Разработка корпуса РЭА

Любой радиоэлектронной аппаратуре необходимы специальные корпуса. Прибор только тогда по-настоящему безопасен и эффективен, когда созданием его корпуса занимаются грамотные и опытные специалисты. При этом одной универсальной модели не существует, разработка каждого прибора требует индивидуального подхода. В данной статье мы рассмотрим, как осуществляется разработка корпуса РЭА.

В чем заключается разработка корпуса РЭА

Чаще всего корпуса производятся из специального пластика. Разработка формы каждого изделия осуществляется в зависимости от количества элементов, которые должны разместиться в корпусе РЭА, и от общего занимаемого объема корпуса.

Существует общепринятое подразделение корпусов РЭА на следующие классы:

• для приборов, которым предстоит транспортировка;
• для устройств, содержимое которых требуется защитить от влаги;
• комбинированный вариант, включающий в себя и пульт управления, и дисплей.

Другое основание классификации корпусов РЭА – по способу крепления: на вертикальной или на горизонтальной поверхности. Отдельные производители ориентируются на стандарты, принятые за рубежом. По специальному заказу может быть осуществлена разработка корпуса РЭА, который будет монтироваться на DIN-рейку.

Блок определяет внешнее оформление корпуса РЭА и обеспечивает комплексную защиту от дестабилизирующих факторов.

Одно- или двухплатный блок входит в секцию.

НП – размер платы с установленными на ней элементами.

НБР = НМ + НП

Существует два расчетных размера блока по ширине НБР НБФ (расчетный, фактический):

НБР = НБФ + К, где

К – коэффициент, учитывающий технологические особенности блока при его изготовлении. Определяется конкретным видом производства.

По ширине блоки имеют приращение с определенным номиналом.

Минимальный размер НБР составляет 15 мм, К = 0,5 мм. Расчетный размер блока зависит от минимального размера ИЭТ, который диктует габариты платы.

Кожух вводят, чтобы обеспечить при разработке необходимый уровень защиты от помех, требуемые параметры ЭМС, а также показатели экранирования и прочности корпуса РЭА по отношению к механическому воздействию.

Кожух изготавливается из тонколистовой стали методом контактной сварки и имеет гальваническое покрытие (олово-висмут) для усиления экранирующих свойств.

Разработка блока корпуса РЭА

Герметизация блоков необходима, чтобы свести к минимуму внешнее климатическое воздействие на ИЭТ, то есть выполняется для устранения внутри блока избыточной влажности и сохранения состава газового наполнения.

Ниппель, который расположен на лицевой панели блока корпуса РЭА, служит для закачивания воздуха внутрь блока. Таким образом создается избыточное атмосферное давление около 0,5 атмосферы. Это необходимо для обеспечения работоспособности блоков линейного тракта в колодцах, наполненных водой.

Полная герметичность корпуса РЭА может быть достигнута, если не только кожух, но и соединительные элементы, установленные на лицевой панели, способствуют этому в полной мере.

Способы обеспечения герметичности корпуса РЭА:

• Сварка кожуха и лицевой панели (применяется для блоков, которые имеют объем не меньше 0.5 дм3 и не подлежат ремонту).
• Паяным демонтированным соединением (для блоков объемом 0,5–5 дм3).

• Посредством резиновых уплотняющих прокладок.

Выбор способа зависит от конкретных условий эксплуатации РЭА.

Чтобы не допустить перегрева в процессе пайки, рядом с выполняемым соединением в процессе разработки корпуса РЭА необходимо предусмотреть тепловую канавку, которая позволит увеличить площадь теплоотдачи. Ее выполняют с той же стороны, где находится элемент монтажа блока.

Прокладки выполняются прямоугольного сечения из термостойкой резины.

Диаметр проволоки должен быть меньше ширины зазора, в который она помещается на 0,1–0,2 мм. При соединении методом пайки проволока располагается по всему периметру относительно лицевой панели. Это делает возможным трехкратный монтаж-демонтаж блока.

Герметизация с применением уплотняющих прокладок используется для блоков, объем которых больше 3 дм3, т. к. блоки меньших габаритов герметизировать таким способом нецелесообразно из-за значительных потерь объема на крепежных элементах.

Конструирование секций при разработке корпуса РЭА

Конструирование секций (модулей второго уровня)

Этот модуль используется для размещения и электрического соединения блоков. Он представляет собой законченную функциональную единицу, которая может эксплуатироваться вне стоек. Выглядит как металлический каркас, в котором размещены направляющие из пластмассы для блоков и плат, электрические соединители и элементы, позволяющие закрепить секцию на стойке.

На выбор конструкции при разработке корпуса влияет такой показатель, как простота эксплуатации, а именно осуществление работ по монтажу и ремонту РЭА в минимальные сроки.

Чтобы критерий ремонтопригодности РЭА был на высоком уровне, при разработке корпуса следует учесть следующее:

• каждая отдельная часть должна иметь свободный доступ для осмотра и замены, не требуя демонтажа других элементов конструкции;
• наличие контрольных точек для свободного подключения контрольно-измерительных приборов;
• невозможность включить разъемные соединения неправильно;
• способность частей, изъятых из прибора, устойчиво стоять на столе;
• способы предотвратить потерю элементов крепления в ходе работ;
• преимущество легко снимающихся фиксаторов перед резьбовыми соединениями;
• минимальные сроки вынужденного простоя в течение ремонта.

Первый пункт возможно выполнить, если предусмотреть при разработке корпуса РЭА применение кассет, выдвигая, раскрывая и поворачивая которые, специалист получает доступ к внутренним частям.

Каждую печатную плату легко осмотреть, если для блока использована книжная конструкция. Так при разработке корпуса РЭА воплощается метод раскрытия.

Если печатные платы перемещаются по направляющим кассеты, реализован метод выдвижения.

Такие методы или их комбинирование при разработке корпуса обеспечивают возможность быстро найти и ликвидировать поломку и, соответственно, повысить ремонтопригодность РЭА.

Конструкцию каркаса секции можно описать следующим образом:

• Правая и левая боковые стенки имеют Г-образную форму. Она делает возможным установить и закрепить секцию в каркасе стойки, используя специально предназначенные отверстия. В боковых стенках при разработке предусматриваются отверстия, позволяющие протянуть провода и кабели.
• Траверсы (передние и задние). Сечение задних траверс выполнено в форме буквы Г, чтобы было возможно установить и закрепить электрические соединители (кросс-платы). Для их изготовления используют алюминий, который продавливают через матрицу (холодное прессование).
• Материалом для производства направляющих служит пластмасса, их установка осуществляется соответственно шагу расположения печатных плат. Они крепятся к стойке двумя винтами. Для крепления в траверсах предусмотрены специальные сечения.
• Установка в секции кросс-платы позволяет собрать воедино все микросхемы. Блок, помещаемый в кассету, необходимо закрепить в каркасе при помощи болтов через лицевую панель.

Геометрическая модель секции:

ХС, УС – габариты секции;

У1 – габаритный размер траверсы;

УН – габаритный размер направляющей;

У2 – зазор между направляющей и печатной платой;

ХП, УП – размеры печатной платы;

Х1 – расстояние между началом траверсы и стенкой;

ХСОЕД – размер, занимаемый контактной парой вилка-розетка, 25–35 мм;

ХМ – размер, занимаемый элементами монтажа (кросс-плата или объемный монтаж – посредством кабелей и жгутов), 20–25 мм;

ХСТ – размер стойки.

Вид спереди на секцию:

Х3 – толщина боковой стенки

Х2 – конструктивный размер между блоком и боковой стенкой (0,5-0,75 мм)

НРБЛ – расчетная ширина блока

ВС – размер секции по ширине

ВС = 2Х3 + 2Х2 + n×НРБЛ,

где n – число блоков.

Варианты компоновки секций:

Объемы секций:

V1 – функциональные блоки;

V2 – элементы коммутации и электромонтаж.

Наибольшее распространение получили варианты 5 и 6, а наименьшее 1 и 2.

Т. к. в блоках L > H, L > B, H > B;

V15,6 > V13,4 > V11,2;

V21,2 > V23,4 > V25,6.

Варианты компоновки 2 и 6 при разработке корпуса РЭА не используются, поскольку отличаются плохой естественной конвекцией, так как зоны для прохождения воздуха перекрыты.

Варианты 1 и 3 делают возможной установку большего количества блоков по сравнению с вариантами 4 и 5.

При вариантах 1, 3, 4, 5 для книжных конструкций корпуса РЭА стоит предпочесть 4 и 5, т. к. количество плат должно быть меньше числа разъемов конструкции, иначе ячейки не смогут раскрываться в полной мере.

Если в блоках разъемной конструкции при разработке предусмотрена естественная конвекция, используют варианты 1 и 3. В случае если охлаждение производится принудительно, за основу разработки корпуса РЭА берется вариант 1. Что касается книжной конструкции, то при естественной циркуляции воздуха подойдут варианты 4 и 5, а когда необходима принудительная конвекция – 5.

На выбор компоновки при разработке корпуса РЭА влияет и такой фактор, как соотношение линейных размеров. Книжная конструкция в варианте 5 характеризуется максимально плотной упаковкой, но соотношение сторон печатной платы нельзя назвать рациональным. Это затрудняет разработку платы. Форма квадрата в данном случае является лучшим выбором.

Конструирование стоек (модули третьего уровня)

Базовым конструктивным узлом РЭА является стойка. На ней в ходе разработки предусматривается размещение секций (модули второго уровня) и обеспечивается их электрическое соединение.

Состав стойки РЭА:

• рамы, изготовленные из углового профиля (верхняя и нижняя);
• боковые стенки, для изготовления которых используется прессованный алюминиевый профиль либо тонколистовая сталь;
• задние обшивки, скрепляющие боковые поверхности;
• держатели электрических соединителей.

