Компонування РЕА

1. Компонування РЕА

Розділ 6
• Фактори, що визначають компоновку РЕА;
• Послідовність компонування;
• Методи компонування;
• Компоновка модулів 1 рівня;
• Компоновка модулів 2 рівня;
• Компоновка модулів 3 рівня.

2. Компонування

Після того як проаналізовані обмеження на розроблювану апаратуру, приступають безпосередньо до
етапів розробки конструкції, електричного монтажу, вибору матеріалів, покриттів тощо. Перш ніж
приступити до розгляду цих питань, коротко зупинимося на загальних принципах вироблення основних
конструктивних рішень.
Процес компонування ЕЗ починається, як правило, з першого етапу конструювання виробу і триває аж
до випуску робочої документації. В загальному випадку компонування включає знаходження геометричних
зв'язків складових частин виробу, тобто розміщення цих частин на площині або в просторі.
Компонування – частина процесу конструювання, при якому визначається конфігурація і габарити
виробу в цілому і його складових частин, а також взаємне розташування окремих деталей, вузлів і блоків.
Компонування ЕЗ повинна відповідати всім вимогам ТЗ.
Залежно від прийнятої компонувальної схеми апаратура може бути виконана у вигляді:
функціональних вузлів;
моноблока.
Компоновку зазвичай виділяють в окремий етап розробки виробу, проте деякі її елементи можна
побачити на будь-якому етапі розробки ЕЗ, у зв'язку з постійною оптимізацією виробу.

3. Фактори, що визначають компоновку РЕА

На вибір компонувального рішення РЕА впливають ряд
факторів, які можуть бути об'єднані в умовні групи, зв'язки
між
якими
утворюють
так
званий
«трикутник
взаємозв'язків». Ці зв'язки можуть проявлятися безпосередньо
або побічно. Розглянемо їх на прикладі управління літаком.
Перший зв'язок – це прямий інформаційний зв'язок від
індикаторних або звукових пристроїв до рецепторного апарату
людини-оператора. Цей зв'язок присутній як на етапах
виготовлення і регулювання апаратури, так і на етапі
експлуатації.
Другий (зворотній) зв'язок дозволяє оператору на тих же
етапах впливати на апаратуру з метою забезпечення її
нормальної роботи при наявності тих чи інших збурюючих
факторів.
Третій зв'язок видає оператору дані про існуючу обстановку
(крен літака, підвищення температури в автофургоні РЛС, …),
впливаючи на його психологічний стан. У разі відхилень від норм
нормального життєзабезпечення або польоту літака
оператор може безпосередньо скористатися четвертим
зв'язком (включити вентилятор) або використовувати зв'язку
2, 5 (усунути крен літака за допомогою РЕА).
П'ятий зв'язок може бути як безпосередній (управління
польотом через РЕА), так і непрямої (вимога полегшеного
доступу до РЕА). Більш сильним зв'язком є шостий, який
накладає часто вельми жорсткі експлуатаційні та
масогабаритні вимоги до РЕА.

4. Фактори, що визначають компоновку РЕА

До першої групи факторів («власне РЕА»), які потрібно врахувати при компонуванні, відносяться:
1. Принципово-функціональні зв'язки.
2. Енергетично-вагові та енергетичного-об'ємні вимоги.
3. Вимога електромагнітної сумісності та мінімальних паразитних зв'язків.
4. Вимога забезпечення нормального теплового режиму РЕА.
Ця група чинників зумовлює так звану «внутрішню» компоновку РЕА.
До другої групи факторів («оператор»), що враховуються при компонуванні для забезпечення вимог
ергономіки (узгодження параметрів оператора з РЕА та об'єктом), належать:
1. Кількість і якість сприйняття інформації.
2. Розміри, форма і розташування індикаторних приладів, органів управління і контролю.
3. Форма і колірна гамма індикаторного пульта.
4. Психофізіологічні та антропометричні особливості та параметри оператора.
Ця група факторів визначає так звану «зовнішню» компоновку радіоапаратури.
До третьої групи факторів («об'єкт») відносяться фактори, обумовлені впливом зовнішнього
середовища та особливостями умов експлуатації на об'єкт. Можна відзначити головні з них, а саме:
1. Вимога функціонально - конструктивного розчленовування на блоки до їхньої форми, обсягом, вагою,
положенню центру тяжіння.
2. Вимоги захисту від температури зовнішнього середовища, вологи, механічних впливів, пилу, фонового
випромінювання, біологічного середовища, зниженого тиску і т.п.
3. Вимога створення певного варіанту компоновки комплексу РЕА на об'єкті, тобто забезпечення
заданого розміщення конкретних блоків у заданих місцях і обсягах.
Ця група факторів впливає як на розробку «внутрішньої», так і «зовнішньої» компонування РЕА.
Таким чином, компоновка РЕА розглянута з урахуванням системних факторів, що визначають
побудову електронних засобів.

