Xreferat.com » Рефераты по коммуникации и связи » Разработка микшерного пульта

Разработка микшерного пульта

Введение


Темой данного дипломного проекта есть разработка микшерного пульта. В связи с постоянным развитием культурной деятельности, увеличивается число концертов. В последнее время появилось очень много молодежных групп, играющих не электрогитарах. Появляется необходимость использовать микшерные пульты, главная задача которых, отрегулировать параметры звуковой обработки каждого инструмента, смешать все сигналы и подать их на выход. С выхода сигнал может идти на усилитель, наушники, или при звукозаписи, компьютер. Микшерный пульт необходимо сделать не сильно большой, с малой стоимостью, чтоб его могли себе позволить музыканты не высокого класса. Данный пульт можно использовать на репетиционных точках, можно обеспечивать сведение звука на небольших концертах. А также при студийной звукозаписи, пульт может помочь отрегулировать звук так как этого хочет музыкант. Так же в основном для записи в микшерном пульте можно сделать компрессор и шумоподавитель. Например, когда певец поет песню, невозможно, чтобы уровень сигнала был один и тот же. Музыкант при пении может двигаться относительно микрофона и сигнал будет не одинаковый по амплитуде. Иногда могут быть провалы, а иногда перегрузки. При сведении такой записи могут возникнуть трудности. Компрессор же выравнивает звук, он становится одной громкости, более четкий и наполненный. Единственный минус, что не передается динамика, и уже при сведении нужно будет делать голос в некоторых местах громче или тише. Эффект шумоподавителя заключается в том, что когда с инструментов звук не поступает, а остаются только небольшие шумы, то выход выключается. Когда сигнал появляется, который больше некоторого значения, выход включается и на фоне сигнала шум уже почти не слышен.


1. Технические требования


Анализ технического задания


7-ми входной стерео микшер, 3 стерео входа, 4 моно входа, 5-ти полосный эквалайзер по частотам 100 Гц, 400 Гц, 1 кГц, 4 кГц, 10 кГц, регулировка громкости и баланса каждого входа, Эффекты компрессора и шумоподавителя по выходу, напряжение питания 9…12 В.

Из-за того, что есть стерео входы, лучше применить стерео схемы эквалайзеров, и применить 2 таких для 4-х моно входов.

Так как устройство нужно спроектировать максимально меньшим, используем современную элементную базу. Можно использовать микросхему CXA 1352, в которой сделано стерео эквалайзер на 5 полос с регулировкой громкости и баланса. Так как в этой микросхеме регулирование ведется с помощью подачи напряжения от 0 до напряжения питания на выводы микросхемы. Поэтому сигнал не проходит через резисторы регулированию, а только через микросхему, и шумы наводок будут минимальными.

В этой микросхеме кроме активного эквалайзера на 5 полос регулировки от –14 дБ до 14 дБ, еще есть усилитель на 14 дБ, поэтому эту же схему можно использовать в качестве последнего каскада усиления для сложения сигналов.

Из-за использования этой микросхемы, вся схема микшерного пульта без эффектов и индикаторов состоит из 6-ти почти одинаковых схем.

Для эффектов компрессора и шумоподавителя можно использовать микросхему SSM 2166, в которой есть эти эффекты и есть возможность настраивать их индивидуально для себя.

Так как эффекты необходимо применить к выходам, то таких схем нужно 2: на левый в правый каналы.

Для наблюдения за уровнем сигнала можно использовать схему стерео индикатора на микросхеме КА2281, к которой подключается 5 светодиодов на канал, и таким образом ведется наблюдение и регулирование сигнала, чтоб не допустить перегрузки

Микросхема CXA 1352 питается от напряжения 5…12В, SSM 2166 – 5…12В, КА 2281 – 9…12В. Поэтому для питания всей схемы в целом нужно напряжение 9…12 В. И можно будет использовать для питания любой покупной блок питания с таким напряжением.

Для максимальной минимизации, и сохранения ремонтопригодности, устройство делаем с 4-мя печатными платами: входы и выходы на 1352, 2 компрессора на 2166 и индикатор, в котором еще будет индикатор включения питания, еще для монтажа элементов индикации и кнопок включения входов используем еще одну печатную плату.


