ШКАФ РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ Российский патент 1998 года по МПК H05K5/00 H05K7/00 

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано при конструировании приборов и устройств с выдвижными блоками, в частности для цифровой вычислительной техники.

Известна монтажная система [1], построенная на базе шкафа-основания, к которому с помощью кронштейнов крепятся съемные корпуса с выдвижными платами (блоками).

Однако эта монтажная система достаточно сложна по своей конструкции, имеет сложную систему организации электромонтажа, вследствие чего недостаточно технологична в изготовлении. Кроме того, она недостаточно унифицирована в части конструктивной организации электрических связей.

Наиболее близким по своей технической сути к предлагаемому техническому решению является приборный шкаф радиоэлектронной аппаратуры [2]. Шкаф содержит каркас с горизонтальными несущими опорами на передней стороне, закрепленные на указанных горизонтальных опорах поэтапно один над другим съемные корпуса с выдвижными радиоэлектронными блоками и коммутационными платами радиоэлектронных блоков с печатным монтажом, электрические разъемы внутренних связей, электрические разъемы внешних связей общего и частного назначения, которые установлены на каркасе сверху и электрически связаны с корпусами с блоками посредством ленточных кабелей.

Недостатком данного технического решения является недостаточно высокая технологичность изготовления, что связано с усложненностью конструкции из-за использования для электрической стыковки корпусов с выдвижными блоками с внутриприборным электромонтажом врубных разъемов внутренних связей, требующих задания значительного количества присоединительных размеров с высокой точностью (на уровне 0,1 . . . 0,15 мм), а также дополнительных средств (направляющих, ловителей), обеспечивающих точное направление при установке корпусов.

Данное техническое решение также недостаточно унифицировано в части конструкции, т.к. при проектировании на базе известного шкафа новых приборов с новым составом корпусов с блоками, а следовательно, и электрических разъемов внешних и внутренних связей возникает необходимость в новых доработках верхней части каркаса для размещения разъемов внешних связей и в проектировании нового внутриприборного электромонтажа с новыми разъемами внутренних связей.

Внутриприборный электромонтаж, обеспечивающий электрическую связь каждого из корпусов с внешними (вне шкафа) устройствами через разъемы в верхней части каркаса, а также связь между корпусами внутри каркаса весьма сложен в проектировании, изготовлении и при контроле. Для того чтобы представить сложность этого электромонтажа, необходимо заметить, что, как правило, в верхней части каркасов или шкафов размещается большое количество разъемов внешних связей. Например, для приборов на базе шестиэтажных шкафов требуется порядка 30 ... 40 разъемов типа 2РМД30 со средним количеством контактов 32 в каждом из них. Понятно, что проектирование, изготовление и контроль электромонтажа с таким большим количеством связей - весьма трудоемкие процедуры.

Причинами указанных выше недостатков шкафа, принятого за прототип, являются сложность и недостаточно высокая степень унификации конструкции, а также отсутствие мер по систематизации внешних связей и упрощению внутриприборного электромонтажа.

Таким образом, шкаф радиоэлектронной аппаратуры [2], принятый за прототип, сложен по своей конструкции и в части внутреннего электромонтажа, т. е. недостаточно технологичен в изготовлении, а также недостаточно высок по степени унификации конструкции.

Цель изобретения - повышение степени унификации конструкции и технологичности ее изготовления.

Цель достигается тем, что в шкафу радиоэлектронной аппаратуры, содержащем каркас с горизонтальными несущими опорами на его передней стороне, закрепленные на указанных горизонтальных опорах поэтажно один над другим съемные корпуса с выдвижными радиоэлектронными блоками и с коммутационными платами указанных радиоэлектронных блоков с печатным монтажом, электрические разъемы внутренних связей, электрические разъемы внешних связей частного назначения и электрические разъемы внешних связей общего назначения, которые установлены на каркасе сверху и электрически связаны с указанными корпусами с выдвижными радиоэлектронными блоками, разъемы внешних связей частного назначения размещены на одних одноименных боковых стенках корпусов, а разъемы внешних связей общего назначения электрически связаны с корпусами с радиоэлектронными блоками посредством плат связей общего назначения, которые установлены поэтажно одна над другой на стенке каркаса, противолежащей стенкам указанных корпусов с разъемами внешних связей частного назначения и электрически связаны с соответствующими корпусами с блоками посредством указанных разъемов внутренних связей, причем одни части разъемов внутренних связей установлены на передней внешней стороне боковой стенки каркаса с платами связей общего назначения, а другие их части выполнены в виде накидных частей разъемов и расположены с внешних сторон других одноименных боковых стенок указанных корпусов с радиоэлектронными блоками соответственно. Кроме того, каждый корпус с радиоэлектронными блоками снабжен печатной платой, которая установлена на его боковой стенке с разъемами внешних связей частного назначения, с ее внутренней стороны и электрически связана с указанными разъемами внешних связей частного назначения и печатным монтажом соответствующей коммутационной платы его радиоэлектронного блока.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается тем, что разъемы внешних связей частного назначения размещены на одноименных боковых стенках каждого из корпусов с блоками, а электрическая связь разъемов внешних связей общего назначения с каждым из корпусов с блоками осуществляется с помощью электрически связанных между собой плат связей общего назначения, за счет чего обеспечивается повышение степени унификации конструкции и повышение технологичности ее изготовления. Благодаря электрической связи соответствующих друг другу плат связей общего назначения и корпусов с блоками, реализованной с помощью разъемов внутренних связей, одна из частей которых установлена на передней внешней стороне боковой стенки каркаса с платами связей общего назначения, а другая выполнена в виде накидных частей разъемов, расположенных с внешних сторон других одноименных боковых стенок корпусов с блоками, упрощается конструкция шкафа путем исключения специальных направляющих для корпусов и повышается технологичность изготовления за счет снижения требований к точности изготовления конструкции с сопрягаемыми разъемами. Кроме того, размещение в одних одноименных боковых стенках каждого из корпусов с блоками печатной платы, электрически связанной с разъемами внешних связей частного назначения и печатным монтажом коммутационной платы, упрощает электромонтаж, а следовательно, повышает технологичность изготовления шкафа радиоэлектронной аппаратуры. Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию изобретения "новизна".

Сравнение заявляемого технического решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями данной области техники позволяет сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 изображен шкаф радиоэлектронной аппаратуры в разобранном состоянии, общий вид в аксонометрии; на фиг. 2 - вид шкафа спереди; на фиг. 3 - вид шкафа сверху; на фиг. 4 - вид шкафа слева; на фиг. 5 - вид шкафа справа.

Шкаф радиоэлектронной аппаратуры содержит выполненный в виде рамы из швеллеров каркас 1 с задней крышкой 2. На каркасе 1 с передней стороны имеются горизонтальные опоры 3, количество которых находится в соответствии с количеством этажей шкафа. На опорах 3 поэтажно закреплены съемные корпуса 4 с выдвижными радиоэлектронными блоками 5. Каждый корпус 4 с блоками 5 представляет собой функционально и конструктивно законченное устройство (мини-ЭВМ, преобразователь информации, накопитель данных и т.п.). Блоки 5 электрически соединяются друг с другом с помощью коммутационной платы, выполненной на рамке 6, к которой крепятся многослойная печатная плата 7 и разъемы 8 межблочных связей. На съемных панелях 9 одних одноименных боковых стенок каждого из корпусов 4 снаружи установлены разъемы 10 внешних связей частного назначения, т. е. таких связей, которые относятся непосредственно к конкретному корпусу 4 с блоками 5. Количество разъемов 10 на каждом из корпусов 4 невелико и составляет обычно 4 ... 7 штук. Небольшое количество разъемов 10 частного назначения дает возможность использовать для электрической связи их с печатной платой 7 печатную плату 11, установленную внутри боковой стенки с разъемами внешних связей частного назначения и прикрепленную изнутри к панели 9. Электрическая связь платы 11 с разъемами 10 и платой 7 осуществляется с помощь перемычек из гибкого многожильного провода с изоляцией, например, марки МГТФ. Печатные платы 7 и 11 на соединяемых сторонах снабжены контактными площадками или металлизированными отверстиями (не показаны).

На верхней горизонтальной части каркаса 1 установлены разъемы 12 внешних связей общего назначения, т.е. таких связей, которые относятся ко всем без исключения корпусам с блоками 5. Такими связями для приборов цифровой вычислительной техники могут быть стандартизированные связи типа шин данных (кодовых магистралей), например шины МПИ (межмодульного параллельного интерфейса по ГОСТ 26765.51-86). Связи общего назначения на плате 7 реализованы в одном или двух ее слоях параллельными токоведущими линиями, на которые выходят выводы разъемов 8 межблочных связей блоков 5.

Внутри боковой стенки каркаса 1, противолежащей стенкам корпусов 4 с разъемами 10 внешних связей частного назначения, размещены вертикально и поэтажно одна над другой печатные платы 13 связей общего назначения с таким же количеством параллельных токоведущих линий, как и на плате 7. Электрическая связь верхней из плат 13 связей общего назначения с разъемами 12 и между собой выполнена с помощью перемычек, аналогичных указанным выше.

На указанной боковой стенке каркаса 1 снаружи его установлены разъемы 14, которые своими планарными (ленточными) выводами распаиваются на контактные площадки печатных плат 13, соединенные токоведущими линиями (например, по другой стороне) с параллельными токоведущими линиями связей общего назначения. Для обеспечения возможности пайки планарных выводов разъемов 14 к контактным площадкам на сторонах плат 13, которые обращены во внутрь указанной боковой стенки каркаса, в последней выполнены технологические окна, закрываемые после выполнения электромонтажа щитками 15.

Электрическая связь плат 13 связей общего назначения и плат 7 межблочных связей в корпусах 4 осуществляется через накидные разъемы 16, являющиеся ответными частями разъемов 14. Накидные разъемы 16 короткими жгутами 17 соединены с контактными площадками на концах параллельных токоведущих линий печатных плат 7. Таким образом, с помощью разъемов 14, 16, жгутов 17 оказываются электрически соединенными одноименные параллельные токоведущие линии плат 13 и плат 7 (т.е. первая с первой, вторая со второй и т.д.).

Сборка и электромонтаж шкафа выполняются следующим образом.

На изготовленный каркас 1 с задней крышкой 2 устанавливаются разъемы 12 внешних связей общего назначения, внутрь боковой стенки, противолежащей стенкам корпусов 4 с разъемами внешних связей частного назначения, выполненной из швеллера, - печатные платы 13 связей общего назначения. Далее выполняется пайка перемычек между выводами разъемов 12 и контактными площадками верхней части верхней из печатных плат 13, а затем и между контактными площадками нижней части верхней платы 13 с контактными площадками верхней части нижерасположенной платы 13 и т.д. После этого на указанную боковую стенку каркаса 1 снаружи его крепят разъемы 14 и последовательно осуществляют подпайку из выводов к контактным площадкам плат 13, выполненных в их передней части вдоль длинных сторон.

Одновременно могут производиться работы по сборке и электромонтажу каждого из корпусов 4 с блоками 5. При этом сначала, например, выполняется сборка и электромонтаж коммутационных плат, в которых на рамки 6 устанавливаются разъемы 8 межблочных связей и многослойная печатная плата 7 и осуществляется распайка выводов разъемов 8 в металлизированных отверстиях плат 7. После этого коммутационная плата закрепляется на задних частях соответствующих им корпусов 4. Далее на съемных панелях 9 боковых стенок корпусов 4 с разъемами внешних связей частного назначения вне их устанавливаются печатные платы 11, в металлизированные отверстия которых впаивают гибкие перемычки достаточной длины, чтобы обеспечить круглые отверстия для этих разъемов. Затем разъемы 10 закрепляются снаружи съемных панелей 9 и производится установка смонтированных панелей 9 в упомянутые боковые стенки корпусов 4. После этого в каждом из корпусов 4 выполняется пайка перемычек между печатной платой 11 и многослойной печатной платой 7, а также пайка коротких жгутов 17 с контактными элементами правых частей плат 7 и выводами накидных разъемов 16.

Наконец, смонтированные корпуса 4 с блоками 5 закрепляются на соответствующих горизонтальных опорах 3 каркаса 1 и выполняется заключительная операция - стыковка накидных разъемов 16 и разъемов 14.

Эксплуатационное обслуживание шкафа, например, в случае съема любого из корпусов 4 с блоками 5 весьма просто и заключается в расстыковке соответствующего накидного разъема 16 и расстыковки кабельных частей разъемов (не показаны) от разъемов 10 и отворачивании винтов крепления каркаса 4 к горизонтальным опорам 3 (элементы крепления не показаны).

Предложенный шкаф радиоэлектронной аппаратуры по сравнению с прототипом [2] имеет более высокую степень унификации и более технологичен в изготовлении.

Это достигается за счет того, что разъемы внешних связей частного назначения размещены соответственно на одних одноименных боковых стенках каждого из корпусов, а электрическая связь разъемов внешних связей общего назначения с каждым из корпусов с блоками осуществлена с помощью электрически связанных между собой печатных плат связей общего назначения, установленных поэтажно одна над другой в боковой стенке каркаса, противолежащей боковым стенкам корпусов с разъемами внешних связей частного назначения, причем связь соответствующих друг другу печатных плат связей общего назначения и корпусов с блоками реализована с помощью разъемов внутренних связей, одна из частей которых установлена на передней внешней стороне указанной боковой стенки каркаса, а другая выполнена в виде накидной части разъема, расположенного с внешней стороны другой одноименной стенки корпуса с блоками. Кроме того, внутри боковой стенки каждого из корпусов с блоками с разъемами внешних связей частного назначения установлена печатная плата, электрически связанная с разъемами внешних связей частного назначения и печатным монтажом коммутационной платы.

Более высокая степень унификации конструкции шкафа по сравнению с прототипом следует из того, что каркас предложенного шкафа с установленными электрическими разъемами и печатными платами (см. выше) дает возможность без каких-либо изменений (доработок) использовать его для проектирования различных приборов, отличающихся друг от друга составом выдвижных блоков в съемных корпусах, а также составом и количеством электрических разъемов связей частного назначения. При этом понятно, что если разъемы частного назначения для корпусов с блоками, представляющих собой различные функциональные устройства, действительно различны для каждого из них, то установленные на каркасе разъемы внешних связей общего назначения, например по шине МПИ ГОСТ 26765.51-86, остаются неизменными по крайней мере для целого поколения средств цифровой вычислительной техники.

Таки образом, в отличие от шкафа-прототипа, в каркасе которого содержатся переменные составные части (разъемы внешних и внутренних связей, внутриприборный электромонтаж), каркас заявляемого шкафа несет в себе только неизменные компоненты (разъемы и печатные платы для связей общего назначения), а следовательно, имеет более высокую степень унификации.

Конструкция заявляемого шкафа более проста по сравнению с прототипом, т. к. не содержит никаких пространственных деталей и узлов, обеспечивающих точное направление стыкуемых конструкций для сочленения разъемов внутренних связей, а следовательно, отсутствует и необходимость в прецизионных установочных и присоединительных размерах.

Систематизация внешних связей, выразившаяся в разделении электрических разъемов на разъемы внешних связей частного и общего назначения и их соответствующее размещение существенно упрощают внутренний электромонтаж.

Установка на одних одноименных боковых стенках корпусов с блоками сравнительно небольшого количества (4 - 7 штук) разъемов внешних связей частного назначения позволяет выполнить их электрическое соединение с коммутационной платой межблочных связей с помощью печатной платы, крепящейся в этих боковых стенках. Благодаря размещению на каркасе небольшого количества разъемов внешних связей общего назначения, стало возможным и выполнение печатного монтажа по связям общего назначения между корпусами с блоками в виде простых двухсторонних печатных плат связей общего назначения, размещенных в боковой стенке каркаса, противолежащей к стенкам корпусов с разъемами внешних связей частного назначения.

В прототипе, содержащем, как отмечалось выше, до 30 ... 40 разъемов внешних связей не представляется возможным использовать простой (одно- или двухсторонний) печатный монтаж в каркасе из-за очень большого количества связей (1000 - 1200) между разъемами внешних связей и коммутационными платами всех корпусов с блоками. Использование же в прототипе многослойных печатных плат для реализации внутреннего монтажа существенно усложняет проектирование и изготовление различных приборов на базе шкафа-прототипа.

Видимо, следует отметить, что применение в заявляемом техническом решении коротких перемычек из гибкого многожильного провода, например, марки МГТФ для соединения печатных плат, практически не усложняет электромонтаж, т.к. они могут нарезаться требуемой длины и разделываться для пайки на автоматизированном оборудовании. Короткие жгуты для накидных разъемов все одинаковы и также просты в изготовлении.

Упрощение по сравнению с прототипом конструкции шкафа и внутреннего электромонтажа каркаса дают основание говорить о более высокой технологичности изготовления предлагаемого технического решения.

Таким образом, заявляемый шкаф радиоэлектронной аппаратуры по сравнению с прототипом имеет более высокую степень унификации конструкции и более технологичен в изготовлении.

Изобретение используется в радиоэлектронике при конструировании приборов и устройств с выдвижными блоками. Сущность изобретения: в шкафу радиоэлектронной аппаратуры, содержащем каркас 1, закрепленные на нем спереди поэтажно один над другим съемные корпуса 4 с выдвижными блоками 5, электрические разъемы внутренних связей 8, разъемы внешних связей частного 10 и общего назначения 12, разъемы внешних связей частного назначения 10 размещены на соответствующих им левых боковых стенках каждого из корпусов 4, а электрическая связь размещенных на каркасе 1 разъемов внешних связей общего назначения 12 с каждым из корпусов 4 с блоками 5 осуществлена с помощью плат 13 связей общего назначения, установленных поэтажно в правой боковой стенке каркаса 1, и разъемов внутренних связей 8, размещенных справа снаружи каркаса 1 и соответствующего корпуса 4. В результате этого повышается степень унификации конструкции и технологичность ее изготовления. 1 з.п.ф-лы, 5 ил.

1. Шкаф радиоэлектронной аппаратуры, содержащий каркас с горизонтальными несущими опорами на его передней стороне, закрепленные на горизонтальных опорах поэтажно один над другим съемные корпуса с выдвижными радиоэлектронными блоками и с коммутационными платами радиоэлектронных блоков с печатным монтажом, электрические разъемы внутренних связей, электрические разъемы внешних связей частного назначения и электрические разъемы внешних связей назначения которые установлены на каркасе сверху и электрически связаны с корпусами с выдвижными радиоэлектронными блоками, отличающийся тем, что разъемы внешних связей частного назначения размещены на одних одноименных стенках корпусов, разъемы внешних связей общего назначения электрически связаны с корпусами с радиоэлектронными блоками посредством плат связей общего назначения, которые установлены поэтажно одна над другой на стенке каркаса, противолежащей стенкам корпусов с разъемами внешних связей частного назначения, и электрически связаны с соответствующими корпусами с блоками посредством разъемов внутренней связей, причем одни части разъемов внутренних связей установлены на передней внешней стороне боковой стенки каркаса с платами связей общего назначения, а другие их части выполнены в виде накидных частей разъемов и расположены с внешних сторон других одноименных боковых стенок корпусов с радиоэлектронными блоками соответственно. 2. Шкаф по п.1, отличающийся тем, что каждый корпус с радиоэлектронным блоком снабжен печатной платой, которая установлена на его боковой стенке с разъемами внешних связей частного назначения с ее внутренней стороны и электрически связана с разъемами внешних связей частного назначения и печатным монтажом соответствующей коммутационной платы его радиоэлектронного блока.