ЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2007 года по МПК H05K5/00 

Изобретение относится к области электронной техники, в частности к электронному устройству, где к внешней форме предъявляются требования цилиндричности, которое может использоваться в беспилотных летательных аппаратах и в управляемых ракетах для решения задач оперативного доступа к внутреннему объему, быстрого перепрограммирования или переустановки запрограммированных электронных субблоков с их автоматической фиксацией, обеспечения защиты от внешних факторов (влаги, высоких и низких температур и др.), устранения электромагнитного воздействия на окружающую среду, бесперебойного функционирования в условиях направленного электромагнитного излучения.

Известно устройство (патент РФ №2231183 С2, H01R 9/053, опубл. 20.06.2004), в котором для монтажа субблоков используется электрический соединитель, содержащий такие элементы конструкции, как кожух, изолирующий корпус, присоединительные элементы, разъемное монтажное устройство, печатную плату с электрорадиоэлементами, пазы. Устройство позволяет произвести как внешнее, так и внутреннее электрическое соединение с печатными платами, с электрорадиоэлементами субблоков.

Недостатком известного устройства является то, что доступ к внутреннему объему электронного устройства возможен только после демонтажа кожуха, что занимает определенное время. Кроме того, в этом устройстве не обеспечена защита от воздействий окружающей среды и электромагнитных помех.

Известно устройство (патент РФ №2257021 С1, Н05К 1/00, опубл. 20.07.2005) в виде радиоэлектронного блока, содержащего субблоки (печатные платы с размещенными на них радиоэлементами). Для фиксации субблоков в устройстве предусмотрены радиальные пазы, прорези, совмещенные с радиальными пазами, электрические соединители, центральные втулки и стержни. Электрические соединители выполнены в виде изогнутых печатных плат.

Недостатком известного устройства является то, что в нем невозможен быстрый доступ к внутреннему объему из-за наличия дополнительного элемента крепления гибкой печатной платы с электрорадиоэлементами в виде щита. Поэтому, чтобы получить доступ к субблокам для их перепрограммирования, необходимо демонтировать этот щит, а для демонтажа самого электронного устройства требуется наличие специального инструмента (отвертка, ключ и пр.). В электронном устройстве не обеспечена возможность автоматической установки электронных субблоков: требуется ручная сборка каждого электронного субблока со щитами. Кроме того, конструкция устройства не соответствует требованиям электромагнитной совместимости.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) является электронное устройство (ГЕО.364.241 ТО, с.14, с.15, с.16, с.26-29) с электронными субблоками, подсоединяемыми к нему посредством соединителя, состоящего их 2-х составных контактирующих частей: кабельной части, состоящей из контакт-деталей (вилка или розетка), и приборной части, состоящей из контакт-деталей (розетка или вилка). Это позволяет осуществить механическое соединение или разъединение электрических цепей. Соединение двух составных частей - байонетное, что позволяет произвести оперативное соединение и разъединение двух составных контактирующих частей, которое не требует дополнительной фиксации сочлененного положения и обеспечивает защиту от механического воздействия.

Недостатками известного устройства является то, что для установки и фиксации электронных субблоков требуется наличие приборного корпуса, что приводит к появлению дополнительных механических и электрических соединений. Данное электронное устройство не обеспечивает эффективную защиту от воздействий окружающей среды (влага, низкие и высокие температуры и т.п.), не может бесперебойно функционировать в условиях направленного электромагнитного излучения, а также может оказывать электромагнитное воздействие на окружающую среду.

Техническим результатом изобретения является возможность оперативного монтажа и демонтажа электронного устройства и автоматической фиксации электронных субблоков, обеспечение защиты от воздействия внешних факторов (влаги, высоких и низких температур и др.). Кроме того, конструкция электронного устройства позволяет не оказывать электромагнитного воздействия на окружающую среду и бесперебойно функционировать в условиях направленного электромагнитного излучения.

