Разработка модуля обработки сигналов

В данном подразделе дипломного проекта разработан сборочный чертеж модуля обработки сигналов. Модуль обработки информации является составной частью программируемые логический модуль.

Программируемые логический модуль являются компактными функционально законченными универсальными изделиями. Они предназначены для построения простейших устройств автоматики с логической обработкой информации. Алгоритм функционирования модулей задаётся программой, составленной из набора встроенных функций. Программирование модулей может производиться с их клавиатуры без использования дополнительного программного обеспечения. Стоимостные показатели модулей настолько низки, что их применение может оказаться экономически целесообразным даже в случае замены устройств.

Области применения модулей:

– управление освещением;

– управление коммутационной аппаратурой;

– управление насосами, вентиляторами, компрессорами, прессами;

– системы отопления и вентиляции;

– системы управления дорожным движением;

– конвейерные системы;

– управление подъемниками;

Модуль обработки информации предназначен для приёма данных от различных датчиков и формировании сигналов управления.

Печатный узел – сложная многоэлементная сборная единица РЭА, которая объединяет множество элементов электрической схемы функционального узла.

Сборочный чертеж печатной платы должен обладать полной информацией по сборке радиоэлементов на плате, формовке выводов элементов перед установкой их на плату, вариантам установки тех или иных элементов согласно действующим нормативным документам, покрытию платы лаком или компаундом после монтажа (если это необходимо), применяемым припоям и паяльным пастам и т.п. Также в технических требованиях на поле чертежа конструктор вправе отметить любые дополнительные требования, которые он считает нужными.

Модуль обработки информации собран на двухсторонней печатной плате из четырёхслойного фольгированного стеклотекстолита СФ-2–35–1,5 ГОСТ 10316–78, обладающего следующими достоинствами:

a) прочность сцепления фольги с основанием не менее 15 Н/см²;

б) удельное объемное сопротивление 5000ГОм*см;

в) тангенс угла диэлектрических потерь 0,03.

Фольгированный стеклотекстолит представляет собой слоистый прессованный материал, изготовленный на основе ткани из стеклянного волокна, пропитанной эпоксидной смолой, и облицованный с двух сторон медной электролитической, оксидированной или гальванической фольгой.

В качестве материала фольги использована медь, так как она обладает хорошими проводящими свойствами.

Печатная плата – это основа печатного монтажа электронной аппаратуры, при котором микросхемы (МС), полупроводниковые приборы, электрорадиоэлементы (ЭРЭ) и элементы коммутации устанавливаются на изоляционное основание с системой токопроводящих полосок металла (проводников), которыми они электрически соединяются между собой в соответствии с электрической принципиальной схемой.

ПП представляют собой диэлектрическое основание, имеющее необходимые отверстия и проводящий рисунок плоских проводников и контактных площадок, обеспечивающий соединение ИМС и ЭРЭ в соответствии с принципиальной электрической схемой.

Покрытием для печатной платы служит лак марки УР-231.01.2, т. к. он получил наибольшее применение в производстве при сборке печатных плат и имеет все необходимые свойства для защиты от внешних факторов. Покрытие осуществляется в два слоя, покрывается вся плата, за исключением поверхности контактных частей разъёмов.

Технологический процесс монтажа навесных деталей и элементов заключается в установке их на печатную плату и пайке. В зависимости от масштаба производства детали на плату устанавливаются вручную или механизированным способом. Пайку монтажных соединений выполняют паяльником или групповыми методами, из которых чаще всего применяют пайку погружением в волну припоя.

Плата модуля обработки информации имеет двухстороннюю установку элементов. Навесные детали устанавливаются на плату со стороны монтажа. Со стороны пайки устанавливаются элементы СМД-монтажа.

Навесные детали устанавливаются на печатную плату после формовки выводов с «зиг-замком». Подрезают выводы на требуемую длину после их загибания или после установки их на плату.

Размещение навесных элементов на плате следует согласовывать с конструктивными требованиями. Выбор варианта установки на плату производят в соответствии с заданными условиями эксплуатации и другими техническими требованиями.

Размещение навесных элементов должно быть рациональным с учетом электрических связей и теплового режима, с обеспечением минимальных значений длин электрических связей, количества переходов печатных проводников со слоя на слой, паразитных связей между их навесными элементами. Распределение масс навесных элементов по поверхности платы должно быть, по возможности, равномерным, с установкой элементов с наибольшей массой вблизи мест технического крепления платы. Установочные размеры и варианты установки навесных элементов выбираются в соответствии с действующими стандартами на установку навесных элементов. Проводящий рисунок печатной платы, разработанный в трассировке соединений, должен удовлетворять требованиям ГОСТов.

Для получения качественных соединений необходимо поверхности, подлежащие пайке, тщательно очищать от загрязнений и окислов.

При пайке применяют только бескислотные флюсы. После нанесения флюс должен подсохнуть в течение 1…2 минут, чтобы быстрое испарение спирта, входящего в его состав, не привело к образованию раковин и пузырей. Для пайки припоем ПОС61 ГОСТ 21931–76 применяется паяльник мощностью 35Вт. При пайке следует прогревать вывод изделия в течение 3…5 секунд, не касаясь паяльником печатного проводника. Соблюдение такого режима обеспечивает многократную перепайку деталей (до 10 раз) без нарушения металлизации печатного проводника. Остатки флюса удаляются тампоном из бязи, смоченным в этиловом спирте.

Большое значение на надежность радиоэлектронной аппаратуры оказывает выбор припоя для электрического монтажа. Качество паяных соединений (прочность, герметичность, надежность и др.) зависят от правильного выбора припоя, флюса, способа нагрева и величины зазора. Припой должен хорошо растворять основной материал, обладать смачивающей способностью, быть дешевым и не дефицитным.

Из анализа характеристик припоев приведенных в справочных материалах видно, что наиболее подходящим для пайки ЭРЭ в нашем преобразователе является припой ПОС-61 ГОСТ 21931–76 (температура кристаллизации: начальная – 190 °С; конечная – 183 °С).

Нагрев платы при пайке припоем ПОС-61 производят паяльником или погружением платы в расплавленный припой, но перед этим плата должна пройти операцию флюсования. Флюсы паяльные применяются для очистки поверхности паяемого металла, а так же для снижения поверхностного напряжения и улучшения растекания и смачиваемости жидкого припоя.

Автоматизированный способ обеспечивает установку ЭРЭ без гарантированного зазора между корпусом и платой или же с зазором. Зазор в этом случае обеспечивается формовкой выводов.

Размеры, конфигурация и место крепления печатной платы выбираются в зависимости от установочных размеров, элементной базы, эксплуатационных характеристик и т.д.

Размеры печатной платы должны соответствовать ГОСТ 10317–79.

На печатных платах должны быть предусмотрены фиксирующие отверстия.

Форма печатной платы, разработанного модуля управления и контроля является прямоугольной. Стороны прямоугольной печатной платы должны быть параллельны линиям координатной сетки.

Для платы модуля управления и контроля выбран шаг координатной сетки равный 1,25 мм.

Технологический процесс изготовления печатной платы (ПП) химическим методом был выбран исходя из достоинств и недостатков метода.

ПП изготавливается химическим методом, следовательно рисунок ПП должен быть выполнен сеточно-графическим методом. Данный метод широко используется при массовом производстве ПП. Сущность метода заключается в том, что нанесение рисунка на заготовку платы осуществляется сквозь сетку – трафарет, по которому перемещается ракель и продавливает краску на плату. Затем плата с печатным рисунком подвергается травлению.

Принцип работы модуля обработки информации заключается в сборе и обработке данных по прикладной программе пользователя с выдачей управляющих сигналов на исполнительные устройства. Модуль обработки информации применяются для решения задач автоматизации от управления несложными комплексами. Для этих целей модуль обладает ПЛИС (EP 2 C 50 F 672- i 8) которая решает задачи обработки и управления, а также множество различных интерфейсов, что обеспечивает совместимость данного устройства с множеством других устройств.