2. 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.

1’, 2’, 3’ - для вертикального расположения блоков;

1, 2, 3 - для горизонтального расположения блоков;

1, 1’ - без вентиляции;

2, 2’ - естественная вентиляция;

3, 3’ - принудительная вентиляция.

t_k, С

1

100

1'

80

2'

60

К

2

40

20

3

3'

q,

0

600

500

400

300

200

100

0

Рисунок 3 - График тепловой нагрузки блоков различной конструкции

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 3 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(lb+(l+b)hК_з.о)

где l, b, h - геометрические размеры блока, м

l=0,135; b=0,125; h=0,035

К_з.о - коэффициент заполнения объема (К_з.о =0,255).

Тогда, получим

S_з = 2(0,1350,125+(0,135+0,125)0,0350,255) = 0,034 м²

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

,

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

Q = I_maxU,

где I_max =60мА=0,06- максимальный потребляемый ток для цепи питания;

U =5В- напряжение питания.

Тогда, получим

Q=0,065=0,3 Вт,

,

Температура зоны не должна достигать максимального значения рабочей температуры элементов. Поскольку в схеме имеются конденсаторы параметры которых ухудшаются при увеличении температуры до 7085С, то температуру зоны примем равной Т_з=65⁰С. Максимальная температура окружающей среды, при которой устройство должно функционировать равна Т_с=25⁰С. Тогда перепад температур t_k будет определяться по формуле

t_k =Т_з-Т_с = 65-25 = 40⁰С

Получили точку К(8,8;40). Способ вентиляции разрабатываемого устройства, можно определить по графику тепловой нагрузки блоков различной конструкции (рисунок 3). Учитывая, что в проектируемом блоке модули расположены горизонтально, получим, что прибор относится к зоне 1, следовательно, устройство не нуждается в вентиляции.

По результатам расчета делаем вывод, что разрабатываемая конструкция блока обеспечивает нормальный тепловой режим работы без вентиляции воздуха.

5. Описание конструкции устройства

1. Описание конструкции блока.

Блок цифрового автомата-регулятора угла опережения зажигания выполнен в виде модуля второго конструктивного уровня – блока, оригинальной конструкции. Корпус блока выполнен в виде прямоугольного параллелепипеда. Окончательные габаритные размеры 13512535. Корпус состоит из основания и крышки. Основание и верхняя крышка, выполнены из ударопрочного полистирола УПМ-0612Л по ОСТ 6-05-40-80 литьем под давлением. Толщина стенок 2 мм.

На дне основания расположена плата П1, которая прикреплена к нему с помощью резьбовых втулок, запрессованных в приливы. На передней стенке имеется пять отверстий, предназначенных для выводов проводов. Первые два провод предназначены для соединения с прерывателем, через них поступает входной сигнал. Третий провод предназначен для соединения с октан-корректором. Четвертый и пятые провода – заземление и питание. На дне основания предусмотрены и вентиляционные отверстия.

Верхняя крышка имеет прямоугольную форму. Присоединение верхней крышки к основанию осуществляется при помощи болтов, которые ввинчиваются в втулки, запрессованные в приливы.