Выбор и обоснование метода и принципа конструирования

На основе проведенного разбиения электрической схемы и анализа существующих конструкций выбирается метод конструирования устройства в целом и его частей. Существующие методы конструирования РЭС подразделяются на три взаимосвязанные группы [14]:

- по видам связей между элементами;

- по способу выявления и организации структуры связей между элементами;

- по степени автоматизации конструирования РЭС - зависит от назначения аппаратуры и ее функций, преобладающего вида связей, уровня унификации, автоматизации и т.д.

Рассмотрим кратко сложившиеся методы конструирования РЭС.

Геометрический метод. В основу метода положена структура геометрических и кинематических связей между деталями, представляющая собой систему опорных точек, число и размещение которых зависит от заданных степеней свободы и геометрических свойств твердого тела [14].

Машиностроительный метод. В основу этого метода конструирования положена структура механических связей между элементами, представляющая собой систему опорных поверхностей. Машиностроительный метод используется для конструирования устройств и элементов РЭА, которые несут большие механические нагрузки и в которых неизбежны вследствие этого большие деформации [14].

Топологический метод. В основу метода положена структура физических связей между ЭРЭ. Топологический метод, в принципе, может применяться для выявления структуры любых связей, однако конкретное его содержание проявляется там, где связности элементов может быть сопоставлен граф [14].

Метод проектирования моноконструкций. Основан на минимизации числа связей в конструкции, он применяется для создания функциональных узлов, блоков, РЭА на основе оригинальной несущей конструкции в виде моноузла (моноблока) с оригинальными элементами [14].

Базовый (модульный) метод конструирования. В основу метода положен модульный принцип проектирования. Деление базового метода на разновидности связано с ограничениями, схемной конструкторской унификацией структурных уровней (модулей функциональных узлов, блоков). Базовый метод является основным при проектировании современной РЭА, он имеет много преимуществ по сравнению с методом моноконструкций [14]:

- на этапе разработки позволяет одновременно вести работу над многими узлами и блоками, что сокращает сроки проведения разработок; упрощает отладку и сопряжение узлов в лаборатории, так как работа любого функционального узла определяется работой известных модулей, резко упрощается конструирование и макетирование; сокращает объем оригинальной конструкторской документации, дает возможность непрерывно совершенствовать аппаратуру без коренных изменений конструкции; упрощает и ускоряет внесение изменений в схему, конструкцию и конструкторскую документацию;

- на этапе производства сокращает сроки освоения серийного производства аппаратуры; упрощает сборку, монтаж, снижает требования к квалификации сборщиков и монтажников; снижает стоимость аппаратуры благодаря широкой механизации и автоматизации производства; повышает степень специализации производства;

- при эксплуатации повышает эксплуатационную надежность РЭА, облегчает обслуживание, улучшает ремонтопригодность аппаратуры.

При компоновке должны быть учтены требования оптимальных функциональных связей между модулями, их устойчивость, стабильность, требования прочности и жесткости, помехозащищенности и нормального теплового режима, требования технологичности, эргономики, удобства эксплуатации и ремонта. Размещение комплектующих элементов в модулях всех уровней должно обеспечивать равномерное и максимальное заполнение конструктивного объема с удобным доступом для осмотра, ремонта и замены. Замена детали или сборочной единицы не должна приводить к разборке всей конструкции или ее составных частей. Для устойчивого положения изделия в процессе эксплуатации центр тяжести должен находиться, возможно, ближе к опорной поверхности. При компоновке модулей всех уровней необходимо выделить достаточно пространства для межсоединений.

При проектировании необходимо придерживаться следующих рекомендаций [14]:

*  минимальный внутренний радиус изгиба проводника должен быть не менее диаметра провода с изоляцией;

*  провода питания переменного тока следует свивать для уменьшения возможности наводок;

*  провода, подводящие к сменным элементам должны иметь некоторый запас по длине, допускающий повторную заделку провода;

*  провода не должны касаться острых металлических кромок;

*  монтажные провода целесообразно связать в жгут, при этом обеспечивается возможность расчленения монтажных операций на более простые.

Для разъемного варианта конструкции большое распространение получило использование объединительной печатной платы, что позволяет существенно уменьшить габаритные размеры изделия, упростить сборку.

При компоновке РЭС необходимо решать вопросы электромагнитной совместимости элементов, в частности, защиты от электромагнитных, электрических и магнитных помех.

При защите РЭС от воздействий помех, определяют максимальное значение сигналов помехи на выходах схем, усложняют схему введением фильтров на линиях входа-выхода, устраняют помехи по линиям электропитания с помощью радиочастотных фильтров, экранируют входные цепи чувствительных схем, для элементов РЭС разрабатывают кожухи-экраны.

В качестве метода конструирования выбираем базовый (модульный) метод конструирования.

На основании вышеизложенного выбираем для разрабатываемой конструкции блока интерфейсных адаптеров электронный модуль второго уровня ЭМ2 разъемной конструкции. Основой конструкции является каркас, образованный двумя литыми из алюминиевого сплава рамками, соединенными между собой продольными профилированными планками. На верхней и нижней части каркаса установлены маркировочные линейки, на которых по соответствующим адресам закреплены направляющие для плат. Платы вставляются по направляющим в ячейки. Все платы располагаются в правой части блока интерфейсных адаптеров, а слева - для равномерного распределения центра масс - расположен блок питания, который снизу крепится винтами к каркасу, а сзади - к задней панели. На одной из длинных сторон плат крепится фальшпанель, которая при установке платы в конструкцию, прикручивается сверху и снизу винтами к каркасу. Такая конструкция позволяет повысить ремонтопригодность, т.к. любую плату можно извлечь из блока не разбирая конструкцию, также позволяет исключить использование передней панели по той причине, что спереди корпус закрывается фальшпанелями.

Сверху и снизу каркас закрывается перфорированными крышками, а сбоку и сзади - панелями, которые крепятся винтами. Перфорация крышек применена для обеспечения нормального теплового режима блока интерфейсных адаптеров. На боковых панелях имеются планки, прикрепленные винтами, предназначенные для установки блока интерфейсных адаптеров в стойку. Для удобства установки и извлечения блока из стойки спереди имеются две ручки, прикрепленные винтами к выступам боковых панелей. Выступы имеют отверстия для закрепления конструкции в стойке. К задней панели крепятся разъемы для подключения кабелей интерфейсных адаптеров, для подключения напряжения сети к блоку питания. Также на ней нанесена маркировка номеров разъемов и напряжения сети 220В, 50Гц. Для обеспечения нормального теплового режима блока питания в задней панели имеются отверстия, через которые продувается воздух вентилятором установленным в блоке питания.

Внутриблочная коммутация плат осуществляется посредством объединительной платы, на которой расположены вилки для подключения розеток соответствующих плат. Это позволяет исключить кабели для межплатной коммутации, что повышает устойчивость схемы к элекромагнитным помехам.