Блок контролю та управління пристрою безперебійного живлення ПБЖ-12 (стр. 8 из 13)
Z1 = (100 + 712,5) / (ln (100/0,45)) =150,36
|150,36 - 100|=50,36>1
Z2 = (150,36 + 712,5) / (ln (150,36/0,45) =148,5
|148,5-150,36|=1,86>1
Z3 = (148,5+712,5) / (ln (148,5/0,45)) =148,47
|148,47-148,5|=0,03<1
0,03<1 - умова виконується. Тоді lмд = 148,47 см.
Тоді допустима довжина трьох паралельно розміщених провідників за формулою (2.14):
.Допустиму довжину шини землі визначимо за формулою:
(2.19)
де n - число ІС на друкованій платі, підключених до шини землі;
∆І - струм перемикання ІС;
LП - погонна індуктивність шини землі (LП= 13 нГн/см);
tФ - середня тривалість фронту сигналу, яка визначається за формулою:
(2.20)де tФ, tС - тривалість фронту і спаду імпульсу сигналу (tФ = 14 нс, tС = 14 нс).
нс.Підставивши дані у формулу (2.19) отримаємо:
м.Підводячи підсумки розрахунків по змінному струму можна виділити наступні вимоги до друкованих провідникам:
допустима довжина трьох паралельно розташованих сигнальних провідників - 20,63 см;
допустима довжина шини "землі" не повинна перевищувати 150 мм.
Наведені вимоги будуть враховані при компонуванні і трасуванні друкованої плати, щоб забезпечити нормальне функціонування пристрою.
2.6 Перевірочний розрахунок теплового режиму
Компоненти електронної обчислювальної апаратури функціонують в строго визначеному температурному діапазоні. Вихід температури за вказані межі може призвести до незворотних структурних змін компонентів. Температура впливає на електронні схеми, змінюючи параметри сигналів. При підвищеній температурі знижуються діелектричні властивості матеріалів, прискорюється корозія конструкційних матеріалів, контактів. При зниженій температурі тверднуть і розтріскуються гумові деталі, підвищується крихкість матеріалів. Різниця в коефіцієнтах лінійного розширення матеріалів може призвести до руйнування залитих смолами конструкцій і, як наслідок, порушення електричних з'єднань, зміни характеру посадок, ослаблення кріплення і т.п.
Нормальний температурний режим ЕОА - це такий режим, який при зміні в певних межах зовнішніх температурних впливів забезпечує зміну параметрів і характеристик конструкції, схем, компонентів, матеріалів у межах, вказаних в ТУ. Висока надійність і тривалий термін служби ЕОА будуть гарантовані, якщо температура середовища усередині ЕОА нормальна (20-25 °С) і змінюється не більше ніж на 2°/г. Забезпечення нормального теплового режиму призводить до ускладнення конструкції, збільшення габаритів і маси, введення додаткового обладнання, витрат електричної енергії. Для підтримки нормального теплового режиму використовують природне охолодження, примусове повітряне та водоповітряне охолодження, примусове охолодження з допомогою рідкого хладагента та інше.
При природному охолодженні теплонавантажені елементи охолоджуються за рахунок природної конвекції повітря, теплопровідності і випромінювання. Метод охолодження, як найпростіший, вимагає підвищеної уваги конструктора до питань раціонального компонування. При компонуванні необхідно прагнути до рівномірного розподілу потужності, що виділяється, по всьому об'єму ЕА. Компоненти та ТЕЗ з великими тепловиділеннями необхідно розташовувати у верхній частині ЕА або поблизу стінок, критичні до перегріву компоненти й ТЕЗ - у нижній частині, захищати тепловими екранами.
Примусове повітряне охолодження автономними вентиляторами і безпосередньою подачею повітря від центрального кондиціонера широко практикується в ЕА з тепловиділеннями не більше 0,5
. Недоліками повітряного охолодження є: ускладнення конструкції, підвищена запиленість, поява вібрацій в результаті роботи вентиляторів, нерівномірність розподілу охолоджуючого повітря і т.д.Системи охолодження, що залишилися, є ще більш складними і застосовуються у складних ЕА.
Для проектованого блоку контролю та управління вибираємо природне охолодження, тому що щільність теплового потоку від охолоджуваних поверхонь не перевищує 0,05
, коефіцієнт заповнення блоку дуже низький.Тепловими розрахунками необхідно підтвердити правильність обраного способу охолодження, в іншому випадку потрібно вибрати більш ефективний спосіб охолодження. Існуючі методики теплових розрахунків електронної апаратури різноманітні, але в більшості з них теплонавантажені компоненти разом з конструктивними елементами, на які вони встановлені, моделюються умовно нагрітої зоною. Методика, за якою проводився розрахунок, має похибку не більше ±10%. Розрахунок проводився на ЕОМ за допомогою програми "TEPLO". Вихідними даними до розрахунку є:
тип використовуваного корпусу;
розміри блоку;
температура навколишнього середовища;
потужність, що розсіюється в блоці;
дані про елементи, критичних до перегріву і т.д.
Результати розрахунку наведені в додатку A. За результатами можна зробити висновок про можливість застосування в проектованому виробі природного охолодження, тому що отримані результати повністю задовольняють технічним завданням, а саме:
температура нагрітої зони, оС - 30.15;
температура повітря, оС - 30.14;
температура поверхні елементів, оС - 30.66.
2.7 Розрахунок надійності блоку
Надійність ЕА - властивість виконувати задані функції, зберігаючи експлуатаційні показники в допустимих межах протягом необхідного проміжку часу, і можливість відновлення функціонування, втраченого з тих чи інших причин.
У будь-який момент часу ЕА може знаходиться в справному або несправному стані. Якщо ЕА 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 з цим визначенням несправний стан - стан ЕА, при якому вона в даний момент часу не задовольняє хоча б однієї з цих вимог.
Працездатність - стан ЕА, при якому вона в даний момент часу відповідає всім вимогам щодо основних параметрів, що характеризують нормальне протікання процесів.
Відмова - подія, що складається у повній або частковій втраті працездатності системи.
За характером зміни параметрів до моменту виникнення відмови діляться на раптові - в результаті миттєвої зміни одного або кількох параметрів елементів і поступові - в результаті поступової зміни параметрів елементів до тих пір, поки значення одного з параметрів не вийде за деякі межі, що визначають нормальну роботу елементів.
За характером усунення відмови ділять на стійкі та ті, що самоусуваються. Для усунення стійких відмов необхідна його регулювання або заміна, а самоусуваються відмови усуваються без втручання оператора.
За зовнішніми проявами відмови ділять на явні - виявляються при зовнішньому огляді і неявні - виявляються спеціальними методами контролю.
Поняття "відмова" дозволяє розглянути основні експлуатаційні властивості ЕА: безвідмовність, ремонтопридатність, довговічність, збереженість.
Безвідмовність - властивість ЕА безперервно зберігати працездатність в заданих режимах і умовах експлуатації протягом заданого інтервалу часу. Під ремонтопридатністю розуміють властивість пристрою, що полягає у пристосуванні до попередження відмов, виявлення причин їх виникнення і усунення їхніх наслідків шляхом проведення ремонтів і технічного обслуговування. Довговічність характеризує властивість виробу зберігати працездатність до настання граничного стану. Збереженість - властивість виробу зберігати значення параметрів при зберіганні та транспортуванні.
У цьому проекті оцінюється структурна надійність блоку контролю та управління. Структурна надійність ЕА - її результуюча надійність при відомій структурній схемі і відомих значеннях надійності всіх елементів, що становлять структурну схему. При цьому під елементами розуміється як інтегральні мікросхеми, резистори, конденсатори і т.п., що виконують певну функцію і включені в загальну електричну схему, так і елементи допоміжні, що не входять в структурну схему: паяні сполуки, роз'ємні, елементи кріплення та інше.
Розрахунок проводиться на ЕОМ за допомогою програми "NADEG". Вихідними даними до розрахунку є дані про типи використовуваних елементів і їх кількість.
Результати розрахунку наведені в додатку Б. За результатами (після 100000 годин роботи - середня ймовірність безвідмовної роботи 90,34%) можна зробити висновок про те, що отримані дані задовольняють вимогам ТЗ на розробку.
3. Розробка технології виготовлення блоку
3.1 Структура технології виготовлення блоку
Технологія виготовлення блоку, що розроблюється, повинна бути спрямована на максимальне використання типових технологічних процесів виготовлення і збірки, скорочення термінів виробництва, мінімізацію витрат матеріалів, забезпечення мінімальної вартості і високої якості виробу.
Відповідно до технічного аналізу виробу, у виборі типу виробництва слід орієнтуватися на серійне багатономенклатурне виробництво. Це накладає певні обмеження на вибір способів виготовлення і застосовуваного технологічного устаткування.
Технологічна схема виготовлення блоку представлена на рисунку 3.1 Усі технологічні процеси та операції при виготовленні блоку можна розбити на наступні групи операцій: