ЭЛЕКТРОННЫЙ БЛОК УПРАВЛЕНИЯ И КОНТРОЛЯ

Полезная модель относится к области электронной техники и может быть использована для изготовления монтируемых в затесненных местах электронных блоков, работающих в условиях высоких нагрузок, вибраций, температур, например, цифровых регуляторов газотурбинных двигателей (ГТД) многорежимных летательных аппаратов, блоков управления двигателями внутреннего сгорания, гибридными двигателями и пр.
В современных двигательных установках (двигателях внутреннего сгорания, реактивных двигателях, ГТД) блоки управления их работой ввиду ограниченности пространства располагают, как правило, в затесненных местах, что затрудняет их монтаж-демонтаж. В данном случае блок необходимо установить так, чтобы обеспечить удобное подсоединение его разъемов к разъемам систем и агрегатов двигательной установки. Для этого блок может быть расположен в обычном или перевернутом положении. Кроме того, поскольку приборы в процессе эксплуатации двигательной установки подвергаются значительным нагрузкам, вибрациям, температурным воздействиям, блок должен быть достаточно прочным, виброустойчивым, должен обеспечивать надежную работу в широком диапазоне температурных воздействий.
Известен радиоэлектронный блок, содержащий корпус с разъемами на его лицевой панели и функциональные модули, смонтированные на платах, расположенных в корпусе параллельно друг другу, причем блок снабжен двумя кросс-платами, установленными в корпусе между лицевой панелью и платами функциональных модулей, при этом кросс-плата, расположенная со стороны лицевой панели, выполнена с гнездовой частью, соединенной с соответствующей штырьевой частью разъемов корпуса, кросс-плата, размещенная со стороны плат функциональных модулей, электрически связана с последними посредством соединителей, кросс-платы электрически связаны между собой посредством соединителей, ответные части которых размещены на обращенных друг к другу их сторонах.
(см. патент РФ на полезную модель №29636, кл. H05K 5/00, 2003 г.).
В результате анализа выполнения данного блока необходимо отметить, что он имеет жесткую конструкцию корпуса, использование кросс-плат облегчает и делает более удобным соединение плат. Однако в конструкции блока не предусмотрена возможность демпфирования вибраций и компенсации температурных воздействий. Кроме того, данный блок сложно монтировать в затесненных местах.
Известен электронный блок управления, содержащий основание, выполненное с полками, расположенными у двух его противоположных сторон, плату с электронными компонентами, закрепленную крепежными элементами на основании, теплопроводящие изолирующие прокладки, размещенные на опорной поверхности каждой полки под платой и прижатые платой к полкам, и соединенную с основанием крышку с боковыми стенками, в одной из которых выполнено окно для установки корпуса электрического разъема с контактами, при этом, основание выполнено с расположенными на расстоянии от полок опорами для установки и закрепления на них платы и прижатия указанных прокладок к опорным поверхностям полок.
(см. патент РФ на полезную модель №14337, кл. H05K 7/00, 2000 г.) - наиболее близкий аналог.
В результате анализа выполнения данного электронного блока управления необходимо отметить, что он неудобен для монтажа в затесненных местах, а кроме того, не позволяет обеспечить оптимальную температуру на платах в процессе его эксплуатации.
Техническим результатом настоящей полезной модели является разработка блока управления и контроля, обеспечивающего удобный монтаж-демонтаж блока на штатное место в разных его пространственных положениях, а также обеспечивающего оптимальные температурные режимы при его работе.
Указанный технический результат обеспечивается тем, что в электронном блоке управления и контроля, содержащем основание, на котором установлены стенки, и крышку, выполненные в стенках направляющие пазы, в которых установлены печатные платы, оснащенные механизмами их фиксации в пазах, разъемы для соединения с ними выводов печатных плат и периферийных устройств, новым является то, что блок оснащен демпфирующими опорами и пластиной, на которой закреплены демпфирующие опоры, имеющей возможность съемной фиксации на нижней плоскости основания или на крышке, при этом, печатные платы установлены параллельно друг другу и верхней плоскости основания, причем процессорная плата установлена наиболее близко к основанию, на котором закреплен выполненный в виде резистора нагревательный элемент, предназначенный для обогрева процессорной платы.
Сущность полезной модели поясняется графическими материалами, на которых:
на фиг.1 - электронный блок управления и контроля в раздеталированном состоянии;
на фиг.2 - съемная пластина блока.
Описание конструкции электронного блока управления и контроля рассмотрим на примере электронного блока управления (цифрового регулятора) работой ГТД многорежимного самолета, что не означает, что данная конструкция блока не может быть использована на иных объектах.
