаторов) механического крепления печатной платы, а также электрического соединения элементов печатной платы, нанесенных на ее противоположных сторонах. Стенки отверстий металлизируют сначала химическим, а затем электрохимическим способом.
Таким образом, получают проводящий рисунок с одной (односторонняя печатная плата) или двух (двусторонняя печатная плата) сторон. Гибкие выводы навесных элементов запаивают в монтажных отверстиях, к которым подходят печатные проводники, и получают печатный узел. Для уменьшения площади печатных плат применяют многослойные печатные платы (МПП), состоящие из чередующихся слоев диэлектрика с проводящими рисунками, между которыми выполнены требуемые соединения. Соединения между проводящими рисунками слоев МПП могут быть осуществлены через металлизированные отверстия. Распределение печатных проводников в слоях МПП позволяет значительно сократить размеры печатных плат, что особенно важно при использовании микросхем, содержащих множество выводов. В устройствах малой сложности и в аппаратуре, к которой не предъявляются очень высокие требования к плотности монтажа, применяют однослойные и двухслойные платы. В аппаратуре средней и большой сложности часто используют многослойные печатные платы. Однослойные и двухслойные платы состоят из основания, на которое с одной или двух сторон наносятся печатные проводники. Основания плат должны обладать достаточной механической прочностью, малыми диэлектрическими потерями, высокой нагревостойкостью и хорошей адгезией (сцепляемостью) материалов платы и печатных проводников. При изготовлении печатных плат широко используют стеклотекстолит, стеклоткань, гетинакс, фторопласт-4 и некоторые другие диэлектрики. Толщина плат 0,8-3 мм, а их типовые габаритные размеры 135X110; 135X246; 140X130; 140X150; 140X240; 150X200; 170X75; 170X110; 170X120; 170Х130; 170X150; 170X160; 170X200. Печатные проводники выполняют чаще всего из меди, алюминия, никеля или золота толщиной 20 – 70 мкм. При выборе сечения, конфигурации и расстояния между проводниками исходя из допустимой плотности тока (менее 20 А/мм2), рабочего напряжения, условий теплоотвода и прочности сцепления проводников с основанием.
Ширина проводников печатных плат обычно составляет 1,5 – 2,5 мм, а расстояние между ними 0,3 – 1 мм. Для плат с повышенной плотностью монтажа ширину проводников и зазоры между ними уменьшают до 0,15 – 0,5 мм. Печатные платы с установленными на них элементами закрепляют с помощью крепежных отверстий на элементах конструкций электронной аппаратуры, к которым относят субблоки, блоки, каркасы, контейнеры, стойки, пульты. В современной электронной аппаратуре, построенной на базе микросхем, в качестве субблоков обычно применяют печатные узлы, которые вставляют по направляющим в блоки. Электрические соединения субблоков с блоками и блоков между собой осуществляют через контактные разъемы. Таким образом, из субблоков и блоков, как из отдельных «кирпичей», создают сложные приборы и устройства. Блочный принцип конструирования электронной аппаратуры облегчает поиск и устранение неисправностей, а также повышает технологичность аппаратуры. Для построения печатной платы прибора воспользуемся приложением PCB Layout. Приложение автоматически переводит спроектированную электрическую схему в печатную плату, проводит трассировку, оптимизацию и коррекцию печатной платы. Преобразованная двухслойная печатная плата приведена в Приложениях 3,4. Габаритные размеры платы 140Х240 мм. Монтажная плата На основе печатной платы спроектируем монтажную плату. На монтажной плате показано расположение элементов схемы без соединительных каналов в реальном масштабе. Размеры корпусов радиоэлементов взяты из справочников и соответствуют стандартам ЕСКД. Монтажная плата приведена в Приложении 5.
Заключение При применении печатных плат (вместо традиционного монтажа проводниками) увеличивается плотность монтажа и появляется возможность микроминиатюризации изделий; печатные проводники образуются за один технологический цикл; повышается стабильность качеств и надёжность изделий в целом; появляется возможность комплексной автоматизации монтажных работ; снижаются трудоёмкость изготовления, себестоимость и материалоёмкость. Печатные платы - изделия своеобразные по устройству и способу изготовления. Соответственно это обстоятельство отражается на чертежах печатных плат. Применение САПР значительно облегчает проектирование печатных плат. В процессе выполнения данной курсовой работы была спроектирована печатная плата и монтажная схема для изготовления счетчика времени телефонных разговоров с помощью специализированного программного обеспечения САПР DipTrace. В результате выполнения данного курсового проекта была изучена программа DipTrace. Были изучены отечественные микросхемы и их зарубежные аналоги; рассмотрены виды печатных плат их классы точности. Дополнительно были освоены новый пакеты прикладных программ DipTrace V 1.21.R6 и CircuitMaker 2000 (TraxMaker 2000) для проектирования печатных плат, в которых была произведена сборка принципиальной электрической схемы и проектирование печатной платы с оптимизацией расположения элементов и проводников на печатной плате.
Список литературы.
|
|