3. Разработка конструкции охранного устройства

3.1 Предварительная разработка конструкции устройства

При разработке конструкции устройства были учтены требования, приведенные в разделе «Расширенное технического задания». Объем устройства должен быть минимальным, а коэффициент заполнения – максимальным. Конструкция должна обладать достаточной механической прочностью, иметь защиту от дестабилизирующих факторов, а также обеспечивать удобство ремонта и эксплуатации РЭУ.

Связь между элементами, расположенными на печатной плате осуществляется печатным монтажом. Охранное устройство необходимо предохранять от пыли, воды и механических воздействий. Для этого применяется частичная герметизация устройства с помощью пластмассового корпуса.

Устройство имеет форму прямого параллелепипеда размером 65х65х30 мм, внутри которого расположена печатная плата размером 55х55 мм. На верхней панели корпуса расположена кнопка, а на боковой панели 2 отверстия – 1 отверстие для питающего провода от блока питания, 2 отверстие для коммутации блока с усилителем и динамиком.

3.1.1 Объемно-компоновочный расчет

Для выбора рациональной компоновки блока используют три параметра:

1. приведенная площадь наружной поверхности;

2. коэффициент приведенных площадей;

3. коэффициент заполнения объема.

Для определения объема печатной платы ПП найдем ее размеры. Определяем общую площадь, занимаемую ЭРЭ, на печатной плате:

S = n ∙ S_i = 1800 мм² (1)

где i – количество ЭРЭ, устанавливаемых на ПП

С учетом рекомендуемого значения коэффициента заполнения площади ПП для бытовой РЭА, равного 0,6, получим значение площади ПП:

S_ПП = S/0,6 = 1800/0,6 = 3000 мм² (2)

Определим объем занимаемый ПП:

V_ПП = S_ПП ∙ h = 3000 ∙ 20 = 6000 мм³ (3)

3.1.2 Сравнение вариантов компоновки блоков

Проанализируем два варианта компоновки печатной платы проектируемого устройства. Варианты различаются размерами: 1 вариант – стороны печатной платы 55х55 мм, 2 вариант – со сторонами 60х50 мм.

Полный объем первого и второго вариантов:

V₁ = А₁ ∙ В₁∙ h₁ = 55 ∙ 55 ∙ 20 = 6,05 ∙ 10⁴ мм³ (4)

V₂ = А₁ ∙ В₁ ∙ h₁ = 60 ∙ 50 ∙ 20 = 6 ∙ 10⁴ мм³ (5)

Площади поверхностей вариантов компоновки блока:

S₁ = 2 ∙ (А₁В₁+В₁Н₁+А₁Н₁) = 8,3 ∙ 10³ мм² (6)

S₂ = 2 ∙ (А₁В₁+В₁Н₁+А₁Н₁) = 8 ∙ 10³ мм² (7)

1) Приведенная площадь наружной поверхности:

S_пр1 = S₁ / V₁ = 8,3 ∙ 10³ / 6,05 ∙ 10⁴ = 0,185 мм^-1 (8)

S_пр2 = S₂ / V₂ = 8 ∙ 10³ / 6 ∙ 10⁴ = 0,19 мм ^-1 (9)

2) Коэффициент приведенных площадей:

К_пр = S_пр / S_{пр. ш.} (10)

где S_{пр. ш} – приведенная площадь шара:

(11)

где d – диаметр шара, мм.

Для блока, выполненного в виде шара, диаметр равен максимальной стороне блока, выполненного в форме прямоугольного параллелепипеда, т. е. Для первого варианта d₁ = 55 мм, а для второго d₂ = 60 мм. Тогда,

S_{пр. ш1} = 6 / 60 = 0,1 м^-1 (12)

S_{пр. ш1} = 6 / 70 = 0,085 м^-1 (13)

Таким образом, коэффициент приведенных площадей, равен:

– коэффициент приведенных площадей первого блока

К_{пр 1} = 0,185 / 0,1 = 1,85 мм^-1 (14)

– коэффициент приведенных площадей второго блока

К_{пр 2} = 0,19 / 0,085 = 2,23 мм^-1 (15)

Так как отношение коэффициент приведенных площадей первого и второго блоков меньше 1:

(16)

то первый блок более оптимальный по площади наружной поверхности.

_{3) Коэффициент заполнения объема.}

Определим объем, занимаемый аппаратурой:

печатная плата Vпп = 55 ∙ 55 ∙ 20 = 60500 мм² (17)

кнопка V_кн = 8 ∙ 8 ∙ 15 = 960 мм² (18)