z₂ – зазор между ПП и нижней крышкой прибора

Выбираем форму изделия – параллелепипед. Так как эта форма характеризуется простыми и четкими очертаниями поверхностей, лаконична, даёт возможность применить максимальное число унифицированных и стандартизированных деталей. А так же наиболее простая и дешевая. И такая форма выбрана из-за того, что не требуются большие механические нагрузки в соответствии с группой 1 ГОСТ16019-78.

Органы управления SB1, SB2 (схема электрическая принципиальная ГЮИК467750001Э3) и индикатор HQ1 расположены на передней панели.

Соединители XА1 – XА3 размещены на задней панели, крепятся к печатной плате.

Рис. 2. 1 – Условная компоновочная схема частотомера с указанными краевыми полями.

На рисунке показано: 1 - передняя панель, 2 – печатная плата, 3 – ЖКИ индикатор, 4 – соединители, 5 – задняя панель, 6 – кнопка, 7 - экран.

3. Разработка модуля с печатным монтажом

3.1 Выбор материала и способ изготовления частотомера на однокристальном микроконтроллере АТ89С2051

Согласно чертежу ГЮИК758710 001 представлена печатная плата (ПП) частотомера. ПП двусторонняя размером 95х85(мм) толщиной 1,5(мм), изготовлена с точностью h14. Масса печатной платы 20г. Материал печатной платы стеклотекстолит марки СФ1-50Г-2 ГОСТ10316-78. Материал платы выбран из того, что он обеспечивает надежные механические, электроизоляционные и эксплуатационные параметры. Толщина платы выбрана из условий механических воздействий и в соответствии с группой жесткости.

Плата изготовлена химическим методом (травление в хлорном железе FeCl₃ ГОСТ4147-65). Дорожки наносим краской ТНПФ ТУ29-02-35-9-70. Плата изготовлена по ГОСТ23732-79, группа жесткости 1, класс точности 2. Отверстия под выводы и крепление элементов выполнены в узлах координатной сетки с шагом 2,5 (мм). В углах платы выполнены отверстия для крепления платы – диаметр 3(мм). Медные проводники выполнены по координатной сетке и ширина проводников 0,75±0,3 (мм). В узких местах допускается занижение проводников и контактных площадок до 0,15 (мм). Расстояние между проводниками не менее 0,3 (мм). Маркировка элементов выполнена белой краской ТУ029-02-859-78 с обеих сторон, шрифт 2, маркировка на чертеже указана условно.

3.2 Разработка модуля частотомера на однокристальном микроконтроллере АТ89С2051

Модуль представляет собой ПП прямоугольной формы с установленными элементами. Все элементы схемы электрической принципиальной ГЮИК.411140.001Э3 установлены на плате, кроме кнопок SB1, SB2 и ЖКИ индикатора HQ1. Эти элементы крепятся к передней панели с помощью клея. Также по схеме электрической принципиальной выполнен и электромонтаж элементов. Все элементы на плату устанавливаются вертикально и крепятся посредством пайки к контактным площадкам припоем ПОС-61 ГОСТ21931-76. Микроконтроллер устанавливается в специальный разъём, припаянный к плате.

Печатная плата крепится к корпусу с помощью четырёх винтовых соединения М3х1х7. Расположение и установку элементов производить по ОСТ4 Г0.010.030-81. Габаритные размеры модуля печатной платы (МПП): длина – 105мм, ширина – 105мм, высота – 28мм. Масса – 300г.

4 Аналитическое обоснование принятых конструктивных решений частотомера

4.1 Расчет частоты собственных колебаний печатной платы (ПП)

Плата закреплена в четырех точках по углам. Размер печатной платы 95х85(мм). Расчет частоты собственных колебаний ПП выполняется по формуле 4.1:

, (4.1)

, (4.2)

где: D – цилиндрическая жесткость платы

n, m=1 – произвольные целые числа, определяющие основной вид колебаний

Е=2,1×10¹⁰ (Н\м² ) – модуль упругости 1го рода материала платы

r=1,6×10³ (кг\м³ ) – удельная плотность материала платы

а=95(мм) – длина платы

b=85(мм) – ширина платы

D=1,5(мм) – толщина платы

m=0,25 – коэффициент Пуансона

Подставляя коэффициенты в формулы 4.1 и 4.2, находим частоту собственных колебаний ПП:

Таким образом, частота собственных колебаний платы составила 76,038(кГц). Определим коэффициент динамичности h на частоте f=1(кГц), h - показывает, во сколько раз увеличится деформация (прогиб) платы при действии синусоидальной вибрационной нагрузки f, по сравнению с деформацией, обусловленной статической нагрузкой (т. е. деформацией за счет силы тяжести элементов расположенных на плате).