Свойства конструкций ЭС

Каждая конструкция характеризуется определённой системой свойств, по которым возможно качественное или количественное сравнение конструкций.

Количественные оценки свойств конструкции называют параметрами конструкции ( У ).

Качественно свойства конструкции отображаются её структурой (S),которая определяется схемой внутренних и внешних связей. Последние могут быть следующих типов:

-геометрические,

-механические,

-электрические,

-магнитные,

-тепловые и т.п.

Одни и те же свойства конструкции могут быть получены в результате реализации различных структур.

Для представления абстрактной модели конструкции ЭС может быть использован аппарат теории множеств.

Если обозначить

множество структур через S={S_i, i=1,2,…,n},

множество параметров Y={Y_j, j=1,2,…,m} и

множество взаимодействий X={X_k, k=1,2,…,l},

то абстрактная модель выразится как

К=S∩Y,

где ∩-символ пересечения множеств S и Y,

S_i=S(S₁,S₂,…,S_n; y₁,y2,…,y_n; x₁, x₂,…,x_l, t),

Y_j выражается аналогично.

Иначе говоря, как сами некоторые структуры, так и их параметры, а в общем это свойства конструкции К, являются функциями большого числа факторов, связанных с внешними воздействиями, параметрами элементов и схемами связей между ними и внешней средой; причём многие из этих факторов взаимозависимы и часто при анализе модели неизвестны.

Выводы:

1. Формализация процесса конструирования с математической точки зрения является плохо формулируемой задачей.

2. Для конструирования ЭС в целом сейчас нельзя установить алгоритм этого процесса, пригодный для ЭВМ.

3. Для частных формализуемых задач конструирования ( выбора номиналов, допусков, оптимального размещения и трассировки и т.п. ) применение алгоритмов не только возможно, но и необходимо в конструкторской практике.

4. Процесс конструирования сводится в настоящее время к логико-математическому поиску оптимума при последовательном усовершенствовании исходного варианта, получаемого на основе приемственности и требований ТЗ.

Для практических целей были разработаны 36 кодифицированных свойств конструкций ЭС, объединённых в пять групп ( табл. 1.1 )

Таблица 1.1

Как видно из таблицы, эти группы свойств конструкции ЭС отражают собственно те группы требований к конструкции, которые предъявляются её создателями – разработчиками и изготовителями и её потребителями, а именно:

-техническими требованиями,

-производственно – технологическими,

-эксплуатационными,

-юридическими.

Первая группа требований определяется электрическими и механическими выходными параметрами такими как, например, чувствительность приёмника, выходная мощность передатчика, быстродействие ЭВМ, диапазон рабочих частот, вес, габариты и т.п., а также степенью устойчивой работы ЭС в условиях электромагнитных наводок и внутренних перегревов.

Вторая группа отражает в основном требования технологичности, серийноспособности и экономичности ЭС.

Третья группа требований включает в себя вопросы обеспечения надёжности, ремонтопригодности, готовности ЭС, а также вопросы эргономики и технической эстетики. Причём требование надёжности может, в свою очередь, быть раскрыто более полно, как требования обеспечения вибро-и ударопрочности, виброустойчивости, температурной стабильности, влагозащищённости, герметичности и т.д.

В таблице свойства конструкции, обеспечение которых удовлетворяют первой группе требований, подчёркнуты сплошной линией, второй группе – пунктиром и третьей – штрих-пунктиром.

Юридические требования вполне однозначно определяются патентными свойствами.

Структурные уровни

Структурное дробление конструкции даёт экономические преимущества при разработке, производстве и эксплуатации ЭС и преследует три цели:

1) параллельное конструирование частей;

2) параллельное изготовление частей;

3) повышение ремонтопригодности.

Параллельное конструирование частей, входящих в конструкцию, значительно ускоряет процесс конструирования. Оно возможно благодаря выполнению условий размерной совместимости, предусматривающей взаимное назначение для сопрягаемых частей габаритных и присоединительных размеров, а также совмещаемых электрических параметров в пределах предусмотренных допусков. Параллельное изготовление частей, входящих в различные структурные уровни, идёт по независимым производственным циклам, соприкасающимся только при сборке конструкции. Это ускоряет производство в десятки раз. Ремонтопригодность при эксплуатации повышается благодаря упрощению поиска неисправностей и возможности ремонта агрегатным способом, т.е. путём замены крупных частей. В дальнейшем возможен ремонт этих частей.

Каждая конструкция ЭС в зависимости от назначения имеет свою, присущую ей конкретную структуру. Однако требования стандартизации налагают ограничительные рамки на это разнообразие. Можно представить некоторую обобщённую таковую структуру и на её основе рассмотреть в общем виде основные структурные особенности, справедливые в принципе для всех конструкций.

Типовая структура конструкции современных ЭС состоит из электрической базы как исходного функционального материала и четырёх уровней, от нулевого до третьего, из которых нулевой и первый называются низшими, а второй и третий – высшими Элементная база состоит из электрорадиоизделий ( ЭРИ ), входящих в перечень элементов электрической принципиальной схемы ЭС ( или частей ) как комплектующие изделия. ЭРИ включают в себя следующие классы:

1) электрорадиоэлементы ( ЭРЭ ) – дискретные резисторы, конденсаторы, кварцевые фильтры и т.п., моточные изделия ( трансформаторы, дроссели, катушки индуктивности, электромагнитные линии задержки и др.) ;

2) электровакуумные изделия ( ЭВИ ) – радиолампы, электронно-лучевые приборы, электрические световые табло и т.п.;

3) полупроводниковые приборы ( ППП ) – транзисторы, тиристоры и т.д.;

4) интегральные схемы (ИС ) ;

5) изделия электропривода и автоматизации ( ИЭПА );

6) контрольно-измерительные приборы (КИП );

7) коммутационные изделия ( КИ );

8) микропроцессорные компоненты ( МПК );

9) волоконно – оптические кабели с соединителями ( ВОКС ).

Элементная база – ещё не конструкция ЭС. Конструкция начинается с функционального узла. Функциональный узел представляет собой первичное структурное образование и относится к нулевому структурному уровню. Существуют три разновидности функциональных узлов: микросборки, печатные узлы и гибридно-интегральные узлы.

Микросборки относят к подуровню нулевого уровня структуры РЭС. Они входят в состав печатных узлов ( корпусные микросборки ) и гибридно-интегральных узлов ( бескорпусные микросборки ).

Как показано на рис1.1, схема структуры ЭС имеет две параллельные ветви: по печатному ( левая часть схемы ) и гибридно-интегральному исполнению узлов ( правая часть ). В современных ЭС находят применение оба конструктивно-технологические исполнения.

Первый уровень состоит из модулей, второй из блоков, а третий представляет собой окончательно оформленную конструкцию РЭС в целом, т.е.самостоятельное в эксплуатационном отношении изделие в виде сборочной единицы.

В зависимости от сложности конструкции ЭС различают комплексы, системы, радиоэлектронные устройства ( РЭУ ), блоки, функциональные узлы ( ФУ ),детали. Такое деление отличается от положениями ЕСТД (комплексы-сборочные единицы-детали ); однако на практике оно наиболее распространено.