Файл: 1. Техникоэкономический анализ задания 1 Анализ задания и обоснование актуальности темы работы.rtf

Мт – материалоемкость;

Sб - себестоимость изделия;

0.3, 0.4 - соответствующие коэффициенты весомости.

Следует особо отметить, что выше приведенные показатели используются в относительных единицах, называемых частным уровнем конструкции и данному свойству:

YKi=Pi/Bi, (2.7)

где: Pi - показатель i-го свойства, оцениваемой конструкции;

Bi - показатель i-го свойства базовой конструкции.

Влияние каждого из критериев на общую совокупную оценку различно и зависит от вполне конкретных обоснованных требований, строго дифференцированный подход предусматривает введение коэффициентов весомости. При их выборе руководствуются следующими положениями:

• 
  наибольший коэффициент весомости ;
  
• 
  показатели одинаковой весомости имеют одинаковые коэффициенты весомости;
  
• 
  коэффициент весомости всех рассматриваемых свойств отвечает условию:
  

mi=1 - для комплексного показателя качества

mj=1 - для частных показателей качества.
Kn=0.2N3+0.3G + 0.3No + 0.2T,
Кn = 0,2*1,2 + 0,3*0,26 + 0,3*0,42 + 0,2*0,79 = 0,6.

2.6 Оптимизация конструкции в соответствии с выбранным критерием качества
Проанализировав выбранный критерий качества, можно провести оптимизацию конструкции, которая удовлетворяла бы требованиям, предъявляемым к РЭА подобного типа.

Конструкция цифрового УКВ - приемника должна обеспечивать:

• 
  надежность;
  
• 
  низкую стоимость;
  

• 
  максимальную ремонтопригодность;
  
• 
  высокие эргономические показатели.
  

Особое внимание при конструировании радиоэлектронной аппаратуры уделяется технологичности конструкции отдельных узлов, деталей и приборов в целом, так как технологичность конструкции существенно сказывается на качестве сборки, ее трудоемкости и себестоимости. Необходимо стремится к тому, чтобы во вновь создаваемых конструкциях в максимальной степени использовались стандартные и нормализованные детали, а также детали и узлы из ранее спроектированных конструкций, с целью сокращения затрат на разработку и освоение.

Компоновка панели управления (панель передняя) имеет целью достичь внешней выразительности аппарата и разделить элементы управления по функциональному назначению.

При конструировании и компоновке должны быть учтены требования оптимальных функциональных связей между модулями и их стабильность и устойчивость,

---

требования прочности жесткости, помехозащищенности и нормального теплового режима, требования технологичности, эргономики, удобства эксплуатации и ремонта.

Проектируемый прибор относится к переносной РЭА, поэтому необходимо стремится к тому, чтобы конструкция источника питания была удобной при эксплуатации, переноски и хранения. Поэтому считаю, что использование специально изготовленного корпуса целесообразнее, чем использование унифицированных корпусов. Корпус можно изготовить из пластмассы для уменьшения массы.
2.7 Компоновка прибора
2.7.1 Выбор метода конструирования прибора

Просмотрим конструкции блоков РЭА обработки цифровых сигналов, выполненные на элементной базе в виде ИС различного рода интеграции, в том числе БИС, СБИС и дискретных ЭРЭ. При проектировании современной РЭА на базе ИС применяют в основном три варианта конструкций блоков: книжный, разъемный и кассетный.

Книжный вариант конструкции блока – это пакет функциональных узлов, шарнирно соединенных между собой. Электрическое соединение узлов в таком блоке осуществляется с использованием объединительной платы гибкими печатными, ткаными или опрессованными кабелями, а также объемными проводниками. Конструкция книжного варианта блока достаточно сложна, но позволяет получать высокое значение коэффициента заполнения. Книжный вариант конструкции обеспечивает свободный доступ к ИС и микросборкам, навесным элементам и монтажным электрическим соединениям, находящимся во включенном состоянии.

