3 Разработка конструкции эавт

Разрабатываемое устройство – тональный генератор для полифонического ЭМИ, которое состоит из двух модулей (смотреть на схеме электрической принципиальной УИТС.411127.024 Э3):

- модуль тонального генератора, находится на печатной плате;

- модуль управления, находится на лицевой панели прибора.

Перечень элементов УИТС 411127.024 ПЭЗ на данную принципиальную электрическую схему (смотри приложение).

3.1 Объемно-компоновочный расчет

Для выбора компоновки разрабатываемого тонального генератора рассмотрим два возможных варианта. Варианты отличаются расположением печатной плат и органов управления.

Первый вариант представляет собой расположенную горизонтально печатную плату, а над ней горизонтально, на лицевой панели прибора - модуль управления, то есть кнопки. Второй вариант - печатная плата расположена горизонтально, а модуль управления расположен вертикально, справа или слева от печатной платы

Рациональная форма блока определяется по трем параметрам:

А) приведенная площадь наружной поверхности;

Б) коэффициент приведенных площадей;

В) коэффициент заполнения объема.

3.1.1. 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 П1 и модуль управления).

Для определения объема печатной платы ПП1 найдем ее размеры. На основе пункта 2 определяем общую площадь, занимаемую ЭРЭ на печатной плате, для этого установочную площадь каждого элемента умножим на количество данных элементов, а затем все площади сложим:

(1)

где i – количество ЭРЭ, устанавливаемых на ПП П1.

С учетом рекомендуемого значения коэффициента заполнения площади ПП для бытовой РЭА, равного 0,6, получим значение площади ПП1

(2)

Рассмотрено несколько возможных вариантов соотношения сторон ПП1 (7070, 8060,) и был выбран следующий: 6080 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 14 мм.

Тогда объем печатной платы П1

V_пп1 = 60·80·14 = 67200 мм³ (3)

По полученным габаритным размерам внутренней аппаратуры в зависимости от ее размещения определяем габаритные размеры рассматриваемых двух вариантов корпусов. В первом варианте вертикально расположена плата ПП1, а плата управления расположена вертикально и величина ширины блока будет иметь две составляющие: ширина платы ПП1, высота модуля управления с учетом высоты кнопок и расстояниями между платами, а также платой и стенкой корпуса блока. Во втором случае варианте ПП1 и модуль управления расположены горизонтально, одна под другой и ширина и длина блока зависит от ширины платы П1 (равна 80 мм), органы управления вынесены на верхнюю панель.

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 A₁=70 мм, ширина B₁=110 мм и высота H₁=60 мм.

Размеры блока для второго варианта: длина A₂=70 мм, ширина B₂=90 мм и высота H₂=40 мм.

3.1.2. Сравнение выбранных двух вариантов компоновки блоков.

Определяем полный объем первого и второго вариантов

V₁ = A₁·B₁·H₁=110·70·60 = 462000 мм³; (4)

V₂ = A₂·B₂·H₂=70·90·40 = 252000 мм³ (5)

Площади поверхностей вариантов компоновки блока

S₁=2·(A₁·B₁+B₁·H₁+A₁·H₁)=60800мм; (6)

S₂ = 2·(A₂·B₂+B₂·H₂+A₂·H₂)=25400 мм² (7)

Приведенная площадь наружной поверхности

(8)

(9)

Коэффициент приведенных площадей

(10)

где S_пр.ш - приведенная площадь шара

(11)

где d - диаметр шара, мм.

(12)

Вычислим диаметр шара через объем шара V_ш=V₁ и V_ш=V₂:

Тогда:

(13)

Таким образом, коэффициент приведенных площадей, равен:

(14)

(15)

Составим отношение:

, (16)

Из данного выражения следует, что первый вариант блока, когда печатная плата находится горизонтально, а плата управления вертикально слева или справа не оптимальна по площади наружной поверхности.

Проверим, является ли второй вариант оптимальным, для этого:

(17)

Следовательно, второй вариант компоновки предпочтительней, так как является оптимальным по площади наружной поверхности

Найдем коэффициент заполнения объема, для его определения коэффициентов заполнения объема определим объем занимаемой аппаратурой:

V_а=V_пп1+ V_пп2 =67200+48000=115200 мм³ (18)

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

; (19)

(20)

(21)

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

Вывод. По результатам расчета основных компоновочных характеристик блоков, был выбран второй вариант компоновки, в котором печатная плата и модуль управления находятся горизонтально, друг под другом, так как его объем используется наиболее эффективно.