УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ЗАЩИТЫ ВЫДВИЖНОГО БЛОКА Российский патент 2004 года по МПК H05K9/00 

Изобретение касается устройства для электромагнитной защиты выдвижного блока, оборудованного электронными печатными платами.

Известно, что электронные устройства можно защищать от электромагнитных помех, появляющихся с внешней стороны, и что любые электромагнитные волны, которые они излучают, можно ограничивать, чтобы избежать создания помех соседним устройствам. Для решения проблемы электромагнитной совместимости все шесть граней выдвижного блока можно экранировать для изоляции их внутреннего объема от окружающей среды. Это решает проблемы, связанные с электромагнитными помехами, но приводит к возникновению следующих проблем.

Необходимо создать новую серию выдвижных блоков, которые содержат экранирование.

Между гранями выдвижного блока должны быть расположены контактные элементы, например пружины, чтобы создать электромагнитную непрерывность между гранями.

Грани выдвижного блока должны быть специально обработаны для постоянного надежного электрического контакта, даже в условиях соленого тумана.

Поток воздуха для охлаждения электронных компонентов, содержащихся в выдвижном блоке, нарушается, потому что экранированные грани затрудняют прохождение воздуха.

Необходимо создание специальной системы для крепления электронных печатных плат в выдвижном блоке, и эта система должна обеспечивать возможность расположения печатных плат в выдвижном блоке с учетом необходимости функционального зазора и в то же время обеспечивать также электрическую непрерывность между печатными платами, в частности на передней грани выдвижного блока. Такая механическая система является сложной и, как правило, состоит из множества расположенных рядом проводящих деталей, между которыми располагают средство, обеспечивающее электрический контакт типа пружины, а эти средства имеют сравнительно высокую стоимость и не дают гарантированной надежности. Кроме того, необходимо также маскировать любые пустые места для печатных плат, чтобы закрывать отверстия, оставленные в передней грани.

Из патента Франции А-2743977 известно, что можно использовать выдвижной блок, материнская плата которого расположена около передней грани, где между упомянутой материнской платой и выходными соединителями, находящимися на задней стороне выдвижного блока, расположены различные печатные платы. Такой выдвижной блок не обрабатывают для электромагнитной совместимости.

Более конкретно, задачей настоящего изобретения является устранение перечисленных выше недостатков посредством создания нового устройства электромагнитной защиты, которое является более простым, более надежным и имеет меньшую стоимость, чем известные устройства, и которое совместимо с выдвижным блоком отсоединяемого типа.

Настоящее изобретение раскрывает устройство для электромагнитной защиты выдвижного блока, оборудованного электронными печатными платами и подходящего для введения в принимающую выдвижной блок конструкцию через отверстие, предусмотренное в передней грани упомянутой конструкции, где устройство содержит шесть граней, распределенных вокруг печатных плат, причем устройство отличается тем, что одна из граней устройства образована посредством передней грани выдвижного блока, тогда как пять других граней образованы боковыми гранями, верхней гранью, нижней гранью и задней гранью принимающей выдвижной блок конструкции, и эти грани являются электрически проводящими.

Таким образом, изобретение раскрывает конструкцию с электромагнитной изоляцией на основании отсоединяемого выдвижного блока, у которого только передняя грань обработана для электромагнитной совместимости. Остальная часть электромагнитной защиты образована посредством пяти граней принимающей выдвижной блок конструкции типа корпуса, причем эта принимающая выдвижной блок конструкция обычно уже имеет боковые, верхнюю, нижнюю и заднюю грани, так что изобретение не требует осуществления каких-либо значительных модификаций упомянутой конструкции.

Функция электромагнитной защиты не требует другого действия, кроме введения выдвижного блока в принимающую выдвижной блок конструкцию. После размещения выдвижного блока в принимающей выдвижной блок конструкции шесть граней устройства определяют замкнутый объем, внутри которого расположены электронные печатные платы выдвижного блока и который обеспечивается электромагнитной изоляцией от внешнего пространства. Электронный выдвижной блок может быть блоком обычного типа и, в частности, он не нуждается в создании верхней крышки или нижней крышки. Заднюю часть выдвижного блока можно снабдить только соединительными устройствами и нет необходимости на задней части образовывать какое-либо электромагнитное изолирование. Кроме того, используемые между выдвижным блоком и принимающей выдвижной блок конструкцией соединители не требуют экранирования, потому что они расположены внутри объема, определяемого гранями защитного устройства. Таким образом, выдвижной блок может иметь малый вес, потому что он не содержит никакой электромагнитной защиты на своих боковых гранях или на своих верхней, нижней и задней гранях. Рассеянию тепла, выделяемого от электронных компонентов, не препятствует верхняя и нижняя грани выдвижного блока, эти грани в противном случае препятствовали бы потоку воздуха из-за естественной конвекции.

В первом предпочтительном варианте осуществления изобретения устройство дополнительно содержит упругое средство электрического соединения для обеспечения электрического соединения между передней гранью выдвижного блока и принимающей выдвижной блок конструкцией. Эти упругие средства, которые можно образовать электрически проводящими пружинами, расположенными на кромках отверстия, обеспеченного в передней грани конструкции, и/или на выдвижном блоке, могут создавать электрическую непрерывную связь между передней гранью выдвижного блока и боковыми гранями, верхней гранью и нижней гранью принимающей выдвижной блок конструкции.

В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения, по меньшей мере, одна из упомянутых граней, а именно боковых граней, верхней грани, нижней грани и задней грани, снабжена отверстиями для обеспечения возможности прохождения через них воздуха и/или для обеспечения возможности пропускания через них электронных кабелей. В этом варианте осуществления используется то, что эффективную электромагнитную защиту можно получить с помощью поверхностей, которые необязательно должны быть непрерывными, а скорее снабжены отверстиями с размерами, согласованными с требуемой электромагнитной защитой. В этом случае можно вблизи задней грани принимающей выдвижной блок конструкции обеспечить соединители, подходящие для взаимодействия с соединителями, прикрепленными к печатным платам и предусмотренными на выдвижном блоке, хотя задняя грань упомянутой конструкции представляет собой решетку, снабженную отверстиями для пропускания кабелей для соединения с соединителями конструкции. Таким образом, можно снабжать энергией соединители, которые расположены во внутреннем объеме принимающей выдвижной блок конструкции, через заднюю грань, не нарушая получающейся функции электромагнитной защиты.

Кроме того, верхнюю и нижнюю грани принимающей выдвижной блок конструкции можно образовать посредством пластин, снабженных отверстиями для прохождения воздуха, облегчая тем самым охлаждение электронных компонентов, расположенных на печатных платах. В этом случае сумма площадей отверстий в каждой из упомянутых верхней и нижней граней примерно равна площади, через которую воздух может проходить в вертикальном направлении в выдвижном блоке.

Можно также предусматривать максимальный размер отверстий, которые должны быть значительно меньше минимальной длины волны электромагнитных колебаний, от которых надлежит изолировать выдвижной блок. Таким образом, отсутствует опасность того, что электромагнитные волны будут распространяться через отверстия.

Изобретение также может быть использовано, когда принимающая выдвижной блок конструкция подходит для приема множества выдвижных блоков. В этом случае принимающие выдвижные блоки углубления для двух соседних выдвижных блоков разделены промежуточной электрически проводящей пластиной, подходящей для создания электромагнитной изоляции между углублениями. Можно также промежуточную пластину снабдить отверстиями для обеспечения прохождения через них воздуха и/или обеспечения пропускания через них электрических кабелей и расположения на них упругих средств для установления электрического соединения с передними гранями выдвижных блоков, размещенных в двух углублениях.

Изобретение будет лучше понятным и другие преимущества изобретения станут более ясными при чтении нижеприведенного описания двух вариантов осуществления устройства электромагнитной защиты, согласующихся с принципами изобретения, где описание приведено в качестве примера и со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг.1 представляет изображение в перспективе в разобранном виде сзади первого соответствующего изобретению устройства;

фиг.2 представляет вертикальный вид в разрезе показанного на фиг.1 устройства при введении выдвижного блока в конструкцию для его размещения, причем деталь II показана в увеличенном масштабе;

фиг.3 представляет фрагментарный вид в поперечном разрезе выдвижного блока по линии III-III на фиг.2;

фиг.4 представляет вид в разрезе, аналогичный фиг.3, где выдвижной блок показан в положении, при котором он соединен с принимающей выдвижной блок конструкцией, причем деталь IV показана в увеличенном масштабе;

фиг.5 представляет вертикальный вид в разрезе принимающей выдвижной блок конструкции во втором варианте осуществления изобретения.

Показанный на фиг.1-4 выдвижной блок является стандартизованным и "изымаемым". Его конструкция состоит из двух боковых пластин 2, взаимосвязанных четырьмя брусками 3, два из которых расположены на верхней части выдвижного блока 1, а два из которых расположены на нижней части выдвижного блока. Боковые пластины 2 и бруски 3 при сборке вместе и скреплении винтами 3’ образуют конструкцию выдвижного блока 1.

Наружные поверхности 2а боковых пластин 2 несут на себе направляющие 2b, идущие в направлении X₁, которое является по существу горизонтальным. Передняя грань 4 обеспечена на выдвижном блоке 1, на том его конце, который обращен к оператору. Передняя грань прикреплена винтами к боковым пластинам 2 и/или к брускам 3.

У основания передняя грань 4 снабжена фланцем 4а, идущим по направлению к ближайшему бруску 3. Таким образом, переднюю грань 4 можно крепить к конструкции выдвижного блока 1 просто посредством винтов 5, показанных на фиг.3 и взаимодействующих с боковыми пластинами 2, поэтому можно опускать винты 5, показанные на фиг.2 и взаимодействующие с брусками 3. Это снижает время, необходимое для монтажа передней грани 4 на выдвижном блоке 1 и отсоединения ее от блока. Можно рассматривать другие способы крепления передней панели 4 на выдвижном блоке.

Электронные печатные платы 6 располагают в выдвижном блоке 1 параллельно и между боковыми пластинами 2. На конце, противоположном передней грани 4, каждая из печатных плат снабжена соединителем 7.

На противоположном конце от соединителя 7 каждая из печатных плат 6 соединена с материнской печатной платой 8, расположенной параллельно передней грани 4, вблизи нее.

Как показано на фиг.2 и на фиг.3, способ крепления передней грани 4 к брускам 3 выдвижного блока 1 и к боковым пластинам 2 обеспечивает возможность создания электрической непрерывной связи между, во-первых, упомянутой передней гранью, которая является непрерывной или перфорированной, в зависимости от необходимой электромагнитной совместимости, и, во-вторых, брусками 3 и боковыми пластинами 2. Однако здесь остается зазор 9, который может быть местом "электромагнитной утечки" у основания выдвижного блока между фланцем 4а и ближайшим бруском 3.

Принимающая выдвижной блок конструкция включает в себя две непрерывные боковые пластины 12, внутренние поверхности 12а которых снабжены штифтами 12b, подготовленными для взаимодействия с направляющими 2b выдвижного блока 1 для направления выдвижного блока 1 при прямолинейном перемещении в конструкции 11 в направлении X₁. Верхняя пластина 13 и нижняя пластина 14 удерживаются под напряжением между пластинами 12 посредством соответственного крепления к верхним кромкам и к нижним кромкам боковых пластин посредством винтов 15. Пластины 13 и 14 перфорированы удлиненными отверстиями 16, распределенными по их поверхностям.

Максимальный размер, то есть длину L отверстий 16, выбирают таким образом, чтобы она удовлетворяла следующему соотношению:

L<<λ=c/f,

где λ - минимальная длина волны электромагнитных колебаний, распространение которой должно предотвращаться по направлению выдвижного блока 1 или от него,

с - скорость распространения света,

f - частота колебаний.

Общая площадь отверстий 16 в каждой из пластин 13 и 14 примерно равна площади, через которую воздух проходит в вертикальном направлении в выдвижном блоке 1, то есть площади пространства между горизонтальными брусками 3 и боковыми пластинами 2, которая не занята электронными печатными платами 6 и 8.

В своей задней части принимающая выдвижной блок конструкция 11 снабжена соединителями 17, смонтированными на опоре 18, и эти соединители 17 обеспечены для взаимодействия с соединителями 7 выдвижного блока 1 посредством изъятия из него. Параллельно опоре 18 расположена решетка 19, которая обеспечивает возможность закрывать заднюю часть объема, определенного между боковыми пластинами 12 и посредством пластин 13 и 14. В этом смысле, решетка 19 составляет заднюю грань принимающей выдвижной блок конструкции 11.

Элементы 12, 13, 14, 18 и 19 являются электрически проводящими и в результате соединения вместе оказываются электрически соединенными между собой.

Соединители 17 соединяются с элементами в конструкции 11 посредством проводниковых кабелей 20, которые проходят через решетку 19, используя отверстия 21 в этой решетке. В показанном примере эти отверстия по существу квадратные и их диагонали обозначены индексом Δ. Как указано выше, диагональ Δ связана с длиной волны Х окружающих электромагнитных колебаний следующим соотношением:

Δ<<λ=c/f.

У переднего конца, то есть у конца, противоположного элементам 17-21, конструкция 11 снабжена упругими элементами 22, расположенными на верхней и нижней частях отверстия 23, через которые выдвижной блок 1 можно вводить в конструкцию 11, вызывая взаимодействие направляющих 2b с штифтами 12b, причем направление введения на фиг.2 показано стрелкой F₁.

В первом варианте осуществления изобретения (не показан), упругие элементы 22 можно крепить на выдвижном блоке 1. Во втором варианте осуществления (не показан) упругие элементы можно располагать с чередованием на конструкции 11, например на нижней части, и на выдвижном блоке, например на верхней части, или наоборот.

Как показано на фиг.4 и, в частности, на детали IV, когда выдвижной блок 1 находится на месте в конструкции 11, его передняя грань опирается на упругие элементы 22 на нижней части, а ближайший брусок 3 опирается на упругие элементы 22 на верхней части. Таким образом, электрическая непрерывность образуется между упомянутой передней гранью 4 и конструкцией 11 в целом, и в частности боковой пластиной 12 и пластинами 13 и 14.

В этом положении соединители 7 и 17 стыкуются вместе, а печатные платы 6 соединяются с их оборудованием по кабелям 20. Печатные платы 6 в этом случае расположены в замкнутом объеме V, определяемом передней гранью 4, боковыми пластинами 12, пластинами 13 и 14 и решеткой 19, причем между различными поверхностями обеспечена электрическая непрерывность, так что объем V изолирован электромагнитным способом, где некоторые отверстия 16 и 21, обеспеченные в некоторых из этих поверхностей, создают возможность для прохождения через них охлаждающего воздуха, как показано стрелкой F2 на фиг.4, другие отверстия, обеспеченные в некоторых из поверхностей, создают возможность осуществлять электрическое соединение печатных плат 6 посредством кабелей 20.

В частности, вышеупомянутый зазор 9 находится в объеме V, так что любая электромагнитная утечка через него остается ограниченной внутри упомянутого объема.

Чтобы гарантировать эффективный электрический контакт между выдвижным блоком 1 и упругими элементами 22, предусмотрена высота h выдвижного блока 1, которая должна быть больше расстояния d между упругими элементами 22, когда они не мешают выдвижному блоку 1. Это обеспечивает возможность сжимать упругие элементы 22 и гарантирует эффективный электрический контакт между ними и выдвижным блоком 1 у бруска 3 или у передней грани 4.

В вариантах изобретения (не показаны) кабели 20 можно пропускать в объем V через любую поверхность принимающей выдвижной блок конструкции 11, в частности через одну из пластин 13 или 14. В другом варианте осуществления изобретения упомянутые пластины 12 можно сделать с отверстиями, через которые можно пропускать проводниковые кабели или через которые может проходить воздух.

Во втором варианте осуществления изобретения, показанном на фиг.5, элементы, аналогичные элементам первого варианта осуществления, показаны аналогичными ссылочными позициями с добавлением числа 50. Принимающая выдвижной блок конструкция 61 этого варианта осуществления определяет два объема V и V' для расположения двух выдвижных блоков (не показаны) и включает в себя боковые пластины 62, внутренние поверхности 62а которых снабжены штифтами 62b, тогда как верхняя пластина 63 и нижняя пластина 64 подсоединены к боковым пластинам 62 любым подходящим способом, например винтами. Каждая из пластин 63 и 64 снабжена отверстием 66, через которое может проходить охлаждающий воздух.

Соединители 67 и 67’ смонтированы на опорах 68 и 68’, тогда как на задней стороне конструкции 61 между пластинами 63 и 64 расположены две решетки 69 и 69’. Для подачи электроэнергии на соединители 67 через отверстия 71 и 71’ в решетках 69 и 69’ пропущены проводниковые кабели 70.

На нижней и верхней частях каждого отверстия 73 и 73’, через которые можно вводить выдвижные блоки, аналогичные выдвижному блоку 1 первого варианта осуществления, как показано стрелкой F₁, обеспечены упругие элементы 72.

Между объемами V и V расположена промежуточная пластина 74, которая снабжена отверстиями 76, расположенными аналогично расположению отверстий 66 в пластинах 63 и 64. Как отмечалось выше, общая площадь отверстий 66 каждой из пластин 63 и 64 и отверстий 76 в пластине 74 по существу равна площади, через которую может проходить воздух в вертикальном направлении в выдвижном блоке, приспособленном для монтажа внутри объемов V и V'.

На пластине 74 расположены два ряда упругих элементов 72, приспособленных для соответственного электрического подсоединения к нижней части передней грани выдвижного блока, находящегося в объеме V, и к переднему верхнему бруску выдвижного блока, расположенного в объеме V'.

Получающаяся принимающая выдвижные блоки конструкция 61 обеспечивает возможность размещения двух выдвижных блоков электроники, где каждый выдвижной блок защищен в отношении электромагнитной совместимости от внешнего, а также от соседнего выдвижных блоков, в то время как конструкция 61 проста для изготовления. Можно дополнительно упростить конструкцию 61 посредством обеспечения боковых пластин 62 на каждой стороне двух выдвижных блоков и/или следует делать решетки 69 и 69’ в виде одной детали.

Естественно, на базе показанного на фиг.5 варианта осуществления можно обеспечить конструкцию, подходящую для размещения трех или более выдвижных блоков.

Изобретение относится к электромагнитной защите электронных печатных плат радиоэлектронного оборудования. Устройство вставлено в принимающую выдвижной блок конструкцию через отверстие, выполненное в передней грани конструкции. Устройство для электромагнитной защиты печатных плат обеспечено передней гранью выдвижного блока, боковыми гранями, верхней гранью, нижней гранью и задней гранью, принимающей выдвижной блок конструкции, и эти грани являются электрически проводящими. Технический результат заключается в защите от электромагнитных помех и решении проблемы электромагнитной совместимости. 9 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Устройство для электромагнитной защиты выдвижного блока, оборудованного электронными печатными платами и подходящего для размещения в принимающей выдвижной блок конструкции через отверстие, предусмотренное в передней грани конструкции, устройство содержит шесть граней, распределенных вокруг печатных плат, отличающееся тем, что одна из граней устройства образована посредством грани выдвижного блока, тогда как пять других граней устройства представляют собой боковые грани, верхнюю грань, нижнюю грань и заднюю грань принимающей выдвижной блок конструкции, и эти грани являются электрически проводящими.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно содержит упругие элементы, обеспечивающие электрическое соединение между передней гранью выдвижного блока и принимающей выдвижной блок конструкции.3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что упругие элементы представляют собой электрически проводящие пружины, расположенные на кромках отверстия, обеспеченного в передней грани и/или на выдвижном блоке.4. Устройство по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что, по меньшей мере, одна из боковых граней верхней грани, нижней грани и задней грани снабжена отверстиями для обеспечения возможности воздуху проходить через них и/или обеспечения возможности пропускания через них электрических кабелей.5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что вблизи его задней грани принимающая выдвижной блок конструкция снабжена соединителями, обеспечивающими взаимодействие с соединителями, прикрепленными к печатным платам, и тем, что задняя грань представляет собой решетку, снабженную отверстиями для прохождения кабелей для соединения с соединителями конструкции.6. Устройство по любому из пп.4 и 5, отличающееся тем, что верхняя и нижняя грани образованы посредством пластин, снабженных отверстиями для прохождения воздуха.7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что сумма площадей отверстий в каждой из верхней и нижней гранях примерно равна площади, через которую воздух может проходить в вертикальном направлении в выдвижном блоке.8. Устройство по любому из предыдущих пп.4-7, отличающееся тем, что максимальный размер отверстий значительно меньше минимальной длины электромагнитных колебаний, от которых подлежит изолированию выдвижной блок.9. Устройство по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что принимающая выдвижной блок конструкция выполнена с возможностью расположения в ней множества выдвижных блоков, где принимающие выдвижные блоки углубления для двух соседних выдвижных блоков разделены промежуточной электрически проводящей пластиной, обеспечивающей электромагнитную изоляцию между двумя углублениями.10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что промежуточная пластина снабжена отверстиями для обеспечения возможности прохождения через них воздуха и/или для обеспечения возможности пропускания через них электрических кабелей, и на ней расположен упругий элемент для установления электрического соединения с передними гранями выдвижных блоков, располагаемых в упомянутых двух углублениях.