Проектирование эквалайзера с активными фильтрами

л) Перегрев нагретой зоны Qз, оК:

м) Средний перегрев воздуха в блоке Qв, оК:

н) Удельная мощность элемента qэл, Вт/мм2температуру которого нужно определить

п) Перегрев поверхности элемента Qэл, оК:

(27)

р) Перегрев окружающей среды элемента Qэл, оК:

(27)

с) Температура корпуса прибора Тк, оК:

(28)

т) Температура воздуха в приборе Тв, оК:

(29)

у) Температура нагретой зоны Тз, оК

ф) Температуру корпуса микросхемы Тэл, оК:

Для нормального функционирования элементов устройства их температура не должна быть выше, оговоренной в ТУ. Это касается и материалов корпуса, а также элементов крепежа. Поверим соблюдение условий по формулам:

(32)

(33)

(34)

(35)

Подставляя значения в формулы 32 – 35 получаем:

(32)

(33)

(34)

(35)

Анализируя полученные данные, делаем вывод, что в нашем устройстве тепловые режимы не нарушат работоспособность изделия.

4.4 Расчет на механическое воздействие

Произведем оценку вибропрочности платы. Плата закреплена практически по всей площади. Данные для расчета следующие:

длина печатной платы 0.22 м;

ширина печатной платы 0.12 м;

толщина печатной платы 0.2 м;

коэффициент Пуасона 0.28;

масса печатной платы с элементами 300 г;

модуль упругости 3.2·1010 Н/м2;

возмущающая частота 30 Гц;

дикримент затухания материала 300;

виброускорение 19.6 м/с2.

а) Рассчитаем собственную частоту платы:

(36)

где: a - ширина печатной платы,

b - длина печатной платы,

М- масса печатного узла,

Д- цилиндрическая жесткость.

(37)

где: E – модуль упругости,

h – толщина платы,

V – коэффициент Пуансона,

Проверяем условие:

f0>>f

245.477>>30

условие выполняется.

б) Рассчитаем максимальный прогиб печатной платы по формулам:

(38)

где: - амплитуда вибросмещения основания

- коэффициент передачи по ускорению

(39)

где: a0(f) – виброускорение

(40)

где: - коэффициент расстройки

e - показатель затухания

К1, К2 – коэффициенты зависящие от закрепления платы

К1=1,2, К2=1,2

(41)

(42)

где: f - частота возмущения,

- дискримент затухания,

в) Определим допустимый прогиб печатной платы с радиоэлементами по формуле:

(43)

где: b – размер стороны печатной платы параллельно которой установлено большинство элементов:

Проверим выполнение условия:

Условие выполняется, дополнительных элементов для уменьшения механического воздействия не требуется.

4.5 Расчёт надёжности

а) Вычислим значение суммарной интенсивности отказов элементов устройства:

(44)

где - средне групповое значение интенсивности отказов элементов j,

nj - количество элементов в j группе,

kHj – коэффициент нагрузки элементов в j группе,

k – число сформированных групп однотипных элементов.

С использования обобщенного эксплуатационного коэффициента выполним приближенный расчет электрических режимов и условий эксплуатации элементов все нужные значения находятся в таблице 2:

(45)

где КЭ- обобщенный эксплуатационный коэффициент.

Для стационарной аппаратуры, работающей на открытом воздухе КЭ=2,5

Таблица 2 – параметры элементов

С учетом обобщенного эксплуатационного коэффициента:

б) Рассчитаем время наработки на отказ по формуле:

(46)

в) Рассчитаем вероятность безотказной работы за время t0 ,

t0 =30000 ч.

(47)

Расчет показал, что рассчитанная надежность больше, чем заданная.

4.6 Расчет показателей качества

а) Коэффициент применяемости деталей:

(48)

где: NТ ор =2 – число типоразмеров оригинальных деталей в изделии,

NT=3 – общее число типоразмеров деталей в изделии, без учета нормализованного крепежа:

б) Коэффициент применяемости электро радиоэлементов:

(49)

где: - количество типоразмеров оригинальных радиоэлементов в изделии

- общее количество типоразмеров радиоэлементов в изделии.

в) Коэффициент повторяемости деталей и узлов:

(50)

где NТ =3 – количество типоразмеров деталей,

ЕТ=1 – количество типоразмеров узлов,

Nд =4 – общее число деталей,

Е=1 – общее число узлов.

г) Коэффициент повторяемости радиоэлементов:

(51)

где NТэрэ=6 – количество типоразмеров радиоэлементов,

Nэрэ=71 – общее количество радиоэлементов,

д) Определим коэффициент механизации подготовки радиоэлементов к монтажу:

(52)

где Nмпэрэ=10 – число радиоэлементов, подготовленных к монтажу механизированным способом,

Nмэрэ=71 – число монтажных радиоэлементов

е) Коэффициент автоматизации и механизации монтажа изделия:

(53)

где Nав =230 – число соединений, полученных автоматизированным способом,

Nм =266 – общее число монтажных соединений,

ж) Определим комплексный показатель технологичности:

(54)

где Ki – i-й показатель качества,

Фi – функция, характеризующая весовую значимость i-го показателя качества,

и) Рассчитаем нормативный комплексный показатель:

(55)

где Ka – комплексный показатель изделия аналога

Ka=0.85,

Kсл – коэффициент сложности нового изделия по сравнению с изделием аналогом

Kсл=0.89,

Kту – коэффициент учитывающий изменения технического уровня основного производства завода- изготовителя нового изделия по отношению к заводу- изготовителю изделия аналога

Kту =0.82,

Kот, Kоп – коэффициент, учитывающий применение уровня организации производства и труда завода изготовителя нового изделия по отношению к заводу - изготовителю изделия аналога,

Kот=0.95,

Kоп=0.91,

Kпр – коэффициент учитывающий изменения типа производства (отношение коэффициента серийности нового изделия к тому же коэффициенту по изделию аналогу),

Kпр=0.7,

к) Определим технологичность изделия:

(56)

Так как К>1, то изделие технологично.

Выводы и заключения

Разработано устройство «Эквалайзер с активными фильтрами».

В процессе разработки были произведены необходимые расчёты такие как: конструкторские расчёты, электрических соединений, теплового режима, расчёт на механические воздействия, показателей качества, надёжности, подтверждающие что устройство разработано корректно.

Чертежи и пояснительная записка выполнены в соответствии со стандартами ЕСКД.

Литература

Tehnium, 1991, N 5, pag. 8-10. “Эквалайзеры” - РАДИО № 12, 1991 г.

Арзуманов С. “Электронная обработка гитарного сигнала” – http:/www.guitar

“Выдержки из ГОСТа по оформлению текстовых документов ГОСТ 2.105—95” – http:/www.standards

КОЗЛОВА. “Графический эквалайзер” - Радио, 1988г.

“Несущие конструкции РЭА” – под редакцией Овсищера.

“Разработка и оформление конструкторской документации РЭА” – под редакцией Романычевой Э.Т. Москва “Радио и связь” 1989г.

Уваров А. “P-CAD, ACCEL EDA. Конструирование печатных плат. Учебный курс.” – Санкт-Петербург “Питер”, 2001г.