В любом ЭС находят широкое применение различные элементы коммутации, кото­рые разделяются на электрический монтаж и элементы электрических соединений. Электрический монтаж по виду используемых проводников можно разделить на пло­ский (печатные платы, ленточные провода) и объемный (жгуты, провода, кабель). Все электрические соединения можно разделить на два вида: неразъемные, выполняемые сваркой, пайкой, накруткой и т.д., и разъемные, к которым относятся различные типы разъемов [39].

Пример применения различных элементов коммутации показан на рис. 4.4.16.

В блоке, состоящем из корпуса 2, задней 1 и передней 3 панелей, в котором уста­новлены вторичный источник питания 4, высокочастотный субблок 5 и ячейки 6, при­меняются следующие элементы коммутации: в ячейках 6 располагаются печатные платы 7 и 5, электрический монтаж между которыми осуществляется ленточными проводами 9; сами ячейки 6 своим разъемом вставляются в ответную часть разъема 10, который впаивается в коммутационную ПП 11; электрический монтаж с платы 11 и с источника питания 4 на внешние разъемы 12 и 16 ведется объемными кабелями 13 и 17; узел 5, имеющий низко- и высокочастотные разъемы, вставляется в ответные части разъемов. При этом низкочастотный разъем впаивается в плату 11, а высокоча­стотный кабелем 15 подключается к внешнему разъему 14.

Рис. 4.4.16. Различные элементы коммутации блока

Ленточные провода и кабели. Ленточные провода и кабели находят широкое применение во всех видах ЭС. Они применяются для электрического монтажа между

панелями, рамами, ячейками и другими устройствами. Применение ленточных про­водов и кабелей снижает трудоемкость сборочных и монтажных операций, повышает надежность и снижает массу и объем ЭС, позволяет осуществлять монтаж в трех пло­скостях за счет изгиба и скручивания.

Ленточные провода и кабели бывают опрессованные, тканые и печатные. В ленточ­ных проводах с пленочной изоляцией в качестве жилы применяется сплющенная мед­ная проволока (рис. 4.4.17, а).

Для изоляции применяется полиимидно-фторопластовая пленка. Такие провода имеют 2; 4; 10; 20 и 30 жил. В ленточных проводах из полиэтилена и поливинилхло­ридного пластика применяется круглая медная проволока (рис. 4.4.17, б). В таких проводах бывает 4; 12; 15; 18; 20 и 22 жил. Тканые кабели состоят из круглых прово­дников в изоляции, которые переплетаются капроновыми нитками. Такой способ из­готовления плоских кабелей позволяет соединять в единую конструкцию проводники разного сечения и с различной изоляцией (рис. 4.4.17, в). В тканых кабелях можно ис­пользовать витые проводники.

Ленточные печатные кабели изготавливают на основе тонкого фольгированного диэлектрика. Они обычно оканчиваются металлизированными контактными площад­ками с отверстиями (рис. 4.4.17, г) или контактными лепестками (рис. 4.4.17, д). Та­кие кабели бывают с открытой (рис. 4.4.17, г) или закрытой (рис. 4.4.17, д) печатью. Шаг t расположения контактных площадок или лепестков должен быть кратен шагу координатной сетки.

Рис. 4.4.17. Ленточные провода и кабели

Жилы опрессованных проводов и тканых кабелей обычно вставляют в металлизиро­ванные отверстия или накручивают на штырьки ПП и опаивают. Печатные кабели, имею­щие металлизированные площадки, своими отверстиями надевают на штырьки и опаи­вают. Печатные кабели контактными лепестками кладут на контактные площадки ПП внакладку и припаивают. Опрессованные провода и печатные кабели всегда крепят к ПП планками или прижимными скобами (рис. 4.4.17, е) с помощью винтов.

Объемный монтаж. Все электрические провода называют кабельными издели­ями. Они выпускаются промышленностью в широком ассортименте. Для электромон­тажа ЭС используются гибкие монтажные провода и кабели, выполненные из тонких медных луженых проводников, скрученных между собой в одну жилу. Жилы имеют одно- или многослойную изоляцию. Отдельные жилы или все жилы кабеля могут быть экранированы.

Близко расположенные провода при укладке объединяют в один жгут. Прокладка проводов в жгутах значительно упрощает выполнение электричёского монтажа. Мон­тажный провод крепят в местах прокладки так, чтобы он не был натянут. На каждом припаиваемом конце провода необходимо предусматривать запас длины для выполне­ния не менее двух перепаек.

Переход монтажных проводов или жгутов с неподвижных плоскостей на подвиж­ные блоки осуществляется петлей из гибких проводников, длина которой определя­ется размерами перемещения блока. Такие монтажные переходы лучше работают на кручение, чем на изгиб. Для повышения надежности монтажные провода и жгуты крепят к НК скобами, привязывают нитками или ставят на мастику. В отверстия для прохода монтажа устанавливают резиновые втулки, острые углы и ребра защищают упругими прокладками.

Неразъемные электрические соединения. Неразъемные соединения делятся на постоянные, выполняемые сваркой, полупостоянные — пайкой, накруткой и обжим­кой, и временные типа «лепесток — винт». Сварка проводников между собой или про­водников с лепестками является самым надежным электрическим соединением; пайка проводников — самым распространенным видом электрических соединений. Монтаж накруткой производят оголенным проводом с определенным натягом, что обеспечивает хороший электрический контакт и стабильность его во времени. Надежность соедине­ния накруткой в 10 раз превосходит надежность паяных соединений. Монтаж обжим­кой является одним из методов механического контактирования, когда пружинный захват прижимает жесткий или многожильный провод к контактному штырю с такой силой, что образуется вакуум — плотное соединение.

Электрические соединения типа «лепесток—винт» показаны на рис. 4.4.14. Для электрического соединения монтажных проводов с коммутационными платами и от­дельными элементами применяют монтажные стойки и соединительные платы. Мон­тажные стойки с двумя изолированными лепестками показаны на рис. 4.4.18, а, в. Стойка с одним лепестком (которые можно набирать в пакет по высоте) показана на рис. 4.4.18, б.

Соединительная плата с лепестками 1, прикрепленными на плоскость 2, показана на рис. 4.4.19, а. Плата, лепестки 1 который проходят в окно панели 2, показана на рис. 4.4.19, б. К лепестку 1 (рис. 4.4.19, в) с одной стороны провод припаивается, а с другой — привертывается лепесток винтом 2 во втулку 3.

Разъемные электрические соединения. Контактные разъемные соединители (или просто разъемы) применяются для быстрой замены ячеек, блоков и других устройств при наладке и эксплуатации. Электрическое соединение в разъеме осуществляется за счет холодного контактирования пары «штырь—гнездо». Разъем состоит из двух дета­лей: вилки и розетки.

Все разъемы, применяемые в ЭС, можно разделить на три группы: вну триб л очные, служащие для соединения устройств внутри блока; блочные, необходимые для соеди­нения блоков в стойках; внешние — для подключения внешних кабелей. Внутриблоч­ные разъемы бывают для объемного и печатного монтажа.

Рис. 4.4.18. Монтажные стойки

Рис. 4.4.19. Соединительные платы

Блочные разъемы применяются для электрического сопряжения блоков при уста­новке их в стойки или монтажные устройства. Примером такого разъема является разъем типа РПКМ, показанный на рис. 4.4.20, применяемый в самолетных ЭС. В нем могут устанавливаться низковольтные, высоковольтные и высокочастотные контакт­ные пары. Для обеспечения точного сопряжения штырей с гнездами во внутриблочных и блочных разъемах предусматриваются направляющие штыри, или осуществляется точное сопряжение по контуру разъема.

В качестве внешних разъемов обычно используют цилиндрические разъемы типа ШР (рис. 4.4.21, а), типа 2РМ, показанный на рис. 4.4.21,6 (негерметичный 2РМ, 2РМД, негерметичный тропикоустойчивый 2РМТ, 2РМДТ, герметичный проходной 2РМГП, герметичный 2РМГ, 2РМГД) и др.

Такие разъемы состоят из блочной и кабельной частей. Блочные части бывают как герметизированные, так и негерметизированные, кабельные части — как прямые, так и угловые.

Рис. 4.4.20.  Разъем типа РПКМ

                                    а                                                                        б

Рис. 4.4.21. Внешние разъемы: а — типа ШР; б — типа 2РМ

Выбор элементов коммутации (электрических соединителей). Электрический соединитель должен выдерживать более жесткие внешние климатические и механиче­ские воздействия, чем аппаратура, в которую соединитель устанавливается. Запас по внешним воздействиям обеспечит его надежную работу в процессе эксплуатации. Чем больше контактов соединителя, тем меньше параметры надежности, приходящиеся на один контакт. Поэтому при отсутствии жестких ограничений на габариты и массу ЭС можно рекомендовать вместо одного устанавливать несколько соединителей с суммар­ным числом контактов, равным числу контактов внешних цепей изделия.

Цилиндрические соединители обеспечивают более надежную заделку жгута, имеют большую надежность и стабильность параметров. Однако монтаж прямоугольных сое­динителей за счет линейного расположения выводов более удобен.

Для конструктивных модулей всех уровней ЭС конструктор разрабатывает опре­деленный способ коммутации. При этом, как правило, модули снабжаются соедини­телями, которые по назначению можно классифицировать как соединители разных уровней коммутации.

