Согласно таблице найдем суммарный объем по формуле, указанно выше: Суммарный объём равен VS= 378013 мм3, суммарная площадь равна SS=12630 мм2, суммарная масса G∑ = 180,6 г.
Исходя из полученных данных, получаем размеры внутреннего пространства 72´175 мм. Так как аккумулятор находится не на плате, то вычитаем из длины внутреннего пространства ширину аккумулятора, равную 25 мм, также вычитаем площадь динамической головки. Выбираем из типоразмеров ПП размер 70´90 мм. Шаг координатной сетки принимаем 2,5 мм.
Размер печатной платы выбираем 7090 мм. Материал платы СФ – 1Н – 50 толщиной 1,5 мм.
Определим массу платы без установленных на ней элементов по формуле:
, (7.1)
где - объем платы,
- плотность платы.
(7.2)
Определим массу платы с установленными на ней элементами:
, (7.3)
где - масса i – го элемента.
.
Определим объем печатного узла:
, (7.4)
где - коэффициент увеличения объема ФУ РЭС равный (1..5), а - установочный объем ЭРЭ.
Исходя из этого, выбираем внутренний объём корпуса равный 175´72´30
Все виды РЭА подвергаются воздействию внешних механических нагрузок, которые передаются каждому элементу конструкции.
Механические воздействия, которым будет подвергаться приемник, указаны в ТЗ, то есть частота вибраций от 10 до 300 Гц.
Исходные данные для расчета:
- размер платы 70´90 мм;
- толщина платы 1,5 мм;
- масса электрорадиоэлементов » 180,6г.
В нашем случае крепление ПП осуществляется в четырех точках. Исходя из этого, в качестве приближенного расчета используют формулу Релея – Ритца для расчета частоты собственных колебаний ПП:
, (7. 5)
где - большая сторона ПП, - цилиндрическая жесткость, - масса ПП, - коэффициент, учитывающий массу ЭРЭ, - коэффициент частоты:
(7.6)
, (7.7)
где - меньшая сторона ПП.
, (7.8)
где и - плотность и толщина ПП соответственно.
Находим массу ЭРЭ, приведенную к единице площади:
(7.9)
где - масса ЭРЭ равная 180,6 гр. ,
(7.8)
где - модуль упругости материала, - коэффициент Пуассона.
(7.10)
Таким образом, собственная частота колебаний ПП:
(7.11)
Полученная частота не входит в вибрационную область, значит, конструкция не будет резонировать.
Компоновка блока – это процесс размещения ЭРЭ и деталей несущих конструкций в пространстве, ограниченном размерами и конфигурацией кожуха, с учетом функциональных, геометрических, механических и других видов связей между элементами с одновременным решением вопросов обеспечения ремонтопригодности, теплового режима и защиты устройства от влияния внешних дестабилизирующих факторов. Блоки конструктивно состоят из следующих составных частей: печатных узлов, корпусов с элементами крепления узла в блоке и блока в месте использования; соединительных разъемов, элементов управления, вынесенных на лицевую панель; элементов монтажа.
В результате компоновки должны быть определены геометрические размеры, форма, ориентировочная масса изделия и взаимное расположение всех элементов в конструкции.
При внутренней компоновке необходимо удовлетворять основным требованиям:
- между отдельными элементами, узлами, блоками, приборами должны отсутствовать паразитные электрические взаимосвязи, которые могут существенно изменить характер полезных взаимосвязей и нарушить нормальное функционирование изделия;
- тепловые поля возникающие в РЭА вследствие перегрева отдельных элементов, не должны ухудшать технические характеристики аппаратуры;
- необходимо обеспечить легкий доступ к деталям, узлам, блокам в конструкции для ремонта, контроля и обслуживания;
- расположение элементов конструкции должно так же обеспечивать технологичность монтажа и сборки с учетом использования автоматизации этих процессов;
- габариты и масса изделия должны быть минимально возможными.
Паразитные обратные связи определяются взаимным расположением отдельных частей конструкции и соединяющих их проводников и могут возникать не только между отдельными элементами, но и между узлами, блоками, приборами, что нарушает устойчивость работы схемы. Для устранения паразитных обратных связей, прежде всего, необходимо рациональное размещение элементов в конструкции. Однако этого иногда недостаточно и приходится применять различные конструкционные меры.
6. Расчет параметров электрических соединений
6.1 Выбор размеров отверстий в ПП
От соотношения размеров отверстий в печатной плате и ее толщины зависит качество металлизации в отверстиях и целостность печатной платы при механической обработке. Оптимальное соотношение между диаметром отверстия d и толщиной Hn платы, для текстолита d ³ 0,6·Hn=0,9 мм.
В данном случае Hn=1,5 мм. Определяем номинальное значение диаметров монтажных отверстий d:
, (8.1)
где - диаметр вывода ЭРЭ; - нижнее предельное отклонение от номинального диаметра монтажного отверстия; r – разница между минимальным диаметром вывода ЭРЭ, ее выбирают в пределах 0,1..0,4 мм. Рассчитанные значения d к предельному ряду размеров отверстий по ГОСТ 10317 – 79. Таким образом, d = 1,0 мм. Данные условия выполняются.
Для элементов R1 – R3,R5 - R8; DA1; VT1 – VT3; C2 - C14; L1, L2; = ± 0,10 мм, =0,7 мм; XS1; R4 =1 мм;
Исходя из данных, и вышеперечисленных условий, имеем:
R1 – R3,R5 - R8; DA1; VT1 – VT3; C2 - C14; L1, L2;
d=0,7+0,1+0,1=0,9 мм;
XS1; R4; d=1,0+0,1+0,1=1,2 мм;
Диаметры выводов 0,9; 1,2; мм приводим к предельному ряду размеров отверстий по ГОСТ 10317-76 и выбираем общий диаметр отверстий для типов выводов.
Для R1 – R3,R5 - R8; DA1; VT1 – VT3; C2 - C14; L1, L2; – d=1,1 мм; для XS1; R4 – d=1,3 мм.
6.2 Расчет печатного монтажа
Исходя из технологических возможностей производства, выбираем метод изготовления ПП – химический.
Определим минимальную ширину печатного проводника по постоянному току:
(8.2)
где Imax - максимальный постоянный ток, А, протекающий в проводниках Imax=0,01; jдоп- допустимая плотность тока, А/мм2 , выбирается в зависимости от метода изготовления jдоп=20 А/мм2, и h - толщина проводника h = 50 мкм = 0,05 мм. Тогда tmin = 1 мкм.
Рассчитаем минимальный диаметр контактных площадок:
, (8.3)
где - наименьший номинальный эффективный диаметр площадки:
, (8.4)
где - соответственно верхнее и нижнее предельные отклонения диаметра контактной площадки ; - расстояние от края просверленного отверстия до края контактной площадки;- позиционные допуски на расположение отверстий и центров контактных площадок соответственно, - максимальный диаметр просверленного отверстия:
, (8.5)
где - верхнее отклонение от номинального диаметра монтажного отверстия.
Минимальная ширина проводников:
, (8.6)
где - минимальная эффективная ширина проводника равная 0,15 мм.
Минимальное расстояние между проводником и контактной площадкой:
, (8.7)
где - расстояние между центрами элементов печатного рисунка, - допуск на расположение проводников (табл.4) [2].
, (8.8)
, (8.9)
,
Минимальное расстояние между проводниками:
, (8.10)
Минимальное расстояние между двумя контактными площадками:
, (8.11)
7. Расчет надежности приёмника
Под надежностью понимают свойство объекта выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения установленных эксплуатационных показателей в заданных пределах, соответствующих заданным режимам и условиям использования, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортирования.
Проблема надежности РЭА в настоящее время, стоит на одном из первых мест, в связи с усложнением РЭА, и повсеместным ее внедрением во все отрасли народного хозяйства. Обычно, чем сложнее РЭА, тем она меньше работает и больше простаивает на различных профилактических ремонтах.
Интенсивности отказов элементов определяются в первую очередь качеством их конструирования и изготовления.
В Таблице 9.1 приведены перечень элементов электрической схемы малогабаритного двухконтурного приёмника прямого усиления и значения интенсивности отказов для этих элементов.
Таблица 9.1
Наименование и тип радиоэлемента
, 10-6 1/ч
№ табл. для
Ni, шт.
Обозначение на схеме
Транзистор КТ3102БМ
4,0
2
1
VT1
Транзистор МП 38
VT2
Транзистор МП 42
V VT3
Резистор СП3-3бМ
20,0
3
R4
Резистор СТ1-17
3,3
11
R8
Резистор МЛТ-0,125
2,0
6
12,0
R1-R3, R5-R7
Конденсатор К53-1
2,3
5
11,5
C5,C6,C11,C12,С14
Конденсатор КПП2
8,0
С1
Конденсатор КМ-4
8
32,0
С2-C4, C7-C10, C13
Разъем многоштырьковый
0,6
7
XS1
Катушка ВЧ
L1,L2
М/С К157ХА2
0,5
13
DA1
Выключатель
30.0
SA1
Динамическая головка
ВА1
Интенсивность отказов устройства ищется по формуле:
(9.1)
где k – количество групп и типов элементов. Подставив в (9.1) данные из табл.1 получим, что
1/ч (9.2)
Нужно также учитывать влияние паек, особенно в сложных электронных устройствах, где их очень много, можно учесть, увеличив результирующую интенсивности отказов на 15 – 20%. Общая интенсивность отказов с учётом влияния паек:
1/ч (9.3)
Найдем общую интенсивность отказов устройства с учетом условий эксплуатации согласно формуле:
(9.4)
где – поправочный коэффициент. Данный радиоприёмник, это подвижная (переносная) аппаратура, тогда . Подставив выражение (9.3) и значение поправочного коэффициента в выражение (9.4), получим:
1/ч (9.5)
Среднее время работы до отказа определяется по формуле:
(9.6)
Вычислим вероятность безотказной работы за время t по формуле:
(9.7)
Подставив в выражение (9.7) значение из выражения (9.5) и t=1930ч получим:
График зависимости приведен на Рис. 9.1
Рис. 9.1
8. Техническое описание конструкции
Миниатюрный радиоприемник состоит из корпуса, печатного узла. Сзади корпус закрыт панелью. Корпус изготавливается из ударопрочного полистирола УПМ-612Л ГОСТ ТУ6-05-1604-72. Выбор обоснован тем, что пластмассы более дешевы, имеют небольшую плотность, высокие механические свойства, требуют меньших трудозатрат на производство. Внутри корпуса предусмотрены рёбра жёсткости, т.к. корпус имеет достаточно малую толщину. Плата внутри корпуса крепится четырьмя специализированными винтами, которые также применяются для крепления задней панели. Задняя панель крепится к корпусу винтами с потайной головкой.
И корпус и задняя панель изготавливаются литьем под давлением, в связи, с чем необходимо обеспечить одинаковую толщину стенок по всему профилю, что обеспечит одинаковую усадку по всему объему, углы корпуса должны быть скруглены. Необходимо учесть, что усадка изделий из пластмасс продолжается и после извлечения из формы, поэтому размеры необходимо контролировать лишь через сутки. Для обеспечения съема детали с формы необходимо предусмотреть уклоны, однако конструктор не должен проставлять их в чертеже, их устанавливает технолог при подготовке производства.
Для упрочнения краев применяются буртики. Корпус изделия не требует покрытия, т. к. изготовление литьем под давлением из пластмассы делает поверхность, вполне приемлемую для данных условий эксплуатации.
Конструкция устройства не содержит элементов, способных к перегреву, поэтому проведение расчета на теплообмен и установка теплоотводящих элементов не требуется.
В данном курсовом проекте разработан миниатюрный радиоприемник. Техническое задание выполнено полностью, были приведены улучшения как в схеме электрической принципиальной, так и к самой конструкции. Достоинством данного устройства считаю, компактность, высокая надежность, простата конструкции и экономически выгодная разработка.
1. “Э.Т. Романычева “Разработка и оформление конструкторской документации РЭА”, Москва, 1985.
2. Ануфриев ЮА и др. «Эксплуатационные характеристики и надежность: Резисторы и конденсаторы», М. Энергия 1976.
3. Дыкин В. И. “Расчет пластинчатых конструкций РЭА на вибрационные воздействия” Рязань, 1995.
4. Партала О.Н. «Радиокомпоненты и материалы: Справочник».- К Радиоаматор, М.:КУбК-а, 1998. – 720с.
5. Румянцев В.П. “Конструирование РЭС. Разработка ФУ на ПП”, Рязань,1995.
6. “Справочник радиолюбителя”. Под ред. Р. М. Трещука, Киев, 1970.
7. “Резисторы, конденсаторы, трансформаторы, дроссели, коммутационные устройства РЭА”. Под ред. Акимова Н.Н., Минск, 1994.
8. “Проектирование конструкций РЭА”, Парфенов Е. М., Москва, 1989.
9. “Цветков А. Ф. “Расчет надежности РЭА”, Рязань, 1973.
10. “Проекционное черчение”. Под ред. Анисимова И. К., Рязань, 1988.
11. “Справочное руководство по черчению”. Под ред. Годик Е. И., Москва, 1974.
Моя схема
Журнал Радио номер 7, 1991год, стр.60-61 «Миниатюрный радиоприемник»
Страницы: 1, 2, 3
