Поиск оптимальных размеров печатных плат для несущих конструкций электронных средств
Предложен метод, алгоритм и реализующая его программа, предназначенные для определения оптимальных размеров печатных плат несущих конструкций и электронных средств различных направлений техники. В качестве критерия оптимизации принят коэффициент заполнения площади печатных плат электронными компонен...
Збережено в:
| Дата: | 2014 |
|---|---|
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
2014
|
| Назва видання: | Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/100459 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Поиск оптимальных размеров печатных плат для несущих конструкций электронных средств / А.А. Ефименко, А.П. Карлангач, С.Н. Лазарев // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2014. — № 5-6. — С. 3-9. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-100459 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1004592016-05-23T03:02:05Z Поиск оптимальных размеров печатных плат для несущих конструкций электронных средств Ефименко, А.А. Карлангач, А.П. Лазарев, С.Н. Электронные средства: исследования, разработки Предложен метод, алгоритм и реализующая его программа, предназначенные для определения оптимальных размеров печатных плат несущих конструкций и электронных средств различных направлений техники. В качестве критерия оптимизации принят коэффициент заполнения площади печатных плат электронными компонентами. Метод позволяет оперативно определять зависимость коэффициента заполнения от размеров печатных плат для различной элементной базы. Запропоновано метод, алгоритм і програму, що його реалізує, які призначені для визначення оптимальних розмірів друкованих плат несучих конструкцій та електронних засобів різних напрямків техніки. За критерій оптимізації прийнято коефіцієнт заповнення площі друкованих плат електронними компонентами. Метод дозволяє оперативно визначати залежність коефіцієнта заповнення від розмірів друкованих плат щодо різної елементної бази. The authors present a method, an algorithm and a program, designed to determine the optimal size of printed circuit boards (PCB) of mechanical structures and different kinds of electronic equipment. The PCB filling factor is taken as an optimization criterion. The method allows one to quickly determine the dependence of the filling factor on the size of the PCB for various components. 2014 Article Поиск оптимальных размеров печатных плат для несущих конструкций электронных средств / А.А. Ефименко, А.П. Карлангач, С.Н. Лазарев // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2014. — № 5-6. — С. 3-9. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. 2225-5818 DOI: 10.15222/TKEA2014.5-6.03 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/100459 621.3.396.6 ru Технология и конструирование в электронной аппаратуре Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Электронные средства: исследования, разработки Электронные средства: исследования, разработки |
| spellingShingle |
Электронные средства: исследования, разработки Электронные средства: исследования, разработки Ефименко, А.А. Карлангач, А.П. Лазарев, С.Н. Поиск оптимальных размеров печатных плат для несущих конструкций электронных средств Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
| description |
Предложен метод, алгоритм и реализующая его программа, предназначенные для определения оптимальных размеров печатных плат несущих конструкций и электронных средств различных направлений техники. В качестве критерия оптимизации принят коэффициент заполнения площади печатных плат электронными компонентами. Метод позволяет оперативно определять зависимость коэффициента заполнения от размеров печатных плат для различной элементной базы. |
| format |
Article |
| author |
Ефименко, А.А. Карлангач, А.П. Лазарев, С.Н. |
| author_facet |
Ефименко, А.А. Карлангач, А.П. Лазарев, С.Н. |
| author_sort |
Ефименко, А.А. |
| title |
Поиск оптимальных размеров печатных плат для несущих конструкций электронных средств |
| title_short |
Поиск оптимальных размеров печатных плат для несущих конструкций электронных средств |
| title_full |
Поиск оптимальных размеров печатных плат для несущих конструкций электронных средств |
| title_fullStr |
Поиск оптимальных размеров печатных плат для несущих конструкций электронных средств |
| title_full_unstemmed |
Поиск оптимальных размеров печатных плат для несущих конструкций электронных средств |
| title_sort |
поиск оптимальных размеров печатных плат для несущих конструкций электронных средств |
| publisher |
Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України |
| publishDate |
2014 |
| topic_facet |
Электронные средства: исследования, разработки |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/100459 |
| citation_txt |
Поиск оптимальных размеров печатных плат для несущих конструкций электронных средств / А.А. Ефименко, А.П. Карлангач, С.Н. Лазарев // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2014. — № 5-6. — С. 3-9. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
| series |
Технология и конструирование в электронной аппаратуре |
| work_keys_str_mv |
AT efimenkoaa poiskoptimalʹnyhrazmerovpečatnyhplatdlânesuŝihkonstrukcijélektronnyhsredstv AT karlangačap poiskoptimalʹnyhrazmerovpečatnyhplatdlânesuŝihkonstrukcijélektronnyhsredstv AT lazarevsn poiskoptimalʹnyhrazmerovpečatnyhplatdlânesuŝihkonstrukcijélektronnyhsredstv |
| first_indexed |
2025-07-07T08:50:58Z |
| last_indexed |
2025-07-07T08:50:58Z |
| _version_ |
1836977497737003008 |
| fulltext |
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2014, ¹ 5–6
3
ÝËÅÊÒÐÎÍÍÛÅ ÑÐÅÄÑÒÂÀ: ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈЯ, ÐÀÇÐÀÁÎÒÊÈ
ISSN 2225-5818
ÓÄÊ 621.3.396.6
К. т. н. А. А. ЕФИМЕНКО, А. П. КАРЛАНГАЧ, С. Н. ЛАЗАРЕВ
Óêðàèíà, Одессêèй íàцèоíàльíый полèтехíèчесêèй уíèвеðсèтет
E-mail: aiefimen@gmail.com
ПОИСК ОПТИМАЛЬНЫХ РАЗМЕРОВ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ
ДЛЯ НЕСÓЩИХ КОНСТРÓКЦИЙ
ЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ
Обязàтельíым этàпом создàíèя íесущèх êоí-
стðуêцèй (ÍÊ) является опðеделеíèе тèпоðàз-
мåðíыõ ðÿдîâ êîíñòðóêòèâíыõ ýëåмåíòîâ. Äëÿ
стàíдàðтíых НК этот пðоцесс èмеет особую зíà-
чèмость, êотоðàя увелèчèвàется с ðостом уðов-
íя стàíдàðтèзàцèè (пðедпðèятèе, отðàсль, стðà-
íà, мåждóíàðîдíыå ñîîбщåñòâà), ò. ê. íåîбõîдè-
мо учèтывàть мíожество фàêтоðов, влèяющèх
íà возможíость создàíèя пеðспеêтèвíых элеê-
тðоííых сðедств ðàзлèчíых íàпðàвлеíèй техíè-
êè для ðàзлèчíых условèй эêсплуàтàцèè с вы-
ñîêèмè ïîêàзàòåëÿмè êàчåñòâà.
Вàжíость опðеделеíèя тèпоðàзмеðов êàсàет-
ся è печàтíых плàт (ПП), посêольêу от íèх зà-
вèсят тèпоðàзмеðíые ðяды êоíстðуêтèвов более
âыñîêîãî óðîâíÿ èåðàðõèè НÊ è èõ ýëåмåíòîâ.
Пðè этом íеобходèмо учèтывàть пðотèвоðечèе
между улучшеíèем êомпоíовочíых хàðàêтеðè-
стèê è сíèжеíèем техíологèчíостè пðè увелè-
чеíèè êолèчествà тèпоðàзмеðов ПП, тðебующее
îïòèмèзàцèè ðàзмåðîâ ПП.
Колèчество пðèíятых тèпоðàзмеðов печàтíых
плàт íàпðямую связàíо с пðàвèльíым опðеделе-
íèем èх ðàзмеðов с позèцèй учетà особеííостей
мíожествà íàпðàвлеíèй èспользовàíèя элеê-
тðоííых сðедств для получеíèя èх íàèлучшèх
êîíñòðóêòîðñêî-òåõíîëîãèчåñêèõ õàðàêòåðèñòèê.
Опðеделеíèе оптèмàльíых ðàзмеðов ПП пðед-
стàвляет для ðàзðàботчèêов очеíь сложíую зà-
дàчу, посêольêу êðоме тàêтèêо-техíèчесêèх тðе-
бовàíèй ê àппàðàтуðе, учèтывàющèх условèя ее
эêсплуàтàцèè è спецèфèêу объеêтà, где оíà бу-
дет ðàсположеíà, íеобходèмо учèтывàть техíо-
логèчесêèе è êоíстðуêтèвíые тðебовàíèя, в пеð-
вую очеðедь эффеêтèвíое èспользовàíèе площà-
дè ПП. Пðè ýòîм âыбîð ðàзмåðîâ ПП îñóщåñò-
вляется íà осíове огðàíèчеíèя èх тèпоðàзмеðов,
Предложен метод, алгоритм и реализующая его программа, предназначенные для определения опти-
мальных размеров печатных плат несущих конструкций и электронных средств различных направ-
лений техники. В качестве критерия оптимизации принят коэффициент заполнения площади пе-
чатных плат электронными компонентами. Метод позволяет оперативно определять зависимость
коэффициента заполнения от размеров печатных плат для различной элементной базы.
Ключевые слова: размеры печатных плат, несущие конструкции, оптимизация, коэффициент за-
полнения, элементная база.
существующèмè íà момåíò ðàзðàбîòêè НÊ [1, 2].
Тàêой подход èмеет своè пðеèмуществà, осíо-
вàííые íà ðеàлèзàцèè фуíêцèоíàльíо-узлового
мåòîдà ïðîåêòèðîâàíèÿ. Одíàêî ïðè ýòîм íå óчè-
тывàется достàточíо быстðàя смеíяемость эле-
меíтíой бàзы è ее влèяíèе íà êомпоíовочíые
õàðàêòåðèñòèêè ïåчàòíыõ óзëîâ.
Дðугèм ðешеíèем пðоблемы опðеделеíèя ðàз-
меðов печàтíых плàт является èспользовàíèе тè-
поðàзмеðíых ðядов, устàíовлеííых в междуíà-
ðîдíыõ ñòàíдàðòàõ [3]. Эòî èмååò ñâîè ïðåèмó-
ществà, одíàêо в тàêом случàе сложíо говоðèть
î âыбîðå îïòèмàëьíыõ ðàзмåðîâ.
Целью íàстоящей ðàботы является ðàзðàбот-
êà методà опðеделеíèя оптèмàльíых ðàзмеðов
ПП для íесущèх êоíстðуêцèй для ðàзлèчíых
íàпðàвлеíèй техíèêè è условèй èспользовàíèя
элеêтðоííых сðедств, êотоðый позволяет учèты-
вàть влèяíèе элемеíтíой бàзы íà êомпоíовоч-
íыå õàðàêòåðèñòèêè ïåчàòíыõ óзëîâ.