Габаритные размеры стойки при разработке имеют стандартные ограничения:

• Высота 2150 мм, с шагом приращения от 150 мм до 2600 мм;
• Ширина 600 мм;
• Глубина 300, 400, 500, 600 мм (два последние – для мощного радиостроения, ТВ).

Функциональная емкость РЭА в процессе разработки может быть существенно повышена за счет максимального сокращения в корпусе размеров зон расположения электрических проводов, которые могут занимать до 30 % объема оборудования.

Одной из важнейших задач разработки корпуса РЭА является обеспечение минимальных размеров кабельных каналов.

Геометрическая модель стойки:

Крепление стойки: снизу – на болтах, сверху – кабель роста.

Направляющая имеет Г-образное сечение.

Боковые стенки стойки изготавливают из специального алюминиевого профиля с крепежными закладочными шахтами для крепежа деталей.

Размеры стойки 260х600х240 (высота, ширина, глубина). Стойка неустойчивая, следовательно, ее необходимо закрепить в нижней части к фундаментным болтам, а сверху – к кабелю роста.

Какие еще важные моменты включает в себя разработка корпуса РЭА

Зоны досягаемости рук и зоны обзора оператора, работающего в положении сидя

Зона основного движения, в пределах которой для манипуляций руками нет необходимости поворачивать голову и туловище, включает участки А и Б. При разработке корпуса РЭА здесь предусматривают расположение главных узлов управления.

Чтобы держать под контролем зону А, поворота головы не требуется. В зоне Б достаточно незначительного движения головой. Участки В и Г – это зоны вспомогательного движения. Для манипуляции руками в зоне В необходимо двигать всей рукой, в зоне Г не обойтись без поворота туловища.

Контроль зон В и Г нельзя осуществлять без поворота туловища. Это значит, что главные органы управления при разработке корпуса РЭА должны быть размещены в зоне А. Участок Б служит местом расположения менее важных приборов и реже используемых устройств индикации.

Реже всего используемые оператором органы управления сосредоточены в зоне В. Она расположена на границе доступа и визуального обзора. Оператор может видеть их, поворачивая голову, и управлять, наклоняя туловище. Зона Г целиком вне пределов досягаемости без дополнительных движений. В ней при разработке корпуса РЭА следует располагать вспомогательные приборы.

Визульные индикаторы РЭА делятся на предметные и световые.

Предметные выполняются в виде шкал, надписей и цифр. Они передают информацию в виде числовых значений и слов. Разработка предметных индикаторов включает соблюдение главных условий работы с РЭА:

• Скорость восприятия информации определяется количеством приборов, точностью показаний и быстротой их снятия оператором.
• Точность параметров должна находиться на достаточно высоком уровне, но не переутомлять оператора излишними подробностями.
• Всем указателям должны соответствовать максимально понятные надписи. Если работа производится в темных помещениях, при разработке следует обеспечить их визуальное выделение белым цветом и подсветку в ночное время.
• Указатели, которые демонстрируют показания в разных физических величинах, должны отличаться внешне друг от друга.

Световые индикаторы представлены светящимися надписями и сигнальными лампами. Требования к ним при разработке корпуса РЭА:

• число индикаторов должно быть минимально;
• индикаторы должны обеспечивать быстрое восприятие передаваемой информации и высокую надежность показаний в заданных условиях эксплуатации;
• все надписи должны быть лаконичны и выполняться буквами простого начертания.

Основные приемы, позволяющие снизить температурный фон в блоке при естественном воздушном охлаждении

Конструкция РЭА должна отвечать требованиям:

1. Обеспечение хорошего обтекания холодным воздухом всех элементов конструкции, особенно теплонагруженных.
2. Теплочувствительные элементы должны располагаться ближе к стенкам блока и должны быть защищены от обтекания нагретым воздухом.
3. При воздействии лучистой энергии теплочувствительные элементы должны защищаться экраном.
4. Элементы должны иметь хорошие теплоконтакты с узлами.

Если вы ищите, где по экономичной цене приобрести корпуса РЭА, то стоит обратиться в нашу компанию «Треком». Профессионалы своего дела представят вам самые разнообразные типы изделий, отвечающие практически любым запросам. Материалы и вариации корпусов РЭА, имеющихся в ассортименте, дадут вам возможность найти изделия практически для любых условий, способные защитить ваше оборудование от большинства неблагоприятных условий эксплуатации.

Условия поставок корпусов, которые предлагает ООО «Треком», всегда ориентируются на интересы клиентов. В случае возникновения вопросов, наши высококвалифицированные сотрудники обязательно проведут необходимую консультацию. Все это ориентировано на то, чтобы клиенты ООО «Треком», приобретая корпуса, подбирали для себя самые оптимальные и выгодные решения, позволяющие максимально эффективно вести свое дело.