Описание реальной конструкции РЭС с точки зрения защиты данного РЭС от внешних воздействующих факторов. Влияние механических воздействий на конструкцию РЭСвующих факторов» Задание №2 «Реферат: Влияние механических воздействий на конструкцию РЭС» дисциплин

Размещено на http://www.allbest.ru/

«ПЕНЗЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра: «Конструирование и производство радиоаппаратуры»

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

«Описание реальной конструкции РЭС с точки зрения защиты данного РЭС от внешних воздействующих факторов». Влияние механических воздействий на конструкцию РЭС»

дисциплина: «Проектирование радиоэлектронных средств для жестких условий эксплуатации»

Выполнил студент: Богатырев А.А.

Принял: к.т.н., доцент Горячев Н.В.

Пенза, 2019



Содержание

Введение

1. Влияние механических воздействий на конструкцию РЭС

2. Основные понятия об ударе

3. Повышение жесткости конструкций

4. Защита конструкций с помощью амортизаторов и демпферов

5. Повышение прочности конструкций

6. Вибропрочность и ударопрочность

7. Моделирование РЭС

8. Описание реальной конструкции РЭС с точки зрения защиты данного РЭС от внешних воздействующих факторов

Заключение

Список литературных источников



Введение

Радиоэлектроника и вычислительная техника применяются практически везде, отраслях и производствах, для выполнения однотипных задач - сбора, обработки и выдачи информации, но условия использования в разных областях могут быть неодинаковыми. Поэтому при изготовлении аппаратуры на различных предприятиях, складываются определённые решения в изготовлении конструкций. Типичные конструкции неоднократно испытаны, проверены временем и практикой, и нет сомнений в их высокой надежности. На основе данных конструкций созданы соответствующие стандарты и отступление от них рассматривается как нарушение закона.

Для различных сфер применения аппаратуры, новых условий эксплуатации и требований заказчиков, требуется пересмотреть сложившиеся приёмы конструирования в разработке принципиально новых конструкций.

Защита радиоэлектронных средств от ударных нагрузок сводится к выбору материалов, ударопрочной конструкции и использованию элементов защиты. При разработке ударопрочных радиоэлектронных средств, большое значение имеет их пластичность, причём повышенная пластичность конструкции характеризуются большей ударопрочностью. Не пластичные материалы разрушаются при незначительных деформациях, и их применение в составе ударопрочной аппаратуры нужно ограничивать.

В результате необходимо прибегать к совершенно новым способам защиты электронных средств от ударов и вибраций, возможно внедрение новых конструктивных решений.



1. Влияние механических воздействий на конструкцию РЭС

радиоэлектронный средство конструкция демпфер

В процессе эксплуатации радиоэлектронные средства (РЭС) подвергаются механическим воздействиям (МВ). Источниками МВ являются: окружающая среда, силовые установки объекта, двигатели машин с неуравновешенными вращающимися

z(t) = Z sinщt,

где z(t) - виброперемещение основания, м;

Z - амплитуда виброперемещения, м;

щ -круговая частота, 1/c.

Последовательно дифференцируя это выражение, определим виброскорость

v(t) = ї (t) = щ Z cos щt,

и виброускорение

a(t) = zЁ(t) = - щІ Z sin щt.

Амплитуды виброперемещения Z, виброскорости щZ, виброускорения щІZ и круговая частота колебаний щ являются главными характеристиками гармонической вибрации. Гармоническую вибрацию, часто характеризуют вибрационной перегрузкой

n = |a| / g = щІ Z / g ? 4 Z fІ,

где f - частота вибраций, Гц.

Помимо вибрации, конструкции ЭС подвергаются различным ударным воздействиям. Интенсивность ударного воздействия зависит от формы, амплитуды и длительности ударного импульса. Импульс имеет произвольную форму, но при расчетах и испытаниях используются типовые формы, показанные на рисунке 1.

Рисунок 1 - Типовые формы ударных импульсов

Периодические ударные импульсы блок ЭС на упругих опорах переходят в колебательное движение. Поэтому возникает необходимость его защиты от вибраций.