Метод поиска оптимальных размеров
печатных плат
В êàчестве êðèтеðèя оптèмèзàцèè пðèíят êо-
эффèцèеíт зàполíеíèя (К3) площàдè печàтíых
плàт элеêтðоííымè êомпоíеíтàмè (ÝÊ), êото-
ðый является уíèвеðсàльíым поêàзàтелем оцеí-
êè эффеêтèвíостè èспользовàíèя площàдè пе-
чàтíых плàт: с одíой стоðоíы, учèтывàется èх
техíологèчíость, à с дðугой — эêсплуàтàцèоí-
íые хàðàêтеðèстèêè, особеííо êогдà èмеется воз-
мîжíîñòь óïðàâëåíèÿ ïëîòíîñòью зàïîëíåíèÿ.
Получеíèе êàê можíо большего зíàчеíèя êо-
эффèцèеíтà зàполíеíèя во мíогом опðеделяет-
ся èспользуемой элемеíтíой бàзой è ðàзмеðàмè
ПП, от êотоðых зàвèсят êомпоíовочíые хàðàê-
òåðèñòèêè. Пîèñê îïòèмàëьíыõ ðàзмåðîâ ПП
осíовàí íà пðедположеíèè, что с учетом ðàз-
лèчíых êомбèíàцèй ðàзмещеíèя элеêтðоííых
DOI: 10.15222/TKEA2014.5-6.03
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2014, ¹ 5–6
4
ÝËÅÊÒÐÎÍÍÛÅ ÑÐÅÄÑÒÂÀ: ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈЯ, ÐÀÇÐÀÁÎÒÊÈ
ISSN 2225-5818
êомпоíеíтов достèгàются ðàзлèчíые зíàчеíèя
êоэффèцèеíтà зàполíеíèя для ПП ðàзлèчíых
ðàзмåðîâ. Очåâèдíî, чòî â ïðîñòðàíñòâå ïîèñêà
существуют точêè, где можíо получèть мàêсè-
мàльíое зíàчеíèе Кз, что будет соответствовàть
îïòèмàëьíым ðàзмåðàм ïåчàòíîé ïëàòы.
Исходя èз этого, пðедстàвèм модель оптè-
мèзàцèè:
— целевàя фуíêцèя
Kз=max(
i
n
1=
/ SЭКi/SППj), (1)
где SЭКi — устàíовочíàя площàдь i-го ЭК, ðàзме-
щàемого íà ПП j-го тèпоðàзмеðà площàдью SППj;
— огðàíèчеíèя
Аmin, Вmin, Аmàх, Вmàх — соответствеííо, мè-
íèмàльíые è мàêсèмàльíые ðàзмеðы ПП по вы-
соте è глубèíе;
Dа, Db — шàгè пðèðàщеíèя ðàзмеðов ПП по
двум êооðдèíàтàм;
М — выбðàííое мíожество ЭК, êотоðые мо-
гут èспользовàться для элеêтðоííых модулей íà
осíове печàтíых плàт в тех элеêтðоííых сðед-
ñòâàõ, дëÿ êîòîðыõ ðàзðàбàòыâàåòñÿ НÊ.
Для íàхождеíèя оптèмàльíых с точêè зðе-
íèя мàêсèмèзàцèè Кз ðàзмеðов ПП в дèсêðет-
íом пðостðàíстве может быть èспользовàí пол-
íый пеðебоð èлè поêооðдèíàтíый поèсê всех
âîзмîжíыõ ðàзмåðîâ [4].
С учетом сêàзàííого пðедлàгàется метод по-
èсêà оптèмàльíых ðàзмеðов ПП, êотоðый зà-
êëючàåòñÿ â ñëåдóющåм.
1. Сîздàåòñÿ бèбëèîòåêà мíîжåñòâà ýëåêòðîí-
íых êомпоíеíтов М è пðоèзводèтся ее стðуêту-
ðèðовàíèе по ðàзлèчíым пðèзíàêàм для удоб-
ñòâà дàëьíåéшåãî èñïîëьзîâàíèÿ.
2. Иñõîдÿ èз óñëîâèé êîíêðåòíîé зàдàчè зà-
дàются мèíèмàльíые ðàзмеðы ПП А×В.
3. Сëóчàéíым îбðàзîм ãåíåðèðóåòñÿ íàбîð
ЭÊ èз îбщåé бèбëèîòåêè.
4. Вàðьèðóåòñÿ ðàзмåщåíèå ЭÊ èз ïîëóчåííî-
го íàбоðà для получеíèя вàðèàíтà с мàêсèмàль-
íым êîëèчåñòâîм êîмïîíåíòîâ íà ПП.
5. Аíàëîãèчíыå âычèñëåíèÿ âыïîëíÿюòñÿ
дëÿ âñåãî мíîжåñòâà òèïîðàзмåðîâ ПП. Пðè
этом êàждый последующèй тèпоðàзмеð опðеде-
ляется èз соотíошеíèй Аi+1=Аi+∆а; Вi+1=Вi+∆b
(зíàчеíèя ∆а, ∆b зàвèсят от êоíêðетíых усло-
вèй, в êотоðых пðоводèтся пðоеêтèðовàíèе,
èíогдà можíо воспользовàться уêàзàíèямè
ï. 2 ГОСÒ 10317-79: ðàзмåðы êàждîé ñòîðîíы
печàтíой плàты должíы быть êðàтíымè 2,5 пðè
длèíе до 100 мм; 5,0 пðè длèíе до 350 мм; 10,0
ïðè дëèíå бîëåå 350 мм).
