Старый и новый ВИПС

nabbla1 — 16.12.2023 Время от времени рассказываю о своих попытках сконструировать гораздо более компактный и лёгкий видеоизмеритель параметров сближения (например, анимированная разгадка), и о сопротивлении, которое приходится преодолевать.

Недавно пришла в голову хорошая аналогия. Старый ВИПС - как системный блок персонального компьютера, а новый, который я пытаюсь сделать - как ноутбук.

В своё время IBM PC прямо-таки выстрелил, поскольку появилось множество взаимозаменяемых частей, из которых можно эти компьютеры собирать. Приобрёл стандартный корпус, вкрутил источник питания, материнку, всунул в неё память, процессор и видеокарту - компьютер готов.

И даже потом его можно наращивать в определённых пределах: поставить новый процессор, добавить памяти и так далее.

В случае ВИПСа такой подход означает: не заморачиваемся с формой корпуса. Какие пределы нам заказчик очертил - такого размера "коробку" и поставим, и в неё начнём запихивать платы одну на другую, как этажерку.

Можно разным людям поручить изготовление отдельных частей. Одному источник питания (и вообще, самую сложную его часть, DC-DC преобразователь с гальванической развязкой, попросту купить), второму плату фотоприёмной матрицы, третьему объектив, четвёртому плату обработки, и потом просто соединить их жгутами.

Если вдруг окажется, что, к примеру, не хватает памяти - её относительно малой кровью можно нарастить, поскольку монтаж "неплотный", и поменять надо будет лишь одну плату. Та же история, если вдруг какую-то микросхему не сможем вовремя приобрести, спрос нынче сильно возрос. То есть, как и с PC, модифицируется оно сколько-нибудь легко.

Очевидные минусы PC тоже есть. Оно БОЛЬШОЕ. И не очень-то обычно предназначено для транспортировки. Случайно стукнешь о пол, вроде несильно, а закреплённая на одном-единственном винте перетяжелённая видеокарта (3 вентилятора, длиннющая, занимающая 2 слота, усеянная тепловыми трубками) замечательно хрустнет у основания. Та же история с моим драндулетом: когда платы сидят одна на другой, от вибраций и ударов можно в резонанс угодить, когда плату начнёт как барабан шатать, пока на ней чего-нибудь не треснет. Да и когда нет воздуха, сразу возникают вопросы с отводом тепла - есть сколько-нибудь классическое решение с Gap Pad'ами, но как только худо-бедно разберёшься с прочностью и отводом тепла - от простой и расширяемой конструкции уже не остаётся и следа! Теперь это лютый ужас с точки зрения сборки, с необходимостью вкручивать штабеля стоек (через каждые 5 см), подклеивать жгуты мастикой (чтоб не тряслись), всё это в нужном порядке, подбираясь в труднодоступные места, и если что-то надо подправить - начинай всё заново.

Ноутбук разработать существенно сложнее. Тут всё надо уместить в одной низкопрофильной плате, причём "лепить" на неё как попало нельзя - на плате обязательно будут конструктивные вырезы, определяемые общей компоновкой ноутбука. Заранее надо продумать, где расположить греющиеся части, чтобы с них можно было отвести тепло не слишком замороченной системой охлаждения. Собрать ноутбук из отдельных "кубиков" уже не получится.

Расширяемость значительно падает, иногда "до нуля". Уж что приобрёл - с тем и живи.

Зато лёгкий и компактный, и достаточно хорошо приспособленный к транспортировке. Сам по себе низкий центр масс означает, что ставишь ноутбук на стол где-нибудь в поезде или самолёте, и даже при резких ударах (экстренный тормоз, турбулентность и пр) он вряд ли оттуда свалится, чисто геометрически, ведь он лежит плашмя, а не вертикально, "на попа".

В случае моего прибора примерно то же самое: если делать его на манер ноутбука, распараллелить разработку чрезвычайно тяжело. При разработке платы неизбежно надо продумать, а как на неё будет крепиться оптический узел, и затем красиво расположить и матрицу, и всю обработку (ПЛИС, память, приёмопередатчик МКО), и питание, всё низкопрофильное. Питание мы ОБЯЗАНЫ сделать своё: готовый модуль в эпоксидке в эту концепцию вписывается не очень хорошо. Желательно использовать плату с алюминиевой подложкой (но не обязательно однослойную - по крайней мере, Резонит умеет и в многослойные платы на подложке), чтобы тепло уходило сразу на посадочную поверхность, но это сразу ограничивает наши возможности по используемой компонентной базе. Только поверхностный монтаж, причём монтировать можно только с одной стороны - сверху. Есть, конечно, вариант и с обычной многослойной платой (на самом деле, поток тепла, который мы должны рассеять, немного преувеличен: если где нужно поставить переходные отверстия - они вполне справятся) и выфрезеровываением глухих отверстий в днище прибора под некоторые детальки или их ножки, но тут у нас получается зависимость корпуса от того, что мы разместили на плате. Решили плату переразвести - выкидывай корпус на помойку и фрезеруй новый, вот же экономисты обрадуются, а заказчик вообще счастлив будет. Отчасти решается отдельной пластиной "теплораспределителя", сидящей между платой и днищем, но опять множится количество деталей, тепловых переходов, снижается жёсткость.

И да, надо заранее быть уверенным, что "производительности" схемы хватит. На лету "добавить" туда какой-нибудь процессор с плавающей точкой - это лютый ужас, и без него еле упихались, а теперь и его размещать, и обвязку из десятка конденсаторов, и пару широченных шин, чтобы с ним общаться. То же с блоком питания - надо заранее подтвердить, что он удовлетворяет всем требованиям, коих не один десяток (пусковый ток, скорость нарастания тока, создаваемые помехи, стойкость к внешним помехам и пропаданиям напряжения, время завершения переходных процессов и пр.), потому как "в последний момент" добавлять туда ещё одно звено LC-фильтра может быть чревато, или просто некуда.

Технологичность сборки, я полагаю, существенно повысится. Будет примерно как роутер: снял крышку, под ней плата на паре винтов, которая элементарно вытаскивается из корпуса. Вместо сотни деталей (все эти стойки, шайбы, винтики, кронштейны, а ещё вручную паяемые жгуты из сотни проводов и вручную же закрепляемые) остаётся буквально десяток деталей и несколько коротких жгутов до цилиндрических разъёмов, в каждом по 4-10 проводов.

Прибор станет гораздо легче и компактнее, и ему гораздо проще будет пройти виброиспытания, по той же причине, почему оглушённой мухе упасть на пол куда безопаснее, чем какому-нибудь слону свалиться с 2-го этажа, "закон масштаба". И вообще, мы будем максимально "паразитировать" на КА, на который ставимся - именно его шпангоут обеспечит нам прочность, так что наш корпус станет больше "пылезащитным", а не силовым. Полная аналогия с ноутбуком на столе. Пусть стол трясётся изо всех сил, но закрытому ноутбуку ничего не будет. То ли дело, если мы попытаемся на этом же столе могучими уголками закрепить тауэр, он так и будет норовить вырвать эти уголки с корнем, а когда мы их поставим какие следует, деформируется сам. Так что не успеешь оглянуться, как уже весь корпус этого тауэра толстеет до 6 мм люминьки, и весит как свинья.

Пока что основной - первый вариант, "PC". С ним всё понятно: участники озадачены, и можно вообще расслабиться, сосредоточившись на доработке ПО. Со вторым никому не охота связываться, дескать, мы так никогда не делали, и вообще непонятно, за что браться (всё слишком взаимосвязано, это конструкторов, нескольких электронщиков и оптиков запрячь в итеративный процесс, на 3-4й итерации которого уже что-то начнёт вырисовываться, они привыкли работать каждый по одиночке согласно выданному ТЗ), да и нахрена, если мы и так условиям ТЗ отвечаем! И вообще, штука очень мелкосерийная, так ли много мы керосина сэкономим, сделав её более лёгкой, чтобы стоило об этом вообще задумываться?

View Poll: Персоналка или ноутбук?

Сохранено