Применение базовых несущих конструкций в конструкторском проектировании радиоэлектронных средств

— снижает стоимость аппаратуры в связи с возможностью широкой механизации и автоматизации производства;

— повышает степень специализации производства;

4) На этапе эксплуатации:

— повышает эксплуатационную надежность РЭС;

— облегчает и упрощает обслуживание;

— улучшает ремонтопригодность аппаратуры.

Эвристический метод использует обобщённый

практический опыт (коллективная мудрость) в области конструирования РЭС и смежных отраслей. Метод является основным в практической деятельности конструктора.

Метод автоматизированного (автоматического) конструирования основан на использовании ЭВМ для решения задач компоновки ЭРЭ, трассировки соединений различных структурных уровней, подготовки и выпуска конструкторской документации.

Исключительно большое количество различных задач автоматизированного конструирования привело к разработке алгоритмов для решения однотипных задач, отличающихся малым временем выполнения, возможностью реализации на персональных ЭВМ. Системы автоматического конструирования РЭС

- это системы типа «человек-машина», они содержат комплекс технических средств и математическое обеспечение, предназначенное для решения задач конструирования РЭС различного назначения и иерархического уровня. Несмотря на различие автоматизированных методов конструирования можно выделить следующие самостоятельные этапы автоматического конструирования:

1. Ввод исходной информации, контроль правильности подготовки и исходных данных.

2. Компоновка функциональной структуры РЭС всех уровней на основе выбранных показателей качества, т. е. распределение множества функциональных модулей и элементов на подмножества, соответствующие конкретным устройствам различных уровней иерархии системы.

ЛИТЕРАТУРА

1. Андреев, П. Г. Основы проектирования электронных средств [Текст] : учеб. пособие / П. Г. Андреев, И. Ю. Наумова. - Пенза : Изд-во ПГУ, 2010. - 124 с.

2. Андреев, П. Г. Определение комплексного коэффициента отражения электромагнитных волн внутри помещений / П. Г. Андреев, И. Ю. Наумова // Труды международного симпозиума Надежность и качество.

- 2013. - Т. 2. - с. 5 - 6.

3. Павлов, Е.П. Основы проектирования электронных средств [Текст] : Конспект лекций / Е.П. Павлов, И.Т. Санникова. - Йошкар-Ола: МарГТУ, 2004 - 149 с.

3. Размещение скомпонованных функциональных модулей и элементов по уровням иерархии конструкции.

4. Трассировка соединений между устройствами, модулями или элементами в соответствии со схемой связей и ограничениями на прокладку, составление электромонтажной документации, контроль правильности составления документации. При изготовлении фото оригиналов или фотошаблонов автоматизированными методами рабочие чертежи утрачивают функции основного документа, необходимого для изготовления фото оригинала. В качестве основой конструкторской документации используется табличный способ представления результатов проектирования, чертежи установки элементов на печатные платы и чертежи слоев плат при этом являются дополнительной документацией. Если соединения осуществляются с помощью станков-автоматов, то входная информация выдается на носители с управляющей информацией для изготовления фотошаблонов.

5. Составление сводных вторичных тестовых документов: ведомостей спецификаций, покупных изделий, запасных инструментов и приборов, ссылочных документов и других, устанавливаемых требованиями конструкторской документации.

Для автоматизированного метода конструирования, как и для базового, необходим высокий уровень схемной и конструкторской унификации, так как повторяющиеся элементы схемы и детали конструкций упрощают разработку программ для ЭВМ.

Обоснованный выбор методов конструирования, создание математических моделей элементов конструкций различного уровня иерархии, программная реализация для проведения исследований, применение систем автоматического и автоматизированного конструирования позволяют снизить стоимость создания, повысить качество и конкурентоспособность РЭС.

УДК 621.396.6.001.2 Митрофанов О.А., Наумова И.Ю.

ФГОБУ ВО Пензенский государственный университет, Пенза, Россия

ПРИМЕНЕНИЕ БАЗОВЫХ НЕСУЩИХ КОНСТРУКЦИЙ В КОНСТРУКТОРСКОМ ПРОЕКТИРОВАНИИ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ

Анализируются несущие конструкции, применяемые в радиоэлектронных средствах. Рассматриваются конструкторские особенности различных вариантов, что позволяет разработать подходы к автоматизированному выбору несущей конструкции. Ключевые слова:

несущая конструкция, каркас, панель, шасси, базовая несущая конструкция

Несущей конструкцией (НК) принято называть элемент конструкции или совокупность элементов, предназначенные для размещения составных частей радиоэлектронных средств (РЭС) и обеспечения их устойчивости и прочности в заданных условиях эксплуатации. НК является одной из основных частей электронного блока, определяющей не только его форму и механические характеристики, но и такие важнейшие показатели качества РЭС, как надёжность, ремонтопригодность, технологичность, удобство применения в эксплуатации. Электронный блок - конструкция второго уровня -представляет собой радиоэлектронное средство или его часть, имеющее определённую функциональную, схемную и конструктивную завершённость, имеющее своё чёткое назначение и состав выполняемых задач, органов управления и информации и, как правило, свою лицевую панель.

Все крупные пространственно-ограниченные составные части блока называются конструктивами.

Исходным для разработки НК является компоновочная схема блока, принципиальная схема блока

и техническое задание, определяющее условия эксплуатации.

Разнообразие типов НК показано на рисунке 1 [3].

Всё разнообразие НК целесообразно подразделять с двух точек зрения. Они, с одной стороны, различаются отношением конструкции к месту и способу установки блока. Можно выделить, исходя из этого, НК моноблоков, т.е. изделий, применяемых отдельно и выполняемых, как уже было ранее отмечено, в переносном, настольном и напольном исполнениях с креплением к месту установки или без него. В таких НК предусматривается индивидуальная защита блока от внешней среды. Это во многом определяет и конструктивные особенности. Характерные особенности имеют и НК блоков для стоек и шкафов (ловители, приспособления сопряжения разъёмов, поворотные кронштейны, направляющие и т.п.).

С другой стороны, НК характеризуются способом образования пространственно-ограниченного рабо-

чего объёма блока или способом взаимного расположения деталей. С этой точки зрения можно выделить несколько наиболее употребительных типов

НК: 1) каркасный; 2) панельный; 3) коробчатый; 4) типа "шасси- панель"; 5) бескаркасный.

Рисунок 1 - Разновидности несущих конструкций РЭС

Каждый из них имеет свою преимущественную сферу применения и соответствующую конструкции преимущественную технологию изготовления и сборки. Дадим краткую характеристику каждому типу.

1 Каркасная НК. Преимущественная область применения - блоки для шкафов и стоек врубные, вдвижные, иногда откидные. Основа такой конструкции - жёсткий каркас (рисунок 2), крепящийся к лицевой панели. Элементарная защита конструктивов от внешних воздействий образуется рёбрами каркаса. Способы выполнения различны. Иногда это цельнолитая конструкция из алюминиевых сплавов с последующей фрезерной обработкой (применяется для тяжёлых блоков мощных устройств с массой 10...20 кг). Иногда - для менее массивных блоков - это каркас из стальных или алюминиевых профилей на сварке, заклёпках или винтах. Для облегчения в качестве образующих каркаса применяют нередко и гнутые из листового материала уголки с узкими полками. Иногда каркас выполняют из штампованных или литых (прессованных) деталей. Особенно это характерно для блоков, укомплектованных полностью модулями (ячейками на печатных платах).

Способы "наполнения" такого неразъёмного каркаса могут быть самыми разнообразными. Важно, чтобы в любом случае они обеспечивали свободный доступ к конструктивам и элементам блока, к тяжёлым несъёмным конструктивам за счёт свободного пространства около них, для печатных узлов и плат - применение способов "плотной упаковки" с оперативным выемом их для ремонта к осмотра. Тяжёлые элементы можно крепить на вставных или приварных полках (кронштейнах), лапах. Тяжёлые элементы могут быть также вдвижными по направляющим.