5. Послідовність компонування

Рекомендується наступна послідовність компонування:
Аналіз роботи принципової електричної схеми Е3 з метою визначення призначення елементів і вибору
органів управління, засобів індикації та контролю. Визначення функціональних груп елементів.
Аналіз роботи оператора з приладом. Визначення основних і найбільш часто використовуваних
елементів. Визначення робочої пози оператора.
Вибір уніфікованих, нормалізованих, стандартизованих елементів для установки на панелі. Вивчення
траєкторій робочих рухів оператора при виконанні операцій роботи з приладом. Оцінка площі
передньої панелі.
Визначення об’єму приладу.
Вибір типорозміру конструкції з урахуванням необхідної площі панелі та об’єму приладу. Підбір
уніфікованої панелі.
Розміщення елементів, що виносяться на панель, з урахуванням внутрішньої компоновки об’єму і
робітничих рухів оператора.
Оцінка якості компонування за часом регулювання та ймовірності отримання правильного
результату.

6. Методи компонування

Методи виконання компонувальних робіт діляться на дві групи: аналітичні та модельні.
Аналітичні
чисельні і номографічні;
Модельні
натурні, аплікаційні, модельні, графічні та інші, основою яких є та чи інша модель.
Залежно від стадії розробки застосовуються різні методи компонування. Так, на ранніх стадіях
(технічна пропозиція, ескізний проект), як правило, використовується аналітична компоновка.
На стадіях технічного і робочого проектування кращою є графічна, модельна і натурна компоновка.
Аналітична компоновка
Аналітична компоновка полягає у аналізі чисельних значень різних компонувальних характеристик:
геометричних розмірів елементів, їх об’ємів, мас, споживаної енергії тощо.
Основною перевагою даного методу компонування є простота отримання укрупнених характеристик
виробу, які можуть бути використані для вибору типорозміру корпусу приладу.
Процеси перетворення сигналів:
Об’єм встановлення:
Vакт - обсяг, займаний активними
матеріалами, за допомогою яких
відбувається виконання сигналу
(кристал); Vвсп - обсяг, що займають
допоміжні матеріали, (ізоляція,
покриття, монтажні дроти);
Vконстр - обсяг, що займають
конструктивні матеріали (шасі, корпус).
Vмонт - обсяг, необхідний для
монтажу ЕРЕ у виробі;
Vдоп - додатковий обсяг, що
утворився після монтажу
ЕРЕ, в якому інші ЕРЕ не
встановлюються.
Даний метод компонування не дає просторового уявлення про взаємне розташування елементів і
вузлів приладу, він є допоміжним і виконується за переліком елементів. Хороші результати дає при
розрахунку друкованих плат.

7.

Методи компонування
Графічна компоновка
Графічна компоновка є основним способом детального опрацювання просторового розміщення
елементів конструкції та отримання конструкторської документації на стадіях технічного і робочого
проектування. Вона виконується в кількох різних варіантах з використанням спрощених способів
накреслення елементів. Розробка найбільш раціонального варіанту компоновки цим методом
досягається в більшості випадків за рахунок тривалої праці інженера-конструктора.
Зазвичай графічна компоновка починається з розміщення органів управління та контролю на
передній (задній) панелі виробу найвищого структурного рівня (приладу, блоку, пульта, стійки і т. д.),
виходячи з вимог ергономіки та технічної естетики. Потім переходять до компонування більш низьких
структурних рівнів.
Модельні компоновки
Модельна компоновка виконується з використанням об'ємних або плоских спрощених моделей
(шаблонів) ЕРЕ. У першому випадку ми маємо справу з об'ємним модельним компонуванням, у другому - з
аплікаційним компонуванням.
Об'ємна модельна компоновка дає більш наочне уявлення про виріб, але вимагає більш складних
складових частин. При цьому часто використовуються різні спрощення форми реальних виробів, причому
не тільки складових виріб елементів, але і шасі, корпусу. Об'ємні моделі виготовляють з будь-яких
легкооброблюваних матеріалів (картон, пінопласт). Коли замість об'ємних моделей використовуються
безпосередньо деталі, говорять про натурне компонування.
Аплікації - плоскі моделі ЕРЕ з паперу, картону, кальки, сталі. З широким впровадженням ЕОМ
модельна компоновка (як плоска, так і об'ємна) стала можлива на обчислювальних машинах. Проте у
ряді випадків натурна компоновка необхідна (дослідження аеродинамічних процесів, теплових
напруженостей і т. д.). Для оцінки теплового режиму може бути використана також ізотермічна
компоновка. Для цих цілей застосовується полімерна плівка, яка змінює свій колір залежно від зміни
температури.
Завдяки хорошій наочності цих способів компонування конструктору вдається уникнути багатьох
помилок при ув'язці елементів конструкції і значно швидше знайти оптимальний варіант конструкції.

