3. Разработка конструкции упу

3.1 Предварительная разработка конструкции устройства

3.1.1 Выбор предварительного варианта компоновки.

При разработке конструкции устройства следует учитывать следующие требования: объем устройства должен быть минимальным, а коэффициент заполнения максимальным. Конструкция должна обладать достаточной механической прочностью, иметь защиту от дестабилизирующих факторов, а также обеспечивать удобство ремонта и эксплуатации РЭУ.

Проанализируем два варианта компоновки проектируемого устройства. Варианты различаются размерами и расположением модулей.

Вычислим объемы входящих элементов.

Объем платы:

Объем кнопки SA1

Объем кнопки SB1

Объем светодиода HL1

Объем разъема для подключения нагрузки

Объем разъема для подключения АОН

Первый вариант компоновки приведен на рисунке 1. Его габариты 110x70x100. Второй вариант - на рисунке 2. Его габариты 100x100x115.

Рисунок 1 - Первый вариант компоновки блока

Рисунок 2 - Второй вариант компоновки блока

На рисунках цифрами обозначены:

1. плата;

2. кнопка SA1;

3. кнопка SB1;

4. разъем XP1 для подключения нагрузки;

5. светодиод HL1;

6. разъем XP2 для поключения к АОН.

Объем блока:

Объем, занимаемый аппаратурой:

Коэффициент заполнения объема:

Коэффициент заполнения объема в первом варианте больше, следовательно, при таком варианте компоновки объем используется эффективнее, т.е. по этому параметру первый вариант предпочтительней.

Площадь наружной поверхности:

Приведенная площадь наружной поверхности:

Так как S_пр1 / S_пр2 = 1,005 > 1, то первый вариант более оптимальный по площади наружной поверхности.

Коэффициент приведенных площадей:

где S_пр.ш - приведенная площадь шара:

где d - диаметр шара, мм.

Для первого варианта

Для второго варианта

Тогда

Таким образом, коэффициент приведенных площадей равен:

Так как К_пр1/К_пр2 = 1,055 > 1, то первый вариант более оптимальный по площади наружной поверхности.

Так как первый вариант оптимальнее по коэффициенту заполнения объема, коэффициенту приведенных площадей и приведенной площади наружной поверхности, выбираем первый вариант.

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.

Устройтсво управления необходимо предохранять от пыли, воды и механических воздействий. Для защиты от пыли и воды применяется металлический корпус; для защиты платы от атмосферных воздействий - покрытие печатной платы лаком. Чтобы конструкция была жесткой и защищенной от механических воздействий, в качестве основы для корпуса используется стальной каркас. Данные по применяемым покрытиям внесены в таблицу 2.

Таблица 3 – Применяемые покрытия

Детали, сборочные единицы	Материал детали, сборочной единицы	Лакокрасочное покрытие
Корпус	Сталь Ст.3 ГОСТ 380-71	Эмаль ПФ-115
Печатная плата	Стеклотекстолит СФ-2Н-50Г-1,5	Лак УР-231. Бесцветный

3.4 Расчет теплового режима

Определим условную поверхность нагретой зоны S₃, мдля воздушного охлаждения:

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

где Q - мощность рассеиваемая блоком, Вт, равная

тогда получим:

Температура зоны не должна достигать максимального значения рабочей температуры элементов.

Определим температуру зоны.

Если устройство работает в неперегруженном режиме, тогда температура зоны не превышает (по техническому заданию) Т₃ =50 ^о­С. Температура зоны не превышает максимального значения рабочей температуры элементов. Нормальная температура окружающей среды, при которой работает устройство

Тогда разность температур будет равна:

По графику приближенного определения необходимого способа охлаждения прибора (рисунок 3) определяем, что прибор относится к зоне 1-1', то есть прибору не нужна вентиляция.

Рисунок 3 - Номограмма приближенного определения необходимого способа охлаждения

На рисунке 3 цифрами обозначены следующие зоны: 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.