В качестве таких жидкостей в настоящее время применяются фторорганические жидкости. Фреоны позволяют осуществить теплоотвод при сравнительно низких температурах. Недостатком жидкостных систем охлаждения является их высокая сложность, а также и стоимость.
В жидкостных испарительных системах охлаждения отвод тепла осуществляется за счет циркуляции охлаждающей жидкости через специальные каналы в шасси блоков, через радиаторы, а также каналы, образованные в корпусах приборов.
Теплоотвод за счет излучения возможен только в теплопрозрачных средах. В жидкости он практически отсутствует. При излучении тепловая энергия переносится электромагнитными волнами. Количество энергии, отводимой излучением, пропорционально четвертой степени температуры тела. Для увеличения интенсивности теплоотвода излучением можно увеличивать площадь излучения, степень черноты поверхности или температуру поверхности излучающих компонентов.
В соответствии со всем выше сказанным можно сделать вывод о том, что в нашем случае наиболее удобно использовать естественное воздушное охлаждение. Таким образом механизм передачи тепла от прибора в окружающую среду будет следующим: при работе устройства элементы схемы будут выделять тепло в пространство, расположенное внутри корпуса блока, нагреваясь, воздух в корпусе будет нагревать в свою очередь и материал корпуса, который в свою очередь будет охлаждаться путем выделения тепла в окружающую среду.
5.2 Выбор способов и методов герметизации
Герметизация - изоляция от воздействия внешней среды. По назначению герметизация делится на следующие группы:
-пылезащитная;
-водозащитная;
-влагозащитная;
-вакуумная.
Пылезащитная герметизация предназначена для защиты узлов и блоков аппаратуры от проникновения в них пыли.Проникающая способность мелкодисперсной пыли достаточно большая и швы защищаемой конструкции должны быть достаточно плотными.
Водозащитная герметизация для обычных условий эксплуатации выполняется без больших затруднений. Если объект рассчитывается для работы при повышенном давлении воды, то получение водонепроницаемой конструкции усложняется с увеличением давления. Водонепроницаемая конструкция обладает хорошей теплозащитой.
Влагозащитная герметизация рассчитывается на такую плотность швов, при которой они не должны пропускать влажного воздуха.
Вакуумная герметизация предполагает защиту от влажного воздуха, но и от агрессивных сухих газов. Такая защита является наиболее сложной и дорогостоящей.
Так как наше устройство имеет климатическое испытание УХЛ 4.2 по ГОСТ 15150-69, то герметизацию от воды и агрессивных сухих газов можно не производить. Нам необходимо провести только влагозащитную герметизацию.
Для обеспечения надежности функционирования РЭА при воздействии влаги требуется применять влагозащитные конструкции, которые разделяются на две группы: монолитные и полые [8]. Монолитные пленочные оболочки используются в основном как технологическая защита без корпусных элементов, подлежащих герметизации в составе блока, а также компонентов с улучшенными частотными свойствами. Монолитные оболочки из органических материалов, выполняющие функции несущих конструкций, изготавливается методом опрессовки, пропитки, обволакивания и заливки.
В нашем же случае не нужно предусматривать применение влагозащитных конструкций, так как все элементы нашей схемы и конструкции выдерживают воздействия относительной влажности до 98 %.
5.3 Выбор методов виброзащиты
В процессе производства, эксплуатации и хранения РЭА могут испытывать те или иные механические, динамические воздействия, которые качественно делятся на удары, вибрации и линейные ускорения.
Под вибрацией РЭС обычно понимают длительные знакопеременные процессы в ее конструкции, которые влияют на работу РЭА.
Удар - кратковременное воздействие, сопровождающееся колебанием системы на частоте в момент удара, а после него-на собственной частоте конструкции.
Линейные ускорения характерны для всех объектов, движущихся с переменной скоростью.
Защита РЭА от механических воздействий осуществляется следующими группами методов:
- уменьшается интенсивность источников механических воздействий (путем балансировки, виброизоляции самого источника механических воздействий);
- уменьшение величены передаваемых РЭА воздействий (путем его виброизоляции, демпфирования, устранения резонанса);
- использование более прочных и жестких компонентов и узлов.
Методы первой группы применяют специалисты по транспортным средствам.
