4.2 Расчет электромагнитной совместимости

Целью расчета электромагнитной совместимости является определение работоспособности устройств в условиях воздействия перекрестных помех в линиях связи, а также внешних электромагнитных полей.

Так как в нашем устройстве самыми чувствительными элементами к воздействию помех являются микросхемы, то расчет электромагнитной совместимости будем вести только для них.

Модуль первого уровня выполнен в виде ячейки на двусторонней печатной плате четвертого класса точности из стеклотекстолита СФ-2Н-50. Ширина проводников и расстояние между ними равны 1,54 мм. Максимальная длина области связи проводников пассивной и активной линий - 250 мм. Максимальное напряжение в активной линии составляет 15 В на частоте 50 Гц. В ячейке используются микросхемы серий К155 и К553 УД1.

В состоянии логической единицы помеха меньше влияет на срабатывание логического элемента, чем в состоянии логического нуля, так как в этом случае выше помехоустойчивость ЭРЭ.

4.3 Расчет теплового режима

Модуль электронной аппаратуры второго уровня и выше, например блок, представляет собой систему тел с источниками теплоты. Поэтому при расчете тепловых режимов модулей используют приблизительные методы анализа и расчета.

t_k, С

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.

1

100

1'

80

2'

60

2

40

20

3

3'

q,

0

600

500

400

300

200

100

0

Рисунок 1 - График тепловой нагрузки блоков различной конструкции

Целью расчета является определение нагретой зоны модуля и среды вблизи поверхности ЭРЭ.

Конструкцию РЭА заменяем ее физической тепловой моделью, в которой нагретая зона представляется в виде параллелепипеда, имеющего среднеповерхностную температуру t_o и рассеиваемую тепловую мощность Р_о. В зависимости от ориентации модулей 1-го уровня различают три группы конструкций по характеру теплообмена в них. На рисунке 1 приведены зависимость между перепадом температур t_k и выделяемой тепловой мощностью для блоков различных конструкций.

Определим условную поверхность нагретой зоны S_з, м² для воздушного охлаждения

S_з=2(AB+(A+B)HК_з.о), (51)

где A, B, H - геометрические размеры блока, м

A=0,08; B=0,1; H=0,04

К_з.о - коэффициент заполнения объема (К_з.о =0,52).

Тогда, получим

S_з = 0,019872 м² (52)

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

(53)

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

Q = I_maxU,

где I_max - максимальный потребляемый ток для цепи питания;

U - напряжение питания. Так как I_max=0,02 А, а U=15В.

Тогда, получим

Q=0,0215=0,3 Вт

(54)

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

Способ вентиляции разрабатываемого устройства, можно определить по графику тепловой нагрузки блоков различной конструкции (рисунок 1). Учитывая, что в проектируемом блоке модули расположены горизонтально, получим, что прибор относится к зоне 1, следовательно, устройство не нуждается в вентиляции.

По результатам расчета делаем вывод, что разрабатываемая конструкция блока обеспечивает нормальный тепловой режим работы без вентиляции воздуха, то есть отпадает необходимость использования специальных методов охлаждения.

Заключение

Таким образом, была разработана конструкция радиоэлектронного устройства – тонального генератора. Были проведены расчет геометрических параметров, электрических параметров, электромагнитной совместимости, расчет основных компоновочных параметров проектируемого устройства. Конструкция и параметры разработанного тонального генератора полностью соответствуют тем требованиям, которые были указаны в техническом задании. Также была разработана конструкторская документация на проектируемое устройство.

Была решена основная задача курсового проекта – развитие и закрепление навыков самостоятельной работы при решении конкретной задачи, овладение методикой расчета и конструирования изделий ЭАВТ.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Тональный генератор для ЭМИ. – Радио, 1987. - № 5. – С.49

2. Разработка и расчет устройств радиоэлектронной аппаратуры: Метод. указания к выполнению курсового проекта по дисциплине КТОП САУ. / Составила Фомина Н. Н. – Саратов: СГТУ, 1995.

3. Оформление спецификации : Метод. указания к практическим работам по дисциплине КТОП САУ. / Составила Фомина Н. Н. – Саратов: СГТУ, 1995.

4. Классификатор ЕСКД.

5. Каталог интегральных микросхем.

ПРИЛОЖЕНИЕ