Лабораторна робота № 1

ВСТУП

Метою навчальної дисципліни «Фізико-теоретичні основи конструювання» є вивчення основ побудови радіоелектронної апаратури з урахуванням заданих функціональних можливостей і умов, особливостей її конструктивного виконання та функціонування, а саме: технічні і ергономічні вимоги і умови експлуатації електронної та радіоапаратури, основи побудови та застосування пристроїв електричного живлення, підсилювачів, генераторів, радіоприймачів, персональних комп’ютерів, електроніки в побутовому зв’язку, пристроїв енергетичної електроніки, сигналізації, електронного та радіоуправління.

Після вивчення дисципліни студенти мають

знати:

- принципи дії, основи функціональної побудови і особливості конструкції побутової електронної та радіоапаратури;

- параметри та характеристики радіоелектронних апаратів (РЕА);

- особливості застосування РЕА;

уміти:

- аналізувати та порівнювати електричні схеми і конструкції РЕА;

- проводити перевірочні розрахунки та визначення параметрів якості РЕА;

- складати і роз’яснювати правила користування РЕА;

- проводити експлуатаційну настройку РЕА.

1. ПЕРЕЛІК ЛАБОРАТОРНИХ РОБІТ

Лабораторна робота № 1

Тема. Визначення параметрів, що характеризують якість компонування

Мета: навчитися визначатиплощу і розміри друкованої плати, необхідні для розміщення заданого набору радіоелементів відповідно до електричної схеми пристрою, та об'єм корпусу приладу РЕА, на шасі якого встановлено розраховану друковану плату.

1 Короткі теоретичні відомості

При топологічному конструюванні вироби електронної техніки (ВЕТ) зазвичай замінюють їх установлювальними моделями. Місце встановлення ВЕТ є проекцією установлювальної моделі на друковану плату.

При інженерному проектуванні вибору підлягають лише пасивні елементи. Активні елементи (інтегральні мікросхеми, напівпровідникові прилади та інші), що визначають вихідні електричні характеристики РЕА, вказуються розробником електричних схем.

У більшості випадків друкована плата (ДП) має прямокутну форму (рис. 1), причому добуток розмірів сторін повинен відповідати значенню площі S_j, визначеному вище. Лінійні розміри друкованої плати повинні бути збільшені до стандартних або допустимих у даній розробці уніфікованих значень.

Вимоги до розмірів ДП регламентовані вітчизняними і зарубіжними стандартами, найпоширеніші з яких фактично стали міжнародними.

Стандарт ГОСТ 10317-79 «Платы печатные. Основные размеры» встановлює такі вимоги до розмірів ДП:

1. Граничний розмір сторони не більше 470 мм;

2. Розміри сторін повинні бути кратні:

- 2,5 мм при довжині сторони не більше 100 мм;

- 5,0 мм при довжині сторони не більше 350 мм;

- 10,0 мм при довжині сторони більше 350мм (до 470 мм);

3. Співвідношення сторін не більше 3:1;

4. Крок координатної сітки повинен становити 0,5 мм, 1,25 або 2,5 мм.

Рекомендовано розроблювати друковані плати прямокутної форми. Таблиці лінійних розмірів друкованих плат різного конструктивного виконання, що рекомендовані стандартом ГОСТ 10317-79, наводяться у спеціалізованій довідковій літературі.

Розміщувати ВЕТ можна не по всій поверхні плати, а тільки у зоні розміщення. Просторова орієнтація встановлення радіоелементів повинна враховувати напрямок охолоджувальних потоків повітря при природному охолоджуванні.

У РЕА з нерозгалуженою структурою беруть лінійну схему розміщення, при якій каскади розташовують послідовно один за одним від входу пристрою до виходу, що, збільшуючи рознесення потенційних джерел і приймачів наведень, покращує електромагнітну сумісність (ЕМС).

Компонування (лат. соmроnе – складати) – розміщення елементів або їх моделей на площині або у просторі (відповідно до принципової схеми).

Аналітичне компонування ґрунтується на розрахунках потрібних геометричних розмірів пристрою за даними відповідних таблиць, габаритних креслень окремих пристроїв або елементів (резистори, конденсатори та ін.).

Послідовність здійснення аналітичного компонування така. Відповідно до нормалей на монтаж апаратури даного класу визначають значення установлювальних об’ємів елементів V_усті (об’єм паралелепіпеда, описаного навколо даного елемента, розміри сторін якого вибирають з умов нормального монтажу елемента). Тоді обчислюють об’єм кожуха блока або вузла і т. д. (без урахування частин, що виступають):

,

де V_бл – об’єм внутрішньої частини кожуха блока (без урахування розташованих зовні з’єднувачів, ручок та ін.); К_зап – коефіцієнт, що характеризує можливість практичного заповнення (укладки) елементів даного типу в такій апаратурі (табл. 1); V_{уст і} – установлювальні значення об’ємів i- х елементів.

Характеристикою використання об’єму кожуха (корпусу) апарата з об’ємним монтажем є коефіцієнт заповнення об’єму кожуха:

,

де V₁, V₂, V₃,...V_n – об’єми розміщуваних у футлярі (кожусі, корпусі) деталей і вузлів; V_ф – об’єм футляра (кожуха, корпусу).

З урахуванням надійного теплообміну рекомендоване значення k₀ = 0,65...0,75.

Значення V_п зазвичай є більшим за V_{фіз і} елемента (дорівнює об’єму рідини, який витісняє даний елемент).

Програма роботи

2.1 Визначити площу і розміри друкованої плати, необхідні для розміщення заданого набору радіоелементів згідно з електричною схемою пристрою та вимог ГОСТ 10317-79.

2.2 Визначити необхідний об’єм корпусу приладу РЕА, на шасі якого встановлено розраховану друковану плату.

3 Підготовка приладу до роботи

3.1 Отримати набір елементів та визначитись з типом монтажу РЕА.

3.2 Отримати електричну схему пристрою та довідкові таблиці площ встановлених елементів S _{уст i}.

3.3 Отримати стандарт ГОСТ 10317-79 «Платы печатные. Основные размеры».

3.4 Отримати засоби вимірювання фізичних розмірів електронних компонентів.