3 Разработка конструкции рэу

3.1 Предварительная разработка конструкции устройства

При разработке конструкции устройства были учтены требования, приведенные в разделе “Расширенное техническое задание”. Объем устройства должен быть минимален, а коэффициент заполнения – максимален. Помимо этого конструкция должна обладать достаточной механической прочностью, иметь защиту от дестабилизирующих факторов. Разрабатываемый акустический автомат также должен быть ремонтопригодным и обеспечивать удобства эксплуатации.

Для обеспечения поставленных требований рассмотрим на данном этапе два варианта компоновки проектируемого устройства.

Первый вариант компоновки приведен на рисунке 1а. Второй вариант компоновки приведен на рисунке 1б.

Расчет объемно-компоновочных характеристик устройства приведен в пункте 4.1. Из расчета видно, что второй вариант компоновки имеет меньший объем блока и больший коэффициент заполнения объема, чем первый вариант. Следовательно, целесообразно остановить выбор на втором варианте компоновки блока. Последний и является исходным для дальнейшей разработки конструкции.

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. Объемный монтаж применяется для соединения друг с другом функционально законченных узлов схемы.

3.3. Выбор способов защиты устройства от внешних воздействий

Акустический автомат необходимо предохранять от пыли, воды и механических воздействий. Для этого применяется частичная герметизация устройства с помощью пластмассового корпуса.

3.4 Окончательная разработка конструкции

Устройство имеет форму прямоугольного параллелепипеда размером 12010050 мм, внутри которого расположена одна печатная плата размером 11070 мм и блок коммутации размером 95х39.2х30 мм. На задней панели корпуса имеются разъемы для ввода в блок внешних электрических цепей.

Корпус устройства имеет форму прямоугольного параллелепипеда и изготовлен из ударопрочного полистирола УПМ-0612Л по ОСТ6-05-40-80 методом прессования под давлением. Толщина стенок корпуса 1,5 мм. Корпус состоит из каркаса с закрепленной на нем винтами М3-6g5.12Н ОСТ 1 31501-80 печатной платой и передней панелью, на которой просверлены четыре отверстия под светодиоды. Внутри кожуха на нижней стенке устанавливается печатная плата на резьбовые втулки, выполненные за единое целое с основанием корпуса, и крепится винтами М3-6g5.12Н ОСТ 1 31501-80. Ножки выполнены за единое целое с основанием и имеют отверстия для винтов.

Каркас и кожух устройства соединяются с помощью винтов М3-6g20.12Н ОСТ 1 31501-80, которые ввинчиваются в резьбовые втулки, выполненные за единое целое с корпусом. Связь между радиоэлементами осуществится печатным монтажом, электрические соединения выполняются с помощью пайки припоем ПОС-61 ГОСТ 21931-76 с флюсом ФКСп ОСТ 4.ГО.033.200. Число слоев печатных плат – два (ДПП), метод изготовления печатных плат – комбинированный позитивный, материал для изготовления – стеклотекстолит СФ-2Н-50Г-1.5 ГОСТ 10316-78, размер печатных плат 8090 мм и 6080 мм.

Соединение выводов печатной платы с приборами индикации и микрофоном осуществляется объемным монтажом - проводом МПО 0.35 ТУ 16-505.339-79 с полихлорвиниловой изоляцией. Жгут вязать капроновой крученой нитью 3К ОСТ 17-330-84. Места пайки изолировать полихлорвиниловой трубкой 305-ТВ-40-1.0 ГОСТ 19034-82 длиной 15 мм.

Корпус устройства может быть любого цвета. Окраска производится путем добавления к массе полистирола соответствующего красителя при прессовании корпуса. Для защиты от атмосферных воздействий печатные платы покрываются бесцветным лаком УР-231.

4 КОНСТРУКТОРСКИЕ РАСЧЕТЫ

4.1 Объемно – компоновочный расчет

Прежде, чем проводить расчет компоновочных параметров, определим размер печатной платы устройства. Площадь печатной платы рассчитаем, исходя из площади установочной поверхности элементов. Площади установочных поверхностей приведены в таблице 2.

Таблица 2

Площади установочной поверхности элементов

Элементы	Площадь одного элемента,мм2	Количество элементов	Общая площадь,мм2
Резисторы R1-R7, R9-R19 Резистор R8 Конденсаторы С2, С5, C6 Конденсатор С1 Конденсаторы С3 Конденсатор С4 Конденсатор С7 Транзисторы VT1-VT5 Микросхема DD1, DD2 Микросхема DD3 - DD5 Микросхема DA1 Диоды VD1 – VD10	58.75 162 68.75(км6) 160,95(км6) 68.75(км6) 42.25(к50-16) 100 53.35 245 220 100 55	18 1 3 1 1 1 1 5 1 1 1 10	1057.5 162 206.25 160.95 68.75 42.25 100 266.75 225 240 100 550

Общую площадь печатной платы найдем, используя следующую формулу:

S=S_R+S_C+S_VT+S_MC+S_D; (1)

где S_R – площадь, необходимая для установки резисторов на ПП;

S_C - площадь, необходимая для установки конденсаторов на ПП;

S_VT - площадь, необходимая для установки транзистора на ПП;

S_MC - площадь, необходимая для установки микросхем на ПП;

S_D - площадь, необходимая для установки диодов на ПП;

Общая площадь, занимаемая ЭРЭ на печатной плате:

S= 3179,45мм².

Так как посадочные площади взяты с припуском по длине и ширине 2,5мм, то площадь ПП получим не учитывая коэффициент заполнения площади ПП.

В итоге получим:

S_пл= 3179,45мм².

Рассмотрено несколько вариантов соотношения сторон ПП и был выбран следующий: 110 X 70 мм по ГОСТ10317-79.

Объемы печатных плат:

V₁ = 110·70·14 = 107800 мм³;

V₂ = 95·39.2·30 = 111720 мм³;

V_общ = V₁ + V₂ = 107800 + 111720 = 219520 мм³.

Для выбора рациональной компоновки блока используют три параметра:

1) приведенная площадь наружной поверхности;

2) коэффициент приведенных площадей;

3) коэффициент заполнения объема.

Рассмотрим два варианта компоновки блока (рис.1 а, б).

Полный объем первого варианта:

V₁=1207090=756000 мм³;

Полный объем второго варианта:

V₂= 1004090=360000 мм³;

Приведенные площади наружной поверхности:

S_пр1=S_пп/V₁=6300/756000=0,0083мм ^-1; (3) S_пр2=S₂/V₂=9000/360000=0,025мм ^-1 ; (4)

Для определения корпуса наиболее оптимального по площади наружной поверхности, воспользуемся следующим соотношением:

К_пр=S_пр1/S_пр2=0,0083/0,025=0,332  1. (5)

Так как соотношение К_пр  1, то из двух вариантов первый вариант компоновки наиболее оптимален по площади наружной поверхности.

Коэффициент заполнения объема:

К_з.о.=V_п / V · 100%; (6)

-для первого варианта: К_з.о.1=25 %;

-для второго варианта: К_з.о.2=52 %.

Коэффициент заполнения объема больше у второго варианта компоновки, значит, у него объем используется более эффективно.

В качестве исходной компоновки блока выбираем второй вариант, т.к. у него элементы более доступны (легче осуществлять ремонт) и коэффициент заполнения больше.