Разработка конструкции системы видеонаблюдения Циклоп (стр. 4 из 8)
1. Наименование изделия: блок управления «Циклоп».
2. Предназначен для автоматического управления системы видеонаблюдения.
3. Прибор относится к группе наземной переносной РЭА. Габаритные размеры: не более 200´150´100 мм. Масса не более 1 кг. Конструкция прибора должна предусматривать возможность программирования с пульта дистанционного управления, а также возможность подключения излучателей для управления РЭА.
4. Категория размещения – 4 (для эксплуатации в помещениях с искусственно регулируемыми климатическими условиями, отсутствие прямого солнечного излучения, атмосферных осадков, ветра песка и пыли, отсутствие конденсации влаги).
5. Вариант исполнения – ТМ (для макроклиматического района с тропическим морским климатом).
6. Температура внешней среды может изменяться от 00С до 450С. Относительная влажность воздзуха до 90% при температуре окружающей среды +350С.
7. Программа выпуска – 1000 штук/год.
8. Среднее время наработки на отказ – не менее 30 тыс. ч. ЗИП не предусматриваются.
9. Материал корпуса – силумин АЛ34 (ВАЛ5), ГОСТ 2685 – 75 [4].
10. Гарантийный срок эксплуатации – 1 год.
3 РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ ИЗДЕЛИЯ
Корпус прибора должен обеспечивать жесткое закрепление печатной платы и элементов объемного монтажа, защиту платы и ЭРЭ от внешних климатических и механических воздействий. Кроме того, корпус должен быть технологичен, экономически выгоден, обеспечивать требования ремонтопригодности и удобства в эксплуатации.
Прибор предполагает использование в условиях тропического морского климата, это говорит о том, что возможно воздействие влаги и вредных коррозионных веществ на элементы конструкции. Материал корпуса – cплав АЛ34, ГОСТ 2685 – 75, предназначен для литья крупных корпусных деталей, сложных по конфигурации. Сплав АЛ34 является сплавом на основе Al-Si (силумин) отличается высокими литейными свойствами и герметичностью изготовленных отливок. У силуминов удовлетворительная коррозионная стойкость. Обрабатываемость резанием, в термически обработанном состоянии — удовлетворительная. Все элементы корпуса изготавливаются литьем под давлением. После литья поверхности, требующие дополнительной обработки, обрабатывают шлифованием. На основании корпуса создается ступенька, с которой будет контактировать медный островок на плате – теплоотвод для стабилизатора напряжения [4].
Для обеспечения герметичности корпуса между его основанием и крышкой предусмотрена уплотнительная прокладка из резины СКБ ГОСТ 2915-75 [5] (синтетический каучук бутадиеновый). Данный вид герметизации выбран т. к. необходимо создать разборную конструкцию, а герметизация пайкой и сваркой не обеспечивает данного требования. Перед установкой платы в корпус необходимо одеть на разъемы, фотоприемник и индикатор прокладки (их чертежи приведены в приложении Д).
Для улучшения коррозионной стойкости и придания корпусу удовлетворительных декоративных свойств на него необходимо нанести покрытия. Для этих целей используется покрытие из 2-х слоев:
- грунтовка ЗП-09Т ТУ 6-10-1155-76 цвет желтый. Матовое, твердое, механически прочное, эластичное покрытие. Назначение - самостоятельное покрытие для защиты от коррозии металлических деталей при временном хранении и при транспортировке. Температурный диапазон применения - от минус 60 до плюс 150°С. Толщина слоя – от 15 до 20 мкм.
- краска П-ЗП-219 ТУ 6-10-1597-76 цвет белый. Ровное, однородное покрытие, обладает защитно-декоративными свойствами. Назначение: изделия из стали, магния, алюминия и его сплавов, электробытовые машины и приборы. Температурный диапазон применения – от минус 60 до плюс 100°С. Толщина слоя – от 50 до 80 мкм.
Выбираем коробчатый тип корпуса. Корпус состоит из двух частей: несущей конструкции (основания) и верхней крышки. На основании корпуса создается прижимная ступенька для контакта с островком меди – теплоотводом. Кнопки SB1 – SB2 монтируются в отверстия в корпусе, диаметр отверстий определяется исходя из крепежных параметров кнопки. После сверления отверстий необходимо произвести удаление заусенцев. Надписи на лицевой панели маркировать как указано на рисунке 3.1 краской БМ черной, ТУ029-02-859-78. Шрифт 5 по ГОСТ 2.304-81, тип А без наклона.
