Разработка конструкции АМ-ЧМ приемника с низковольтным питанием

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. Обоснование выбранного способа конструирования.

2.1. Выбор варианта  конструкции корпуса.

      Рассмотрим возможные варианты формы  корпуса прибора, которые представлены на рис. 2.1.1. Оценим достоинства и недостатки приведённых вариантов и выберем из них лучший. 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рис. 2 Варианты формы корпуса.

     Вариант корпуса на рис 2.а хорош при  размещении у музыкального центра или  хранении на полке, он занимает мало места. Но при этом прибор будет неустойчив из-за большой высоты и малого основания. Печатную плату придется изготавливать с коэффициентом формы 2,5-3 и располагать ее вертикально в корпусе. Дополнительную неустойчивость будут вносить органы управления на лицевой панели.

     Вариант корпуса на рис. 2б. характеризуется малой высотой. Печатная плата будет располагаться в корпусе горизонтально. На одной из торцевых сторон корпуса размещаются органы управления. Внутри корпуса мало не использованного пространства, следовательно, размеры корпуса минимальны. Этот вариант обладает большой устойчивостью.

     Вариант корпуса на рис.2.в  не совсем подходит для данной разработки. Размеры корпуса значительно увеличиваются, ради лучшего обзора органов управления. Но поскольку приемник не предполагает частой регулировки, то не имеет смысла применять такой вариант конструкции.

     Взвесив все за  и против я выбираю вариант корпуса на рисунке 2.б. 

     Такой вариант прибора, на мой взгляд, оптимален, так как по суммарные габариты его меньше.

     Рассмотрим  детальнее выбранный вариант  конструкции и составные части прибора. Конструкция прибора приведена на рис. 3. 

     Корпус  приемника выполнен в форме шкатулки, которая состоит из основания  с четырьмя стенками и плоской  крышки. Все элементы располагаются на основании.  На основании установлена печатная плата. Крепление печатной платы и крышки к корпусу происходит следующим образом: в процессе производства корпуса (заливания в форму пластмассы) в корпусе закрепляют гайки. В итоге мы получаем надежное винтовое соединение.   На основании сделаны специальные усеченные конусы на которые и крепится плата. Органы управления крепятся на боковых стенках. Между корпусом и элементом вставляется пвх прокладка во избежание разрушения корпуса при установке элемента. В корпусе также имеется отсек для батарейки на 3 вольт. Он образован при литье корпуса и не имеет крышки, так как находится внутри корпуса. Антенна представляет собой обычный длинный провод. По рекомендации автора статьи второй конец провода исполняет роль «земли».   

      Рис №3. Примерный вид корпуса. 
 
 
 

2.2. Состав лицевой  панели

     Варианты  компоновки лицевой панели приведены  на рис 4-6. При разработке лицевой панели следует стремиться получить равновесие форм и удобство пользования прибора.  
 
 
 
 
 
 
 

Рис.4 Вариант лицевой панели. 

Рис.5 Вариант лицевой панели. 
 

Рис.6 Вариант лицевой панели. 

      Рассмотрим  рисунок №4. является представителем ассиметричных лицевых панелей. Большая рекламная надпись привлекает внимание, но это приводит к тому, что элементы приходится располагать на разном уровне. Это не желательно.

      На  лицевой панели на рисунке 5 настройка частоты и остальные элементы разделены между собой. В центре панели большая рекламная надпись.  Это привлекает внимание. Ручки настройки частоты расположены вертикально, это вынуждает располагать надпись перпендикулярно относительно остального текста. Такое расположение увеличивает высоту корпуса. Иначе не будет казаться, что надпись относится только к одной из ручек. Под рекламной надписью, много свободного места

      Лицевая панель на рис № 6.  рекламная надпись  уменьшена, элементы располагаются  на одной линии. Элементы находятся  на достаточном расстоянии, чтобы  не задевать их при регулировке соседнего  .

      Итак, выбираю лицевую панель, показанную на рисунке №6. Данный вариант  наиболее привлекателен и функционален.   
 
 

3.Расчетная  часть

3.1 Расчет платы печатной

     Покажем размещение и размеры областей на печатной плате

Рис.10

     Краевые поля X1,X2,Y1,Y2 – необходимые для удобства изготовления и закрепления платы. Размеры краевых полей X1,Y2,Y2 выбираются, прежде всего, исходя из способа закрепления платы в приборе. Крепление осуществляется винтами, значит в месте установки винтов размеры полей должны превышать диаметр головки винта, а в остальных местах ширина поля выбирается кратной шагу координатной сетки.

     Для платы был выбран шаг координатной сетки  2,5 мм.

     Для обеспечения минимизации размеров печатной платы, а следовательно, и всего прибора выберем X1=X2=Y2=1.25мм.

     Краевое поле Y1 учитывая наличие с этой стороны коммутационной зоны, выбирается минимальным и составит 0,2 мм.

     Определим размер зоны присоединения, на которой  размещаются контактные площадки, обеспечивающие электрическое соединение с внешними цепями.

     Xпр = N*DK1+(N+1)*SZпр = 20*1,8 + (20+1)*1,2 = 51,2 мм.

     Yпр = DK1+6 Tпп = 1,8 + 6*1 = 7,8 мм.

     Теперь  определим размеры коммутационной зоны, на которой дорожки подходят к краю платы

     YK = (N-1)*XA/2+SZ(N+1)/2=(20-1)*0,5/2+1,2*(20+1)/2 = 15,85 мм. 

     XK = XF

     Функциональная  область XF*YF=SF, где размещаются элементы электрической схемы и соединительные проводники.

       Чтобы определить размеры ФУ, нужно выписать из справочника размеры элементов XU, YU, ZU, Z0 и занести их в таблицу:

         Таблица 5. Установочные размеры элементов

     Площадь всех элементов на плате SE = 1674мм².

     Собственно  размеры печатного узла XP*YP – определяются суммой краевых полей, функциональной области и коммутационной областью. А именно

     XP = X1+XF+X2  

     YP = Y1+YF+YK+Yпр+Y2

     Размеры печатного узла по третьей координате Z образуется размерной цепью.

     ZP = ZU_max + h + ZO_max = 1+1+13 = 21мм.

     ZU_max = max (ZU₁,…,ZU_k)

     ZO_max = max (ZO₁,…,ZO_k)

      h - толщина материала платы

ZU_k, ZOk – высота монтажа элементов с обоих сторон платы (установочные размеры).

       С учетом зазоров между элементами, общая площадь для элементов электрической схемы можно представить как площадь функциональной поверхности SF:

SF = SE / CZ

CZ – коэффициент заполнения (0,1<CZ<0,2 в схемах, где нет микросхем)

       Для определения размеров функциональных областей необходимо ввести коэффициент формы платы CF.

CF = XF ^. YF = (1…3)

XF = √ (SF ^. CF)

YF = √ (SF / CF)

     Вычислим  площадь функционального узла SF и найдем размеры печатного узла при различных коэффициентах заполнения CZ и коэффициентах формы CF:

     На  моей печатной плате 1 коммутационная область, поэтому размеры печатного  узла находятся по следующим формулам:

XP = X1+ XF +X2

YP = Y1+YF+YK+Yпр.+Y2

 Таблица 6 Возможные размеры платы

 

     Наиболее  оптимальным для данной платы  будет выбор CZ=0,2 и CF=1,75, Так как размеры печатной платы в этом случае будут минимальными.

     Окончательные размеры платы согласно ОСТ 4.010.020-83. составят:    XP1хYP1хZP1 = 130х90х13 мм. 
 
 
 

3.2.Определение внутренних размеров корпуса 

Определим внутренние размеры корпуса, внутри которого размещена печатная плата с размерами XP1´YP1´ZP1=130х90х13 мм.

 Составим  компоновочный рисунок прибора. 

Рис.11 Компоновочная модель корпуса. Вид сверху. 

Рис.12 Компоновочная модель корпуса. Вид сбоку. 

     По  данным сортировочной таблицы (см. таблица 3)  можно определить максимально выступающие элементы, которые будут влиять при расчетах зазоров внутри корпуса.

     При механической сборке зазор можно  представить в виде совокупности слагаемых:

     где   GZ - гарантированный зазор (GZ = 2⁺ 0,5 мм)

      Xi, X i+1 - допуски на размеры Xi, X i+p (если рассматривают зазор между деталью и корпусом, то второй деталью считают корпус без зазоров)  

      Xi = 0, 01×Xi  

      Xip, X (i+1)p - допустимый прогиб i и i+1 частей

      Xip = 0,01× max (Yi,Zi)  

     Для расчета зазоров находятся приближенные размеры корпуса при условии равенства нулю зазоров между частями прибора.

     Корпус  без зазоров:

     XK= XP1+XGB +XXS = 130+15+10 = 155 мм.

     YK=YP1+YR = 90+14 = 74 мм.

     ZK= ZP1 = 13мм.  

Длина

X1     X2