3.4 Разукрупнение схемы электрической принципиальной

Разукрупнение схемы (блока) представляет собой процесс разбиения схемы (блока) на конструктивные уровни, каждому из которых соответствует конструктивно законченная единица. Количество уровней КТЕ определяется функциональной сложностью проектируемого изделия. Далее рассматриваются компоненты, элементы схемы для лучшего варианта конструкции по массогабаритным характеристикам, функциональной законченности КТЕ, увеличению технологических и экономических сложностей КТЕ, тепловой и электромагнитной совместимости КТЕ, а так же минимизации числа внешних соединений, увеличение степени унификации и типизации конструкции КТЕ.

В результате разукрупнения получается одна конструктивно законченные единица - модуль управления. Дальнейшее разукрупнение схемы на большее количество и на более простые КТЕ приводит к увеличению массогабаритных показателей блока, что в свою очередь, приведет к снижению надежности и к увеличению стоимости блока.

4 Разработка конструкции блока управления

4.1 Выбор метода конструирования

В качестве метода конструирования блока ИК-управления принимается метод моноконструкций, который основан на минимизации числа связей в конструкции, он применяется для создания ФУ, блоков на основе оригинальной несущей конструкции в виде моноузла (моноблока) с оригинальными элементами.

4.2 Выбор компоновочной схемы блока

4.2.1 Определение габаритных размеров печатного узла

Электрорадиоэлементы модуля управления должны размещаться на одной печатной плате (ПП). Этот вариант позволяет увеличить технологичность конструкции и приводит к экономии материалов, что в итоге уменьшает себестоимость. Все компоненты на плату установлены с одной стороны.

Выбираем типоразмер платы, для этого определяется ее необходимая площадь по формуле:

(4.1)

где S_уст._i – установочная площадь i-го компонента схемы, мм²;

q_s = 1,5...4 – коэффициент дезинтеграции по площади.

Данные по установочной площади, установочной высоте и массе каждого РЭ заносим в таблицу 4.1.

Таблица 4.1 – Конструктивные параметры ЭРЭ

		Массогабаритные параметры
Наименование ЭРЭ	Кол-во n, шт.	Габариты и Толщина вывода, мм	Установочная высота, мм	m_i, г	Σ m_i, г	S_i, мм²	Σ S_i, мм²
1	2	3	4	5	6	7	8
Конденсатор К10-17б-Н50	1	7,5х5х4,5 0,6	8	0,5	0,5	33,75	33,75
Конденсатор К10-17б-М47	2	5,6х5,6х4 0,6	6	0,4	0,8	22,4	44,8
Конденсатор К50-35-16В	2	Ø5х11 0,5	12	1,2	2,4	20	20
Конденсатор К50-35-16В	1	Ø6,3х11 0,5	12	1,3	1,3	31	20
Конденсатор К50-35-35В	2	Ø12,5х20 0,6	21	4,5	9	123	246
Продолжение таблицы 4.1
1	2	3	4	5	6	7	8
Микросхема ATtiny2313	1	25х7,5х5 d=0,56	6	2,5	2,5	187,5	187,5
Микросхема ULN2803A	2	22,5х7,5х5 d=0,56	6	2,2	4,4	168,75	337,5
Микросхема 7805	1	10х4х14 0,64х0,2	18	1,2	1,2	40	40
ИК-приемник TSOP1738	1	10х5,8х12,5 d=0,5	10	2	2	72,5	72,5
Предохранитель	1	Д3х7 d=0,6	4	0,3	0,3	30	30
Светодиод L2506	11	2х5х0,5 0,5	-	0,3	3,3	-	-
Светодиод АЛ307БМ	1	D=5 0,5	-	0,4	0,4	-	-
Реле G2L-113P-V	10	12,5х30х25 1,5	25	15	150	375	375
Резистор С2-33Н-0,125	15	6х2,2 0,6	3,5	0,15	2,25	22	330
Диод D4SB60L	1	25х4,6х15 d=1	15	3,8	3,8	115	115
Резонатор РПК01-НС	1	11,5х5,3х13,5 0,5	13,5	0,7	0,7	60	60
Колодка WF-2R	1	10х6	8	2	2	60	60
Колодка WF-12R	1	65х6	8	14	14	390	390
					200		2365

Согласно данным таблицы 4.1 установочная площадь компонентов на плате равна:

S_уст._i_=2365 мм².

Необходимая площадь ПП при q_s=2 определяется по формуле 4.1:

S_ПП=2∙2365=4730 мм².

Линейные размеры печатных плат оговорены в ГОСТ 10317-79. Согласно ГОСТу следует выбрать плату с размерами не менее 120х110 мм, которая удовлетворяет требованиям по необходимой площади. При разработке конструкции ФЯ были выбраны способы установки компонентов на печатную плату, которые приводятся на сборочном чертеже АПИД.301411.125СБ.

4.2.2 Выполнение компоновочного эскиза блока

Под компоновочной схемой блока следует понимать взаимную ориентацию функциональных ячеек (ФЯ) и других конструкторских зон (электрической коммутации, элементов лицевой и задней панелей, механических элементов, системы охлаждения) в заданном объеме блока с учетом условий эксплуатации.

Выбор компоновочной схемы осуществляется по следующим факторам: вид РЭС, условия эксплуатации, требования к ремонтопригодности, вид используемой элементной базы, способ выполнения электрических соединений и другие.

Различают две основные компоновочные схемы блоков: разъёмную и неразъёмную. Блоки разъёмного типа характеризуются высокой ремонтопригодностью на объекте установки (замена неисправной ФЯ), возможностью функционального контроля без демонтажа. Однако наличие разъёмных соединений увеличивает габариты и массу конструкции. Поэтому, учитывая назначение блока, выбираем разъёмную компоновку.

Для обеспечения высокой стойкости к механическим воздействиям конструкция блока должна иметь достаточную жесткость. Лучше всего использовать корпус и крышку толщиной 2 мм. Применение достаточно толстого основания приведет к увеличению габаритов и массы блока. Применение листового металла в конструкции недопустимо, так как форма основания является сложной. Корпус изготавливают литьем, это позволит обеспечить достаточную жесткость конструкции, и одновременно будет получена компактная конструкция с минимальными потерями на воздушные зазоры. Основным несущим элементом конструкции блока будет корпус.

По требованию ТЗ на задней стенке корпуса имеются два отверстия для соединения блока управления с внешними электрическими приборами.

Зная ориентировочные размеры печатной платы модуля управления (120х110х25мм) определяем габаритные размеры блока. Модуль управления следует установить горизонтально на дне на бобышки в корпусе.

Модуль управления устанавливается на бобышки высотой . Толщина стенок корпуса и крышки .

Находим высоту блока, приняв во внимание, что толщина плат , толщина стенок корпуса , расстоянию от ячейки до крышки , а высота ЭРИ на модуле равна .

, (4.2)

Ширина и длина блока равна ширине и длине функциональной ячейки модуля и плюс толщина боковых стенок корпуса =2мм. Зазор до корпуса примем минимальным 3 мм с каждой стороны. Толщина стоек для крепления крышки к корпусу .