Объем, занимаемый аппаратурой:

V_А= V_ПП+Vпр*3 = 247500 + 1800*3= 251900 мм³. (19)

Коэффициент заполнения объема для первого и второго варианта компоновки блока:

К_з.о.=V_А / V · 100%; (20)

-для первого варианта: К_з.о.1= 95.795 %;

-для второго варианта: К_з.о.2= 90.16 %.

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 (рисунок 1,а), так как у него элементы более доступны (легче осуществлять ремонт) и его объем используется наиболее эффективно.

3.2 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.

3.3 Выбор способов защиты устройства от внешних воздействий

Прибор 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.

3.4 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.

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.

t_k, С

1

100

1'

80

2'

60

2

40

20

3

3'

q,

0

600

500

400

300

200

100

0

Рисунок 2 - График тепловой нагрузки блоков различной конструкции

Определим условную поверхность нагретой зоны S₃, м² для воздушного охлаждения:

S₃=2(ab+(a+b)hK_з.о.); (21)

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

A= 0,16 м; b= 0,075 м; h= 0,022 м. (22)

K_з.о.- коэффициент заполнения объема (K_з.о.=0,96) Тогда, получим

S₃=2(0,160.075+(0.16+0.075)0.0220.96)=0.034 м². (23)

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

(24)

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

Q = I_maxU, (25)

где I_max - максимальный потребляемый ток для цепи питания;

U - напряжение питания. Так как I_max= 0,3 А, а U=5 В.

Тогда, получим

Q=0,35=1,5 Вт; (26)

(27)

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=60 ⁰С. Максимальная температура окружающей среды, при которой устройство должно функционировать равна Т_с=40 ⁰С. Тогда перепад температур t_k будет определяться по формуле

t_k =Т_з-Т_с = 60-40 = 20 ⁰С (28)

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

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 боковых стенках корпуса необходимо расположить отверстия.