КОРПУС ЭЛЕКТРОННОГО БЛОКА 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, например, цифровых регуляторов газотурбинных двигателей (ГТД) многорежимных летательных аппаратов.
В современных двигательных установках (двигателях внутреннего сгорания, реактивных двигателях, ГТД) блоки управления их работой ввиду ограниченности пространства располагают в затесненных местах, что затрудняет их монтаж-демонтаж. В данном случае необходимо располагать разъемы блоков так, чтобы обеспечить удобное их подсоединение с разных сторон корпуса к системам и агрегатам объекта. Кроме того, поскольку приборы в процессе эксплуатации объекта подвергаются значительным нагрузкам, вибрациям, корпус прибора должен быть достаточно прочным, и виброустойчивым, он должен обеспечивать надежную фиксацию монтируемых в нем печатных плат, так как отказ работы блоков может привести к возникновению аварийной ситуации.
Известен корпус электрического прибора, содержащий основание и крышку, выполненные штамповкой из металла. На основании, с одного или двух его торцов установлен клеммный блок (блоки), а также резьбовые стойки, закрепленные на основании. Клеммный блок представляет прессованный полипропиленовый корпус с двумя рядами винтовых зажимов с пазом между ними.
При сборке корпуса к резьбовым стойкам крепится плата, выводы которой соединяются с винтовыми зажимами одного ряда клеммного блока. Далее к основанию крепится крышка, которая устанавливается на основание таким образом, что ее нижние ребра располагаются в пазах клеммного блока. Крепление крышки осуществляется посредством резьбовых стоек. К винтовым зажимам, не закрытым корпусом, подсоединяются потребители. (см. патент РФ на полезную модель №48449, кл. Н05К 5/00, 2005 г.).
В результате анализа выполнения данного корпуса электрического прибора необходимо отметить, что он довольно прост конструктивно, обеспечивает защиту полости от попадания пыли и грязи, однако в корпус устанавливается только одна плата, отсутствует возможность демпфирования вибраций, корпус не обладает достаточной жесткостью. Устройство с данным корпусом сложно монтировать в затесненных местах.
Известен корпус прибора, содержащий основание с прикрепленными к нему передней и задней опорными стенками, на которых установлены электрические разъемы, а также направляющие для размещения печатных плат и узел крепления направляющих к опорным стенкам, представляющий собой выполненные в задней опорной стенке ориентирующие отверстия и выполненные в передней опорной стенке фиксирующие пазы. Один конец каждой направляющей имеет поперечное сечение, идентичное поперечному сечению ориентирующего отверстия, а другой имеет упругий элемент крепления и фиксирующие выемки, расположенные с боковых сторон направляющей. При установке направляющей ориентирующие отверстия задней стенки контактируют с одним ее торцом, а упругие элементы и фиксирующие выемки вводятся в фиксирующие пазы передней стенки. Ориентирующие отверстия могут быть выполнены прямоугольного сечения, многогранного, треугольного, эллипсообразного. Поперечное сечение направляющей или ее заднего конца аналогично форме сечения ориентирующих отверстий. Фиксирующие пазы передней стенки снабжены зеркально расположенными на свободной продольной кромке выступами, контактирующими с фиксирующими выемками, причем пазы передней стенки выполнены с боковыми кромками в виде ломаных линий. Направляющие могут быть выполнены из конструкционных полимеров, из цветных металлов, из углепластиков или полистирола.
В процессе сборки корпуса к основанию крепят переднюю и заднюю опорные стенки, крепят боковые стенки, затем поочередно устанавливают направляющие, один конец каждой из которых заводят в ориентирующее отверстие, а другой устанавливают в фиксирующий паз передней стенки, формируя таким образом несколько рядов направляющих. В направляющие устанавливают печатные платы, выводы которых подсоединяют к разъемам. Сверху корпус закрывают крышкой.
(см. патент РФ на полезную модель №16561, кл. G08B 5/40, 2001 г.) - наиболее близкий аналог.
В результате анализа выполнения данного корпуса прибора необходимо отметить, что его выполнение довольно технологично, оно обеспечивает установку в корпусе пакета печатных плат, выводы которых соединяют с разъемами, установленными на задней опорной стенке. Однако конструкция направляющих весьма сложна, установленные платы не оснащены механизмами фиксации, что негативно сказывается на работе прибора в условиях вибраций, кроме того, затруднен монтаж прибора в затесненных местах.
Задачей настоящей полезной модели является разработка корпуса блока управления, обеспечивающего удобный монтаж-демонтаж блока на штатное место, прочного, виброустойчивого, а также обеспечивающего надежную фиксацию печатных плат в корпусе.
Поставленная задача достигается тем, что в корпусе электронного блока управления и контроля, содержащего основание, на котором установлены поперечные, а также передняя и задняя стенки, и крышку, направляющие пазы для установки печатных плат, разъемы для соединения с ними выводов печатных плат и периферийных устройств, новым является то, что корпус оснащен гибкой печатной кросс-платой, зафиксированной на основании, задней стенке и, как минимум, на одной из поперечных стенок, выводы данной платы соединены с разъемами и с выводами печатных плат, направляющие пазы для установки печатных плат выполнены на двух соседних поперечных стенках корпуса и оснащены механизмами фиксации печатных плат, в верхней части поперечных стенок прикреплены планки, передняя и задняя стенки крепятся к основанию и планкам, при этом корпус оснащен опорами, установленными на основании, причем разъемы могут быть расположены на задней стенке корпуса, на поперечной стенке корпуса, на крышке корпуса, механизм фиксации плат в направляющих может быть выполнен клиновым, а на верхнем торце поперечных стенок могут быть выполнены посадочные места для установки других агрегатов и приборов.
Сущность полезной модели поясняется графическими материалами, на которых:
на фиг.1 - корпус электронного блока управления и контроля в раздеталированном состоянии;
на фиг.2 - корпус электронного блока управления и контроля, вид со стороны задней крыши (задняя крышка снята);
на фиг.3 - печатная гибкая кросс-плата.
Описание конструкции корпуса электронного блока управления и контроля рассмотрим на примере электронного блока управления (цифрового регулятора) работой ГТД многорежимного самолета, что не означает, что данная конструкция корпуса не может быть использована на объектах, оснащенных двигателями внутреннего сгорания, реактивными двигателями.
Корпус электронного блока управления и контроля содержит основание 1, на нижней плоскости которого на лонжеронах 2 установлены опоры 3. 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. Стенка 5 оснащена рубашкой охлаждения и прикреплена к основанию 1 посредством винтов. Опоры 3 установлены на лонжеронах посредством проставок 8. Стенка 7 установлена на основании посредством выступов (позицией не обозначены), которые входят в пазы (позицией не обозначены) основания 1. В верхней части корпуса имеются планки 9, которые скреплены со стенками 5, 6 и 7.
На обращенных друг к другу поверхностях стенок 5 и 7 имеются направляющие пазы 10 для установки в них печатных плат 11. Корпус 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 пазу корпуса.
Механизм фиксации также может быть эксцентриковым или иным, известным из уровня техники.
С передней и задней сторон корпус закрывается передней и задней стенками (не показаны), а сверху - верхней крышкой (не показана).
Возможно исполнение корпуса, при котором верхняя крышка, передняя и задняя стенки выполнены в виде единого конструктивного элемента 15, имеющего «П»-образную форму.
На верхнем срезе стенок 5 и 7 выполнены посадочные места (например, отверстия - позициями не обозначены) для монтажа на корпусе другого прибора. Естественно, что данные отверстия выполнены и в крышке 15. В нерабочем положении данные отверстия закрыты заглушками. Посадочные места могут быть выполнены в виде пазов, или иным образом.
Весьма важным конструктивным элементом является гибкая печатная кросс-плата 16. Использование данной платы в устройстве позволяет снизить трудоемкость сборки корпуса прибора и повысить надежность соединений за счет исключения жгутового монтажа. Данные платы серийно выпускаются и особенности их использования известны специалистам.
Плата 16 проложена по внутренним поверхностям основания 1, стенок 5 и 7 и скреплена с ними. Крепление может осуществляться посредством клея, винтов и пр. В плате выполнены пазы для выступов стенки 7.
Выводы платы 16 соединяются с разъемами 17, которые могут быть расположены на нижней плоскости основания, на поперечных стенках 6 и 7, на крышке 15. Конкретное количество разъемов и место их расположения определяется функциональным назначением блока управления, монтируемого в корпусе.
Сборка корпуса осуществляется следующим образом.
К основанию 1 крепят лонжероны 2, на которые устанавливают проставки 8, к которым крепят опоры 3. На плоскость основания укладывают гибкую печатную кросс-плату 16, заданной формы и размеров, с нужным количеством выводов и смонтированными на ней разъемами 17. Вертикальное положение платы в зависимости от смонтированных на ней элементов определяется высотой стоек 18. Монтируют на основании поперечные стенки 5, 6, и 7. К стенкам прикрепляют планки 9. Крепят вертикальную часть кросс-платы 16 к одной из поперечных стенок и задней стенке. В пазы 10 устанавливают печатные платы 11. Фиксируют их механизмами фиксации. Соединяют выводы печатных плат с кросс-платой. Устанавливают верхнюю крышку 15. На посадочные места стенок 5, 7 и крышки 15 устанавливают заглушки.
Корпус электронного блока управления и контроля собран.
Собранный блок монтируют на объекте, например, летательном аппарате на штатное место на опоры 3. В случае необходимости регулируют высоту опор подбором проставок 8 соответствующих размеров. Разъемы 17 соединяют с бортовой системой управления, узлами и агрегатами летательного аппарата в соответствии со схемой подключения. В случае необходимости установки на корпус какого-либо прибора или блока удаляют заглушки и на посадочные места устанавливают такой прибор.
Использование в конструкции корпуса гибкой печатной кросс-платы значительно уменьшает массу прибора, повышает надежность его работы, позволяет устранить трудоемкий процесс сборки, проверки и отладки сложных многожильных кабелей.
Весьма существенным является также то, что корпус является жестким, что обусловлено жесткими стенками и планками, прикрепленными к их верхней части, по сути, это силовой каркас, большинство деталей изготавливается штамповкой, что высокопроизводительно и недорого. Демпфирующие устройства демпфируют вибрации узлов и агрегатов объекта. Разъемы, расположенные с разных сторон корпуса, облегчают монтаж к ним соединительных кабелей с разных его сторон, что весьма важно в затесненных условиях монтажа. Благодаря тому, что корпус обладает высокой жесткостью, на него может быть установлен другой прибор, что в затесненных условиях весьма важно.
Конструкция корпуса технологична в изготовлении и сборке и может быть использована для размещения широкого спектра аппаратуры.