Результат интеллектуальной деятельности: РАДИОЭЛЕКТРОННЫЙ БЛОК

Изобретение относится к конструкции радиоэлектронных блоков, которые могут устанавливаться на подвижных объектах.

К таким радиоэлектронным блокам предъявляются требования по минимальным массам, виброустойчивости при воздействии механических нагрузок, а также возможности быстрого ремонта в условиях эксплуатации заменой отдельных, вышедших из строя функционально законченных узлов.

Поэтому улучшение эксплуатационных характеристик радиоэлектронных блоков является актуальной задачей.

Известна конструкция радиоэлектронного блока [l], состоящая из вертикальных панелей, на которых расположены монтажные печатные платы с интегральными микросхемами, установленными на них в гнездах. Печатные платы крепятся на панелях при помощи винтов с гайками и распорных втулок. Панели подвешены своей боковой стороной на шарнирных петлях, установленных на общей вертикальной плате. Эта плата выдвигается из кожуха, имеющего коробчатую форму. После того, как плата выдвинута из кожуха, панели с печатными платами могут свободно поворачиваться на петлях и раскрываться наподобие книжки, обеспечивая доступ к любой микросхеме.

Когда плата вдвинута в кожух, открытая его сторона закрывается дверцей.

Выполнение крепления на шарнирах наряду с полезным качеством имеет недостаток из-за того, что в шарнирах есть зазоры, а они снижают виброустойчивость плат, так как платы имеют возможность перемещаться при вибрационных и ударных знакопеременных нагрузках.

Недостатком является и то, что ремонт возможен только перепайкой отдельных радиоэлементов, что затруднительно в полевых условиях, а не заменой отдельных функциональных плат.

Известна конструкция электронного узла [2], состоящая из нескольких печатных плат, расположенных одна над другой. Она содержит большое число контактов, через которые осуществляются электрические соединения между печатными платами, входящими в узел, и внешние соединения узла. Каждая печатная плата вставляется в прямоугольную рамку, выполненную прессованием из пластичного электроизоляционного материала. В четырех углах рамки сверху имеются глухие вертикальные отверстия, а снизу - вертикальные цилиндрические выступы. Когда рамки устанавливаются друг на друга, их выступы вставляются в отверстия рамки, расположенной снизу. Печатная плата вставляется в рамку снизу до упора в ее горизонтальный буртик и приклеивается к ней. Во всех четырех стенках рамки расположены вплотную одно к одному сквозные вертикальные отверстия, в которые вставлены контакты. Металлические контакты имеют цилиндрическую форму. Нижняя часть контакта представляет собой узкий цилиндрический штеккер, который имеет продольную прорезь. Сверху в контакте имеется глухое цилиндрическое отверстие, являющееся гнездом под штеккер контакта, расположенного в лежащей выше рамке. От верхней кромки контакта вверх выступает тонкий длинный язычок, который после установки контакта в рамку отгибается сначала вниз, а затем под прямым углом к центру рамки, выступая концом в ее прямоугольное отверстие. Этот конец контакта припаивается к проводникам печатной платы, выходящим к ее кромке. При сборке узла рамки с печатными платами устанавливаются друг на друга и штеккеры контактов каждой рамки входят в гнезда контактов той рамки, которая лежит под ней. Под нижней рамкой в узле устанавливается монтажная печатная плита, в металлизированные отверстия которой вставлены сверху и припаяны к ним штеккеры контактов нижней рамки.

Недостаток конструкции заключается в неремонтопригодности отдельных неисправных плат, находящихся внутри пакета, из-за невозможностей извлечения их без демонтажа всей конструкции.

Таким образом, как показывает анализ технических решений, виброустийчивость известных конструкций обеспечивается за счет снижения ремонтопригодности и, наоборот, повышение ремонтопригодности влечет понижение виброустойчивости конструкции.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является устройство для крепления плоских блоков радиоэлектронных приборов [3], в котором функциональные узлы электронных приборов, выполненные в виде пластин, несущих элементы схемы, располагаются в параллельных плоскостях в корпусе прибора. В последнем установлены направляющие для введения пластин. В глубине корпуса расположены гнездовые электрические разъемы для электрического включения пластин. Крепление разъемов на корпусе выполнено по плавающей схеме. Для фиксации пластин предусмотрен быстродействующий зажим, освобождающий любую пластину при повороте рукоятки. Достоинство устройства в том, что обеспечивается быстрое извлечение пластин из корпуса для ремонта или замены.

Однако высокая ремонтопригодность в данной конструкции обеспечивается за счет снижения ее виброустойчивости из-за наличия разъемных контактных групп, которые являются одновременно и креплением одной стороны пластин, что в условиях механических воздействий при эксплуатации приводит к нарушению электрического соединения между пластинами, так как нагрузки, испытываемые контактными группами, исходят от самих пластин и расположенных на них элементов. Кроме того, разъемная контактная группа громоздка в конструктивном оформлении и при сильных вибрациях нарушаются электрические соединения в контактах, передающих низкие уровни сигналов.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение виброустойчивости при сохранении ремонтопригодности. Поставленная задача решается за счет того, что в радиоэлектронном блоке, содержащем крышки и корпус с направляющими и внешними разъемами, в котором параллельно расположены печатные платы с размещенными на них элементами схемы, электрически соединенные гнездовым разъемом, в направляющих в верхней и нижней частях корпуса на двух внутренних противоположных стенках выполнены в два ряда проушины. Причем верхний ряд проушин каждой из стенок смещен относительно нижних проушин на ширину проушины. На проушинах закреплены уступообразные рамки с печатными платами. Рамки в нижней части снабжены упругими упорами, а гнездовой разъем выполнен в виде коммутационной печатной платы, установленной со стороны нижних проушин. При этом в коммутационной плате выполнены металлизированные отверстия, закрытые шайбами и заполненные токопроводным эластичным материалом, в котором размещены контактные штыри, выведенные с нижней торцевой стороны печатных плат.

На фиг.1 изображен вид конструкции описываемого радиоэлектронного блока, на фиг.2 - сечение по А-А на фиг.1, на фиг.3 - сечение по Б-Б на фиг.1, где 1 - корпус, 2 - нижняя проушина, 3 - верхняя проушина, 4 - крышка, 5 - функциональные элементы, 6 - печатная плата, 7 - рамка, 8 - контактный штырь, 9 - шайба, 10 - разъем, 11 - коммутационная печатная плата, 12 - крышка, 13 - упор, 14 - металлизированное отверстие, 15 - токопроводящий эластичный материал, 16 - винт, 17 - направляющая.

Предлагаемая конструкция радиоэлектровного блока выполнена следующим образом.

На двух противоположных стенках корпуса 1 сделаны в два ряда проушины 2, 3 с направляющими 17 между ними. Верхние ряды проушин 3 выполнены около одного торца корпуса 1, а нижние - около другого. Причем верхний ряд проушин 3, выполненный на одной из стенок корпуса 1, смещен на ширину проушин относительно нижнего, выполненного на той же стенке. Печатные платы 6 с размещенными функциональными элементами 5 закреплены на уступообразных рамках 7. Рамки 7 с печатными платами 6 установлены в корпус 1 параллельно друг другу. Нижняя часть каждой рамки 7 винтами 16 закреплена на верхней проушине 3. А так как верхняя проушина 3 смещена относительно нижней, то рамка 7 с платой 6 легко вставляется в корпус 1 и без демонтажа остальных рамок извлекается из корпуса 1.

Кроме того, уступообразная форма рамки 7 позволяет без консоли надежно закрепить верхнюю и нижнюю части рамки 7 в корпусе 1 и в направляющих 17 и значительно уменьшить изгибающий момент, действующий на печатную плату 6 в процессе эксплуатации, так как точки крепления рамки 7 разнесены относительно противоположных сторон печатной платы 6. Для обеспечения электрической связи между печатными платами 6 и внешними разъемами 10 в блок введена коммутационная печатная плата 11, которая закрепляется на нижних проушинах 2. В коммутационной плате 11 выполнены ряды металлизированных отверстий 14, соединенные согласно электрической схеме, заполненные токопроводящим эластичным материалом 15. Эти отверстия 14 с двух сторон закрыты шайбами 9, имеющими центральные сквозные отверстия для прохода контактных штырей 8, выведенных с каждой печатной платы 6 с нижней ее стороны и перпендикулярно коммутационной плате 11. Шайбы 9 предохраняют эластичный материал 15 от выпадания из металлизированных отверстий 14 при механических нагрузках, воздействующих на блок, при этом шайбы 9 еще и стягивают в отверстиях 14 эластичный материал 15, который повышает виброустойчивость блока, так как плотно охватывает со всех сторон поверхности контактных штырей 8. При введении рамки 7 в корпус 1 контактные штыри 8 проходят в отверстие шайб 9, расположенных с одной стороны коммутационной платы 11, входят в металлизированные отверстия 14, проткнув токопроводящий эластичный материал 15. А свободные концы контактных штырей 8 выходят через отверстия шайб 9, расположенных с другой стороны коммутационной платы 11. При этом следует отметить, что расположение контактных штырей 8 в коммутационной плате 11 и крепление рамок 7 с коммутационной платой 11 за нижние проушины 2 выполнены на незначительном расстоянии друг от друга с целью исключения влияния механических колебаний. К нижней части рамок 7 прикрепляются упругие упоры 13, которые взаимодействуют с коммутационной платой 11 при установке рамок 7 в корпус 1. Упоры 13 позволяют выбрать зазоры между рамками 7 и проушинами 2, 3, возникающие за счет допуска при их изготовлении, и тем самым повысить виброустойчивость блока. Кроме того, при освобождении винтов 16 упоры 13 за счет своих упругих свойств приподнимают рамку 7 с печатной платой 6, штыри 8 выходят из эластичного материала 15 и рамка 7 легко извлекается из корпуса 1. Открытые стороны корпуса 1 при окончательной сборке блока закрепляются крышками 4, 12, причем крышка 12 может быть и дном корпуса 1.

Предложенная конструкция радиоэлектронного блока по сравнению с прототипом отличается:
- повышенной виброустойчивостью с сохранением ремонтопригодности за счет крепления уступообразных рамок с печатными платами на смещенных проушинах в корпусе с двух сторон и, кроме того, в верхних и нижних его частях, а также размещения контактных штырей в токопроводящем эластичном материале, зажатом шайбами, имеющими значительно меньшую массу, чем электрические разъемы, таким образом повышаются собственная резонансная частота узла (рамка с печатной платой) и его жесткость;
- повышенной вибропрочностью с обеспечением ремонтопригодности за счет применения упругого упора, обеспечивающего как снижение вибрационных нагрузок на рамку, так и удобство при извлечении ее из корпуса;
- повышенной технологичностью и простотой конструкции за счет исключения сложных электрических разъемов и зажимов в виде рукояток и применения коммутационной печатной платы и штыревых проволочных контактов, трудоемкость изготовления которых значительно ниже.

Источники информации
1. Патент США 3662225, кл. 317-118, Н 05 К 11/14, от 09.01.70 - аналог.

2. Патент США 3340439, кл. 317-101, от 02.07.65 - аналог.

3. Патент, Франция, 1470342 от 28.12.65 - прототип.