Для бортовых и ракетных РЭС свойственны акустические воздействия, иногда для наземной военной аппаратуры. Главное отличие данного вида воздействия от вибрации состоит в распределенном приложении сил, зависящих не только от уровня звукового давления, но и от эффективной площади изделия (вибрация и удары, как правило, воздействуют на изделие только через точки его крепления). Способы защиты от них не однотипные и решаются в индивидуальном порядке.

В результате механических воздействий в элементах конструкций РЭС происходят обратимые и необратимые изменения.

Обратимые изменения характерны для электронных радиоэлементов и приводят к ухудшению качества функционирования аппаратуры. Это связано с деформациями в конструкциях электронных радиоэлементов, приводящих к изменению их параметров (конденсаторы, кварцевые резонаторы, полупроводниковые приборы, и др.), нарушению разъёмных и неразъёмных контактов.

Необратимые изменения (разрушения) свойственны конструктивным элементам РЭС. Они происходят при превышении в этих элементах допустимых граничных значений ускорений, перемещений и напряжений. В первую очередь к разрушению склонны элементы, которые были заранее перегружены при монтаже.

К разрушениям, вследствие усталости радиоэлементов приводят вибрационные воздействия в выводах электронных радиоэлементов и возникают знакопеременные механические напряжения.

По статистическим данным на МВ приходится от 30 до 50 процентов отказов бортовых РЭС, причем, из них 80 процентов приходится на усталость (установлено в результате испытаний). Приведенные цифры показывают актуальность обеспечения механической прочности конструкций РЭС.

Конструкции РЭС, работающие в условиях механических воздействий, должны отвечать требованиям прочности и устойчивости.

2. Основные понятия об ударе

Ударом твердых тел друг о друга называют конечные изменения количества движения твердых тел, которые происходят за малый промежуток времени.

Во время удара происходит конечное изменение скорости v, и следовательно количество движения mv за очень малый промежуток времени, который называется длительностью импульса ф. Импульс силы (ударная сила) определяется величиной силы взаимодействия тел за время их соударения



где F(t) - мгновенное значение силы, действующей при ударе.

Ударный процесс характеризуют: импульс силы, длительность импульса, коэффициент восстановления скорости и форма ударного импульса. Различают следующие ударные импульсы:

простые (скоростной удар, вызываемый изменением ускорения, скорости, смещения);

сложной формы (импульсы, которые могут быть представлены энергетическим спектром удара).

3. Повышение жесткости конструкций

Предположим, что проверить конструкцию на низкочастотной вибрации при помощи эксперимента. Частотный диапазон выдаваемый источником вибрации fн…fв входит в пределы до 200…300 Гц, и более высокочастотных воздействий на конструкцию нет. Далее предположим, что нижняя резонансная частота конструкции f1 входит в интервал fн< f1<fв. От сюда следует, что возникновение резонанса неизбежно на частоте f1, это явление и вызывает отказы (сбои). В данном случае можно прибегнуть к общему решению, это попытаться повысить нижнюю резонансную частоту конструкции так, чтобы выполнялось условие f1>fв. Тогда в диапазоне fн…fв резонансов не будет. Повысить резонансные частоты конструкции можно двумя путями: уменьшение массы деталей, или увеличение жесткости упругих звеньев несущих конструкций.

Формула для резонансной частоты блока на амортизаторах:

показывает, чтобы уменьшить массу вдвое необходимо повысить резонансную частоту, либо увеличить жесткость в 4 раза. Данная зависимость справедлива только для пружинного маятника. Но её можно применить, и для сложных конструкций.

Всегда не будет лишним и уменьшение массы деталей, тем более такую возможность просто необходимо использовать. Но скорее всего вряд ли удастся уменьшить массу всех деталей в таком объеме. Для жесткости конструкции возможности более широкие. Далее разберем формулу:

где hz - толщина пластины.

За счет этого, с помощью увеличения толщины пластины можно повысить нижнюю резонансную частоту. К сожалению обратным эффектом от увеличения толщины пластины будет увеличение расхода материалов и массы изделия.

Увеличение жесткости крепления и уменьшение размеров платы даст ещё большую эффективность. Отрицательным эффектом данного метода является, уменьшение полезной площади для размещения навесных элементов. В результате есть только один путь повышения нижней резонансной частоты, это применение более жесткого крепления. Предельными случаями можно считать: шарнирное (мягкое) и жесткое (самое жесткое) закрепление по контуру. Между ними лежат крепления с помощью различного числа винтов или болтов, расположенных по контуру (рисунок 2).



Рисунок 2 - Изгиб пластины при шарнирном и жестком закреплениях

Если увеличение жесткости крепления по контуру даёт недостаточный эффект, то используют различные виды дополнительного крепления по площади пластины. Применяют дополнительное крепление винтами в различных точках вблизи центра (рис. 3) в зависимости от формы несущих конструкций.

Рисунок 3 - Дополнительное винтовое крепление в центре пластины.

Для увеличения жесткости вводят дополнительную арматуру (рисунок 3). Если рассчитывать арматуру относительно жёсткой пластиной, то вместо одной пластины нужно рассматривать четыре пластины меньшего размера. Этот прием повышает резонансные частоты в 4 раза. Фактически ребра жесткости и арматура имеют конечную жесткость, и эффективность данного метода снижается. В конечном итоге, за счёт дополнительных ребер, арматуры дальнейшее повышение жесткости пластинчатых конструкций даст отрицательный результат.

Рисунок 4 - Увеличение жесткости конструкции с помощью дополнительной аппаратуры: 1- пластина; 2 - дополнительная аппаратура

Считается, что если нижняя резонансная частота конструкции вдвое превышает верхнюю частоту внешних воздействий, f1>2fв, то это является гарантией предотвращения возникновения в конструкции резонансных явлений.

В противном случае, если опасность возникновения резонансных явлений остаётся, то повышение жесткости конструкции может привести к отрицательным результатам. Во избежание данной проблемы нужно, не повышать жесткость конструкции, а повысить её прочность.

4. Защита конструкций с помощью амортизаторов и демпферов

Если предположить, что блок это жесткое недеформируемое тело, то при фиксации его на амортизаторы получится колебательная система. В итоге она будет иметь шесть степеней свободы. С точки зрения внешних воздействий, обычно рассматривается степень свободы, которая наиболее опасна. Диапазон частот внешних возмущений оказывается выше щ0, если резонансная частота щ0 является низкой и не превышает 100 Гц. И только при условии:



работает защитное действие амортизатора. По сравнению амплитуда колебаний точек крепления амортизаторов к источнику вибрации с амплитудой колебаний блока уменьшается в k раз k=f/f0.

Аппаратура не является абсолютно жесткой, в конечном итоге со временем она сама деформируется при колебаниях на амортизаторах. На защитные свойства амортизаторов эта деформация не влияет, и следовательно имеет положительный эффект. Если более мягкий блок установить на амортизаторы, то резонансная частота f0 уменьшится. Конструкция на амортизаторах изменяет резонансные частоты самой конструкции и резонансные частоты становятся ниже.

Для повышения эффективности амортизаторов было спроектировано достаточно много различных конструкций:

Амортизаторы с дополнительными пружинами (рисунок 4). При увеличении амплитуды колебаний дополнительные пружины вступают в действие, они имеют меньшую длину, чем у основной пружины. В результате получается ступенчатая характеристика жесткости. Дополнительные пружины устанавливаться рядом и внутри основной пружины.

Рисунок 4 - Амортизаторы с дополнительными пружинами

Амортизаторы с коническими пружинами, с ростом растяжения и сжатия плавно изменяют жесткость (рис. 5). Наружные витки таких пружин имеют маленькую жёсткость и большой диаметр. При небольшом сжатии работают только большие витки, а при большем витки меньшего диаметра, они касаются нижней поверхности и начинают сжиматься. В первую очередь растягиваться витки меньшего диаметра, а затем большего. Жесткость плавно уменьшается в результате при растяжении.

Рисунок 5 - Амортизаторы с коническими пружинами

Проволочно-пружинные (сетчатые) амортизаторы (рисунок 6), создающиеся путем прессования упругого элемента из тонкой спирали. В качестве материала спирали используют тонкую проволоку из легированной стали. Во время растяжения, отдельные спирали вытягиваются в одном направлении. Ситуация однотипная такая, как и при деформации материалов с длинными волокнами (резины). В связи с этим материал упругого элемента сеточного амортизатора стали называть металлической резиной.

Рисунок 1.6. Проволочно-пружинные амортизаторы.

У металлической резины один основной недостаток, это потеря со временем её упругих свойств. Поэтому промышленностью выпускаются пружинно-сеточные амортизаторы (рисунок 7), в которых роль упругого элемента выполняет пружина 1, а роль демпфера металлическая резина 2.

Рисунок 7 - Пружинно-сеточные амортизаторы

Тросовые амортизаторы выполнены на базе металлического троса (каната), свитого из тонких жил, которые обладают большой упругостью при растяжении. Это свойство изменяется в широком диапазоне в зависимости от материала, диаметра жил, способа изготовления троса. Поэтому есть большая возможность разнообразия в выборе конструкции и характеристик тросовых амортизаторов (рисунок 8).

Рисунок 8 - Тросовые амортизаторы

Все амортизаторы, в которых используется трение металлических частей, обладают общим недостатком, это образование металлической пыли. Поэтому необходимо предпринимать меры предосторожности, во избежание попадания пыли на электрические цепи.

В связи с небольшой массой блоков стали использовать амортизаторы с распределёнными параметрами. Амортизаторы с распределёнными параметрами можно назвать амортизационные прокладки, заливки и засыпки аппаратуры различными синтетическими материалами. Амортизационные прокладки применяют для защиты от ударов и вибраций как блоков в целом, так и отдельных его частей (рисунок 9).

Рисунок 9 - Защита блока с помощью амортизационных прокладок: 1 - корпус; 2 - прокладки

Материалы, из которых изготовлены амортизационные прокладки должен обеспечивать высокие требования и обладать хорошими свойствами.

Во-первых, материал должен обладать отличными упругими свойствами, т.е. должен восстанавливать свою форму после деформации.

Во-вторых, за счет внутреннего трения он должен обеспечивать высокую потерю энергии. Чем сложнее макроскопическая структура материала, тем больше потери.

В-третьих, материал должен быть износоустойчив. Обеспечить хорошую защиту от истирания.

В различных конструкциях применяются самые надежные материалы, такие как поролоны, пенопласты и резина.

Во время создания амортизаторов необходимо обеспечить, нелинейную характеристику упругости и большие потери энергии на трение.

5. Повышение прочности конструкций

Когда защита аппаратуры от механических воздействий не дает результата тогда, возникает необходимость в решении задач по повышению прочности конструкций. Корпус и отдельные детали не выдерживают нагрузок, что в последующем приводит к отказам и поломкам. Варианты решения этих задач могут быть разнообразны и неожиданны в зависимости от конкретных условий.

Во время проектировки конструкций блоков часто возникают однотипные ошибки. Анализируя эти «неточности», можно выработать самый оптимальный вариант решения данных вопросов и в конечном итоге сформулировать рекомендации, позволяющие избежать грубых ошибок.

Необходимо стремиться к равнопрочным конструкциям. Это значит, что у всех деталей конструкции должен быть одинаковый запас прочности.

Нужно избегать концентраторов напряжения. Сложные детали в напряженном состоянии показывают, что не всегда по сечению детали напряжения в материалах распределяются равномерно. Возникновение концентрации напряжений происходит в определённых местах (в концентраторы напряжения).

Желательно не обрабатывать поверхности деталей со снятием стружки. Механическая обработка поверхностей, например при помощи точения или фрезерования, нарушает (разрушает) покрытие защитного слоя, кроме того после этих операций, на поверхности остаются канавки, риски, царапины, что также снижает прочность.

При установке аппаратуры на транспортные средства необходимо учитывать направление вибрации. Для установки на транспортные средства обычно проектируется специальная передвижная аппаратура. Во время проектировки чаще всего, заранее известно, в каком именно месте будет установлена передвижная аппаратура. Необходимо знать какие в последствие механические воздействия будут воздействовать на устройство, какими будут направления ударов и вибраций. При ударах и вибрациях точки фиксации конструкции перемещаются. Зная направление вектора перемещения на транспортном средстве, можно ориентировать аппаратуру при её установке так, чтобы она менее деформировалась при ударах и вибрациях.

6. Вибропрочность и ударопрочность

Вибропрочность и ударопрочность - способность конструкций выполнять функции и сохранять значения параметров в пределах норм, установленных стандартами, после воздействия механических факторов.

Наиболее жёсткие условиями эксплуатации свойственны бортовым ЭС. Например, на них могут воздействовать вибрации с частотами от 20 до 2000 Гц, с уровнями ускорений до 50g. В указанной полосе частот часто не удается избавиться от резонансов элементов конструкции, при которых сильно возрастают ускорения, перемещения и напряжения в них, а затем к их разрушениям.

Разработчики РЭС очень часто ограничиваются только стендовыми испытаниями конструкций на прочность и устойчивость, не прибегая к математическому моделированию. Недостатки такого подхода:

сами по себе испытания мало информативны из-за невозможности установить датчики во многих точках изделия;

испытания не позволяют провести исследования конструкции в критических режимах из-за её разрушения;

результаты испытаний нельзя распространить на другие образцы из-за случайных значений разбросов параметров.

Эти проблемы вполне успешно решаются путем математического моделирования на ЭВМ или путем его интеграции с экспериментом.

7. Моделирование РЭС

Для определения динамических характеристик РЭС как сложной механической системы (МС) строится ее модель, которая должна быть достаточно точной и в то же время достаточно простой для аналитического исследования [4].

К важнейшим характеристикам МС относится масса, которая является мерой его инертности, и число степеней свободы, которое определяется количеством координат, необходимым для однозначного задания положения системы в пространстве [4].

Число степеней свободы МС в общем случае является бесконечно большим, так как любое тело состоит из бесконечного числа материальных точек, не имеющих между собой абсолютно жестких связей. При решении инженерных задач, реальная конструкция заменяется моделью с ограниченным числом степеней свободы, которое определяется требуемой точностью результатов [3].

а) б)

Рисунок 10 - Модели с одной степенью свободы: а) с кинематическим возбуждением; б) с силовым возбуждением.

Наиболее простая расчетная модель (РМ), имеющая одну степень свободы, приведена на рисунке 10 [3]. Ею может быть представлен, например, блок установленный на амортизаторах, если он перемещается только вдоль одной оси - Z [3]. В этой модели вся масса конструкции сосредоточена в элементе массы m, жесткость конструкции - в элементе (пружине) с коэффициентом жесткости k, а демпфирующая связь - в элементе демпфирования b [3]. Поведение такой модели определяется не только параметрами m, k, b и характером действующей силы, но и местом приложения этой силы. В связи с этим, различают модели с кинематическим и силовым возбуждением (рисунок 1.11 а, б) [3].

Рассмотрим более сложные случаи моделирования МС. На рисунке 11, а представлен эскиз конструкции блока разъемного типа [2]. Его модель может иметь несколько степеней свободы, простейшая из них имеет две степени свободы:

первую степень свободы по отношению к действующим извне вибрациям вносит шасси;

вторую степень свободы вносит печатный узел (ПУ) относительно шасси, поскольку динамические усилия могут быть переданы на печатные платы только через этот элемент конструкции.



а) Конструкция блока б) Модель блока

Рисунок 11 - Моделирование разъемной конструкции блока: 1 - печатный узел; 2 - направляющая; 3 - корпус или шасси; 4 - масса ПУ

Для элементов конструкций типа стержней, модель может быть построена путем многократного повторения простейшей РМ (рисунок 1.12) [3]. Анализ моделей этого типа из-за сложности эффективен только с применением ЭВМ.

Рисунок 12 - Модели конструктивов типа стержня и пластины

Динамические свойства любой МС существенно зависят от характера восстанавливающих и диссипативных сил [3].

К восстанавливающим силам, относятся силы упругости, возникающие при деформации элементов.

Диссипативные силы вызывают необратимое рассеяние энергии механических колебаний. Основные их виды:

- силы трения в опорах и сочленениях;

- силы сопротивления среды, в которой происходят колебания;

- силы внутреннего трения в материалах опор (в амортизаторах). Действие диссипативных сил приводит к затуханию свободных и ограничению вынужденных колебаний [2].

Случай силового возбуждения.

Рассмотрим модель, изображенную на рисунке 1.11, б. Кроме возбуждающей силы в этой МС действующая сила инерции , сила упругости пружины  и диссипативная сила (сила демпфирования) [3].

Имеется два случая: свободные и вынужденные колебания.

Для свободных колебаний при отсутствии демпфирования (величина коэффициента демпфирования колебания описываются выражением [3]:

где - частота свободных колебаний;

- амплитуда свободных колебаний;

V - мгновенная (начальная) скорость, которая была сообщена массе m в момент времени t=0.

Частота  не зависит от начальных условий (от начальной скорости V) и определяется только собственными параметрами МС (k и m), поэтому она получила название собственной частоты [3]. С увеличением массы или с уменьшением жесткости пружины k, частота  уменьшается. Амплитуда колебаний зависит от начальных условий (от V) [3].

Для реальных МС коэффициент  (он обычно находится в пределах 0,02…0,3). В этом случае колебания системы будут совершаться по закону:

,

где - собственная частота с демпфированием.

Учитывая, что величина близка к нулю, на практике считают .

Рисунок 13 - Затухающее колебание с периодом .

Более точное представление о процессе затухания колебаний дает величина логарифмического декремента затухания:

где - период затухающих колебаний.

При вынужденных колебаниях на МС постоянно воздействует внешняя сила Р, в этом случае колебательный процесс описывается выражением [2]:



Второе слагаемое в этом выражении - это перемещение при вынужденных колебаниях [2]:

В последних двух формулах используются параметры:

- статический прогиб упругого элемента;

коэффициент динамичности МС (другое название - коэффициент динамического усиления при силовом возбуждении колебаний);

- коэффициент частотной расстройки;

j - начальная фаза вынужденных колебаний.

С течением времени колебания МС устанавливаются, а их амплитуда становится равной zв=mZст, откуда m = zв /Zст [2].

Коэффициент динамичности m системы показывает, как в зависимости от частотной расстройки, изменяется амплитуда вынужденных колебаний относительно ее статического смещения Zст.

Амплитуда перемещения при вынужденных колебаниях зависит не только от параметров МС и возмущающей силы, но и от частоты w [2]. Зависимость коэффициента динамичности m от частоты расстройки является амплитудно-частотной характеристикой (АЧХ) системы при силовом возбуждении (рисунок 13).



Рисунок 14 - Зависимость коэффициента динамичности от частотной расстройки, при различной степени затухания колебаний

На частоте  возникает резонанс, при котором амплитуда вынужденных колебаний достигает максимальной величины [3]. В этом случае коэффициент динамичности равен добротности механической системы Q:

где  - относительный коэффициент демпфирования МС;

Для типовых конструкций известны ориентировочные значения m: для микроблоков пенального типа - около 40, для цифровых ячеек на металлических рамках - 10...25, для ячеек на платах из стеклотекстолита - 5...12 [1].

В системах с несколькими степенями свободы ситуация осложняется возможностью существования совместных резонансов. Понятие совместного резонанса характеризует условия, когда две системы, объединенные вместе или связанные между собой, одновременно колеблются на частотах, близких к резонансной [2]. Часто бывает так, что увеличенное за счет резонанса смещение на выходе первой системы является входным воздействием для второй системы, которая вторично усиливает это смещение. Совместные резонансы в большинстве случаев удается исключить, применяя так называемое «правило октавы» [2]. Оно рекомендует в системах с последовательным соединением упругих масс удваивать собственную частоту каждого элемента, вносящего дополнительную степень свободы.

8. Описание реальной конструкции РЭС с точки зрения защиты данного РЭС от внешних воздействующих факторов

Источник вторичного электропитания импульсный БП-5А-У.

Источник вторичного электропитания «БП-5А-У» (далее - БП) предназначен для обеспечения электропитания устройств номинальным напряжением 12В постоянного тока и максимальном токе потребления в круглосуточном режиме работы до 5А.

Электропитание блока питания осуществляется от сети переменного тока 50 Гц напряжением от 160 В до 242В.

Параметры БП-5А-У:

Входное напряжение: Переменное от 160 до 242 В, частота 50 Гц

Постоянное выходное напряжение: регулируемое 11,5 - 14,5В

Напряжения пульсаций (от пика до пика): не более 30 мВ

Максимальный кратковременный до 10 минут выходной ток: 6,0 А

Рекомендуемый выходной ток нагрузки в круглосуточном режиме: 5,0 А

Электронная защита от короткого замыкания и перегрузки по току;

Защита от пробоя вход-выход 4000В;

Защита от перегрузки по входу;

Масса: 0,5 кг

Время наработки на отказ: не менее 100 000 часов

Класс защиты от поражения электрическим током : 2

Диапазон температур: -35 … +35°С

Габариты корпуса: 182Ч124Ч85 мм

Конструкция прибора и принцип работы.

Конструкция БП предусмотрена для его использования в настенном положении. Он размещён в пластиковом корпусе, со степенью защиты IP56 (ГОСТ 14254-96) и предназначен для использования на открытом воздухе. Блок питания рассчитан на круглосуточный режим работы.

БП выполнен в пластиковом корпусе в связи с тем, что необходимо изолировать в нем места крепления проводов и платы преобразования напряжения от контакта с металлом, во избежание короткого замыкания, а так же, для облегчения общего веса конструкции устройства (0.5 кг). Пластиковый корпус не так сильно раскаляется и переохлаждается при перепадах температур. Так же он является изолирующим материалом, от токопроводящих частей во внутренней конструкции.

Степень защиты корпуса IP56 говорит о том, что он имеет полную защиту от контакта, при помощи пылезащищенной оболочки (внутрь может попасть небольшое количество пыли, но она на работе не отражается), и имеет защиту от «штормового потока» воды, т.е. корпус блока предназначен для эксплуатации на улице (-35 … +35°С). Система IP (Ingress Protection Rating) стандартизирована международным стандартом IEC 60529, немецким DIN 40050, а также российским ГОСТ 14254. Системой классификации IP определяется, какой может обеспечить уровень защиты от проникновения корпус устройства. Степень защиты определяется двумя цифрами, которые указывается после букв «IP». Первая цифра указывает на степень защиты от проникновения твердых предметов, а вторая на степень защиты от попадания влаги. При этом одна из цифр может отсутствовать, в этом случае вместо нее указывается буква «Х».

Для ввода проводов в корпус устройства на боковой части корпуса размещены два кабельных ввода (рисунок 2.1). Они так же и как корпус устройства изготовлены из пластика, с регулирующимися под калибр проводника отверстиями, при помощи гайки. В отверстиях для ввода кабеля имеются уплотнительные втулки, для герметизации корпуса внутри, от попадания в него влаги и крупных частиц пыли.

Крышка корпуса блока выполнена из пластика (рисунок 2.2). Она фиксируется на корпусе блока при помощи четырех пластиковых винтовых зажимов. На крышке устройства имеется резиновый уплотнитель проходящий, по всему её контуру. В закрытом состоянии уплотнитель на крышке изделия создает герметизацию в нутрии корпуса. Так же на крышке корпуса имеется специальный фиксатор (рисунок 2.2) находящийся в верхнем левом углу от платы, не позволяющий крышке находиться отдельно от корпуса. Эта конструкция направлена, на предотвращение падения крышки устройства (изделие предназначено для настенной установки), а так же от попадания на нее загрязнений и влаги (в зависимости от погодных условий).

Для доступа к контактным клеммам необходимо снять верхнюю крышку, повернув четыре винта против часовой стрелки до упора.

Внутри блока находится печатная, на которой установлен винтовой клеммник X1 для подключения к изделию сети 220В, клеммники Х2 и X3 для подключения «+» и «-» нагрузки, соответственно (рисунок 2.2). Съёмный предохранитель номиналом 2А вынесен за пределы печатной платы устройства. На печатной плате БП установлен световой индикатор «+12В», который красным свечением индицирует наличие выходного напряжения. Индикатор не горит при коротком замыкании в нагрузке и вспыхивает раз в одну-две секунды при токовой перегрузке выхода.

Для доступа к индикатору необходимо снять верхнюю крышку устройства (рисунок 2). Если причина аварии устранена, то напряжение на выходе возвращается к номинальному значению. Допускается продолжительная работа изделия в режиме короткого замыкания или перегрузки. При отсутствии напряжения в сети индикатор погаснет.

Кроме того, конструкция прибора предусматривает регулирование выходного напряжения с помощью подстроечного резистора R14 (рисунок 12). Для получения доступа к подстроечному резистору необходимо снять верхнюю блока крышку, отвёрткой отрегулировать выходное напряжение путём поворота регулятора вправо или влево. После чего замерить выходное напряжение, убедиться в его достаточном уровне с помощью мультиметра, включенного в режим вольтметра. Затем установить обратно крышку.

Установка внутри корпуса блока клемм, платы, подстроечного резистора и светодиодного индикатора обусловлена тем, что необходимо полностью изолировать оголенные контакты клемм и саму плату со встроенными радиоэлементами от попадания на них влаги и загрязнения. В противном случае это может привести к короткому замыканию, или окислению контактов, что приведет в дальнейшем к неисправности устройства.

Рисунок 15 - Внешний вид источника питания «БП-5А-У»



Рисунок 16 - Внешний вид источника питания «БП-5А-У» с открытой крышкой

Рисунок 17 - Эскиз блока питания «БП-5А-У» при подключении



Заключение

Вычислительная техника и радиоэлектронные средства применяются практически везде, во многих отраслях и производствах, для сбора, обработки и выдачи информации, но условия эксплуатации в различных областях могут быть совершенно разными.

Поэтому во время изготовления аппаратуры на разных предприятиях, сложились определённые стереотипы в решениях изготовления конструкций. Типовые конструкции многократно испытаны, проверены временем и практикой, и нет сомнений в их высокой надежности. На основе данных испытаний конструкций созданы соответствующие стандарты, отступление от которых рассматривается как нарушение закона.

Для различных сфер применения аппаратуры, новых условий эксплуатации и требований заказчиков, требуется пересмотреть сложившиеся приёмы конструирования в разработке принципиально новых конструкций.

Необходимо внедрять новые конструктивные решения, пытаться усовершенствовать, то что можно усовершенствовать, другими словами подвергнуть полной реконструкции и изменению. И тем самым отступить от принятых стандартов, для внедрения новых законов и стандартов конструирования РЭС.



Список литературных источников

1. Токарев М.Д., Талицкий Е.Н., Фролов В.А. Механические воздействия и защита радиоэлектронной аппаратуры. - М.: Радио и связь, 1984. (с 251, 255);

2. Карпушин В.Б. Вибрация и удары в радиоаппаратуре. - М.: Советское радио, 1972. (с 104, 106);

3. Каленкович Н.И., Ростовец Е.П., Шамгин Ю.В. Механические воздействия и защита РЭС. - М.: Высш. школа, 1989. (с 88);

4. Маквецов Е.Н., Тартаковский А.М. Механические воздействия и защита радиоэлектронной аппаратуры. - М.: Радио и связь, 1993. (с 56, 60)

5. Научная статья. Ресурс «infopedia.su». Автор неизвестен. «Обеспечение механической прочности конструкций РЭС, [Москва, 2019] URL: https://infopedia.su/11xb8a3.html (дата обращения: 5.02.2019)

6. Научная статья. Ресурс «studfiles.net». Автор неизвестен. «Защита РЭС от механических воздействий», URL: https://studfiles.net/preview/3802257/?hide_navigation=1 (дата обращения: 5.02.2019)

Размещено на Allbest.ru