Дипломная работа: Проектирование цифрового измерителя емкости и индуктивности

Исходные данные:

­ выходное напряжение U = 5 В;

­ ток нагрузки I_н = 15 мА;

­ частота сети f = 50 Гц;

Требуется определить:

­ тип стабилизатора напряжения;

­ номиналы емкостей С9 и С10.

По данному выходному напряжению, равному 5 В и состоянию современной элементной базы, целесообразно выбрать стабилизатор серии КР1157ЕН502А.

По приблизительным расчетам ток нагрузки составляет около 15 мА, который может обеспечить этот стабилизатор, т. к. он рассчитан на ток 250 мА. Напряжение стабилизации этой микросхемы 5 В ± 0,2 В, при U_вх. = 8 В, что подходит к параметрам по напряжению питания.

Для обеспечения устойчивости работы стабилизатора при импульсном изменении тока нагрузки на выходе необходим конденсатор емкостью не менее 10 мкФ, поэтому выбираем емкость 47 мкФ на выходе и 100 мкФ на входе.

Конденсаторы выбираем марки К50-68, т. к. они удовлетворяют нашим условиям: малые габариты, современная элементная база и дешевизна.

Рабочее напряжение конденсатора должно быть больше напряжение стабилизации, поэтому выбираем конденсаторы на напряжение 16 В на входе и выходе.

Получаем:

С10 – К50-68-16В-47 мкФ;

С11 – К50-68-16В-100 мкФ.

Для нормальной работы стабилизатора на его входе должно быть напряжение не менее 7 В. А так как ток потребления самим стабилизатором не более 5 мА, то ток нагрузки выпрямителя должен быть не менее 20 мА. [5]

1.6 Описание конструкции изделия с обоснованием применяемых материалов и полуфабрикатов

1.6.1 Обоснование выбора применяемых материалов

Конструкция устройства выполняется на печатной плате из фольги-рованного стеклотекстолита СФ-1-50. Выбор стеклотекстолита обусловлен тем, что стеклотекстолит имеет огромный ряд преимуществ по сравнению с гетинаксом.

Стеклотекстолит имеет высокую механическую прочность, высокую нагревостойкость (до 180 °С), высокое удельное объемное сопротивление (5∙10¹² Ом/см), малый тангенс угла диэлектрических потерь (0,03), прочность сцепления фольги с основанием (10 Н/см² ).

Для сравнения, если взять гетинакс, то становится очевидно, что он не имеет никаких преимуществ по отношению к стеклотекстолиту. Гетинакс имеет удельное, объемное сопротивление (1∙10⁹ Ом/см), тангенс угла диэлектрических потерь (0,07), прочность сцепления фольги с основанием
(19 Н/см² ). Кроме того, гетинакс уступает стеклотекстолиту, как по электрическим, так и по физико-механическим свойствам.

Пайка осуществляется припоем ПОС-61 ГОСТ 21931-76. Выбор данного припоя, несмотря на его высокую стоимость, оправдывается тем, что у него более низкая температура плавления по сравнению с другими припоями (припой ПОС-61 обладает температурой плавления 185°С), малое время кристаллизации, что позволяет применять этот припой в автоматизированных линиях пайки, что увеличивает скорость пайки и ее качество.

Размеры печатной платы выбирают такими, чтобы при раскрое платы из стандартного стеклотекстолита получался наименьший расход. В качестве элементов схем используют электрорадиоэлементы (ЭРЭ), предназначенные для радиоэлектронной аппаратуры широкого применения.

Флюс ФКСП ТУ 102.911 канифольно-спиртовой. Он обладает максимальной активностью при температуре плюс 170°С. Остатки флюса легко удаляются спиртом. Для ремонтных работ используется канифоль сосновая ГОСТ 19113-73. Остатки канифоли легко удаляются спиртом.

Для снятия остатков флюса и канифоли применяется этиловый спирт ТУ577227-64, не ухудшает изоляционных свойств платы.

1.6.2 Описание конструкции

Описание конструкции ведется в соответствии с СКРП.687242.008СБ. Устройство собрано на печатной плате (ПП) с односторонней печатью. Чертеж платы представлен на СКРП.758713.008. Плата выполнена из стеклотекстолита СФ-1-50-1,5 по условиям ГОСТ10316-78 с толщиной фольги 50 мкм.

Группа жесткости платы 2 – это значит, что печатная плата может эксплуатироваться в интервале температур от минус 25 °С до плюс 55 °С с относительной влажностью до 76 % и атмосферным давлением 760 мм рт.ст.

Класс точности платы – 1. Это значит, что плотность монтажа повышенная. Минимальная ширина проводника не должна быть меньше 0,5 мм. Минимальное расстояние между контактными площадками и печатными проводниками не должно быть меньше 0,125 мм. Расстояние от края просверленного отверстия до края контактной площадки должно быть не менее
0,35 мм. Отношение диаметра металлизированного отверстия к толщине платы 0,4. Максимальное отклонение между центрами отверстий ± 0,1 мм.

Печатная плата изготавливается химическим методом, т.е. химическим способом, т.к. такой способ изготовления позволяет добиваться высокой точности травления поверхностного слоя ПП. Однако такой способ имеет также и недостатки: процесс изготовления ПП длительный и на заготовку воздействуют химические реагенты и влага.

Токопроводящий рисунок плат при таком способе выполнен химическим способом, при котором производится вытравливание незащищенных участков фольги, предварительно наклеенной на диэлектрик.