МОДУЛЬНОЕ ЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО

Полезная модель относится к области аппаратостроения и может использоваться при конструировании модульных электронных устройств. Областью применения полезной модели является электронная аппаратура модульного типа для использования в движущихся объектах, устанавливаемая в стеллажи, например на борту летательных аппаратов, наземных транспортных средств и др. Для такого рода аппаратуры важны габаритные размеры корпусов, параметры и места расположения узлов сопряжения и другие требования, обеспечивающие стандартизацию применимости разрабатываемой электронной аппаратуры.
Известен прибор с воздушным охлаждением (патент РФ 2491662 С1) [1]. Прибор содержит систему охлаждения, образованную входным и выходными отверстиями, нижней крышкой, внутренними и внешними левой, правой, задней стенками, а также двойной верхней крышкой, образующими замкнутые внутренний и внешний контуры и выполненными с возможностью прохождения между внутренними и внешними стенками охлаждающего потока воздуха, причем боковые внутренние стенки выполнены в виде радиаторов. При этом выходные отверстия выполнены на лицевой панели, внутренняя верхняя крышка выполнена в виде радиатора. Причем внутри корпуса размещены с возможностью прохождения между ними охлаждающего потока воздуха двойные перегородки, установленные с возможностью образования, по крайней мере, двух основных и одного дополнительного отсеков. Причем внутри каждого основного отсека размещен, по крайней мере, один функционально скомпонованный тепловыделяющий элемент, выполненный в виде электронного модуля с теплоотводом, установленный контактными поверхностями теплоотвода на внутренней боковой стенке корпуса или перегородке и закрепленный с возможностью плотного прилегания к их внутренним поверхностям, а торцевой контактной поверхностью - к поверхности внутренней верхней крышки корпуса. При этом в дополнительном отсеке установлен, по крайней мере, один электронный модуль.
К недостаткам такого решения можно отнести сложную конструкцию, содержащую двойные стенки, которая значительно увеличивает трудоемкость изготовления. Кроме того, радиаторные стенки находятся во внутреннем пространстве, что усложняет обслуживание и удаление пыли, та, в свою очередь, ухудшает со временем эффективность теплоотвода, что ведет к снижению ресурса и эксплуатационных характеристик. Отведение тепла от электронных модулей на верхнюю стенку имеет заметно меньшую эффективность в силу меньшей площади поверхности, рассеивающей тепло в окружающую среду. Расположение же радиаторов внутри корпуса не позволяет использовать максимально эффективно конвекционный способ их охлаждения, требуя создания принудительного обдува, что также снижает надежность системы в целом, поскольку добавляет в систему компонент, например вентилятор, имеющий конечные показатели расчетного времени наработки до отказа. Невысокая эффективность отведения тепла подобных корпусов и ограниченные расчетные параметры надежности системы, в целом, создают сложности при построении электронных устройств для применения современных высокопроизводительных процессоров, имеющих высокое тепловыделение.
Задачей заявляемого технического решения является упрощение конструкции корпуса модульного электронного устройства, повышение эффективности отведения тепла от электронных компонентов формата РС/104, размещаемых внутри корпуса, повышение эксплуатационных характеристик: производительности, степени пыле- и влагозащиты, рабочего температурного диапазона модульного электронного устройства и сокращение времени цикла его изготовления.
Поставленная задача решается тем, что вмещающий внутренние элементы корпус модульного электронного устройства выполняется несущим, к которому крепятся внутренние элементы устройства, включающие электронные модули формата РС/104 и теплоотводящие средства, и содержащим боковые, фронтальную, верхнюю и нижнюю панели, по меньшей мере, часть из которых имеет внешнее теплоотводящее оребрение в виде проходящих по всей площади панели, способствующих рассеиванию тепла, одинаковых по высоте выступов, поверхность которых образует гладкий внешний габарит устройства, обеспечивающий простоту и удобство его установки в место размещения.
Целесообразно электронные модули формата РС/104, используемые в модульном электронном устройстве, собирать в стек, в котором первым является электронный модуль с наибольшим тепловыделением.
В соответствии с настоящим техническим решением каждый стек закреплен на боковой панели корпуса так, что электронный модуль с наибольшим тепловыделением обращен к панели корпуса и соединен с последним через посредство теплоотводящих средств.
Заявляемая полезная модель поясняется с помощью чертежей, на которых
фиг. 1 - внешний вид модульного электронного устройства спереди;
фиг. 2 - вид модульного электронного устройства с частью снятых панелей корпуса сзади, содержащего закрепленные на боковой панели стеки электронных модулей формата РС/104;
фиг. 3 - вид не содержащего стеки модульного электронного устройства с частью снятых панелей корпуса сзади, на боковой панели которого размещена теплоотводящая пластина с фрагментом эластичной теплопроводной прокладки;
фиг. 4 - поперечный разрез модульного электронного устройства.
На фиг.1 показан общий вид модульного электронного устройства, корпус 1 которого, в соответствии с поставленной задачей, выполнен прочным, способным нести механическую нагрузку для того, чтобы надежно удерживать закрепляемые на его панелях 2 внутренние элементы. По меньшей мере, часть панелей 2 корпуса имеет оребрение. Оребрение выполняет функцию рассеивания тепла и представляет собой расположенные по всей поверхности панелей выступы 3 одинаковой высоты, благодаря чему создаваемый поверхностями выступов внешний габарит корпуса оказывается без каких-либо неровностей, что обеспечивает простоту и удобство установки устройства в место размещения, например в стеллаж. Это особенно важно, поскольку заявленная полезная модель должна иметь определенные, установленные спецификацией ARINC размеры. Для достижения лучших прочностных и теплоотводящих характеристик предлагается выполнять несущими и имеющими оребрение четыре панели (две боковые, верхнюю и нижнюю), максимально участвующие в охлаждении как кондуктивно отводя тепло от механически закрепленных на панели элементов, так и перенося тепло во внешнюю среду от конвекционных потоков воздуха внутри корпуса.
В соответствии с настоящим вариантом выполнения имеющиеся внутри корпуса электронные модули 4 формата РС/104 собраны в два стека 5. При этом особенностью настоящей полезной модели является применяемый мезонинный принцип сборки. Такой способ позволяет избежать наличия так называемой базовой платы, выполняющей роль общей интерфейсной шины для собираемых электронных модулей 4. Отсутствие базовой платы обеспечивает более прочную конструкцию соединенных между собой в стек электронных модулей 4, что также повышает механические эксплуатационные характеристики устройства. Сочетание электронных модулей в стеке выполнено так, чтобы модуль с наибольшим тепловыделением 6 оказался первым. Каждый собранный стек 5 обращен стороной с первым модулем 6 с наибольшим тепловыделением к боковой панели 2 и закреплен на ней с помощью втулок 7. Для отвода тепла стек 5 соединен с боковой панелью 2 корпуса 1 через посредство теплоотводящего средства, включающего установленную на боковой панели 2 теплоотводящую пластину 8, имеющуюся на первом электронном модуле 6 кондуктивную пластину 9 и размещенную между ними эластичную теплопроводную прокладку 10. Теплоотводящая пластина 8 выполнена соответствующей по размеру присоединяемому к ней стека 5 и выступает внутрь корпуса так, чтобы максимально скомпенсировать расстояние от панели 2 до кондуктивной пластины 9, а прокладка 10 компенсирует неточности в линейных размерах соединяемых пластин 8 и 9. В рабочем режиме осуществляется охлаждение внутреннего пространства корпуса 1 как за счет движения окружающего воздуха, так и через теплоотводящее средство.
Настоящее модульное электронное устройство с предложенным способом установки электронных модулей формата РС/104 с креплением стека к боковой панели обладает следующими преимуществами. Во-первых, таким образом достигается совместимость геометрических размеров широко применяемого в настоящее время формата электронных модулей РС/104 и типоразмера корпусов спецификации ARINC 404А. Ширина таких корпусов не позволяет устанавливать указанные электронные модули горизонтально. Во-вторых, при использовании теплоотводящей пластины 8, кондуктивной пластины 9 и эластичной теплопроводной прокладки 10 между ними достигается наиболее простая в изготовлении и наиболее эффективная конструкция для отвода тепла от электронных компонентов. Использование боковой панели 2, исполненной как радиатор охлаждения и имеющей самую большую площадь поверхности корпуса электронного устройства, позволяет иметь максимально эффективный кондуктивный теплоотвод. Выполнение боковых панелей корпуса несущими и имеющими оребрение значительно упрощает конструкцию и удешевляет изготовление самого корпуса относительно существующих видов корпусов с двойными стенками, как, например, описанный в патенте РФ 2491662 С1 [1].