Модернизация модулей коммутации линии линейного коммутатора
1.2 Выбор и обоснование конструкции
Для того чтобы грамотно спроектировать конструкцию модуля коммутации, воспользуемся РД50-708.
Таблица 1.2.1. Допускаемые значения воздействующего фактора по группам жесткости
Наименование воздействующего фактора |
Допускаемые значения воздействующего фактора по группам жесткости |
|||||
1 |
2 |
3 |
4 |
|||
Температура окружающей среды, °С |
Верхнее значение |
55 |
85 |
100 |
120 |
|
Нижнее значение |
-25 |
-40 |
-60 |
|||
Относительная влажность воздуха, % |
75 |
98 |
98 |
|||
при температуре до 35°С |
При температуре до 40°С |
|||||
Смена температур, °С |
От -25 до +55 |
От -40 до +85 |
От -60 до +100 |
От -60 до +120 |
||
Атмосферное давление, Па (мм.рт.ст.) |
Нормальное |
53600 (400) |
666 (5) |
По ГОСТ 23752-79 выбираем 2 группу жесткости.
Далее выбираем тип конструкции ДПП с металлизированными монтажными и переходными отверстиями.
Таблица 1.2.2. Классы точности
Класс точности по ГОСТ 23751 |
Область применения |
Оборудование |
Основные материалы |
Вспомогательные материалы |
Серийность производства |
|
1-2 |
Для печатных плат с дискретами ИЭТ при малой и средней насыщенности поверхности печатной платы ИЭТ |
Без ограничения |
Без ограничения для печатных плат 1-й и 2-й групп жесткости по ГОСТ 23752. Для 3-й и 4-й групп жесткости на основе стеклоткани |
Без ограничения |
От мелкосерийного до крупносерийного |
|
3 |
Для печатных плат с микросборками и микросхемами, имеющими штыревые и планарные выводы, а также с безвыводными ИЭТ при средней и высокой насыщенности поверхности печатной платы |
Фотокамеры типа ФАП-7А, координатографы типов КПА-1200, «Минск-2004», сверлильные станки типа АРБМ1.139.000, линии химико-гальванической металлизации и травления модульного типа |
На основе стеклоткани с гальваностойкой фольгой толщиной не более 35 мкм |
Фотопленка типа ФТ-41П, фотопластины «Микрат-НК», сухой пленочный фоторезист |
От мелкосерийного до крупносерийного |
По ГОСТ 23751-86 выбираем 3 класс точности.
Выбираем материал основания.
Таблица 1.2.3. Свойства материалов
Наименование, марка |
ГОСТ, ТУ, общая характеристика |
Сортамент, размеры, мм |
Основные свойства и область применения |
Способы обработки |
|
Гетинакс электротехнический марок |
Листы: |
Применяется для панелей распределительных устройств, деталей крепления токоведущих частей, изолирующих шайб, деталей АТС и др. Марка В - для работы на воздухе и в трансформаторном масле; Г - для условий повышенной влажности; Ав - для работы в радиоустановках общего назначения; Вв - для работы в высокочастотных и телефонных установках; Гв - для работы в высокочастотных установках |
МО, вырубка (при толщине до 3 мм с предварительным подогревом) |
||
В |
ГОСТ 2718-66 Э2, П, ПР |
0,2-50 |
|||
Г |
5-50 |
||||
Ав |
0,4-6 |
||||
Вв |
0,4-3,5 |
||||
Гв |
0,4-3,5 |
||||
Стеклотекстолит фольгированный марок СФ-1, СФ-2 |
ГОСТ 10316-62, МРТУ 16509.01 - 64 Э2, П |
Листы: 0,8; 1; 1,5; 2; 2,5; 3 |
Применяется для изготовления печатных плат. Цифра «1» в обозначении указывает на фольгирование с одной стороны, «2» - с двух |
МО |
Проводя сравнительную характеристику, в качестве материала основания выбираем стеклотекстолит.
Для изготовления печатных плат используется стеклотекстолит фольгированный. Для изготовления модуля коммутации линии требуются двусторонние печатные платы, поэтому выбираем стеклотекстолит фольгированный марки СФ-2.
Стеклотекстолит фольгированный выпускается в виде прессованных многослойных листов, состоящих из полотнищ стеклоткани, пропитанных эпоксидно-фенольным лаком и облицованные с одной (марка СФ-1) или с двух (марка СФ-2) сторон электролитической фольгой (стандартная толщина медной фольги 50 мкм).
Обладает высокой механической прочностью, хорошими электроизоляционными свойствами, низким водопоглощением.
Для электроизоляционной защиты и защиты от проникновения влаги необходимо выбрать покрытие, выдерживающее предельные температуры эксплуатации модуля коммутации.
Таблица 1.2.4. Покрытия металлические
Наименование покрытия |
Условное обозначение покрытия |
|
Дифузионные |
||
Цинковое |
Диф.Ц |
|
Цинковое с хроматированием |
Диф.Ц.хр |
|
На диэлектриках |
||
Медное |
Хим.М |
|
Серебряное |
Хим.Ср |
|
Серебряное вжиганием |
Вж.Ср |
Таблица 1.2.4. Покрытия неметаллические
Условия эксплуатации |
Условное обозначение (шифр) |
ГОСТ ТУ |
Свойства и назначение |
|
Требование электроизоляции |
Покрытия полиуретановые |
|||
Лак УР-231, светло-кричневый. II.Э |
СТУ 14/07 116-65 |
Покрытие твердое, механически прочное, выдерживает температуру от -60 до +120°С и кратковременно до +150°С. Предназначается для электроизоляционной защиты и защиты от проникновения влаги черных и цветных металлов |
||
Покрытия кремнийорганические |
||||
Лак К-57, бесцветный, III.Э |
МРТУ 6-02-318-64 |
Электроизоляционное и термостойкое (до 200°С) покрытие. Предназначается для влагозащиты радиоэлементов. |
||
Эм. КО-86, зеленый, III.Э |
ВТУ 136-60 |
Покрытия устойчивы к длительному воздействию повышенной влажности и выдерживают температуру до 150°С. Применяются для покрытия резисторов типа МТ и МЛТ [1]. |
||
Эм. ТК-3, красный, III.Э |
ТУ МХП 3682-53 |
Проводя сравнительную характеристику покрытий, выбираем для покрытия элементов проводящего рисунка металлическое покрытие Хим.М, т.к. это наименее дорогое из всех покрытий, удовлетворяющих ТЗ.
Для покрытия модуля коммутации выбираем лак УР-231.
Для пайки элементов необходимо выбрать припой с минимальной температурой плавления.
Таблица 1.2.5. Припои
Марка припоя |
Температура |
Область применения |
|
ПОС 90 |
222 єC |
Пайка деталей и узлов, подвергающихся в дальнейшем гальванической обработке (серебрение, золочение) |
|
ПОС 61 |
190 єC |
Лужение и пайка тонких спиральных пружин в измерительных приборах и других ответственных деталей из стали, меди, латуни, бронзы, когда не допустим или нежелателен высокий нагрев в зоне пайки. Пайка тонких (диаметром 0,05 - 0,08 мм) обмоточных проводов, в том числе высоко - частотных (лицендрата), выводов обмоток, радиоэлементов и микросхем, монтажных проводов в полихлорвиниловой изоляции, а также пайка в тех случаях, когда требуется повышенная механическая прочность и электропроводность. |
|
ПОС 50 |
222 єC |
То же, но когда допускается более высокий нагрев, чем при ПОС 61 |
|
ПОС 40 |
235 єC |
Лужение и пайка токопроводящих деталей неответственного назначения, наконечников, соединение проводов с лепестками, когда допускается более высокий нагрев, чем при ПОС 50 или ПОС 61. |
|
ПОС 30 |
256 єC |
Лужение и пайка механических деталей неответственного назначения из меди и её сплавов, стали и железа. |
|
ПОС 18 |
277 єC |
Лужение и пайка при пониженных требованиях к прочности шва, деталей неответственного назначения из меди и её сплавов, оцинкованного железа. |
|
ПОССу 4 - 6 |
265 єC |
Лужение и пайка деталей из меди и железа погружением в ванну с расплавленным припоем. |
|
ПОСК 50 |
145 єC |
Пайка деталей из меди и её сплавов, не допускающих местного перегрева. Пайка полупроводниковых приборов. |
|
ПОСВ 33 |
130 єC |
Пайка плавких предохранителей. |
|
ПОСК 47 - 17 |
180 єC |
Пайка проводов и выводов элементов к слою серебра, нанесённого на керамику методом вжигания. |
|
П 200 |
200 єC |
Пайка тонкостенных деталей из алюминия и его сплавов. |
|
П 250 |
280 єC |
||
Сплав "Розе" |
92-95 єC |
Пайка, когда требуется особо низкая температура плавления припоя [2]. |
Проводя сравнительную характеристику, выбираем припой ПОС-61, т.к. он имеет относительно низкую температуру плавления и используется для пайки радиоэлементов и микросхем.
Выбираем материал для проводников, используемых для навесного монтажа.
Конструктивные элементы |
Конструктивные особенности |
||
МГТФ |
МГТФЭ |
||
Токопроводящие жилы |
Медные многопроволочные |
||
Изоляция |
Фторопласт - 4 |
||
Экран |
- |
Оплетка из медных луженых проволок |
Провода предназначены для монтажа электрической аппаратуры и работы при температуре от минус 60°С до плюс 220°С и переменном напряжении до 250 В частотой до 5000 Гц или постоянном напряжении до 350 В.
Вид климатического исполнения - УХЛ по ГОСТ 15150-69.
Срок службы проводов, не менее - 20 лет.
Строительная длина проводов, не менее - 15 м.
Температура среды при эксплуатации проводов - от минус 60 0С до плюс 220 0С [3].
Проводя сравнительную характеристику, выбираем провод МГТФ, т.к. его характеристики удовлетворяют ТЗ.
После того, как мы выбрали все материалы, необходимо учесть конструктивные особенности изделия. Если соблюдать все требования технического задания и учесть размеры всех элементов, приведенных в перечне элементов, то модуль НГТУ.468345.110 будет размещен на одной плате размерами 100х270 мм, а модуль НГТУ.468345.110-01 будет размещен на двух платах: 100х270 мм и 90х90 мм, причем верхняя (меньшая) будет крепиться к нижней (большей) четырьмя винтами МЗ.