Разработка конструкции блока преобразования сигналов

дипломная работа

2.1 Выбор и обоснование конструкции, материалов и покрытий

При разработке РЭА нужно учесть ряд факторов, основными из которых являются: функциональное назначение аппаратуры, объект установки, условия эксплуатации, эксплуатационные требования, производственно - технологические требования, экономические требования. Конструкции блоков РЭА проектируются исходя от их места расположения, функционального назначения.

Конструкция требует наличие ячеек, механическое крепление которых должно обеспечивать свободный доступ к внутренним точкам блока при регулировке и ремонте. В наше время наиболее распространенными конструкциями с обеспечением к внутренним частям устройства являются книжная, веерная, разъемная, а также комбинированная. Блок книжной конструкции состоит из нескольких ячеек, которые могут откидываться как страницы книги, вращаясь вокруг оси. Блок веерной конструкции напоминает книжную конструкцию, платы в нем поочередно могут подниматься для осуществления осмотра и ремонта. Блок разъемной конструкции представляет собой каркас, на котором устанавливаются легкосъемные ячейки. В связи с необходимостью доступа для регулировки и ремонта ячеек выбираем конструкцию с комбинированной фиксацией рабочего положения.

Фиксация ячеек в блоке осуществляется с помощью винтов, соединяющих планку, установленную на плате, с корпусом блока. Выбранная конструкция крепления обеспечивает быстрый и удобный доступ к ячейкам блока при осмотре и ремонте, а так же осуществляется надежное механическое крепление и взаимная ориентация. Плата УТД имеет в своем составе имеет 70 электрорадиоэлементов. Поэтому плату УТД выполняем в виде функционально законченного модуля печатной платы с габаритными размерами 170х200 мм.

Для подключения модуля в блоке на ней предусмотрен разъем ГРПМ. Данная конструкция позволяет легко производить ремонт аппаратуры, путем замены неисправного модуля исправным. Плата в блоке крепится с помощью винтов.

Блок питания АТХ имеющий габаритные размеры 150х140х85мм крепится к каркасу блока БПС на винтах, поставляется в составе с корпусом и закреплен непосредственно изготовителем. Крепление источника питания “КРОКУС” имеющий габариты 133х94х40мм осуществляется винтовым соединением.

В блоках комбинированной конструкции с естественным охлаждением основную роль играет отвод тепла за счет конвекции. Поэтому целесообразно использовать вертикальное расположение ячеек. Там где ячейки располагаются параллельно основанию блока не обеспечивается максимального теплоотвода за счет конвекции. В конструкции корпуса имеются перфорационные отверстия для обеспечения наилучшего отвода тепла за счет конвекции.

Конструкция корпуса должна обеспечить нормальную работу блока в заданных условиях эксплуатации. Так как разрабатываемый блок будет работать в составе с другим оборудованием он должен иметь определенные габаритные размеры и элементы крепления. Конструкцию корпуса заимствуем аналогичную корпусам системных блоков.

Корпус состоит из металлического кожуха, внутреннего каркаса и лицевой панели, изготовленной из пластмассы. Для крепления плат в ячейках используем уголок равнобокий 20х20х3-В ГОСТ 8509-86 материал Ст3 сп3 ГОСТ 835-88.

Элементы электрических соединений в блоках влияют на размеры зон электрической коммутации, которые разделяют на внутриблочные и межблочные. Внутриблочная зона образуется элементами электрической коммутации между ячейками внутри блока, межблочная - элементами электрической коммутации между блоками. Наиболее рациональным является вариант компоновки с задним расположением внутриблочной коммутации.

Коммутацию между блоками можно осуществить объемным монтажом или на основе печатного электромонтажа. Так как применение печатного монтажа нецелесообразно из-за больших габаритных размеров блока и в условиях единичного производства из-за сравнительно большой длительности цикла подготовки производства (изготовления фотошаблона), то коммутацию наиболее целесообразно проводить объемным жгутом.

Технология электрического монтажа прежде всего должна удовлетворять требованиям, обеспечивающим нормальную работу блока. Электрический монтаж должен обеспечивать возможность доступа к каждому отдельному субблоку с целью осмотра, проверки, замены.

При выборе монтажных проводов необходимо учитывать следующие требования:

-одножильный провод применяется для жесткого навесного монтажа;

-монтажные соединения длиной менее 30мм могут выполняться голым проводом, имеющим антикоррозийное покрытие, расстояние между проводом и другими токоведущими частями должно быть не менее 3мм.;

-для межблочных соединений, а так же соединений переключателей и других подобных элементов используют многожильный провод увязанный в жгуты.

Выбор изоляции монтажных проводов производим на основании значений напряжений под которыми они находятся, а так же исходя из условий при которых будет эксплуатироваться блок. В качестве изоляции монтажных проводов применяют резину, стекловолокно, полихлорвинил, фторопласт-4, хлопчатобумажную пряжу, шелк и другие материалы.

Провода с волокнистой изоляцией обладают высокой гигроскопичностью, что снижает их электроизоляционные свойства.

Под влиянием внешних воздействий резиновая изоляция быстро теряет свою эластичность, на ней появляются трещины, нарушается целостность изоляции и может произойти электрический пробой.

Монтажные провода с изоляцией из полихлорвинила являются влагостойкими и работоспособны при влажности 98% и температуре плюс 40 0С.

Исходя из выше сказанного следует, что в конструкции блока наиболее целесообразно применить монтажные провода марки МГШВ и МГШВЭ. Данные провода могут использоваться в интервале температур от минус 500С до плюс 700С.

Цифровая маркировка проводов производится с помощью изоляционных трубок. При маркировке трубками изоляция проводов одновременно предохраняется от разлохмачивания. Чтобы трубка не сползала ее следует закрепить клеем АК-20.

Монтажные провода необходимо объединить в жгуты. Внутренний радиус изгиба жгута должен быть не менее трехкратной величины наибольшего наружного диаметра провода, входящего в жгут. Вязку жгута производим нитками армированными 150ЛХ. Для защиты жгута от механических воздействий, а так же воздействия влаги, производим обмотку жгута липкой полихлорвиниловой лентой ПВХ20х0,2 ГОСТ 16214-89. Жгуты следует закрепить с помощью скоб с прокладкой из полихлорвинилового пластика толщиной не менее 0,5мм. Монтажные провода выходящие из жгута должны иметь запас по длине (20-25мм на оба конца), обеспечивающий одну-две перепайки.

При монтаже штепсельных разъемов с трубчатыми контактами монтажные провода вставляются в соответствующие трубки разъема. Разъемы должны устанавливаться так, чтобы срезы их контактов были обращены в сторону, с которой производится монтаж.

В разрабатываемом блоке соединители межблочной коммутации расположим в нижней части корпуса на панели наклоненной под углом в 450. Такое расположение соединителей позволяет обеспечить наиболее удобный подход для подключения ответных частей соединителей и при этом не увеличивать габаритные размеры блока.

Выбор материала конструкции основывается на условиях эксплуатации и вытекающих отсюда эксплуатационных и технологических требований, обеспечивающих возможность применения при изготовлении наиболее прогрессивных методов формообразования. К материалу предъявляются требования по прочности, жесткости упругости, также по износостойкости. Технологические требования к материалу обеспечивают минимальную трудоемкость изготовления из него изделия в производственных условиях. Экономические показатели материала определяются его себестоимостью и дефицитностью.

Для производства печатных плат в основном используется гетинакс и стеклотекстолит, основные физико-химические характеристики, которых представлены в таблице 1.

Гетинакс - слоистый пластик получаемый в виде листов методом горячего прессования бумаги пропитанной бакелитом. Температурный коэффициент расширения у гетинакса и фольги различный и поэтому при изменениях рабочей температуры фольга может местами отклеиваться, что является недостатком фольгированного гетинакса.

Стеклотекстолит представляет собой прессованные многослойные листы, состоящие из полотнищ стеклоткани, пропитанных эпоксидно-фенольным лаком и облицованные с двух сторон электролитической медной фольгой. Данная печатная плата испытывает небольшие электрические нагрузки, поэтому толщина фольги является стандартной и равна 35мкм.

Принимая во внимание условия эксплуатации выбираем материал для изготовления печатной платы стеклотекстолит марки СФ-2-35-2.

В конструкции платы используется печатный монтаж. Для обеспечения электрических соединений применяем припой ПОС-61 ГОСТ 21930-76.

Выбор припоя осуществляется с учетом рода паяемого металла, требуемой механической прочности, коррозийной устойчивости и стоимости.

Таблица 1 - Основные физико-химические характеристики стеклотекстолита ГОСТ 10316 - 62 и гетинакса ГОСТ 10316 - 62.

Параметры материала

Стеклотекстолит фольгированный

СФ - 1, СФ - 2

ГОСТ 10316 - 62

Гетинакс фольгированный

ГФ-1-П, ГФ-2-П

ГОСТ 10316 - 62

1. Плотность, г/мі

2. Влагостойкость, %

3. Объемное удельное сопротивление, Ом·см

4. Поверхностное удельное сопр-ние, Ом

5. Сопротивление

Разрыву, кгс/смІ

1,9 - 2,9

4,0

1·10№і - 1·10№І

1·10№І - 1·10№є

2000

1,5 - 1,85

3,0

1·10№І - 1·10

1·10№№ - 1·10

800

Основными припоями, имеющими широкое распространение при монтаже аппаратуры, является припой ПОС-40 и ПОС-61 с содержанием соответственно 40% и 60% олова. Выбор олова также зависит от температуры плавления припоя и нагрева паяльника. Приведем некоторые характеристики основных припоев.

Таблица 2 - Температура нагрева паяльника в зависимости от нагрева припоя

Марка припоя

Температура плавления

припоя, єС

Температура нагрева паяльника, єС

ПОС - 40

ПОС - 61

ПОСК - 50

135

183

145

180 - 200

230 - 250

170 - 190

Данная плата допускает нагрев не выше 250єС. С целью образования качественного соединения радиоэлементов применяем припой ПОС - 61 ГОСТ 21930-76.

Качество пайки монтажных соединений определяется правильностью заточки тела паяльника, температурным режимом паяльника, количеством флюса и припоя, прогревом места пайки, временем пайки и т.п. Перегрев при пайке вызывает изменение параметров элементов.

Для обеспечения качественной пайки необходимо, чтобы поверхность платы была чистая, без окислов и загрязнений, чего добиваются, применяя флюсы, которые, во-первых, очищают поверхности соединяемых деталей от загрязнений и растворяют окисные пленки, во-вторых, предохраняют поверхность от окисления в процессе пайки.

Основным флюсом, применяемым при монтаже радиоаппаратуры, является канифольно-спиртовой флюс (30%-ный раствор канифоли в спирте). Он самый распространенный и имеет хорошие показатели для обеспечения качественной пайки, также это сравнительно дешевый вспомогательный материал.

Также для улучшения паяемости печатных проводников и площадок с контактами установочных элементов применяем покрытие Хим.М.М30.О-С(66)10-15опл. (сплав олово-свинец).

После сборки и установки всех элементов, плату необходимо покрыть лаком. При выборе материала покрытия учитывают материал детали, условия эксплуатации, требование к качеству поверхности, твердость покрытия, время и температуру сушки.

Для данного изделия, эксплуатирующегося в закрытых не отапливаемых помещениях в условиях умеренно-холодного климата в целях защиты от коррозии, применяют преимущественно лаки УР-231, ЭП - 730 и ФЛ - 582. Они примерно одинаковы по свойствам, но в технологическом процессе последний занимает более длительное время сушки и класс покрытия его ниже, чем у УР-231 и ЭП-730. Поэтому используем лак УР-231 УХЛ 2.3 ТУ6-21-14-90. Получаемое покрытие полу глянцевое, обладает хорошей механической прочностью, твердостью, эластичностью, устойчиво к периодическим воздействиям влаги и растворов щелочей.

Делись добром ;)