Добавил:

Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Российская академия народного хозяйства и государственной службы при Президенте Российской Федерации

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Курсяк.doc

Скачиваний:

Добавлен:

14.07.2019

Размер:

911.87 Кб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 12 / 22

1.1.2 Расчёт запаса прочности при вибрациях

Изгибающий момент в центре платы в режиме вибрационных колебаний:

(12)

где М – масса установленных на плате ЭРЭ, кг;

g – ускорение свободного падения – 9.8 м/с²;

К_П – коэффициент вибрационной перегрузки;

– коэффициент динамичности.

(12)

здесь – логарифмический декремент затухания. Численное значение можно найти через коэффициент затухания δо (для механических систем величина 0,02–0,025):

(12)

Коэффициент вибрационной перегрузки в наших расчётах выбираем из интервала от 2g до 5g, а именно 3.5g где g=9,8 м/с².

(12)

где a – длина пластины, м;

– коэффициент, зависящий от способа крепления печатной платы;

D – цилиндрическая жесткость пластины, Нм.

Коэффициент вибрационной перегрузки есть величина безразмерная. Момент сопротивление изгибу

(12)

Напряжение изгиба :

Запас прочности при изгибе по следующей формуле

Где – допустимое напряжение изгиба (берётся из справочных материалов)

Далее проверим условие вибропрочности платы. Для этого сравнивают расчетное значение в материале платы с допустимым значением для данного материала (с учетом коэффициента запаса). Если выполняется условие конструкция способна выдержать действующую ударную нагрузку. В случае необходимо принять меры по увеличению жесткости платы (увеличить толщину, ввести ребра жесткости, изменить материал платы и пр.).

Для того чтобы гарантировать работоспособность, запас прочности должен быть более некоторой величины:

где n1 = 1,2…1,5 – коэффициент достоверности определения расчетных нагрузок и напряжений, n = 1,4;

n2 = 1…1,5 – коэффициент ответственности детали, n = 1,2;

n3 = 1,2…3,0 – коэффициент неоднородности свойств материала, n3 = 1,8.

1.2 Расчет печатных проводников

1.2.1 Расчет ширины печатных проводников

Расчет ширины печатных проводников производят по формуле:

(13)

где в – ширина печатного проводника, мм;

Ymax = 0.5 - максимальный ток через печатный проводник, А;

= 20 - допустимая плотность тока в проводнике, А/мм²;

а = 0.05 - толщина печатного проводника, мм.

Значение выбирается в зависимости от технологии изготовления печатных плат. Для расчета ширины печатных проводников печатной платы возьмем

=20 А/мм². Значение а выбирается в зависимости от метода изготовления и выбранного материала. В нашем случае для фольгированного стеклотекстолита

а = 0.05 мм. Максимальный ток через печатный проводник Ymax = 0,5 А.

Таким образом,

1.2.2 Распределение переменного тока в печатном проводнике.

Глубина проникновения тока Z в немагнитном проводнике определяется формулой:

(14)

где f – частота, МГц;

- коэффициент, зависящий от свойств токопроводящего материала и покрытия;

- удельное сопротивление, Ом мм²/м.

Удельное поверхностное сопротивление определяется по формуле:

(15)

где q, ψ – коэффициенты, выбираемые по таблице из соответствующего справочника.

Получаем, что f= МГц, q = 2,65·10^-4, ψ = 0,066.

Получим,

мм,

1.3 Расчет помехоустойчивости

При проектировании аппаратуры автоматики необходима защита ее от действия внешних и внутренних помех. Внешние помехи создаются расположенными рядом с аппаратурой источниками питания, генераторами, релейными схемами и тому подобное.

Внутренние помехи определяются паразитными связями, неизбежными в любой электронной аппаратуре. Эти связи могут быть гальваническими, емкостными и индуктивными.

Гальваническая паразитная связь возникает через сопротивление источника, соединительные провода и участки шасси. Паразитные емкости и индуктивные связи возникают, в основном, за счет монтажных проводов и печатных трасс.

Расчет помехоустойчивости сводится к определению допустимой величины паразитных связей, допустимой длины проводников и расчету элементов фильтра.

1.3.1 Определение паразитной емкости между проводниками

Определение паразитной емкости между проводниками производим по формуле:

(1)

где - паразитная емкость между проводниками;

- погонная емкость, пФ/см;

- длина, см.

Погонная емкость определяется по формуле:

(2)

где - коэффициент пропорциональности, пФ/см (выбирается по графику, изображенному на рисунке 2).

Рисунок 2 - График зависимости коэффициента пропорциональности от параметра печатной платы

Значение выберем из соответствующей таблицы. Тогда имеем

пФ/см.

Паразитная емкость между проводниками имеет значение:

пФ/см.

1.3.2 Защита от действия помех электромагнитных полей

От действия помех электромагнитных полей аппаратура защищается экранами, выполненными в виде металлических кожухов. Экранирующее действие кожухов обусловлено отражением поля от металла и затуханием его при прохождении через металл.

При проектировании экранов отражением обычно пренебрегают, а его действие добавляют к действию ослабления:

(3)

где - ослабление магнитного поля, дБ;

- толщина медного экрана, мм;

- частота поля, МГц.

1.4 Расчет надёжности

Расчет надежности производится с использованием интенсивности отказов каждого из элементов, использованных в устройстве. Данные сведем в таблицу 1.

Таблица 1 - Интенсивность отказа элементов устройства с датчиком движения для автоматического освещения коридора

Тип элемента	Количество	Интенсивность отказа одного элемента , 1/ч	Суммарная интенсивность отказа , 1/ч
Конденсатор	3	2	6.9
Полярный конденсатор	7	2.5	17.5
Операционный усилитель	4	0.4	1.6
Постоянный резистор	23	0.2	4.6
Переменный резистор	2	0.4	0.8
Диод	5	1.5	7.5
Стабилитрон	2	0.1	0.2
Фотодиод	1	0.6	0.6
Семистор	1	0.9	0.9
Транзистор	2	0.8	1.6
	50		42.2

Суммарная интенсивность отказов = 42.2∙10^-6, 1/ч, средняя наработка на отказ = 1/42.2∙10^-6 = 23696 часа, что соответствует 987 дням или 2.7 года.

График функции надежности строится исходя из следующей формулы:

(10)

График представлен на рисунке 4.

Рисунок 4 - График

Из графика видно, что охранно-сигнальное устройства с датчиком движения для автоматического освещения коридора имеет хорошие показатели надёжности. С течением времени уровень надежности изделия и всех его элементов падает, в связи с ухудшением характеристик по причине истечения срока годности. Точка , что в реальном временном интервале соответствует 1000 часов или 1.14 года, точке соответствует 30000 часов или 3.42 года, а точке соответствует 80000 или 9.13 года.

1.5 Тепловой расчет

Определяем габариты блока. Для этого необходимо найти высоту, ширину и длину корпуса блока.

Высота ячеек определяется по формуле:

где = 30мм — высота самого высокого элемента на плате;

= 3мм - толщина печатной платы.

Тогда получим:

Высота ячеек складывается из высоты каждой ячейки и зазора между ячейками.

Высота корпуса блока определяется по формуле:

где – высота ячейки;

– припуски размеров для обеспечения свободного проникновения ячейки в блок. На горизонтально расположенной плате длина и ширина платы будут соответственно равны длине и ширине ячейки.