8. Компоновка модулів 1 рівня

Розміщення елементів прийнято називати
компоновкою. Компоновку починають з вивчення
електричної принципової схеми пристрою,
розрахунку
габаритно-установчих
розмірів
деталей, вузлів та пристроїв, які входять до
виробу, що розроблюється.
При компоновці необхідно шукати такі
рішення, які задовольняють наступним вимогам:
1). між окремими вузлами повинні бути
відсутні паразитні електричні зв'язки, що
впливають на технічну характеристики виробу,
теплові і механічні впливи елементів конструкції
не
повинні
значно
погіршувати
їх
характеристики;
2).
взаємне
розташування
елементів
конструкції
повинне
забезпечувати
технологічність збирання та монтажу з
урахуванням використання автоматів та
напівавтоматів, легкий доступ до деталей для
контролю,
ремонту
та
обслуговування;
розташування та конструкція органів керування
та приладів повинні забезпечувати максимальний
доступ для оператора;
3). виріб повинен задовольняти вимогам
технічної естетики;
4). габарити та маса виробу повинні бути
мінімальними.
При розробці конструкції друкованих плат (ДП)
вирішуються такі взаємопов’язані задачі:
1) схемотехнічні - трасування провідників, мінімізація
шарів тощо;
2) радіотехнічні – розрахунок паразитних наводок,
параметрів ліній зв’язку;
3) теплотехнічні - температурний режим роботи ДП,
тепловідводи;
4) конструктивні - розміщення елементів на ДП,
контактування;
5) технологічні - вибір методу виготовлення, захисту.
При
проектуванні
друкованих
плат
застосовуються такі види компоновки: аналітична,
модельна та аплікаційна, графічна, компоновка за
допомогою ЕОМ.

9. Компоновка модулів 1 рівня

При конструюванні модулів першого рівня виконуються наступні роботи:
· Вивчення функціональних схем з метою виявлення однакових за призначенням підсхем і уніфікації їх
структури в межах виробу, що призводить до зменшення різноманіття підсхем і номенклатури.
· Вибір серії мікросхем, корпусів мікросхем, дискретних радіоелементів.
· Визначення довжини і ширини друкованої плати. Ширина плати, як правило, кратна або дорівнює
довжині з'єднувача з урахуванням полів установки і закріплення плати в модулі другого рівня. Вимоги по
швидкодії і кількість встановлюваних на плату компонентів впливають на її довжину.
· Власне конструювання друкованих плат.
· Вибір способів захисту модуля від перегрівання і зовнішніх дій.
1-лицьова панель,
2-невипадий гвинт,
3-друкована плата,
4-мікросхема,
5-розв'язуючий конденсатор,
6-електричний з'єднувач.
1- друкована плата;
2- ламелі;
а – пряме з’єднання,
3- роз’єм;
б – непряме з’єднання,
4- розетка;
в, г, д – паяне з’єднання
5- провід;
6- прижимна планка;
7- перехідний штир;
8- перехідна колодка.

10. Компоновка модулів 2 рівня

Усі модулі 2 рівня повинні забезпечувати:
1) потрібну механічну жорсткість і міцність;
2) зручність в зборці, наладці і експлуатації;
3) оперативну заміну тих конструктивних елементів, що вийшли з ладу;
4) мінімальна вага при збереженні необхідної жорсткості; надійне закріплення конструктивних
елементів;
5) максимальне використання уніфікованих деталей і їх взаємозамінність.
варіанти
об’єднання
плат
Етажерочний варіант
Стелажна конструкція
Книжна конструкція

11. Компоновка модулів 3 рівня

Каркас шафової стійки.
1 – кришка,
2 – верхня основа каркасу,
3 – боковина,
4 – щит,
5 – елемент жорсткості щита,
6 – кронштейн,
7 – підвіска дверець,
8 – нижня основа каркасу,
9 – ручка,
10 – дверці.