Основы проектирования электронных средств Материалы к Экз ОПЭС-2014 РК-01-02 / Osnovy_proekt_ES_UchPosob_2007

Свойства фосфатных покрытий

Покрытие хрупко, неустойчиво против трения, пористо, обладает высокой адсорбционной способностью, вследствие чего является очень хорошим грунтом под лакокрасочные покрытия. Обладает высоким электрическим сопротивлением. Не поддается пайке и сварке. Защитные свойства фосфатных покрытий по стали повышаются при обработке маслами, лаками и эмалями.

Свойства пассивного покрытия (на легированных сталях, меди и ее сплавах)

Пассивирование деталей производится с целью повышения их коррозионной стойкости. Пассивирование деталей из меди и ее сплавов применяется в том случае, если другое покрытие не допустимо. С целью повышения защитных свойств пассивного покрытия применяется нанесение на него лакокрасочных материалов.

Влагозащитные лакокрасочные покрытия

Существует значительное разнообразие вариантов ЛКП, которые пред-

ставлены в первом столбце таблицы 9.4. Там наряду с лаками используются следующие покрытия:

•КЭВ – композиция эпоксидная влагозащитная «КЭВ»;

•ВЗПК «Поливоск» - влагозащитная полимерная композиция «Поливоск»;

•ППК – поли-параксилилен;

•ПХПК – поли-хлор-параксилилен;

•ГФЖ – жидкость гидрофобизирующая.

Добавление символов (+Al) в обозначениях лаков означает добавление

алюминиевой пудры в лак.

130

132

Вкачестве атрибутов выбора ЛКП примем следующие:

•объекты влагозащиты;

•условия эксплуатации;

•диапазон температур (уточняющий параметр условий эксплуатации).

Значительное разнообразие ЛКП и значений атрибутов выбора [7(9.3), 31(9.6)] не позволяет представить структуру базы знаний в виде графа решений. Поэтому содержание БЗ «ЛКП» представим в виде таблицы 9.4.

Втабл. 9.4 для обозначения объектов влагозащиты использованы сле-

дующие сокращения:

•ЭМ – электронный модуль с объемным или печатным монтажом;

•ЭМ-П - электронный модуль с печатным или поверхностным монтажом.

Вэтой таблице также требует пояснения также атрибут «Условия эксплуатации» [8(9.4)]. Указанные в третьем столбце таблицы 9.4 условия эксплуатации содержат наименование макроклиматических районов и ка-

тегорий размещения ЭС.

Связь групп условий эксплуатации, определенных ГОСТом [9(9.1)] и приведенных в табл. 9.3, с макроклиматическими районами и категориями размещения приведены в справочном приложении 7 к ОСТ [20(9.2)].

Всвою очередь ГОСТ 15150-69 [4(9.5)] устанавливает 7 макроклима-

тических районов и 5 категорий размещения.

Макроклиматические районы:

•У – умеренный климат;

•ХЛ – холодный климат;

•УХЛ – умеренно-холодный;

•Т, ТВ, ТС – тропический (сухой и влажный), тропический

влажный и тропический сухой;

•М, ТМ, ОМ – морской умеренно-холодный, тропический морской, на судах с неограниченным районом плавания;

•О – любой район на поверхности Земли, кроме морей и озер;

•В – любой район на поверхности Земли.

Категории размещения:

•1 – эксплуатация на открытом воздухе;

•2 – помещения типа палаток, кузовов, ангаров, под навесами;

•3 – закрытые помещения с естественной вентиляцией;

•4 – помещения с кондиционированием воздуха (отапливае-

мые);

•5 – помещения не отапливаемые и не вентилируемые.

133

И, наконец, для лакокрасочных покрытий кроме климатических факторов (атмосферостойкие группы покрытий) ГОСТ 9.032-74 [7(9.3)] устанавливает с 4-й по 9-ю группы покрытий, условия эксплуатации для некото-

рых из них следующие:

•4 – пресная и морская вода и ее пары (4/1 – только пресная);

•5/1 – рентгеновские и другие виды излучений;

•6 – маслобензостойкие;

•7 – химически стойкие (7/1 – агрессивные газы, пары; 7/3 – растворы щелочей и основных солей; 7/4 – растворы нейтральных солей);

•8 – термостойкие (температура выше 60 оС);

•9/1 – электроизоляционные.