Технические требования к устройству


Электрические требования:

– Количество стерео входов 3

– Количество моно входов 4

– Количество полос эквалайзера 5

– Диапазон рабочих частот 20 Гц … 20 кГц

– Диапазон рабочего напряжения питания + 9 – 12 В

– Сопротивление нагрузки, не менее 20 Ом

– Чувствительность 200 мкВ

– Максимальный потребляемый ток, не более 1А

Технологические требования в устройству:

Класс аппаратуры наземная

Тип аппаратуры бытовая стационарная

Габаритные размеры не более 300х250х50

Масса не более 500 г.

Рабочее положение горизонтальное

Вид монтажа комбинированный

Средняя наработка на отказ не менее 10 тыс. часов

Коэффициент заполнения ПП не ниже 0,4

Коэффициент использования материалов, не менее 0,7

Коэффициент заполнения объема устройства, не менее 0,2

Коэффициент автоматизации, не менее 0,8

Программа выпуска 1 000 шт.

Технологическая себестоимость, не более 400 грн.

Трудоемкость не более

Место установки изделия закрытое отапливаемое помещение

Условия эксплуатации:

диапазон рабочих температур +5єС… +35єС

атмосферное давление 84…104,5 кПа

влажность воздуха при температуре 35єС 85%


2. Разработка схемы


Обзор существующих аналогичных схем и конструкций


Приведу аналогичные схемы эквалайзера, компрессора и шумоподавителя. Схема еквалайзера представлена на рисунке 2.1.


Разработка микшерного пульта

Рисунок 2.1


Достоинством этой схемы есть то, что можно регулировать 8 полос, что обеспечивает более точную настройку звучания.

Но недостатком есть сложность схемы и большие размеры, как видим каждый фильтр сделан отдельным блоком, и звук проходить большую дистанцию, могут быть больше шумы.

В моей схеме возможно все фильтры сделать в микросхеме и звук при обработке не будет выходить за её границы, и шумы будут минимальны.

Схема компрессора представлена на рисунке 2.2


Разработка микшерного пульта

Рисунок 2.2


Достоинством схемы есть вытокая ремонтопригодность.

Недостатком схемы есть то, что компрессия включается из-за нагревания терморезистора, и перепады температуры будут сильно влиять на параметры компрессии. Еще во время эксплуатации параметры компрессии в этой схеме не регулируются.

Схема шумоподавителя представлена на рисунке 2.3.


Разработка микшерного пульта

Рисунок 2.3


Достоинством схемы, как и у компрессора есть большая ремонтопригодность.

Недостатком есть большая сложность и большие габариты.

Представлю аналогичное устройство, микшерный пульт, предназначенный для индивидуального использования (рис 2.4).

В этом микшерном пульте есть 4 стерео входа с регулировкой чувствительности, и 2 входа без регулировки чувствительности, разделенных на 2 разъема (правый и левый). На каждом входе есть 3-х полосный эквалайзер, регулировка громкости, баланса. На выход можно задействовать один из 16-ти эффектов. Присутствует эквалайзер выходного сигнала.

Недостатком есть малое количество полос эквалайзера и отсутствие эквализации по выходу.

Достоинством есть большое количество эффектов, которыми можно улучшить или приукрасить выходной сигнал.


Разработка микшерного пульта

Рисунок 2.4.

2.2 Разработка схемы


Проанализировав техническое задание и проанализировав параметры аналогичных устройств, я решил сделать устройство наиболее технолологичным, миниатюрным и удобным в использовании.

Было решено взять для основных блоков современные схемы на импортных микросхемах, а которых устроены большие схемы и они полностью заменяют вышеупомянутые аналоги.

Было решено использовать 3 основных блока, это эквалайзер с продусилителем, индикатор и компрессор. Эти схемы были найдены на официальном сайте импортных микросхем, где представлены полные заводские описания, и схемы подключения.

В моей схеме кроме найденных схем используются некоторые дополнения и изменения, которые были сделаны в период разработки, и способствуют лучшей работе схемы при данном использовании.


Обзор и описание схемы электрической структурной


Схема электрическая структурная показана на рисунке 2.5.

Микшерный пульт состоит из 3-х стерео входов и 4-х моно входов.

Схема регулировки эквалайзера, баланса и громкости выполнена для стерео сигнала и состоит из 2-х одинаковых блоков.

1-й вход – стерео его сигнал поступает сначала на регулировку чувствительности, затем на блок регулировки эквалайзера, громкости и баланса. В этом же блоке выполняется усиление сигнала.

Затем сигналы «левого» и «правого» смешиваются в общий соответственно. Левый смешивается в левый канал, который поступает на окончательный блок регулировки, правый – соответственно на правый.

Разработка микшерного пульта

Рисунок 2.5


Для уменьшения влияния на блоки других входов, смешение осуществляется с помощью резисторов.

2-й и 3-й входа такие же самые.

4-й и 5-й входа – моно, но так же как и предыдущие, подаются на один блок регулировки, но отличием является то, что отсутствует регулировка чувствительности, и смешение сигналов происходит обоих входов в оба канала – правого и левого. Осуществляется с помощью 4-х резисторов.

В этом блоке роль баланса является регулировка громкости одного входа, относительно другого (в центральном положении громкость 4-го и 5-го входов будет одинакова, в правом положении громкость 4-го будет уменьшатся, в левом, громкость 5-го). Регулировка громкости будет действовать на 2 входа одновременно. Регулировка эквалайзера осуществляется для 2-х входов одновременно.

Входа 6-й и 7-й осуществлены также как и 4-й и 5-й.

После смешения всех сигналов в 2 (правого и левого) они подаются со смесителя на в окончательный блок регулировок, где так же само можно отрегулировать окончательно совместно эквалайзер, громкость и баланс.

А также так как для смешения сигналов использовались резисторы, то сигнал уменьшился, и в этом блоке происходит усиление до нормального уровня.

После этого сигнал проходит на выход и уровень сигнала показывается на стерео индикаторе на 5 делений. Так же этот сигнал поступает на компрессор.

Компрессор сужает динамический диапазон сигнала, то есть усиливает слабые сигналы и ослабляет сильные. Это часто требуется на звукозаписи для получения качественного трека. При использовании такого эффекта не будет важно, чтобы например певец пел на одном расстоянии от микрофона, на громкости это почти не будет сказываться. Запись будет одного уровня.

Также этот блок осуществляет шумоподавление – он «отрезает» все сигналы, которое меньше определенного значения. Блок процессора выполнен на 2-х одинаковых схемах, для левого и правого канала.

У каждого компрессора регулируются 4 параметра:

– усиление, которое регулирует увеличение или уменьшения АЧХ по всему диапазону

– величина компрессии, регулируется угол компрессии относительно без компрессии (45 град).

– крутизна ограничения, регулируется угол ограничения. После определенного уровня сигнала, уровень дальше будет усиливаться намного меньше, что не повлечет на следующих каскадах перегрузку

– регулировка порога чувствительности, регулируется уровень сигнала, при котором выключается шумоподавление.

После компрессора сигнал проходит на выход «выход компрессора».

На входе каждого каскада регулировки эквалайзера, громкости и баланса стоит схема индикации перегрузки.

Так как на одну такую схему идет 2 канала, будь то правый и левый или отдельные входа, для экономии и практичности сделан один индикатор на 2 канала, они подключаются через диод. При превышении порогового значения на одном из 2-х входов, или на обоих, открывается транзистор, и загорается светодиод. Таких схем присутствует 6: для 1,2,3 стерео входов, для 4,5 и 6,7 моно сходов по одному, и для выходного каскада.

В схеме присутствуют 3 различных схемы:

– Регулировка эквалайзера, громкости и баланса, а также усиление на 14 дБ. На входе которой выполнен индикатор перегрузки. Таких схем 6.

– Компрессор и шумоподавитель. 2 схемы (правый и левый)

– Индикатор выходного сигнала.


2.4 Описание принципиальной схемы


Описание привожу поблочно.

Описание блока входов.


Разработка микшерного пульта

Рисунок 2.6


Блок (рис 2.6) осуществляет регулировку эквалайзера, громкости и баланса. А так же осуществляет усиление сигнала на 14 дБ. Так же присутствуют индикаторы перегрузки, включение входа и баланса.

Разработка микшерного пульта

Рисунок 2.7.


Блок осуществлен на микросхеме CXA 1352, которая осуществляет эквализацию и усиление стерео сигнала.

Структурная схема микросхемы представлена на рисунке 2.7. Изображен один канал.

Как видно, сигнал усиливается на 14 дБ и проходит через 5-ти полосный эквалайзер, где осуществляется регулировка + 10 дБ каждой полосы. После этого сигнал проходит через регулировку громкости и проходит на выход. Остальные входы (F OUT и L OUT) мы не используем. Из 1-го выхода выходит сигнал просто усиленный со входа на 29 дб, не проходя через эквалайзер и регулировку громкости. 2-й – выход не проходя через регулировку громкости, напрямую от эквалайзера.

Все регулировки осуществляются подачей напряжения от 0 до питающего на определенный выводы микросхемы. Тем самым регулировка производится непосредственно в самой микросхеме, что обеспечивает минимальные помехи и наводки на сигнал.

Входной сигнал проходит через разъем «стереоджек» и регулировку чувствительности, выполненной на сдвоенном переменном резисторе. Это необходимо для приема сигнала от мощных источников. Сигнал амплитудой выше 1,5 В будет проходить через микросхему с искажениями, сильно большая амплитуда может повредить микросхему. Поэтому резистором чувствительности достигается номинальное значение входного напряжения микросхемы.

Далее сигнал следует через разделительные конденсаторы для каждого канала. Они разделяют по переменному току, и служат для нормальной работы микросхемы без влияния на неё подключенных приборов.

Регулировка осуществляется подачей напряжения от 0 до питающего. Это осуществлено с помощью переменных резисторов, которые работают как делители напряжения. В левом положении на микросхему подается 0, в правом, напряжение питания.

Для осуществления выключения входа используется переключатель, включенный после резистора регулировки громкости. Во включенном состоянии на микросхему подается напряжение с резистора, и загорается светодиод, показывающий включение входа. При выключенном состоянии на вывод микросхемы регулировки громкости подается «0», и индикатор включения входа тухнет, тем самым имитируя нулевую громкость, т.е. на выходе микросхемы сигнал не будет присутствовать.

Еще присутствует индикатор баланса. На 2-х резисторах выполнен делитель напряжения, и параллельно включено 2 светодиода с разным включением, и соединяется с резистором регулировки баланса. При среднем положении между выводами светодиода разность потенциала равна нулю и ни один светодиод не светится, при движении вправо появляется положительное напряжение и постепенно загорается правый диод, при движении ручки влево, загорается левый светодиод.

Баланс работает таким образом, при среднем положении (Ѕ от питающего напряжения) оба канала работают без изменений, при повышении напряжения уменьшается громкость левого канала, правый остается без изменений и наоборот

Регулировка эквалайзера осуществлена без индикаторов 5-ю переменными резисторами. Регулируются такие полосы: 100 Гц, 400 Гц, 1 кГц, 4 кГц, 10 кГц. Амплитудно-частотная характеристика представлена на рисунке 2.8.

После микросхемы сигнал следует через разделительные конденсаторы, которые также разделяют по постоянному току и обеспечивают нормальную работу микросхемы без влияний последующих устройств.


Разработка микшерного пульта

Рисунок 2.8


Индикаторы превышения сигнала построены на 2-х диодах, транзисторе и диоде. Сделан один для 2-х каналов. Через диоды сигнал проходит на базу транзистора и при достижении определенного уровня транзистор открывается и загорается светодиод, тем самым показывая превышения сигнала, и что для качественного звука необходимо уменьшить амплитуду сигнала. Диоды применяются для того, чтобы сигналы не смешивались.

Так как регулировка громкости осуществляется на 2 канала одновременно, нет смысла делать 2 индикатора для каждого канала.

Далее сигнал проходит через резисторы, где он ослабляется и дальше происходит смешивание.

Остальные элементы служат для нормальной работы микросхемы.

Вход 2 и 3 осуществлены по такой же схеме.

Вход 4 и 5 моно, и сделаны на одном блоке как предыдущие.

Отличие лишь во входной и выходной цепях, это показано на рисунке 2.9.

В отличие от блока входа 1,2,3, здесь на каждый канал проходит сигнал с отдельного моно разъема, и отсутствует регулировка чувствительности.

Далее все регулировки ведутся также, но баланс регулируется так: в среднем положении оба входа, и 4-й и 5-й работают одинаково, при правом положении регулятора баланса ослабляется 4-й вход, при левом, 5-й. Регулятор громкости действует для обоих входов.


Разработка микшерного пульта

Рисунок 2.9


В выходной цепи вместо 2-х резисторов применяются 4. При с каждого канала сигнал поступает в оба канала смешанного сигнала, что обеспечивает на выходе присутствие обеих входов в обоих каналах (правом и левом), что и является признаком моно входов.

6-й и 7-й моно входа осуществлены также соответственно.

Такое малое отличие схем стерео и моно входов обеспечивает высокую технологичность. Можно сделать 5 одинаковых блоков на одной плате. И разница между моно и стерео будут лишь в схеме подключения к ней.


Разработка микшерного пульта

Рисунок 2.10


Смешивание сигналов.

Смеситель выполнен на резисторах номиналом 15 кОм, что обеспечивает номинальное подавление сигнала для подальшего усиления в выходном блоке. Схема представлена на рисунке 1.10.

Входа 1,2,3 смешиваются просто через резисторы соответственно в левый и правый каналы.

Входа 4,5,6,7 моно, и особенностью смешивания является то, что они выполнены на 2-х стерео блоках, и каждый вход через резисторы смешивается в оба канала (правый и левый).

Смешанный сигнал поступает на выходной блок.

Выходной блок такой же как и входной, в нем также осуществляется регулировка эквалайзера, баланса и громкости. Отличием является то, что отсутствует включатель, так как нет надобности его использовать, чтобы отключить сигнал на выходе, можно просто отключить сеть всего устройства. Также на входе отсутствует регулировка чувствительности. Смешанный сигнал напрямую проходит через разделительные микросхемы в микросхему. На выходе блока разделительные резисторы отсутствуют.

Схема выходного блока изображена на рисунке 2.11.


Разработка микшерного пульта

Рисунок 2.11


После выходного блока сигнал поступает на индикатор сигнала, выход, и каскад эффектов. Структурная схема представлена на рис 2.12.

Для возможности подключения к выходу устройства нескольких устройств, есть один стерео вход, и 2 моно (левый и правый). Величина сигнала наблюдается на стерео индикаторе, каждый канал которого состоит из 6-ти светодиодов, 1-й горит всегда, и индицирует питание от сети.


Разработка микшерного пульта

Рисунок 2.12


Сигнал еще проходит в блок компрессора, который состоит из 2-х одинаковых схем и служит для обработки левого и правого каналов. После блоков компрессора сигнал поступает на выходы, которых тоже 3 (1 стерео и 2 моно), что позволяет подключить несколько устройств к выходу.

Блок индикации.

Служит для наблюдения за величиной выходного сигнала, чтобы не допустить превышения допустимого сигнала и не вывести из строя последующие чувствительные в перегрузкам устройства.

Схема индикатора представлена на рисунке 2.13.


Разработка микшерного пульта

Рисунок 2.13


С увеличением амплитуды сигнала загораются большее число светодиодов на шкале, первый горит постоянно. Шкала логарифмическая, что наиболее подходящая для слежения за звуковым сигналом. Последний светодиод загорается, когда амплитуда сигнала превышает нормальную.

Блок компрессора

Схема блока представлена на рисунке 2.14


Разработка микшерного пульта

Рисунок 2.14


Служит для улучшения звукового сигнала при звукозаписи для сужения динамического диапазона, ограничения и шумоподавления.

Имеются 4 регулировки для подбора максимально подходящих параметров работы, это: усиление, величина компрессии, крутизна ограничения, регулировка порога чувствительности.

Регулировкой усиления регулируется величина выходного сигнала.

Регулировкой компрессии регулируется отношение характеристики выхода ко входу, это можно наблюдать на рисунке 2.15


Разработка микшерного пульта

Рисунок 2.15


Этой регулировкой обеспечивается выравнивание амплитудной характеристики.

Регулировкой крутизны ограничения, регулируется угол ограничения сигнала после максимального участка компрессии.

Это делается для того, чтобы сигналы выше определенного уровня не перегружали последующие устройства, а сигнал как бы подавляется, этим самым сохраняя стабильную амплитуду не теряя качества сигнала. Регулировка ограничения показана на рис. 2.16.


