1. Предварительная разработка конструкции

При выборе оптимальной конструкции МСТУ рассматриваются два варианта компоновки блока, печатной платы, органов управления.

Рациональная форма блока определяется по трем параметрам:

а) приведенная площадь наружной поверхности;

б) коэффициент приведенных площадей;

в) коэффициент заполнения объема.

1. Определение габаритных размеров блоков двух вариантов компоновки.

Для сравнения по данным трем параметрам необходимо знать габаритные размеры (длина, высота и ширина) блоков рассматриваемых двух вариантов компоновки. Для их определения вычислим габаритные размеры и объем занимаемой аппаратуры (печатная плата П).

Для определения объема печатной платы П найдем ее размеры, для этого воспользуемся таблицей 2.

Таблица 2

Основные конструктивные параметры элементной базы

Элемент	Ширина (мм)	Длина(мм)	Количество (шт)	Площадь (мм2)	Высота
Диоды
Д9В	5,5	12,5	8	550	4,5
Конденсаторы
К50-6	8,5	8,5	8	578	20
К53-7	7,5	32,5	1	243,7	9
Микросхемы
К176ИР2	8,75	20,75	2	363,125	5
К176ЛА7	8,75	23,25	1	203,4375	5
К176ЛЕ7	8,75	23,25	4	813,75	5
Сопротивления
СП3-39	17,5	17,5	20	6125	5,4
МЛТ-0.125	4,7	12,5	2	117,5	3,9

Определяем общую площадь, занимаемую ЭРЭ на печатной плате П1:

, (1)

С учетом рекомендуемого значения коэффициента заполнения площади ПП для бытовой РЭА, равного 0.6, получим значение площади П1

, (2)

Рассмотрено несколько возможных вариантов соотношения сторон ПП П (140140, 190100, 80250,) и был выбран следующий: 140140 мм по ГОСТ10317-79.

Для определения объемов печатных плат необходимо знать ее высоту, которая определяется с учетом превышения над плоскостью платы самого высокого ЭРЭ. Для ПП П1 она равна h=20 мм. Тогда:

, (5)

Рассчитаем параметры органов управления. Воспользуемся таблицей 3.

Таблица 3

Основные конструктивные параметры блока управления

Элемент	Ширина (мм)	Длина(мм)	Количество (шт)	Площадь (мм2)	Высота
Сопротивление
СП3-9	18,5	18,5	2	684.5	16,5
Кнопки
КМА-1	23	13	12	3588	28

Определяем общую площадь, занимаемую органами управления:

, (6)

С учетом коэффициента заполнения площади для бытовой 0.6, получим

Объем занимаемый органами управления:

По полученным габаритным размерам внутренней аппаратуры в зависимости от ее размещения определяем габаритные размеры рассматриваемых двух вариантов корпусов, которые представлены на рисунках 1а и 1б. В первом варианте плата П расположена горизонтально, органы управления вынесены на верхнюю часть корпуса. Значение высоты блока будет равно высоте платы П, длина и ширина зависит от ширины и длины платы П. Во втором варианте ПП П расположена вертикально, органы управления находятся на передней панели. В этом случае длина блока будет складываться из длины ПП П1 и толщины ПП П2, высота будет равна ширине ПП П2, ширина равна ширине ПП П1. Тогда с учетом зазоров между печатными платами, между платами и стенками корпуса, получим габаритные размеры корпусов обоих вариантов компоновки.

Размеры блока для первого варианта: длина l₁=100 мм, ширина b₁=100 мм и высота h₁=12+3=15 мм.

Размеры блока для второго варианта: длина l₂=100+3=103 мм, ширина b₂=100 мм и высота h₂=20 мм.

а)

б)

Рисунок 1 – Варианты компоновки частотомера

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

, (8)

_, (9)

1. Приведенная площадь наружной поверхности

, (10)

, (11)

, (12)

2. Коэффициент приведенных площадей

, (13)

где S_пр.ш - приведенная площадь шара

, (14)

где d - диаметр шара, мм.

Вычислим диаметр шара через объем шара V_ш=V_ап=202750мм³:

, (15)

Тогда:

, (16)

Таким образом, коэффициент приведенных площадей, равен:

, (17)

, (18)

Составим отношение:

, (19)

то первый вариант блока более оптимальный по площади наружной поверхности.

3. Коэффициент заполнения объема.

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

, (20)

, (21)

, (22)

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

Вывод: По результатам расчета основных компоновочных характеристик блоков, был выбран первый вариант компоновки (рисунок 1а), так как его объем используется наиболее эффективно и является более оптимальным по площади наружной поверхности.