Анализ литературно-патентных исследований.

СОДЕРЖАНИЕ

Перечень условных обозначений, символов и терминов	6
Введение	7
1	Анализ литературно-патентных исследований	9
1.1	Литературный обзор	9
1.2	Патентный поиск	12
2	Общетехническое обоснование разработки устройства	13
2.1	Анализ исходных данных	13
2.2	Формирование основных технических требований к разрабатываемой конструкции	13
2.3	Схемотехнический анализ проектируемого средства	14
3	Разработка конструкции проектируемого изделия	17
3.1	Выбор конструкторских решений, обеспечивающих удобство ремонта и эксплуатации устройства	17
3.2	Выбор типа электрического монтажа, элементов крепления                   и фиксации	17
3.3	Выбор способов защиты устройства от внешних воздействий.	18
3.4	Выбор способов обеспечения нормального теплового режима устройства	19
3.5	Выбор и обоснование элементной базы, конструктивных элементов, установочных изделий, материалов конструкции и защитных покрытий, маркировки деталей и сборочных единиц	22
3.6	Обеспечение требований стандартизации, унификации и технологичности конструкции устройства	27
4	Расчет конструктивно-технологических параметров проектируемого изделия	31
4.1	Расчет объемно-компоновочных характеристик устройства	31
4.2	Расчет теплового режима	33
4.3	Проектирование печатного модуля	36
4.4	Расчет механической прочности и системы виброударной    защиты	39
4.5	Расчет параметров лицевой панели. Анализ и учет требований эргономики и технической эстетики.	41
4.6	Полный расчет надежности.	43
5	Применение средствавтоматизированного проектирования при разработке устройства	46
5.1	Обоснование выбора пакетов прикладного программного обеспечения для моделирования и проектирования устройства	46
5.2	Технология применения средств автоматизированного проектирования при разработке конструкторской документации.	48
5.3	Анализ результатов компьютерного моделирования физических процессов, протекающих в проектируемом устройстве.	52
Заключение	54
Список использованных источников	56
Приложение А (обязательное) Техническое задание	58
Приложение Б (обязательное) Перечень элементов	63
Приложение В (обязательное) Спецификации	66
Приложение Г (обязательное) Листинги результатов моделирования	71
Приложение Д  (обязательное) Ведомость курсового проекта	77
Приложение Е (обязательное) Справка по патентам	78
Приложение Ж (обязательное) Графическая часть	83








Перечень условных обозначений, символов и терминов
     
     ГПП – Гибкая печатная плата
     ИМС – Интегральная микросхема
     ИЭТ – Изделие электронной техники
     НТД – Нормативно-техническая документация
     ОПП – Одностороння печатная плата
     ПП – Печатная плата
     РЭА – Радиоэлектронная аппаратура
     РЭУ – Радиоэлектронное устройство
     РЭС – Радиоэлектронное средство
     САПР – Средство автоматизированного проектирования
     ТЗ – Техническое задание
     УГО – Условное графическое обозначение
     УХЛ – Умеренно холодный климат
     ЭВМ – Электронно-вычислительная машина
     ЭРЭ – Электрорадиоэлемент
     



























Введение

     Всего существует несколько видов датчиков для включения света [1]. Все они обеспечивают автономное уличное освещение, однако, используют разные принципы в своей работе и поэтому подбирать их нужно для каждого конкретного случая: 
      Движения[1]. Уличные датчики движения для освещения настраиваются индивидуально. Можно сделать так, чтобы они реагировали даже на трепет листьев и перемещение кошки по контролируемой площади. Но, в основном, их монтируют на такой высоте и настраивают таким образом, чтобы они не реагировали на колебания и незначительные движения. Датчик движения включает в себя фотоэлемент и регистратор колебаний воздуха. Днем, когда уровень освещения достаточный, он «спит». Когда же наступает темное время суток, он начинает фиксировать движения специальными сенсорами, реагируя на одни и игнорируя другие. 
      Освещения[1].  Этот тип выключателя представляет собой упрощенный вариант предыдущего. Здесь есть только фотоэлементы, которые включают автоматику, когда световой поток переключает реле из позиции «день» в позицию «ночь». Эти приборы называют также «сумеречными выключателями» или фотореле. Соорудить их можно самостоятельно, воспользовавшись принципиальной схемой фотореле. 
      Присутствия[1].  Этот вид управления освещением, наоборот, является усовершенствованным датчиком движения. Благодаря инфракрасному сенсору, он регистрирует тепло от живых объектов. Его настраивают и располагают так, чтобы он включался только тогда, когда в активной зоне появляется человек, и оставался пассивен в случае других тепловых воздействий типа кошки, брошенного окурка или другого теплового возмущения. 
      Шума и звука[1]. Любой звук – это колебания воздуха. Эти датчики реагируют на эти вибрации и включают автоматику. С их помощью можно, хлопнув в ладоши, зажечь лампу, включить музыку, закрыть гараж.
     Часто на лестничных площадках, в подсобных помещениях, ванных комнатах и т.п. наблюдается ситуация, когда освещение забывают выключить и лампа долго горит без надобности, накручивая киловатт-часы. Подобной ситуации можно избежать, если собрать несложный акустический автомат, включающий лампу по звуковому сигналу на заданное время. При этом длительность выдержки будет продлеваться по мере повторного поступления звуковых сигналов. Совсем не лишним будет дополнение такого автомата функцией плавного зажигания лампы, что позволит значительно увеличить срок её службы, благодаря ограничению броска тока в момент включения. Данный автомат можно использовать совместно также и с энергосберегающими лампами, установив регулятор времени задержки включения лампы в положение, соответствующее нулевому значению.
     В курсовом проекте рассмотрен автомат, включающий лампу накаливания по звуковому сигналу, на время от 10 сек до 1 минуты. Выдержка продлевается по мере поступления новых звуковых сигналов.
      Конструкции автоматов лестничного освещения либо сложны схемотехнически, либо содержат микроконтроллер, что требует его прошивки с помощью программатора, либо такие автоматы вообще функционально ограничены и только включают лампу накаливания на заданный промежуток времени по звуковому сигналу. В то же время совершенно необходимо дополнить такой автомат функцией защиты лампы накаливания и регулятором яркости, что обеспечит дополнительную защиту лампы в вечерние часы, когда число потребителей уменьшается, и напряжение в сети возрастает.
     Известно, что в большинстве случаев лампа выходит из строя именно в момент включения, ещё не исчерпав свой рабочий ресурс. Происходит это из-за броска тока, когда сопротивление холодной нити в несколько раз меньше, чем в нагретом состоянии. При этом амплитудное значение тока достигает нескольких ампер, что приводит к быстрому разрушению нити. Также замечено, что если эксплуатировать лампу не на максимальной яркости, а при значении 70…80 процентов от максимальной, испарение спирали заметно уменьшается. Поэтому, дополнив автомат регулятором яркости и функцией защиты лампы, можно значительно продлить срок её службы.
     Целью данного курсового проекта является разработка акустического автомата лестничного освещения.
     В ходе курсового проектирования решаются следующие задачи:
     - проводится разработка технического задания с точки зрения конструкции РЭС;
     - анализируется схема электрическая принципиальная;
     - проводится анализ литературно-патентных исследований;
     - проводится общетехническое обоснование разработки устройства;
     - разрабатывается конструкция проектируемого изделия;
     - проводится расчет конструктивно-технологических параметров проектируемого изделия;
     - применяются средства автоматизированного проектирования при разработке устройства.

     