Разъемный вариант конструкции блока также представляет собой набор функциональных узлов с разъемами врубного типа. Конструкция отличается простотой, высокой технологичностью и ремонтопригодностью, однако, имеет сравнительно низкую надежность разъемного соединения и меньшее значение коэффициента заполнения по сравнению с книжным вариантом.

Кассетный вариант конструкции блока сочетает в себе книжный и разъемный варианты конструкции, обеспечивает функциональную законченность составных частей блока за счет объединения ячеек в кассету и их легкосъемность.

Существующие методы конструирования РЭА подразделяются на три взаимосвязанные группы:

- по видам связей между элементами;

- по способу выявления и организации структуры связей между элементами;

---

- по степени автоматизации конструирования РЭА зависит от назначения аппаратуры и ее функций, преобладающего вида связей, уровня унификации, автоматизации и т.д.

Так, при конструировании устройств с применением ИС применяют топологический метод (преобладают физические связи), функционально-модульный (в качестве функциональных модулей используются ИС), автоматизированный (размещение ИС на плате, трассировка соединений выполняется с помощью ЭВМ).

Рассмотрим кратко методы конструирования РЭА.

Геометрический метод. В основу метода положена структура геометрических и кинематических связей между деталями, представляющая собой систему опорных точек, число и размещение которых зависит от заданных степеней свободы и геометрических свойств твердого тела.

Принцип геометрического метода исходит из основных положений геометрии. Любая точка, расположенная в пространстве обладает тремя степенями свободы. Тело же имеет шесть степеней свободы.

Геометрический метод конструирования целесообразно применять для конструкций, в которых должно соблюдаться точное взаимоположение деталей или обеспечиваться их точное перемещение.

Машиностроительный метод. В основу этого метода положена структура механических связей между элементами, представляющая собой систему опорных поверхностей. Машиностроительный метод используется для конструирования устройств и элементов РЭА, которые несут большие механические нагрузки и в которых неизбежны вследствие этого большие деформации. При этом точечные опоры, принятые в геометрическом методе, оказываются нецелесообразными, так как могут перегружаться, поэтому их заменяют опорными поверхностями.

Топологический метод. В основу метода положена структура физических связей между ЭРЭ. Топологический метод, в принципе, может выявляться для выявления структуры любых связей, однако, конкретное его содержание проявляется там, где связности элементов может быть сопоставлен граф.

Метод проектирования моноконструкций. Основан на минимализации числа связей в конструкции. Он применяется для создания функциональных узлов, блоков, РЭА на основе оригинальной несущей конструкции в виде моноузла (моноблока) с оригинальными элементами. Разработка моноконструкций РЭА связано с многочисленными трудностями и имеет ряд недостатков, а именно: значительное время конструирования и внедрение в серийное производство, ограниченные возможности типизации и унификации, недостаточно высокая надежность, низкая степень ремонтопригодности, сложность внесения изменений в электрическую схему без переделки конструкции, значительная стоимость разрабатываемых и изготавливаемых конструкций.

---

Базовый (модульный) метод. В основу метода положен модульный принцип проектирования. Деление базового метода на разновидности связано с ограничениями, схемной и конструкторской унификацией структурных уровней. Базовый метод является основным при проектировании современной РЭА.

Вывод: рассмотрев различные методы конструирования, выбираем базовый (модульный) метод. Так как, разрабатываемое изделие будет состоять из нескольких печатной платы.

2.7.2 Выбор элементов и материалов

В качестве элементной базы предлагаю использовать следующие радиоэлементы.

Так например:

- постоянные резисторы – МЛТ-0,125;

- подстроечные резистор – СП3-38В;

- конденсаторы – К10-17Б;

- электролитические конденсаторы – К50-53;

- диоды – КД522А;

- микросхемы:

DA1 - К174ПС1;

DA2 - К174ХА6;

DA3 - КР142ЕН5А;

DA4 - КР544УД2;

DD1 - PCF8583;

- транзисторы – VТ1-КП303, VТ5-КТ3102, VТ3 - 3107;

- резонаторы и фильтры – 1ВQ1-21 МГц, 1ВQ2-32768 Гц, 1ZQ1-10,7 МГц.

