4.4 Расчет теплового режима

Модуль электронной аппаратуры второго уровня и выше, например блок, представляет собой сложную систему тел с множеством внутренних источников теплоты. Поэтому при расчете тепловых режимов модулей используют приблизительные методы анализа и расчета.

Целью расчета является определение нагретой зоны модуля и среды вблизи поверхности ЭРЭ.

Конструкцию РЭА заменяем её физической тепловой моделью, в которой нагретая зона представляется в виде параллелепипеда, имеющего среднеповерхностную температуру t_o и рассеиваемую тепловую мощность Р_о. В зависимости от ориентации модулей 1-го уровня различают три группы конструкций по характеру теплообмена в них. На рисунке 1 приведены зависимости между перепадом температур t_k и выделяемой тепловой мощностью для блоков различных конструкций.

Определим условную поверхность нагретой зоны S_з, м² для воздушного охлаждения.

S_з=2(AB+(A+B)HК_з.о); (71)

где A, B, H – геометрические размеры блока, м

A = 0,17 м; B = 0,1 м; H= 0,04 м.

К_з.о – коэффициент заполнения объема (К_з.о = 0,46).

Тогда, получим

S_з = 2(0,170,1+(0,17+0,1)0,040,46) = 0,0439 м².

Определим удельную мощность нагретой зоны q₃, Вт/м², как количество теплоты, рассеиваемое с единицы площади

q₃=Q/S₃, (72)

где Q – мощность, рассеиваемая блоком, Вт, вычисляемая по формуле

Q = I_maxU, (73)

где I_max – максимальный потребляемый ток для цепи питания с напряжением питания U=+5 В, I_max=0,1 А.

Тогда, получим

Q = 0,15 = 0,5 Вт;

q_з = 0,5/ 0,0439 = 11,4 Вт/м²

Температура зоны не должна достигать максимального значения рабочей температуры элементов. Если устройство работает в не перегруженном режиме, тогда температура зоны должна быть меньше или

равна Т_з=60⁰С. Максимальная температура окружающей среды, при которой устройство должно функционировать равна Т_с=35⁰С. Тогда перепад температур t_k будет определяться по формуле

t_k = Т_з-Т_с = 60–40 = 25 ⁰С, (74)

Способ вентиляции разрабатываемого устройства, можно определить по графику тепловой нагрузки блоков различной конструкции (рисунок 2). Учитывая, что в проектируемом устройстве модуль расположен горизонтально, получим, что прибор относится к зоне 1, следовательно, устройство нуждается лишь в естественной вентиляции.

По результатам расчета делаем вывод, что разрабатываемая конструкция блока диагностического прибора обеспечивает нормальный тепловой режим работы с естественной вентиляцией.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе выполнения курсового проекта были разработаны вторичные часы с матричным индикатором.

В ходе курсового проектирования была разработана конструкция устройства. Во время работы был проведен анализ существующих аналогов, технического задания, электрической схемы и элементной базы. Были проведены расчет основных компоновочных и конструкторских характеристик устройства с соблюдением всех требований пунктов технического задания. Данное устройство может быть реализовано на практике.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Бирюков С., Краснов Е. Светоинформационное табло. –Радио, 1987, №6, с.17-20.

2. Бирюков С. Первичные кварцевые часы.– Радио, 2000, №6, с.34

3. Богданович М. И., Грель И. Н. и др. Цифровые интегральные микросхемы, справочник – Минск: Беларусь. Полымя,1996.

4. Варламов Р. Г. Справочник конструктора РЭА. Компоненты, механизмы, надежность. – М.: Советское радио,1985.

5. Под ред. Власова В. В. Школа академика Власова: выпуск 1. Сборник методических трудов кафедры “Управление и информатика в технических системах”. Балаковский институт техники, технологии и управления. – М.: Буркин, 1998 г.

6. Мариевич А. Вторичные часы с матричным индикатором.- Радио, 2002, №6, с 40-41.

7. Парфенов Е. М. Проектирование конструкций радиоэлектронной аппаратуры. – М.: Радио и связь, 1989.

8. Усатенко С. Т., Каченюк Т. К., Терехова М. В. Выполнение электрических схем по ЕСКД: Справочник. – М.: Издательство стандартов, - 1989.

9. Якубовский С. В. и др. Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы. Справочник. – М.: Радио и связь, 1990.

10. Резисторы, конденсаторы, трансформаторы, дроссели, коммутационные устройства РЭА: Справочник/ Н.Н. Акимов.

11. ГОСТ 2.105-79.Общие требования к текстовым документам

12. ГОСТ 2.301-60, ГОСТ 2.318-81.Общие правила выполнения чертежей

13. ГОСТ 2.3751-78. Платы печатные. Требования и методы конструирования.

14. ГОСТ 2. 417-68. Правила исполнения печатных плат.

15. Классификатор ЕСКД.

16. Оформление спецификаций. Методические указания к практической работе по курсу “Конструктивно-технологические особенности проектирования и изготовления модулей аппаратурной реализации САУ”.

Ротапринт СГТУ, Саратов, 1998.

17. Разработка и расчет радиоэлектронной аппаратуры. Методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине “Конструктивно-технологические особенности проектирования и изготовления модулей аппаратурной реализации САУ”. Ротапринт СГТУ, Саратов, 1995.

18. Рациональный выбор несущих конструкций. “Методические указания к практической работе по курсу “Конструктивно-технологические особенности проектирования и изготовления модулей аппаратурной реализации САУ”. Ротапринт СГТУ, Саратов, 1999.

19. Установка навесных ЭРЭ. ОСТ 4.010.030-81.