Сенсорний вимикач з пультом дистанційного керування (стр. 7 из 8)
провідника, см.
9.2 Тепловий режим
Конструкція блоку, що розробляється, представляє собою пластмасовий корпус з природним охолодженням. Оскільки вимикач має впорядковане розташуванням елементів, плата з радіо компонентами має щільну компоновку і займає велику частину апарату, тому розрахунок будемо проводити по відповідній методиці для герметичного РЕЗ з природним охолодженням [5, с. 203]. Плата в цьому випадку представляється у вигляді однорідного анізотропного тіла з ефективною теплопровідністю уздовж відповідних осей
, 
, 
і теплоємністю С.Для ілюстрації теплового моделювання і розрахунку теплової схеми приведемо нашу конструкцію до простої з геометричними розмірами (рис.12). Враховуючи особливості теплообміну в даній конструкції, представимо теплову модель у вигляді корпусу і умовно нагрітої зони.
рис.12
Визначимо питому потужність розсіювання приладу:
,де
- потужність, що розсіюється приладом, Вт; 
- площа поверхні корпусу, м2. 
Визначимо питому потужність розсіювання нагрітої зони:
,де
- потужність, що розсіюється приладом, Вт; 
- площа поверхні корпусу, м2. 
,де
- коефіцієнт заповнення об’єму, у нашому випадку = 0.9. 
Визначимо перегрів корпусу:
Визначимо перегрів нагрітої зони:
Визначимо перегрів нагрітої зони з урахуванням тиску повітря зовні корпусу:
де
- перегрів корпусу; 
та 
- коефіцієнти, що визначаються тиском повітря зовні та всередині приладу відповідно. 
де
та 
- атмосферний тиск повітря зовні та всередині приладу відповідно, МПа.Визначимо перегрів нагрітої зони з урахуванням тиску повітря зовні корпусу:
Визначимо перегрів повітря в блоці:
Визначимо середню температуру повітря в блоці:
Визначимо середню температуру повітря корпусу:
Визначимо температуру повітря нагрітої зони:
Отже, максимальна температура вибраних раніше ЕРЕ не буде перевищувати максимальних температур експлуатації.
9.3 Механічні впливи
9.3.1 Розрахунок вібраційної та ударної міцності плати
Визначимо сумарну масу ЕРЕ розташованих на платі:
Згідно з рекомендаціями наведеними в [6, с. 44] для розрахунку вібраційної та ударної міцності плати використаємо програму Plata2ver21.
Файл вхідних даних має такий вигляд:
Файл PLATA2.TXT - исходные данные
Размеры платы:
90.0 - длина, мм
90.0 - ширина, мм
1.5 - толщина, мм
Механические характеристики материала:
9.8 - модуль упругости E, ГПа
0.28 - коэффициент Пуассона
1.85 - плотность, г/см^3
0.032 - коэффициент механических потерь
245.0 - предел прочности при изгибе, МПа
55.0 - предел выносливости при изгибе, МПа
Параметры ЭРЭ, установленных на плате:
с условно сосредоточенной массой -
1 - число ЭРЭ (не более 10)
0.025 - массы, кг
23.75 - координаты по оси x, мм:
66.25 - координаты по оси y, мм:
0.095 - масса равномерно распределенных по плате ЭРЭ, кг
1 Код способа закрепления сторон:
1 - четыре вершины свободно оперты
2 - опирание на шесть точек вдоль длинных сторон
3 - все четыре стороны свободно опёрты
4 - две вертикальные опёрты, две горизонтальные защемлены
5 - две вертикальные и нижняя горизонтальная защемлены,
верхняя свободна
6 - все четыре стороны защемлены
7 - две горизонтальные и левая вертикальная оперты,
правая вертикальная защемлена
8 - две вертикальные оперты, нижняя горизонтальная защемлена,
верхняя свободна
9 - две горизонтальные и левая вертикальная оперты,
правая свободна
10 - левая вертикальная и нижняя горизонтальная защемлены,
остальные свободны
11 - левая вертикальная защемлена, нижняя горизонтальная
оперта, остальные свободны
12 - левая вертикальная и нижняя горизонтальная оперты,
остальные свободны
Вводимо розрахункові точки рис. 13
рис. 13
Умовне зображення плати зображено на рис.14
рис.14
Отримані результати показано на рис.15
рис.15
9.4 Надійність за раптовими
Раптові експлуатаційні відмови є раптовими відмовами повноцінної по надійності радіоелектронної апаратури, що виникають в період нормальної експлуатації, коли прироблення пристрою вже закінчилося, а знос і природне старіння ще не настали. Раптові експлуатаційні відмови обумовлені чисто випадковими чинниками, такими як приховані внутрішні дефекти, які не можуть бути виявлені встановленою системою технологічного контролю; маловірогідні і тому не передбачені схемою і конструкцією відхилення режимів роботи, поєднання параметрів, концентрації зовнішніх навантажень і внутрішніх напружень, помилки операторів в період експлуатації.
