ЗМІСТ
ВСТУП
1.КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТИНА
1.1 Призначення вироби
1.2 Технічні характеристики
1.3 Опис конструкції та принципу дії (за схемою електричної принципової)
1.4 Обгрунтування вибору елементної бази
2. РОЗРАХУНКОВА ЧАСТИНА
2.1 Розрахунок ПП
2.1.1 Розрахунок площі ПП
2.1.2 Розрахунок параметрів металізованих отворів
2.2 Обгрунтування компонування ПП
2.3 Обгрунтування трасування ПП
2.4 Розрахунок надійності
3. ТЕХНОЛОГІЧНА ЧАСТИНА
3.1Технологія збірки і монтажу пристрою
3.2 Обгрунтування вибору способів установки елементів
4. ОХОРОНА ПРАЦІ
4.1 Аналіз небезпечних і шкідливих виробничих факторів
4.2 Оцінка санітарних норм умов праці при пайці
5. ВИСНОВОК
СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ
ДОДАТОК
ВСТУП
У виробництві виробів приладобудування, засобів обчислювальної техніки і побутової електроапаратури широко застосовуються друковані плати як засіб, що забезпечує автоматизацію монтажно-складальних операцій, зниження габаритних розмірів апаратури, металоємності і підвищення ряду конструктивних і експлуатаційних якостей виробу.
При виготовленні друкованих плат в залежності від їх конструктивних особливостей та масштабів виробництва застосовуються різні варіанти технологічних процесів, в яких використовуються численні хіміко-технологічні операції та операції механічної обробки.
Електронні обчислювальні машини є одним з найбільш важливих засобів автоматизації виробництва і підвищення якості продукцій, а також служать основою найбільш перспективних технологій. Ефективне використання сучасних обчислювальних і керуючих машин визначає рівень науково-технічного прогресу у всіх галузях промисловості, сільському господарстві, наукових дослідженнях та ін
Отримання високонадійних ЕОМ, що містять велику кількість схемних деталей, вирішується шляхом відмови від використання дискретних елементів заміна їх інтегральними схемами.
Для організації масового виробництва засобів обчислювальної техніки була розроблена Єдина система електронних обчислювальних машин (ЄС ЕОМ). Вона реалізована на мікроелектронної базі, що забезпечує високі експлуатаційні показники і являє собою сімейство програмно-сумісних машин. Серійний випуск машин ЄС ЕОМ було розпочато в 1972 р.
В якості елементної бази використовують надвеликі інтегральні мікросхеми, для розробки яких потрібні потужні системи автоматичного проектування.
Основною особливістю виробництва ЕОМ є використання великої кількості стандартних і нормалізованих елементів, інтегральних схем, радіодеталей і ін Випуск цих елементів у великих кількостях і високої якості - одна з основних вимог обчислювального машинобудування. Важливим питанням, що вирішуються в даний час, є масове виробництво стандартних блоків з використанням нових елементів. Уніфікація окремих елементів створює умови для автоматизації їх виробництва.
Іншою особливістю є висока трудомісткість складальних і монтажних робіт, що пояснюється наявністю великої кількості з'єднань і складністю їх виконання внаслідок малих розмірів контактних з'єднань і високої щільності монтажу.
Підвищення якості та економічності виробництва багато в чому залежить від рівня автоматизації технологічного процесу. Передумови для широкої автоматизації виробництва елементів і блоків ЕОМ забезпечуються високим рівнем технологічності конструкції, широким впровадженням типових і групових технологічних процесів, а також засобів автоматизації.
Мета проекту: придбання досвіду проектування пристроїв обчислювальної техніки.
Завдання проекту:
Розробити друковану плату пристрою управління живлення комп'ютерної системи, зробити вибір і обгрунтування технологічного процесу виготовлення друкованої плати, з вихідними даними до проекту: схема електрична принципова.
Обсяг і зміст розрахунково-пояснювальної записки та графічних робіт провести згідно з технічним завданням. Документація на проектує пристрій повинна бути оформлена відповідно до ЕСКД.
1. КОНСТРУКТОРСЬКА ЧАСТИНА
1.1 Призначення вироби
УУ харчуванням комп'ютерної системи призначена для автоматизації процесу включення і виключення периферійних пристроїв разом із комп'ютером
Дана схема була розроблена з метою спрощення управлінням живлення комп'ютера. Завдяки їй включення і виключення системного блоку, а також всіх додаткових пристроїв введення і виведення інформації (монітора, принтера, сканера, звукової колонки і т.д і т.п) мають окремі лінії живлення будуть включатися і виключатися дистанційно (з підставки під манітор і розташованого в окремому місці виносного пульта.
