Конструкторский раздел. Выбор элементной базы. Расчётный раздел. Расчёт ударопрочности конструкции. Схема электрическая принципиальная, страница 3

- коэффициенты, учитывающие различные факторы, влияющие на условия теплообмена, причём каждый коэффициент зависит только от одного параметра.

Исходными данными для расчёта являются:

- размеры корпуса прибора

- объём всех деталей, оснований печатных узлов, шасси и т.п. (если проектируется только функциональный узел электронного блока, то можно этот параметр задать как = 80% от объёма всего прибора);

- мощность, рассеиваемая внутри корпуса (для ориентировочного расчёта можно принять, что эта величина равна 60% - 80% от потребляемой мощности);

- температура окружающей среды;

- относительная степень черноты поверхности (Еn=0,7-0,8)

- атмосферное давление - 750 мм рт. ст.

Считаем, что ориентация нагретой зоны горизонтальная.

Целью расчёта является определение среднеповерхностной температуры корпуса и печатного узла, который в данном разделе будем называть нагретой зоной.

Порядок расчёта:

- определяем объём корпуса прибора:

МАИ 090104.045 КР

Лист

7

Изм

Лист

№ Докум.

Подп.

Дата

Vnp =, где L1 - ширина корпуса, м; L2 - длина корпуса, м; h - высота корпуса, м;

Т.к. мы разрабатываем функциональный узел, то примем, что его объем составляет 80%  объема корпуса устройства с учетом установки элемента питания.

Vnp =(0,070*0,030*0,015)/0,8 = 0,000039375 м³

- определяем коэффициент заполнения объёма:

Кз = Vд/Vnp, где Vд - объём всех деталей прибора;

Кз = 0,00000522/0,000039375 = 0,13

- рассчитываем приведённый размер основания нагретой зоны:

0,045;

- рассчитываем приведённую высоту нагретой зоны:

=0,015*0,13 = 0,00195 (м);

- определяем приведённую высоту воздушного зазора между нагретой зоной и корпусом:

h₁=(h-h₃)/2, (м);

h₁=(0,015-0,00195)/2=0,006525.

- определяем геометрический фактор:

;

0,006525/0,045=0,145

- рассчитываем площадь поверхности корпуса прибора:

S_K=2(Ll*L2+Ll*h+L2*h), (м);

S_K=0,0072

- рассчитываем приведённую поверхность нагретой зоны:

S₃=2l_пр*(l_пр+2h₃),(м);

S₃=0,004401.

- рассчитываем удельную поверхностную мощность корпуса.

МАИ 090104.045 КР

Лист

8

Изм

Лист

№ Докум.

Подп.

Дата

Максимальная мощность, потребляемая схемой, будет складываться из мощности потребляемой микросхемами, резисторами, конденсаторами. Максимальная потребляемая мощность равна 0,5 Вт. Примем, конденсаторы заряжаются и разряжаются по гармоническому закону, и поправочный коэффициент равен 0,5.

P=1*0,3+0,1*15*0,5 = 0,00448 = 1,05 Вт

Примем, что внутри корпуса прибора рассеивается в виде тепла  60% мощности прибора, тогда :

=1,05*0,6/0,0072 = 87,5 (Вт/м²)

Рассчитываем удельную поверхностную мощности нагретой зоны по формуле:                                                 

=1,05*0,6/0,004401= 143,14 (Вт/м²)

Для определения среднеповерхностной температуры корпуса прибора t_K = t_OKР +          необходимо рассчитать - среднеповерхностный перегрев корпуса.

=* k_S * k_t * k_ЕП * k_Н                                                    (2.1)

Коэффициенты, входящие в формулу (2.1) определяются по графикам.

= 3*0,6*1*1,2*1=2,16

Т.е. при температуре окружающей среды 20 градусов корпус прибора будет иметь среднюю температуру в 22,16 градуса.

Для расчёта среднеповерхностной температуры нагретой зоны t_З = t_К + необходимо рассчитать  по формуле: