CC BY
41
Труды Международного симпозиума «Надежность и качество», 2016, том 2
УДК 621.7.08
Логгер Н.А., Горячева Е.П., Кочегаров И.И.
ФГБОУ ВО «Пензенский госдарственный университет», Пенза, Россия
МЕТОДИКА ВЫБОРА СИСТЕМ ОХЛАЖДЕНИЯ РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ
В данной статье рассматривается выбор системы охлаждения радиоэлектронной аппаратуры, приведены примеры программ для исследования оптимального теплового режима, предложен вид воздушного охлаждения, как наиболее доступного. Ключевые слова:
система охлаждения, радиоэлектронная аппаратура, теплоотводы, воздушное охлаждение, радиоэлементы, методы охлаждения, системы автоматизированного проектирования.
При проектировании радиоэлектронной аппаратуры (РЭА), предназначенной для работы в широком диапазоне температур, приходится учитывать влияние температуры на ее характеристики и параметры. Если последние выходят за пределы, допустимые для ее нормального функционирования, прибегают к тем или иным методам охлаждения и температурной стабилизации.
Повышение степени интеграции РЭА и её элементной базы, стремление постоянно снижать габариты и массу изделий приводят к более тяжелым тепловым режимам работы РЭА. Современная РЭА нередко эксплуатируются в жестких температурных условиях (производственные помещения, военная техника, космос, автономно функционирующие на открытом воздухе информационно-измерительное оборудование и т. п.) одновременно испытывая повышенные механические и электромагнитные воздействия. Между тем, надежное функционирование аппаратуры возможно лишь при условии обеспечения ее оптимального теплового режима. Последнее может решаться как на системотехническом или схемотехническом уровнях, так и на конструктивном уровне [1].
Для создания условий равновесия между выделением тепла и его отводом применяются различные теплоотводы. Наиболее простыми и эффективными теплоотводами являются радиаторы, представляющие собой металлические конструкции, искусственно увеличивающие поверхность охлаждения полупроводниковых приборов, тем самым улучшая отвод тепла. В известных системах автоматизированного проектирования достаточно, таких как: ANSYS, AnalogWorkbench, Qfin, T-Flex, APM FEM (КОМПАС-3D), Betasoftи др. эффективно решаются отдельные задачи исследования тепловых режимов электрорадиоэлементов. Для проверки адекватности модели необходимы тестовые натурные исследования, однако как показывает анализ, представленные системы не позволяют анализировать данные натурного эксперимента. Таким образом, для полномасштабного исследования систем охлаждения
необходимо комплексное исследование систем охлаждения, как на моделях, так и на физическом объекте [2].
Естественное и принудительное воздушное охлаждение наиболее доступно. Теплота от нагретых корпусов радиоэлементов передаётся в окружающую атмосферу за счёт естественной конвекции. Эффективность охлаждения тем больше, чем больше разность температур между корпусом и окружающей средой и чем больше площадь поверхности корпуса. Имеет значение плотность окружающей среды. Принцип охлаждения естественной конвекцией основан на том, что слои воздуха, нагреваясь от выделяющих теплоту элементов и обладая вследствие этого меньшей плотностью, перемещается вверх и замещается более холодными слоями. Чем больше объём замещаемого воздуха, тем лучше теплообмен. Эффективность теплообмена зависит от места расположения элементов в объёме РЭА. Так при вертикальном расположении модулей воздушному потоку ничего не препятствует. Качество естественного воздушного охлаждения зависит от мощности, выделяемой РЭА во время работы в виде теплоты, формы и габаритов корпуса. Улучшение охлаждением можно получить искусственным увеличением площади поверхности корпуса, введением дополнительных рёбер. Существенное улучшение теплового режима достигается введением специальных вентиляционных отверстий в дне и крышке корпусов РЭА. Суммарная площадь вентиляционных отверстий прибора должна составлять 20 - 30% сечения конвективных потоков воздуха. Входные вентиляционные отверстия должны располагаться как можно ниже. Между поверхностью и дном зазор 20 - 30мм. Нужно стремиться к равномерному распределению выделяемой мощности по всему объёму изделия. Компоненты и узлы с большими тепловыделениями необходимо располагать в верхней части корпуса или вблизи стенок. Критические к перегреву элементы необходимо защищать тепловыми экранами. Блестящий экран лучистый тепловой поток примерно в 2 раза. Необходимо защищать РЭА от прямого попадания солнечных лучей. При отвесном падении солнечных лучей на прибор.
ЛИТЕРАТУРА
1. Горячев Н. В., Меркульев А. Ю., Юрков Н. К. Средства и методики анализа и автоматизированного выбора систем охлаждения радиоэлектронной аппаратуры // Молодой ученый. — 2013. — №12. — С. 112115.
2. Граб И. Д., Сивагина Ю. А. Методы исследования систем охлаждения // Молодой ученый. — 2014.
— №2. — С. 125-128.
УДК 621.7.08
Громков Н.В., Жоао А.Ж.
ФГБОУ ВПО "Пензенский государственный университет", Пенза, Россия
УНИВЕРСАЛЬНЫЙ МОДУЛЬ ЧАСТОТНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ДЛЯ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ
Представлен универсальный модуль частотного преобразователя параметров датчиков физических величин, который был собран в модульном исполнении из бескорпусных операционных усилителей (ОУ) с внутренними элементами и связями. Рассмотрены различные схемы включения, функции преобразования и выходные характеристики преобразователей. Ключевые слова:
операционные усилители, частотные преобразователи, датчики физических величин, информационно-измерительные системы, универсальный модуль.
Введение
Развитие информационно-измерительных и управляющих систем (ИИУС) находит всё большее применение в различных отраслях народного хозяйства, в сложных отраслях промышленности и в бытовых приборах и системах (в космических системах, для сбора информации о состоянии окружающей, прогнозах погоды, системе «Умный дом»)
Во всех перечисленных выше ИИУС сбор информации о параметрах физических величин осуществляется с помощью первичных преобразователей (датчиков) и вторичных преобразователей, которые преобразуют информацию с датчиков в электрический сигнал (аналоговый по напряжению или току, частотный и цифровой), удобный для передачи и дальнейшей её обработки с помощью вычислительных
