Разработка блока управления электромеханическим замком

помощью штырькового разъема, а между базовым модулем и модулем звуковой и световой индикации посредством гибких монтажных проводов.

При данном разбиении схемы электрической принципиальной обеспечивается минимальное количество соединительных проводников, т.е. минимум электрических связей между узлами, высокая ремонтопригодность.

5 Выбор способов и средств теплозащиты,

герметизации, виброзащиты и экранирования

5.1 Выбор способов охлаждения на ранней стадии

проектирования

Для обеспечения нормального теплового режима необходимо выбрать такой способ охлаждения блока управления электромеханическим замком (далее "блока"), при котором количество тепла, рассеиваемого в окружающую среду, будет равным мощности теплоты выделения блока, при этом также необходимо учесть теплостойкость элементной базы.

Расчет температуры всех входящих в блок элементов представляет собой чрезвычайно трудоемкий процесс. В связи с этим встает вопрос: для каких элементов необходимо рассчитывать температуру, чтобы с заданной достоверностью можно было судить о соответствии теплового режима всего блока требованиям технического задания.

Методика определения числа элементов РЭС, подлежащих расчету теплового режима, состоит в следующем [3]:

1. Задаемся вероятностью правильного расчета р.

Если вероятность p > 0,8, то можно остановиться на выбранном способе охлаждения. При вероятностной оценке 0,8 > р > 0,3 можно применить выбранный способ охлаждения, однако при конструировании РЭС обеспечению нормального теплового режима следует уделить тем больше внимания, чем меньше вероятность. При вероятности 0,3 > р > 0,1 не рекомендуется использовать выбранный способ охлаждения.

Исходя из вышеизложенного, задаемся вероятностью правильного расчета р > 0,8.

2.Определяем средний перегрев нагретой зоны.

Исходными данными для проведения последующего расчета являются:

• коэффициент заполнения по объему 0,6;

• суммарная мощность, рассеиваемая в блоке, Вт 24;

• давление окружающей среды, кПа 103;

• давление внутри корпуса, кПа 103;

• габаритные размеры корпуса, м 0,183x0,130x0,065;

Средний перегрев нагретой зоны герметичного корпуса блока с естественным воздушным охлаждением определяется по следующей методике [4]:

1. Рассчитывается поверхность корпуса блока:

S_k = 2 Ч [ L₁ Ч L₂ + ( L₁ + L₂ ) Ч L₃ ] (5.1.1)

где L₁, L₂ - горизонтальные размеры корпуса, м;

L₃ - вертикальный размер, м.

Для разрабатываемой конструкции блока L₁ = 0,183м, L₂ = 0,130м, L₃ = 0,065м. Подставив данные в (5.1.1), получим:

S_k = 2·[0,183·0,130+(0,183+0,130)·0,065]=0,44 м².

2. Определяется условная поверхность нагретой зоны:

S_з = 2 Ч [ L₁ Ч L₂ + ( L₁ + L₂ ) Ч L₃ Ч К_з] (5.1.2)

где К_З - коэффициент заполнения корпуса по объему. В нашем случае

К_З = 0,6. Подставляя значение К_З в (5.2.2), получим:

S_з = 2 · [0,183·0,130+(0,183+0,130)·0,065·0,6]=0,036 м².

2. Определяется удельная мощность корпуса блока:

Q_k = P S_k (5.1.3)

где Р - мощность, рассеиваемая в блоке. Для разрабатываемого блока мощность, рассеиваемая в дежурном режиме Р =1,5 Вт.

Тогда:

Q_k = 1.5 0,44 = 3,41 Вт/м².

4. Определяется удельная мощность нагретой зоны:

Q_з = P S_з (5.1.4)

Q_з = 1,5 0,036 = 41,6 Вт/м².

5. Находится коэффициент Q₁ в зависимости от удельной мощности корпуса блока формула (5.1.5):

Q₁ = 0,1472 Ч Q_k – 0,2962 Ч 10 ^–3 Ч Q_k² + 0,3127 Ч 10 ^–6 Ч Q_k³ (5.1.5)

Q₁ = 0,1472 Ч 2,41 – 0,2962 Ч 10 ^–3 Ч 3,41² + 0,3127 Ч 10 ^–6 Ч 3,41³ = 0,49

Находится коэффициент Q₂ в зависимости от удельной мощности нагретой зоны формула (5.1.6):

Q₂ = 0,1390 Ч Q_з – 0,1223 Ч 10 ^–3 Ч Q_з² + 0,0698 Ч 10 ^–6 Ч Q_з³ (5.1.6)

Q₁ = 0,1390 Ч 41,6 – 0,1223 Ч 10 ^–3 Ч 41,6² + 0,0698 Ч 10 ^–6 Ч 41,6³ = 5,56

5. Определяется коэффициент К_Н1 в зависимости от давления среды вне корпуса блока:

K_H1 = 0,82 + 1 (0,925 + 4,6 Ч 10^-5 Ч H₁) (5.1.7)

где Н₁ - давление окружающей среды в Па. В нашем случае Н₁=87кПа. Подставив значение Н₁ в (5.1.7), получим:

K_H1 = 0,82 + 1 (0,925 + 4,6 Ч 10^-5 Ч 87 Ч 10³) = 1,87

5. Определяется коэффициент К_Н2 в зависимости от давления среды внутри корпуса блока:

K_H2 = 0,8 + 1 (1,25 + 3,8 Ч 10^-5 Ч H₂) (5.1.8)

где Н₂ - давление внутри корпуса в Па.

В нашем случае Н₂=Н₁=87кПа. Тогда:

K_H2 = 0,8 + 1 (1,25 + 3,8 Ч 10^-5 Ч 87 Ч 10³) = 1,598

5. Рассчитывается перегрев корпуса блока:

Q_k = Q₁ Ч K_H1 (5.1.9)

Qк = 0,49 · 1,87 = 0,9163

10. Рассчитывается перегрев нагретой зоны:

Q_з = Q_k +(Q₂ - Q₁ ) Ч K_H2 (5.1.10)

Qз = 0,9163 + (5,56 – 0,49) · 1,598 = 9,01

11. Определяется средний перегрев воздуха в блоке:

Q_в = (Q_к - Q_з ) Ч 0,5 (5.1.11)

Q_в = 0,5 · (0,9163 + 9,01) = 4,96

12. Определяется удельная мощность элемента:

Q_эл = P_эл S_эл (5.1.12)

где Рэл - мощность, рассеиваемая элементом (узлом), температуру которого требуется определить, Вт

Sэл - площадь поверхности элемента, омываемая воздухом, см.кв

Наименее теплостойкий элемент базового модуля в дежурном режиме стабилизатор. Для него Рэл = 0,15 Вт, Sэл = 1,5 см.кв.

Q_эл = 0,15 1,5 = 0,1

13. Определяется перегрев поверхности элементов:

_{Qэл = Qз Ч (0,75 + 0,25 Ч Qэл Qз ) (5.1.13)}

_{Qэл = 9,01 Ч (0,75 + 0,25 Ч 0,1 41,6 ) = 6,76}

14. Определяется перегрев среды, окружающей элемент:

_{Qэс = Qв Ч (0,75 + 0,25 Ч Qэл Qз ) (5.1.14)}

_{Qэл = 4,96 Ч (0,75 + 0,25 Ч 0,1 41,6 ) = 3,72}

15. Определяется температура корпуса блока:

_{Тк = Qк + Тс (5.1.15)}

где Тс - температура среды, окружающей блок.

Тк = 0,9163 + 45 = 45,916

16. Определяется температура нагретой зоны:

_{Тз = Qз + Тс (5.1.16)}

_{Т з = 9,01 + 45 = 54,01}

17. Определяется температура поверхности элемента:

_{Тэл = Qэл + Тс (5.1.17)}

_{Тэл = 6,76 + 45 = 51,76}

18. Определяется средняя температура воздуха в блоке:

_{Тв = Qв + Тс (5.1.18)}

_{Тв = 4,96 + 45 = 49,96}

19. Определяется температура среды, окружающей элемент:

_{Тэс = Qэс + Тс (5.1.19)}

Тэс = 3,72 + 45 = 48,72

Для выбора способа охлаждения исходными данными являются следующие данные:

• суммарная мощность Р_р, рассеиваемая в блоке, Вт 1,5;

• диапазон возможного изменения температуры окружаю-

щей среды:

микроклимат +20…+24°C

и по ГОСТ 15150-69, +10…+45 °C;

• пределы изменения давления окружающей среды:

Р_мах, кПа (мм рт. ст.) 106,7 (800);

P_min, кПа (мм рт. ст.) 84,0 (630);

• допустимая температура элементов

(по менее теплостойкому элементу), Т_max, °C +75;

• коэффициент заполнения по объему 0,6;

Выбор способа охлаждения часто имеет вероятностный характер, т.е. дает возможность оценить вероятность обеспечения заданного в техническом задании теплового режима РЭС при выбранном способе охлаждения, а также те усилия, которые необходимо затратить при разработке будущей конструкции РЭС с учетом обеспечения теплового режима.

Выбор способа охлаждения можно выполнить по методике [3]. Используя графики, характеризующие области целесообразного применения различных способов охлаждения и расчеты, приведенные ниже, проверим возможность обеспечения нормального теплового режима блока в герметичном корпусе с естественным воздушным охлаждением.

Условная величина поверхности теплообмена рассчитывается по (5.1.2).

S_п = 0,036м².

Определив площадь нагретой зоны, определим удельную мощность нагретой зоны: плотность теплового потока, проходящего через поверхность теплообмена, рассчитывается по (5.1.4). q_З = 41,6 Вт/м².

Тогда: lg q_З =lg 41,6 = 1,619.

Максимально допустимый перегрев элементов рассчитывается по (5.1.13)

, (5.1.13)

Тогда:

По графикам [рис.2.35, рис.2.38, 3] для значений q_З = 41,6 Вт/м² и определяем, что нормальный тепловой режим блока в герметичном корпусе с естественным воздушным охлаждением будет обеспечен с вероятностью p = 0,9. Так как полученное значение вероятности p > 0,8, то можно остановиться на выбранном способе охлаждения.

Более подробный расчет теплового режима проводится далее.

5.2 Выбор способов и методов герметизации

Герметизация - обеспечение практической непроницаемости корпуса РЭС для жидкостей и газов с целью защиты ее элементов от влаги, плесневых грибков, пыли, песка, грязи и механических повреждений. Она является наиболее радикальным способом защиты элементов РЭС.

Различают индивидуальную, общую, частичную и полную герметизацию [5].

Индивидуальная допускает замену компонентов РЭС при выходе из строя и ремонт изделия. При общей герметизации (она проще и дешевле индивидуальной) замена компонентов и ремонт возможны только при демонтаже корпуса, что может вызвать затруднение.

Для частичной герметизации применяют пропитку, обволакивание и заливку как компонентов, так и РЭС лаками, пластмассовыми или компаундами на органической основе. Они, как правило, не обеспечивают герметичность в течение длительного времени.

Практически полная защита РЭС от проникновения воды, водяных паров и газов достигается при использовании металлов, стекла и керамики с достаточной степенью непроницаемости. Наиболее распространенные способы такой герметизации - применение металлических корпусов с воздушным заполнением. Исходя из вышесказанного, применительно для блока управления электромеханическим замком, выбираем индивидуальную герметизацию.

Важным фактором повышения эффективности герметизации является лакокрасочные, гальванические и химические покрытия пропитывающих, обволакивающих и заливочных материалов, металлического и металло-полимерного гермокорпусов.

Разъемная герметизация применяется для защиты блоков РЭС, требующих замены компонентов при ремонте, регулировке и настройке.

Общие требования к покрытиям металлическим и неметаллическим неорганическим установлены ГОСТ 9.301-86 (СТ СЭВ 5293-85, СТ СЭВ 5294-85, СТ СЭВ 5295-85).

Требования к поверхности основного металла: под защитные покрытия R_Z40, не грубее; под защитно-декоративные R_a2,5, не грубее; под твердые и электроизоляционные R_a1,25, не грубее.

Данные о покрытиях деталей и сборочных единиц разрабатываемой конструкции блока управления замком электромеханическим приведены в таблице 5.2.1

Таблица 5.2.1 - Данные о покрытиях деталей и сборочных единиц конструкции блока управления замком электромеханическим.

Детали, сборочные единицы	Материал детали, сборочной единицы		Покрытия
		Металлическое	Химическое	Лакокрасочное
Плата печатная	СФ-2-35Г-1,5	Сплав "Розе"	-	-
Корпус	Ст08кп	-	-	ГФ 245-ПМ (светло-серая)
Крышка	Ст08кп	-	-	ГФ 245-ПМ (светло-серая)

Эмаль ГФ 245-ПМ, светло-серая, ГОСТ 18374-79 - покрытие эмалью ГФ 245-ПМ, цвет светло-серый, эксплуатируется в условиях умеренного климата.

Эмаль ГФ 245-ПМ предназначена для покрытия металлических поверхностей, работающих в условиях умеренного и холодного климата. Стойкость эмалей к статическому воздействию воды не менее 24 ч.

5.3 Выбор способов и методов экранирования

Экранирование - локализация электромагнитной энергии в определенном пространстве, за счет ограничения распространения ее всеми возможными способами.

Из этого следует, что в понятие экрана входят как детали механической конструкции, так и электротехнические детали фильтрующих цепей и развязывающих ячеек, ибо только их совместное действие дает необходимый результат [5].

При прохождении мощных сигналов по цепям связи последние становятся источниками электромагнитных полей, которые, пересекая другие цепи связи, могут наводить в них дополнительные помехи. Источниками электромагнитных помех могут быть также мощные промышленные установки, транспортные коммуникации, двигатели и т.д. Для того, чтобы локализовать, где это возможно, действие источника или сам приемник помех, используют экраны. По принципу действия различают электростатическое, магнитостатическое и электромагнитное экранирование.

Электростатическое экранирование - вид экранирования, заключающийся в шунтировании большей части (или всей) паразитной емкости емкостью корпуса.

Электромагнитное экранирование. Переменное высокочастотное электромагнитное поле при прохождении через металлический лист либо перпендикулярно, либо под некоторым углом к его плоскости, наводит в этом листе вихревые токи, поле которых ослабляет действие внешнего поля. Металлический лист в данном случае является электромагнитным экраном. Примером электромагнитного экрана служит корпус блока управления электромеханическим замком.

Внутриблочное экранирование и электромагнитная совместимость элементов и узлов сводятся к решению ряда конструктивных задач, основными из которых являются:

• анализ и учет паразитных емкостных связей, между пленочными элементами и проводниками объединительного и выводного монтажа в ячейках блоков РЭС;

• покаскадное экранирование и последовательное расположение каскадов в блоках приемно-усилительной аппаратуры;

• экранирование ЭРЭ с сильными полями и критичных к внешним электромагнитным наводкам;

• расчет на резонансные частоты корпусов блоков РЭС, реализующих схему СВЧ [7].

Экранированные провода, коаксиальные кабели и многожильные экранированные шланги с экранированными проводами внутри них следует применять в основном для соединения отдельных блоков и узлов друг с другом. Они позволяют защитить многоблочные устройства от наводок, поступающих извне, от взаимных наводок внутри устройства и защитить от наводок приборы, находящиеся в окружающем пространстве. Следует обратить особое внимание на качество присоединения оплеток к корпусам приборов [7].

В разрабатываемой конструкции блока управления электромеханическим замком нет источников электромагнитных помех.

5.4 Выбор способов и методов виброзащиты

Вибрации подвержены РЭС, установленные на автомобильном, железнодорожном транспорте, в производственных зданиях, на кораблях и самолетах.

Практический диапазон частот вибрации, действующей на РЭС, имеет широкий предел. Например, для наземной аппаратуры, переносимой или перевозимой на автомашинах, частота достигает 120 Гц при ускорении, действующем на приборы, до 6 g. Работающие в таких условиях РЭС должны обладать вибропрочностью и виброустойчивостью.

Вибропрочность - способность РЭС противостоять разрушающему действию вибрации в заданных диапазонах частот и при возникающих ускорениях в течение срока службы.

Виброустойчивость - способность выполнять все свои функции в условиях вибрации в заданных диапазонах частот и возникающих при этом ускорениях.

Известно, что в приборах, не защищенных от вибрации и ударов, узлы, чувствительные к динамическим перегрузкам, выходят из строя. Делать такие узлы настолько прочными, чтобы они выдерживали максимальные (действующие) динамические перегрузки, не целесообразно, так как увеличение прочности, в конечном счете, ведет к увеличению массы, а вследствие этого и к неизбежному возрастанию динамических перегрузок. Поэтому целесообразно использовать другие средства для снижения перегрузок [8].

Покрытие платы лаком не только обеспечивает защиту от вибрации, но и создает дополнительные точки крепления элементов к плате.

В разрабатываемой конструкции блока управления электромеханическим замком применено два вида соединений: разъемные и неразъемные. К первому виду относятся в основном резьбовые соединения, ко второму -- пайка, сварка, развальцовка.

Основным недостатком резьбовых соединений является самоотвинчивание при действии вибрации. Для устранения самоотвинчивания в разрабатываемой конструкции применяются контровочные шайбы.

Сварочные соединения должны быть точно рассчитаны, качество сварки должно контролироваться.

6 Расчет конструктивных параметров изделия

6.1 Компоновочный расчет блоков РЭС

Выбор компоновочных работ на ранних стадиях проектирования позволяет рационально и своевременно использовать или разрабатывать унифицированные и стандартизированные конструкции РЭС. В зависимости от характера изделия (деталь, прибор, система) будет выполняться компоновка различных ее элементов. Основная задача, которая решается при компоновке РЭС, - это выбор форм, основных геометрических размеров, ориентировочное определение веса и расположение в пространстве любых элементов или изделий РЭС. На практике задача компоновки РЭС чаще всего решается при использовании готовых элементов (деталей) с заданными формами, размером и весом, которые должны быть расположены в пространстве или на плоскости с учетом электрических, магнитных, механических, тепловых и др. видов связи.

Методы компоновки элементов РЭС можно разбить на две группы: аналитические и модельные. К первым относятся численные и номографические, основой которых является представление геометрических или обобщенных геометрических параметров и операций с ними в виде чисел. Ко вторым относятся аппликационные, модельные, графические и натурные методы, основой которых является та или иная физическая модель элемента, например в виде геометрически подобного тела или обобщенной геометрической модели.

Основой всех методов является рассмотрение общих аналитических зависимостей. При аналитической компоновке мы оперируем численными значениями различных компоновочных характеристик: геометрическими размерами элементов, их объемами, весом, энергопотреблением и т.п. зная соответствующие компоновочные характеристики элементов изделия и законы их суммирования, мы можем вычислить компоновочные характеристики всего изделия и его частей.

Для определения размеров печатных плат и габаритных размеров корпуса БУ произведем компоновочный расчет.

Рассчитаем установочные площади типоразмеров элементов, устанавливаемых на печатные платы. Установочные габариты элементов приведены в таблице 6.1.1.Таблица 6.1.1 – установочные габариты элементов.

Тип

Количество, шт.

Площадь, мм

Объем, мм

1	2		3	4
Процессорная плата
Резисторы
С2-23-0,125	11		24	72
Конденсаторы
К50-35-100X16В	2		50	650
МО-21	5		48	384
Диоды
КД522А	6		22	66
Микросхемы
ЭКР1830ВЕ31	1		775	3875
D27C64	1		548	2957
DS1230	1		548	2957
ЭКР1568РР1	2		75	375
ЭКР1554ИР22	1		195	975
К561ТЛ1	1		150	750
Транзисторы
КТ3102	2		20	180
Прочие элементы
Резонатор кварцевый РК351	1		40	640
Итого в сумме			3182	175432
Продолжение таблицы 6.1.1
1		2	3		4
Базовая плата
Резисторы
С2-23-0,125	24		24	72
С2-23-0,5	1		56	392
С2-23-2	1		192	1728
Диоды
КД522А	8		22	66
КД243	9		42	210
КС147	1		22	66
Транзисторы
КТ3102	4		30	270
КТ3107	2		30	270
КТ973	3		24	312
Конденсаторы
К50-35-2200X25В	1		380	13305
К50-35-220X16В	1		80	1040
К50-35-100X16В	1		50	754
МО-21	8		48	384
Микросхемы
КР142ЕН5А	1		45	990
Прочие элементы
Трансформатор	1		4225	190125
Вставка плавкая ВП1-1	4		140	1120
Клемник 3-х контактный	3		135	1755
Клемник 2-х контактный	2		90	1170
Реле РЭС-49	1		55	1375
Итого в сумме			8036	231634
Окончание таблицы 6.1.1
1		2	3		4
Блок индикации
Светодиоды АЛ307	2		28	283
Головка динамическая	1		1964	23562
Итого в сумме			2020	24128

Площадь с учетом коэффициента заполнения:

S = S'/Кз (6.1.1)

где S' – суммарная установочная площадь элементов;

Кз – коэффициент заполнения (для стационарной наземной РЭА принимаем равным 0,4).

Подставив, получим:

• для процессорного модуля S = 3176/0,4=7940 мм;

• для базового модуля S = 7694/0,4=19235 мм;

• для модуля индикации S = 2020/0,4=5050 мм.

Далее по таблице предпочтительных размеров, по ГОСТ10317-79 , получаем размеры печатных плат:

• для процессорного модуля 120x57 мм;

• для базового модуля 120x140 мм;

• для модуля индикации 70x65 мм.

Ширина процессорного модуля одновременно является максимальной высотой элемента, так как впаивается в базовый блок. Его высота составляет 57 мм.

Далее, зная размеры печатных плат и максимальную высоту элемента и габариты аккумулятора, определяем габариты корпуса прибора, используя предпочтительные ряды чисел. Получим: длина - 183 мм, ширина - 130 мм, высота - 65 мм. Итого объем корпуса:

V = 183 130 65 = 1546350 мм.

Определяем коэффициент заполнения по объему по формуле (6.1.2):

, (6.1.2)

где – суммарный объем всех элементов:

, мм (6.1.3)

где - суммарный объем элементов базового блока;

- суммарный объем элементов процессорного блока;

- суммарный объем элементов блока индикации;

- объем аккумулятора (110х55х75 мм).

Подставив значения в формулы 5.3 и 5.2 получим:

= 265234+189112+33228+453750=941324 мм.

= 941324/1546350 = 0,6

Выбор печатного монтажа радиоэлементов в блоке обусловлен заданной программой выпуска изделия – 1000шт/год. Печатный монтаж в этом случае является наиболее экономически целесообразным.

При разработке печатных плат необходимо руководствоваться следующими документами:

• ГОСТ23751 86;

• ГОСТ10317 79;

• ОСТ4ГО.010.009;

• СТБ 1014-95;

• и другие.

Исходными данными к разработке топологии печатной платы является:

• схема электрическая принципиальная;

• установочные размеры радиоэлементов узла;

• рекомендации по разработке монтажа для выбранной серии микросхем.

Рекомендации по разработке печатных плат:

• Разводка питающего напряжения узлов и блоков (шин «земля» и «питание») должна проводиться проводниками с возможно более низким сопротивлением.

• Низкочастотные помехи, проникающие в систему по шинам питания, должны блокироваться с помощью конденсатора, включенного между выводами «питание» и «земля» непосредственно у начала проводника на печатной плате.

• Информационные линии связи рекомендуется выполнять с помощью печатного монтажа.

• Проводники, расположенные на различных сторонах платы, должны перекрещиваться под углом 90⁰ или 45⁰ и иметь минимальную длину.

• Максимально допустимая длина печатных параллельных проводников, расположенных на одной стороне платы при ширине проводников от 0.5 до 5мм, не должна превышать 30см.

С целью уменьшения габаритных размеров разрабатываемой конструкции печатную плату указанного узла целесообразно выполнять двухсторонней. Класс точности печатной платы базового модуля выбираем второй.

Печатные платы первого и третьего классов точности наиболее просты в исполнении, надежны в эксплуатации, имеют минимальную стоимость. Для повышения надежности паяных соединений, отверстия в печатных платах необходимо выполнить металлизированными. Конфигурация печатных плат прямоугольная. Шаг координатной сетки выбран равным 1.25мм как наиболее предпочтительный. Установку радиоэлементов на плате необходимо производить в соответствии с ГОСТ 29137 - 91.

6.2 Расчет теплового режима блока управления электромеханического замка

Расчет теплового режима РЭА заключается в определении по исходным данным температуры нагретой зоны и температур поверхностей теплонагруженных радиоэлементов и сравнения полученных значений с допустимыми для каждого радиоэлемента в заданных условиях эксплуатации. Произведем расчет по [].

1. Рассчитывается поверхность корпуса блока:

S_K=2Ч[L₁ЧL₂+(L₁+L₂)ЧL₃], (6.2.1)

где L₁ и L₂ - горизонтальные размеры корпуса, м;

L₃ - вертикальный размер, м.

2. Определяется условная поверхность нагретой зоны:

=2Ч[L₁ЧL₂+(L₁+L₂)ЧL₃ЧK_з], (6.2.2)

где K_з - коэффициент заполнения корпуса по объему.

3. Определяется удельная мощность корпуса блока:

q_k= P / S_K, (6.2.3)

где P=10Вт - мощность, рассеиваемая в блоке.

4. Определяется удельная мощность нагретой зоны:

q_з= P / S_з, (6.2.4)

5. Находится коэффициент Q₁ в зависимости от удельной мощности корпуса блока:

Q₁= 0.1472Чq_k - 0.2962Ч10^-3Ч q_k²+0.3127Ч10^-6Ч q_k³, (6.2.5)

6. Находится коэффициент Q₂ в зависимости от удельной мощности нагретой зоны:

Q₂= 0.1390Чq_k - 0.1223Ч10^-3Ч q_k²+0.0698Ч10^-6Ч q_k³, (6.2.6)

7. Находится коэффициент K_H1 в зависимости от давления среды вне корпуса блока H₁:

K_H1= 0.82+(1 / (0.925+4.6Ч10^-5Ч H₁)) (6.2.7)

8. Находится коэффициент K_H2 в зависимости от давления среды внутри корпуса блока H₂:

K_H2= 0.8+(1 / (1.25+3.8Ч10^-5ЧH₂)), (6.2.8)

где Н₂ - давление внутри корпуса аппарата в Па.

9. Рассчитывается перегрев корпуса блока:

Q_K = Q₁ ЧK_H1, (6.2.9)

10. Определяется перегрев нагретой зоны:

Q_З = Q_k + (Q₂ - Q₁)ЧK_H2, (6.2.10)

11. Определяется средний перегрев воздуха в блоке:

Q_в= 0.5·(Q_k+Q_З), (6.2.11)

12. Определяется температура корпуса блока:

Т_к = Q_к+Т_с, (6.2.12)

13. Определяется температура нагретой зоны:

T_з = Q_з+Т_с, (6.2.13)

14. Находится средняя температура воздуха в блоке:

Т_В = Q_в+Т_с, (6.2.14)

Расчет теплового режима по приведенной методике производим на ЭВМ при помощи специальной программы. Результаты расчета приведены в приложении .

Из анализа полученных результатов заключаем, что при заданных условиях эксплуатации разрабатываемого прибора обеспечивается нормальный тепловой режим применяемых в нем радиоэлементов в процессе эксплуатации, т.е. рабочие температуры не превышают предельно допустимых величин.

Таким образом, выбранная конструкция корпуса и естественного способа охлаждения путем конвекции воздуха не нуждается в изменении и применении в ней других способов охлаждения. Естественный способ охлаждения является наиболее легко реализуемые и требует минимальных затрат с экономической точки зрения по сравнению с другими