ВВЕДЕНИЕ 4
ГЛАВА 1. Исследование технического задания и методов производства печатных плат для радиоэлектроники6
1.1 Анализ требований и спецификаций разрабатываемого устройства. 6
1.2 Изучение существующих разработок микроконтроллеров и выбор оптимального устройства для дипломной работы. 7
1.3 Изучение технологий для создания печатной платы проектируемого устройства. 11
Глава 2. Аргументация структурных, функциональных и принципиальных решений и выбор элементной базы. 18
2.1 Состав и назначение схемы электрической структурной. 18
2.2 Состав и назначение схемы электрической функциональной. 18
2.3 Состав и назначение схемы электрической принципиальной. 20
2.4 Определение и обоснование технических характеристик элементной базы. 22
Глава 3. Конструкторская часть 30
3.1 Определение материала и метода изготовления печатной платы для дипломной работы. 30
3.1.2 Процесс производства печатной платы. 32
3.2 Расчет параметров устройства 34
3.2.1 Расчёт общей мощности, потребляемой компонентами схемы. 34
3.3 Расчёт параметров печатной платы. 40
3.3.1 Расчёт и определение габаритных размеров печатной платы. 40
3.3.2 Расчет стоимости реализации проекта 43
3.3.3 Расчет окупаемости проекта 43
3.4 Разработка печатной платы для дипломной работы. (AltiumDesigner 17). 44
3.4.1 Создание схемы расположения проводников на печатной плате. (AltiumDesigner 17). 44
3.4.2 Создание сборочного чертежа для печатной платы. 47
Заключение 48
Список использованных источников 50
Сегодня повсеместно, во всех отраслях мы встречаемся с электронными помощниками или устройствами, которые сопровождают нас повсюду. Назначение таких устройств может быть совершенно различным, например связь, навигация или управление технологическими процессами или мониторинг окружающей среды, но независимо от назначения и от области применения все электронные устройства, как бы они не были совершенны требуют электропитания. Настоящая работа посвящена одному из аспектов связанным с электропитанием таких устройств. В данной работе рассматривается устройство, которое позволяет заряжать полностью разряженные химические источники электропитания. Разрабатываемое устройство отличается от множества других схожих по функциям наличием рядом свойств в том числе наличием ЖК-дисплея отображается информация о напряжении аккумулятора и продолжительность зарядки в минутах.
Актуальность дипломного проекта заключается в том, что в настоящее время электронная аппаратура успела стать неотъемлемой частью нашей жизни, а электропитание аппаратуры во много определяет возможности и комфорт её использования.
Использование микроконтроллера позволило значительно повысить его надёжность, функциональность, а также построить малогабаритную, и легко повторяемую конструкцию.
Объектом исследования является разработка аппаратной части зарядного устройства на микроконтроллере PIC16F876.
Предмет исследования – структура и функции разработка конструкции и технологии изготовления печатной платы зарядного устройство на микроконтроллере PIC16F876.
Цель: разработка аппаратной части зарядного устройства на микроконтроллере на современной элементной базе с расширенным функционалом.
Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи:
• выбор и обоснование функциональной и принципиальной схемы для разработки конструкторской и технологической документации по изготовлению печатной платы зарядного устройства на базе микроконтроллера PIC16F876-04I/SO;
• выбор и обоснование технических характеристик элементной базы;
• выбор материала для печатной платы;
• определение параметров устройства;
• расчёт параметров печатной платы;
• проектирование маршрута трассировки платы;
• создание сборочного чертежа печатной платы;
• анализ и расчёт технологичности конструкции;
• описание технологического процесса производства печатной платы;
• описание технологии сборки и монтажа печатного узла.
Для достижения поставленной цели в дипломном проекте решены следующие задачи:
Анализ следующих разработок: Зарядное устройство для Ni-Cd и Ni-MH аккумуляторных батарей PIC16F876-04I/SO, где были использованы самые современные разработки. Также были созданы структурная и функциональная схемы, определены технические характеристики компонентов. В процессе конструирования был выбран стеклотекстолит СФ-1-35 для печатной платы и ПВХ для корпуса. После определения материалов рассчитали параметры электронного таймера, которые оказались следующими:
1. Суммарная мощность, потребляемая основными элементами, составляет 24,12 Вт.
2. Расчёт надёжности элементов печатной платы с учётом пайки равен 384615 часов.
3. Приблизительные габаритные размеры печатной платы составляют 50 x 60 миллиметров.
А также была использована программа AltiumDesigner, в которой была спроектирована печатная плата.
За измерительное оборудование были выбраны генератор сигналов специальной формы AWG-4110, Мультиметр FLUKE 17B+ и осциллограф FLUKE 190-504, которые необходимы для замеров всех необходимых параметров устройства.
В технологической части был проведён анализ и расчёт технологичности конструкции, а также определены основные этапы разработки технологического процесса, где был рассчитан показатель технологичности, который равен 0,5 мин/шт. После всех расчетов была разработана маршрутная карта. Заданное устройство соответствует всем современным требованиям.
В ходе дипломного проекта был произведен анализ и выбрана технология для монтажа печатной платы – поверхностный монтаж.
Составлена функциональная схема устройства. Подобрана элементная база устройства.
В конструкторской части выбраны материалы для изготовления самой печатной платы, а также материл для изготовления корпуса. Был произведен расчет суммарной мощности, потребляемой основными элементами и расчёт потребляемой мощности микросхем.
Разработана конструкция устройства. Произведен ориентировочный расчет габаритных размеров печатной платы. Рассчитана надежность элементов с учетом пайки.
