Обоснование необходимости экранирования

 

При прохождении мощных сигналов по цепям связи последние становятся источниками электромагнитных полей, которые, пересекая другие цепи связи, могут наводить в них дополнительные помехи. Источниками электромагнитных помех могут быть также мощные промышленные установки, транспортные коммуникации, двигатели и т.д. Для того чтобы локализовать, где это возможно, действие источника полей или сам приемник помех, используют экранирование [11]. По принципу действия различают электростатическое, магнитостатическое и электромагнитное экранирования.

Электростатическое экранирование заключается в шунтировании на корпус большей части паразитной емкости, имеющейся между источником и приемником наводок. В качестве металлического листа, соединенного с корпусом, служат детали шасси, каркасов; обшивки стоек, панелей, субблоков, кассет, специальные листовые металлические прокладки на монтажной стороне плат, блоков, субблоков; экранные сплошные металлические слои н многослойных печатных платах и т.д.

С целью улучшения экранировки особо чувствительных к помехам цепей на обеих сторонах печатных плат сигнальные и заземленные экранные проводники чередуют таким образом, чтобы против сигнальной линии, проходящей с одной стороны платы, всегда располагалась заземленная линия с другой стороны платы. При этом каждая сигнальная линия оказывается окруженной тремя заземленными линиями, в результате чего достигается не только эффективная экранировка сигнальной линии от внешних помех, но и для полезного сигнала обеспечивается подобная волноводу цепь от источника до нагрузки.

Магнитостатические экраны используют для защиты чувствительных цепей, элементов и устройств от постоянного и медленно изменяющегося переменного магнитного поля. В этом случае источник или приемник наводки заключают в сплошной экран, изготовленный из ферромагнитных материалов. Если в такой экран заключен источник наводки, то магнитные силовые линии замыкаются в нем и далее не распространяются. Если в экран заключен приемник наводки, то силовые линии магнитного поля не проникают в полость экрана.

С ростом частоты возрастает роль вихревых токов, происходит вытеснение магнитного поля из толщи экрана, что эквивалентно уменьшению магнитной проницаемости, и экран переходит в электромагнитный режим работы. Магнитный экран одинаково пригоден для защиты от воздействия внешнего магнитного поля и внешнего пространства от магнитного поля, созданного источником внутри экрана.

Качество экранирования постоянных или медленно изменяющихся магнитных полей зависит от магнитной проницаемости экрана и сопротивления магнитопровода, которое будет тем меньше, чем толще экран и чем меньше в нем стыков и швов, идущих поперек направления линий магнитной индукции.

Электромагнитное экранирование применяют на частотах выше 3000 Гц. Экраны изготавливают из немагнитных и ферромагнитных металлов, что дает одновременное ослабление электрической и магнитной составляющих поля. Суть экранирования сводится к тому, что под действием источника электромагнитной энергии на стороне экрана, обращенной к источнику, возникают заряды, а в его стенах - токи, образующие во внешнем пространстве поля, по напряженности близкие к полю источника, а по направлению - противоположные ему. В результате внутри экрана происходит взаимная компенсация полей, а с снаружи его - вытеснение внешнего поля полями вихревых токов. Кроме того, происходит поглощение поля за счет потерь на джоулеву теплоту и на перемагничивание.

На АТС воздействуют электромагнитные поля в диапазоне частот: 0, 15 МГц- 1000МГц.

Поля частот большой напряженности могут быть вызваны находящимися поблизости радиопередающими центрами, передатчиками радиолюбителей, источниками предназначенными для медицинских целей, передатчиками для телефонной связи с подвижными объектами и т.п.

Электрическая составляющая электромагнитных полей максимально может достигать 10 В/М.

Магнитная составляющая электромагнитных полей максимально может достигать 2*10^-3 А/М.

В указанных условиях требования к воздействию электромагнитных полей на оборудование АТС нормируется согласно таблице 5.2.

 

Таблица 5.2 - нормирование электрической и магнитной составляющих

Категория	Электрическая составляющая Е, В/М	Магнитная составляющая Н, А/М
А	3	8*1 0 3
В	10	27*1 0 3

 

РАСЧЕТ КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ИЗДЕЛИЯ

 

Компоновочный расчет

 

Под компоновкой понимается процесс размещения комплектующих модулей, ЭРЭ и деталей на плоскости или в пространстве с определением основных геометрических форм и размеров. При компоновке должны быть учтены требования оптимальных функциональных связей между модулями, их устойчивость и стабильность, требования прочности и жесткости, помехозащищенности и нормального теплового режима, требования технологичности, эргономики, удобства эксплуатации, ремонта.

Блок обмена сообщениями разработан в виде ТЭЗа, что предопределяет его конструктивные особенности. Конструкция типовых элементов замены предусматривает размещение в ней печатной платы, соответствующей международному стандарту с размерами 233, 35 х 280 мм. Таким образом, нам необходимо определить разместятся ли элементы БОС на одном ТЭЗе или необходимо разбиение его на несколько ТЭЗ, Для этого рассчитаем установочную площадь элементов блока по формуле:

 

,                                    (6.1)

 

где S - полная установочная площадь элементов;

Sycm - площадь установки i -готипоразмера;

п - количество элементов i - го типоразмера;

N - число типоразмеров.

Исходные данные для расчета сведены в таблицу 5.

Сложив установочные площади всех элементов получим 8=21308, 4 мм². Площадь печатной платы S=65338 мм² Таким образом, можно сделать вывод о том, что все элементы БОС, с большим запасом, можно скомпоновать на печатной плате заданных размеров.

 

Расчет теплового режима

 

Блок РЭА представляет собой сложную систему тел с множеством внутренних источников теплоты. Точное аналитическое температурных полей внутри блока невозможно из-за громоздкости задачи и неточности исходных данных: мощности источников теплоты, теплофизических свойств материалов, размеров границ. Поэтому при расчете теплового режима блоков РЭА используют приближенные методы анализа и расчета. Целью расчета является определение температур нагретой зоны и среды вблизи поверхности РЭА.

 

Таблица 6.1 - Данные для компоновочного расчета.

№ п/п	Тип элемента	Кол, n	SУСТ, мм2	SУСТ· n, мм2
1	Генератор ГК 1 –07	1	300	300
2	Диод 2Д522Б	1	25	25
3	Индикатор единичный АЛ307БМ	1	42	42
4	Конденсатор К 10- 17- 16-М 1500	1	33, 8	33, 8
5	Конденсатор К 1 0- 1 7- 1 6-Н90	63	33, 8	2129, 4
6	Конденсатор К 1 0- 1 7-26-Н90	1	180	180
7	Конденсатор К53-4А-16В	4	76, 5	306
8	Микросхема АВ2	1	78, 8	78, 8
9	Микросхемы ООТО, 04ТО, 74ТО, 10ТО, 08ТО, 03WO, 32ТО, 90ТО, 64МО	18	146, 3	2633, 4
10	Микросхемы UC2, 85ТО, 55МО, 38МО, 75МО, 61МО, 57NO, 66МО, 75NO	24	150	3600
11	Микросхемы С584, 73DO, 45NO, 40QO	20	183, 8	3676
12	Микросхемы 09 1 0, С453	3	480	1440
13	Микросхемы 0970, С451, С559,	4	525	2100
14	Розетка соединительная РС-28-7	2	712, 5	1425
15	Розетка соединительная РС-40-7	1	1016, 5	1016, 5
16	Набор резисторов HP 1-4-9	1	67, 5	67, 5
17	Резистор С2-ЗЗН	5	25	125
18	Резонатор РК169МА	1	230	230
19	Соединитель СНП 221-64	2	950	1900

 

Исходными данными для расчета теплового режима блока в перфорированном корпусе является:

- мощность, рассеиваемая в блоке P ₃, Вт;

- мощность, рассеиваемая рассчитываемыми элементами P _эл, Вт;

- размеры корпуса блока l ₁, l ₂, l ₃ , м;

- площадь поверхности элементов S _ЭЛ, м²;

- коэффициент заполнения К ₃;

- площадь перфорационных отверстий S _П, м;

- давление окружающей среды H ₁, Па;

- температура окружающей среды T _C К.

Последовательность расчета.

Рассчитываются: поверхность корпуса блока по формуле

 

 ;                         (6.2)

 

условная поверхность нагретой зоны по формуле:

 

 ;                                (6.3)

 

удельная мощность корпуса блока по выражению:

 

;                                                (6.4)

 

удельная мощность нагретой зоны по формуле:

 

;                                                 (6.5)

 

2. Находятся коэффициенты ζ ₁ и ζ ₂ в зависимости от удельной мощности блока корпуса блока и удельной мощности нагретой зоны [12].

3. Находятся коэффициенты, зависящие от атмосферного давления окружающей среды, К_Н1 - К_Н2 = 1, 0.

4. Рассчитывается коэффициент перфорации по формуле

 

;                                             (6.6)

 

5. Находится коэффициент К_п в зависимости от коэффициента перфорации.

6. Определяется перегрев корпуса блока по формуле

 

;                                       (6.7)

 

7. Определяется перегрев нагретой зоны по формуле

 

;                 (6.8)

 

8. Определяется средний перегрев воздуха в блоке

 

;                                               (6.9)

 

9. Рассчитываются: удельная мощность элементов по формуле

 

;                                        (6.10)

 

перегрев поверхности элементов по формуле

 

;                  (6.11)

 

перегрев окружающей среды у элементов по формуле

 

;           (6.12)

 

10. Находятся температура корпуса блока по выражению

 

;                                 (6.13)

 

температура нагретой зоны по формуле

 

;                                     (6.14)

 

температура поверхности элементов по формуле

 

;                           (6.15)

 

средняя температура воздуха в блоке

 

;                           (6.16)

 

температура окружающей среды у элементов

 

;                               (6.17)

 

Расчет теплового режима произведен при помощи ЭВМ. Исходные данные и результаты расчета приведены в приложении.

 

⇐ Предыдущая234567891011Следующая ⇒

Поделиться: