Разработка конструкции и технологии изготовления измерителя емкости

- при эксплуатации повышает эксплуатационную надежность РЭА, облегчает обслуживание, улучшает ремонтопригодность аппаратуры.

При компоновке должны быть учтены требования оптимальных функциональных связей между модулями, их устойчивость, стабильность, требования прочности и жесткости, помехозащищенности и нормального теплового режима, требования технологичности, эргономики, удобства эксплуат

ации и ремонта. Размещение комплектующих элементов в модулях всех уровней должно обеспечивать равномерное и максимальное заполнение конструктивного объема с удобным доступом для осмотра, ремонта и замены. Замена детали или сборочной единицы не должна приводить к разборке всей конструкции или ее составных частей. Для устойчивого положения изделия в процессе эксплуатации центр тяжести должен находиться, возможно, ближе к опорной поверхности. При компоновке модулей всех уровней необходимо выделить достаточно пространства для межсоединений.

При проектировании необходимо придерживаться следующих рекомендаций [3]:

* минимальный внутренний радиус изгиба проводника должен быть не менее диаметра провода с изоляцией;

* провода питания переменного тока следует свивать для уменьшения возможности наводок;

* провода, подводящие к сменным элементам должны иметь некоторый запас по длине, допускающий повторную заделку провода;

* провода не должны касаться острых металлических кромок;

* монтажные провода целесообразно связать в жгут, при этом обеспечивается возможность расчленения монтажных операций на более простые.

Для разъемного варианта конструкции большое распространение получило использование объединительной печатной платы, что позволяет существенно уменьшить габаритные размеры изделия, упростить сборку.

При компоновке РЭС необходимо решать вопросы электромагнитной совместимости элементов, в частности, защиты от электромагнитных, электрических и магнитных помех.

При защите РЭС от воздействий помех, определяют максимальное значение сигналов помехи на выходах схем, усложняют схему введением фильтров на линиях входа-выхода, устраняют помехи по линиям электропитания с помощью радиочастотных фильтров, экранируют входные цепи чувствительных схем, для элементов РЭС разрабатывают кожухи-экраны.

В качестве метода конструирования выбираем базовый (модульный) метод конструирования.

Как было сказано ранее, измеритель емкости разделен на два функционально законченных узла. Радиоэлементы каждого функционального узла предлагается разместить на отдельных печатных платах. Связь между функциональными узлами обеспечивается с помощью разъемов, а также гибких монтажных шлейфов и разъемов – для второстепенных функциональных узла.

При данном разбиении схемы обеспечивается минимальное количество соединительных проводников, т.е. минимум электрических связей между узлами, высокая ремонтопригодность.

Платы, помещают в корпус чтобы исключить взаимное влияние излучений, применяется дополнительная металлизация по всему периметру каждой платы, а также сама металлическая конструкция корпуса исключает влияние излучений, как внешних так и внутренних.

5. Выбор способов и методов защиты от дестабилизирующих факторов

Все виды РЭС подвергаются воздействию внешних механических нагрузок, которые передаются к каждой детали, входящей в конструкцию. Механические воздействия имеют место в работающей РЭС, если она установлена на подвижном объекте, или только при транспортировке ее в нерабочем состоянии, как в случае стационарной и некоторых видов возимой РЭС. При разработке конструкции РЭС необходимо обеспечить требуемую жесткость и механическую прочность элементов.

Под прочностью конструкции понимают нагрузку, которую может выдержать конструкция без остаточной деформации или разрушения. Повышение прочности конструкции достигается усилием конструктивной основы: контроля болтовых соединений, повышение прочности узлов методами заливки и обволакивания. Во всех случаях нельзя допустить образование механической колебательной системы.

5.1 Расчет собственных частот колебаний элементов

При расчете частот собственных колебаний конструкцию РЭС условно заменяют эквивалентными расчетными схемами, для которых известны аналитические зависимости. Основное условие замены состоит в том, чтобы расчетная схема возможно ближе соответствовала реальной конструкции и имела минимальное число степеней свободы. Так как резонансные частоты вредны для всех радиоэлементов, то при конструировании необходимо хотя бы приближенно определять частоты собственных колебаний элементов [5].

Так как у нас резисторы и конденсаторы поверхностно монтируемые то их собственная частота мало отличается от частоты платы.

При расчете частоты собственных колебаний микросхемы ее представляют в виде консольной конструкции .

В этом случае расчет собственной частоты колебаний микросхемы можно произвести по

, (5.1)

где Е - модуль упругости материала балки,Н/м2. В нашем случае Е=0,7*1011 Н/м2;

М - сосредоточенная масса. В нашем случае М = 3г.

I - момент инерции балки, м4. Момент инерции для выводов микросхемы рассчитывается по (5.2)

,(5.2)

где D - диаметр вывода ИМС. D = 0,5 мм.

м4.

m - приведенная погонная масса. В нашем случае m = 0,015 г/мм.

Подставляя значения в (5.1), получим

кГц.

Так как полученные значения частот собственных колебаний ИМС выше верхней частоты воздействующих вибраций (150 Гц), то можно сделать вывод о том, что элементы не будут усиливать колебания (коэффициент динамичности m в этом случае равен 1).

5.2 Расчет собственной частоты печатной платы

Применительно к печатной плате используется следующая формула для расчета собственной частоты:

Гц, (5.3)

где Km - коэффициент, учитывающий материал, из которого выполнена плата;

Kb - коэффициент, учитывающий наличие ЭРЭ;

В - коэффициент, зависящий от варианта закрепления пластины и соотношения сторон ; h - толщина пластины.

, (5.4)

где Е - модуль упругости материала, из которого выполнена плата;

r - плотность материала, из которого выполнена плата;

ЕS - модуль упругости для стали;

rS - плотность стали.

, (5.5)

где mЭ - масса элементов;

mn - масса платы.

Печатная плата цифровая выполнена из стеклотекстолита. Его плотность равна: r = 2 г/см3. Коэффициент, учитывающий материал Km = 0,74. Размеры платы (190 х100 х 1,5)мм. Масса элементов - 157г.

 Скачать реферат