Разработка микшерного пульта

Рисунок 2.16


Регулировкой порога чувствительности регулируется, насколько будут подавляться сигналы меньше порога подавления. Это необходимо для того, чтобы шумы, имеющие маленькую амплитуду, подавлялись. При звукозаписи это очень важно, в паузах, когда полезный сигнал отсутствует, присутствует шум, который записывается, и уменьшает качество записи. При использовании этого эффекта, когда сигнала нет, шум уменьшается, и его почти не слышно, когда же сигнал появляется, то микросхема снова «включается» и на фоне звука шум уже почти не ощущаем.

Структурная схема микросхемы эффектов показана на рис. 2.17.


Разработка микшерного пульта

Рисунок 2.17

Коэффициент усиления микросхемы равен отношению резистора R1 к R2. В моей схеме применяется коэффициент 1, так как на вход поступает сигнал, амплитуда которой подходит для последующих устройств, больше усиливать сигнал нет смысла.

Сигнал поступает на вход микросхемы через разделительный конденсатор. Проходит через операционный усилитель и через разделительный конденсатор вне микросхемы проходит на блок эффектов, который регулируется с помощью резисторов, подключенных в выводам микросхемы.

Такой эффект выравнивает сигнал по амплитуде, и на выходе получается качественный насыщенный сигнал одинаковой амплитуды, вне зависимости от амплитуды источника.

Выход с микросхемы поступает на выход устройства.


2.5 Выбор и обоснование элементной базы


Основными элементами есть 3 микросхемы: это 5-ти полосный стерео эквалайзер с усилением CXA1352, микросхема эффектов SSM 2166 и микросхема индикатора КА2281. Эти микросхемы импортные, и заменить на отечественные невозможно. В схеме подключения этих микросхем будем использовать резисторы типа С2–23, конденсаторы К50, и конденсаторы малой емкости К10.

Для индикации будем использовать светодиоды диаметром 3 мм.

Для регулирования параметров будем использовать миниатюрные переменные импортные резисторы для уменьшения габаритов и удобства регулирования

Для схем индикации превышения сигнала используем транзисторы типа КТ 361. Это маломощные транзисторы, идеально подходят для включения цепи со светодиодом, которая не потребляет много тока.

3. Разработка конструкции


3.1 Концепция построения конструкции


Конструкция микшерного пульта, проектируемого в данном дипломном проекте, представлена одной конструкторской единицей в форме параллелепипеда с наклонной передней панелью для лучшей видимости панели. Габаритные размеры 250х200х50.

Прибор представляет собой блок настольного типа. За основу построения взят функционально узловой метод компоновки.

Для сборки прибора используется как печатный так и навесной монтаж.

Монтаж элементов, что входят в состав функциональных узлов, выполнен печатным монтажом. Монтаж между узлами осуществляется навесным методом с помощью гибких проводов. Для облегчения процесса монтажа, большинство отверстий присоединения выведены по краям печатной платы, исключения составляют места, где было невозможно из-за миниатюризации делать отверстия по краям. Так как устройство работает в закрытом отапливаемом помещении, влагозащиты устройство не требует.

Корпус прибора состоит из двух основных частей, что значительно облегчает сборку, это основание и крышка (передняя панель), который изготовлены из полистирола. Корпус имеет горизонтальное рабочее положение. Почти все элементы крепятся к передней панели, исключение составляет только разъем и включатель питания, которые закрепляются на правой стенке основания.

Внутри корпуса находятся четыре печатных платы СТРП 720445.019 (А1), СТРП 720446.019 (А2), СТРП 720447.019 (А3) и СТРП 720448.019 (А4), которые выполнены из стеклотекстолита марки СФ-2Н-35–1,5 ГОСТ 10316.

Платы крепятся к передней панели винтами М №хб ГОСТ 17373.

Из-за миниатюризации устройства платы размещены не достаточно удобно для ремонта при замене вышедшего из строя элемента, то использование импортной элементной базы позволяет получить наиболее надежное устройство.

Включатель питания и разъем блока питания закрепляются на боковой стенке основания.

Для фиксации и амортизации прибора на рабочем месте использованы 4 резиновых амортизатора, которые крепятся к дну основания винтами М4х12 ГОСТ 17474–80.

Крышка крепится к основанию сверху винтами М3х8 ГОСТ 17473–80.

Из-за малого потребления тепловой режим внутри устройства будет нормальным и вентиляционные отверстия не нужны.


3.2 Обоснование выбора материалов и покрытий


3.2.1 Выбор материала изготовления корпуса

Корпус устройства изготовляется методом литья под давлением. Полистирол, из которого будет изготовляться корпус имеет следующие свойства, которые приведены в таблице 3.1.


Таблица 3.1

Материал Ударная вязкость в направлении экструзии при +20єС Разрушающее напряжение при растяжении вдоль экструзии Относительное изменение длинны при разрыве Усадка в направлении экструзии
полистирол 40 кг*см/см2 Не менее 380 кг/см2 Не менее 10% Не более 18%

Благодаря своим свойствам этот материал максимально подходит для изготовления корпуса. Устройство будет более прочным.

Надписи на передней панели выполняем эмалью ПФ-115 ГОСТ 6465–63 черного цвета. Основные характеристики которого приведены в табл. 3.2.


Таблица 3.2

Вид покрытия ГОСТ Условия эксплуатации Режим сушки

Рабочая

температура

Материал, что покрывается



t, єc час.

Эмаль ПФ-115 6465–63 А Н П

25+10

100

48 24

-60…+70


полистирол

3.2.2 Обоснование выбора материала для изготовления печатной платы

Основная часть элементов размещена на печатной плате, т. к. это приводит к:

– Увеличение плотности монтажа и возможность микро-миниатюризации изделий.

– Гарантированная стабильность электрических характеристик.

– Повышенная стойкость к климатическим и механическим воздействиям.

– Унификация и стандартизация конструктивных изделий.

– Возможность комплексной автоматизации монтажно-сборочных работ.

Используем односторонний фольгированный стеклотекстолит. Так как платы изготовляются сравнительно большого размера, выбираем толщину 1,5 мм.

Характеристики стеклотекстолита СТФ:

– Толщина фольги 18–35 мм.

– Толщина материала 0.1–3 мм.

– Диапазон рабочих температур –60 +150 с.

– Напряжение пробоя 30 Кв/мм.

Выбираем стеклотекстолит марки СФ – 50 – 1,5 ДСТ 10316 – 76, который производится на основе стеклоткани, пропитанной синтетическими смолами и обладает повышенной механической прочностью. Имеет высокие электроизоляционные свойства, а так же хорошо обрабатывается резанием и штамповкой.

Выбранный стеклотекстолит имеет следующие параметры, которые описаны в таблице 3.3.


Таблица 3.3

Материал Диэлектрическая проницаемость Тангенс угла диэлектрических потерь Электрическая проницаемость теплостойкость плотность
стеклотекстолит 7,3…8,0 0,01…0,1 10…12 130 1,6…1,8

Для защиты проводящего рисунка от окисления и улучшения процесса пайки, плату покрываем сплавом «Розе». Этот сплав имеет низкую температуру плавления, что позволяет избежать возможных отслоений токоведущих дорожек в процессе нанесения покрытия и пайке. Основные параметры сплава «Розе» приведены в таблице 3.4.


Таблица 3.4

Материал Химический состав Температура плавления, єС

Pl Sm Bi
Сплав «Розе» 25 25 50 94

3.2.3 Вспомогательные материалы

Вспомогательные материалы заносим в таблицу 2.5.

Выбор припоя зависит от соединительного рисунка, способа пайки, тепловых ограничений, размеров деталей.

Для пайки используется припой оловянно-свинцовый ПОС-61.

Химический состав припоя ПОС-61 приведен в таблице 2.6.

Основные параметры припоя ПОС-61 сведены в таблицу 2.7.


Таблица 3.5


Наименование материала Единица измерения Норма затрат на единицу измерения ГОСТ на материалы Примечание
1 Припой ПОС-61 г. 20 ГОСТ 21–931–86
2 Флюс ФКТ г. 10 ТУ 81–05–51–76
3 Спирто-бензиновая смесь г. 5 -
4 Салфетка хлопчатобумажная см2 0,6 ГОСТ 31–470–632–76
5 Провод НВ-500В – 0,12 м. 7,74 ГОСТ17515–72

Салидус – высочайшая температура, при которой сплав затвердевает.

Ликвидиус – минимальная температура, при которой сплав переходит в жидкое состояние.

Припой меньше подвергается коррозии, чем медные проводники на ПП

ПОС-61 наносится на проводники печатной платы, что обеспечивает хорошую защиту от коррозии и минимальное переходное сопротивление. Это обеспечивает хорошее качество пайки.


Таблица 3.6

Марка припоя Химический состав, %

Олова Свинца
ПОС-61 61 39

Таблица 3.7

Марка припоя Температура, єС

Удельное электрическое сопротивление.

Р=10, Ом*м


Салидус Ликвидиус
ПОС-61 183 190 13,9

3.3 Проектирование печатных плат и расчет конструкции


3.3.1 Проектирование печатной платы эквалайзеров

В ходе разработки устройства была выбрана элементная база, на основе которой можно произвести ориентировочных расчет габаритных размеров печатной платы. Определим габаритные размеры элементов, размеры занесем в таблицу 3.8.


Таблица 3.8

Наименование элементов Кол-во размеры Lуст Siуст SΣ уст


H L B(D) dвыв dотв


R1…R26 26 2,5 6 2,5 0,5 0,8 10 25 650
HL1…HL6 6 10 3 3 0,5 0,8 5 15 90
C1…С48 48 10 5 5 0,5 0,8 2,5 25 75
DA1…DA6 6 5 7,5 30 0,5 0,8 30 225 1350
VT1…VT6 6 5,3 6 3 0,7 0,8 5 15 90
VD1…VD12 12 2 5 2 0,5 0,8 10 20 240

Площадь, заполняемая элементами составляет 2495 мм2.

При коэффициенте заполнения печатной платы 0,4, площадь ПП будет равна 2495/0,4 = 6237 мм2.

Конструктивно длинна печатной платы зависит от расположения элементов управления на передней панели. И это является главной помехой для обеспечения большего коэффициента заполнения ПП. При разработке, эта длинна получилась 165 мм. Расчетная ширина платы 6237 / 165 = 40 мм. При проектировании печатной платы из-за связи компоновки ПП с компоновкой передней панели, размеры ее установились 165х70 мм.

Коэффициент заполнения печатной платы в таком случае: 2495 / (165х70) = 0,21


3.3.2 Проектирование печатной платы эффектов

Размеры элементов занесем в таблицу 2.9


Таблица 3.9

Наименование элементов Кол-во размеры Lуст Siуст SΣ уст


H L B(D) dвыв dотв


R1…R14 14 2,5 6 2,5 0,5 0,8 10 25 350

Конденсаторы

электролит.

6 10 5 5 0,5 0,8 2,5 25 150

Конденсаторы

керамич.

4 10 5 3 0,5 0,8 5 15 60
DA1, DA2 2 5 17,5 7,5 0,5 0,8 15 131 262

Площадь, заполняемая элементами составляет 822 мм2.

При коэффициенте заполнения печатной платы 0,4, площадь ПП будет равна 822/0,4 = 2055 мм2.

В данной плате при разработке ширина составила 50 мм. Расчетная ширина платы 2055/ 50 = 41 мм. Данная плата конструктивно не нуждается в размерах намного меньше, чем 50х70. При проектировании печатной платы для наиболее удобного расположения элементов и отверстий выводов и отверстий крепления для лучшей ремонтопригодности и облегчения сборки, плата получилась с размерами 50х60.

Коэффициент заполнения печатной платы в таком случае: 822 / (50х60) = 0,27


3.3.3 Проектирование печатной платы индикатора

Данная плата полностью зависит от внешней компоновки, и её нужно сделать максимально меньшей. Для этого при проектировании было принято такое решение: будет осуществляться двухсторонний монтаж, светодиоды со стороны рисунка и

Если Вам нужна помощь с академической работой (курсовая, контрольная, диплом, реферат и т.д.), обратитесь к нашим специалистам. Более 90000 специалистов готовы Вам помочь.
Бесплатные корректировки и доработки. Бесплатная оценка стоимости работы.

Поможем написать работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту
Нужна помощь в написании работы?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Пишем статьи РИНЦ, ВАК, Scopus. Помогаем в публикации. Правки вносим бесплатно.

Похожие рефераты: