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 третий.

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 следующей методике:

1) Рассчитывается поверхность корпуса блока:

SK=2×[L1×L2+(L1+L2)×L3], (6.2.1)

где L1 и L2 - горизонтальные размеры корпуса, м;

L3 - вертикальный размер, м.

2) Определяется условная поверхность нагретой зоны:

=2×[L1×L2+(L1+L2)×L3×Kз], (6.2.2)

где Kз - коэффициент заполнения корпуса по объему.

3) Определяется удельная мощность корпуса блока:

qk= P / SK, (6.2.3)

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

4) Определяется удельная мощность нагретой зоны:

qз= P / Sз, (6.2.4)

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

Q1= 0.1472×qk - 0.2962×10-3× qk2+0.3127×10-6× qk3, (6.2.5)

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

Q2= 0.1390×qk - 0.1223×10-3× qk2+0.0698×10-6× qk3, (6.2.6)

7) Находится коэффициент KH1 в зависимости от давления среды вне корпуса блока H1:

KH1= 0.82+(1 / (0.925+4.6×10-5× H1)) (6.2.7)

8) Находится коэффициент KH2 в зависимости от давления среды внутри корпуса блока H2:

KH2= 0.8+(1 / (1.25+3.8×10-5×H2)), (6.2.8)

где Н2 - давление внутри корпуса аппарата в Па.

9) Рассчитывается перегрев корпуса блока:

QK = Q1 ×KH1, (6.2.9)

10) Определяется перегрев нагретой зоны:

QЗ = Qk + (Q2 - Q1)×KH2, (6.2.10)

11) Определяется средний перегрев воздуха в блоке:

Qв= 0.5·(Qk+QЗ), (6.2.11)

12) Определяется температура корпуса блока:

Тк = Qк+Тс, (6.2.12)

13) Определяется температура нагретой зоны:

Tз = Qз+Тс, (6.2.13)

14) Находится средняя температура воздуха в блоке:

ТВ = Qв+Тс, (6.2.14)

Расчет теплового режима по приведенной методике производим на ЭВМ при помощи специальной программы. Результаты расчета приведены в приложении 3.

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.