СКАЧАТЬ:  disk-250.zip [1,04 Mb] (cкачиваний: 274)

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.

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:

1. 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.
2. 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.
3. 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.
4. Этап рабочих испытаний, оканчивающийся экспериментальной проверкой выбранных решений по системе, оценкой точностных, временных, надежностных характеристик на соответствия требованиям технического задания.

В данной курсовой работе будет проектироваться печатная плата для электрической схемы усилителя канала измерения прибора регистрирующего ДИСК-250. 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.

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.

I Теоретическая часть

1.Назначение прибора

    Прибор показывающий и регистрирующий ДИСК-250 предназначен для измерения и регистрации активного сопротивления, силы и напряжения постоянного тока, а также неэлектрических величин преобразованных в указанные сигналы.

Приборы рассчитаны на работу с входными сигналами:

• · от    термопар    с    номинальной    статической    характеристикой

преобразования по ГОСТ Р 50431-92;

• от    термопреобразователей    сопротивления    с    номинальной

статической характеристикой преобразования по ГОСТ 6651-94;

• 0-5 и 4-20 мА, 0-5 и 0-10 В, 0-50 и 0-100 мВ по ГОСТ 26.011-80.

При работе с термопреобразователем сопротивления не требуется подгонки линии связи, так как подключение термопреобразователей к прибору производится по четырехпроводной схеме.

Прибор имеет следующие выходные устройства:

• · преобразования входных сигналов в выходной непрерывный электрический сигнал от 0 до 5 мА или от 4 до 20 мА;
• · пропорционально-интегральное   регулирующее   (в   дальнейшем
  ПИ-регулирующее) с выходным сигналом от 0 до  5 мА;
• · трехпозиционное регулирующее с бесконтактным и
  контактным (релейным) выходом для формирования трехпозиционного закона регулирования  ;
• · два двухпозиционных устройства сигнализации с релейным выходом.

Приборы предназначены для работы в закрытых помещениях без агрессивных сред при температуре окружающего воздуха от 5 до 50 °С и относительной влажности 80 %.

Приборы являются восстанавливаемыми изделиями и не создают индустриальных радиопомех.

2.Характеристики прибора 

Номинальная  средняя  скорость  вращения  диаграммного  диска
прибора - один оборот за 8, 24, 144 или 192 ч. 

Электрическое  питание  приборов осуществляется   переменным
однофазным током напряжением 220В и частотой (50±1) Гц.

Мощность,  потребляемая  приборами  при  номинальном   напряжении питания, не превышает 20 В*А.

Масса      приборов      не      более 10,5      кг.

Основная  погрешность приборов,  выраженная  в  процентах от
нормирующего значения, не выходит за пределы допускаемых значений,
равных:     ±  0,5  -  по   показаниям   и  по   преобразованию;  ±   1,0  -  по
регистрации, регулированию и по сигнализации.

За   нормирующее   значение   принимается   алгебраическая   разность верхнего и нижнего предельных значений входного сигнала.

Приборы соответствуют требованиям при следующих условиях
(в дальнейшем – нормальные условия):

• температура окружающего воздуха (20±2) °С;
• относительная влажность от 30 до 80 %;
• атмосферное давление от 86 до 106 кПа;
• напряжение питания (220±4,4) В;
• частота тока питания (50±1) Гц;
• отсутствие внешних электрических и магнитных полей (кроме земного магнитного поля), влияющих на работу приборов.

Средняя наработка на отказ не менее 20000 ч, установленная
безотказная наработка не менее 2000 ч.

Полный средний срок службы приборов до среднего ремонта не
менее 10 лет. Установленный срок службы не менее 3 лет.

3.Устройство и принцип работы прибора

3.1. Принцип действия прибора

В основу работы прибора положен принцип электромеханического следящего уравновешивания. Входной сигнал от датчика предварительно усиливается и лишь после этого производится уравновешивание его сигналом компенсирующего элемента (реохорда).

Схема функциональная прибора ДИСК-250

В приборе ДИСК-250 входной сигнал от датчика Д поступает во входное устройство ВхУ, где он нормализуется по нижнему пределу измерения для удобства его дальнейшей обработки. Кроме того, входное устройство содержит источник тока для питания термопреобразователей сопротивления или для питания медного резистора температурной компенсации изменения термо-э.д.с. холодных спаев термоэлектрических преобразователей.