Электронный блок управления и контроля содержит основание 1, пластину 2, имеющую возможность съемного крепления на нижней плоскости основания 1, опоры 3, которые могут быть закреплены как непосредственно на пластине, так и на промежуточных элементах - лонжеронах (не показаны), прикрепленных съемно к пластине 2. Каждая опора имеет ножку 4 и оснащена демпфирующим устройством (не показано) для гашения вибраций. Конструкции таких демпфирующих устройств широко известны и нет необходимости описывать их в настоящей заявке.
К основанию 1 прикреплены (предпочтительно съемно) поперечные стенки 5, 6 и 7. На одной или нескольких стенках могут быть выполнены рубашки охлаждения (не показаны). Опоры 3 могут быть установлены на пластине или лонжеронах посредством проставок 8. Сверху к поперечным стенкам прикреплены планки 9.
На обращенных друг к другу поверхностях двух стенок (например, 6 и 7) имеются направляющие пазы 10 для установки в них, помещенных в металлические защитные кожухи 11, печатных плат. Блок оснащен механизмами фиксации плат в пазах. Данные механизмы могут быть выполнены различным образом, например, в виде клинового зажима. Данный механизм содержит два клина 12 и 13, один из которых посредством винта 14 имеет возможность перемещения относительно другого. В принципе, это стандартный фиксирующий механизм.
Преимуществом данного механизма фиксации является удобная и надежная фиксация (расфиксация) платы в пазах. Механизм фиксации также может быть эксцентриковым или иным, известным из уровня техники.
Платы 11 в пазах 10 располагают параллельно друг другу и параллельно верхней плоскости основания 1. Количество плат может быть различным и зависит от назначения блока управления и используемой элементной базы. Так, например, для блока управления (электронного регулятора) многорежимного самолета используется три печатных платы, первая из которых является процессорной, вторая обеспечивает выдачу дискретных команд, а третья - непрерывных команд управления и диагностических сигналов.
С передней и задней сторон образованный основанием, поперечными стенками и планками каркас закрывают передней и задней стенками (не показаны), а сверху - верхней крышкой (не показана), образуя полость корпуса.
Возможно исполнение блока управления, при котором верхняя крышка, передняя и задняя стенки выполнены в виде единого конструктивного элемента 15, имеющего «П»-образную форму, боковые поверхности которого образуют переднюю и заднюю стенки, а верхняя - крышку.
В корпусе блока размещена гибко-жесткая печатная кросс-плата 16. Использование данной платы в устройстве позволяет снизить трудоемкость сборки блока и повысить надежность соединений за счет исключения жгутового монтажа.
Плата 16 проложена по внутренней поверхности каркаса и скреплена основанием. Крепление может осуществляться известным образом, например, посредством клея, винтов и пр.
Выводы платы 16 соединяются выводами плат и с разъемами 17, которые могут быть расположены на нижней плоскости основания, на поперечных стенках 5 и 7, на крышке 15. Конкретное количество разъемов и место их расположения определяется функциональным назначением блока управления.
Пластина 2 может быть съемно прикреплена, как уже было указано выше, либо к нижней плоскости основания, либо к крышке 15. Для крепления к основанию 2 на пластине выполнены места (преимущественно, отверстия для прохода болтов) 18. На крышке пластина крепится, преимущественно посредством винтов, которые проходят через отверстия крышки (позицией не обозначены) и ввинчиваются в резьбовые отверстия (не показаны) планок 9 и/или стенок 5, 6, 7. Крышка 15 фиксируется на каркасе посредством винтов, ввинчиваемых в резьбовые отверстия 19 планок 9.
Печатные платы 11 устанавливают в блоке таким образом, чтобы процессорная плата была ближней к основанию 1. Под ней на основании размещен нагревательный элемент (например, стандартный резистор с регулируемой температурой нагрева) 20.
Сборка блока осуществляется известным образом, например, как это приведено в решении по полезной модели РФ №99679.
Перед монтажом блока на объект (например, ГТД) определяют его оптимальное положение, при котором наиболее удобен доступ к его разъемам и в зависимости от этого пластину 2 крепят либо к нижней плоскости основания 1, либо к крышке элемента 15, то есть, блок без всяких конструктивных доработок может быть установлен либо в обычном положении, либо в перевернутом, обеспечивающим удобство его монтажа-демонтажа.
Разъемы 17 соединяют с периферийными устройствами - бортовой системой управления, узлами и агрегатами летательного аппарата в соответствии со схемой подключения. Блок готов к работе.
В процессе работы блока нагревательный элемент 20 поддерживает заданную температуру элементов процессорной платы.
Конструкция блока технологична в изготовлении и удобна в монтаже-демонтаже и может быть использована для управления широким спектром оборудования различного назначения.