Требования к конструкции электронного устройства
Электронное устройство — это электронный прибор, который сделан из электронных составляющих и предназначен для преобразования электромагнитной энергии.
Все требования, предъявляемые к конструкции электронного устройства, делятся на четыре основных группы:
- Экономические.
- Эксплуатационные.
- Специальные.
- Конструкторско-технологические.
Специальными требованиями описываются функциональное назначение, область использования и другие специфические характеристики устройства. Как правило перечисленные требования удовлетворяются на этапе проектирования . Особенность этих требований заключается в наборе характеристик, которые используются для узкого класса технических средств. Например, для источников питания это выходное напряжение, коэффициенты пульсации и стабилизации, мощность нагрузки. Значения и перечень этих характеристики, как правило, приводятся в стандартах на аппарат.
Эксплуатационные требования это требования к надежности, безопасности и назначению устройства. Основные эксплуатационные требования следующие: устройство должно соответствовать форме, размеру и распределению массы тела человека; устройство должно соответствовать скоростным, силовым и энергетическим возможностям человека; устройство должно соответствовать возможностям человека воспринимать и обрабатывать информацию; устройство должно быть комфортным в использовании; электронное средство должно обладать установленным уровнем надежности, с учетом внешних воздействий; неправильное обращение с электронным устройством не должно стать причиной его поломки; электронное устройство должно быть сконструировано таким образом, чтобы процессы его сборки и разборки были просты и не составляли большого труда; устройство должно быть экологически безопасным; эксплуатационные расходы устройства должны быть минимальными.
Конструкторско-технологическими требованиями определяются увеличение технологичности конструкции электронного устройства, а также ускорение процесса его конструирования. Основными требованиями данного вида являются следующие: устройство должно иметь максимально простую конструкцию, максимально небольшие размеры, устройство должно быть сделано из оптимальных материалов, в устройстве должна быть возможность взаимной замены однотипных элементов и узлов и другие.
Экономические требования определяют величину затрат на реализацию устройства. В состав затрат входят не только финансовые расходы, но и затраты времени на разработку, организационные ресурсы, а также количество привлекаемых исполнителей.
Задачи, методы и принципы компоновки электронных устройств
Компоновка — это процесс создания из отдельных элементов законченной системы или конструкции устройства.
В процессе компоновки электронного устройства должны быть решены следующие задачи:
- Должна быть обеспечена высокая степень устойчивости изделия по отношению к дестабилизирующим воздействиям (влага, пыль, вибрации и т.п.).
- Корпус должен быть подобран таким образом, чтобы он соответствовал условиям эксплуатации устройства.
- Выбор мест расположения и типов составляющих электронного устройства должен быть осуществлен с учетом эксплуатационных требований.
- Электронные составляющие должны быть оптимально размещены на печатных платах.
- Должно быть обеспечено охлаждение отдельных частей и блока устройства.
- Компоновка изделия должна находиться внутри его корпуса.
При конструировании электронного устройства могут быть использованы такие виды принципов, как моносхемный, функционально-узловой или схемно-узловой. По моносхемному принципу электронные составляющие устройства должны быть размещены на одной единственной печатной плате. Схемно-узловой принцип используется, если необходимо дробление на части сложных функциональных узлов, а также предполагается расположение на печатной плате таких частей функциональной схемы, у которых выражены выходные и входные характеристики. При функционально-узловом принципе отдельные модули изделия являются конструктивно и функционально законченными.
Компоновка электронного устройства может производиться тремя основными методами. Аналитическая компоновка осуществляется на начальном этапе конструирования, с целью решения таких задач, как выбор типа и размера унифицированного корпуса, оценка линейных размеров прибора, обоснование необходимого количества печатных плат и т.п. Графическая компоновка осуществляется при помощи вычерчивания возможных вариантов расположения элементов изделия, а также их проработки. Модельная компоновка делает возможным определения оптимального варианта расположения составных частей устройства. Для этого используются объемные или плоские модели составляющих приборов, выполняемых в масштабе один к одному. В случае пространственной компоновки используют пластилин или картон. Компоновка, при которой используются модели реальных составляющих называется натурной.
