Розроблення конструкції приладу для перевірки стану зорової системи

Вінницький національний технічний університет

Факультет радіотехніки, зв’язку та приладобудування

Кафедра проектування медико-біологічної апаратури

КУРСОВИЙ ПРОЕКТ

з дисципліни «Конструювання РЕА»

на тему: «Розроблення конструкції приладу для перевірки стану зорової системи»

Студентки 4 курсу групи __Рам-12б

напряму підготовки __6.05090204___

спеціальності Радіоелектронні апарати___

_______Денисюк О.М.____________

(прізвище та ініціали)

Керівник _к.т.н. Костішин С.В.____

(посада, вчене звання, науковий ступінь, прізвище та ініціали)

Національна шкала _______________

Кількість балів: ______

Оцінка ECTS: _______

Члени комісії

_________ ______________________

(підпис)                 (прізвище та ініціали)

_________ ______________________

(підпис)                 (прізвище та ініціали)

_________ ______________________

(підпис)                 (прізвище та ініціали)

 

м. Вінниця – 2016 рік

Міністерство освіти і науки України

Вінницький національний технічний університет

Факультет радіотехніки, зв’язку та приладобудування

ЗАТВЕРДЖУЮ

Зав. каф. ПМБА, проф.

__________С.М. Злепко

”__” ___________ ____ р.

ІНДИВІДУАЛЬНЕ ЗАВДАННЯ

на курсовий проект з дисципліни «Конструювання РЕА»

за напрямом підготовки 6.050902 - «Радіоелектронні апарати»

студенту Денисюк О.М. групи РАм-12б

Тема роботи: «Розроблення конструкції приладу для перевірки стану зорової системи»

Вхідні дані: схема електрична принципова апарату згідно теми курсового проекту; перелік елементів.

Зміст пояснювальної записки: титульний лист; анотація; зміст; вступ; теоретичні основи роботи приладу; аналіз схеми електричної принципової; аналіз елементної бази; компонування приладу; конструювання друкованої плати, висновки.

Зміст додатків: технічне завдання; схема електрична принципова; перелік елементів; креслення друкованої плати; складальне креслення друкованої плати; специфікація.

Завдання:

1. Розробити технічне завдання до приладу, що розробляється;

2. Виконати креслення схеми електричної принципової згідно вимог ЕСКД;

3. Провести аналіз елементної бази та оформити перелік елементів;

4. Виконати компонування приладу, обгрунтувати різні варіанти конструкції, обрати оптимальний варіант;

5. Здійснити вибір типу друкованої плати, її точності і матеріалу, розрахувати діаметри контактних площадок, ширини друкованих провідників;

6. Розробити креслення друкованої плати;

7. Провести розрахунок плати на механічні дії та електромагнітну

сумісність;

8. Розробити складальне креслення друкованої плати та специфікацію.

Дата видачі ”___” __________ 20__ р.            Керівник _________________

(підпис)

Завдання отримав __________

(підпис)

АНОТАЦІЯ

В курсовому проекті проаналізована схема електрична принципова приладу для перевірки стану зорової системи, де описується принцип її роботи і функціювання, вимоги до стійкості та надійності РЕА при механічних діях та кліматичних факторах, вимоги до ергономіки та естетики, вимоги безпеки, елементна база приладу, де розглянуто технічні характеристики радіоелементів схеми приладу, зроблений розрахунок установчих площ радіоелементів та їх маса. Розглянуті теоретичні основи роботи приладу, зроблений патентний пошук та приведені аналоги приладу. Розроблена конструкція приладу. Обґрунтовано різні варіанти конструкції та  визначено їх масо-габаритні характеристики.

ЗМІСТ

Вступ

1. Теоретичні основи роботи приладу

2. Аналіз схеми електричної принципової

3. Аналіз елементної бази

4. Компонування приладу

4.1 Розробка і обгрунтування різних варіантів конструкції

4.2 Визначення масо-габаритних характеристик конструкцій

4.3 Вибір оптимального варіанту конструкції

4.4 Технологічний аналіз корпусу

4.5 Обгрунтування методу виготовлення корпусу

5. Конструювання друкованої плати 5.1 Вибір типу друкованої плати

5.2 Вибір і обґрунтування класу точності друкованої плати

5.3 Вибір матеріалу друкованої плати

5.4 Вибір методу проектування друкованої плати

5.5 Розрахунок діаметрів контактних площадок

5.6 Розрахунок ширини друкованих провідників

5.7 Розрахунок плати на механічні дії

5.8 Розрахунок на електромагнітну стійкість

Висновки

Література

Додаток А. Технічне завдання

Додаток Б. Схема електрична принципова

Додаток В. Перелік елементів

Додаток Г. Робочий кресленик друкованої плати

Додаток Д. Складальний кресленик друкованого вузла

Додаток Е. Специфікація

Додаток Ж. Креслення корпусу приладу

ВСТУП

1 ТЕОРЕТИЧНІ ОСНОВИ РОБОТИ ПРИЛАДУ

1.1 Вимоги до показників призначення РЕА

Таблиця 1.1 – Класифікаційна характеристика РЕА

Клас використання	Група використання	Підгрупа використання
Наземна	Стаціонарна	Професійна

1.2 Вимоги до стійкості РЕА при дії механічних та кліматичних факторів

Прилад для перевірки стану зорової системи встановлюється в приміщенні та використовуватись в середовищі з помірним кліматом, тому кліматичне виконання У, тобто для районів з помірним кліматом, який   відповідає середньорічному діапазону температури  від - 45°С до + 40°С.

1.3 Вимоги до надійності РЕА;

Таблиця 1.2 - Кліматичні і механічні впливи наземної професійної РЕА

Вид впливу	Норми впливів
1 група
Вібростійкість: -         амплітуда віброприскорення, g -         діапазон частот, Гц	-
Віброміцність: -         амплітуда віброприскорення, g -         частота вібрації, Гц	-
Відсутність резонансу в конструкції: -         амплітуда віброприскорення, g -         частота вібрації, Гц	0,5 – 0,8 10 - 30
Ударна стійкість: -         тривалість ударного імпульсу, мс -         прискорення пікове, g -         загальне число ударів, не менше	- - 60
Ударна міцність: -         тривалість ударного імпульсу, мс -         прискорення, g -         загальне число ударів, не менше	-
Міцність при транспортуванні: -         тривалість ударного імпульсу, мс -         прискорення пікове,g -         число ударів в хвилину	-
Теплостійкість: -         робоча температура, °С -         гранична температура, °С	40 55
Холодостійкість: -         робоча температура, °С -         гранична температура, °С	5 -50
Вологостійкість: -         вологість, % -         температура, °С	80 25
Герметичність при зануренні у воду на глибину, м	-
Захист від дії дощу з інтенсивністю, мм/хв	-
Захист від  дії морського туману, г/мм2	2-3
Захист від пилового потоку, м/с	-
Стійкість до пониженого атмосферного тиску ,кПа	60

1.4 Вимоги до ергономіки та естетики

Ергономічні вимоги до пристрою:

Даний пристрій знаходиться в чорно-білому овальному корпусі на приєднаній шурупами підставці. Має на корпусі рідкокристалічний екран, акумулятор, кнопка ввімкнення приладу на передній частині корпуса. Чорний перемикач яскравості світлогенератора, що знаходиться з правого боку приладу. Світлодіод, що знаходиться в зачорненій воронці, яку прикладають до ока так, щоб світло діод був в центрі центрального зору.

Естетичні вимоги до пристрою:

Чорно-білий корпус виготовлений з пластику, має опуклу форму.

Прилад для перевірки стану зорової системи має щільне розміщення на платі, та загальну компактну форму.

Плата абсолютно цілісна композиція яка немає ніяких рухомих або регульованих частин чи елементів і кріпиться до корпусу.

На пристрої містяться фірмові знаки та експлуатаційна документація в додатках.

Має діагностично зручний принцип роботи світлогенератора, що дозволяє робити висновки про стан зорової системи людини, являє собою здатність ока звертати увагу на швидку зміну текстового малюнку.

Зручний перемикач кольоровості меандра: або «червоно-чорний» або «зелено-чорний». Яскравість світла світло діода також встановлюється зручним перемикачем.

1.5 Вимоги до технологічності та уніфікації

Виробнича технологічність містить комплекс вимог:

Прилад розроблений на мікроконтроллерах: K561NE16, K176NE1 та K176NE4.

Схема пристрою виділяє мало тепла тому елементи можуть бути розміщені щільно, але подалі від світлодіодів.

Експлуатаційна технологічність містить деякі попередні та додаткові вимоги:

Прилад ремонтно придатний. Можливе перепрограмування мікроконтроллерів та заміна деталей плати. Технічне обслуговування потрібно робити в закладах які спеціалізуються на ремонті медичного обладнання.

1.6 Патентно-правові вимоги

Винахід відноситься до медицини, а саме до офтальмології, і призначений для підвищення точності дослідження гостроти зору. Визначають гостроту зору при пред"явленні оптотипів на білому тлі при зниженні освітленості від 400 лк до 50 лк. Потім проводиться дослідження при розташуванні оптотіпов на жовтому, червоному, зеленому, синьому тлі по черзі. Потім визначають величину приросту функції, яка є різницею значень при пред"явленні оптотипів на білому тлі з отриманими даними на жовтому, червоному, зеленому і синьому тлі. Спосіб дозволяє виявити і оцінити зниження гостроти зору при зменшенні освітленості тестів, може бути використаний під час профоглядів з метою виявлення осіб зі зниженим зором при зміні світлових умов, прогнозування різних аварійних ситуацій.

Вхідна напруга 90-264 В змінного струму (100-240 В номіналом
змінного струму)

Частота вхідної напруги: 47-63 Гц

Вхідний струм: 100 В змінного струму, 1,1 А.

Має розміри: 280мм х 450мм х 490 мм та вагу: 6,8 кг.

Діапазон гостроти зору від 6/4,5 (20/15) до 6/60 (20/200)

Двумірна лінзова система для тестування біфокальних пацієнтів

Прилад по даному патенту порівняно з іншими патентами зі схожими приладами має ряд переваг та недоліків.

Переваги:

- більша точність;

- простіше схемотехнічне виконання;

- елементна база з поширених радіоелементів, тому в випадку несправності легко замінити деталі;

- зручний корпус;

- дешевший прилад.

- меньша вага

Недоліки:

- більші габаритні розміри;

- повільніша обробка інформації.

Аналог 1 – прилад для перевірки зору Никтоскон-01

Винахід відноситься до приладобудуванню зокрема до конструкцій проекторів, що застосовуються в офтальмології.

 Відомо пристрій для перевірки гостроти зору (патент РФ на корисну модель № 73186) основною технічною характеристикою якого є можливість пред"явлення пацієнтові тестових оптотипів, розмір яких плавно (з високою дискретністю) змінюється в широкому динамічному діапазоні. Це істотно підвищує діапазон і точність визначення гостроти зору одиничним відліком.

Відносна точність визначення гостроти зору безпосередньо пов"язана з точністю встановлення значень розмірів тестових оптотипів і в даному випадку складе не більше 0.5% в області низької гостроти зору (0.1 - 0.2) і не більше 4% в області високої гостроти зору (0.9 - 1.0).

Точність гостроти зору збільшується за рахунок проведення декількох вимірювань і обчислення середнього значення, оскільки ця процедура тягне за собою зменшення випадкових похибок результату. Це зменшення пропорційно кореню квадратному з кількості незалежних вимірювань. Таким чином, для п"яти відліків випадкова похибка визначення зменшується більш ніж в два рази

Недоліком визначення гостроти зору з використанням даного пристрою є невизначеність ступеня точності одиничного відліку і, як наслідок, - складність визначення істинної гостроти зору пацієнта, який намагається ввести лікаря в оману, вгадуючи оптотипи, або, навпаки, прикидаючись, що не розрізняє їх.

Технічні характеристики:

Розміри: 340 x 340 x 480 мм

Маса: 8,7 кг

Підсвічування за допомогою світлодіодів усуває необхідність в техобслуговуванні

Діапазон гостроти зору від 5 / 4,5 (20/15) до 6/60 (20/200)

Довжина осі 14-40 мм

Радіус кривизни рогівки 5-10 мм

Глибина передньої камери 1,5-6,5 мм

Радіус рогівки ( "від білого до білого") 8-16 мм

Точність вимірювання (дозвіл)

Довжина осі 0,01 мм

Радіус кривизни рогівки 0,01 мм

Глибина передньої камери 0,01 мм

Радіус рогівки ( "від білого до білого") 0,1 мм

Аналог 2 – Прилад для перевірки зору IOL – master

З допомогою цього пристрою виконуються  найточніші вимірювання геометричних параметрів очі, необхідних для розрахунку ІОЛ. Особливо приємно те, що заміри здійснюються безконтактним способом. Одним натисканням кнопки можна швидко отримати точні дані про довжину передньозадній осі ока, радіус кривизни рогівки і її діаметрі і глибиною передньої камери.

Точність результатів вимірювання довжини переднезадней осі очі не залежить від аккомодационного статусу і діаметра зіниці.

Можливе отримання достовірних результатів на очах з високою короткозорістю, стафіломи, афакією, артифакією і після тампонади силіконом.

Інтегрована система персоналізації констант забезпечує кожному хірургу можливість досягнення ідеальних результатів операції.

Інтуїтивний користувальницький інтерфейс дозволяє просто і швидко проводити необхідні вимірювання і розраховувати силу ІОЛ.

Розпізнавання правого / лівого ока відбувається автоматично.

Всі необхідні виміри проводяться відразу на одному приладі - пацієнту не потрібно переходити до іншого апарату. Швидкий розрахунок оптичної сили ІОЛ можна зробити відразу після вимірів або в будь-який інший зручний час. Результати можуть зберігатися в базі даних тривалий час (визначається користувачем).

Технічні характеристики:

діапазон вимірів

Довжина осі 14-40 мм

Радіус кривизни рогівки 5-10 мм

Глибина передньої камери 1,5-6,5 мм

Радіус рогівки ( "від білого до білого") 8-16 мм

Точність вимірювання (дозвіл)

Довжина осі 0,01 мм

Радіус кривизни рогівки 0,01 мм

Глибина передньої камери 0,01 мм

Радіус рогівки ( "від білого до білого") 0,1 мм

Розрахунок Haigis-L (для міопічний Lasik / PRK) факічних імплантатів з опорою на зіницю, кут камери або задню камеру

Передача даних на керуючу систему в установі або на ПК

Експорт даних на CD-RW або USB Flash Drive

Передача даних для Holladay IOL Consultant

Дотримання Директиви HIPAA (тільки в США) щодо підтвердження користувача та ідентифікації

Напруга 100-240 V +/- 10% c самонастроюванням

Мережева частота 50-60 Гц

Споживана потужність Макс. 90 VA

Переваги полягають в тому, що є передача до ПК та експорт даних.

Недоліки – велика ціна, та великі габаритні розміри.

1.7 Вимоги безпеки РЕА

Плата повинна щільно кріпитись до корпусу. Щоб не було ураження струмом лікаря або пацієнта прилад повинен бути заземленим. При несправності приладу його потрібно відімкнути від мережі та передати в сервісний центр по обслуговуванню медичної апаратури та не намагатись ремонтувати користувачу. Прибор є точним, тому не можна прилад підвергати ударам. Прилад не є захищеним від проникнення води, тому потрібно тримати його подалі від чинників, що можуть пошкодити прилад.

На приладі нанесена інформація: вид живлення, номінальна напруга живлення, споживана потужність.

2 АНАЛІЗ СХЕМИ ЕЛЕКТРИЧНОЇ ПРИНЦИПОВОЇ

Діагностично зручним признаком, який дозволяє судити про стан зору, є здатність ока помічати швидкі зміни тестового зображення.

В основі даного дослідження принцип випромінювання пучка інфрачервоного світла рефрактометром. При цьому спеціальні датчики проводять реєстрацію зображення цього пучка до і після моменту відображення його від сітківки. Таким чином, прохідний світло реєструється комп"ютером двічі: при вході і при виході з ока. Вся інформація, в тому числі параметри променя, аналізується спеціальним програмним забезпеченням, в результаті цього аналізу видається значення рефракції. Робота авторефрактометра повністю автоматизована, і пацієнту необхідно тільки знаходитися в нерухомому положенні і не відривати свій погляд від спеціальної мітки.

Для того щоб правильно визначити рефракцію, необхідно щоб розслаблення акомодації було максимальним. Для цих цілей фіксаціонную мітку розташовують як би на нескінченно великій відстані. Відмінною рисою цього дослідження є точне отримання даних про анизометропии (величина, що показує різницю рефракції між очима) і силі циліндра (величина, що показує ступінь астигматизму).

Хоча й при вимірюванні можливі похибки, все одно цей метод є найбільш зручним і швидким. Результати такої діагностики можуть інтерпретуватися тільки професіоналом, однак вони однозначно служать певною точкою відліку для майбутніх досліджень, наприклад, для перевірки гостроти зору. Дуже зручна авторефрактометрія для фахівця, що займається підбором окулярів або контактних лінз. Проте, офтальмолог, швидше за все, призначить додаткові дослідження. Варто зауважити, що проведення Авторефрактометрія неможливо при непрозорих оптичних середовищах, наприклад, при помутнінні кришталика, рогівки або склоподібного тіла. Це пов"язано з тим, що така середу порушує проходження тестових пучків світла до сітківки і назад.

На схемі електричній принциповій світло генератора, що формує красно-чорні та зелено-чорні меандри (світло діод АЛСЗЗ1 АМ) різної частоти, яка одразу ж вимірюється.

Задаючий генератор приладу виконаний на елементах DD5.3, DD5.4, R3, R4, C1. Він збуджується на частоті Fir=1/2(R3+R4)C1. Лічильник DD2 знижує Fir в 4 раза – цей сигнал (вивід 4) поступає на вимірювальний блок DD3, DD4, HG1 – та в 64 раза (сигнал на виводі 12) – до робочої частоти самого світлогенератора.

Інтервал часу, на якому виконується вимірювання частоти, - 64мс. Він формується генератором, частота якого задана та стабілізована кварцовим резонатором ZQ1. Лічильником-дільником DD1 ця частота понижається до величини, при якій на виході Q12 DD1 виникає «одиничний» імпульс потрібної тривалості.

Вимірювана частота в 16 разів вище частоти проходження самих «світлових» меандрів. Це дозволило прискорити вимірювання, зробити його слідкуючим. (затримка менше 0,25 с).

При ввімкненні приладу всі його лічильники встановлюються в нульове положення імпульсом, тривалість якого близька R6C6=0,5 c. Кожний елементарний вимір частоти починається зі з’явлення на виходах Q12 та Q13 лічильника DD1 стартової комбінації «11». Її фронтом лічильники DD3 та DD4 встановлюються в нульовий стан (довжина імпульсу на їх R-входах –R5C3=10 мкс), на виході елемента DD6.2 з’являється сигнал «1», що дозволяє рахувати. Це буде тривати до тих пір, поки на виході Q12 не з’явиться «0» (це трапиться через 64 мс). З цього моменту та до початку наступної стартової комбінації на табло HG1 буде демонструватися результат тільки що проведеного вимірювання.

Перемикачем SA1 встановлюють кольоровість меандра: або «червоно-чорний», або «зелено-чорний». Яскравість світіння світло діода в обох цих режимах встановлюють (якщо це потрібно) підбором опорів резисторів R10 та R11.