Затем входной сигнал поступает на усилитель УВС с жесткой отрицательной обратной связью, где сигнал нормализуется по верхнему пределу измерения. Таким образом, с выхода УВС снимается сигнал, нормализованный по нижнему и верхнему пределам измерений. При изменении входных сигналов от нижнего до верхнего пределов измерения выходной сигнал усилителя УВС в приборах изменяется в пределах от минус 0,5 до минус 8,5 В.

С предварительного усилителя ПУ УВС снимается сигнал, изменяющийся в пределах от 0 до плюс 4 В при изменении входных сигналов от нижнего до верхнего пределов измерений.

Сигнал с реохорда Р, преобразованный усилителем УР в напряжение, изменяющееся от плюс 0,5 до плюс 8,5 В, сравнивается на входе усилителя небаланса УН с сигналом УВС.

Работа прибора происходит следующим образом.

При изменении значения измеряемого параметра на входе усилителя УН появляется сигнал небаланса, который усиливается этим усилителем и управляет работой двигателя ДВ. Двигатель, в свою очередь, перемешает движок реохорда Р до тех пор, пока сигнал с усилителя УР не станет равным (по абсолютной величине) сигналу с усилителя УВС. Таким образом, каждому • значению измеряемого параметра соответствует определенное положение движка реохорда и связанного с ним указателя прибора (на схеме не показан).

Сигнал с предварительного усилителя ПУ поступает на устройство преобразования ПР входного сигнала в выходной электрический унифицированный сигнал от 0 до 5 или от 4 до 20 мА.

Сигнал с усилителя УВС поступает на входы усилителей выходных устройств РН, РВ, СН, СВ:

- РН, РВ – трехпозиционное регулирующее устройство с заданием
уставок на регулирование «МЕНЬШЕ» и «БОЛЬШЕ»;

- СН, СВ – трехпозиционное сигнализирующее устройство с заданием
уставок по сигнализации «МЕНЬШЕ» и «БОЛЬШЕ».

Питание всех функциональных узлов осуществляется от источника стабилизированного напряжения ИП.

Входное устройство ВхУ, усилители УВС, УР, УН, а также устройство сигнализации о выходе измеряемого параметра за нижний допустимый предел измерения (сигнализация «МЕНЬШЕ» или СН) и преобразователь «напряжение-ток» (устройство ПР) расположены на плате усилителя канала измерения (УКИ-Б).

3.2. Устройство прибора 

Приборы    конструктивно    выполнены    в    прямоугольном    корпусе, приспособленном для утопленного щитового монтажа; корпус закрывается застекленной крышкой с установленной на ней шкалой. На крышке (см. рисунок 1) также расположены:

- кнопки 1 и резисторы 2 установки пределов регулирования и сигнализации;

- индикаторы     срабатывания     устройств     регулирования     и сигнализации 3;

- индикатор зеленого цвета 4, сигнализирующий о включении прибора в сеть;

- индикатор  красного  цвета  5,  сигнализирующий  об  обрыве датчика,   подключении   его   с   нарушением   полярности   или   о нахождении входного сигнала вне диапазона измерения.

Прибор состоит из следующих составных частей: электродвигатель реверсивного, привода диаграммного диска, устройство регистрации (устройство регистрации представляет собой фломастер, закрепленный
на держателе), обеспечения взрывозащищенности.

Рисунок 1. Общий вид прибора ДИСК-250И:

1-кнопки; 2-резисторы; 3-индикатор устройства регулирования и сигнализации; 4-индикатор включения прибора в сеть; 5-индикатор обрыва датчика 

4.Описание схемы электрической

Принципиальная схема усилителя канала измерения УКИ-Б и перечень элементов приведены в приложениях 2,3.

Настройка усилителя УВС (микросхема D10) на нижний предел измерения (делитель, построенный на резисторах R37, R38, R39) осуществляются «грубо» с помощью перемычки Х15 и «точно» - с помощью резистора R34, на верхний предел – «грубо» - Х16, «точно» - R51.

  Контроль настройки усилителя осуществляется по выходному каналу преобразователя «напряжение-ток», собранного на микросхеме D15.

Нижнему и верхнему предельным значениям входного сигнала после настройки УВС должны соответствовать с учетом погрешности нижнее и верхнее предельные значения выходного сигнала преобразования.

Оконечный усилитель ОкУ выполнен на микросхеме D14 (инвертирующий усилитель) и D7 (повторитель напряжения), на выходе которого напряжение минус 0,5В – минус 8,5В при изменении входного сигнала от нижнего до верхнего предельного значения. Сигнал такого же уровня (с противоположным знаком)снимается с компенсирующего элемента – реохорда и проходит через повторитель, микросхему D6.

Эти два сигнала сравниваются на усилителе небаланса, микросхеме D9 и транзисторы V8-V11. Усиленный сигнал рассогласования подается на управляющую обмотку балансирующего двигателя. Необходимую динамическую характеристику прибора обеспечивает цепочка – конденсатор C29 и подстроечный резистор R31.

Настройка прибора на нижнюю и верхнюю отметку шкалы осуществляется резисторами соответственно R56 и R33.

Источник питания состоит и двухполупериодного выпрямителя, диодов V1-V4, сглаживающего фильтра, конденсаторов C1-C4.

Выпрямленное и сглаженное напряжение ±24В используется для питания преобразователя «напряжение-ток» и стабилизаторов, микросхем D2, D3, формирующих напряжение ±15В для питания ОУ.

Источник отрицательного стабильного напряжения минус 9В собран на стабилитроне V7.

Источник положительного стабильного напряжения плюс 9В собран на микросхеме D1, подстройка величины напряжения осуществляется с помощью резистора R2.

ТранзисторV5 осуществляет защиту источника от короткого замыкания.

Устройство индикации обрыва датчика состоит из транзистора V22, резисторов R67R, R70, диодов V14-V16.

Положительная обратная связь ПУ состоит из R44, R46, R50.

Устройство сигнализации СН представляет собой компаратор, выполненный на микросхеме D16, на один вход которого подается сигнал с предварительного усилителя, инвертированный и усиленный микросхемой D14, на второй вход – сигнал с резистора установки задания R4 СН (приложение 1).  Как только входной сигнал станет меньше заданного значения, на выходе компаратора, напряжение скачком устанавливается на уровне 11-14В и открывает транзистор V21. Вследствие этого срабатывает реле К2 усилителя выходных устройств, переключая свои контакты, и зажигается светодиод V3 СН (см. приложение1).

5.Описание микросхем

Описание микросхем КР544УД1А, КР544УД1Б 

Микросхемы представляют собой операционные дифферен­циальные усилители с высоким входным сопротивлением и ни­зким уровнем входных токов, с внутренней частотной коррек­цией, обеспечивающей устойчивую работу при любых режимах отрицательной обратной связи, включая режимы интеграторов и повторителей напряжения. Совокупность и уровень парамет­ров этих ИС позволяет их использовать вместо других ОУ, а также применять в качестве интеграторов с большим временем интег­рирования и малой погрешностью, в электрометрах и логариф­мических усилителях с расширенным диапазоном логарифмиро­вания. Малые значения шумового тока и хорошие спектральные характеристики напряжения шума, высокие динамические пара­метры, дают преимущества при использовании их в качестве усилителей для высокоомных фотоприемников с режимом пре­образования тока в напряжение, схем выборки и хранения и вы­сокоомных буферных каскадов.

Тракт передачи сигнала ИС состоит из входного дифферен­циального каскада, выполненного на полевых транзисторах, промежуточного каскада на р-п-р транзисторе и выходного кас­када, образующего двухтактный выход. Частотная коррекция осуществляется внутренним конденсатором. Построение вход­ного каскада позволяет получить низкое и стабильное напряже­ние на входных полевых транзисторах, почти не зависящее от изменения напряжения питания и синфазного входного напря­жения, в связи с чем малый уровень входного тока (или большое входное сопротивление для синфазного сигнала) сохраняется во всем диапазоне входного синфазного напряжения и допустимом диапазоне напряжения питания.

Схема выходного каскада дает возможность иметь высокую нагрузочную способность при любой полярности выходного на­пряжения, в том числе при работе на большую емкостную на­грузку и во всем диапазоне температур.

Содержит 32 интегральных элемента. Зарубежным аналогом является микросхема LF357BJ.

Назначение выводов: 1,8 – баланс; 2 – вход инвертирующий; 3 – вход неинвертирующий; 4 – напряжение питания (-U_П1); 5 – свободный; 6 – выход; 7 –напряжение питания (U_П2).

Рис.5. Обозначение микросхемы КР544УД1А.

Микросхема имеет корпус типа 301.8-2, следовательно, подтип корпуса элемента 31. Габаритные размеры корпуса микросхемы КР544УД1А приведены на рисунке.

Рис.. Габаритные размеры корпуса типоразмера 3101.

Микросхема КР140УД17А

Микросхема представляет собой прецизионные операционные усилители с внутренней частотной коррекцией. Содержат 81 интегральный элемент. Корпус К140УД17А типа 301.8-2, масса не более 1.5.

Назначение выводов КР140УД17 А: 1,2— балансировка; 3 — вход инвертирующий; 4 — вход неинвертирующий; 5 — напряжение питания (- U_п), 6 — свободный; 7 — выход; 8 — напряжение питания (+U_п).

Электрические параметры:

Номинальное напряжение питания…………………………± 15В ± 10%

Максимальное выходное напряжение…………………….. ≥ ±12 В

Напряжение смещения нуля……………………………….. ≤75 мкВ

Входной ток…………………………………………………. ≤± 4 нА

Разность входных токов……………………………………..≤3,8 нА

Ток потребления…………………………………………….. ≤4 мА

Коэффициент усиления напряжения………………………. ≥ 200 10s

Максимальная скорость нарастания выходного напряжения >0,1 В/мкс

Частота единичного усиления ………………………………≥ 0 4 МГц

Предельно допустимые режимы эксплуатации:

Напряжение питания……………………………………... ±(13,5.. 16,5)В

Максимальное входное дифференциальное напряжение . .. ≤7 В

Максимальный выходной ток.....…………………………..... ≤6 мА

Температура окружающей среды ...…………………....…... -10...+ 70°С

Микросхема имеет корпус типа 301.8-2, следовательно, подтип корпуса элемента 31. Габаритные размеры корпуса микросхемы КР544УД1А приведены на рисунке.

Рис. Габаритные размеры корпуса типоразмера 3101.

Микросхема КР142ЕН12А

Микросхемы представляют собой мощные высоковольтные стабилизаторы напряжения «взвешенного» типа с регулируемым выходным напряжением положительной полярности от 1,2 до 37 В и токами нагрузки 1 и 1,5 А. Устойчивы к импульсным перегрузкам мощности, имеют защиту от перегрузок по току. Содержат 276 интегральных элементов. Корпус пластмассовый типа КТ-28-2, масса не более 2 г. Выводы корпуса покрыты олововисмутом.

Назначение выводов: 1 — регулировка; 2 — вход; 3 — выход, компенсация.

Общие рекомендации по применению

Крепление ИС осуществляется непосредственно к печатной плате или через переходные элементы методом распайки выводов корпуса на печатную плату. При этом радиатор закрепляется винтами;

к металлической теплоотводящей шине на печатной плате — в случае использования дополнительного теплоотвода,

непосредственно к печатной плате — при отсутствии дополнительного теплоотвода.

При всех условиях эксплуатации емкость выходных конденсаторов должна быть не менее 1 мкФ. При наличии сглаживающего фильтра входного напряжения (при отсутствии коммутирующих устройств между выходным конденсатором Аильтра источника питания и ИС, приводящих к нарастанию входного напряжения, длине соединительных проводников не свыше 70 мм) входной емкостью может служить выходная емкость фильтра, если ее значение не менее 1 мкФ для керамических конденсаторов и не менее 10 мкФ для алюминиевых конденсаторов. В остальных случаях входная емкость должна быть не менее 0,1 мкФ. Расстояние от входного конденсатора до ИС не более 70 мм. Для максимальной реализации выходных параметров ИС необходимо осуществлять контактирование резисторного делителя обратной связи и выходного конденсатора как можно ближе к выходу ИС, а саму ИС рекомендуется устанавливать в непосредственной близости к нагрузке.

Электрические параметры:

Минимальное выходное напряжение

при U_вх = 5 В, I_вых=5 мА .................………………….. 1,2...1,3 В

Минимальное падение напряжения

при U_вх= 18,5 В, U_вых= 15В ...……………….............. ≤3,5 В

Температурный коэффициент напряжения

при  U_вх = 5 В, U_вых = 1.18...1.33 В,  I_вых = 5 мА ….. ≤0,02%/°С

Температура окружающей среды .....…………...... -10...+70 ⁰С

Предельно допустимые режимы эксплуатации:

Входное напряжение ...................……………………... 5...45 В

Выходное напряжение.....................…………………… 1,2...37 В

Выходной ток…………………………............................ 0.005...1.5 А

Рассеиваемая мощность:

Т=-10...+ 40 ⁰С................……………………………....... ≤1Вт

Т= + 70 °С....................…………………………….......... ≤0.7 Вт

Температура окружающей среды .....……………........ - 60...+ 85 ⁰С

Корпус пластмассовый типа КТ-28-2, следовательно, подтип корпуса элемента 21.