6. Выбèðàюòñÿ îïòèмàëьíыå ðàзмåðы ПП èз
условèя достèжеíèя целевой фуíêцèей (1) мàê-
ñèмàëьíîãî зíàчåíèÿ.
Рàзмеðы ПП могут быть устàíовлеíы с учетом
тðебовàíèй ê обеспечеíèю тепловых ðежèмов
è ýëåêòðîмàãíèòíîé ñîâмåñòèмîñòè. Пîñêîëьêó
обà оíè зàвèсят от плотíостè ðàзмещеíèя êом-
поíеíтов, пðомежутêè между ЭК можíо ðегу-
лèðовàть с помощью êоэффèцèеíтà K, увелèчè-
вàя устàíовочíые ðàзмеðы Су, Dу êомпоíеíтов:
С=СуK; D=DуK,
где С, D — ðàзмåðы ЭÊ ñ óчåòîм óâåëèчåíèÿ.
С учетом получеííых ðàзмеðов ЭК пðоèзво-
дèтся поèсê, ðезультàт êотоðого может влèять
íà âыбîð îêîíчàòåëьíыõ ðàзмåðîâ ПП.
Тàêèм обðàзом, èзмеíяя плотíость топологè-
чесêого ðèсуíêà è ðàсстояíèе между êомпоíеí-
тàмè, можíо упðàвлять элеêтðомàгíèтíой обстà-
íîâêîé è âëèÿòь íà òåïëîâîé ðåжèм.
Для ðешеíèя зàдàчè поèсêà оптèмàльíых
ðàзмеðов ПП можíо èспользовàть сèстемы àв-
томàтèзèðовàííого пðоеêтèðовàíèя è, в чàстíо-
ñòè, ïðîãðàммы ðàзмåщåíèÿ ЭÊ. В òàêîм ñëó-
чàе, одíàêо, íевозможíо вíосèть êàêèе-лèбо èз-
меíеíèя в пðогðàмму è тðебуются большèе зà-
тðàты вðемеíè, поэтому былà создàíà пðогðàм-
мà àвтомàтèчесêого ðàзмещеíèя элеêтðоííых
êîмïîíåíòîâ íà ПП.
Àлгоритм размещения ÝÊ
на печатных платах
Нà рис. 1 пðèведеíà схемà àлгоðèтмà, состàв-
ëåííîãî íà îñíîâàíèè îïèñàííîãî âышå мåòîдà.
В ðезультàте его выполíеíèя опðеделяются êо-
эффèцèеíты зàполíеíèя печàтíых плàт зàдàí-
íыõ ðàзмåðîâ.
Бëîê 1. Зàãðóзêà íåîбõîдèмыõ дàííыõ îб ЭÊ
(íàèмåíîâàíèå, дëèíà, шèðèíà).
Бëîê 2. Вâîд èñõîдíыõ дàííыõ:
— ðàзмеð плàты;
— àлгоðèтм выбоðà элеêтðоííых êомпоíеí-
тов èз íàбоðà;
— íàчàльíàя точêà ðàзмещеíèя ЭК (ðàзме-
щеíèе может íàчàться с цеíтðà плàты лèбо с
веðхíего левого углà);
— ðàсстояíèе между элеêтðоííымè êомпо-
íåíòàмè.
Бëîê 3. Пîñòðîåíèå ñïèñêà ЭÊ, ïîдëåжàщèõ
устàíовêе (ЭК èз бèблèотеêè выбèðàются слу-
чàйíым обðàзом, спèсоê íàполíяется до тех поð,
поêà суммàðíàя площàдь всех ЭК в спèсêе íе
бóдåò бîëьшå ïëîщàдè ïëàòы).
Бëîê 4. Нàчàëî цèêëà ðàзмåщåíèÿ мàêñè-
мàëьíîãî êîëèчåñòâà ЭÊ.
Бëîê 5. Нàчàëî цèêëà ïåðåбîðà ЭÊ èз ñфîð-
мèðовàííого в блоêе 3 спèсêà (j — íомеð ЭК
â ñïèñêå).
Бëîê 6. Пðîâåðêà íàëèчèÿ â ñïèñêå íåóñòà-
íовлеííых êомпоíеíтов, íомеð è ðàзмеð êото-
ðых меíьше, чем у теêущего ЭК (еслè тàêèе
есть, то пðоèсходèт пеðеход ê следующему ЭК,
ò. ê. òåêóщèé óñòàíîâèòь íå óдàñòñÿ).
Бëîê 7. Нàчàëî цèêëà ïåðåбîðà òîчåê k для
ðàзмåщåíèÿ òåêóщåãî ЭÊ.
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2014, ¹ 5–6
5
ÝËÅÊÒÐÎÍÍÛÅ ÑÐÅÄÑÒÂÀ: ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈЯ, ÐÀÇÐÀÁÎÒÊÈ
ISSN 2225-5818
Рèñ. 1. Сõåмà àëãîðèòмà ðàзмåщåíèÿ ЭÊ íà ïåчàòíыõ ïëàòàõ
3
1
2
3
6
5
4
12
13
14
8
7
15
16
11
10
9
17
18
19
20
21
Нàчàло
Зàгðузêà
бèблèотеêè
Ввод
èсходíых
дàííых
Фоðмèðовàíèе
спèсêà ЭК
для устàíовêè
i=0; i<N; i=i+1
j=0; j<N; j=j+1
3
1 2
1
2
Дà
Нет
Дà
Нет
Дà
Нет
Нет
Дà
Дà
Нет
Нет
k=0; k<P; k=k+1
Есть лè
íеустàíовлеííый
ЭК меíьшего
ðàзмеðà?
l=0; l<T; l=l+1
k
j
l
Есть лè
пеðесечеíèя
с гðàíèцàмè
ПП?
Был лè ðàíее
устàíовлеí этот
êомпоíеíт?
Есть лè
пеðесечеíèя с
устàíовлеííымè
ЭК?
Зàêðеплеíèе
êомпоíеíтà
в выбðàííой точêе
Измеíеíèе
спèсêà точеê
устàíовêè
Колèчество
устàíовлеííых ЭК
èзмеíèлось?
i
Рàсчет Kз
получеííого
вàðèàíтà устàíовêè
Сохðàíеíèе
ðезультàтов
ðàботы
Пðоèзвестè
èзмеíеíèе
èсходíых
дàííых?
Коíец
Дà
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2014, ¹ 5–6
6
ÝËÅÊÒÐÎÍÍÛÅ ÑÐÅÄÑÒÂÀ: ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈЯ, ÐÀÇÐÀÁÎÒÊÈ
ISSN 2225-5818
Бëîê 8. Нàчàëî цèêëà ïåðåбîðà âàðèàíòîâ
ðàзмещеíèя теêущего ЭК (положеíèе l) в точ-
êе k (ñм. рис. 2).
Бëîê 9. Пðîâåðêà: быë ëè ðàíåå óñòàíîâëåí
òåêóщèé ýëåêòðîííыé êîмïîíåíò.
Бëîê 10. Пðîâåðêà íà ïåðåñåчåíèå ЭÊ â òå-
êущем положеíèè хотя бы с одíèм уже устàíов-
ëåííым êîмïîíåíòîм.
Бëîê 11. Пðîâåðêà íà ïåðåñåчåíèå ЭÊ â òå-
êóщåм ïîëîжåíèè ñ ãðàíèцàмè ПП.
Бëîê 12. Фèêñèðîâàíèå êîîðдèíàò êîмïî-
íåíòà íà ПП.
Бëîê 13. Ê мíîжåñòâó âîзмîжíыõ òîчåê óñòà-
íовêè добàвляются точêè с êооðдèíàтàмè углов
зàêðåïëåííîãî â бëîêå 12 êîмïîíåíòà.
Бëîê 14. Êîíåц цèêëà ïåðåбîðà âàðèàíòîâ
ðàзмåщåíèÿ ЭÊ, íàчàòîãî â бëîêå 8.
Бëîê 15. Êîíåц цèêëà ïåðåбîðà òîчåê дëÿ
ðàзмåщåíèÿ ЭÊ, íàчàòîãî â бëîêå 7.
Бëîê 16. Êîíåц цèêëà ïåðåбîðà ЭÊ, íàчàòî-
ãî â бëîêå 5.
Бëîê 17. Пðîâåðêà èзмåíåíèÿ êîëèчåñòâà
устàíовлеííых ЭК после очеðедíой èтеðàцèè i,
êîíòðîëèðóåмîé óñëîâèåм бëîêà 5.
Бëîê 18. Êîíåц цèêëà ðàзмåщåíèÿ мàêñè-
мàëьíîãî êîëèчåñòâà ЭÊ, íàчàòîãî â бëîêå 4.
Бëîê 19. Выïîëíåíèå ðàñчåòà êîýффèцèåíòà
зàполíеíèя Кз дëÿ óñòàíîâëåííыõ ЭÊ.
Бëîê 20. Сîõðàíåíèå âñåõ ðåзóëьòàòîâ.
Бëîê 21. Зàïðîñ ïîëьзîâàòåëю î íåîбõîдèмî-
стè повтоðèть ðàботу с дðугèмè èсходíымè дàí-
íымè, óñòàíàâëèâàåмымè â бëîêå 1.
Îписание программы
Пðогðàммà, ðеàлèзующàя пðедстàвлеííый
выше àлгоðèтм для ðàзмещеíèя ЭК íà печàт-
íых плàтàх, íàпèсàíà íà языêе высоêого уðов-
íÿ C# ñ èñïîëьзîâàíèåм òåõíîëîãèè .Net 2.0.
После зàпусêà пðогðàммы пðоèсходèт зàгðуз-
êà бèбëèîòåêè ЭÊ. Пðè íàëèчèè â бèбëèîòåêå
íесêольêèх íезàвèсèмых подбèблèотеê пользо-
вàтель должеí выбðàть в дèàлоговом оêíе одíу
èз íèõ. Пîñëå ýòîãî îòêðыâàåòñÿ ãëàâíîå îêíî
пðогðàммы (рис. 3), в ðàзделе íàстðоеê êотоðо-
го зàдàются все íàчàльíые пàðàметðы, ðеàлèзу-
ющèе àлгоðèтм, путь пàпêè для сохðàíеíèя ðе-
зóëьòàòîâ, à òàêжå ñïèñîê ðàзмåðîâ ПП.
По оêоíчàíèè ðàботы íà эêðàíе появляется
êàðтèíêà с получèвшèмся вàðèàíтом ðàзмеще-
íèя, à тàêже вся íеобходèмàя èíфоðмàцèя для
àíàлèзà ðезультàтов (рис. 4). Äëÿ óдîбñòâà èí-
фîðмàцèÿ ïðåдñòàâëåíà â âèдå òàбëèц.
Нà рис. 5 поêàзàíо оêíо, демоíстðèðующее
ðàботу с подпðогðàммой ðедàêтèðовàíèя бèблèо-
теêè ЭК, êотоðàя позволяет добàвлять è èсêлю-
чàть бèблèотеêè è отдельíые ЭК, à тàêже пðо-
âîдèòь ðåдàêòèðîâàíèå. Эëåêòðîííыå êîмïîíåí-
ты пðедстàвляются в упðощеííом вèде с уêàзà-
íèåм ãàбàðèòíыõ ðàзмåðîâ.
Нà рис. 6 пðèведеíо оêíо, демоíстðèðую-
щее ðàботу подпðогðàммы пðосмотðà всех по-
ëóчåííыõ ðåзóëьòàòîâ. В îòëèчèå îò ïðåдñòàâ-
леíèя ðезультàтов по оêоíчàíèè ðàботы àлго-
ðèòмà (ðèñ. 4), ïîñëå âыïîëíåíèÿ ïîдïðîãðàм-
мы можíо увèдеть íе тольêо последíèй вàðèàíт
ðàзмещеíèя, íо è все пðедыдущèе, à тàêже све-
ñòè âñå дàííыå ïî ðåзóëьòàòàм â îдíó òàбëèцó.
Рèñ. 3. Гëàâíîå îêíî ïðîãðàммы
Рèñ. 4. Оêíî ñ ðåзóëьòàòàмè ðàзмåщåíèÿ ЭÊ
k
Рèñ. 2. Вàðèàíòы ðàзмåщå-
íèя элеêтðоííого êомпо-
íеíтà отíосèтельíо зàдàí-
íой точêè k
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2014, ¹ 5–6
7
ÝËÅÊÒÐÎÍÍÛÅ ÑÐÅÄÑÒÂÀ: ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈЯ, ÐÀÇÐÀÁÎÒÊÈ
ISSN 2225-5818
Практическое использование программы
и обсуждение результатов
С помощью ðàзðàботàííой пðогðàммы пðове-
деíы èсследовàíèя êомпоíовочíых хàðàêтеðè-
стèê ПП ðядà тèпоðàзмеðов — от 100×100 мм до
500×500 с шàгом ∆а=∆b=20 мм. Рàзмåðы âыбðà-
íы тàêèм обðàзом, чтобы оíè ðàвíомеðíо пеðе-
êðывàлè весь дèàпàзоí ðàзмеðов ПП, íàèболее
веðоятíых для пðèмеíеíèя в íесущèх êоíстðуê-
цèÿõ. Пðè ýòîм ñëåдóåò îòмåòèòь, чòî â дàííîм
случàе íе стàвèлàсь зàдàчà пðоведеíèя глобàль-
íых èсследовàíèй, à лèшь опðеделеíèя теíдеí-
цèè èзмеíеíèя êоэффèцèеíтà зàполíеíèя в зà-
вèсèмостè от ðàзмеðов ПП è пðèмеíяемой эле-
мåíòíîé бàзы.
Нà рис. 7—9 пðедстàвлеíы зàвèсèмостè
усðедíеííого зíàчеíèя êоэффèцèеíтà зàполíе-
íèя Кз от ðàзмеðов (площàдè S) печàтíых плàт
(íà êàждом ðèсуíêе пðèведеíо по тðè êðèвые,
соответствующèе ðàзлèчíым зíàчеíèям ðàссто-
яíèя между ЭК, êотоðое ðегулèðуется велèчè-
íой êоэффèцèеíтà К; для íàглядíостè гðàфèêè
смещеíы по веðтèêàлè отíосèтельíо дðуг дðугà,
à зíàчеíèя Кз óêàзàíы дëÿ âñåõ ðàзмåðîâ ПП).
Нà ðèñ. 7 ïðåдñòàâëåíы дàííыå, ïîëóчåííыå дëÿ
совðемеííой элемеíтíой бàзы для повеðхíост-
íого моíтàжà (свыше четыðехсот ЭК в бèблè-
îòåêå); íà ðèñ. 8 — дëÿ íàâåñíыõ ЭÊ, êîòîðыå
моíтèðуются в отвеðстèя (ЭК, êотоðые пðедше-
ствовàлè появлеíèю êомпоíеíтов для повеðх-
íостíого моíтàжà è по ðàзíым пðèчèíàм вос-
тðебовàíы сейчàс; в бèблèотеêе èх оêоло стà);
íà ðèñ. 9 — ðåзóëьòàòы, ïîëóчåííыå ïðè êîм-
бèíàцèè пðедыдущèх двух вàðèàíтов — èсполь-
зовàíèè элемеíтíой бàзы для повеðхíостíого
моíтàжà è моíтàжà в отвеðстèя (оêоло пятèсот
ЭÊ â бèбëèîòåêå).
Бèблèотеêà элеêтðоííых êомпоíеíтов по-
ñòðîåíà íà бàзå бèбëèîòåê ЭÊ САПР DipTrace.
Оñíîâíàÿ чàñòь ЭÊ âзÿòà èз бèбëèîòåê General,
Cap, Res, Cap_smd. Äëÿ âîзмîжíîñòè ïðîñмîòðà
ЭÊ íåîбõîдèмî îòêðыòь ïðîãðàммó PCB Layout,
êîòîðàÿ âõîдèò â ñîñòàâ САПР DipTrace, è âы-
бðàòь íåîбõîдèмóю бèбëèîòåêó.
Рèñ. 5. Оêíî мåíåджåðà бèбëèîòåêè ЭÊ Рèñ. 6. Оêíî ïðîñмîòðà ðåзóëьòàòîâ
Рèñ. 7. Зàâèñèмîñòè óñðåдíåííîãî зíàчåíèÿ êîýффèцèåíòà зàïîëíåíèÿ ПП ýëåêòðîííымè êîмïîíåíòàмè
для повеðхíостíого моíтàжà от площàдè ПП пðè ðàзлèчíом ðàсстояíèè между ЭК
K=1,05
K=1,15
K=1,25
Kз
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2014, ¹ 5–6
8
ÝËÅÊÒÐÎÍÍÛÅ ÑÐÅÄÑÒÂÀ: ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈЯ, ÐÀÇÐÀÁÎÒÊÈ
ISSN 2225-5818
Аíàлèз получеííых зàвèсèмостей позволяет
ñдåëàòь ñëåдóющèå âыâîды.
1. Чåм мåíьшå ðàзмåðы ïëàò, òåм бîëåå ðåзêî
увелèчèвàется Кз ïðè ïîшàãîâîм èõ óâåëèчåíèè.
2. Измåíåíèå ðàññòîÿíèÿ мåждó ЭÊ, óñòà-
íàвлèвàемое êоэффèцèеíтом К, пðàêтèчесêè íе
âëèÿåò íà õàðàêòåð ïîëóчåííыõ зàâèñèмîñòåé.
3. Пðîñëåжèâàåòñÿ зàâèñèмîñòь âåëèчèíы Кз
от ðàзмеðов ЭК, à зíàчèт от èспользуемой эле-
меíтíой бàзы:
— элеêтðоííые êомпоíеíты пðедыдущего
поêолеíèя для моíтàжà в отвеðстèя, èмеющèе
большèе ðàзмеðы, дàют зàметíо лучшèе ðезуль-
òàòы ïî зàïîëíåíèю ПП (ðèñ. 8);
— пðèмеíеíèе ЭК для моíтàжà íà повеðх-
íîñòь è â îòâåðñòèÿ (ðèñ. 9) íå âызыâàåò зàмåò-
íого èзмеíеíèя êоэффèцèеíтà зàполíеíèя по
сðàвíеíèю с èспользовàíèем тольêо ЭК для по-
веðхíостíого моíтàжà (это можíо объясíèть íà-
лèчèем в обоèх случàях элеêтðоííых êомпоíеí-
тов в мèêðоêоðпусàх, что сíèжàет плотíость зà-
ïîëíåíèÿ ïëîщàдè ïåчàòíыõ ïëàò).
4. Эêñòðåмàëьíыõ зíàчåíèé êîýффèцèåíòà
зàполíеíèя в èсследовàííом ðяду тèпоðàзме-
ðîâ íå íàбëюдàëîñь.
Âыводы
Рàзðàботàííый метод, ðеàлèзовàííый посðед-
ством àлгоðèтмà è пðогðàммы, позволяет опе-
ðàтèвíо опðеделять зàвèсèмость êоэффèцèеí-
тà зàполíеíèя от ðàзмеðов печàтíых плàт для
элемеíтíой бàзы, хàðàêтеðíой для элеêтðоí-
íыõ ñðåдñòâ ðàзëèчíыõ íàïðàâëåíèé òåõíèêè.
Использовàíèе êоэффèцèеíтà, опðеделяющего
увелèчеíèе устàíовочíых ðàзмеðов ЭК, позво-
ляет влèять íà обеспечеíèе элеêтðомàгíèтíой
ñîâмåñòèмîñòè è òåïëîâîãî ðåжèмà.
Исследовàíèе êомпоíовочíых хàðàêтеðèстèê
ПП с èспользовàíèем пðедложеííого методà по-
êàзàло, что яðêо выðàжеííые эêстðемумы êо-
ýффèцèåíòà зàïîëíåíèÿ îòñóòñòâóюò. Эòî ãîâî-
ðèт о том, что пðè выбоðе оптèмàльíых ðàзме-
ðов ПП для стàíдàðтíых íесущèх êоíстðуêцèй
íедостàточíо учèтывàть тольêо состàв элемеíт-
íой бàзы, íеобходèмо èсследовàть зàвèсèмость
Рèñ. 8. Зàâèñèмîñòè óñðåдíåííîãî зíàчåíèÿ êîýффèцèåíòà зàïîëíåíèÿ ПП íàâåñíымè ЭÊ îò ïëîщàдè ПП
пðè ðàзлèчíом ðàсстояíèè между ЭК
Рèñ. 9. Зàâèñèмîñòè óñðåдíåííîãî зíàчåíèÿ êîýффèцèåíòà зàïîëíåíèÿ ПП íàâåñíымè ЭÊ è êîмïîíåíòàмè
для повеðхíостíого моíтàжà от площàдè ПП пðè ðàзлèчíом ðàсстояíèè между ЭК
K=1,05
K=1,15
K=1,25
K=1,05
K=1,15
K=1,25
Kз
Kз
Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2014, ¹ 5–6
9
ÝËÅÊÒÐÎÍÍÛÅ ÑÐÅÄÑÒÂÀ: ÈÑÑËÅÄÎÂÀÍÈЯ, ÐÀÇÐÀÁÎÒÊÈ
ISSN 2225-5818
А. А. ЄФІМЕНКО, О. П. КАРЛАНГАЧ, С. М. ЛАЗАРЄВ
Óêðàїíà, Одесьêèй íàціоíàльíèй політехíічíèй уíівеðсèтет
E-mail: aiefimen@gmail.com
ПОШÓК ОПТИМАЛЬНИХ РОЗМІРІВ ДРÓКОВАНИХ ПЛАТ
ДЛЯ НЕСÓЧИХ КОНСТРÓКЦІЙ ЕЛЕКТРОННИХ ЗАСОБІВ
Запропоновано метод, алгоритм і програму, що його реалізує, які призначені для визначення оптималь-
них розмірів друкованих плат несучих конструкцій та електронних засобів різних напрямків техніки.
За критерій оптимізації прийнято коефіцієнт заповнення площі друкованих плат електронними компо-
нентами. Метод дозволяє оперативно визначати залежність коефіцієнта заповнення від розмірів дру-
кованих плат щодо різної елементної бази.
Ключові слова: розміри друкованих плат, несучі конструкції, оптимізація, коефіцієнт заповнення, еле-
ментна база.
A. A. YEFIMENKO, A. P. KARLANGACH, S. N. LAZAREV
Ukraine, Odessa National Polytechnic University
E-mail: aiefimen@gmail.com
SEARCH FOR THE OPTIMAL SIZE OF PRINTED CIRCUIT BOARDS
FOR MECHANICAL STRUCTURES FOR ELECTRONIC EQUIPMENT
The authors present a method, an algorithm and a program, designed to determine the optimal size of printed
circuit boards (PCB) of mechanical structures and different kinds of electronic equipment. The PCB filling
factor is taken as an optimization criterion. The method allows one to quickly determine the dependence of the
filling factor on the size of the PCB for various components.
Keywords: printed circuit boards size, mechanical structure for electronic equipment, optimization, fill factor,
element base.
DOI: 10.15222/TKEA2014.5-6.03
UDC 621.3.396.6
REFERENCES
1. Ovsishcher P.I., Golovanov Yu. V., Koveshnikov V. P. et al.
Nesushchie konstruktsii radioelektronnoi apparatury [Bearing struc-
tures of electronic equipment]. Moskow, Radio i svyaz’, 1988, 232 p.
2. Lutchenkov L. S. Optimal’noe proektirovanie nesu-
shchikh konstruktsii kak slozhnykh sistem [Optimal design
of load-bearing structures as complex systems]. Leningrad,
Mashinostroenie, 1990, 112 p.
3. Romanova Yu. S., Sherin K. Yu. [The base carrying
constructions system of the radio-electronic facilities: issues
of the day]. Tekhnologiya i konstruirovanie v elektronnoi
apparature, 2005, no 2, pp. 3-5. (in Russian)
4. Frolov V. A. [Analysis and optimization in applica-
tions design RES] Analiz i optimizatsiya v prikladnykh
zadachakh konstruirovaniya RES, Kiev, Vishcha shkola,
1991, 310 p.
êомпоíовочíых хàðàêтеðèстèê печàтíых плàт от
дðугèх фàêтоðов, тàêèх êàê êолèчество возмож-
íых êоíтàêтов соедèíèтелей, êолèчество ЭК, об-
ðàзующèх фуíêцèоíàльíо зàêоíчеííые печàтíые
óзëы, è ïð. В òî жå âðåмÿ, ïðè ðàзðàбîòêå ýëåê-
тðоííых сðедств, в тех случàях êогдà èзвестеí íà-
боð êомпоíеíтов в элеêтðоííых модулях, èсполь-
зовàíèе дàííого методà для опðеделеíèя оптèмàль-
íыõ ðàзмåðîâ ïåчàòíыõ ïëàò âïîëíå îïðàâдàííî.
ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ИСТОЧНИКИ
1. Оâñèщåð П. И., Гîëîâàíîâ Ю. В., Êîâåшíèêîâ
В. П. è дð. Нåñóщèå êîíñòðóêцèè ðàдèîýëåêòðîííîé àïïà-
ðàòóðы.— Мîñêâà: Рàдèî è ñâÿзь, 1988.
2. Лóòчåíêîâ Л. С. Оïòèмàëьíîå ïðîåêòèðîâàíèå íå-
ñóщèõ êîíñòðóêцèé êàê ñëîжíыõ ñèñòåм. — Лåíèíãðàд:
Мàшèíîñòðîåíèå. Лåíèíãð. îòдåëåíèå, 1990.
3. Рîмàíîâà Ю. С., Шåðèí Ê. Ю. Сèñòåмà бàзîâыõ íå-
сущèх êоíстðуêцèй ðàдèоэлеêтðоííых сðедств: состояíèе
ïðîбëåмы // Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîí-
íîé àïïàðàòóðå.— 2005.— ¹ 2.— С. 3 — 5.
4. Фðîëîâ В. А. Аíàëèз è îïòèмèзàцèÿ â ïðèêëàдíыõ
зàдàчàõ êîíñòðóèðîâàíèÿ РЭС.— Êèåâ: Вèщà шêîëà, 1991.
Äата поступления рукописи
в редакцию 25.06 2014 г.
|