Розробка конструкції акустичної системи (стр. 8 из 15)

Недоліками координатного способу розводки слід зазначити деяке збільшення довжин трас провідників, у гіршому разі на 40 відсотків, і наявність перехідних отворів. Алгоритми трасування засновані на методах динамічного програмування. Монтажний простір друкарської плати розбивається на рівні дискретів, і процес трасування здійснюється шляхом поступового заповнення дискретів трасами.

Відомі алгоритми проведення трас між двома контактами можна умовно розбити на хвилевих і евристичних.

Хвилевий алгоритм, або алгоритм Лі, заснований на поступовому розповсюдженні числової хвилі від джерела до приймача по вільних дискретам монтажного простору. Алгоритм трасування, заснований на ідеях хвилевого алгоритму, характеризуються універсальністю і дозволяють знайти найкоротшу трасу, якщо така траса існує. Ідея алгоритму полягає в тому, що на полі моделюється розповсюдження хвилі від джерела до тих пір, поки фронт хвилі, що розширюється, не досягне приймача або на якомусь кроці фронт не зможе включити жодного нового не зайнятого осередку.

Основний недолік хвилевого алгоритму – необхідність великого об'єму необхідної пам'яті і висока трудомісткість. Скорочення витрат пам'яті і часу ЕОМ досягається шляхом застосування променевих алгоритмів, які полягають в тому, що фронт хвилі розповсюджується по путніх координатах, які привласнюються не всім незайнятим осередкам, сусіднім з джерелом, а лише одній. Тобто промені розповсюджуються по заданих напрямах від джерела і приймача одночасно. Променевий алгоритм менш універсальний, чим хвилевий, але він економічніший.

Якщо хвилевий і променевий алгоритми на першому етапі визначають всі можливі шляхи прокладки траси, а потім будують найбільш прийнятне з'єднання, то евристичні алгоритми прагнуть прокласти трасу відразу по найкоротшому шляху. Якщо у найкоротшого шляху зустрічається перешкода у вигляді зайнятих або заборонених елементів, то в дію вступає правило визначення шляхів обходу. Евристичні алгоритми є найбільш швидкодіючими і порівняно прості в реалізації, проте те, що переважний порядок обходу перешкод заданий заздалегідь, свідчить про можливість отримання неоптимального результату.

Для швидкого знаходження необхідного ЕРЕ на друкарській платі вводиться адресація. Для побудови адреси використовується координатний, позиційний або координатно–позиційний способи адресації. Запис адреси здійснюється буквами російського або латинського алфавіту, цифрами, символами.

Координатний спосіб застосовується тоді, коли розташуванню конструктивних елементів можна поставити у відповідність осередку координатної сітки з постійним або змінним кроком. Спосіб полягає в тому, що у кожному конкретному випадку на складальному кресленні в площині друкарської плати умовно вибирається початок координат і напрям абсциси і ординати. Потім проводиться буквено-цифрова координація осей і кожному конструктивному елементу привласнюється адреса, що складається з позначення абсциси і ординати. В тому випадку, якщо конструктивний елемент займає більш за один осередок координатної сітки, то її конструктивна адреса повинна відповідати координатам лівого верхнього осередку сітки.

Позиційний спосіб рекомендується до застосування в тих випадках, коли розташування конструктивних елементів на платі нерегулярне і використання координатного способу адресації неможливе. Спосіб полягає в тому, що адресою кожного конструктивного елементу є його літерно–позиційне позначення, встановлене на складальному кресленні відповідно до принципової схеми.

Можливий і третій варіант розташування конструктивних елементів, коли групам елементів можна поставити у відповідність координатну сітку, а в межах осередку сітки розташування елементів не регулярне. В даному випадку зручно використовувати координатно–позиційний спосіб, коли регулярно розташовані групи елементів адресують координатним способом, а елементи, розташовані в межах однієї групи нерегулярно, – позиційним способом, відокремлюючи адресу координати осередку від позицій якимось символом.

Відповідно до вищеописаних рекомендацій, найбільш прийнятним способом адресації для ТЕЗ, що розробляється, є позиційний.

На основі представлених способів отримання провідного малюнка для проектованих друкарських плат було виконано трасування друкарського монтажу, яке було зроблене в САПР РСАD. Автоматичне трасування друкованих з'єднань ДП виконується програмою PC-ROUTE, яка забезпечує послідовне автоматичне трасування з'єднань і автоматичне ітераційне трасування розпорюванням, тобто видалення невдало прокладених раніше друкарських провідників. Інтерактивне трасування виконується в графічному редакторові PC-CARDS.

2.6 Перевірочний розрахунок теплового режиму

Компоненти ЕВА функціонують в строго певному температурному діапазоні [ 5 ]. Відхід температури за вказані межі може привести до необоротних структурних змін компонентів. Температура впливає на електронні схеми, змінюючи параметри сигналів. При підвищеній температурі знижуються діелектричні властивості матеріалів, прискорюється корозія конструкційних матеріалів, контактів. При підвищеній температурі тверднуть і розтріскуються гумові деталі, підвищується крихкість матеріалів. Відмінність в коефіцієнтах лінійного розширення матеріалів може привести до руйнування залитих смолами конструкцій і, як наслідок, порушення електричних з'єднань, зміни характеру посадок, ослабленню кріплення і тому подібне

Нормальний температурний режим ЕВА називають такий режим, який при зміні в певних межах зовнішніх температурних дій забезпечує зміну параметрів і характеристик конструкції, схем, компонентів, матеріалів в межах, вказаних в ТУ. Висока надійність і тривалий термін служби ЕВА будуть гарантированни, якщо температура середовища усередині ЕВА нормальна (20-25

) і змінюється не більше ніж на 2/год . Забезпечення нормального теплового режиму приводить до ускладнення конструкції, збільшення габаритів і маси, введення додаткового устаткування, витрат електричної енергії. Для підтримки нормального теплового режиму використовують природне охолоджування, примусове повітряне і водно-повітряне охолоджування, примусове охолоджування за допомогою рідкого холодоагенту і т. п. [ 7 ].

При природному охолоджуванні теплонагружені елементи охолоджуються за рахунок природної конвекції повітря, теплопровідності і випромінювання. Метод охолоджування, будучи найпростішим, вимагає підвищеної уваги конструктора до питань раціональної компоновки. При компоновці необхідно прагне до рівномірного розподілу потужності, що виділяється, за всім обсягом ЕА. Компоненти і ТЕЗ з великими тепловиділеннями необхідно розташовувати у верхній частині ЕА або поблизу стінок, критичні до перегріву компоненти і ТЕЗ - в нижній частині, захищати тепловими екранами.

Примусове повітряне охолоджування автономними вентиляторами і безпосередньою подачею повітря від центрального кондиціонера широко практикується в ЕА з тепловиділеннями не більше 0,5

. Недоліками повітряного охолоджування є: ускладнення конструкції, підвищена запилена, поява вібрацій в результаті роботи вентиляторів, нерівномірність розподілу повітря, що охолоджує, і так далі

Системи охолоджування, що залишилися, є ще складнішими і застосовуються в складних ЕА.

Для проектованої акустичної системи вибираємо природне охолоджування оскільки щільність теплового потоку від охолоджуваних поверхонь не перевищує 0,05

, коефіцієнт заповнення блоку дуже низький.

Тепловими розрахунками необхідно підтвердити правильність вибраного способу охолоджування, інакше потрібно вибрати ефективніший спосіб охолоджування. Існуючі методики теплових розрахунків електронної апаратури різноманітні, але в більшості з них компоненти спільно з конструктивними елементами, на які вони встановлені, моделюються умовно нагрітою зоною. Методика, по якій проводився розрахунок, має погрішність не більше ±10%. Розрахунок проводився на ЕОМ за допомогою програми «TEPLO». Початковими даними до розрахунку є:

- розміри блоку;

- температура навколишнього середовища;

- потужність, що розсіюється в ДП;

- дані про елементи, критичні до перегріву і так далі;

Результати розрахунку приведені в додатку A. По результатах можна зробити висновок про можливість застосування в проектованому виробі природного охолоджування, оскільки отримані результати повністю задовольняють технічному завданню.

2.7 Розрахунок надійності РЕА

Надійність РЕА – це властивість виконувати задані функції, зберігаючи експлуатаційні показники в допустимих межах протягом необхідного проміжку часу, і можливість відновлення функціонування, втрачена по тих або інших причинах.

У будь-який момент часу РЕА може знаходиться в справному або несправному стані. Якщо РЕА в даний момент часу задовольняє всім вимогам, встановленим як відносно основних параметрів, так і відносно другорядних параметрів, що характеризують зовнішній вигляд і зручність в експлуатації, то такий стан називають справним станом. Відповідно до цього визначення несправний стан – стан РЕА, при якому вона в даний момент часу не задовольняє хоч би одній з цих вимог.

Працездатність – стан РЕА, при якому вона в даний момент часу відповідає всім вимогам відносно основних параметрів, що характеризують нормальне протікання процесів.