Материал для изготовления печатной платы – двусторонний стеклотекстолит, толщиной 1,5 мм.

Для изготовления корпуса рекомендуется использовать пластмассу.

Припой – ПОС – 61.
2.7.3 Описание конструкции прибора

Конструкция изделия представляет собой моноблок.

Все элементы схемы, кроме гнезда сетевого шнура, установлены на печатной плате А3 размером 180х60 мм согласно монтажной схемы. Гнездо сетевого шнура расположено на задней крышке корпуса.

Печатная плата А3 расположена параллельно передней крышке корпуса, в ней имеются отверстия под индикатор, светодиоды, переключатели.

Платы А1, А2 расположены между верхней и нижней крышками параллельно друг другу и закреплены между собой стойками.

Габаритные размеры приемника:

230х65х130 мм.
3 4



2 1

Рисунок 2.3 – УКВ-приемник (схематические изображение)

1 – Передняя панель приемника

2 – Индикатор

3 – Светодиоды

4. 
   - Переключатели
   

2.8 Расчет теплового режима
В большей части РЭС лишь несколько процентов подводимой мощности расходуется на полезное преобразование сигнала, остальная часть выделяется в виде тепловой энергии. Температурный режим ограничивает степень уменьшения размеров РЭС, приходится предусматривать охлаждение, что приводит к увеличению веса и габаритов и стоимости.

---

Перенос тепловой энергии из одной части РЭС в другую ее часть или в окружающую среду называют теплообменом. Температурное состояние, то есть пространственно-временное изменение температуры, называют тепловым режимом РЭА.

Перенос тепловой энергии осуществляется теплопроводностью (кондукцией), конвекцией и излучением. В реальных условиях все три способа переноса энергии существуют одновременно и в совокупности определяют тепловой режим РЭС.

Относительно точный расчет теплоотдачи возможен только для тел простой геометрической формы, п.э. расчет теплоотвода в РЭС носит оценочный характер, необходимый для установления исходных параметров конструкции.

Комплекс мероприятия, направленных на снижение температуры, сложен и требует значительных материальных затрат, поэтому в процессе разработки РЭС необходимо уделять внимание экономически обоснованному решению задачи теплоотвода. По соображениям экономичности, прежде всего, нужно стремиться к созданию естественной конвекции, принимая меры по интенсификации передачи тепла другими способами (излучением и теплопроводностью).

От наружных поверхностей РЭС при нормальных климатических условиях и при естественном охлаждении около 80% тепла отводится за счет конвекции, приблизительно 10% излучением и 10% за счет теплопроводности.

Улучшить передачу тепла от теплонагруженных к более холодным и теплоемким элементам можно за счет снижения тепловых сопротивлений. Малые тепловые сопротивления от корпуса ко всем элементам конструкции способствуют выравниванию температуры. В некоторых случаях передача кондукцией является единственно возможной (например, в герметичных блоках). Большое значение имеют тепловые контакты в соединительных узлах мощных транзисторов с радиаторами. Бели между металлическими поверхностями находится изоляционная прокладка, лак, краска, то тепловое сопротивление увеличивается в сотни раз. Наиболее подходящими металлами, обеспечивающими малое контактное тепловое сопротивление, являются медь и алюминий.

Задача расчета

Из анализа теплового режима блока и максимально допустимой температуры эксплуатации ЭРЭ выявлено, что наиболее теплонагруженными элементами является микросхема ТDA 15-52Q, для которой необходим теплоотвод – радиатор. Для определения габаритов и конструкции радиатора проведем тепловой расчет.

Исходные данные

1. Мощность рассеивания м/с: Р₀= 4 Вт

2. Средне интегральная температура корпуса м/с: tок = 70

---