3. Разработка конструкции диагностического прибора

   1. Предварительная разработка конструкции устройства

Для выбора рациональной компоновки блока рассмотрим два возможных варианта. Варианты отличаются расположением органов коммутации и индикации (см. приложение, рисунок 1, а и б).

Рациональная форма блока определяется по трем параметрам:

1. приведенная площадь наружной поверхности;

2. коэффициент приведенных площадей;

3. коэффициент заполнения объема.

Объемно-компоновочный расчет

Для определения объема печатной платы ПП найдем её размеры. На основании таблицы 1 определяем общую площадь, занимаемую ЭРЭ, на печатной плате:

мм², (1)

где i – количество ЭРЭ, устанавливаемых на ПП.

С учетом рекомендуемого значения коэффициента заполнения площади ПП для бытовой РЭА, равного 0,6, получим значение площади ПП:

мм², (2)

Рассмотрено несколько возможных вариантов соотношения сторон ПП (80110, 90100, 90110) и учитывая монтажную зону, площадь проводников, тепловые зоны, были выбраны следующие размеры платы по ГОСТ 10317-79: 90110 мм.

Для определения объемов печатных плат необходимо знать её высоту, которая определяется с учетом превышения над плоскостью платы самого высокого ЭРЭ. Для ПП она равна 20 мм (Конденсатор К50-35-16В-50мкФ).

Объем печатной платы ПП:

V_p = 90·110·20 = 198000 мм³. (3)

Сравнение вариантов компоновки блоков

По полученным габаритным размерам внутренней аппаратуры в зависимости от ее размещения определяем габаритные размеры рассматриваемых двух вариантов корпусов, которые представлены на рисунках 1,а и 1,б. В первом варианте плата ПП расположена горизонтально, и величина длины блока будет иметь следующие составляющие: длина платы ПП, длины разъемов, а также расстояния между ними и стенкой корпуса блока. Во втором случае варианте ПП расположены горизонтально и ширина, и длина блока зависит от ширины платы ПП, органы управления и индикации вынесены на верхнюю панель. Тогда с учетом зазоров между внутренними компонентами, и стенками корпуса, получим габаритные размеры корпусов обоих вариантов компоновки.

Размеры блока для первого варианта: длина A₁ = 215 мм, ширина B₁ = 10 мм и высота H₁ = 60 мм.

Размеры блока для второго варианта: длина A₂ = 140 мм, ширина B₂ = 130 мм и высота H₂ = 60 мм.

Определяем полный объем первого (рисунок 1, а) и второго (рисунок 1, б) вариантов:

V₁ = A₁·B₁·H₁ = 215·100·60 = 1290000 мм³; (4)

V₂ = A₂·B₂·H₂ = 140·130·60 = 1092000 мм³. (5)

Площади поверхностей вариантов компоновки блока

S₁ = 2·(A₁·B₁+B₁·H₁+A₁·H₁); (6)

S₁ = 2·(215·100+215·60+100·60) = 80800 мм²;

S₂ = 2·(A₂·B₂+B₂·H₂+A₂·H₂); (7)

S₂ = 2·(140·130+140·60+130·60) = 68800 мм².

1. Приведенная площадь наружной поверхности

мм^-1; (8)

мм^-1. (9)

2. Коэффициент приведенных площадей

, (9)

где S_pr.sp – приведенная площадь шара.

, (10)

где d – диаметр шара, мм.

Вычислим диаметр шара через объем шара V_ш=V₁ и V_ш=V₂:

, (11)

мм;

мм.

Тогда:

мм^-1; (12)

мм^-1; (13)

Таким образом, коэффициент приведенных площадей, равен:

; (14)

. (15)

Составим отношение:

> 1, (16)

то второй вариант блока оптимальный по площади наружной поверхности.

3) Коэффициент заполнения объема.

Для определения коэффициентов заполнения объема определим объем занимаемой аппаратурой:

V_а = V_пп + V_жкд + V_рег + 3V_кн + V_раз+V_вкл, (17)

V_а = 198000 + 240012,5 + 342,2520 + 3702,2536 + 356,522 + 1472,2535 = 340059,75 мм³.

Коэффициент заполнения объема для первого и второго вариантов компоновки блока, %

мм³ (18)

; (19)

; (20)

. (21)

Коэффициент заполнения объема для второго варианта компоновки блока больше, чем для первого варианта. Следовательно, во втором случае объем используется более эффективно.

Вывод. По результатам расчета основных компоновочных характеристик блоков, был выбран второй вариант компоновки (рисунок 1,б), так как его объем используется наиболее эффективно.