Методы второй и третьей группы используют конструкторы РЭА, но методы активной виброзащиты имеют ограниченное применение при высокой сложности технических решений.
Виброизоляция осуществляется путем установки между РЭА и основанием упругих опор, образующих вместе с конструкцией РЭА сложную колебательную систему, которая обладает свойствами демпфирования, которое заключается в погашении механических колебаний за счет трения в материале конструкции упругой опоры (резине, поролоне, вибропоглащающем покрытии), сочленение амортизатора (сухом демпфере). Частотная селекция механических колебаний заключается в том, что система виброизоляции в за резонансной области является фильтром нижних частот, а при совпадении собственной частоты системы и частоты внешних воздействий приходит в резонансный режим.
Наиболее перспективным и распространенным способом демпфирования конструкций РЭА является одно или двухсторонняя заливка или введение высокоэффективных вибропоглащающих материалов в структуру несущих оснований. Эти способы основаны на способности материалов этого вида рассеивать большое количество энергии при растяжении, изгибе или сдвиге за счет упругих свойств. К недостаткам данных способов относятся следующие факторы: худшая ремонтопригодность при заливке, худший теплоотвод от залитых элементов, сильная зависимость демпфирующих свойств от температуры, возможность возникновения больших внутренних напряжений в компаунде при изменении температуры, изменение свойств полимеров при воздействии радиации.
С учетом выше изложенного и того, что данное устройство относится к стационарной аппаратуре делаем вывод о том, что для данного устройства применять защиту от вибраций нет необходимости.
5.4 Выбор методов экранирования
Между двумя электрическими цепями находящимися на некотором расстоянии друг от друга, могут возникнуть электромагнитные связи через:
- электрическое поле;
- магнитное поле;
- электромагнитное поле излучения;
- провода, соединяющие эти цепи.
Поэтому при конструировании РЭА возникают следующие задачи:
- разрабатываемая аппаратура не должна мешать нормальному действию окружающей ее аппаратуры, за исключением случаев принципиальной невозможности осуществления этого;
- в разрабатываемой аппаратуре должны быть приняты меры к тому, чтобы окружающая аппаратура ей не мешала.
Для решения первых двух задач необходимо встраивать помехоподавляющие элементы (экраны, фильтры, развязывающие цепи) во все вероятные источники наводки. Это гарантирует отсутствие наводок не только на данное устройство, но и на все остальные.
Подавление паразитных наводок сводится к полному устранению или устранению до допустимых величин паразитных связей между источниками и приемниками наводок.
Способы такого ослабления элементарны:
- размещение вероятных источников и приемников наводок на максимально возможном расстоянии друг от друга;
- правильная взаимная ориентация их деталей и контуров;
- сведение к минимуму их сопротивлений, которые могут оказаться в цепях;
- изъятие посторонних проводов, которые могут связать источник и приемник и т.д.
При недостаточности всех этих средств и мер приходится прибегать к экранированию.
Экранированием называется локализация электромагнитной энергии в пределах определенного пространства, достигаемая путем преграждения распространения ее всеми возможными способами и средствами.
Различают магнитостатическое и электромагнитное экранирование и экранирование от электрических полей. Магнитостатическое экранирование предназначено для защиты от постоянного тока и медленно изменяющегося переменного магнитного поля с помощью экранов, изготовленных из ферромагнитных материалов (пермоллоя или стали) с большой относительной магнитной проницаемостью. При наличии такого экрана линии магнитной индукции проходят в основном по его стенкам, которые обладают малым магнитным сопротивлением по сравнению с воздушным пространством внутри экрана. Качество экранирования зависит от магнитной проницаемости экрана. Этот вид экранирования используется редко.
Электромагнитное экранирование применяется для защиты от переменного высокочастотного магнитного поля и производится с помощью экранов, изготовленных из немагнитных и ферромагнитных металлов. Оно основано на использовании того же явления магнитной индукции, которое приводит к возбуждению наведенных ЭДС и токов.
Экранирование полей выполняется с помощью листового металлического экрана, соединенного с корпусом прибора. Физический смысл этого вида экранирования заключается в создании короткого замыкания на корпус для большей части паразитной ёмкости, имеющейся между экранируемыми друг от друга точками. Качество экранирования сильно зависит от качества соединения экрана с корпусом прибора и частей экрана друг с другом.