Розрахунок ведеться по методиці, приведеній в [5, с. 96]. Початковими даними є схема електрична принципова з переліком елементів.
При визначенні надійності системи через відомі показники надійності її елементів вводять два припущення:
- відмови елементів системи статичноне залежні
- відмова будь-якого елементу приводить до відмови системи, по аналогії з електричними ланками таку систему в теорії надійності називають послідовною.
Прийняті припущення дозволяють використовувати теорему множення вірогідності, яка після групування рівнонадійних елементів виглядає таким чином:
Розбиваємо елементи на рівнонадійні групи.
Розрахунок значень надійності для всіх рівнонадійних груп, що входять до складу ДВ
приведений в таблиці 8.
Таблиця 8
Розрахунок значень надійності рівнонадійних груп ЕРЕ
| № | Назва ЕРЕ | Позначення | К-сть | λ0і*10^6, 1/год | Кн | аі | λ0і*10^6*аі,1/год | tср,год | Ni*λ0і*10^6*аі,1/год |
| 1 | Рез. недротяний (С2-23-0.125) | R1-R31 | 31 | 0,1 | 0,5 | 0,82 | 0,082 | 0,5 | 2,542 |
| 2 | Транз. малопот. ВЧ (КТ315А) | VT6-VT10 | 5 | 1 | 0,7 | 0,71 | 0,71 | 0,5 | 3,55 |
| 3 | Транз. малопот. ВЧ (КТ3102А) | VT1-VT3 | 3 | 1 | 0,7 | 0,71 | 0,71 | 0,5 | 2,13 |
| 4 | Транз. малопот. ВЧ (КТ3107А) | VT4 | 1 | 1 | 0,7 | 0,71 | 0,71 | 0,5 | 0,71 |
| 5 | Транз. малопот. ВЧ (МП37А) | VT5 | 1 | 1 | 0,7 | 0,71 | 0,71 | 0,5 | 0,71 |
| 6 | Мікросхема (К561ЛН2) | DD1 | 1 | 1 | 0,6 | 1,22 | 1,22 | 0,5 | 1,22 |
| 7 | Мікросхема (К561TM2) | DD2 | 1 | 1 | 0,2 | 1,04 | 1,04 | 0,5 | 1,04 |
| 8 | Мікросхема (КРЕН9Б) | DА1 | 1 | 1 | 0,4 | 1,11 | 1,11 | 0,5 | 1,11 |
| 9 | Діод випрямляючий (КД405А) | VD12-VD15 | 4 | 0,5 | 0,6 | 1,22 | 0,61 | 0,5 | 2,44 |
| 10 | Діод випрямляючий (Д243) | VD8-VD11 | 4 | 0,5 | 0,6 | 1,22 | 0,61 | 0,5 | 2,44 |
| 11 | Діод випрямляючий (КД522А) | VD2-VD4 | 3 | 0,5 | 0,6 | 1,22 | 0,61 | 0,5 | 1,83 |
| 12 | Фотодіод (ТД-7К) | VD1 | 1 | 0,05 | 0,6 | 1,22 | 0,061 | 0,5 | 0,061 |
| 13 | Світлодіод (АЛ-147А) | VD5 | 1 | 0,05 | 0,6 | 1,22 | 0,061 | 0,5 | 0,061 |
| 14 | Світлодіод (АЛ-147А) | VD6 | 1 | 0,05 | 0,6 | 1,3 | 0,065 | 0,5 | 0,065 |
| 15 | Тиристор (КУ202И) | VD7 | 1 | 0,5 | 0,6 | 1,22 | 0,61 | 0,5 | 0,61 |
| 16 | Конд. керамічні (К10-19А) | С1,С3,С5,С11 | 4 | 0,05 | 0,5 | 0,75 | 0,0375 | 0,6 | 0,15 |
| 17 | Конд. керамічні (К10-19Б) | С13,С14,С16,С11 | 4 | 0,05 | 0,5 | 0,75 | 0,0375 | 0,6 | 0,15 |
| 18 | Конд. керамічні (К50-16) | С7,С8,С9, | 3 | 0,05 | 0,5 | 0,75 | 0,0375 | 0,6 | 0,1125 |
| 19 | Конд. електролітичні (К50-5) | С2,С4,С6,С10,С12,С15,С18,С19,С20 | 9 | 1 | 0,4 | 1,6 | 1,6 | 0,6 | 14,4 |
| 20 | Плата | 1 | 0,1 | 1 | 1 | 0,1 | 1,2 | 0,1 | |
| 21 | Пайка | 209 | 0,01 | 1 | 1 | 0,01 | 0,2 | 2,09 | |
| 22 | Провід з'єднувальний (1м) | 0,01 | 1 | 1 | 0,01 | 0,2 | 0,01 | ||
| 23 | Корпус | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 0,5 | 1 | |
| 24 | Трансформатор живлення | Т1 | 1 | 1 | 0,7 | 2,5 | 2,5 | 0,5 | 2,5 |
| ∑ | 41,0315 |
В табл. 8 використані наступні скорочення: