4.3 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 ее 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 2 приведены зависимость 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);

где A, B, H, К_з.о – геометрические размеры блока и коэффициент заполнения объема, м.

A=0,09 м; B=0,07 м; H=0,07 м; К_з.о.1=33 %;

Тогда, получим:

S_з = 2(0,090,07+(0,09+0,07)0,070,33) = 0,02 м².

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

q₃=Q/S₃,

где Q – мощность, рассеиваемая блоком, Вт.

Q = I_maxU,

где I_max – максимальный потребляемый ток для цепи с напряжением питания U=6В для ключа (пункт 1.3.1), А.

Следовательно:

Q = 2006∙10^-3 = 1,2 Вт;

q_з = 1,2/0,02 = 60 Вт/м².

Температура зоны не должна достигать максимального значения рабочей температуры элементов. Если устройство (ключ) работает в не перегруженном режиме, тогда температура зоны должна быть меньше или равна Т_з=60 ⁰С. Нормальная температура окружающей среды, при которой работает устройство Т_с=25 ⁰С. Тогда перепад температур t_k будет определяться по формуле:

t_k = Т_з-Т_с = 60-25 = 35 ⁰С.

Способ вентиляции разрабатываемого устройства, можно определить по графику тепловой нагрузки блоков различной конструкции (рисунок 2). Из графика видно, что прибор относится к зоне 1-1’, следовательно, устройству электронный ключ вентиляция не требуется, т.е. нет необходимости применять специальные методы охлаждения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе выполнения курсового проекта был разработан электронный ключ автомобильного охранного устройства с управлением по инфракрасному каналу, предназначенный для охраны автомобильного транспорта, а также (при некоторой доработке) объектов недвижимости, в момент отсутствия владельца. Применение цифровых микросхем и данный вариант схемы в приведенной конст­рукторской разработке позволило получить ряд преимуществ пе­ред аналогичными устройствами.

Во время работы проведен анализ существующих аналогов, технического задания, электрической схемы и элементной базы. Проведен расчет теплового режима электронного ключа, расчет основных компоновочных и конструкторских характеристик с соблюдением всех требований пунктов технического задания. Разработана техническая и конструкторская документация на блок ключа в соответствии с требованиями существующих стандартов.

Основной путь совершенствования разработанного устройства – это наращивание или замена элементной базы на усовершенствованные, что позволит улучшить функциональные возможности устройства и увеличить число охраняемых объектов.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Николаев И. М., Филинюк Н. А. Интегральные микросхемы. Справочник. М.: Радио и связь, 1992.

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

3. Фрумкин Г. Д. Расчет и конструирование радиоэлектронной аппаратуры: Учеб. пособие для радиотехнич. спец. техникумов. – 4-е изд. перераб. и доп. – М.: «Высшая школа», 1985.

4. Шило В. Л. Популярные цифровые микросхемы. Справочник. М.: Радио и связь, 1988.

5. Школа академика Власова: выпуск 1. Сборник методических трудов кафедры «Управление и информатика в технических системах» Балаковского института техники, технологии и управления. Под ред. Власова В. В. – М.: «Буркин», 1998.

6. Головкин А. Охранное устройство автомобилей с ключом отмычкой // Радио №2, 1990. – стр. 41-45.

7. Кулешов С., Зауменный Ю. Система охраны и сигнализации с управлением по ИК каналу помещений и автотранспорта // Радио №11, 1988. – стр. 43 – 46.

8. Фомина Н. Н. Разработка конструкции печатных плат. Методические указания к выполнению практической работы по дисциплине «Конструкторско-технологические особенности проектирования и изготовления модулей аппаратурной реализации САУ». – Саратов, 1995.

9. Рациональный выбор несущих конструкций. Методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине «Конструктивно-технологические особенности проектирования и изготовления модулей аппаратурной реализации САУ». Фомина Н. Н. – Саратов, Издательство Ротапринт СГТУ, 1999.

10. Оформление спецификаций. Методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине «Конструктивно-технологические особенности проектирования и изготовления модулей аппаратурной реализации САУ». Фомина Н. Н. – Саратов, Издательство Ротапринт СГТУ, -1998.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Графическая часть

1 Перечень элементов

2 Спецификация устройства

3 Спецификация платы

4 Таблица соединений

					УИТС.425512.006 ПЗ	Лист
						38
Изм.	Лист	№ документа	Подпись	Дата