Тема 4.2Конструирование электронных средств второго структурного уровня

       Конструкции ЭС второго структурного уровня (приборы, блоки, субблоки, бытовая РЭА) предназначены для электрического и механического объединения радиоэлектронных узлов, ячеек, механизмов, органов управления и т.д., защиты их от механических перегрузок и внешних воздействий. В зависимости от сложности, назначения, размеров и количества входящих в них узлов блоки могут иметь ту или иную компоновочную схему. Под компоновкой (от лат. Componere – складывать) следует понимать размещение на плоскости или в пространстве различных элементов электронной аппаратуры. При этом понятие элемента может меняться при компоновке различных конструктивных уровней. Так, при проектировании радиоэлектронного узла на печатной плате решается задача размещения на плоскости электрорадиоэлементов и интегральных схем, входящих в электрическую схему данного узла. В ряде случаев для подобных устройств задача размещения может перерасти в объемную компоновку, если в узле применяются системы охлаждения (микровентиляторы, радиаторы), элементы экранирования, имеющие значительную высоту.

Под компоновкой блока понимают взаимное расположение и ориентацию ячеек или других конструктивных элементов (электромеханизмов, экранов, трансформаторов, элементов электрической связи, несущих конструкций и т.д.) в заданном объёме блока.

           При компоновке законченного устройства (магнитофона, приемника, усилителя, телевизора и т.д.) в качестве элементов выступают отдельные узлы и конструктивы (лентопротяжные механизмы, кассетоприемники, радиоэлектронные узлы, элементы индикации и управления). При этом выполняется как внутренняя компоновка, так и внешняя.

Внутренняя компоновка должна учитывать оптимальное размещение составных частей с учетом обеспечения электромагнитной совместимости, допустимого теплового режима, необходимых массогабаритных показателей, обеспечения производственной и эксплуатационной технологичности.

Внешняя компоновка выполняется с привлечением специалистов дизайнеров. В этом случае формируется внешний облик бытовой РЭА, который должен отвечать эргономическим и эстетическим требованиям, веянию стиля и моды, в ряде случаев национальным особенностям производителя и потенциального потребителя. Так, для бытовой аппаратуры европейского производства в большей степени характерен строгий классический стиль, в то время как азиатские производители применяют более широкую гамму цветов, внешнее оформление отличается вычурностью форм и экстравагантностью.

Внешняя компоновка также связана с определенным историческим периодом, что проявляется в характерном оформлении аппаратуры. Многие виды бытовой аппаратуры должны сочетаться с интерьером помещений, где они будут эксплуатироваться.

Так, для аппаратуры 50-х и 60-х годов характерно оформление ее в деревянные лакированные корпуса значительных размеров; 70-е годы характеризуются более широким применением пластмасс для изготовления корпусов и панелей, постепенным переходом от округлости форм к их угловатости.

Широкая унификация отдельных видов аппаратуры, на- пример, телевизионных приемников, привела к абсолютной однотипности внутренней компоновки благодаря использованию одинаковых узлов, включая унифицированное шасси. Внешняя компоновка также не отличалась существенным разнообразием форм. Разработчики варьировали расположение основных органов управления, форму и размеры приводных элементов (ручек).

           Аппаратура 80-х годов проектируется все чаще в виде комплексов, выполненных в едином стилевом решении, со строгими геометрическими формами. В оформлении корпусов и панелей используется сочетание пластмассы и металла, полированных щитов (корпуса телевизионных приемников, радиол). Последнее десятилетие ХХ века характеризуется многофункциональностью аппаратуры, изготовлением корпусов преимущественно округлой формы целиком из пластмассы. Совершенствование элементной базы, широкое применение специализированных БИС и СБИС, поверхностно монтируемых компонентов, высококачественных импульсных источников питания позволило реализовывать большинство бытовых РЭС практически на одной плате, что соответственно нашло отражение во внутренней компоновке таких устройств. Габаритные размеры во многом определяются внешними выходными устройствами (акустическими системами, электронно-лучевыми трубками) и размещением на лицевой панели всех необходимых органов управления и элементов индикации, включая многофункциональные индикаторные панели.

При внешнем оформлении бытовой аппаратуры необходимо учитывать технологические ограничения на формо- и цветообразование, фактуру поверхности (матовая, блестящая, шероховатая, рельефная), параметры и свойства применяемых материалов, особенности формообразования деталей из различных материалов.

Компоновка является наиболее сложной и ответственной задачей конструирования. В процессе ее выполнения разрабатывается несколько вариантов компоновочных схем, которые в дальнейшем должны оцениваться путем выполнения проверочных расчетов (например, по обеспечению теплового режима, электромагнитной совместимости, по определению показателей технологичности и ремонтопригодности).

В тех случаях, когда качество компоновки сложно или невозможно выразить количественными показателями (например, внешний вид изделия, удобство эксплуатации и ремонта и т.д.), прибегают к экспертным методам оценки.

           Разнообразие схемотехнического назначения электронных средств (приемопередающая, измерительная, вычислительная, бытовая и т.д.), условий их эксплуатации (в отапливаемых помещениях, на открытом воздухе), степени подвижности (стационарные, транспортируемые, носимые) требует различного подхода к решению вопросов компоновки и выработки конструктивных решений применительно к конкретному случаю.

Лекция 18