Таблиця 3.5 - Матеріали друкованих плат

qк=P0/Sк

q3= P0/S3

де P0 - потужність, що розсіюється приладом. В нашому випадку основна потужність виділяється на блоці живлення та невелика частина на платі. В загальному випадку P0=10Вт.

Sк - площа поверхні корпусу приладу;

S3 - умовна поверхня нагрітої зони.

Sк=2(l1•l2+( l1+l2)•l3)

S3=2•(l1•l2+( l1+l2)•l3•k3)

де l1, l2, l3 - відповідно довжина, ширина та висота корпусу;

k3 - коефіцієнт заповнення об'єму.

Sк=2•(0,283•0,166+(0,283+0,166)•0,08)=0,166 м2

S3=2•(0,283•0,166+(0,283+0,166)•0,08•0,2)=0,108 м2

Тоді маємо qк=10/0,166 =60,2 Вт/м2; q3=10/0,108=92,6 Вт/м2

В загальному випадку перегрів корпусу герметичного апарату, що працює при температурі t=35°С відносно навколишнього середовища визначається залежністю:

х1=0,1472•qк-0,2962•10-3 qк2+0,3127•10-6•qк3

де qк - питома потужність корпусу приладу, Вт/м2

х1=0,1472•60,2 -0,2962•10-3 •60,2 2+0,3127•10-6•60,2 3= 7,3°С

Перегрів нагрітої зони визначається аналогічною залежністю

х2=0,1390•q3-0,1223•10-3•q32+0,0698•10-6•q33

де q3 - питома потужність нагрітої зони, Вт/м2

х2=0,1390•92,6-0,1223•10-3•92,62+0,0698•10-6•92,63=11,8°С

Зміна атмосферного тиску зовні корпусу впливає на перегрів корпусу приладу відносно температури навколишнього середовища, а в середині корпусу - на перегрів нагрітої зони відносно температури корпусу приладу. Наявність отворів враховується коефіцієнтом, який залежить від відносної площі отворів.

P=SП/(l1•l2)

де SП - сумарна площа отворів, м2. В нашому випадку SП=0,01 м2.

Р=0,01/(0,283•0,166)=0,21

по результатам експериментальних випробувань встановлена залежність

kП=0,29+1/(1,41+4,95•Р)

справедлива в діапазоні значень: 0?Р?0,8.

kП=0,29+1/(1,41+4,95•0,21)=0,69

Виходячи з цього визначається перегрів корпусу блока

хк=0,93•КН1• kП

перегрів нагрітої зони

хз=0,93 kП(х1• КН1+( х2/0,93- х1)• КН2),

коефіцієнт КН1 визначається тиском повітря зовні приладу:

КН1=0,82+1/(0,925+4,6•10-5•Н1),

а коефіцієнт КН2 залежить від тиску середовища у середині приладу та визначається за формулою:

КН2=0,80+1/(1,25+3,8•10-6•Н2),

де Н1 та Н2 - атмосферний тиск, МПа, зовні та у середині приладу відповідно. Виходячи з цього маємо:

КН1=0,82+1/(0,925+4,6•10-5•0,1)=1,9

КН2=0,80+1/(1,25+3,8•10-6•0,1)=1,6

хк=7,5•1,9•0,69=9,7°С

хз=0,93• 0,69 (16,2•1,9+( 21,6/0,93- 16,2)• 1,6)=16,5°С

По отриманим даним визначаємо перегрів повітря у приладі

хв=0,6• хз

де хз - перегрів нагрітої зони.

хв=0,6•26,5=15,9°С

Визначаємо середню температуру повітря у приладі за формулою:

Tв= хв+tc

де tc - температура оточуючого середовища;

Tв=15,9+35=50°С

Визначаємо температуру корпусу приладу за формулою:

Tк= хк+ tc

Tк=9,7+35=44,7°С

Визначаємо температуру нагрітої зони за формулою

Tз= хз+ tc

Tз=16,5+35=51,5°С

Отримані значення задовольняють роботоздатність пристрою.

4.2 Розрахунок віброміцності та удароміцності друкованої плати

Вібрації - це коливання конструкції, викликані періодичними впливами. Вібрації РЕА виникають при транспортуванні та експлуатації.

У результаті впливу вібрації можуть виникати механічні ушкодження елементів, порушитись контакти, цілісність пайок, різьбових та інших з'єднань.

Конструкція плати повинна бути вібростійкою і віброміцною. Вібростійкість визначає здатність апаратури до динамічних навантажень. Віброміцність визначає здатність апаратури витримувати без руйнування тривалі вібраційні навантаження.

Для розрахунку використаємо программу PLATA2VER21 згідно рекомендації [6, с. 44].

Вхідні данні для програми:

с - густина матеріалу плати,

а, b, h - габаритні розміри плати, мм.

Габаритні розміри плат приведені в таблиці 4.1.

Таблиця 4.1 - Габаритні розміри друкованих плат