Конструирование и технология изготовления звукового сигнализатора отключения сетевого напряжения (стр. 9 из 11)
Расчёт теплового режима необходим, т. к. он позволяет определить надёжность функционирования наиболее критичных к температуре радиоэлементов, позволяет проконтролировать их тепловой режим и не допустить их перегрева.
Определение мощности, выделяющейся радиоэлементами внутри аппарата, является сложной задачей, так как тепловыделение отдельного элемента зависит от большого количества факторов. Так, для цифровых микросхем потребляемая ими мощность сильно зависит от частоты работы. Для аналоговых микросхем рассеиваемая мощность определяется параметрами входных и выходных сигналов (током и напряжением). Для диодов и транзисторов, работающих в импульсном режиме, тепловыделение определяется параметрами протекающих токов (длительность импульса, амплитуда импульса тока, скважность, форма импульса и др.). Для элементов источника питания тепловыделение сильно меняется при изменениях напряжения в питающей сети и при изменениях тока нагрузки. Тепловыделение конденсаторов и индуктивностей также зависит от формы импульсов тока и напряжения, параметров диэлектрика.
Определим температуру корпуса.
1. Рассчитаем площадь внешней поверхности устройства:
,где
и 
- габаритные размеры корпуса блока. 
(м2)2. Рассчитываем удельную поверхностную мощность корпуса:
,где
- мощность, рассеиваемая устройством, Вт. 
(Вт/м2).3. Задаемся значением перегрева корпуса в первом приближении ∆tk = 0,1oC.
4. Определяем коэффициент лучеиспускания для верхней aл.в, боковой aл.б и нижней aл.н поверхностей корпуса:
,
где
- степень черноты i-ой наружной поверхности корпуса зададимся значением 
= 0,92); 
5. Рассчитаем определяющую температуру:
, 
(oC).6. Для определяющей температуры рассчитываем число Грасгофа Grдля каждой поверхности корпуса:
,где
- коэффициент объемного расширения ( 
); 
- ускорение свободного падения, м/с2; 
- кинетическая вязкость газа (для воздуха); 
- определяющий размер i-ой поверхности. 
7. Определяем число Прандтля Prдля определяющей температуры
: Pr =0,702.8. Находим режим движения газа или жидкости, обтекающих каждую поверхность корпуса:
(Gr×Pr)m£ 5× 10 2- режим переходный к ламинарному;
5×10 2£ (Gr×Pr)m£ 2× 10 7 - ламинарный режим;
(Gr×Pr)m³ 2× 10 7- турбулентный режим
Gr×Pr =5,218× 10 7 – турбулентный режим
9. Рассчитываем коэффициенты теплообмена конвекцией для каждой поверхности корпуса блока
: 
,где
- теплопроводность газа (для воздуха); 
- коэффициент, учитывающий ориентацию поверхности корпуса:
. 
. 
.10. Определим площади нижней, боковой и верхней поверхностей корпуса:
,
, 
(м2). 
(м2).11. Определяем тепловую проводимость между поверхностью корпуса и окружающей средой
: 
, (3.20) 
(Вт/(м2×К)12. Рассчитываем перегрев корпуса блока РЭА во втором приближении
: 
,где
- коэффициент, зависящий от коэффициента перфорации корпуса; 
- коэффициент, учитывающий атмосферное давление окружающей среды; 
, 
, 
=0,229 и 
= 0,995 
(оС).13. Определяем ошибку расчета:
, 
£ 
.Так как величина погрешности меньше допустимой, то расчет можно считать законченным.
14. Рассчитываем температуру корпуса:
, 
(oC).Полученное значение температуры корпуса находится в пределах допустимой нормы, а перегрев нашей платы невелик – 0,0904oC, следовательно, тепловой режим устройства соблюдается.
3.4.3 Расчёт механической прочности
Современная РЭС испытывает целый ряд механических воздействий, которые, влияя на работу радиоаппаратуры, снижают её надежность. К этим факторам, в частности, как наиболее проявляющимся, относятся вибрационные и ударные нагрузки. Вибрации и удары, воздействующие на РЭА, вызывают: