3) Коэффициент заполнения объема.

Определим объем, занимаемый аппаратурой:

• объем умножителя V_ум.=903075=240000 мм³;

• 						Лист
  Изм.	Лист	N документа	Подпись	Дата

  объем высоковольтного трансформатора V_тр.=903275=250000 мм³;

• объем проводов V_пр.=371,385=3145 мм³.

Для определения объема печатной платы ПП найдем ее размеры. На основании таблицы 3 определяем общую площадь, занимаемую ЭРЭ, на печатной плате:

S₁ = 4980мм².

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

S_ПП =S₁/0.6 = 4980/0.6 = 8400 мм².

Определим объем занимаемый ПП:

V_ПП= S_ППh_э=8400100=840000 мм³.

Рассмотрено несколько вариантов соотношения сторон ПП и был выбран следующий: 120*70 мм по ГОСТ10317-79.

Объем, занимаемый аппаратурой:

V_А= V_ПП+V_ум.+ V_пр. V_тр.+ V_рад.= =840000+240000+250000+20000=1350000мм³.

Коэффициент заполнения объема для первого и второго варианта компоновки блока:

К_з.о.=V_А / V · 100%;

						Лист
Изм.	Лист	N документа	Подпись	Дата

-для первого варианта: К_з.о.1=28 %;

-для второго варианта: К_з.о.2=26 %.

Коэффициент заполнения объема для первого варианта компоновки блока больше, чем для второго варианта. Следовательно, в первом случаи объем используется более эффективно.

Вывод.

По результатам расчетов основных компоновочных характеристик вариантов блоков, был выбран первый вариант компоновки (рис.1,а), т. к. у него элементы более доступны (легче осуществлять ремонт) и его обьем используется наиболее эффективно.

3.1.2. Выбор типа электрического монтажа

В разрабатываемой конструкции используется два типа монтажа: печатный и объемный. Печатный монтаж применяется для соединения между собой радиоэлементов, входящих в функционально законченный узел – печатную плату. Объемный монтаж применяется для соединения друг с другом функционально законченных узлов схемы.

3.1.3. Выбор способов защиты устройства от внешних воздействий

ВВИ автомат необходимо предохранять от пыли, воды и механических воздействий. Для этого применяется частичная герметизация отдельных блоков устройства с помощью отдельно встроенного пластмассового бокса в общий корпус.

3.1.4. Расчет теплового режима.

Модуль электронной аппаратуры второго уровня и выше, например блок, представляет сложную систему тел с множеством внутренних источников теплоты. Поэтому при расчете тепловых режимов модулей используют приблизительные методы анализа и расчета.

						Лист
Изм.	Лист	N документа	Подпись	Дата

Целью расчета является определение нагретой зоны модуля и среды вблизи поверхности ЭРЭ.

Конструкция РЭА заменяем ее физической тепловой моделью, в которой нагретая зона представляется в виде параллелепипеда, имеющего средне поверхностную температуру t₀ и рассеиваемую тепловую мощность Р₀. В зависимости от ориентации модулей 1-го уровня различают три группы конструкций по характеру теплообмена в них. На рис. 2 приведены зависимость между перепадом температур t_к и выделяемой тепловой мощностью для блоков различной конструкций.

1, 2, 3 – для вертикального расположения блоков;

1, 2, 3 - для горизонтального расположения блоков;

1-1 - без вентиляции;

2-2 - естественная вентиляция;

3-3 - принудительная вентиляция.

Рисунок 2 - График тепловой нагрузки блоков различной конструкции.

						Лист
Изм.	Лист	N документа	Подпись	Дата

Определим условную поверхность нагретой зоны S₃, м² для воздушного охлаждения [12, стр.145]:

S₃=2(ab+(a+b)hK_з.о.);

Где а, b, h – геометрические размеры блока, м:

A=0.235м; b=0.135м; h=0.150м.

K_з.о.- коэффициент заполнения объема (K_з.о.=0,28) Тогда, получим

S₃=2(0.2350.135+(0.135+0.235)0.1500.28)=0.095м².

Определим удельную мощность нагретой зоны q₃, Вт/м², как количество теплоты, рассеиваемое с единицы площади.

q₃₌ Q _/ S_3,

где Q- мощность, рассеиваемая блоком, Вт, вычисляемая по формуле:

Q=I_max1U_ном.1 + I_max2U_ном.2,

Где:

I_max1- максимальный постоянный ток потребляемый силовой частью схемы I_и.max=1 А;

I_max1- максимальный постоянный ток потребляемый задающим генератором I_г.max=0.1 А;

U_ном.1- напряжение питания силовой части схемы U_и=20 В;

						Лист
Изм.	Лист	N документа	Подпись	Дата

U_ном.2- напряжение питания задающего генератора U_г=12 В;

Тогда, получим

Q=120+0,112=21,2 Вт.

q₃=21,2/0,095=223 Вт/м².

Температура зоны не должна достигать максимального значения рабочей температуры элементов. Если устройство работает в не перегруженном режиме, тогда температура зоны должна быть меньше или равна Т_з=55С. Температура окружающей среды, при которой устройство должно функционировать Т_с=-55С. Тогда перепад температуры t_к будет определяться по формуле:

t_к= Тз- Тс=55-(-55)=100С.

1) Способ вентиляции разрабатываемого устройства, можно определить по графику тепловой нагрузки блоков различной конструкции (рис. 2). Учитывая, что в проектируемом блоке модули расположены горизонтально, получим что прибор относится к зоне 2, следовательно, ВВИ нуждается в естественной вентиляции.

2) По результатам расчетов делаем вывод, что разрабатываемая конструкция блока обеспечивает нормальный тепловой режим работы при естественной конвекции воздуха, т. е. Отпадает необходимость использования специальных методов охлаждения. Для обеспечения нормального теплового режима на крышке корпуса ВВИ необходимо расположить отверстия прямоугольной формы, выполнение в виде жалюзи.

						Лист
Изм.	Лист	N документа	Подпись	Дата

3.2. Разработка основных элементов и узлов конструкции устройства.