2.3 Анализ условий эксплуатации
Анализ температурного режима
Согласно ТЗ, устройство будет эксплуатироваться при температурах: -30…+50 ºС. В п. 2.2 были приведены значения температур, являющихся допустимыми для эксплуатации используемых ЭРЭ.
Также отметим, что выбранный в п. 4.3 материал основания ПП, может эксплуатироваться при температурах -60…+105 ºС, а выбранный в п. 4.7 тип соединителя может эксплуатироваться при температурах -60 …+125 ºС.
Таким образом, видно, что все элементы могут работать в диапазоне температур, установленном техническим заданием, а значит применять меры по обеспечению температурного режима нет необходимости.
Анализ воздействия вибраций
Необходимо проверить, способна ли печатная плата выдерживать нагрузки, заданные в ТЗ.
Так как при совпадении собственных частот печатной платы с частотами внешних возмущающих воздействий значительно увеличиваются нагрузки, то необходимо, чтобы собственная частота колебаний платы находилась вне спектра частот внешних воздействий.
Определение частот собственных колебаний ведется с учетом характера закрепления печатной платы в модуле более высокого конструктивного уровня. В нашем случае закрепление производится так, как показано на рис. 1.
Рис. 1. Закрепление печатной платы
На этом же этапе
производится выбор толщины ПП. Согласно
[8], изначально необходимо взять толщину
= 0,001м и провести расчет для нее. Если
полученное значение собственной частоты
не попадет в спектр частот внешних
вибраций, то данное значение толщины
можно оставить. При расчете было
установлено, что толщину ПП следует
выбрать равную 1,5 мм.
Габаритные размеры платы выбираются в п. 4.1, поэтому подбирать их в ходе анализа вибраций не будем.
Частота собственных
колебаний [8]:
,
где:
a = 0,105 м – длина ПП;
b= 0,08 м – ширина ПП:
E
=
– модуль упругости для материала ПП;
ν = 0,22 – коэффициент Пуассона;
M= 0,0516 кг – масса ПП (рассчитывается в п. 4.4);
=
3,14.
,
где k=22.37,
α=1, β=0.61, γ=1
для способа закрепления платы, указанном
на рис. 1 согласно [8];
Техническим заданием определен спектр вибраций 80…120 Гц. Полученное значение собственной частоты не попадает в этот диапазон, а значит, размеры печатной платы были подобраны правильно и усиления нагрузки на нее от вибраций в процессе работы происходить не будет.
2.4 Анализ конструктивно-технологических требований
Техническим заданием определен мелкосерийный тип производства. Мелкосерийное производство разрабатываемого устройства предполагает возможность автоматизации всех этапов изготовления и сборки устройства, что ведет к снижению трудоемкости и себестоимости. Исходя из этого, установим следующие требования:
Так как установка элементов будет производиться автоматом, то необходимо стремиться к уменьшению числа типоразмеров корпусов элементов, одинаковой их ориентации на плате
Корпуса ИМС необходимо располагать регулярными рядами с одинаковыми интервалами и дистанциями между ИМС, что позволит облегчить работу автомату, устанавливающему элементы.
Для уменьшения количества операций, все обозначения на плате необходимо выполнить травлением.
Для улучшения точности позиционирования автомата, расставляющего элементы на плату, необходимо нанести реперные знаки.
Необходимо применить групповые методы пайки. Так как предполагается наличие переходных отверстий под корпусами, будем использовать пайку расплавлением паяльной пасты в печи.
Оценка технологичности конструкции приведена в п.8.