Анализ литературно-патентных исследований
      
Литературный обзор
     
     Хотя главными вопросами, касающимися светодиодных источников света, остаются эффективность и качество цветопередачи, разработчики уже задумываются о методах управления осветительными системами будущего. Системы управления усложняются по мере развития интеллектуальных систем освещения, которые уже не только реагируют на внешние события или предсказывают их, но и характеризуются некоторой «осведомленностью» о пользователе, условиях освещенности и типе светильника.
     Можно ожидать, что в будущем осветительные системы будут автоматически узнавать и выполнять пожелания пользователя. Уже сейчас компьютерные технологии позволяют определить возраст человека и автоматически подстроить спектр излучения так, чтобы он был наиболее комфортен для чтения или просмотра телевизионных программ. Рассмотрим протоколы, по которым производится обмен данными с осветительной системой и управление ею.
     Аналоговое управление
     Управление силой света с помощью изменения напряжения — один из самых первых и простых методов. Диапазон изменения напряжения зависит от производителя, однако со временем наиболее распространенными стали уровни 0–10 В. Сила света изменяется пропорционально напряжению.
     В самых первых системах управления световым потоком применялись автотрансформаторы. В 60-х гг. прошлого века появились тиристорные системы аналогового управления, позволяющие регулировать световой поток удаленно с помощью сравнительно небольшой консоли.
     К середине 70-х гг. был установлен единый диапазон изменения управляющего напряжения 0–10 В. Главный недостаток аналогового управления — невозможность управления большим количеством светильников. Достоинством же этого метода является простота выполнения. Требуются всего две линии: внешний управляющий сигнал и общий обратный провод. Управляющий ток обычно находится в пределах 1…4 мА. Другой вариант аналогового управления рассчитан на получение управляющего сигнала с помощью внутреннего светодиодного драйвера и внешнего потенциометра.
     Недостатком аналогового подхода при управлении десятками и тем более сотнями осветительных приборов является большое количество линий управления, что делает данный метод неприменимым для сложных систем с несколькими сотнями осветительных приборов. Система становится слишком дорогой. Кроме того, в ней затруднительно проводить диагностику и устранять неисправности.
     Второй недостаток связан с затуханием сигнала на длинных линиях. Сигнал, принятый источником света, может оказаться слабее исходного, что приведет к более тусклому освещению или неравномерности излучения в системах с несколькими осветительными приборами. Кроме того, аналоговый сигнал подвержен внешним помехам, шумам и перебоям на линии заземления, особенно при передаче на большие расстояния.
     Драйверы светодиодов с аналоговым принципом управления освещенностью на 0–10 В применяются повсеместно. Тем не менее, данный метод управления не обеспечивает достаточной стабильности и не позволяет получать данные с сетевого контроллера.
     Управление по электросети
     Управление освещенностью по электросетям применяется в коммерческих и жилых помещениях. Напряжение сети поступает на осветительный прибор и ограничивается по амплитуде в соответствии с требуемой величиной светового потока. Обычно данный подход применяется для регулирования силы света ламп накаливания. Регуляторы освещения можно разделить на две группы: в одних ограничение сетевого напряжения производится по переднему фронту, в других — по заднему. В регуляторах первой группы используются симисторы. Они предназначены для галогенных ламп и ламп накаливания. Сила света изменяется путем отсекания переднего фронта напряжения электросети (смотреть Рисунок 1.1). Минимальная нагрузка составляет 10–60 Вт. Это требование не выполняется во многих светодиодных системах, поэтому передзаменой ламп на светодиодные следует проверить, достаточна ли нагрузка. В противном случае будет невозможно добиться слабого освещения, либо будет наблюдаться заметное глазу мерцание.
      

     
Рисунок 1.1 – Ограничение напряжения электросети по переднему фронту
     
     Регуляторы с ограничением сигнала по заднему фронту широко используются вместе с трансформаторами для управления силой света галогенной лампы. Их особенность заключается в том, что светильник быстро погасает и более плавно включается (смотретьРисунок 1.2). За счет плавного включения не возникает высокого пускового тока. Переключатель обычно изготавливается на основе полевых транзисторов.
     Данный протокол практически не используется для светодиодных систем освещения по нескольким причинам:
     – из-за несовместимости по мощности;
     – драйвер светодиода может иметь высокий пусковой ток. Это является серьезной проблемой, если контроллер управляет несколькими источниками света, поскольку в этом случае пусковые токи складываются;
     – когда светодиодный источник излучает слабый свет, его полезная выходная мощность уменьшается, поэтому правильная работа регулятора может нарушиться, появится заметное глазу мерцание;
     – большинство драйверов светодиодов обрезают только задний фронт сигнала, поэтому необходимо использовать регулятор такого же типа. Если в системе использовались другие регуляторы, придется их заменить при переходе на светодиодные источники света;
     – поскольку светодиодные драйверы с управлением по электросети изготавливаются с одноступенчатой топологией, в них часто возникают пульсации тока второй гармоники (вдвое большая частота), что приводит к сокращению срока службы осветительного прибора;
     – регулировка силой света напрямую зависит от качества регулятора. Если он плохой, диапазон изменения силы света сокращается. Так, при использовании дешевого регулятора минимальная сила света может составлять 20%, а при использовании более качественного возможно затемнение до 1%. Как правило, производители светодиодных источников света прилагают список рекомендуемых регуляторов. На практике вместо замены регулятора достаточно увеличить нагрузку.
     

     
     Рисунок 1.2 – Ограничение напряжения электросети по заднему фронту
     
     В 80-х гг. появились мультиплексированные схемы управления на основе микропроцессоров: AMX192, K96. Стандарт AMX192 применялся на территории США и Канады, а его аналогом в остальных странах стал D56. Несмотря на это взаимодействие устройств зачастую не обеспечивалось даже среди продуктовой линии одной компании из-за использования разных уровней напряжения и стартовых последовательностей, а также из-за различий в назначении выводов, скорости обмена и количестве линий передачи. Кроме того, было разработано множество альтернативных протоколов, некоторые из них предполагали наличие в контроллере модуля памяти для хранения данных.
     Преимуществом мультиплексированных протоколов является меньшее количество проводных соединений и возможность управления большим количеством светильников. Появление стандарта USITT DMX512 помогло упорядочить ситуацию, обеспечило взаимодействие устройств и принесло экономическую выгоду во все секторы рынка освещения. Появился новый класс устройств — интерфейсные схемы, которые обеспечивают обратную совместимость стандартов.
     
Патентный поиск
     
     Целью проведения патентного поиска является выявление возможных аналогов устройства, а также проверка соблюдения требований патентной чистоты.
     Главная цель патентного поиска – выяснение оригинальности идеи.
     Предмет поиска: устройство управление светом.
     Поиск производился в базах данных Национального центра интеллектуальной собственности (Республика Беларусь), Роспатента (Российская Федерация). Запатентованных в Республике Беларусь аналогов устройства не обнаружено, также не обнаружено патентов на принципы работы каких-либо его узлов. Глубина поиска с 2000 по 2015 год. Результаты поиска и выявленные аналоги их существенные признаки сведены в таблицу и приведены в приложении Е.



Общетехническое обоснование разработки устройства

 Анализ исходных данных
    
     Задачей курсового проекта является проектированиеустройства акустического автомата. 
     В качестве исходных данных была взята схема электрическая принципиальная устройства акустического автомата (приложение Е).
     Изделие должно выполнять свои функции в пределах норм, установленных в техническом задании и применяемых стандартах в течение сроков службы и сроков сохраняемости. Данные требования возможно обеспечить грамотным подбором элементной базы устройства.
     Питание устройства должно осуществляться от сети общего пользования с переменным током. 
     Электрические параметры:
 Uном=220 В.
 f= 00 Гц.
     Общие технические условия (требования) принимаются по ГОСТ 14087-88 «Электроприборы бытовые. Общие технические требования»[3].
     Конструкторские требования:
      Габаритные размеры корпуса устройства без упаковки должны быть не более 150?150?60 мм. Размеры корпуса зависят в первую очередь от размеров основной печатной платы. 
      Для уменьшения габаритных размеров устройства необходимо иметь небольшие размеры платы. Поэтому коэффициент заполнения по объему должен быть не менее 0,5.
      Масса прибора без упаковки не должна превышать 0,5 кг. 
      Годовая программа выпуска должна составлять не менее 1000 шт.
     Допускается использование комплектующих изделий отечественного и иностранного производства. В качестве комплектующих изделий (коммутационные изделия, изделия электронной техники, крепежные и установочные элементы) должны применяться серийно выпускаемые изделия. Сборочные единицы типа печатных плат, панелей, крепежных и установочных узлов должны быть унифицированы.
    
 Формирование основных технических требований к разрабатываемой конструкции
    
     Устойчивость к климатическим воздействиям принимаем по ГОСТ 15150-69«Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов» [4], согласно климатической группе УХЛ 4.2. 
     Разрабатываемое устройство предназначено для эксплуатации в районах с умеренным и холодным климатами.
     К макроклиматическому району с умеренным климатом относятся районы, где средняя из абсолютных максимумов температура воздуха равна или ниже плюс 40 ?С, а средняя из ежегодных абсолютных минимумов температура воздуха равна или выше минус 45 ?С.
     К макроклиматическомурайону с холодным климатом относятся районы, в которых средняя из ежегодных абсолютных минимумов температура воздуха ниже минус 45 ?С.
     Данное устройство должно быть рассчитано на эксплуатацию при температуре окружающего воздуха от плюс 10?С до плюс 35?С и предельную эксплуатацию  при температуре окружающего воздуха от плюс 1 ?С до плюс 40 ?С
     Требования к надежности по ГОСТ 27.003-90[5]. Выберем такие коэффициенты как: коэффициент готовности, среднюю наработку на отказ, среднее время восстановления для правильного внесения требований к надежности в техническое задание и исходных данных для расчетов. 
    Материалы конструкции должны обладать следующими свойствами:
      иметь малую стоимость;
      легко обрабатываться и быть легкими;
      обладать достаточной прочностью и жесткостью;
      внешний вид материалов корпуса, лицевой и задней панелей должны отвечать требованиям технической эстетики;
      сохранять физико-химические свойства в процессе эксплуатации.
    
 Схемотехнический анализ проектируемого средства

     Работает автомат следующим образом. Насоединители клеммныеXT1, XT2 подается напряжение сетиU= 220 В, переменного тока с частотой 50 Гц.При первом включении питания, в отсутствии звуковых сигналов, конденсаторы С6, С10 разряжены. На выходах элементов DD2.5, DD2.6 устанавливается уровень лог.0, который через резистор R19 приводит к постепенной (десятые доли секунды) зарядке конденсатора C6. Также уровнем лог.1 с выхода элемента DD2.3 через резистор R17 заряжается конденсатор C10. Это событие индицирует горящий светодиод HL1.
     На катоде стабилитрона VD2 в моменты перехода сетевого напряжения через нуль формируются короткие отрицательные импульсы пилообразной формы. Одновибратор, собранный на элементах DD1.1, DD1.2, формирует из этих импульсов на выходе короткие отрицательные импульсы, но уже прямоугольной формы. Диод VD3 предотвращает влияние заряженного конденсатора C1 на вход одновибратора.
     Каждый выходной отрицательный импульс одновибратора через диод VD5 быстро разряжает конденсатор C7 и устанавливает на входах элемента DD1.3 напряжение значительно ниже порогового (около 0,7В). При этом ключевой транзистор VT2 и симистор VS1 закрыты. Лампа выключена. По мере зарядки конденсатора C6, начинает открываться транзистор VT1, а значит, уменьшается сопротивление его перехода эмиттер-коллектор. Это сопротивление, в совокупности с сопротивлением введённой части подстроечного резистора R13, определяет постоянную времени заряда конденсатора C7. А от неё, в свою очередь, зависит яркость лампы. Чем больше постоянная времени R13-C7, тем меньше мощность, отдаваемая в нагрузку, и наоборот. Такой способ управления яркостью лампы называется фазоимпульсным.
     При достижении на конденсаторе C7 напряжением порогового значения элемента DD1.3, на его выходе формируется отрицательный перепад, который дифференцируясь цепочкой С8, R14 и инвертируясь элементом DD1.4 приводит к открыванию транзистора VT2 и симистора VS1. Открытый симистор подключает лампу накаливания к сети, и лампа зажигается. Яркость лампы накаливания можно установить резистором R13 в пределах 0…70 процентов, чего вполне достаточно для освещения лестничной площадки. Одновременно при яркости не более 70 процентов обеспечивается наиболее благоприятный режим работы нити лампы накаливания.
     При отсутствии звуковых сигналов, конденсатор C10 медленно заряжается через резистор R17, поскольку на выходе элемента DD2.3 поддерживается уровень лог.1. При достижении на конденсаторе C10 напряжением порогового значения элемента DD2.4, на его выходе формируется уровень лог.0, что индицирует погасший светодиод, а на выходе элементов DD2.5, DD2.6 устанавливается уровень лог.1, который через диод VD8 быстро разряжает конденсатор С6. Транзистор VT1 при этом закрывается и периодический заряд конденсатора С7 прекращается. Поскольку напряжение на входах элемента DD1.3 при этом остаётся всегда меньше порогового, формирование импульсов управления симисторатакже прекращается, и лампа гаснет. Таким образом, время свечения лампы с заданной яркостью при первом включении автомата, при отсутствии звуковых сигналов, определяется постоянной времени элементов R17, C10.
     При появлении звуковых сигналов (звуке шагов, разговоре, открывании дверей) на выходе микрофона формируется переменное напряжение амплитудой несколько милливольт. Оно усиливается двухкаскадным усилителем переменного напряжения на ОУ DA1.1 и DA1.2, выпрямляется диодами VD9, VD10 и сглаживается конденсатором С16, выполняющим роль интегратора. Далее выпрямленное напряжение через резистор R29 поступает на вход одновибратора, выполненного на элементах DD2.1, DD2.2. Этот одновибратор формирует короткий положительный импульс, который инвертируясь элементом DD2.3, через диод VD7 быстро разряжает конденсатор C10 и перезапускает таймер. При этом начинается отсчёт нового временного интервала, длительность которого можно выбирать в пределах от 1 сек до 1 мин подстроечным резистором R17. Практическое значение имеет временной интервал длительностью от 15 сек до 1 мин, который устанавливают при окончательной настройке автомата. Срабатывание таймера индицируется зажиганием светодиода HL1. При этом время включения лампы накаливания в пределах десятых долей секунды устанавливают резистором R19 таким образом, чтобы оно было визуально заметно.
     В устройстве применены постоянные резисторы типа С1-4-0,125, С1-4-2 (R1…R4), С1-4-0,5 (R6, R7), подстроечные — СА6Н в вертикальном исполнении, электролитические конденсаторы — типа К50-35 или аналогичные импортные, неполярные — К10-17. Микрофон – ECM-10. На месте транзистора VT1 может работает отечественный КТ3107 с индексами «ГМ» или «ЕМ». Транзистор VT2 – КТ538А. На месте VD2 должен работать стабилитрон обязательно с напряжением стабилизации 10В – BZX85C10 иначе потребуется подбор сопротивлений делителя R8-R9. Диоды VD4...VD8 —маломощные кремниевые КД522. Диоды выпрямителя VD9, VD10 – Д9Б. Диодный мост VD1 использован типа KBP210, интегральный стабилизатор — КР1181ЕН5А. На месте VS1 работаетсимистор – ВТ138, с минимально допустимым напряжением – 800В. Светодиод используется сверхъяркий красного цвета свечения – АЛ307БМ. В качестве теплоотвода используется сама печатная плата. Все ИМС серии КР1564 (74HCxx) заменимы на соответствующие аналоги серии КР1554 (74ACxx).В качестве соединителей клеммныхXN1-XN4 выступают клеммники производителя WAGOсерии 235-101/330-000.
     Настройка автомата заключается в установке требуемой яркости с помощью резистора R13, времени нарастания яркости лампы от нуля до заданного значения — с помощью резистора R19, чувствительности усилителя — с помощью резистора R24, и времени выдержки таймера — с помощью резистора R17. При мощности лампы накаливания более 100 Вт симистор необходимо установить на небольшой дополнительный теплоотвод из алюминиевой пластины.


Разработка конструкции проектируемого изделия

 Выбор конструкторских решений, обеспечивающих удобстворемонта и эксплуатации устройства

     ВозможностьмаксимальнопростоибыстровскрытьконструкциюРЭА, для того чтобы получить доступ ко всем узлам, расположенным внутри, является исходным условием конструкторского обеспечения эксплуатационнойтехнологичности.Эксплуатационнаятехнологичностьхарактеризуется пятьюпараметрамиРЭА:доступностью,контролепригодностью,взаимозаменяемостью, обеспеченностью ЗИП, легкосъемностью с объекта. 
     Доступность –свойствоконструкцииобеспечиватьпростотуиудобствоподготовкиктехническомуобслуживанию,ремонтуивозвращениюв исходное положение, входящих частей по окончании этих работ [6]. 
     Контролепригодность –свойствоконструкции,позволяющееосуществлятьконтрольнадрежимомработывсехчастей,требующихтакого контроля наиболее просто, быстро и удобно [6]. 
     Взаимозаменяемость – свойство конструкции не нуждаться вовсе илинуждатьсяминимальноврегулировочныхработахпризаменевходящихв нее частей [6]. 
     Обеспеченность комплектом ЗИП– степень предусмотренности в одиночномкомплектеЗИПисчерпывающегочисладеталейиузлов,необходимых для текущего ремонта агрегатным способом, т.е. заменой отдельных частей [6]. 
     Легкосъемностьсобъекта –свойствоконструкцииРЭАвцелом, обеспечивающее минимум трудоемкости демонтажно-монтажных работ при 
снятии РЭА с объекта или при установке на объект [6]. 
     Эксплуатационнаятехнологичность разрабатываемогоэлектронно-релейногостабилизаторанапряжениядостигаетсяпутемразборностиконструкции, вынесениемконтролирующихработуэлементовна переднюю панель, использованием стандартной элементной базы [6].
     
 Выбор типа электрического монтажа, элементов крепления и фиксации
     
     Крепление печатных платможет осуществляться различными способами. Наиболее распространенными являются крепление с помощью винтовых соединений и защелок[7].
     Для крепления на винтах в плате выполняются крепежные отверстия, как правило, неметаллизированные, либо с металлизацией и увеличенными площадками, обеспечивающими опору для головки винта. В некоторых случаях, когда к соединению общей шины платы с корпусом не предъявляется высоких требований, крепежное отверстие может иметь электрический контакт с общей шиной платы.
     Для крепления на защелках на плате должны быть выполнены свободные области, достаточно удаленные от компонентов и прочих элементов, мешающих креплению. Если плата устанавливается в направлении своей плоскости, то для защелок выполняются ответные элементы на контуре печатной платы в виде вырезов, получаемых фрезеровкой.
     Расположение крепежных элементов платы (в т. ч. крепежных отверстий, пазов и вырезов) должно выполняться с достаточной точностью относительно остальных элементов платы. При разработкеконструкции печатной платы было решено закрепить её с помощью четырёх винтов с цилиндрической головкой M3х6 на стойки, расположенные на основании корпуса устройства.
     
 Выбор способов защиты устройства от внешних воздействий.

     При проектировании циклического таймера, прежде всего, следует выяснить, какие внешние воздействия оказывают существенное влияние на изделие и выбрать способы защиты от них. 
     Так как корпус устройствавыполнен из полипропилена, он устойчив к различным действиям физико-химических воздействий и не нуждается в защите от коррозии, растрескивания, окисления и засорения.
     Полипропилен обладает высокой прочностью при ударе и многократном изгибе, износостойкостью, хорошими электроизоляционными свойствами в широком диапазоне температур. 
     Вибрационные и ударные нагрузки на узлы РЭС могут существенно изменять работу аппаратуры и служить причиной ее отказа. Это может быть связано с недостаточной статической или вибрационной прочностью и виброустойчивостью,которые в значительной степени зависят от частотных характеристик деталей и элементов, входящих в конструкцию.
     Основные конструктивные приемы, которыми пользуется конструктор для обеспечения нормального функционирования РЭС при больших механических нагрузках на носителе, следующие:
     - отстройка системы от резонанса путем изменения упругой жесткости или массы РЭС;
     - уменьшение амплитуды колебаний аппаратуры при резонансе путем демпфирования системы;
     - уменьшение амплитуды колебаний РЭС путем применения элементов вибро- и удароизоляции.
     Для выбора метода защиты РЭС составляют на основе реальной конструкции ее механическую модель, анализируя которую и решают вопрос о наиболее рациональном методе защиты.
     При проектировании циклического таймера, прежде всего, следует выяснить, нужны ли вообще защитные мероприятия. С этой целью необходимо сравнить оговоренные в технических условиях величины допустимых механических воздействий для предназначенных к использованию элементов (резисторов, микросхем и т.п.) с величинами механических воздействий, испытываемых моделью. В случае, если уровни воздействующих механических факторов превышают допустимые, предусматривают защитные мероприятия с оценкой их эффективности.
     Согласно проведенным расчетам (П. 4.5) можно сделать вывод о том, что циклический таймер не нуждается в активных методах защиты, т. к. печатная плата будет обладать достаточной усталостной долговечностью при воздействии вибраций.
     
 Выбор способов обеспечения нормального теплового режимаустройства

     На ранней стадии конструирования в распоряжении имеется ТЗ, причем, как правило, необходимые сведения о требуемом тепловом режиме РЭС заключены в картах тепловых характеристик блоков. Для выбора способа охлаждения, прежде всего, требуются следующие данные:
     - суммарная мощность Р, рассеиваемая в блоке;
     - время непрерывной работы ?;
     - допустимые температуры элементов Тi;
     -диапазон возможного изменения температуры окружающей                           среды Тсmax, Тсmin;
     - пределы изменения давления окружающей среды рмах, рмин;
     - Коэффициент заполнения по объему Кз.
     Коэффициент заполнения устройства характеризует степень полезного использования объема и является одним из главных показателей качества конструкции. Коэффициент заполнения указан в ТЗ (Кз=0,5). Основные размеры корпуса можно определить прикидочными расчетами компоновки РЭС.
     Эти исходные данные недостаточны для детального расчета теплового режима, но их можно использовать для предварительной оценки. Выбор способа охлаждения на ранней стадии конструирования часто имеет вероятностный характер, т.е. дает возможность оценить вероятность обеспечения, заданного по ТЗ, теплового режима РЭС при выбранном способе охлаждения, а также те усилия, которые нужно затратить при разработке будущей конструкции РЭА с учетом обеспечения теплового режима.
     Выбор способа охлаждения РЭС можно сделать с помощью графиков в соответствии с рисунком 3.1, характеризующих области целесообразного применения различных способов охлаждения. Эти области строятся по результатам обработки статистических данных для реальных конструкций, тепловых расчетов и данных испытания макетов.  Для удобства пользования графиками необходимо из перечисленных выше исходных данных получить ряд комплексных показателей.
     
   
     Рисунок 3.1 – Области целесообразного применения различных способов охлаждения
   
     Размер корпуса устройства и коэффициент заполнения используются для определения условной величины поверхности теплообмена.
     Исходными данными для проведения следующего расчета являются:
     - коэффициент заполнения по объему				0,5;
     - суммарная мощность, рассеиваемая в блоке, Вт		2;
     - габаритные размеры корпуса, м				0,08х0,08х0,03;
     - температура окружающей среды, С				40;
   
  Sn=2?[L1?L2+(L1+L2)?L3?Kз],                       (3.4.1)

     где L1, L2, L3 – длина, ширина и высота корпуса соответственно, м;
	Кз – коэффициент заполнения по объему.  

Sn=2?[0,08?0,08+(0,08+0,08)?0,03?0,5]= 0,0088 м^2

     Если способ охлаждения выбирается для большого элемента, то величина поверхности теплообмена определяется из соответствующих чертежей по геометрическим размера поверхности, находящейся в непосредственном контакте с теплоносителем.
     За основной показатель, определяющий области целесообразного применения способа охлаждения, принимается величина плотности теплового потока, проходящего через поверхность теплообмена:
     
  q=(P?Kp)/Sn  ,                                                     (3.4.2)
     
     где Р – суммарная мощность, рассеиваемая РЭА с поверхности              теплообмена, Вт;
Кр – коэффициент, учитывающий давление воздуха (при атмосферном давлении Кр=1).
     
q=(2?1)/0,0405  = 227,3  Вт/м^2 
   
lg(q) = 2,79

     Вторым показателем может служить минимально допустимый перегрев элементов РЭС:
   
?Тс =  Тimin-Тс                                              (3.4.3)

?Тс =  358 – 308 =  50 К
   
     где Тimin – допустимая температура корпуса наименее теплостойкого элемента, т.е. элемента, для которого допустимая температура имеет минимальное значение, для больших элементов это допустимая температура охлаждаемой поверхности;
            Тс – температура окружающей среды. Для естественного охлаждения Тс=Тсмах т.е. соответствует максимальной температуре окружающей среды, заданной в ТЗ. Для принудительного охлаждения Тс=Твх, т.е. соответствует температуре воздуха на входе в РЭС. 
     На рисунке 3.1 области целесообразного применения различных способов охлаждения, и области, в которых примерно одинаковым успехом можно применять два или три способа охлаждения. Области первого типа не заштрихованы и относятся к следующим способам охлаждения: 
     1 – естественное воздушное,           
     3 – принудительное     воздушное,
     5 – принудительное    жидкостное,   
     9 – принудительное испарительное.
     Области второго типа заштрихованы:     
     2 – .......................