Модуль аналого-цифрового преобразователя (стр. 3 из 6)

А1UА2UА3UА4UА5UА6UА7

Таблица 3-Габариты конструтивов

Конструктив	Габариты, мм	Масса, кг	Конструктив	Габариты, мм	Масса, кг
А1	204х150х150	0,8	А5	170х80х80	0,6
А2	192х240х15	0,3	А6	180х90х10	0,2
А3	170х80х80	0,6	А7	190х180х60	0,7
А4	180х10х90	0,2

Внутренний объем корпуса блока (445х185х195) равен V1=16,1 л.

Суммарный объем всех конструктивов V2=9,8 л.

Коэффициент заполнения объема Кз.о. = V2/ V1=9,8/16,1=0,61

Приведенная площадь Sпр=Sблока/Sшара=4103/3083=1,33

Таблица 4-Оценка критериев

Критерии	Варианты
	1	2	3	4	5
q1	0,43	0,35	0,38	0,36	0,39
q2	2,5	2,1	2,15	2,3	2,9
q3	0,02	0,05	0,03	0,035	0,02
q4	0,15	0,25	0,2	0,2	0,23
q5	0,61	0,61	0,61	0,61	0,61

q1-функциональные связи

q2-тепловые связи

q3-магнитные связи

q4-электрические связи

q5-использование объема

Оцениваем критерии, выбираем наилучший вариант.

Для критериев q1 и q2 предпочтительными являются наименьшие значения, а для q3, q4, q5-наибольшие.

Наилучший вариант №2

2.2 Разработка несущей конструкции

Габаритные размеры и масса блока во многом зависит от применяемых в нем материалов и конструкторских решениях. Внутренние ячейки блока выполнены по модульному типу. Каждый модуль может быть легко заменен в случае его выхода из строя.

Блок должен иметь облегченную конструкцию, поэтому в качестве материала несущей конструкции выбираем сплавы алюминия, а токопроводящие элементы выполним из меди. Для антикоррозионной стойкости все платы покрываются лаком ЭП–730. Для обеспечения внешней эстетичности, а также для антикоррозионной стойкости наружные поверхности покрываются эмалью.

Конструкция блока МИП состоит корпуса (поз. 2) с установленными на него передней (поз. 5) и задней (поз. 4) панелями. Передняя панель может поворачиваться на оси (поз. 1) для быстрого доступа к модулям.

На боковых поверхностях блока имеются отверстия с резьбой для крепления в шкаф или стойку.

Габаритные размеры блока 450´200´210 мм. Масса 4.8 кг.

2.3 Защита блока от механических воздействий

Расчет защиты блока производят путем анализа и проверки надежности наиболее нагруженных частей.

Обычно первыми из строя выходят радиоэлементы, элементы проводящего рисунка, затем детали несущей конструкции блока.

Рассчитаем прогиб средней части печатной платы, обусловленный статическими нагрузками:

,

где

статический прогиб средней части, см; -коэффициент,

а- ширина печатной платы, см; b- длина платы, см; t-толщина платы, см; Е- модуль Юнга ,

; q- однородная нагрузка на плату, .

Q=P/ab,

P-полный вес платы;

P=10abt; P=10*(165*185*2)=110г.

;

q-980 см/сек.

-статистический прогиб средней части, см

.

Максимальный прогиб

обусловленный инерционными нагрузками:

= *q;

=0,014*9,8=0,14см;

;

.

Усилие среза:

;

.

Болт отказывает из-за среза

;

;

;

.

Срез основного материала:

;

;

;

.

Суммарный вклад в надежность блока несущей конструкции 1/1,22.

2.4 Расчет теплового режима

Основной причиной отказов печатных узлов является различие температурных коэффициентов расширения (ТКР) метала и диэлектрика входящих в структуру печатных плат.

Отказы гибридно-интегральных модулей под воздействием температуры, главным образом, возникают при нарушении отвода тепла и местных перегревах, особенно опасных для кристаллов интегральных схем.

В блоках, шкафах, стойках РЭА при нормальных климатических условиях и естественном охлаждении около 70% тепла отводиться конвекцией, 20%-излучением и 10%-теплопроводностью.

По тепловому режиму блоки делят на теплонагруженные (тепловая нагрузка свыше

) и нетеплонагруженные (до ).

При анализе следует учитывать, что системы естественного охлаждения отводят тепловые потоки плотностью

, принудительно-воздушного , жидкостного , испарительного

.

Данный блок потребляет не более 30 Вт от сети. Тепловыделения в модулях блока в среднем менее,

следовательно, блок является нетеплонагруженным и при естественном охлаждении в нормальных условиях, блок будет функционировать нормально.

3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО УЗЛА

3.1 Материал и метод изготовления печатной платы

Двухсторонняя печатная плата с металлизированными монтажными отверстиями и переходными отверстиями характеризуются высокими коммутационными свойствами, повышенной прочностью соединения вывода навесного монтажа с проводящим рисунком платы, относительно высокой стоимостью конструкции. Для платы модуля выбираем двустороннюю печатную плату с металлизированными и переходными отверстиями.

Габаритные размеры печатной платы должны соответствовать ГОСТ10317-79 при максимальном соотношении сторон 5:1.

Согласно ГОСТ10317-79 выбираем прямоугольную форму платы. Размеры печатной платы определяются типом применяемых навесных элементов и размерами модуля. Для нашего модуля выбираем плату размером 160´185мм.

Сопрягаемые размеры контура печатной платы должны иметь предельные отклонения по 12 квалитету ГОСТ 25347-82, несопрягаемые размеры контура печатной платы должны соответствовать предельным отклонениям по 14 квалитету ГОСТ25347-82.

Толщину печатной платы определим исходя из используемой элементной базы и действующей механической нагрузки. Толщину печатной платы устанавливаем по ТУ на исходный материал ГОСТ10316-78.

Материал основания печатной платы выбираем согласно ГОСТ10316-78, ГОСТ23751-79 или ТУ. Для печатной платы эксплуатируемой в условиях соответствующих группе 1 по ОСТ4.ГО.077.000 рекомендовано применять материалы на основе текстолита. Плату модуля АЦП изготавливаем из стеклотекстолита СФ-2-35-2 ГОСТ10316-78 фольгированная с двух сторон. Толщина фольгированного слоя 35 мкм толщина платы 2 мм.

3.2 Определение печатного проводника по постоянному току

Проведем расчет печатного монтажа платы предварительного усилителя. Методика расчета приведена в [4]. Расчет произведем в следующей последовательности:

-исходя из технологических возможностей производства, выбираем комбинированный позитивный метод изготовления печатной платы. Класс точности 3 по ГОСТ 23752-79.

Определим ток наиболее нагруженного элемента:

.

Определяем минимальную ширину (мм) печатного проводника по постоянному току для цепей питания.

,

где j_доп.– допустимая плотность тока, выбирается из [4]; j_доп =48 А/мм²

t– толщина проводника, мкм; t =35мкм

мм.

3.3 Расчет номинальных диаметров монтажных отверстий

Определяем номинальное значение диаметров монтажных отверстий

d_мо=d_э+½Dd_но½+r,

где d_э – максимальный диаметр вывода устанавливаемого ЭРЭ, мм;