Выбор и обоснование принципа конструирования

Конструкторская часть.

Принципы конструирования, методы компоновки, материалы и особенности конструкции, способы и типы соединений, защита от КФВС.

Выбор и обоснование принципа конструирования

В настоящее время принципы конструирования подразделяются на:

1. Моносхемный

2. Каскадный

3. Функциональный

4. Функционально-узловой

Моносхемный принцип конструирования заключается в том, что полная принципиальная схема радиоэлектронного аппарата располагается на одном шасси или печатной плате. Поэтому выход из строя каждого элемента приводит к сбою всей системы. Оперативная замена вышедшего из строя элемента затруднена из-за сложности его обнаружения. Этот принцип в настоящее время используется только в несложных радиоэлектронных устройствах.

В случае каскадного принципа конструирования принципиальная схема разделяется на более мелкие части – каскады. Изделия, выполненные по этому принципу, имеют большое количество межкаскадных электрических соединений и крепёжных деталей. Всё это увеличивает массу и объём, ухудшает электрические параметры из-за дополнительных переходных сопротивлений и паразитных ёмкостей. Принцип каскадно-узловой находит ограниченное применение.

При функциональном принципе конструирования на каждой из печатных плат располагается часть принципиальной схемы электронного устройства, имеющая четко выраженные входные и выходные характеристики. Деление на узкоспециальные части приводит к различным габаритам и средствам электрического и механического сопряжения.

Функционально-узловой принцип конструирования. Принципиальная схема устройства при этом принципе расчленяется на отдельные функциональные группы, каждая из которых выполняет определённые функции и в дальнейшем эти функциональные группы получат законченное конструктивное оформление. При функционально-узловом принципе конструирования электронный аппарат создается путем сочленения функциональных узлов или модулей.

Проектирование современной РЭА - это сложный процесс, в котором взаимно связаны схемотехнические решения, конструкция аппаратуры и технология ее изготовления. Правильное понимание процесса конструирования РЭА возможно только при комплексном подходе, т.е. при учете взаимосвязи между схемой, конструкцией, технологией, производством и эксплуатацией.

Конструктивное исполнение радиоприёмников разных фирм-изготовителей различно. Одни придерживаются модульного принципа конструирования своих приёмников, когда каждое устройство раз-мещается на отдельной плате. Ряд фирм в конструировании ограничиваются одной платой, так называемой “main board”– главной, основной или базовой платой, на которой размещаются все радиоэлементы.

Так как разрабатываемое устройство с технической точки зрения является сложным, то из перечисленных методов для конструирования модуля сбора сообщений наиболее всего подходит функционально-узловой принцип.

Функционально узловой принцип конструирования, основан на объединении функционально законченных схем в узлы и их модульные компоновки. В РЭА используют пять модульных уровней ГОСТ 25122-82, которые автономно проектируются, изготавливаются и налаживаются. Каждому модульному уровню соответствует типовая конструкция, имеющая несколько вариантов исполнения. Типовые конструкции построены по принципу входимости модуля предыдущего уровня в модуль последующего уровня. Это позволяет выполнять компоновку машин единой системы в виде возрастающей конструкции по модульному принципу. Особенности модульного принципа – унификация размеров, электрических параметров, что позволяет использовать модули в различных конструкциях РЭА и автоматизировать их производство.

Модуль первого уровня – интегральные микросхемы и ЭРИ.

Модуль второго уровня – типовой элемент замены (ТЭЗ), осуществляющий операции логического преобразования информации. Основу конструкции ТЭЗ составляет двусторонняя или многослойная печатная плата.

Модуль третьего уровня – панели (блоки), содержащие элементы установки, крепления и электрического объединения ТЭЗ. Несущим элементом является металлическая рамка, на которой крепиться кожух с направляющими. Панели могут быть с двухрядным или однорядным расположением ТЭЗ. В каждом ряду размещается до 18-20 ТЭЗ.

Модуль четвёртого уровня – рама. Она имеет сварной каркас, в котором имеются окна для размещения панелей и устройств охлаждения.

Модуль пятого уровня – стойка (шкаф), которая служит для размещения рам с панелями и дополнительных устройств.

По ранее разработанной электрической принципиальной схеме моноблока сбора сообщений производится изготовление типового элемента замены, который является – модулем второго уровня.

Данный прибор должен отвечать требования бортовой аппаратуры, т.е. должен обладать минимальной потребляемой мощностью, минимальными габаритами и массой, надёжностью, высоким уровнем унификации.

Применение микросхем высокой степени интеграции даёт выигрыш в плане объёма и массы. С увеличением объёма несущей конструкции, а также за счёт корпуса и других приспособлений для защиты прибора от воздействий внешней среды, приходиться мириться с понижением показателей прочности, вибростойкости. Проблему уменьшения габаритов в блоке можно только при комплексном подходе: использование ИМС большой степени интеграции; отказ от совместного использования микросхем и дискретных элементов; широкое применение печатного монтажа и малогабаритных соединений.

Электромонтаж и электрические соединения занимают значительное пространство в конструкции блока. Для повышения надёжности, помехоустойчивости и уменьшения габаритов целесообразно использовать плату с печатным монтажом. Печатный монтаж является групповым монтажом, т.к. за один этап изготовления можно получить все токопроводящие линии. Печатный монтаж позволяет: обеспечить значительное повышение плотности межэлементных соединений и возможность миниатюризации схемы; стабилизировать повторяемость параметров устройств; повысить надёжность и качество разрабатываемой аппаратуры.

Проблема надёжности складывается из решения задач обеспечения нормального теплового режима, защиты аппаратуры от вредоносных внешних воздействий как климатических так механических, так и электрических, магнитных и электромагнитных полей. Вследствие уменьшения габаритов устройств в настоящее время увеличивается рассеиваемая ими мощность на единицу объёма и уменьшается эффективность отвода тепла за счёт конвенции и излучения

При проектировании устройств необходимо предусмотреть возможность быстро и без лишних затрат находить неисправности и повреждённые конструкции, а так же производить осмотры.

Технологичность конструкции МСС в существенной степени определяется рациональным выбором её структуры, которая должна быть

разработана с учётом автономного, раздельного изготовления и наладки её основных элементов, узлов, блоков. Конструкция тем технологична, чем меньше доводочных и регулировочных операций приходиться выполнять после окончания её сборки. В технологичной конструкции должны максимально использоваться унифицированные, нормализованные и стандартные детали и материалы.