Разработка радио-передатчика

 

8.1. Влияние вибраций и ударов на РЭА.

В результате вибраций и ударов происходит износ  подвижных частей аппаратуры, ослабление механических соединений и креплений  отдельных элементов конструкции, саморазвинчивание, нарушение регулировки. Причиной поломок является усталость  материала, которая накапливается  при 

 

длительных  воздействиях знакопеременных нагрузок. В результате вибраций и ударов РЭА  выходит из строя (обрыв проводов, обрыв выводов элементов, замыкания  электродов и др.) и имеет механические повреждения аппарата (поломка элементов  каркаса, печатных плат и т.д.).

Для уменьшения влияния вибрации и ударов необходимо увеличить жесткость системы, уменьшить  массу системы.

Увеличение  жесткости достигается двумя  средствами:

1. Соответствующим выбором материалов.
2. Рациональным конструированием.

Жесткостные свойства конструктивных материалов характеризуются  их модулями упругости E. Для того, чтобы повысить жесткостной параметр системы без увеличения веса, необходимо выбирать материалы с максимальным отношением   , где плотности материала, E – модули упругости.

Рациональное  конструирование - комплекс мер, используемых при конструировании РЭА, которые  обеспечивают максимальную жесткость  конструкции без увеличения ее веса.

 

8.2. Воздействие влаги.

Воздействие влаги на металлы и изоляционные материалы приводит к разрушение исходной структуры материала В  металлах это происходит за счет коррозии, в изоляционных материалах — за счет влагопоглощения

Термодинамической причиной коррозии является переход  корродирующего металла из менее  стабильного состояния, в котором  он используется в конструкции РЭА, в более стабильное первоначальное состояние, из которого он был получен (в виде окислов, сульфидов, карбонатов и т. п.). На скорость коррозии влияют: концентрационная поляризация, перенапряжение и пассивность металлов.

Влияние влаги на изоляционные материалы  определяется отсутствием изоляционных пластмасс, которые могут противостоять  воздействию влаги. Низкокачественные  изоляционные материалы с макроскопическими  порами и трещинами поглощают  влагу за счет капиллярных эффектов. В высококачественных изоляционных материалах (используемых обычно в  РЭА) определяющим фактором влагопоглощения  является диффузия.

За счет достаточно высокой электропроводности воды по сравнению с электропроводностью  изоляционного материала при  диффузии влаги имеет место существенное (на 2…4 порядка) падение сопротивления  изоляции, изменение относительной  диэлектрической постоянной.

При поглощении или отдаче влаги (набухание и  усадка) происходит изменение объема и размеров изоляционных деталей, что  может быть причиной возникновения  заметных механических напряжений в  материале. Это приводит к ускоренному  и увеличенному влагопоглощению (из-за трещин), нарушению механической прочности  элементов или их работоспособности.

Сухое тепло  и сухой холод. Некоторые сплавы меди при t < — 20°С (253 К) склонны к  холодной хрупкости. Термореактивные  изоляционные материалы сохраняют  свою форму до момента разрушения из-за термохимической цепной реакции  разложения. Термопластические —  при температурной перегрузке сначала  становятся эластичными и текучими и только после этого разрушаются. Термочувствительны и многие резины.

 

Способы защиты от влаги.

1. Покрытие лаком
2. Покрытие герметиком
3. Применение не гигроскопичных материалов
4. Применение устойчивых к коррозии материалов
5. Применение антикоррозийных покрытий (Al, Ti, Zn, Cr)
6. Применение защитных плёнок

 

7. Пропитка гигроскопичных материалов специальными смолами

Заливка влагостойкими компаундами, но при их использовании изделие становится непригодным для ремонта, ухудшается режим. При усадке компаунда элементы испытывают механическое напряжение, поэтому используются отдельные элементы

Опрессовка – прессование порошками, ухудшается тепловой режим и изделие также становится непригодным для ремонта

Перфорация корпуса для испарения влаги

Влагопоглащающие прокладки в корпусе

Кондиционирование помещения

Вентиляция подсушенным воздухом

Герметизация. Может быть полной или частичной. Лучше применять частичную.

 

8.3. Влияние пыли и песка

Большую опасность несут не относительно крупные частицы пыли и песка (у них меньше острых граней), а  мелкие, взвешенные в атмосфере, с  величиной зерна 1 ... 40 мкм. Результаты их воздействия в зазорах с  контактами — препятствие нормальной работе реле и переключателей; на поверхности  изоляционных деталей из-за гигроскопичности — паразитная проводимость; на поверхности  металлических деталей — увеличение скорости коррозии.

Во всех случаях в тропических условиях пыль может быть питательной средой для плесневых микроорганизмов. Пыль в пустыне из-за высокого содержания кварца более твердая и абразивная

 

Защита  от пыли и песка.

1. На стыках корпуса должны быть предусмотрены фетровые или резиновые прокладки
2. Защита перфорации корпуса сеткой
3. Фильтры вентиляционных отверстий
4. Подбор смазывающих материалов – смазка не должна быть густой
5. В корпусе предусмотреть лабиринты с пропиткой
6. Защитные покрытия (лаковые)
7. Поддерживать постоянную влажность в помещении, учитывая что пыль гигроскопична
8. Герметизация диэлектрика или всего устройства.

 

8.4. Воздействие солнечной радиации.

Солнечная радиация — электромагнитное и корпускулярное излучение Солнца.

Количество  солнечной радиации зависит от высоты солнца, времени года, прозрачности атмосферы. Для измерения солнечной  радиации служат актинометры и пиргелиометры.

При воздействии  РС на передатчик:

1. Изменяется цвет полимерных материалов
2. Защитные покрытия теряют свою прочность и становятся хрупкими
3. Происходит усиленное старение материалов
4. За счёт поглощения лучистой энергии происходит перегрев радиоаппаратуры
5. Под воздействием радиации происходит уход параметров радиоаппаратуры

Защита  от солнечной радиации.

Многослойный  корпус, цветовое решение.

 

 

 

 

 

 

 

9. Выбор материалов и покрытий конструкции

Промышленная  эксплуатация РЭА часто происходит при воздействии различных внешних  факторов: климатических, биологических, механических. К ним относятся  перепады температур, повышенная влажность  окружающей среды, морской туман, грибковые  и плесневые образования, условия  запыленности, вибрация и т. п.

Защита  изделий от этих воздействий осуществляется с помощью лаковых и пленочных  покрытий. Выбор того или иного  покрытия определяется условиями эксплуатации аппаратуры, а также конструктивно-технологическими параметрами РЭА.

К покрытиям  предъявляется ряд требований:

1. свойство проникать в малые зазоры 0,3-1,5 мм;
2. образовывать прочную, плотную прозрачную пленку;
3. обладать высокой степенью адгезии к материалам печатной платы и установленных на ней изделий электронной техники (ИЭТ);
4. сохранять эластичность и не растрескиваться при длительной вибрации и механических нагрузках;
5. обладать высокой электрической прочностью и удельным объемным электрическим сопротивлением;
6. сохранять стойкость по отношению к различным органическим растворителям: этилацетату, ксилолу, нефрасу и спиртонефрасовой смеси, ацетону, хлористому метилену и смеси хлористого метилена с этиловым спиртом.

При работе с покрытиями важными характеристиками являются:

1. низкая пожароопасность;
2. хорошая растекаемость, сплошность и отсутствие газовыделений;
3. продолжительность использования после приготовления;

 

 

 

4. температура и время сушки;

минимально необходимое количество слоев, наносимых на изделие.

При выборе покрытия необходимо руководствоваться  и некоторыми конструктивными особенностями  модулей РЭА, в том числе:

1. плотностью расположения ИЭТ на печатной плате (ПП);
2. величиной зазоров между корпусом ИЭТ и ПП, которые должны быть не менее 0,3 мм;
3. наличием на ПП ИЭТ различного конструктивного исполнения — со штырьковыми и планар-ными выводами;
4. наличием участков, не подлежащих влагозащите;
5. использованием нетеплостойких элементов, ограничивающих температуру сушки покрытия;
6. ремонтопригодностью РЭА в условиях эксплуатации.

ЭП-9114 (ОТУ 6-10-429-79) раствор эпоксидной смолы  ЭД-20 в растворителях (ксилол, эпихлор-гидрин) с добавкой отвердителя ИМЭН-1 (продукта взаимодействия эпоксидной смолы Э-41 с полиаминоамидозалиновой кислотой И-5М).

Эти лаки обладают высокими эксплуатационными  свойствами и предназначены для  защиты электронных модулей, работающих в условиях повышенной влажности  и температуры в различных  климатических условиях. Недостатками этих лаков являются их высокая пожароопасность, токсичность, длительное время сушки  и проблемы, возникающие при необходимости  замены радиоэлементов на плате в  условиях эксплуатации радиоаппаратуры.

 

10. Разработка печатной платы

В выходном каскаде усилителя мощности индуктивность соединения общего электрода с корпусом должна быть минимальной, меньшей, чем у других электродов. При этом повышается устойчивость усилителя и расширяется полоса усиливаемых частот.

Рисунок токопроводящих проводников и контактов  производился при помощи, специально предназначенной программе – Layout50. Размеры печатной платы исходили из реальных габаритов корпуса: ширина – 60 мм, длина – 50 мм. Рисунок печатной платы наносился на односторонний фольгированный текстолит с помощью термопечати. Травление производилось химическим путем, при помощи раствора воды и хлорного железа. Сверловка отверстий под элементы радиопередатчика производилась сверлом 1 мм.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11. Компановка устройства

При компоновке радиокомпонентов следует учитывать  следующие меры:

1. Вход и выход передатчика располагаются как можно дальше друг от друга.
2. База транзистора как можно дальше отведена от коллектора и эмиттера.
3. Контура располагаются перпендикулярно друг к другу.
4. Пайка выводов элементов допускается на расстоянии не менее 5 мм от корпуса.
5. Питание от аккумуляторных батарей подключается со стороны мощных каскадов.
6. Блокировочный керамический конденсатор C12 впаивается в схему возбудителя для осуществления трехточки.
7. Расстояния между элементами в ВЧ цепях должно быть как можно короче.
8. Элементы схемы устанавливаются вплотную к текстолиту.
9. Корпус передатчика герметичный.
10. Цвет корпуса передатчика выполняется в светлых цветовых тонах.
11. Плату, батарею питания, антенну и т.д. надежно крепятся в корпусе передатчика.

Результаты  компоновочных работ представлены на четежах КП.073137.00Э2.

 

 

 

 

 

 

 

 

12. Вывод по работе

В ходе курсового  проекта был произведен анализ литературы по заданной теме, разработка структурной  и принципиальной схем устройства, осуществился выбор элементной базы и материалов согласно назначению. В результате этого было  спроектировано радиопередающее устройство согласно требованиям, указанным в техническом  задании.