Влагозащита пропиткой и заливкой

Пропитка жидкими затвердевающими диэлектриками применяется в

основном для моточных изделий (катушки дросселей, трансформаторов и

т.д.). Влагозащиту заливкой применяют для неремонтируемых узлов и модулей ЭС. Заливка может быть в герметичном неразъемном корпусе или

затвердевающими компаундами без корпуса. Применяемые для заливки

без корпуса компаунды могут быть эластичными вибродемпфирующими. Например, для заливки модулей на печатных платах широко применяют эластичные легкие пористые материалы на основе пенополиуретанов, ко-

торые обеспечивают герметичность конструкции и уменьшают резонанс-

ные амплитуды виброперемещения в десятки раз (см. раздел 8).

Контрольные вопросы

1.Какие виды воздействия влаги на различные ЭС вы знаете? К каким последствиям приводит воздействие влаги?

2.Назовите основные методы влагозащиты элементов конструкций ЭС в зависимости от назначения и материалов элементов?

3.Разъемная и неразъемная герметизация ЭС, особенности исполнения корпусов и соединений.

4.Каким образом выбираются материалы и размеры уплотнительных

прокладок, канавок для прокладок, а также количество винтов для

разъемных соединений гермокорпусов.

5.Каким образом происходит герметизация неразъемных корпусов? От чего зависит толщина стенки корпуса?

6.Каким образом обеспечивают герметизацию корпусов с подвижными

элементами и электрическими проводниками, проходящими через стенку корпуса?

134

7.Какими методами решается задача автоматизации выбора способа влагозащиты ЭС?

8.Основные свойства влагозащитных металлических покрытий.

9.Основные свойства влагозащитных неметаллических неорганических покрытий.

10.Основные свойства влагозащитных лакокрасочных покрытий.

10. Обеспечение стойкости ЭС к электромагнитным и ионизирующим излучениям

10.1.Источники и приёмники помех в ЭС

ВЭС имеют место источники помех и чувствительные к помехе элементы и узлы (рецепторы). Электромагнитная совместимость предполагает совместную работу источников и приёмников помех, когда уровень поме-

хи не превышает допустимых норм для приёмника помех.

Источники помех разделяют на источники естественного и искусственного происхождения.

Основные источники естественного происхождения это:

1.Различные природные явления (атмосферные шумы, грозовые разряды и пр.);

2.Электростатический разряд (ЭСР);

3.Мощный электромагнитный импульс (ЭМИ), к примеру, от взрыва ядерного заряда и др.

Источники электромагнитных помех искусственного происхождения:

1.Мощные передатчики: радиостанции, TVстанции, радиолокация,

навигация, (например, навигация аэропортов – военного и гражданского

флота) и др.

2.Радиослужбы в условиях ограниченного объёма – корабельные ра-

диослужбы, ВМФ – на одном корабле несколько сот радиостанций.

3.Мобильная связь.

4.Генераторы, усилители и им подобные узлы большой мощности,

выходные каскады устройств большой мощности.

5.Все генераторы ВЧ и провода с ВЧ током. На высокой частоте у ге-

нераторов и проводов ВЧ тока возникает электромагнитная волна, которая

слабо затухает на расстоянии.

6.Все генераторы и провода релаксационных токов. Всякий релаксационный сигнал может быть разложен в ряд гармонических синусоидальных составляющих, при этом основная энергия электромагнитного излуче-

135

ния сосредоточена в диапазоне частот, ширина которого обратно пропорциональна длительности импульса (случай прямоугольного импульса). Следовательно, чем короче импульс, тем шире спектр частот помехи.

7.Все устройства, работа которых связана с разрывом электрических цепей под током (реле, контакторы, тумблеры, переключатели). А также узлы, блоки и элементы, работающие в ключевом режиме – возникают новые спектральные составляющие, расширяющие спектр помех.

8.Все устройства, работа которых связана с искрением на контактах (электродвигатели с коллекторами и щетками питания, контакторы, выключатели).

9.Все высоковольтные устройства на острых гранях, которых может быть разряд или стекание зарядов.

10.РЭУ с большой напряжённостью электрического поля даже на низ-

ких частотах, например, источники питания с большим напряжением (ЛЭП

иэлектропередача в зданиях).

11.Все электрические устройства с большой напряжённостью магнитного поля даже на НЧ (источники питания с большими токами). Изделия, содержащие индуктивности, трансформаторы, дроссели, и т. д.

Возможны различные расстояния от источника до рецептора помех, начиная от сотен километров (грозовой разряд, мощный передатчик), и заканчивая долями метра, если рассматривать пространство внутри аппарата.

Рецепторы (приемники помех)

Рецептором может выступать практически любой элемент конструк-

ции, начиная от корпуса изделия и заканчивая выводами микросхемы, ко-

торые обладают хотя бы минимальным антенным эффектом. Наиболее чувствительными к помехе устройствами являются:

1.Все усилители ВЧ, все контуры ВЧ и ВЧ дроссели.

2.Входные цепи усилителей НЧ.

136

Вкачестве штыря может рассматриваться любой не нагруженный проводник, на который подается электрический потенциал. Например, проводник, идущий к контрольной точке, либо проводник, подходящий к разомкнутым контактам выключателя, реле, к розетке, в которою не включена нагрузка и т.д.

Источники помех, модель которых может быть представлена в виде токовой петли (рис 10.2, б). При этом возникает интенсивное магнитное

поле и слабое электрическое. Эти источники имеют малое волновое со-

противление.

Вкачестве токовой петли рассматриваются любые проводники, по которым протекает электрический ток.

Полученные относительные значения Z действительны для области,

которая находится в непосредственной близости от излучателя. На значи-

тельных расстояниях основная составляющая поля – та, которая имеет

большее значение, убывает быстрее дополнительной составляющей. И, в конце концов, волновое сопротивление Z становится равным 377 Ом, то есть волновому сопротивлению свободного пространства.

Для первого типа источников основная составляющая - электрическая -

убывает пропорционально 1/r3. Дополнительная - магнитная - пропорционально 1/r2. Для источников второго типа ситуация обратная. Магнитная составляющая убывает пропорционально 1/r3, а электрическая - пропор-

ционально 1/r2.

Можно выделить три зоны действия источников (рис. 10.3).

137

1.Ближняя зона. Здесь преимущественно действует механизм индукции с достаточно чётким разделением на магнитную и электрическую составляющие.

2.Переходная зона – зона формирования плоской электромагнитной волны.

3.Дальняя зона – зона действия плоской электромагнитной волны (Т- волны).

Рис. 10.3. Три зоны действия источников

Таким образом, при обеспечении ЭМС необходимо разделять задачи локализации электрического, магнитного и электромагнитного полей.

От источника помех к приёмнику помех паразитная наводка может передаваться:

−через электрическое поле,

−через магнитное поле,

−через электромагнитное поле,

−через общие цепи источника и приёмника помех, например, провода питания.

Для электромагнитной совместимости источников и приёмников помех предлагается:

1.пространственное разнесение источников и приемников помех,

2.экранирование источников и приёмников помех,

3.фильтрация напряжений помехи в общих проводах источников и приёмников.

138

10.2. Экранирование электрического поля. Электростатические экраны

Для защиты от сильного электрического поля при ограниченных рас-

стояниях между источником и приемником применяют электростатическое экранирование.

Пусть, А – источник сильного электрического поля напряжения Е, В – приёмник помех с ёмкостью Св на корпус (рис. 10.4)

Между источником и приёмником существует паразитная ёмкость. На приёмнике помехи В имеет место напряжение помехи.

Напряжение помехи будет тем больше, чем ближе источник и приём-

ник помех, чем больше ёмкость Спар.

Поставим между источником и приёмником металлическую перегородку – экран (рис. 10.5).

Т.к. электростатический экран имеет ёмкости С1 и С2 относительно ис-

точника и приёмника, то на экране появляется напряжение помехи

Если ёмкость экрана на корпусе СЗ очень малая, то напряжение на эк-

ране UЭ примерно равно Е. Следовательно, источник помех оказался на эк-

ране, т.е. приближен к приёмнику помех, т.е. стало хуже, чем было без экрана.

139