Рисунок 3.1 – Лицевая панель
Надписи на задней стенке маркировать как показано на рисунке 3.2 таким же образом, как и лицевую панель.
Рисунок 3.2 – Задняя стенка
Размеры корпуса – 105х150х30 мм. Размер 105 мм обусловлен габаритами платы, т.к. на краях установлены разъемы и фотоприемник которые должны быть доступны для коммутации. Размер 150 мм получен путем сложения размера платы (100 мм) и посадочного места для кнопок. Расположение корпуса – вертикальное (данное расположение улучшает устойчивость корпуса), обусловлено расположением платы. Плата устанавливается вертикально, табло индикатора должно быть направлено вверх. Корпус изготавливается без перфорационных отверстий, т.к. мощность, потребляемая устройством мала. К тому же, дополнительные отверстия способствуют лучшему проникновению в корпус агрессивных веществ, пыли и влаги, что в условиях тропического морского климата будет недопустимо.
Способ охлаждения в корпусе — естественный воздушный. В применении устройств амортизации нет необходимости, так как не предполагается, что разрабатываемое устройство будет подвергаться значительным механическим нагрузкам во время эксплуатации.
Плата крепится к основанию на стойки винтами М3-6gЧ10 ГОСТ1476-84 [4]. Затем в основание корпуса вставляются резиновые вставки, ложится резиновая прокладка, а затем устанавливается крышка. Перед установкой крышки на корпус необходимо установить на ее кнопки, а затем произвести распайку соединительных проводников. В качестве соединительных проводников используется провод МГШВ 0,12 ГОСТ 10349 – 79 [6].
Материл, из которого изготавливается печатная плата – стеклотекстолит, марка СФ-2-20Г-1,5 ГОСТ 103160 – 78 [6]. Метод изготовления печатной платы - комбинированный позитивный, так как необходимы металлизированные отверстия. Использование этого метода дает возможность выполнить печатный монтаж с высокой разрешающей способностью. Рисунок формируется путем фотолитографии.
Использование ЧИП элементов для поверхностного монтажа снижает площадь печатной платы. Пайка установленных на плате поверхностно-монтируемых элементов ведется методом оплавления в печи, остальных (компоненты, монтируемые в отверстия) – индивидуальной пайкой паяльником. Сегментный индикатор и фотоприемник устанавливаются на плату с одной стороны, а все остальные компоненты с другой. Выводы фотоприемника формуются таким образом, что бы его корпус лежал на плате, а лицевая сторона не выступала за пределы платы.
Травление платы осуществляется согласно чертежам ПП, островок меди, создаваемый в области стабилизатора напряжения является теплоотводом. После травления платы необходимо провести ее лужение припоем ПОС 61 ГОСТ 21931 – 76 [6]. При установке стабилизатора его необходимо приклеить к островку меди клеем 88Н ТУ 38-105-1061-76. Затем производится покрытие платы лаком УР – 231 ТУ 6-10-863-76 (бесцветный) для улучшения коррозионной стойкости элементов монтажа. Необходимо учесть то, что попадание лака на медный теплоотвод недопустимо, т. к. это ухудшит его теплопроводящие свойства.
Для соединения прибора с датчиком используется кабель типа STP2S – экранированная витая пара. Количество пар – 2. Это дает возможность не меняя кабель, при выходе из строя рабочей витой пары, заменить ее на резервную. Экранированная витая пара имеет защиту от электромагнитных помех и обеспечивает высокое качество передачи данных. Этот же кабель используется и для связи прибора со светодиодами.
Надписи, поясняющие назначения разъемов и кнопок выполнены краской ЧМ, черной ТУ 029-02-859-78. Надписи наносятся непосредственно над элементами управления или под элементами коммутации.
4 КОНСТРУКТОРСКИЕ РАСЧЕТЫ
4.1 Расчет объемно-компоновочных характеристик устройства
Исходные данные для расчета:
К - коэффициент заполнения, К = 2…3, принимаем К = 3;
Суммарная площадь занимаемая радиоэлементами на плате (таблица 1.2), SΣ = 3500 мм2;
- суммарный объем всех ЭРИ, установленных на плате (таблица 1.2), 
; 
- суммарная масса всех ЭРИ, установленных на плате, (таблица 1.2), 
;Находим общую площадь платы:
мм2, (4.1) 
мм2.Согласно ГОСТ 10317-79 принимаем размеры платы 100x100 мм.
Коэффициент заполнения устройства по объему: