000000000 000000000 000000000 OOOOODOOD 000000000 000000000 000000000

Рис. 14.3. Легкосъемный субблок:

а - бескаркасный; б - многоплатный с металлической рамкой; 1 - печатная плата с ЭРЭ; 2 - разъем; 3 - угольник для крепления субблока: 4 - рамка; 5 - ключ

в приборе получится очень низкой. На двух других краях печатной платы оставлено поле, свободное от печатного монтажа и ЭРЭ. При установке субблока в прибор эти края платы входят в специальные направляющие пазы прибора, благодаря чему субблок может перемещаться в приборе только в одном направлении. На краю платы, противоположном разье-му, размещают устройство, которое закрепляет субблок в направляющих пазах прибора. Например, на рис. 14.3,й это устройство состоит из угольников 3 с отверстиями, в которые установлены невьшадающие винты. Эти винты входят в резьбовые отверстия на кожухе прибора, благодаря чему обеспечивается прочное закрепление субблока.

Как правило, все субблоки, входящие в прибор, делают с одинако-

103514203031

h ТГТГТТ

-D-□-О-D-tr

Рис. 14.4. Объемно-плоскостная компоновка:

I - коммутационная плата; 2 - печатный узел с микросхемами; 3 - крупногабаритные ЭРЭ; 4 - контакты для запайки печатного узла в коммутационную плату

выми габаритными размерами. При этом субблок по ошибке может быть установлен в приборе не в свое гнездо. Чтобы избежать этого, каждый субблок снабжают специальными ключами, исключающими возможность неправильной установки. В качестве ключей можно использовать два штыря 5, установленные для различных субблоков на разном расстоянии от края. В шасси блока для каждого ключа должно быть отверстие.

Субблок, показанный на рис. 14.3,, состоит из двух печатных плат, закрепленных на общей металлической рамке 4. Эти две платы соединены между собой гибким печатным или плоским плетеным кабелем. Способ установки и крепления субблока в приборе был рассмотрен ранее.

Количество печатных плат, из которых состоит субблок, может быть и больше двух.

Если аппаратура работает при воздействии значительных ударных и вибрационных перегрузок, особенно когда частота вибрации высока, то необходимо обеспечить повышенную жесткость субблока. Тогда рамку применяют и для субблока, имеющего одну плату.

Иногда на субблоке наряду с микросхемами, имеющими малую высоту, необходимо разместить крупногабаритные элементы.

В этом случае, чтобы получить хорошую плотность монтажа, целесообразно применять объемно-плоскостной метод компоновки. Сущность этого метода состоит в том, что малогабаритные элементы размещают на нескольких печатных узлах, один из размеров которых соизмерим с высотой крупногабаритных элементов. После этого крупногабаритные элементы и печатные узлы закрепляют на общей коммутационной плате, которая оформляется конструктивно в виде субблока (рис. 14.4). Электрическое соединение печатных узлов с коммутационной платой производят пайкой, для чего на печатном узле делают специальные контакты, например, как показано на рис. 14.4. Эти контакты запаивают в металлизованные отверстия коммутационной платы. Если субблок будет работать при жестких механических воздействиях, то печатный узел крепят дополнительно угольниками, стойками и другими аналогичными устройствами.

Чтобы электрически соединить между собой отдельные субблоки, в приборе устанавливают врубные разъемы с гнездами. Контакты этих разъемов соединяют между собой с помощью коммутационной печатной платы или жгутом из проводов. На рис. 14.5 показан прибор, состоящий из легкосъемных субблоков.

Применение рассмотренной конструкции в ряде случаев позволяет резко повысить надежность аппаратуры. В связи с постоянным усложнением аппаратуры выполнение требований по надежности становится все более сложной задачей. Одним из параметров, характеризующих

Рис. 14.5. Прибор из легкосъемных субблоков (боковые крышки

сняты):

1 - субблок (условно выдвинут); 2 - невыпадающий винт; 3 - нижняя стенка (вентиляционные жалюзи не видны); 4 -панель передняя; 5 - верхняя стенка (с вентиляционными жалюзи); 6 - панель задняя

фактическую надежность изделия, является среднее время, затрачиваемое на отыскание и устранение неисправностей.

Если бы прибор, состоящий из нескольких сотен или тысяч микросхем, полупроводниковых приборов и других элементов, был выполнен в виде неразьемной конструкции, в которой все элементы соединены только пайкой, то в случае выхода из строя одного элемента нужно было бы из всего количества выявить именно этот элемент и заменить его. Совершенно очевидно, что решить такую задачу может только чрезвычайно квалифицированный оператор, но и он на отыскание неисправности затратит много времени.

Если прибор разделен на отдельные легкосье1Ш1ые блоки и имеются запасные части с аналогичными блоками, то необходимо найти только субблок, в котором находится отказавший элемент. При этом время отыскания неисправностей будет сокращено в десятки раз по следующим причинам:

а) количество субблоков во много раз меньше количества элементов схемы;

б) каждый субблок можно снабдить специальными устройствами, которые будут выдавать информацию о его исправном состоянии.

Однако, как видно из рассмотренных примеров, деление прибора на легкосьемные части требует специальных элементов конструкции (разьемы, направляюшие, элементы крепления, коммутационные платы и т. д.), что приводит к некоторому увеличению габаритов прибора. Это увеличение может оказаться существенным, когда обьем каждого субблока мал, а число их чрезмерно велико. Кроме того, сами по себе разьемы имеют конечную надежность, и использование их в очень боль-

0 0 00

ООО [ОООО

feooo

Шоооо1п

ооооо оооо ооОоо

Рис. 14-6. Прибор книжной конструкции:

1 - субблок; 2 - кабель плоский; 3 - панель передняя; 4 - стенка средняя; 5.....панель задняя

шом количестве может уменьшить среднюю наработку на один отказ всего изделия.

Как было показано в гл 2, деление прибора на большое количество легкосьемньк частей и использование запасного имущества может существенно повысить надежносп аппаратуры в тех случаях, когда кратковременный перерью на замену отказавшего субблока не приводит к полному срьшу задачи, вьшолняемой изделием. В таких случаях деление прибора на легкосъемные субблоки пшроко применяют при конструировании радиоэлектронных устройств, схемы которых построены с использованием микросхем и полупроводниковых приборов.

При этом в каждом конкретном случае выбирают такое количество элементов в субблоке, чтобы его легкосъемность существенно не ухудшала среднюю наработку на отказ и не увеличивала значительно габаритов аппаратуры.

Книжная конструкция. Пример вьшолнения книжной конструкции показан на рис. 14.6. Прибор состоит из нескольких субблоков 1, каждый из которых, вращаясь вокруг своей оси, может откидываться как страница книги. Соответствующий субблок показан на рис. 14.7. Он состоит из двух печатных плат i, установленных на металлической рамке 3 В зависимости от конкретной конструкции количество печатных плат в субблоке может быть больше или меньше, чем на рис. 14.7. Рамка имеет два прилива с отверстиями 7 и .

В отверстие 8 вставлена ось, вокруг которой вращается данный субблок в приборе, в Отверстие 7 вставлена другая ось, вокруг которой вращается в приборе соседний субблок. В рабочем положении все суббло-

fl h

.a,-dCb.

Рис. 14.7. Субблок книжной конструкции:

/ - плата печатная; 2 - микросхема; 3 - рамка; 4 - кабель гибкий; S - кабель гибкий; 6 - втулка для стягивания пакета субблоков в приборе; 7 - отверстие для оси, вокруг которой будет вращаться следующий субблок; S - то же, для рассматриваемого субблока

КИ В приборе стянуты винтами в плотный пакет, благодаря чему конструкция имеет большую жесткость и хорошо выдерживает большие механические перегрузки в широком диапазоне частот. Субблоки не имеют разьемов. Они соединяются между собой гибким кабелем. Такая конструкция обеспечивает удобный доступ к каждой микросхеме в процессе регулировки всего прибора и при отыскании неисправностей, когда соответствующий субблок откинут.

При книжной конструкции прибора отыскание неисправностей должно производиться с точностью до отказавшего элемента: в этом ее недостаток. Однако книжная конструкция позволяет получить компактные приборы с жесткой конструкцией.

Иногда прибор разбивают на блоки, каждый из которых снабжен разъемом и является легкосъемным, но состоит из нескольких субблоков книжной конструкции.

Модульный метод в равной степени дает преимущества при конструировании любых видов радиоэлектронной аппаратуры, содержащей самые разнообразные элементы.

В зависимости от габаритов, массы и других характеристик эти элементы можно крепить непосредственно на печатных платах или на специальных металлических шасси. Соединяться они могут с помощью

печатного монтажа, объемного монтажа (жгутами или отдельными проводами) или комбинированно - с использованием печатного и объемного монтажа.

§ 14.3. КОРПУСА РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ АППАРАТОВ

Как отмечалось, любое радиоэлектронное изделие состоит из одного или нескольких приборов, каждый из которых заключен в свой корпус. Корпус является важной составной частью изделия и во многом определяет его эксплуатационные и технико-экономические характеристики. Любой корпус должен удовлетворять следующим требованиям.

1. Он должен однозначно определять взаимное расположение всех составньк частей изделия.

2. Его конструкция должна обеспечить заданный тепловой режим всех элементов аппаратуры (методы расчета тепловых режимов и меры по обеспечению их рассмотрены в гл. 15), а также минимальные паразитные связи между отдельными блоками изделия. Уменьщение до допустимого уровня паразитньк связей достигается рациональным взаимным расположением блоков, установкой специальных экранов между блоками, а также рациональным выполнением межблочного монтажа.

3. Корпус должен иметь жесткую и прочную конструкцию и обеспечивать защиту всех расположенных в нем элементов от механических повреждений как в процессе эксплуатации, так и в процессе транспортировки изделия.

4. Его конструкция должна обеспечивать минимально возможные массу и габариты аппарата.

5. Стационарно устанавливаемые корпуса должны иметь устройства для закрепления их на объекте. Для аппаратуры, устанавливаемой на подвижных объектах, роль таких устройств выполняют амортизаторы, работа которых рассмотрена в гл. 15.

6. Корпус должен позволять легко и быстро (по возможности без применения пайки) подключать прибор к антеннам, источникам питания и другим устройствам, с которыми он электрически связан на объекте. Поэтому непосредственно на корпусах приборов целесообразно устанавливать разъемы, предназначенные для вьшолнения межприборного монтажа (например, низкочастотные ШР и 2РМ, высокочастотные СР и др.).

7. В ряде случаев конструкция корпуса должна обеспечить защиту изделия от влага, пыли и брызг. Защита от пыли и брызг достигается уплотнением сварных швов специальными герметиками и установкой резиновых уплотнительных прокладок в местах стыка съемных крьнпек с основанием корпуса.

На рис. 14.8 показано такое уплотнение. В месте стыка передней панели 1 с корпусом 3 к последнему приварен металлический ободок, в который укладывают резиновую прокладку 2. Передняя панель притягивается к корпусу несколькими замками (на рисунке не показаны), в результате чего отогнутые края панели плотно соприкасаются с прокладкой.

Рассмотрим, как будет работать такая конструкция в самолетной аппаратуре.

Рис. 14.8. Уплотнение Рис. 14.9. Уплотнение вала и разъема:

крышки корпуса а -.выход вращающегося вала; б - установка'

разъема; 1 - корпус; 2 - ось; 3 - уплотняющая а прокладка; 4 - вкладыпш, сжимающие про-

кладку 3;5 - контргайка; 6 - винт; 7 - разъем; 8 - резиновая прокладка

При подъеме самолета с земли на высоту, например, 20 км давление наружного воздуха уменьшится до 30 мм рт. ст., а давление внутри аппарата должно оставаться неизменным (760 мм рт. ст.). В результате образуется внутреннее избыточное давление 730 мм рт.ст. или примерно 9,5 НУсм. Если передняя панель имеет размеры 350 х 250 мм (плошадь S = 875 см), то на нее изнутри действует сила F = 9,5 875 = 8300 Н.

Силы такого же порядка действуют на каждую стенку корпуса. Под действием подобных сил произойдет деформация деталей, герметичность в месте установки прокладки нарушится и избыточный воздух выйдет из корпуса.

При снижении самолета давление наружного воздуха увеличивается, что приводит к проникновению в аппарат воздуха, который может быть iнасыщен влагой.

Таким образом, для самолетной радиоаппаратуры рассмотренная конструкдия-ие может обеспечить защиты от влаги.

Kopifyca наземной и корабельной аппаратуры эксплуатируются в значительно более легких условиях и при достаточной их механической прочности (что достигается применением ребф жесткости, выдавок и т. п) может быть обеспечена защита аппарата от проникновения в него влаги через место стыка передней панели с корпусом.

Однако Даже в этом случае при открывании аппарата для проведения профилактических и ремонтных работ в него попадает влажный воздух, который может ухудшать характеристики узлов и приборов, если они не имеют собственной влагозащиты.

Снизить влажность воздуха внутри корпуса можно специальными влагопоглощающими веществами, например силикагелем ВЮг, который может поглощать влагу 30% от собственной массы., Силикагель, обработанный кобальтовой солью, при поглощении влаги меняет свой цвет с синего на розовый, что является индикацией окончания его влаго-поглощающих свойств. Патроны с силикагелем целесообразно помещать внутрь корпусов. Имеющих уплотнение. ;

Места выхода из кфпуса валов для органов управления могут уплотняться сальниками из промасленного фетра, как это показано на рис. 14.9, а.

Чтобы исключить проникновение влаги внутрь корпуса через кабельные разъемы, следует применять герметичные разъемы (например, ШРГ или 2РМГ); между фланцем разъема и передней панелью обычно устанавливают резиновую прокладку, как показано на рис. 14.9, б.

Следует отметить, что уплотнение футляра ухудшает тепловой режим аппарата, так как при этом исключается обмен воздуха между внутренней полостью футляра и внешней средой.

8. Корпус должен обеспечивать возможность электрического подключения расположенных в нем блоков без применения пайки.

Чтобы обеспечить вьшолнение этого требования, блоки с корпусом соединяют с помощью разъемов врубного типа. Одну половину разъема размещают на корпусе, другую - на блоке. Из-за разброса допусков деталей трудно обеспечить сочленение двух половин разъема с требуемой точностью. Если не предпринять специальных мер, то при сочленении штырь разъема может не попасть в гнездо, что приведет к поломке разъема. Поэтому закрепление разъема обычно делают плавающим, обеспечивая возможность перемещения одной половины разъема относительно другой в направлениях, перпендикулярных направлению сочленения. Одновременно одну половину разъема жестко соединяют со штырем-ловителем, а другую - со втулкой, имеющей отверстие. Благодаря наличию ловителей обеспечивается сочленение разъемов с требуемой точностью.

9. В конструкции корпуса должны быть предусмотрены специальные места для укладки жгутов, соединяющих отдельные блоки. Жгуты должны быть надежно закреплены скобами, хомутами и другими аналогичными средствами. Если отдельные блоки в корпусе откидываются на шарнирах, то жгуты должны иметь необходимую слабину, обеспечивающую требуемую подвижность блоков. Слабина должна быть также у частей жгута, подходящих к плавающим разъемам.

10. Корпус должен обеспечивать легкий доступ к расположенным в нем блокам для замены, осмотра и ремонта.

11. Корпус должен обеспечивать безопасность человека, обслуживающего изделие. Корпуса приборов, расположенных на подвижных объектах, не должны иметь острых граней, выступающих частей и других элементов конструкции, при ударе о которые оператор может нанести себе травму при качке корабля, резкой остановке автомашины и т. п. Корпус должен надежно защищать обслуживающий персонал от возможности прикосновения к токонесущим и подвижным частям. Корпуса приборов, имеющих высоковольтные цепи, в которых запрещается выполнять какие-либо работы при открытых крышках, должны иметь блокировку, надежно обесточивающую аппарат при открытых крышках. В необходимых случаях корпус должен иметь шильдики с предупредительными надписями. .

Корпус должен иметь земляную клемму, обеспечивающую надежное его заземление. Вьшолнение этого требования необходимо для защиты обслуживающего персонала от поражения электрическим током

при прикосновении к корпусу в случае появления случайных замыканий токонесущих частей аппарата на корпус.

12. Органы управления и контроля должны быть разработаны и скомпонованы с учетом психофизических особенностей человека-оператора.

13. Корпуса переносной аппаратуры должны иметь ручки или другие устройства.

14. Корпуса всех приборов должны иметь место, удобное для захвата прибора руками при переноске в процессе упаковки, монтажа на объекте, демонтажа и других подобных операциях.

Корпуса тяжелых приборов (весом более 8(Ю Н) должны иметь специальные CKO&.I для подъема их механизмами в процессе выполнения тех же операций.

15. Габариты корпуса должны позволять легко проносить его через дверные проемы и люки, имеющиеся на объекте, где прибор будет установлен.

. 16. Конфигурация корпуса должна позволять экономично размещать аппарат в помещении, где он будет эксплуатироваться.

17. Корпус должен удовлетворять комплексу технико-экономических требований, которые предъявляются к любому радиотехническому изделию.

18. Корпус должен удовлетворять требованиям технической эстетики.

По конструктивно-технологическим признакам корпуса можно подразделить на три группы: а) литые; б) сварные каркасные; в) сварные бескаркасные.

Литые корпуса обеспечивают большую монолитность и жесткость конструкции: Их изготовляют главным образом из алюминиевых и магниевых сплавов, имеющих малую плотность и хорошие литейные свойства. Литые корпуса широко использовались раньщс при конструировании морской аппаратуры, однако в настоящее время применяются редко. Связано это, главным образом, с тем, что стоимость их значительно выше, чем стоимость сварных корпусов: сварные корпуса, обеспечивая достаточную жесткость и прочность конструкции, обладают лучшими технико-экономическими показателями.

Каркасные корпуса применяют большей частью для крупногабаритных приборов, состоящих из нескольких тяжелых блоков. Каркас варят из стандартного алюминиевого или стального уголка. Боковую, верхнюю и нижнюю крышки обычно приваривают к каркасу; задняя крышка может бытъ съемной (крепится на винтах) или приваренной, в зависимости от необходимости доступа к прибору в процессе его изготовления и эксплуатации. Со стороны передней стенки каркас разделяет корпус на отдельные секции, каждая из которых предназначается для установки отдельного блока.

Блоки, устанавливаемые в такой корпус, должны иметь самостоятельные шасси. Для этих шасси в каркасе делают направляющие, обеспечивающие однозначную установку блока в соответствующую секцию каркаса. При такой конструкции каждый блок имеет переднюю панель, которая при установке блока перекрывает окно в передней стенке корпуса.

Переднюю панель кренят к каркасу корпуса винтами. Чтобы обеспечить жесткое крепление задней части шасси, на каркасе устанавливают штыри-ловители, а на шасси делают втулки, в которые входят штыри при вдвигании блока в корпус. Иногда блоки снабжают телескопичеокими направляюшими, которые, раздвигаясь, поддерживают блок даже тогда, когда он полностью выдвинут из проема корпуса. Это дает возможность при необходимости производить осмотр и ремонт блока, не снимая его с корпуса полностью. Иногда блок закрепляют к корпусу передней панели с помощью петель. Это также обеспечивает доступ к блоку без его снятия, когда он откинут на петлях.

Для современных изелий, в которых широко применяют микросхемы, полупроводашковые приборы и другие малогабаритные детали, часто прибор компонуют из отдельных субблоков, конструкция которых была рассмотрена в § 14.2. Для таких изделий обычно делают цельносварные бескаркасные корпуса. Например, если основш конструкции является легкосьемный субблок, показанный на рис. 14.3, то блок разделяют на секции, в которых имеются направляющие устройства для каждого субблока. Элементы конструкции, разделяющие корпус на секции, вместе с наружными стенками обеспечивают такой конструкции хорошую прочность и жесткость; при этом и масса корпуса получается малой. Обычно усиления приходится делать только в местах, где действуют местные повышенные нагрузки. Например, места крепления амортизаторов усиливают гнутыми угольниками из листового материала.

Для изготовления сварных конусов можно использовать углеродистую сталь 10КП, алюминиевые сплавы АМцА, АМг, Д16, нержавеющую сталь 1Х18Н9Т, титановый сплав ВТ1 и др. Выбор конкретной марки материала определяется требованиями к стоимости, массе, коррозионной устойчивости, механической прочности, магнитным свойствам и другим параметрам корпуса.

§ 14.4. КОМПОНОВКА РАДИОАППАРАТУРЫ

Для компоновки блоков радиоаппаратуры необходимо иметь принци-пиальнто электрическую схему устройства, а также габаритно-установочные чертежи деталей, узлов и приборов, входящих в общую схему. Кроме того, должны быть известны узлы, параметры которых оператор будет менять при эксплуатации, и данные, характеризующие назначение и условия эксплуатации аппарата.

Аналитическая компоновка. Аналитическую компоновку производят на начальных этапах проектирования аппаратуры с целью получения обобщенных характеристик, на основании которых складывается первое представление о некоторых конструктивных параметрах изделия.

Например, если вычислить сумму объемов, занимаемых всеми ЭРЭ и специальными устройствами, входящими в состав радиоэлектронной аппаратуры (например, механизмами, отсчетными устройствами и др.), и полученную сумму разделить на некоторый коэффициент Ку (А:<1), характеризующий заполнение объема радиоэлеметами и специальными устройствами, то полученное число с некоторой точхтостью будет характеризовать объем аппаратуры.