Разрабатываемый измерителя емкости предназначен для эксплуатации в помещениях (объемах) с искусственно регулируемыми климатическими условиями, например, в закрытых отапливаемых или охлаждаемых и вентилируемых производственных и других помещениях (отсутствие воздействия атмосферных осадков, прямого солнечного излучения, ветра, песка, пыли наружного воздуха, отсутствие или существенное уменьшение воздействия рассеянного солнечного излучения и конденсации влаги), а конкретнее - в лабораторных, капитальных жилых и других подобного типа помещениях. Следовательно, измерителя емкости относится к категории исполнения 4.2.
Нормальные значения климатических факторов внешней среды при эксплуатации изделий принимают равными следующим значениям:
верхнее рабочее значение температуры окружающего
воздуха при эксплуатации, °С +35;
нижнее рабочее значение температуры окружающего
воздуха при эксплуатации, °С +10;
¾ верхнее предельное рабочее значение температуры
окружающего воздуха при эксплуатации, °С +40;
¾ нижнее предельное рабочее значение температуры
окружающего воздуха при эксплуатации, °С +5;
¾ величина изменения температуры окружающего воздуха за 8 ч., °С 40;
верхнее значение относительной влажности при 25 °С, % 90;
¾ среднегодовое значение относительной влажности при 20 °С, % 60;
рабочее значение атмосферного давления, кПа 84.
Указанное верхнее значение относительной влажности воздуха нормируется также при более низких температурах; при более высоких температурах относительно влажность ниже.
Так как нормированное верхнее значение относительной влажности 90%, то конденсация влаги не наблюдается.
За нормальные значения факторов внешней среды при испытаниях изделия (нормальные климатические условия испытаний) принимаются следующие:
температура, °С +20±10;
относительная влажность воздуха, % 45...90;
атмосферное давление, Па 84.
Так как измерителя емкости предназначен для работы в нормальных условиях, в качестве номинальных значений климатических факторов указанные выше принимают нормальные значения климатических факторов указанные выше.
За эффективную температуру окружающей среды (при тепловых расчетах) принимается максимальное значение температуры.
За эффективное значение давления воздуха принимается среднее значение давления.
Группа условий эксплуатации по коррозионной активности для металлов и сплавов без покрытий, а также с неметаллическими и неметаллическими неорганическими покрытиями - 1.
Группа условий эксплуатации в зависимости от климатического исполнения к категории размещения изделия (УХЛ 4.2) - 1.
Условия хранения изделий определяются местом их размещения, макроклиматическим районом и типом атмосферы и характеризуется совокупностью климатических факторов, воздействующих при хранении на упакованные или законсервированные изделия. Согласно ГОСТ 15150-69, для проектируемого изделия удовлетворительными являются условия хранения в отапливаемых и вентилируемых складах, хранилищах с кондиционированием воздуха, расположенных в любых макроклиматических районах.
Обозначения такого хранилища: основное - 1, буквенное - Л, текстовое “отапливаемое хранилище”. Климатические факторы, характерные для данных условий хранения:
температура воздуха, °С +5...+40;
максимальное значение относительной влажности
воздуха при +5 °С, % 80;
¾ среднегодовое значение относительной влажности
воздуха при 20 °С, % 60;
пылевое загрязнение незначительно;
действие солнечного излучения, дождя, плесневых грибков отсутствует.
Условия транспортирования данного изделия являются такими же, как и условия хранения 5. Транспортировка осуществляется в закрытых транспортных средствах, где колебания температуры и влажности воздуха несущественно отличаются от колебаний на открытом воздухе.
Климатические факторы, характерные для данных условий транспортировки:
температура воздуха, °С -20...+50;
¾ максимальное значение относительной влажности
воздуха при -50 °С, % 100;
среднемесячное значение влажности воздуха при 27 °С, % 60;
пылевое загрязнение незначительно.
2.2 Анализ дестабилизирующих факторов
По ГОСТ 11478 - 88 аппаратуру в зависимости от условий эксплуатации подразделяют на 4 группы. Разрабатываемое устройство относится к группе 1 (условия эксплуатации - в лабораторных, капитальных жилых и других подобных помещениях).
На аппаратуру этой группы действуют следующие дестабилизирующие факторы:
синусоидальные вибрации;
различные механические воздействия при транспортировке;
пониженная и повышенная температура среды;
повышенная влажность воздуха;
воздействие пыли.
Для того чтобы выяснить, как поведет себя аппаратура при воздействии этих факторов, а также для проверки соответствия ее установленным в техническом задании требованиям, проводят испытания аппаратуры на воздействие внешних механических и климатических факторов.
Испытания, проводимые для данной группы аппаратуры и значения механических и климатических факторов, которые она должна выдерживать, указаны в ГОСТ 11478-88.
При испытании на воздействие пониженной температуры среды и повышенной влажности в ТЗ на аппаратуру допускается по согласованию с заказчиком устанавливать значения рабочей пониженной температуры и относительной влажности, отличное от указанных в ГОСТ 11478-88.
При испытании на воздействие пониженной температуры среды и повышенной влажности в ТЗ на аппаратуру допускается по согласованию с заказчиком устанавливать значения рабочей пониженной температуры и относительной влажности, отличное от указанных в ГОСТ 11478-88.
Испытания рекомендуется проводить на одних и тех же образцах аппаратуры в следующей последовательности:
механические испытания;
испытание на воздействие повышенной температуры среды;
испытание на воздействие повышенной влажности;
испытание на воздействие пониженной температуры среды.
Испытания на воздействие пыли и на прочность при падении рекомендуется проводить на образцах аппаратуры, которые не подвергались испытаниям других видов.
Испытание включает следующий ряд операций, проводимых последовательно:
начальная стабилизация (если требуется);
начальные проверки и начальные измерения (если требуется);
выдержка;
конечная стабилизация (если требуется);
¾ заключительные проверки и измерения (если требуется).
До и после испытания значения параметров и характеристик должны соответствовать требованиям для нормальных климатических условий, установленных в стандартах на аппаратуру.
Аппаратуру считают выдержавшей испытание, если:
не нарушена сохранность внешнего вида;
¾ после испытания характеристики и параметры аппаратуры соответствуют требованиям, установленным в стандартах или ТУ на аппаратуру и в ПИ для испытаний данного вида.
3. Выбор и обоснование элементной базы, унифицированных узлов, установочных изделий и материалов конструкции
3.1 Выбор и обоснование элементной базы
Выбор элементной базы проводится на основе схемы электрической принципиальной с учетом требований изложенных в техническом задании. Эксплуатационная надежность элементной базы во многом определяется правильным выбором типа элементов при проектировании и использовании в режимах, не превышающие допустимые. Следует отметить, что ниже рассматриваются допустимые режимы работы и налагаемые при этом ограничения в зависимости от воздействующих факторов лишь с точки зрения устойчивой работы самих элементов, не касаясь схемотехники и влияния параметров описываемых элементов на другие элементы.
Влияние Э.Д.С. шумов, коэффициентов нелинейности, паразитных емкости и индуктивности и др., должны учитываться дополнительно исходя из конкретных условий применения.
Критерием выбора электрорадиоэлементов (ЭРЭ) в любом радиоэлектронном устройстве является соответствие технологических и эксплуатационных характеристик ЭРЭ заданным условиям работы и эксплуатации.
Основными параметрами при выборе ЭРЭ являются:
а) технические параметры:
· номинальное значение параметров ЭРЭ согласно принципиальной электрической схеме устройства;
· допустимые отклонения величин ЭРЭ от их номинального значения;
· допустимое рабочее напряжение ЭРЭ;
· допустимое рассеивание мощности ЭРЭ;
· диапазон рабочих частот ЭРЭ;
· коэффициент электрической нагрузки ЭРЭ.
б) эксплуатационные параметры:
· диапазон рабочих температур;
· относительная влажность воздуха;
· давление окружающей среды;
· вибрационные нагрузки;
· другие (специальные) показатели.
Дополнительными критериями при выборе ЭРЭ являются:
· унификация ЭРЭ;
· масса и габариты ЭРЭ;
· наименьшая стоимость;
· надежность.
Выбор элементной базы по вышеназванным критериям позволяет обеспечить надежную работу изделия. Применение принципов стандартизации и унификации при выборе ЭРЭ, а также конструировании изделия позволяет получить следующие преимущества:
· Значительно сократить сроки и стоимость проектирования.
· Сократить на предприятии‑изготовителе номенклатуру применяемых деталей и сборочных единиц, увеличить применяемость и масштаб производства.
· Исключить разработку специальной оснастки и специального оборудования для каждого нового варианта РЭС, т.е. упростить подготовку производства.
· Создать специализированное производство стандартных и унифицированных сборочных единиц для централизованного обеспечения предприятий.
· Улучшить эксплуатационную и производственную технологичность.
· Снизить себестоимость выпускаемого изделия.