Всі постійні резистори в приборі – типу МЛТ-0,125; змінний R4 – лінійний (Тип А), зі зручною ручкою. Конденсатори С1…С4 – КМ-6 чи їм подібні, С5 – К50-35. Транзистори VT1, VT2 – майже будь-які p-n-p. Оскільки один з елементів мікросхеми D.D6 тут не використовується, його входи потрібно з’єднати з «+» джерела живлення або з «землею».

З чотирьох розрядів табло ИЖЦ5-4/8 тут використовуються лише два. Це може бути, звичайно, будь-яка пара, але краще виглядають суміжні розряди. (В нас за комутовані два молодших розряда цього табло).

Світлодіод HL1 виносний, змонтований в глибині зачорненої воронки, яку прикладають до ока так, щоб світло діод оказався би в полі центрального зору.

Інерційність нормального ока досить мала: на червоні мелькання світло діода він перестає звертати увагу лише на частотах 40..42 Гц, зелені – ще на 2..3 Гц вище. Зниження частоти, при якій око перестає звертати увагу мелькань, до 35..30 Гц та значне розходження частот для червоного та зеленого – привід для звернення до лікаря.

3 АНАЛІЗ ЕЛЕМЕНТНОЇ БАЗИ

Аналіз елементної бази проводиться з метою з’ясувати, чи забезпечує схема задані характеристики виробу, які передбачені умовами експлуатації і режимом роботи, та чи необхідно буде провести конструкторські заходи для налаштування приладу, щоб забезпечити його нормальний та коректний режим роботи, при цьому слід враховувати відповідність номіналів, і потужність  елементів схеми, їх швидкодію, забезпечення технічних вимог до приладу і конструкції, наявність даних типів елементів в серійному виробництві.

Всі постійні резистори в приборі мають тип МЛТ-0,125. Резистори з металодіелектричним провідним шаром призначені для роботи в ланцюгах постійного, змінного і імпульсного струму в якості елементів навісного монтажу. Резистори відносяться до неізольованих. Резистор МЛТ-0,125 зображений на рисунку 3.1, а його технічні характеристики в таблиці 3.1.

Рисунок 3.1 – Корпус та габаритні розміри резистора МЛТ-0,125

Таблиця 3.1 – Технічні характеристики резистора МЛТ-0,125

Тип	МЛТ-0,125
Характеристики
Гранична робоча напруга	200В
Максимальна потужність розсіювання
Рівень власних шумів	5 мкВ
Мінімальне напрацювання	25000 год
Діапазон номінальних опорів	8,2 Ом – 3МОм
Маса	0,15 г

Змінний металоплівковий резистор С2-33 представлений на рисунку 3.2, а його технічні характеристики в таблиці 3.2.

Рисунок 3.2 – Резистор С2-33

Таблиця 3.2 – Технічні характеристики резистора С2-33

Тип	С2-33 змінний
Характеристики
Гранична робоча напруга	350 В
Максимальна потужність розсіювання
Рівень власних шумів	5 мкВ
Допустиме відхилення	1%
Мінімальне напрацювання	25000 год
Діапазон номінальних опорів	180 Ом
L	13,0-1,1
D	6,3-0,9
l	25+5
d	0,8
Маса	2,0 г

Конденсатори С1..С6 типу КМ-6 представлені на рисунку 3.3,а його технічні характеристики в таблиці 3.3. Це керамічні конденсатори постійної ємності.

Рисунок 3.3 – Корпус та габаритні розміри конденсатора КМ-6

Таблиця 3.3 – Технічні характеристики конденсатора КМ-6

Тип	КМ-6
Характеристики
Група по температурній стабільності	Н50
Границя номінальної ємності	0,15мкФ
Номінальна  напруга	50 В
Тангенс кута втрат не більше	0,035
Допуск	-20+50%
L	14
Н	14
В	6
А	10
Маса	1,6 г

Конденсатор електролітичний алюмінієвий К50-35 зображений на малюнку 3.4 та його технічні характеристики в таблиці 3.4. Конденсатори електролітичні алюмінієві з радіальними виводами і для поверхневого монтажу. Алюмінієві електролітичні конденсатори мають велику ємність, в перерахунку на одиницю, низькою ціною і вседоступністттю. Ці конденсатори широко застосовуються в імпульсних блоках живлення як вихідних фільтрів з частотами до 150КГц. Робоча частота в DC-DC перетворювачах процесорів робить ці конденсатори невідповідними. Паразитний ESR (ЕРС) має дуже високий в діапазоні частот від 150КГц і сильно залежить від температури, в порівнянні з конденсаторами інших типів. Час життя залежить від температури.

Рисунок 3.4 – Корпус та габаритні розміри конденсатора К50-35

Таблиця 3.4 – Технічні характеристики конденсатора К50-35

Тип	К50-35
Характеристики
Діапазон робочих температур	-40…+85
Номінальна напруга	6,3-450 В
Номінальна ємність	1-100 мкФ
Допустимі відхилення ємності від номіналу
Тангенс кута втрат	0,10
Напрацювання на відмовлення	2000 год
Маса	0,8 г

Транзистори VT1-VT2 КТ3107N –  кремнієвий біполярний епітаксиально-планарний p-n-p підсилювальний транзистор в пластмасовому корпусі. Призначений для використання в підсилювальних, генераторних, перемикаючих схемах, схемах побутової відеотехніки та іншої радіоелектронної апаратури, корпус та габаритні розміри транзистора показані на рисунку 3.5.

В таблиці 3.5 представлені  призначення виводів та в таблиці 3.6 основні технічні характеристики транзистора.

Рисунок 3.5 – Корпус та габаритні розміри транзистора КТ3107N

Таблиця 3.5 – Призначення виводів

Таблиця 3.6 – Основні технічні характеристики КТ3107N

Тип	КТ3107N
Характеристики
Напруга колектор-база	25-50 В
Напруга колектор-емітер	20-45 В
Напруга емітер-база	5В
Постійний струм колектора	100 мА
Робоча температура	-60 +125
Максимальна потужність, що розсіюється	300 мВт
Маса	4,4 г

Світлодіоди змінного червоно-зеленого світіння АЛС331 AM виконані в пластмасовому корпусі, виводи – дротяні жорсткі залужені. Такі світло діоди виготовляють на основі епітаксильних гетеро структур фосфориту галію. Корпус та габаритні розміри представлені на рисунку 3.6.

Технічні характеристики представлені в таблиці 3.7.

Рисунок 3.6 – Корпус та габаритні розміри світло діода АЛС331 AM

Таблиця 3.7 – Технічні характеристики АЛС331 AM.

Тип	АЛС331 AM
Характеристики
Фотометрична сила світла Іv,ммкд	1000
Постійний прямий струм Іпр, мА	10
Максимальни пост.пр. струм Іпр.макс, мА	20
Uпр, В	4
Максимум спектрального розподілу λмакс, мкм	0,56; 0,7
Довжина імпульсу струму tі, мс	2
U зворотнє,макс, В	2
Максимальна температура навк.серед.	70
Вага, г	0,3

Мікросхема DD1 К561ИЕ16 являє собою 14-розрядний двійковий лічильник з послідовним переносом. Лічильник має каскад, що загострює тактові імпульси (тригер Шмітта) на вході. Вміст лічильника збільшується по від’ємному спаду імпульса на рахуючому вході. Частота імпульсу може досягати 3,5-4,0МГц (в залежності від напруги живлення). При подачі високого рівня на вхід скидання всі виходи лічильника встановлюються в 0.

К561ИЕ16 представлений на рисунку 3.7 та його логічна схема на рисунку 3.8, розташування виводів К561ИЕ16 показані на рисунку 3.9.

Рисунок 3.7 – Корпус та габаритні розміри мікросхеми К561ИЕ16

Рисунок 3.8 – Логічна схема мікросхеми К561ИЕ16

Рисунок 3.9 – Розташування виводів мікросхеми К561ИЕ16

Таблиця 3.8 – Основні технічні характеристики К561ИЕ16

Тип	К561ИЕ16
Характеристики
Напруга живлення (Vdd)	+3..+15В
Максимальна напруга	+18В
Робочий діапазон температур.	-40..+85
Корпус	Dip-16
Вага	1,726г

Мікросхема DD2 К176ИЕ1 – шести розрядний двійковий лічильник-дільник, який зручно використовувати разом з таймером. Кожен відлік кода на виходах відповідає перепаду на тактовому вході С. Скидання вихідних даних в нуль – асинхронний, коли на вхід R прийде високий рівень. Корпус та габаритні розміри представлені на рисунку 3.10, а його технічні характеристики в таблиці 3.9.

Рисунок 3.10 – Корпус та габаритні розміри мікросхеми К176ИЕ1

Таблиця 3.9 – Технічні характеристики мікросхеми К176ИЕ1

Тип	К176ИЕ1
Характеристики
Напруга живлення (Vdd)	+3..+15В
Струм живлення при максимальній напрузі живлення	0,2 мА
Входи керування	C,R,S
Час затримки розповсюдження	590 нс
Вихідний струм низького рівня	0,6 мА
Робочий діапазон температур.	-45..+85
Корпус	Dip-14
Вага	0,9г

Мікросхеми DD3 та DD4 К176ИЕ4 – лічильник з дешифратором для виводу інформації на семи сегментний індикатор. Корпус та габаритні розміри представлені на рисунку 1.10, а його технічні характеристики в таблиці 3.10.

Таблиця 3.10 – Технічні характеристики мікросхеми К176ИЕ4

Тип	К176ИЕ4
Характеристики
Напруга живлення (Vdd)	+3..+15В
Струм живлення при максимальній напрузі живлення	0,2 мА
Входи керування	C,R,S
Час затримки розповсюдження	590 нс
Вихідний струм низького рівня	0,6 мА
Робочий діапазон температур.	-45..+125
Корпус	Dip-14
Вага	0,9г

Мікросхема DD5 К561ЛН2 має 6 буферних (підсилених) інверторів стандартної КМОН логіки. Має також корпус Dip-14, тому його корпус та габаритні розміри показані на рисунку 3.10. Технічні параметри представлені в таблиці 3.11.

Таблиця 3.11 – Технічні характеристики мікросхеми К561ЛН2

Тип	К561ЛН2
Характеристики
Напруга живлення (Vdd)	+3..+18В
Струм живлення (статичний)	<0,2 мА
Потужність живлення	0,4 мкВт/вентиль
Вихідна напруга лог. «0», не більше	2,9 В
Вихідна напруга лог. «1», не меньше	7,2В
Робочий діапазон температур.	-40..+85
Час затримки	50нс
Корпус	Dip-14
Вага	0,9г

Мікросхема DD6 К561ЛА7 випускається в пластмасовому корпусі з дворядним розташування 14 штиревих виводів. Він виконує логічну функцію І-Не, виготовляється на основі КМОП-структур. В складі К561ЛА7 чотири 2-вхідних логічних елемента «І-Не». Корпус та габаритні розміри представлені на рисунку 3.10.

Технічні характеристики К561ЛА7 представлені в таблиці 3.12.

Таблиця 3.12 – Технічні характеристики мікросхеми К561ЛА7

Тип	К561ЛА7
Характеристики
Напруга живлення (Vdd)	10В
Граничний діапазон напруги живлення	3-15В
Струм живлення (статичний)	<0,2 мА
Потужність живлення	0,4 мкВт/вентиль
Вихідна напруга низького рівня, не більше	2,9 В
Вихідна напруга високого рівня, не меньше	7,2В
Максимальний вхідний струм низького рівня	0,45 мА
Максимальний вхідний струм високого рівня	0,55 мА
Робочий діапазон температур.	-45..+85
Час затримки, не більше	80нс
Корпус	Dip-14
Вага	0,9г

Індикатор ИЖЦ5 4/8 – рідиннокристалічний цифровий прибор, що працює на «твіст» - ефекті та використовується для відображення цифрової інформації в вимірювальній апаратурі. Оформлення індикатора – плоске, скляне, з контактними площадками розташованими з двох протилежних сторін індикатора. Відлік номерів контактних площадок ведеться зліва направо в верхньому ряду та справа наліво в нижньому при розгляданні індикатора зі зворотної второни. Вид індикації індикатора – на відображення. Колір зображення – темний, а фона – світло-сірий.

Корпус та габаритні розміри індикатора представлені на рисунку 3.11, а його технічні характеристики в таблиці 3.13.

Рисунок 3.11 – Корпус та габаритні розміри індикатора ИЖЦ5 4/8

Таблиця 3.13 – Технічні характеристики індикатора ИЖЦ5 4/8

Тип	ИЖЦ5 4/8
Характеристики
Власний яркістний контраст від’ємний	0,83 відн.од.
Струм індикатора,не більше	8 мкА
Час реакції, не більше	150 мс
Час релаксації, не більше	300 мс
Напруга на індикаторі	9 В
Частота напруги	50Гц
Вага	20г

Кварцовий резонатор  ZQ1 32768 призначений для використання в аналого-цифрових ланцюгах для стабілізації і виділення електричних коливань певної частоти або смуги частот. Принцип роботи: в широкій смузі частот опір приладу має ємнісний характер і тільки на деяких (робочих) частотах має широко виражений резонанс (зменшення опору). Кварцовий резонатор має кращі характеристики, ніж інші прилади для стабілізації частоти (коливальні контури, пьезокерамические резонатори): такі як стабільність по частоті (догляд частоти) і температурі (зміна частоти резонансу в залежності від температури навколишнього середовища). Виборчий, яскраво виражений резонансний характер опору цих компонентів визначає основні області застосування кварцових резонаторів - високостабільні генератори тактових сигналів і опорних частот, ланцюги частотної селекції, синтезатори частоти і т.д. Корпус та габаритні розміри представлені на рисунку 3.12, а його технічні характеристики в таблиці 1.14.

Рисунок 3.13 – Корпус та габаритні розміри кварцового резонатора 32768

Таблиця 1.14 – Технічні характеристики кварцового резонатора 32768

Тип	32768
Характеристики
Резонансна частота, МГц	0,032768
Точність настройки dF/Fx10-6	50
Температурний коефіцієнт	0,042
Ємність навантаження, пФ	12.5
Робоча температура,С	-10..60
Корпус	dt-26
Довжина корпуса,мм	6
Діаметр корпуса,мм	2
Вага	0,2г

Перемикач SA1 КЕ-011-21 – кнопочний перемикач, що використовується в рухомих та нерухомих стаціонарних установках, в тому числі хімічно стійких виробах. Корпус та габаритні розміри зображені на рисунку 3.14 та його технічні характеристики представлені в таблиці 3.15.

Рисунок 3.14 – Корпус та габаритні розміри перемикача КЕ-011-21

Таблиця 3.15 – Технічні характеристики перемикача КЕ-011-21

Тип	КЕ-011-21
Характеристики
Номінальна напруга: при постійн.струмі при змінному струмі	440В 660В
Мінімальна роб.напруга	24
Номінальна напруга ізоляціїї	660А
Номінальний струм	10А
Мінімальний робочий струм	0,05А
Вага	5г

В таблиці 3.16 представлені конструктивно-експлуатаційні характеристики елементів, установчі площі яких попередньо обраховані.

Таблиця 3.16  – Конструктивно-експлуатаційні характеристики елементів

Назва елемента	Кіл., шт.	Конструктивні параметри	Допустимі умови експлуатації
Маса, г	Площа встанов.	Діаметр виводу, мм	Макс. темп. 0С	Частота вібрації Гц	Лінійні прискорення g
Конденсатори
КМ-6-0,1мкФ	4	1,6	240	0,6	+155	15...200	7,5
К50-35-6,3В	1	1	39,7	0,6	+155	15...200	7,5
Мікросхеми
DIP-14	4	1	584,8	0,5	+85	5…600	15
DIP-16	2	1,72	322,4	0,5	+85	5…600	15
Діод випромінюючий
АЛС331АМ	1	0,3	-	-	+125	10…600	10
Транзистори
КТ3107N	2	4,4	43,68	0,55	+150	10…2000	10
Індикатори
ИЖЦ5-4/8	1	20	1284	0,5	+150	10…2000	10
Резистори
С2-33	1	0,5	35	0,6	+300	10…2000	10
МЛТ-0,125	8	0,15	30,4	0,6	+300	10…2000	10
Перемикач
F-4K	1	5	-	-	+70	2…2500	15
Кварцовий резонатор
32768	1	0,2	7,1	0,2	+60	2...2000	10

На друкованій платі приладу для перевірки стану зорової системи встановлено 36 елементів.

Для конденсатора типу КМ-6-0,1мкФ площа встановлення, та площа яку він буде займати на платі складає:

S=60 мм²

Отже, для 4-х конденсаторів S_С1-4=60*4=240 мм²

Для електролітичного конденсатора типу К50-35-6,3В  площа встановлення, та площа яку він буде займати на платі складає:

S_С5=39,7 мм²

Для мікросхеми з корпусом DIP-14 площа встановлення, та площа яку віна буде займає на платі складає:

S_DD=146,2 мм²

S_DD1-4=4*146,2=584,8 мм²

Для мікросхеми з корпусом DIP-16 площа встановлення, та площа яку віна буде займає на платі складає:

S_DD=161,2 мм²

S_DD5-6=161,2*2=322,4 мм²

Для резистора типу С2-33 площа встановлення складає:

S_R4=35 мм²

Для резисторів типу МЛТ-0,125 площа встановлення складає:

S_R=3,8 мм²

S_R1-3,5-9=3,8*8=30,4 мм²

Для транзисторів типу КТ3107N площа встановлення, та площа яку він буде займати на платі складає:

S_VT=21,84 мм²

S_VT1-2=21,84*2=43,68 мм²

Для індикатора типу ИЖЦ5-4/8 площа встановлення, та площа яку він буде займати на платі складає:

S  =1284 мм²

Для кварцового резонатора типу 32768 площа встановлення складає:

S_Q1 = 7,1 мм²

Загальна площа елементів складає:

S_ел.=240+39,7+584,8+322,4+35+30,4+43,68+1284+7,1=2587,1 мм²

Отже загальна площа друкованої плати буде дорівнювати:

Враховуючи відстань між елементами та провідниками, а також особливості конструювання друкованих плат у відповідності до ГОСТ 10317-79 обираємо такі геометричні розміри плати 280х450мм. Такі геометричні розміри майже задовольняють розрахунковим значенням, що приведені для друкованої плати.

Обрахуємо масу радіоелементів на платі. Масу елементів обрахуємо, використовуючи дані з таблиці 3.16.

Маса конденсаторів типу КМ-6-0,1мкФ  складає  г

Маса конденсатора типу К50-35-6,3В складає  г

Отже, загальна маса конденсаторів становить: m_С= m_С1-4+ m_С5=7,4 г

Маса мікросхем з корпусом DIP-14 складає m_DD1-4=4 г

Маса мікросхем з корпусом DIP-16 складає m_DD5-6=3,44 г

Отже, загальна маса мікросхем становить: m_DD= m_DD1-4+ m_DD5-6=7,44 г

Маса діода випромінюючого АЛС331АМ складає m_VD1=0,3 г

Маса транзисторів КТ3107N складає m_VT1-2=8,8 г

Маса індикатора ИЖЦ5-4/8 складає m  =20 г

Маса резистора С2-33 складає m_R4=0,5 г

Маса резисторів МЛТ-0,125 складає m_R1-3,5-9=1,2 г

Отже, загальна маса резисторів складає m_R= m_R4+ m_R1-3,5-9=1,7 г

Маса перемикача F-4K складає m_S1=5 г

Маса кварцового резонатора 32768 складає m_Q1=0,2 г

Загальна маса радіоелементів встановлених на платі складає

Отже, загальна маса радіоелементів, що встановлені на платі 50,84 г.

4 КОМПОНУВАННЯ ПРИЛАДУ

4.1 Розробка і обґрунтування різних варіантів конструкції