1.4 Компоновка и конструирование устройства

1.4.1.Определение массогабаритных размеров печатной платы

 

     1) Определение установочных площадей S_устi элементов. Установочная площадь каждого отдельно взятого элемента выбирается из таблицы. «Перечень элементов схемы и их характеристики».

     2)Суммарная установочная площадь элементов, расположенных на плате определяется по формуле: 

S_устS = 1,3 S_устi,                                                    (1,1)

где     S_устS - суммарная установочная площадь элементов, расположенных на плате, м²;

S_устi – установочная площадь i–го элемента, м² (см. таблицу);

n - количество элементов схемы, шт. 

S_устS = 1,3

3250.5= 4226 10^-6 м² , 

   3)Площадь печатной платы определяется по формуле: 

S _n.n. = ,                                                  (1,2) 

где    S _n.n. – площадь печатной платы, мм²

     K_s – коэффициент заполнения площади печатной платы, выбирается  

          K_s = 0,8. 
 
 

S_n.n =

= 5282 мм² 
 

             4)Определение линейных размеров печатной платы проводим в соответствии с [4, с. 96]. Из нескольких вариантов соотношений сторон ПП выбрали плату со следующими размерами LхB, мм: 103х105. Плата изготовлена из фольгированного стеклотекстолита СФ-2-50-2 и соответствует ГОСТ 10316-78 

       Определение габаритных размеров ячейки

   Длина и ширина ячейки будут соответственно равны длине и ширине самой  печатной платы:

                      L_яч = 103 мм,             В_яч = 105 мм. 

   5)Высота ячейки определяется по формуле: 

H_яч = h_n.n+ max h_эл , 

где     H_яч – высота ячейки, мм;

        h_n.n – толщина печатной платы, мм;

max h_эл – высота самого высокого элемента на плате, мм (см. таблицу Перечень элементов схемы и их характеристики.). 

H_яч = 1,5 + 40 =41,5  мм 

   6) Масса ячейки определяется по  формуле:

m_яч = m_nn +

, 

где      m_яч – масса ячейки, кг;

       m_nn – масса печатной платы, кг;

m_i – масса элемента, кг; масса каждого элемента представлена в таблице

 «Перечень  элементов схемы и их характеристики». 

m_nn = ρ

V , 

где     ρ – плотность материала печатной платы, кг/м³

      V – объем печатной платы, м³. 

m_nn = 2,4

10³ 8,5 10^-6 = 19,5 10^-3 кг; 

m_яч = 19,5

10^-3 + 20,5 10^-3 = 40,0  10^-3 кг.

   Определены  габаритные размеры ячейки LхBхH = 103х105х41,5 мм и масса m_яч = 40 10^-3 кг.( лист3 Сборочный чертеж печатного узла)

1.4.2Выбор  корпуса.

 

   Плата в корпусе блока крепится горизонтально. Она прикручивается к днищу корпуса. Таким образом, плата защищена от механических воздействий.

   Определение компоновочных характеристик корпуса  блока цифрового измерителя включает в себя два этапа:

1. определение габаритных размеров корпуса блока;
2. определение общей массы конструкции блока.

 

   1) Габаритные размеры корпуса блока  определяются исходя из конструкторских соображений.

   Ориентировочный объем проектируемой конструкции  определяется по формуле: 

V_S =

V_яч., 

где     V_S - ориентировочный объем проектируемой конструкции, м³;

     К_v – обобщенный коэффициент заполнения объема, выбирается из [3, с.12  (0,9)],

     V_яч. –Объем ячейки: (выбирается из таблицы Перечень элементов схемы и их характеристики.). 
 

V_яч = H_яч

L_яч B_яч , 

V_яч = (40,5

103 105) 10^-9 = 424,5 10^-6м³,

V_S =

124,5 10^-6 = 438,4 10^-6м³,

   Длина корпуса блока определяется по формуле: 

L = L_яч + Х₁ + Х₂, 

где     L - длина корпуса блока, мм;

     L_яч – длина ячейки, мм;

Х₁, Х₂ – припуски размеров для обеспечения свободной установки ячейки в блок, Х₁ = Х₂ = 1,5 мм

L = 103 + 1,5 + 1,5 = 106 мм

 
 

   Ширина  корпуса блока определяется по формуле: 

B = B_яч + Y₁ + Y₂,

где     B - ширина корпуса блока, мм;

     B_яч – ширина ячейки, мм;

Y₁,Y₂ – припуски размеров для обеспечения свободной установки ячейки в блок, Y₁ = Y₂ = 1 мм 

B = 105 + 1 + 1 = 107 мм 

   Высота  корпуса блока определяется по формуле: 

H = H_яч +Z₁+Z₂ ,

где     H - высота корпуса блока, мм;

     H_яч – высота ячейки, мм;

Z_1, Z₂ – припуски размеров для обеспечения свободной входимости ячейки в блок, Z₁ = 2 мм, Z₂ = 1,5 мм 

H = 41,5 + 2 + 1,5 = 44.5 мм

   Толщина стенок корпуса блока равна 2 мм. Тогда размеры корпуса блока будут равны:

              длина L = 110 мм;

              ширина B = 111 мм;

              высота H = 44,5 мм. 

   2)Масса  конструкции блока определяется  по формуле: 

m = m_яч + m_к + m_доп , 

   где     m - масса конструкции блока, кг;

   m_яч – масса ячейки, кг;

   m_к – масса корпуса блока, кг;

   m_доп – масса дополнительных элементов, кг. 

   Масса корпуса равна 100 10^-3 кг 

   m =40,0

10^-3+100 10^-3+50 10^-3 = 190 10^-3 кг 

   Масса блока равна 0,190 кг.

   Определены  габариты блока L B H = 110 111 44,5 мм, и масса m=0,19 кг