Расчет теплового режима платы

Сразу необходимо заметить, что устройство является микромощным, это видно по потребляемому току  мА, при напряжении питания  В. В силу этого нет смысла говорить о каком либо варианте принудительного охлаждения. Достаточно обеспечить естественное охлаждение платы.

К естественному охлаждению относится охлаждение наружной средой поверхности платы и перенос внутренней средой теплоты от нагретой зоны к корпусу устройства или вентиляция протекающим через полость корпуса окружающим воздухом.

Рассчитаем мощность выделяемую пятивольтовой частью схемы:

               (13.3)

 Вт.

На плате установлен стабилизатор напряжения посредством которого, на основную часть схемы подается напряжение +5В. На вход этого стабилизатора подается напряжение  В. Рассчитаем мощность рассеиваемую на этой микросхеме:

 Вт.

Суммарная мощность рассеиваемая элементами платы:

                       (13.4)

 Вт.

13.3. Расчет показателей надежности БУ следящего привода

Надежность есть свойство аппаратуры сохранять свои выходные характеристики в определенных пределах при заданных условиях эксплуатации.

Характеризовать надежность определенного класса элементов или систем можно:

–    вероятностью их безотказной работы ;

–    средним временем исправной работы Т;

–    отказов L(t);

–    частотой отказов A(t);

–    коэффициентами готовности;

–    ремонтопригодности и т.д.

Данный расчет учитывает влияние на надежность только количество и типы принимаемых элементов и основывается на допущении, что все элементы включены последовательно и подвержены внезапным отказа.

Для определения надежности изделия необходимо знать:

1.   Вид соединения элементов;

2.   Тип элементов, входящих в изделие и количество элементов данного типа;

3.   Величины интенсивности отказов элементов , входящих в изделие.

Все элементы схемы ячейки 3 БУ привода горизонтального канала наведения и стабилизации ОЭС сведены в табл. 13.1.

Среднее время безотказной работы блока можно рассчитать по формуле:

                (13.5)

где L - интенсивность отказов БУ следящего привода.

 ч.

Таблица 13.1.

Тогда вероятность безотказной работы:

                 (13.6)

Данный расчет справедлив для систем, работающих без восстановления. Ячейка 3 БУ следящего привода относится к восстанавливаемым устройствам, по этому необходимо рассчитать наработку на отказ.

Будем считать, что восстановление модуля за допустимое время будет осуществляться с вероятностью восстановления за :

тогда время наработки на отказ T равно:

           (13.7)

 ч.

Для повышения надежности модуль должен подвергаться периодически профилактическим мероприятиям. Зададимся числом профилактик М за отрезок равный наработке на отказ М=8. Тогда период профилактики :

                    (13.8)

 ч.

Переведем период профилактики в календарный период:

                         (13.9)

 лет.

С учетом отклонений условий эксплуатации от нормальных, период профилактики может быть уменьшен в К - раз:

             (13.10)

где:

                (13.11)

где: - поправочный коэффициент отклонения температуры от нормальных условий;

- коэффициент отклонения нагрузки элементов;

- коэффициент отклонения давления;

- коэффициент отклонения влажности;

- коэффициент отклонения других параметров.

Период профилактических мероприятий составит:

 г.

Для проведения профилактических мероприятий выбираем систему профилактики с полным отключением устройства. В случае отказа устройство также отключается и передается для ремонта квалифицированному персоналу.

Необходимые профилактические мероприятия: визуальный осмотр платы на предмет механических повреждений, поиск потемневших элементов, нарушение паек, чистка (протирка ветошью смоченной в изопропиловом спирте) контактов разъемов от окислов, контроль целостности изоляции проводов.

14. Охрана труда и окружающей среды

Постоянное улучшение условий и охраны труда, его научной организации, сокращение и полное вытеснение тяжелого физического труда может быть достигнуто на основе комплексной механизации и автоматизации производственных процессов во всех отраслях народного хозяйства и дальнейшего совершенствования мер и средств защиты окружающей среды.

В настоящем разделе производится анализ вредных и опасных производственных факторов связанных с производством БУ привода ГН, предлагаются мероприятия, необходимые для достижения нормативных значений и для обеспечения безвредных условий работ. Рассчитываются параметры освещения и вентиляции. Производится оценка производства с точки зрения пожарной опасности и вреда, приносимого окружающей среде. Предлагаются мероприятия по их снижению и устранению.

14.1. Охрана труда

14.1.1. Анализ вредных и опасных производственных факторов.

В цехе нанесения фоторезиста на заготовки печатных плат (ПП) находится 8 установок, в процессе работы которых в воздух цеха выделяются этиловый спирт и аммоний двухромовокислый (эти компоненты входят в состав фоторезиста). В силу этих причин воздух рабочей зоны не соответствует ГОСТ 12.1.005-88.

В установках используются двигатели, с помощью которых осуществляется конвейерное продвижение заготовок ПП в ванне с фоторезистом. В силу небольшой мощности и конструкции подвеса двигателей уровень шума от оборудования не превышает максимально допустимого по ГОСТ 12.1.003-83.

При работе с электрооборудованием на человека оказывают влияние, генерируемые электроникой, магнитные поля промышленных частот.

Это излучение отрицательно влияет на развитие клеток, повышают опасность возникновения онкологических заболеваний. В оборудовании с рассматриваемого цеха, электронные управляющие блоки и двигатели находятся в металлических кожухах и относительно удалены от места оператора. Поэтому уровень магнитных полей не представляет опасности для человека.

14.1.2. Требования к производственному помещению.

Цех нанесения фоторезиста на ПП представляет собой помещение размером 40´25 м. и высотой 6 м. В помещении имеются 6 оконных проемов размером 2,5´3,2 м. и две двери размером 2´2,5 м. В цехе размещены 8 установок размером 6´5,55 м., которые обслуживаются 10-ю операторами. Установка представляет собой комплекс состоящий из ванны в которой находится собственно фоторезист. Посредствам конвейера, заготовки ПП погружаются в ванну, после того как заготовка покидает ванну она оказывается покрыта фоторезистом. Все параметры оборудования (скорость конвейера, температура фоторезиста и др.) поддерживаются системой автоматического регулирования. Оператор имеет доступ к этим параметрам, посредствам пульта управления. На рис. 14.1 представлен эскиз цеха.

Площадь одной установки:

Площадь занимаемая оборудованием:

Площадь цеха:

Свободная площадь:

Площадь на одного человека:

Объем занимаемый оборудованием:

Объем цеха:

Объем на одного человека:

Эскиз цеха нанесения фоторезиста на ПП

1                    - Щит для отключения электричества (1400´700´1800);

2                    - Установка нанесения фоторезиста на ПП (6000´5550´1700).

Рисунок 14.1.

Согласно требованиям СН 245-71 производственное помещение соответствует санитарным нормам.

14.1.3. Микроклиматические условия производственного помещения и вентиляция.

Микроклимат производственных помещений определяется следующими параметрами:

–    температура воздуха ,°С;

–    относительная влажность , %;

–    скорость движения воздуха , м/с;

–    температура окружающих поверхностей.

Согласно требованиям ГОСТ 12.1.005-88 в соответствии категорией работ средней тяжести IIа, в данном помещении должны обеспечиваться следующие условия труда (таблица 14.1).

Таблица 14.1.

Оптимальные и допустимые параметры микроклимата

В процессе эксплуатации технологического оборудования в воздух рабочей зоны попадают выделения этилового спирта и аммония двухромовокислого. Поэтому необходимо обеспечить их локальное удаление, а также обеспечить общую вентиляцию цеха для полного удаления этих вредных веществ.

Рассчитаем количество этилового спирта испаряющегося с поверхности ванны:

Ширина ванны В=2м, длина l=3м. Соответственно площадь ванны будет:

С 1 м2 поверхности ванны в час испаряется 70 г этилового спирта, соответственно с 6 м2:

г/ч

Определим необходимый расход удаляемого воздуха:

            (14.1)

где: - количество выделяющихся вредностей;

 и  - концентрация вредных веществ в приточном и удаляемом воздухе.

Согласно СН 245-71  и

С учетом - имеем:

м3/ч

Рассчитаем количество аммония двухромовокислого испаряющегося с поверхности ванны:

Площадь ванны

С 1 м2 поверхности ванны в час испаряется 15 г аммония двухромовокислого , соответственно с 6 м2:

г/ч

Определим необходимый расход воздуха:

С учетом - имеем:

м3/ч

При одновременном выделении нескольких вредностей необходимый воздухообмен находят суммированием объемов воздуха необходимого для удаления каждого из вредных веществ.

м3/ч

С учетом того, что в цехе работают 8 установок находим воздухообмен цеха:

м3/ч

Для того чтобы, сократить количество вредных веществ попадающих в воздух рабочей зоны необходимо их локальное удаление. Для этого рекомендуется установить на каждом агрегате местные активированные отсосы [16]. Эти отсосы активизируют плоскими приточными струями, которые захватывают окружающий воздух и направляют его к всасывающему отверстию.

Приточная струя должна проходить в зоне вредных выделений и направляться к центру всасывающего отверстия. Скорость этой струи воздуха следует обеспечивать в пределах 1-2 м/с. Ширину приточной щели не следует делать меньше 5 мм., а щели местного отсоса 50 мм. Скорость приточного воздуха при активированных отсосах у ванн принимают не более 10 м/с., во избежании образования волн на поверхности жидкости.

Рассчитаем расход приточного и отсасываемого воздуха бортового активированного отсоса, рис. 14.2.

Бортовой активированный отсос

Рисунок 14.2.

Ширина ванны В=2м, длина l=3м.

Щели для подачи и удаления воздуха располагаются вдоль длинных бортов ванны.

Приточная плоская струя ограничена с одной стороны. Расстояние от приточного отверстия до критического сечения определяем как:

Осевую скорость приточной струи в критическом сечении  принимаем равной 2 м/с.

Среднюю скорость в приточном отверстии  принимаем 6 м/с., тогда ширина приточной щели составит:

             (14.2)

Скорость всасывания принимаем в пределах  и принимаем ее 5 м/с, тогда ширина всасывающей щели определяется как:

              (14.3)

Расход приточного воздуха равен:

                  (14.4)

/ч

Расход отсасываемого воздуха:

                  (14.5)

/ч

Скорректируем воздухообмен цеха с учетом воздуха отсасываемого бортовыми активированными отсосами. Эти отсосы обеспечивают удаление выделяемых вредностей до 80%, следовательно:

м3/ч

т.е. для общей вентиляции цеха достаточно обеспечить удаление воздуха м3/ч.

По расходу выбираем вентилятор для удаления воздуха А5090-1 - вентиляторный агрегат типа Ц5-75. Число оборотов и мощность двигателя выбираем по характеристикам вентилятора. Число оборотов составляет  об/мин, мощность электродвигателя 0,6 кВт, кпд двигателя . Выбираем марку электродвигателя - АОЛ2-12-6.

Для подачи воздуха выбираем вентилятор А2,5100 - вентиляторный агрегат типа Ц4-60. Число оборотов составляет  об/мин, мощность электродвигателя 0,12 кВт, кпд двигателя . Выбираем марку электродвигателя - АОЛ11-4.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8