Каркасы блоков, где преобладающим типом конструктивов являются печатные узлы, ориентируются на применение панелей с направляющими планками для печатных узлов (рисунок 3) или же на устройство поворотных кронштейнов с рамками для печатных плат (рисунок 4) . Первый из этих способов проще и дешевле, но требует для ремонтов и проверок переходных кабелей или плат. Так называемая "книжная конструкция" (рисунок 5) поворота

печатных узлов отличается лишь устройством сложного многоступенчатого поворотного устройства. Другими вариантами "плотной упаковки" печатных плат для размещения в каркасе являются "веерная" (рисунок 6) и "раскладная" (рисунок 7) конструкции.

Рисунок 3 - Каркас с направляющими планками для печатных узлов

Надо отметить, что показанные на рисунках 5 -7 кронштейны и рамки конструктивно достаточно сложны, изготавливаются преимущественно литьём под давлением (прессованием) и целесообразны только в крупносерийном производстве.

Панельная НК. Представляет собой чаще всего сборку из литых или штампованных панелей - плоскостей, на которые опираются печатные узлы и

другие конструктивы блока. Не исключается в отдельных случаях не сборка, а сочетание панелей гнутых из общего листа или сваренных. При конструировании сборных каркасов следует обращать внимание на достаточность в креплении панелей площадей, прилегающих друг к другу мест, для обеспечения элементарной жёсткости.

Рисунок 4 - Крепление печатных узлов (модулей) на поворотных шарнирах: 1 - модуль; 2 - задняя панель; 3 - двойной шарнир; 4 - корпус; 5 - ручка

Рисунок 5

''Книжная" НК "Веерная" НК

Рисунок 6

Коробчатая НК представляет собой подобие "чемодана" или "кейса - дипломата", внутри которого располагаются конструктивы блока (рисунок 11). Форма такого "коробка" может быть, конечно, усложнена. Возможно широкое варьирование применяемых материалов (листовые стали и листовые алюминиевые сплавы, литьевые сплавы, пластмассы), а также способов изготовления; штамповка, прессование, слесарное изготовление. Преимущественная область применения - переносная аппаратура малых и средних габаритов.

Рисунок 8 - Раскрывающаяся НК

Г п

J

Рисунок 9 - НК со стяжнымистержнями

Рисунок 7 - "Раскладная" НК

При весьма плотном заполнении объёма блока конструкции выполняются раскрывающимися, например, как показано на рисунке 8. Менее заполненные блоки допускают открытые нераскрывающиеся НК, жёсткость которых обеспечивается угловыми косынками или стяжными стержнями (рисунок 9). Не исключается также применение боковых стенок и рамок (рисунок 10).

Литьё применяется в основном тонкостенное из легких алюминиевых сплавов с большим числом облегчающих отверстий и рёбрами жёсткости. При мелкосерийном или опытном производстве панели изготавливаются из листовых материалов слесарным путём. НК панельного типа применяются для моноблоков, в частности, для измерительной аппаратуры.

Рисунок 10 - Рамочная НК

НК типа "шасси-панель" отличается наличием в составе деталей, так называемого шасси, представляющего собой коробок без дна. Внутренность такого коробка - "подвала шасси" - используется для объёмного монтажа, деталей крепления, выхода выводов конструктивов и их разъёмов. Жёсткое сопряжение шасси с лицевой панелью идёт с помощью косынок (рисунок 12), могут применяться и боковые стенки. Глубина шасси, а также его расположение относительно панели могут варьироваться в зависимости от требований компоновки.

ж/

о

Рисунок 11 - Коробчатая НК

При малом числе выводных разъёмов местом их установки, а также и ловителей является задний

торец шасси. При большом числе выводов можно ввести заднюю стенку. Для крепления системы печатных узлов применяют направляющие стойки. Конструкция удобна как для установки крупных конструктивов неодинаковых габаритов, так и для размещения модулей, вынимающихся вверх или со стороны лицевой панели (рисунок 13). Область применения - некрупные врубные конструкции, моноблоки приборной аппаратуры. НК с шасси пригодна как для серийного, так и для индивидуального производства.

1

Рисунок 12 - НК комбинированного типа «шасси панель»: 1 - шасси; 2 - панель лицевая; 3 -косынки

Рисунок 13 - НК с выемными модулями

отсутствует). Модули стягиваются общими винтами или защёлками, закрываются общим кожухом. Модули должны быть так подогнаны друг к другу, чтобы получилась жёсткая единая конструкция (рисунок 14). Область применения - измерительная аппаратура. Бескаркасные комбинации печатных узлов могут быть также использованы в рамках какой-либо панельной конструкции. Лицевая панель как конструктив здесь, как правило, отсутствует. Она входит либо в состав одного из конструктивов, либо заменяется "фальш-панелью", т.е. планкой с надписями, поясняющими название органов управления, закреплённых в разных конструктивах, но при сборке оказывающихся в одной передней плоскости.

Тип кассетной конструкции (КК) по месту установки блока задаётся, тип НК по способу образования объёма выбирается.

Унифицированные несущие конструкции. В ряде отраслей отечественной промышленности в целях улучшения отраслевой организации производства, его специализации, сокращения сроков проектирования РЭС и освоения их в серийном производстве предложены так называемые унифицированные несущие конструкции (УНК). Они же называются базовыми (БНК), если на базе типового решения изготавливается целый типоразмерный ряд разновидностей. В рамках отрасли организуется централизованное изготовление и поставка заготовок. В качестве унифицированной обычно выбирают хорошо продуманную, высокотехнологичную и экономичную конструкцию, например, показанную на рисунке 15. Каждая отрасль имеет свою систему УНК (БНК). Материал по УНК, а также принципы составления типоразмерных рядов даются в лекционном курсе на примере одной из отраслей.

Рисунок 15 - Унифицированная несущая конструкция

На производстве применение БНК сложностей не

Рисунок 14 - Бескаркасная конструкция вызывает и регламентируется отраслевыми орматив-

Бескаркасные НК ориентированы на соединение ными документами (отраслевыми стандартами) или

друг с другом конструктивно законченных модулей Г°сударственными стандартами (Г°СТ). (т.е. несущая конструкция у них, как таковая,

ЛИТЕРАТУРА

1. Андреев, П. Г. Основы проектирования электронных средств [Текст] : учеб. пособие / П. Г. Андреев, И. Ю. Наумова. - Пенза : Изд-во ПГУ, 2010. - 124 с.

2. Андреев, П. Г. Определение комплексного коэффициента отражения электромагнитных волн внутри помещений / П. Г. Андреев, И. Ю. Наумова // Труды международного симпозиума Надежность и качество. - 2013. - Т. 2. - с. 5 - 6.

3. Кольтюков, Н. А. Проектирование несущих конструкций радиоэлектронных средств : учебное пособие / Н.А. Кольтюков, О.А. Белоусов. - Тамбов : Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2009. - 84 с.

УДК 621.396

^рашкина1 Т.И., Бадеева1 Е.А., Юрова1 О.В., Разживина2 Г.П,

1ФГОБУ ВО Пензенский государственный университет, Пенза, Россия 2ПЕНЗЕНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ

НЕКОТОРЫЕ СПОСОБЫ СНИЖЕНИЯ ОСНОВНОЙ ПОГРЕШНОСТИ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИХ ДАТЧИКОВ

При финансовой поддержке в форме гранта РФФИ, Основная погрешность является одной из основных метрологических характеристик средств изменений. Существенную часть данной погрешности составляет погрешность линейности - систематическая погрешность, обусловленная отличием реальной и линейной функций преобразования из-за не-

проект 15-08-02675 линейных эффектов в цепи преобразования сигналов. Причинами данной погрешности могут быть конструктивное, технологическое или схемное несовершенство средства измерений и нелинейные искажения функции преобразования. Поэтому стоит задача снижения погрешности линейности при про-