Охоронна сигналізація з GSM-каналом (стр. 6 из 11)
2. Визначимо потужність втрат в ДП:
 | (5.2) |
де
- оскільки розрахунок ведемо на постійному струму; 
- напруга живлення; 
- тангенс кута діелектричних втрат.  | (5.3) |
- діелектрична проникність матеріалу; 
; 
- товщина ДП; 
- площа металізації; 
; 
.3. Визначимо паразитну ємність між двома сусідніми провідниками, розташованими з одного боку ДП:
а) для випадку, коли обидва провідники перебувають в одному шарі:
| Спар = Кп∙ ε∙ L1 | (5.4) |
де Кп-коефіцієнт пропорційності, пФ/см (в нашому випадку Кп=0,15); ε - діелектрична проникність середовища (в нашому випадку ε =5,5); L1-довжина взаємного перекриття провідників, см (в нашому випадку L1=5)
Тоді:
Спар = Кп∙ ε∙ L1 =0,15.5,5.5=4,22 пФ;
б) у випадку, коли два провідники знаходяться в різних шарах:
| Спар = Кп∙ ε∙ L1 | (5.5) |
де Кп-коефіцієнт пропорційності, пФ/см (в нашому випадку Кп=0,2); ε - діелектрична проникність середовища (в нашому випадку ε =5,5); L1-довжина взаємного перекриття провідників, см (в нашому випадку L1=1,27).
Тоді:
Спар = Кп∙ ε∙ L1 =0,2.5,5.1,27=1,39 (пФ)
4. Визначимо паразитну індуктивність шини живлення й шини «земля»:
 [мкГн] | (5.6) |
де lп – довжина максимальної області (довжина шини живлення); bnp = 0,35 мм – ширина провідника; tnp = 0.0965 мм - товщина провідника.
Тоді
Таким чином, розроблена ДП задовольняє заданим умовам, оскільки отримані розрахункові значення найважливіших електричних параметрів не перевищують припустимих значень для ДДП.6. Розрахунок теплового режиму
Метою даного розрахунку є перевірка необхідності використання додаткових елементів (радіаторів) для розсіювання тепла, що виділяється елементами схеми.
Розрахунок теплового режиму для контролера АТ89С2051 і АТTINY2313.
Контролери мають наступні параметри (таблиця 6.1):
Таблиця 6.1 Параметри мікроконтролерів
| Контролер | Струм споживання Iспож, мА | Напруги U, В | Припустима температура кристала мікросхеми Tдоп. ºС | Тепловий опір пластмасового корпусу Rтепл. пл. ºС / Вт |
| АТ89С2051 | 25 | 6,6 | 85 | 110 |
| АТTINY2313 | 20 | 5,5 | 85 | 110 |
Отже розсювана потужність:
PрозАТ89С2051= I. U = 6,6.25 = 165 (мВт)
PрозАТTINY2313= I. U = 5,5.20 = 110 (мВт)
Для розрахунку приймемо максимальну температуру з технічного завдання Tокр..= 40 ºС.
Розрахуємо температуру кристала:
| Tкр. =Tокр..+ Pрас. × Rтепл. пл | (6.1) |
Tкр АТ89С2051.= 40 + 0,165 ×110 = 58,15ºС
Tкр АТTINY2313.= 40 + 0,11 ×110 = 52,1ºС
Оскільки Tкр. < Tдоп., то корпус мікросхеми розсіює задану потужність без перегріву і в додаткових засобах тепловідводу потреби немає.
7. Розрахунок на віброміцність
Віброміцність - здатність пристрою протистояти протягом терміну служби прискоренням, що виникають при руйнівній дії вібрації в заданих діапазонах частот.
Вібростійкість - здатність пристрою виконувати свої функції в умовах вібрації в заданих діапазонах частот і прискореннях, що виникають при цьому.
Визначимо віброміцність спроектованої ДП зі склотекстоліту розміром 80×62.5×1,5 мм. Вважаємо, що радіоелементи на ДП розміщені рівномірно.
1. Визначення маси ДП і маси ЕРЕ:
| mпп = abδппρст, | (7.1) |
де a, b - геометричні розміри плати (а = 0,08 м, b = 0,0625 м); δпп – товщина ДП (δст = 1,5 мм); ρст – щільність склотекстоліту (ρст = 2050 кг/м3);
mпп = 0.0625.0.08.0.0015.2050 =15,4 10-3 кг = 15,4 г.
Конструктивні елементи представлені в таблиці 7.1.
2. Визначимо коефіцієнт впливу Кв, що враховує співвідношення маси ЕРЕ й маси плати:
 | (7.2) |
3. Визначимо, коефіцієнт α, вважаючи, що ДП шарнірно опирається по контуру:
 , | (7.3) |
де a, b - геометричні розміри плати, а = 0,08 м, b = 0,0625 м
Таблиця 7.1 Розрахунок загальної маси елементів
| Найменування елемента | Тип елемента | Кількість, шт. | Маса, г |
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| Діоди | 1N4007 | 7 | 7*0,24 = 1.68 |
| 1N4148 | 2 | 2*0,24 = 0,48 | |
| Стабілізатор | 78L05 | 1 | 3 |
| Конденсатори | |||
| - електролітичні | ECR | 2 | 2*1,2 = 2,4 |
| - керамічні | C 0603 | 10 | 10*0,3 = 3 |
| Резистори | R 0805–0,125Вт | 19 | 19*0,25=4,75 |
| Мікроконтролер | АТ89С2051 | 1 | 4 |
| ATTINY2313 | 1 | 4 | |
| Кварцовий резонатор | KX-3Н | 1 | 4 |
| HC 49U | 1 | 4 | |
| Світлодіоди | GNL-014SRD, GNL-3014 | 2 | 2*0,15=0,3 |
| Перемикачі | SWD 1–4 | 1 | 3 |
| Кнопки | PS580L/N | 1 | 3 |
| Транзистори | 2N3904A | 2 | 2*0,35=0,7 |
| BSS295 | 2 | 2*0,35=0,7 | |
| Роз’єми | PLS-6 | 1 | 2 |
| PLS-8 | 1 | 3 | |
| STB 1–12 | 1 | 5 | |
| Батарея | Крона | 1 | 10 |
| Σ | 59,01 |
4. Визначимо циліндричну жорсткість:
 | (7.4) |
де Е – модуль Юнга, Е = 3.02.1010 Па;
μ - коефіцієнт Пуасона, μ =0.22.
(Н∙ м)5. Визначимо частоту власних коливань:
 | (7.5) |
де g – прискорення вільного падіння, g=9.8 м/с2;
- питома вага 
2,05 
. 
(Гц)6. Визначимо амплітуду вібрації на частоті власних коливань:
 , | (7.6) |
де n - коефіцієнт перевантажень; при n = 8g:
(мм)Таблиця 7.1
| n | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| A | 0,002 | 0,003 | 0,004 | 0,005 | 0,006 | 0,007 | 0,0081 | 0,0091 | 0,01 |
7. Визначимо коефіцієнт динамічності, що показує в скільки разів амплітуда змушених коливань, відрізняється від амплітуди коливань на власній частоті:
 | (7.7) |
де ε - коефіцієнт загасання, ε = 0.06, f - частота вібрації (f = 50 Гц);
8. Визначимо динамічний прогин:
 , | (7.8) |
При
й 
(мм)