4. Расчет систем экранирования модулей 

  В разрабатываемом  приборе отсутствуют источники  электромагнитных колебаний, способных повлиять на работу окружающих электронных приборов, поэтому систем экранирования от излучения не требуется.

  В электрической  части прибора в качестве информационных сигналов используются напряжения логических уровней цифровых схем малочувствительные к внешним воздействиям, поэтому защитного экранирования от внешних источников излучения не устанавливаем. 
 

   

  5. Расчет печатных плат на виброустойчивость и

  вибропрочность

 

  В качестве расчетной схемы рассматривается упрощенная модель в виде прямоугольной пластины с размерами a*b, толщиной h с различными схемами закрепления по контуру. При равномерном нагружении печатной платы на её поверхности радиоэлементами её собственная частота в герцах будет равна: 

  Размер  печатной платы 120*130*2 мм. 

  Масса печатной платы: 

  m_п=a*b*h*р,                                                (17)

  где a - длина платы, м;

        b - ширина платы, м;

        h - высота платы, м;

        р - удельный вес материала печатной платы, кг/м³;

     р =2050 кг/м³ (для стеклотекстолита);    

        

  m_п=(0,120*0,130*0,002 )*2050  =0,06 (кг). 

  Собственная частота колебаний печатной платы: 

   ,                                                (18) 

     где - удельный вес материала печатной платы, Н/м³;  Н/м³;

           g - ускорение свободного падения, м/с²;  g = 9,8 м/с²;

     Kв – коэффициент, учитывающий относительный вес навесных элементов 

                                                                                                  (19)                                       

         где m_э - масса навесных электронных радиоэлементов, г;  m_э=60г; 

   

 

  Считая, что  плата опёрта по всему контуру, получаем коэффициент способа закрепления печатной платы: 

   ,                                               (20) 

  где a - длина платы, м;

     b - ширина платы, м; 

  

 

        D - цлиндрическая жесткость печатной платы:

   ,                                               (21) 

  где Е - модуль упругости материала печатной платы, Па;  Е = 3,02*10¹⁰ Па;

           h - толщина печатной платы, м;

      - коэффициент Пуассона;  (стеклотекстолит) ;  

  

(Н*м). 
 

  

(Гц). 

  Амплитуда колебаний при вибрациях на собственных  частотах при коэффициенте перегрузки n=3 

   ,                                             (22)

  где n – коэффициент перегрузки; n=8; 

  

(мм)

  Коэффициент динамичности: 

   ,                                 (23) 

  где Е - показатель затухания колебаний;  Е = 0,06;

         - частота  вынужденных колебаний печатной  платы, Гц;

        f = 50 Гц; 

  

. 

  Динамический  прогиб в центре печатной платы: 

   ,                                                 (24) 

  

(мм). 

  Эквивалентная, равномерно-распределенная в плоскости нагрузка: 

   ,                                                  (25) 

где с₁ - коэффициент, учитывающий способ закрепления печатной платы.

  Для случая операния печатной платы по контуру  при,     

   ,                                             (26)

  где а и b длина и ширина платы, м; 

  с₁ =0,00406+0,018*lg(130/120)=0,005. 

  

(Па). 

  Максимальный  распределенный изгибающий момент: 

   ,                                                (27) 

  где c₂ - коэффициент, учитывающий способ закрепления печатной платы.

  Для случая операния печатной платы по контуру  при соотношении   

   ,                                             (28) 

  с₂ =  0,0479+0,018*lg(130/120)= 0,03. 

  

(Н). 
 

  Максимальное  динамическое напряжение изгиба печатной платы 

   ,                                             (29) 

  

 (МПа). 

  Условие вибропрочности: 

   ,                                              (30) 

  где - придел выносливости материала, Па; = 105 МПа (стеклотекстолит);

     - коэффициент запас прочности,  = 2;

       

  

(МПа). 

  Условие вибропрочности:

  

. 

  Проверяем это условие: 

  0,24 МПа < 52,5 МПа. 

  Условие вибропрочности выполняется. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

  6. Расчет системы охлаждения путём естественной вентиляции корпуса 

  Данный  прибор будет охлаждаться естественной вентиляцией корпуса.

  Устанавливаем в первом приближении температуру стенок приборного корпуса: 

   ,                                              (31) 

  где - температура нагретой зоны, К;

         - максимальная  температура в помещении, К;

  

(К).

  Используя известное неравенство, выясняем закон, применяемый при расчете теплопередачей конвекцией для прибора высотой 0,048 м. 

   ³ ,                                              (32)

  где h - высота корпуса;

  

,

  

. 

  Как видно, неравенство выполняется, поэтому теплообмен подчиняется закону 1/4 и расчёт мощности рассеяния тепла ведётся по следующей формуле: 

   ,                (33) 

  где -степень черноты излучающей поверхности;

      - площадь  теплоотводящей поверхности, ;

      - табличный  коэффициент, учитывающий параметры  среды;  = 1,34;

      , - площади вертикальных и горизонтальных стенок корпуса,м²;

      - высота  прибора, м; = 0,048, м;

      - ширина  прибора, м; = 0,145, м.

  Выбираем  Е =0,2

      = 0,07, м²;

      = 0,0038, м²;

      = 0,07, м²; 

(Вт). 

  Для получения  мощности проверим температуру нагретой зоны.

  Определим площадь нагретой зоны: 

   ,                                       (34)

  где К_з - коэффициент заполнения аппаратуры элементами; 

                                                        Kз=Vзэ/Vк                                            (35)

     где Vзэ – объем занимаемый элементами прибора;  Vзэ=0,0007 (м³)

     Vк  – объем корпуса;  Vк=0,00007 (м³) 

     К_з =0,0007/0,00007=10; 

  

0.047(м²). 

  Полученный  результат удовлетворяет заданным условиям, так как допустимое расхождение ±10 С. 

  В данном случае ∆T= 20 C, а рассеиваемая удельная мощность составляет 2.5 . Исходя из этого делаем вывод что работа прибора возможна без вентиляции. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

  7. Расчет корпуса 
 

  Корпус  рассчитывается на статическую прочность. Определяем действующий в сечении  стенки момент: 

   ,                                              (36)