Взаимодействие на плате ИМС и других ЭРИ выполняется, как правило, паяными соединениями. Недостаток этого способа состоит в том, что для многовыводных компо­нентов затрудняется демонтаж, возникает необходимость в использовании специаль­ной оснастки, паяльников для групповой пайки. Улучшение ремонтопригодности и снижение эксплуатационных затрат возможно применением в конструкции соедините­лей первого уровня коммутации. Соединители ИМС распаиваются на печатной плате, затем в них устанавливают сами ИМС. Электрический контакт выводов соединителя с выводами ИМС обеспечивается за счет холодного контактирования металлов.

Соединители второго уровня коммутации обеспечивают электрическое соединение между собой на шасси или объединительной печатной панели. Соединители третьего уровня осуществляют коммутацию приборов, блоков, рам и стоек.

В зависимости от назначения различают соединители кабельные, приборно­кабельные и приборные. Кабельный соединитель служит для коммутации кабелей приборов. Вилочная и розеточная части соединителя не закрепляются на приборах, а фиксируются на кабелях. В приборно-кабельных соединителях один из элементов (обычно вилка) закрепляется на приборе, вторым элементом соединителя (розеткой) заканчивается кабель, и фактически происходит коммутация кабеля с прибором. В приборных соединителях осуществляется коммутация частей приборов между со­бой. При этом вилка (или розетка) закрепляется на модуле, а ответная часть соедини­теля — на корпусе прибора. Соединители снабжаются фланцами или специальными элементами закрепления.

Соединение вилки с розеткой бывает врубным, резьбовым и байонетным. Врубное соединение обеспечивается простой вставкой вилки в розетку, иногда с фиксацией соч­лененного состояния замком. Резьбовое соединение кабельных и приборно-кабельных соединителей выполняется, резьбовой накидной гайкой, после завинчивания которой происходит коммутация и фиксация пар «штырь—гнездо». Байонетное соединение обеспечивается пазом и выступом, вводимым в конструкцию вилки и розетки. При по­падании выступа в паз и легком нажатии осуществляется скольжение выступа в пазе и фиксация в углублении.

Резьбовые соединители обеспечивают высокую надежность электрических соеди­нений в условиях жестких механических воздействий. Врубное соединение позволяет быстро сочленять — расчленять соединитель, но такие соединители имеют низкую на­дежность в условиях воздействия ударов и вибраций. Байонетное соединение занимает промежуточное положение между врубным и резьбовым.

Соединитель выбирают, исходя из назначения, предполагаемого способа монтажа, необходимого числа коммутируемых цепей, электрических и электромеханических параметров, внешних климатических и механических воздействий, надежности. К электрическим параметрам соединителей относятся максимальная рабочая частота, контактное сопротивление, рабочие токи и напряжения, сопротивление и электриче­ская прочность изоляции, к электромеханическим — усилие сочленения соединителя. Для удобства эксплуатации усилие сочленения должно быть минимальным. Однако

при воздействии ударов и вибраций возникает опасность изменения контактного со­противления, появление виброшумов и шорохов на контактах, нарушение контакта.

Для аппаратуры низкого и среднего быстродействия из электрических параметров наиболее важными являются максимальные коммутируемые токи и напряжения. Однако при работе на высоких частотах возникает проблема согласования волновых сопротивлений коммутируемых цепей и контактных пар соединителей. Несогласо­ванность приводит к искажению передаваемых сигналов, увеличению времени пере­ходных процессов в цепях передачи сигналов.

В заключение главы хотелось бы отметить, что электрические соединители, явля­ясь электромеханическими устройствами, чаще всего оказываются самым слабым зве­ном в ЭС. Причинами ненадежности в работе соединителей являются их неправильная установка, некачественный монтаж, плохое обслуживание, пыль и грязь. Важнейшее требование к соединителю — прочность и адекватность конструкции изделия, на ко­торое соединитель устанавливается. При установке соединителя на панель или корпус изделия последние должны обладать достаточной жесткостью, чтобы предотвратить передачу механических воздействий на соединитель и жгут.

Вопросы для контроля

Что такое линия передачи?

Какими свойствами обладают линии передачи?

Что представляет собой конструктивно-технологическое объединение линий пе­редачи?

Что такое электрически короткие линии передачи?

Что такое электрически длинные линии передачи?

Что представляет собой конструкция сигнальной линий передачи?

Основные характеристики витой пары?

Основные характеристики коаксиального кабеля.

Основные характеристики печатных проводников.

Что такое объемный монтаж?

Основные характеристики ВОЛС.

Назначение и состав ВОЛС.

Какие существуют основные виды линий электропитания?

Что такое заземление в конструкциях ЭС?

Что представляют собой разборные и неразборные элементы заземления?

Какие основные требования предъявляются к элементам заземления?

Классификация элементов коммутации в конструкциях ЭС?

Понятие неразъемных электрических соединений?

Понятие разъемных электрических соединений?

Основные критерии, предъявляемые при выборе элементов коммутации?