2.2. Разработка компоновочного решения
Рассмотрим более подробно сборочные единицы конструкции.
За основу печатного узла был взят односторонний фольгированный стеклотекстолит СФ-1-50Г ГОСТ 10316-78, габаритными размерами 55,0х30,0х1,0мм.
Рисунок 25. Внешний вид печатной платы
Так как схема устройства проста, монтаж на плате умеренно плотный и односторонний. Все используемые компоненты предназначены для поверхностного монтажа, это было одним из главных условий при выборе элементной базы.
Рисунок 26. Внешний вид печатного узла
За основу конструкции используется корпус из ABS-пластика с прозрачной крышкой, габаритными размерами 61,0х36,0х24,0мм, изготовляемый на заказ.
Рисунок 27. Внешний вид корпуса
Компоновочное решения представляет из себя печатный узел уложенный на дно корпуса, фиксированный четырьмя винтами М2х5 ГОСТ 17473-80.
Рисунок 28. Конструкция индикатора «фазы»
2.3. Анализ теплового режима работы индикатора
Условия эксплуатации предполагают использование индикатора в диапазоне температур от -40 до +40ºC, для определения работоспособности индикатора в этом диапазоне необходимо произвести анализ теплового режима устройства с учетом рассеиваемых мощностей и тепловых сопротивлений корпусов микросхем и остальных компонентов.
Таблица 24. Температурные характеристики компонентов
Позиционное обозначение |
Рассеиваемая мощность |
Тепловое сопротивление |
Рабочий диапазон температур |
DD1 |
0,500 Вт |
50ºC/Вт |
-40...+125 ºC |
VD1…VD4 |
0,200 Вт |
100ºC/Вт |
-65…+175 ºC |
VD5 |
0,200 Вт |
75ºC/Вт |
-55…+150 ºC |
R1 |
1 Вт |
- |
-55…+125 ºC |
R2,R3 |
0,125 Вт |
- |
-55…+125 ºC |
Общая мощность, рассеиваемая схемой:
0,500+0,200*4+0,200+1,00+0,125*2=2,75 Вт
Для расчета воспользуемся методом тепловых схем. Тепловая схема приведена на рисунке 29.
Рисунок 29. Тепловая схема индикатора
α- Коэффициент теплоотдачи (конвекция в воздухе); α=8Вт/м²•К
Диапазон рабочих температур: -40oC до +40 oC => tc=40oC
Тепловое сопротивление корпус-среда:
Rкорп-среда=1/(α*S), где
S=2ab+2bc+2ac – площадь корпуса;
a=0,061м; b=0,036м; c=0,024; S=0,009048м2 ;
Rкорп-среда=1/(8*0,009048)=13,81 oC/Вт
Температура микросхемы DD1:
TDD1= tc+ Rкорп-среда* Pобщая+ RDD1* PDD1
TDD1=40+13,81 *2,75+50*0,5=40+37,98+25=102,98 ºC
Температура диода VD1 (аналогично для диодов VD2…VD4):
TVD1= tc+ Rкорп-среда* Pобщая+ RVD1* PVD1
TVD1=40+13,81 *2,75+100*0,2=40+37,98+20=97,98 ºC
Температура микросхемы VD5:
TVD5= tc+ Rкорп-среда* Pобщая+ RVD5* PVD5
TVD5=40+13,81 *2,75+75*0,2=40+37,98+15=92,98 ºC
Температура корпуса:
tкорп= tc+ Rкорп-среда* Pобщая
tкорп=40+13,81 *2,75=40+6,9706=77,98 ºC
Расчет теплового режима показал, что устройство может работать в диапазоне температур от – 40 до + 40˚C.