Габаритные размеры корпуса типоразмера 2101.

Микросхема КР142ЕН18А

Микросхемы представляют собой регулируемые стабилизаторы напряжения отрицательной полярности с выходным напряжением 1.2...26.5 В и током нагрузки до 1,5 А. Выполнены по планарной диффузионной технологии с изоляцией р-n переходом.

Содержат 307 интегральных элементов. Корпус пластмассовый типа КТ-28-2, масса не более 2,5 г.

Назначение выводов: 1 — регулировка; 2 — вход; 3 — выход.

Общие рекомендации по применению

Крепление микросхем осуществляется непосредственно к печатной плате или через переходные элементы методом распайки выводов корпуса на печатную плату. При этом радиатор закрепляется винтами к металлической теплоотводящей шине на печатной плате (в случае использования дополнительного теплоотво-да) или непосредственно к печатной плате (без использования дополнительного теплоотвода).

При всех условиях эксплуатации выходные емкости конденсаторов должны быть не менее 2 мкФ.

Расстояние от входного конденсатора до микросхемы должно быть не более 70 мм.

Для реализации выходных параметров микросхемы необходимо как можно ближе осуществлять контактирование с выходом микросхем резистивного делителя обратной связи и выходного конденсатора, а микросхему рекомендуется устанавливать в непосредственной близости к нагрузке

Электрические параметры:

Минимальное выходное напряжение

при U_вх = 10 В,  I_вых = 5 мА ......………...…………... 1,2 В ≤U_{вых min} ≤1,3 В

Нестабильность по напряжению при

U_вх =10 В, U_вых= 1.2...1.3 В, U_вх - = 20 В, I_вых-= 5 мА ............... ≤0,03% /В

Минимальное падение напряжения

при U_вх = 8,5 В, U_вых = 5В .....………………………………....... ≤3,5 В

Предельно допустимые режимы эксплуатации:

Максимальное входное напряжение ...…………………......... 30 В

Минимальное входное напряжение ....……………………...... 5В

Максимальное выходное напряжение ....…………………..... 26,5 В

Минимальное выходное напряжение ......………………….... 1 ,2 В

Максимальный выходной ток………………............................. 1 А

Минимальный выходной ток.............……………………...... 0,005 А

Температура окружающей среды ........……………..... -10...+ 70 ⁰С

II Практическая часть

Принципиальная электрическая схема усилителя канала измерения прибора регистрирующего ДИСК-250

  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

  В процессе выполнения данной курсовой работы был изучен принцип действия и устройство прибора регистрирующего ДИСК-250. Прибор показывающий и регистрирующий ДИСК-250 предназначен для измерения и регистрации активного сопротивления, силы и напряжения постоянного тока, а также неэлектрических величин преобразованных в указанные сигналы.

Разработка устройств на микросхемах представляет собой процесс создания новых образцов, удовлетворяющих заданным требованиям. Этот процесс связан с ре­шением схемотехнических, конструкторских, технологических задач.

Особенность проектирования аппаратуры на микросхе­мах проявляется в большой сложности правильного выбора эле­ментной базы и конструктивно-технических решений. Это связано с неоднозначностью выбора вариантов построения устройства из-за широкой номенклатуры микросхем, различных степеней их инте­грации и технологии изготовления.

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.  

Также в результате выполнения данной курсовой работы была изучена программа DipTrace. Были изучены отечественные микросхемы и их зарубежные аналоги; рассмотрены виды печатных плат.  

Список литературы

1. Приборы регистрирующие Диск-259, Диск-250И. Руководство по эксплуатации.
2. 2.     Интегральные микросхемы и их зарубежные аналоги. Том 1,5. Каталог Нефедов А.В. -Москва, РадиоСофт, 2001год, 512стр 
3. Агаханян Т.М. Интегральные микросхемы. - М.: Энергоатомиздат, 1983
4. 4.     Л.Г. Тугашова, Н.Н. Алаева, Н.В. Абдулкина. Методические указания к выполнению курсовых работ . – АГНИ, Альметьевск, 2007 

                                                       Приложение3

Печатная плата. Верхний слой.

                                                       Приложение 4

Печатная плата. Нижний слой.

                                                      Приложение 5

Монтажная плата.

                                                       Приложение 2

Схема электрическая.