.Разработка макетного образца и конструкции автоматического зарядного устройства.
3.1. Описание конструкции печатной платы.
Конструкция устройства представляет собой пластмассовый корпус размерами 115×55×20. На боковых панелях имеется отверстие для микрофона.
Печатная плата выполнена на одностороннем стеклотекстолите. Чертёж платы, а также её сборочный чертёж прилагается в приложении. Печатная плата размешена внутри корпуса.
Один из самых простых способов сборки электрической схемы можно осуществить с помощью макетной платы Однако он применим лишь в том случае, когда нужно проверить работоспособность схемы, и не пригоден как способ ее
конечной реализации.
Чтобы изготовить печатную плату, необходимо удалить излишки меди, оставив только медные дорожки, заменяющие в этом случае провода. Существует много способов для переноса рисунка схемы на медную поверхность. Одним из них является метод фоторезиста. Мы рассмотрим другой способ. Он достаточно прост и надежен. Рассматриваемый метод называется методом переноса тонера или лазерно-утюжной технологией. Сначала топологическая схема платы распечатывается на лазерном принтере в нужном масштабе. Печатать нужно на глянцевой бумаге для лазерных принтеров. Теперь подготовьте пластину из покрытого с одной стороны медной фольгой стеклотекстолита или гетинакса нужного размера. Обработайте ее медную часть наждачной бумагой и помойте в горячей воде со средством для мытья посуды, не касаясь руками медной поверхности, чтобы не оставлять на ней жир. Высушите пластину.
Разместите распечатанный шаблон платы на медной поверхности, расположив его стороной с тонером на меди. Нагрейте утюг до максимальной температуры. Разместите на листе с тонером еще один чистый лист бумаги и в течении примерно минуты нагревайте пластину, расположив сверху утюг. Можно слегка перемещать утюг по поверхности, чуть-чуть прижимая его к ней. Уберите чистый лист бумаги. Поместите пластину в раковину под кран, помня, что она очень горячая, предварительно защитив руки от ожогов. После этого охладите пластину, ополоснув ее холодной водой. Затем, поместив остывшую пластину под струю теплой воды, удалите с нее всю бумагу. Это можно сделать просто, водя кончиками пальцев по поверхности бумаги и слегка надавливая на нее. После удаления бумаги внимательно осмотрите плату. Тонер должен присутствовать на всех дорожках. Если есть небольшие участки без тонера, можно дорисовать их маркером, а лучше лаком для ногтей. Хотим обратить особое внимание на то, что нужно удалить бумагу и из тех областей контактных площа
док, где предполагаются отверстия. Это в дальнейшем приведет к вытравливанию меди из тех мест, где должны быть отверстия, что существенно облегчит сверление. Для осмотра платы с целью правки ее участков можно использовать лупу.
Для удаления не покрытой тонером меди используют водный раствор хлорного
железа при температуре не выше 40C (чтобы не вдыхать вредные испарения). Во избежание ожогов рук от соприкосновения с раствором нужно использовать резиновые перчатки. Время, необходимое для травления, зависит от температуры раствора и от того, сколько раз он уже использовался до этого при травлении. Если вы никуда не спешите, то можно травить платы и при комнатной температуре. Раствор лучше помещать в специальную пластиковую или стеклянную кювету (ванночку). Для того, чтобы пластина плавала в растворе, можно прикрепить ее с помощью двустороннего скотча к небольшому кусочку пенопласта (рис. 1.6.7). В этом случае ее можно будет очень легко извлекать из раствора.
После травления плату нужно тщательно ополоснуть под краном в холодной воде, удалив с нее остатки хлорного желез
Итак, на плате осталась только медь, покрытая тонером. Его надо удалить. Это можно сделать с помощью растворителя. Лучше всего его роль выполняет жидкость для снятия лака. Удаляют тонер тряпочкой, смоченной растворителем. Можно использовать также смоченные ватные палочки, в этом случае сэкономите растворитель. Теперь можно просверлить отверстия для размещения элементов электрической схемы. Для сверления сквозных отверстий под резисторы и интегральные схемы обычно используют сверло диаметром 1 мм, а для диодов и мест подсоединения проводов — 1,6 мм. При сверлении под плату рекомендуется подложить деревянный брусок. После сверления нужно с помощью наждачной бумаги удалить образовавшиеся заусеницы. В конце работы нужно еще раз обезжирить медь на плате.
На предпоследнем этапе процесса надо провести лужение платы, то есть равномерно покрыть ее медные дорожки тонким слоем припоя.
Последний этап всей работы — это еще одна тщательная проверка всех медных дорожек на предмет обрыва, а также на наличие на плате ненужных контактов дорожек, которые могут возникнуть при лужении. Все недостатки нужно обязательно устранить.
Монтаж элементов зарядного устройства необходимо начать с их установки на плату. Далее необходимо установить разъёмы. После этого необходимо провести все электрические соединения элементов схемы и разъёмов.
Печатный проводник имеет большое отношение ширины к толщине поперечного сечения, благодаря чему площадь поверхности проводника большая. Большая поверхность и хороший тепловой контакт с изоляционным основанием обеспечивает интенсивную отдачу тепла от проводника изоляционной плате и в окружающее пространство, что позволяет пропускать через печатные проводники значительно большие токи, чем через объёмные того же сечения. Для печатных проводников, расположенных на наружных слоях, допускается плотность тока до 20 А/мм2. В нашем приборе имеются силовые участки, по которым протекают большие токи, поэтому ширину печатных проводников на этих участках следует выбрать больше, чем на других. При нанесении печатных проводников на плату следует также учитывать паразитную взаимную ёмкость и индуктивность. В связи с этим расстояние между дорожками следует выбирать не менее 0,5 – 0,6 мм. [11]
Координатная сетка наносится на чертёж с шагом 1,25 мм. Шаг 1,25 мм применяют в том случае, если на плату устанавливают многовыводные элементы с шагом расположения выводов 1,25 мм (в нашем случае имеется восьмивыводная микросхема). Центры монтажных и переходных отверстий должны быть расположены в узлах (точках пересечения линий) координатной сетки. Если устанавливаемый на печатную плату элемент имеет два вывода или более, расстояние между которыми кратно шагу координатной сетки, то отверстия под все такие выводы должны быть расположены в узлах сетки. [11]
Диаметр отверстий в печатной плате должен быть больше диаметра вставляемого в него вывода, что обеспечит возможность свободной установки электрорадиоэлемента. При диаметре вывода до 0,8 мм диаметр не металлизированного отверстия делают на 0,2 мм больше диаметра вывода; при диаметре вывода более 0,8 мм — на 0,3 мм больше. [11]
Диаметр металлизированного отверстия зависит от диаметра вставляемого в него вывода и от толщины платы. Связано это с тем, что при гальваническом
осаждении металла на стенках отверстия малого диаметра, сделанного в толстой плате, толщина слоя металла получится неравномерной, а при большом отношении длины к диаметру некоторые места могут остаться непокрытыми. Диаметр металлизированного отверстия должен быть не менее половины толщины платы. Если в такое отверстие будет вставляться вывод элемента, то диаметр отверстия должен быть больше диаметра вывода на 0,3—0,5 мм. [11]
Для того чтобы обеспечить надёжное соединение металлизированного отверстия с печатным проводником, вокруг отверстия делают контактную площадку. Контактные площадки отверстий рекомендуется делать в виде кольца. [11]
3.2. Описание конструкции сборочного чертежа.
Одним из основных условий, обеспечивающих надёжную работу РЭА, является соблюдение правил по установке, пайке и монтажу электрорадиоэлементов.
В процессе разработки дистанционного регулятора освещения при размещении электрорадиоэлементов предусматривалось:
- исключение взаимного влияния элементов на электрические параметры;
- обеспечение технологических требований, предъявляемых к устройству
(пайка, контроль и т.д.);
- обеспечение высокой надёжности, малых габаритов и массы,
ремонтопригодность.
При установке электрорадиоэлементов на печатную плату необходимо соблюдать следующие требования и условия:
- установка и крепление элементов на печатной плате должны
обеспечивать их нормальную работу в условиях эксплуатации
устройства и доступ к любому из них и возможность их замены;
- должно соблюдаться линейно-многорядное расположение элементов,
обеспечивающее наибольшую плотность их компоновки и возможность
механизированной сборки.
Установку электрорадиоэлементов следует проводить в соответствии с ГОСТ.4ГО.010.030-3.
В связи с тем, что в схеме присутствует микросхема, следует учесть что:
- для правильной ориентации микросхемы на печатной плате должен быть предусмотрен «ключ», определяющий положение 1-го вывода микросхемы.
Существует несколько способов установки электрорадиоэлементов на печатную плату: ручная, механизированная и автоматизированная. Для каждого вида установки ЭРЭ применяется свой вид формовки ЭРЭ. Затем составляется программа (последовательность установки) установки ЭРЭ и других деталей и сборочных единиц на печатные платы. При механизированной сборке ЭРЭ, предварительно отформованные и облуженные, раскладываются в специальные кассеты. При автоматизированной сборке – ЭРЭ предварительно переклеиваются по программе в специальные ленты по выводам ЭРЭ, затем автоматически формируются, устанавливаются в соответствующие отверстия печатной платы и обкусываются лишние выводы ЭРЭ со стороны печатного монтажа. При ручной сборке – предварительно отформованные и облуженные ЭРЭ устанавливаются в ручную в следующей последовательности: сначала устанавливаются мелкие ЭРЭ, лежащие на плате, затем средние и ЭРЭ, устанавливаемые над платой и потом более габаритные ЭРЭ.
Способы крепления ЭРЭ на печатную плату: пайка, сварка, накрутка, приклейка токопроводящими клеями или компаундами. Выбор способа крепления ЭРЭ
на печатную плату зависит от вида и типа производства. [11]
Заключение.
В данном проекте были рассмотрены особенности построения зарядных устройств. Приведены несколько вариантов построения источников дежурного освещения различного уровня сложности и с различными способами зарядки. Были изучены принципы их построения и физика их работы. В устройстве, описанном в данном курсовом проекте, применялся многократно перепрограммируемый микроконтроллер КР140УД1208.
В соответствии с принципом работы схемы построены временные диаграммы сигналов на выводах микросхемы, наглядно показывающие принцип работы прибора. Был детально рассмотрен операционный усилитель КР140УД1208. Были изучены его основные параметры и функции, которые способен выполнять он. Также выделены особенности микроконтроллера. Внутренняя частотная коррекция, высокая скорость нарастания входного напряжения и защита от короткого замыкания, с регулируемым потреблением мощности и током потребления 30..190 мкА,
В ходе курсового проекта мы освоили принцип построения зарядных устройств, убедились в многообразии их схемных решений и увидели положительные и отрицательные стороны каждого источника дежурного освещения, используемых на практике.
Библиографический список.