Технический результат достигается тем, что электронное устройство, имеющее форму цилиндра, содержащее электронные субблоки и состоящее из кабельной и приборной частей, сочленяемых посредством байонетного соединения, имеющее контакт-детали в виде вилочной и гнездовой частей, где кабельная и приборная части выполнены в виде соосно расположенных полых цилиндров с токопроводящим покрытием, торцы которых образуют замкнутые поверхности, причем пространство между слоями заполнено токопроводящим материалом, образуя триоксиальный соединитель, на направляющих устройства расположены электронные субблоки с разъемами на противоположных торцевых сторонах, сочлененные с разъемами соединительных плат, расположенных на торцах устройства, причем на торцах кабельной части расположены Z-образные контакт-детали с образованием электрического контакта с соединительной платой и контакт-деталью кабельной части, а на торцах приборной части расположены U-образные контакт-детали, оба конца которых образуют контактные поверхности, один конец - электрический контакт с кабельной частью, а другой конец - с соединительной платой.

В электронном устройстве электронные субблоки расположены радиально, причем одна направляющая сформирована на коаксиальном соединителе, расположенном по оси устройства, а другая - на триоксиальном соединителе. В электронном устройстве электронные субблоки могут располагаться параллельно, причем обе направляющие сформированы на триоксиальном соединителе.

Кроме этого, электронное устройство может содержать воздухоподводящие или воздухоотводящие трубки на коаксиальном соединителе при радиальном размещении электронных субблоков.

Также электронное устройство может содержать Z-образные воздухоподводящие и воздухоотводящие трубки.

Сущность изобретения заключается в том, что в отличие от прототипа, где составные части выполнены в виде однослойного цилиндра с нетокопроводящим покрытием, с открытыми торцами, не имеющими электрического контакта с корпусными составными частями, в предложенном электронном устройстве каждая составная часть выполнена в виде соосно расположенного многослойного полого цилиндра с токопроводящим покрытием, образующим триоксиальный электрический соединитель, причем торцы образуют экранированный замкнутый контур с плавным сопряжением многослойного цилиндра в торцевую стенку, пространство между слоями заполнено токопроводящим материалом до контакта торцев триоксиального электрического соединителя за счет наличия многослойного экранирования, где на каждом слое происходит отражение электромагнитной волны, обеспечивается эффективное экранирование по всему замкнутому контуру, а также обеспечивается эффективная механическая и климатическая защита от попадания влаги, пыли, соляного тумана, повышенных и пониженных температур.

Если в прототипе для размещения электронных субблоков необходима дополнительная третья составная часть - приборный корпус, подсоединяемая посредством соединителя, состоящего из двух составных частей: кабельной и приборной части, то в предложенном электронном устройстве электронные субблоки расположены во внутреннем объеме и при сочленении двух составных частей происходит как электрическое соединение, так и автоматическая фиксация электронных субблоков с противоположных торцевых сторон.

Если в прототипе, в кабельной части, на торцах расположены прямые контакт-детали в виде вилок (гнезд) по всему торцевому полю, то в предлагаемом электронном устройстве расположены Z-образные электрические вилки и (или) гнезда и может содержать воздухоподводящие (воздухоотводящие) Z-образные трубки со штуцером. Причем на торце расположена соединительная плата для одновременного соединения как с внешними электрическими цепями, так и для внутриблочного соединения с электрическими вилками и (или) гнездами, проходящими сквозь соединительную плату, образуя электрический контакт с контактами разъемов электронных субблоков.

Если в прототипе, в приборной части, на торцах расположены прямые контакт-детали в виде вилок (гнезд) с хвостовиком для монтажа проводов по всему торцевому полю, то в предлагаемом электронном устройстве имеются контакт-детали в виде вилки и (или) гнезда U-образной формы для электрического соединения с кабельной частью, причем оба конца образуют контактные поверхности, один конец - электрический контакт с кабельной частью, другой конец - с соединительной платой.

В предложенном устройстве электронные субблоки расположены радиально, причем одна направляющая сформирована на коаксиальном соединителе, расположенном по оси устройства, а другая направляющая - на триоксиальном соединителе.

В предложенном устройстве электронные субблоки расположены параллельно, причем обе направляющие сформированы на триоксиальном соединителе.

В предложенном устройстве на коаксиальном соединителе имеются воздухоподводящие или воздухоотводящие трубки.

На предлагаемых чертежах представлено электронное устройство:

фиг.1 - общий вид электронного устройства в аксонометрии;

фиг.2 - продольный разрез электронного устройства;

фиг.3 - продольный разрез электронного устройства в аксонометрии;

фиг.4 - продольный разрез кабельной составной части в аксонометрии;

фиг.5 - общий вид приборной составной части в аксонометрии;

фиг.6 - поперечный разрез электронного устройства при параллельном расположении электронных субблоков,

где приведены следующие обозначения:

1 - электронное устройство с байонетным сочленением;

2 - кабельная составная часть;

3 - приборная составная часть;

4 - цилиндр;

5 - контакт-деталь;

6 - вилочная (гнездовая) часть контакт-детали;

7 - соосно расположенный многослойный цилиндр;

8 - токопроводящее покрытие;

9 - триоксиальный электрический соединитель;

10 - внешняя поверхность устройства;

11 - торец триоксиального электрического соединителя;

12 - экранированный замкнутый контур;

13 - плавное сопряжение;

14 - многослойная стенка;

15 - чашеобразная форма;

16 - пространство между слоями;

17 - эластичный токопроводящий материал;

18 - контакт;

19 - коаксиальный соединитель;

20 - воздух;

21 - центральная часть;

22 - внутренняя сторона триоксиального электрического соединителя;

23 - центральный цилиндр;

24 - направляющие;

25 - радиальное расположение;

26 - электронные субблоки (субблоки);

27 - электрические соединители;

28 - противоположные торцевые стороны;

29 - воздухоподводящие отверстия;

30 - торец кабельной части;

31 - Z-образная контакт-деталь;

32 - контакт-детали приборной части;

33 - воздухоподводящие или воздухоотводящие трубки со штуцером (воздухоподводящие или воздухоотводящие Z-образные трубки со штуцером);

34 - многослойная стыковка экранирования;

35 - торец составных частей;

36 - соединительная плата;

37 - внешние цепи;

38 - межсубблочные соединения;

39 - контакт-детали, проходящие сквозь соединительную плату;

40 - электрический контакт;

41 - U-образная контакт-деталь;

42 - электрические розетки и (или) вилки для электрического соединения с кабельной частью;

43 - контактная поверхность;

44 - один конец контактной поверхности U-образной контакт-детали, расположенные с внутренней стороны триоксиального электрического соединителя;

45 - другой конец контактной поверхности U-образной контакт-детали, расположенные радиально и соразмерно контактам на электронных субблоках;

46 - контакты на электронных субблоках;

47 - две составные части;

48 - электрическое соединение;

49 - автоматическая фиксация электронных субблоков с двух противоположных сторон;

50 - сочленение электронного устройства;

51 - байонетная обойма;

52 - по часовой стрелке (направление вращения байонетной обоймы);

53 - направление сочленения;

54 - замкнутый электрический контакт;

55 - подаваемый воздух;

56 - поступающий воздух;

57 - выпускаемый воздух;

58 - выходные трубки;

59 - внутренний объем электронного устройства;

60 - турбулентность;

61 - против часовой стрелки (направление вращения байонетной обоймы);

62 - осевое направление устройства;

63 - шпоночная поляризация;

64 - чашеобразный изоляционный блок;

65 - параллельное расположение электронных субблоков.

Электронное устройство с байонетным сочленением 1 (фиг.1, 2, 3), содержащее кабельную 2 (фиг.1, 2, 3, 4) и приборную 3 (фиг.1, 2, 3, 5) составные части в виде цилиндра 4 (фиг.1, 2, 3, 4, 5, 6), имеющее контакт-детали 5 (фиг.2, 3, 4, 5, 6) в виде вилочной и гнездовой части 6 (фиг.2, 3, 4, 5), позволяющее осуществить механическое соединение и разъединение электрических цепей, каждая составная часть которого выполнена в виде соосно расположенного многослойного полого цилиндра 7 (фиг.1, 2, 3, 4, 5, 6) с токопроводящим покрытием 8, например, никель-медь-никель (Н3.М9.Н6), образующего триоксиальный электрический соединитель 9 по внешней поверхности 10 устройства. Торцы 11 (фиг.1, 2, 3, 4, 5) триоксиального электрического соединителя 9 (фиг.1, 2, 3, 4, 5, 6) образуют экранированный замкнутый контур 12 (фиг.1, 2, 3, 6) с плавным сопряжением 13 (фиг.1, 2, 3, 4, 5) соосно расположенного многослойного цилиндра 7 (фиг.1, 2, 3, 4, 5, 6) в многослойную стенку 14 (фиг.1, 2, 3, 4, 5) чашеобразной формы 15. Пространство между слоями 16 (фиг.2, 3, 4, 6) заполнено эластичным токопроводящим материалом 17 до контакта 18 (фиг.2, 3) торцев 11 (фиг.1, 2, 3, 4, 5) триоксиального электрического соединителя 9 (фиг.1, 2, 3, 4, 5, 6), причем соосно расположенный многослойный цилиндр 7 и многослойная стенка 14 (фиг.1, 2, 3, 4, 5) имеют комбинацию экранов: магнитных, например, сталь и немагнитных, например, алюминий. Наличие многослойного цилиндра 7 (фиг.1, 2, 3, 4, 5, 6), где на каждом слое происходит отражение электромагнитной волны, обеспечивает эффективное экранирование по всему замкнутому контуру 12 (фиг.1, 2, 3, 6). В центральной части 21 (фиг.2, 3, 4, 5) цилиндр 4 (фиг.1, 2, 3, 4, 5, 6) образует коаксиальный соединитель 19 (фиг.2, 3, 4, 5), предназначенный для формирования расположенных по оси устройства направляющих 24 (фиг.5) и для подвода воздуха 55 (фиг.3). Между коаксиальным соединителем 19 (фиг.2, 3, 4, 5) и внутренней стороной 22 (фиг.2, 3, 5) триоксиального электрического соединителя 9 (фиг.1, 2, 3, 4, 5, 6) приборной части 3 на направляющих 24 (фиг.3, 5) радиально 25 расположены электронные субблоки 26 с электрическими соединителями 27 (фиг.3, 5) на двух противоположных торцевых сторонах 28 (фиг.3), на центральном цилиндре 23 вдоль направляющих 24 (фиг.5) выполнены радиально 25 воздухоподводящие отверстия 29. В кабельной части 2 (фиг.4) на торцах 30 по внутренней стороне 22 триоксиального электрического соединителя 9 расположены Z-образные контакт-детали 31 электрической вилки и (или) гнезда, соразмерные контакт-деталям 32 (фиг.5) приборной части 3, и воздухоотводящие трубки 33 (фиг.4) со штуцером, выполнена многослойная стыковка экранирования 34 (фиг.2). На торце 35 (фиг.2, 3) каждой составной части расположена соединительная плата 36 для одновременного соединения как с внешними цепями 37, так и для межсубблочного соединения 38 (фиг.4) с контакт-деталями 39 (фиг.2, 3), проходящими сквозь соединительную плату 36, образуя электрический контакт 40 (фиг.3) радиально 25 и соразмерно контактам 46 разъемов на субблоках 26. На приборной части 3 (фиг.2, 3, 5) расположены U-образные контакт-детали 41 электрической вилки и (или) розетки 42 (фиг.2, 3) для электрического соединения с кабельной частью 2, причем оба конца образуют контактную поверхность 43, один конец 44 расположен с внутренней стороны триоксиального электрического соединителя 9 (фиг.1, 2, 3, 4, 5) соразмерно с контакт-деталями 5 (фиг.2, 3) кабельной части 2, другой конец 45 - радиально 25 (фиг.3) и соразмерно контактам 46 на электронных субблоках 26. Контакт-детали 5 (фиг.4, 5) как в кабельной части 2 (фиг.4), так и в приборной части 3 (фиг.5) размещены в чашеобразном изоляционном блоке 64 (фиг.4, 5). При сочленении двух составных частей 47 (фиг.3) происходит как электрическое соединение 48, так и автоматическая фиксация 49 электронных субблоков 26 с двух противоположных торцевых сторон 28. Причем электронные субблоки могут размещаться и параллельно 65 (фиг.6). При этом направляющие сформированы на триоксиальном соединителе 9.

Электронное устройство работает следующим образом.

Сочленение 50 (фиг.1, 2, 3) электронного устройства производится после установки в приборную часть 3 (фиг.1, 2, 3, 5) электронных субблоков 26 (фиг.2, 3, 5), устанавливаемых радиально 25 (фиг.5) на центральном цилиндре 23 по направляющим 24, расположенным по оси устройства. Производится взаимная ориентация кабельной 2 (фиг.1, 2, 3) и приборной 3 составных частей. При этом осуществляется шпоночная поляризация 63 (фиг.2) приложением осевого усилия от руки к кабельной части 2 (фиг.1, 3) поворотом байонетной обоймы 51 по часовой стрелке 52 с нажимом на байонетную обойму 51 в направлении сочленения 53. Полное сочленение 50 определяется по характерному щелчку в конце сочленения. При этом эластичный межслойный токопроводящий материал 17 (фиг.2, 3, 4, 6) входит в контакт 18 (фиг.3) с торцами 11 (фиг.3, 4, 5) триоксиального электрического соединителя 9 (фиг.2, 3, 4, 5) до полного замкнутого электрического контакта 54 (фиг.1, 3), а радиально 25 (фиг.3) расположенные электронные субблоки 26 входят в электрическое соединение 48 через контакт-детали (вилки или розетки) с соединительной платой 36 на кабельной части 2, производя одновременное электрическое соединение 48 как с внешними электрическими цепями 37, так и между субблоками 26. При этом происходит как электрическое соединение 48, так и автоматическая фиксация 49 электронных субблоков 26 с двух противоположных торцевых сторон. В центральной части 21 цилиндр 4 образует коаксиальный соединитель 19, где сформированы расположенные по оси устройства направляющие 24 (фиг.3, 5) и воздухоподводящие трубки 33 (фиг.2, 3). На центральном цилиндре 23 приборной части 3 вдоль направляющих 24 выполнены воздухоподводящие отверстия 29 для вентиляции субблоков 26. Подаваемый воздух 55 для вентиляции субблоков 26 выходит из центрального цилиндра 23 (фиг.3) по отверстиям 29 (фиг.2, 3), расположенным вдоль направляющих 24 (фиг.3) радиально 25 и соразмерно расположению субблоков 26. Поступающий воздух 56 (фиг.2, 3) благодаря радиальному 25 (фиг.3) расположению субблоков 26, поступает от центральной части 21 до внутренней стороны 22 триоксиального электрического соединителя 9, выпускаемый воздух 57 вдоль внутренней стороны 22 триоксиального электрического соединителя 9 направляется к выходным трубкам 58 (фиг.2, 3). Распространение поступающего воздуха 56 во внутренний объем 59 электронного устройства с байонетным сочленением 1 и выход воздуха 20 из внутреннего объема 59 с очень низкой турбулентностью 60 в результате приводит к оптимальному температурному режиму.

Расчленение производится поворотом байонетной обоймы 51 (фиг.1, 2, 3, 4) против часовой стрелки 61 (фиг.1, 3) с приложением к обойме 51 осевого усилия от руки в направлении 53 сочленения до полного расчленения, т.е. до полного отделения частей электронного устройства с байонетным сочленением 1 строго в осевом направлении 62, что обеспечивает оперативный доступ к внутреннему объему 59 (фиг.2, 3).

Сочленение и расчленение при параллельном расположении 65 (фиг.6) электронных субблоков 26 производится аналогично.

Конструкция электронного устройства предусматривает возможность оперативной сборки и последующей его разборки с сохранением всех функциональных возможностей.

Таким образом, из вышеизложенного следует, что данное изобретение решает поставленную задачу и может быть использовано в промышленных разработках.

Изобретение относится к области электронной техники, в частности к электронному устройству, где к внешней форме предъявляются требования цилиндричности, которое может использоваться в беспилотных летательных аппаратах и в управляемых ракетах. Техническим результатом является обеспечение оперативного доступа к внутреннему объему, быстрого перепрограммирования или переустановки запрограммированных электронных субблоков с их автоматической фиксацией, обеспечение защиты от внешних факторов (влаги, высоких и низких температур и др.), устранение электромагнитного воздействия на окружающую среду и бесперебойное функционирование в условиях направленного электромагнитного излучения. Электронное устройство имеет форму цилиндра, содержащего электронные субблоки, и состоит из кабельной и приборной частей, сочленяемых посредством байонетного соединения, имеющего контакт-детали в виде вилочной и гнездовой частей. Кабельная и приборная части выполнены в виде соосно расположенных полых цилиндров с токопроводящим покрытием, торцы которых образуют замкнутые поверхности. Пространство между слоями заполнено токопроводящим материалом, образуя триоксиальный соединитель. На направляющих устройства расположены электронные субблоки с разъемами на противоположных торцевых сторонах, сочлененные с разъемами соединительных плат, расположенных на торцах устройства. На торцах кабельной части расположены Z-образные контакт-детали с образованием электрического контакта с соединительной платой и контакт-деталью кабельной части. На торцах приборной части расположены U-образные контакт-детали, оба конца которых образуют контактные поверхности, один конец - электрический контакт с кабельной частью, а другой конец - с соединительной платой. В электронном устройстве электронные субблоки расположены радиально, причем одна направляющая сформирована на коаксиальном соединителе, расположенном в центре устройства, а другая - на триоксиальном соединителе. Электронные субблоки могут располагаться параллельно, причем обе направляющие сформированы на триоксиальном соединителе. Электронное устройство может содержать Z-образные воздухоподводящие или воздухоотводящие трубки на коаксиальном соединителе при радиальном размещении электронных субблоков. 4 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Электронное устройство, имеющее форму цилиндра, содержащее электронные субблоки и состоящее из кабельной и приборной частей, сочленяемых посредством байонетного соединения, имеющее контакт-детали в виде вилочной и гнездовой частей, отличающееся тем, что кабельная и приборная части выполнены в виде соосно расположенных полых цилиндров с токопроводящим покрытием, торцы которых образуют замкнутые поверхности, причем пространство между слоями заполнено токопроводящим материалом, образуя триоксиальный соединитель, на направляющих устройства расположены электронные субблоки с разъемами на противоположных торцевых сторонах, сочлененные с разъемами соединительных плат, расположенных на торцах устройства, причем на торцах кабельной части расположены Z-образные контакт-детали с образованием электрического контакта с соединительной платой и контакт-деталью кабельной части, а на торцах приборной части расположены U-образные контакт-детали, оба конца которых образуют контактные поверхности, один конец - электрический контакт с кабельной частью, а другой конец - с соединительной платой.2. Электронное устройство по п.1, отличающееся тем, что электронные субблоки расположены радиально, причем одна направляющая сформирована на коаксиальном соединителе, расположенном по оси устройства, а другая направляющая - на триоксиальном соединителе.3. Электронное устройство по п.1, отличающееся тем, что электронные субблоки расположены параллельно, причем обе направляющие сформированы на триоксиальном соединителе.4. Электронное устройство по п.2, отличающееся тем, что на коаксиальном соединителе имеются воздухоподводящие или воздухоотводящие трубки.5. Электронное устройство по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что устройство содержит Z-образные воздухоподводящие и воздухоотводящие трубки.