Так само вона спростить візуальне спостереження за комп'ютером (світлодіоди на лицьовій панелі системного блоку) і доступ до USB входів.
1.2 Технічні характеристики
1. Напруга харчування, не більше 5 В + -10%
2. Споживана потужність, не більше 0,5 Вт;
3. Маса пристрою не більше, 0,3 кг;
4. Середній час напрацювання на відмову не менше 30000 ч.
Умови експлуатації - нормальні кліматичні:
1.Температура навколишнього середовища 20 0 + -5
2. Атмосферний тиск 84 - 107кПа;
3. Відносна вологість 60 ± 15%;
1.3 Опис конструкції та принципу дії
зменшений в порівнянні з вихідним, щоб забезпечити високу швидкість наростання і спаду напруги Vcc. Світлодіод HL 3 - індикатор наявності цієї напруги.
Щоб перетворити програматор в закінчену виріб, в нього доданий вбудований блок живлення (плавка вставка FU 1, трансформатор Т1, вимикач SA 1, діодний міст VD 1 - VD 4). Ємність конденсатора С1, що став згладжуючим, збільшена до 470 мкФ.
Деякі панелі для програмувальних мікросхем на ній суміщені, тому при установці мікросхем слід бути особливо уважним. Конфіденційність XS 2 - XS 5 призначені для МК PICmicro з відповідним числом висновків. Панель XS 6 - для восьмівиводних МК серії PIC 12, а XS 7 - для МК серії PIC 10. У панель XS 8 встановлюють для програмування мікросхеми РПХУ.
Розетка XS 1 DB -9 F знаходиться на кінці кабелю, яким програматор підключають до вилки порту СОМ на системному блоці комп'ютера. Провід на другому кінці цього кабелю зачищені від ізоляції і припаяні до відповідних контактних площадок на платі. Вилка XP 1 - дворядна десятіконтактная IDC-10М, застосовувана на комп'ютерних платах.
1.4 Обгрунтування вибору елементної бази
1.4.1 Обгрунтування вибору резисторів
Застосовувані в пристрої гальванічної розв'язки недротяні постійні резистори (С2-33н), призначені для роботи в колах постійного, змінного струмів і в імпульсних режимах, містять резистивний елемент у вигляді дуже тонкої (десятки частки мікрометра) металевої плівки, обложеної на підставі з кераміки, скла , шаруватого пластику, ситалу або іншого ізоляційного матеріалу. Недротяні постійні резистори менш стабільні в порівнянні з дротяними, але поряд з цим мають менші габарити, їх опір менше залежить від частоти й напруги, вони значно дешевше. Тому в апаратурі недротяні резистори застосовуються значно частіше, ніж дротові.
Мінімальний термін зберігання - 25 років.
Діапазон робочих температур-від-60 º С до +70 º С.
Отже, недротяні постійні резистори типу С2-33н підходять для використання в проектованому пристрої.
1.4.2 Обгрунтування вибору конденсаторів
У пристрої застосовані електролітичні конденсатори К53-4А, призначені для роботи в колах постійного і пульсуючого струмів .. Електролітичні конденсатори К53-4А розраховані на широкий діапазон ємностей і робочих напруг. Мають циліндричну форму і випускаються в трьох конструктивних варіантах - з гнучкими дротяними висновками однакової довжини (неполярні), з висновками різної довжини (короткий висновок плюсової) і з запресованими в пластмасу пелюстковими висновками.
У перших двох варіантах торці заливають герметиком, в третьому вставляють пластикову панель. У всіх випадках циліндри у торців закочують по зовнішній поверхні, в порівнянні з іншими конденсаторами, конденсатори типу К53-4А, більш низьковольтні і мають широкий діапазон номінальної ємності.
Мінімальна напрацювання на відмову, год 10 000
Термін зберігання, років 15
Діапазон робочих температур від-60 º С до +85 º С
Виходячи з параметрів дані конденсатори підходять для застосування їх у пристрої.
1.4.3 Обгрунтування вибору діодів
Для влаштування обрані кремнієві діоди із серії 2Д512А. Діоди
є імпульсними, призначені для роботи в радіотехнічних пристроях, виготовлені в скляному корпусі. Діоди призначені для автоматизованої і ручної збірки (монтажу) апаратури.
Мінімальна напрацювання на відмову, год 80 000
Термін зберігання, років 25
Діапазон робочих температур від -60 º С до +125 º
1.4.4 Обгрунтування вибору оптопар АОД130А
Основне призначення оптопар діодних - використання в якості елементів гальванічної розв'язки в високовольтної електротехнічної та радіоелектронної апаратури. Оформлення - у пластмасовому корпусі. Матеріал - випромінювач на основі арсеніду галію - алюмінію і кремнієвий фотоприймач. Оптопари призначені для автоматизованої і ручної збірки (монтажу) апаратури.
Максимально допустимий вхідний струм, мА 20
Вхідна напруга, В 1,5
Зворотне вхідна напруга, В 3,5
Зворотне вихідна напруга, В 30
Час наростання (спаду) вихідного сигналу, нс, не більше 100
Мінімальна напрацювання на відмову, год 35 000
Термін зберігання, років 12
Діапазон робочих температур від -60 º С до +50 º С
1.4.5 Обгрунтування вибору мікросхем КР 544УД2А
Швидкодіючий операційний підсилювач застосовується для роботи в колах постійного струму та імпульсних режимах.
Оформлення - у пластмасовому корпусі. Мікросхеми призначені для ручного і автоматизованого складання апаратури.
Напруга живлення, В від ± 5 до ± 18
Струм споживання, мА
не менше - 8
не більше +8
Максимальна вихідна напруга, В, не менш +12
Мінімальна вихідна напруга, В, не більше -12
Вхідний струм, нА, не більше 500
Мінімальна напрацювання на відмову, год 50 000
Термін зберігання, років 15
Діапазон робочих температур від -40 º С до +70 º С
Виходячи з параметрів, дані мікросхеми підходять для застосування їх у пристрої гальванічної розв'язки.
Таким чином, елементна база відповідає технічним характеристикам проектованого пристрою гальванічної розв'язки з електричним і експлуатаційних параметрів.
2. РОЗРАХУНКОВА ЧАСТИНА
2.1 Розрахунок друкованої плати
2.1.1 Розрахунок площі друкованої плати
Визначаємо стандартні розміри елементів, які застосовуються в схемі, і зводимо дані в таблицю.
Найменування груп компонентів | Кількість N, шт. | Довжина L, мм | Ширина В, мм | Діаметр D, мм | Площа S = L * В, мм 2 | Площа N елементів S * N, мм 2 | Діаметр висновків d, мм |
Резистори постійні недротяні потужністю 0,125 Вт С2-33н | 8 | 6 | 2 | 12 | 96 | 0,6 | |
Конденсатори оксидно-напівпровідникові К53-4А | 4 | 4 | 3,2 | 12,8 | 51,2 | 0,6 | |
Діоди імпульсні, кремнієві 2Д512А | 3 | 4 | 2,5 | 10 | 30 | 0,56 | |
Мікросхеми КР544УД2А | 2 | 7,5 | 7,5 | 56,25 | 112,5 | 0,55 | |
Оптрон (оптопара діодна) Егуд 130А | 1 | 7,5 | 7,5 | 56,25 | 112,5 | 0,55 | |
З'єднувачі DB9 | 2 |
30,8 | 11 | 338,8 | 677,6 | 0,7 |
1. З таблиці отримуємо сумарну площу S сум .= 1078,8 мм 2
2. Визначаємо настановну площа всіх елементів на платі, якщо
До вуст .= 1,2; Кущ - коефіцієнт установки.
S вуст .= S CУМ .* 1,2
S вуст = 1078,8 * 1,2 = 1294,56 мм 2
3.Определяем площа друкованої плати, яка необхідна для установки елементів з урахуванням відстані між елементами і висновками, а установки елементів з урахуванням відстані між елементами і висновками а також для забезпечення нормальних теплових режимів роботи за формулою S пов .= S вуст / До ісп, . де К в - коефіцієнт використання До ісп = 0,9
S пов = 1438,4 мм 2
4.Определяем площа, необхідну для розміщення елементів кріплення. Приймаємо, що плата встановлюється на чотири штифта. Площа
S шт .= 25 мм 2 * 4 = 100 мм 2
5.Определяем загальну площу друкованої плати
S пл.общ. = S вуст + S пов + S шт = 1294,56 +1438,4 +100 = 2852,96 мм 2
6. Виходячи з отриманої площі, вибираємо ширину плати В = 35мм, тоді довжина плати
L = S пл.общ / В = 2852,96 / 35 = 81,5 мм. Приймаються L = 82мм.
2.1.2 Розрахунок параметрів металізованих отворів
1. Виходячи з діаметрів виводів елементів, які встановлюються на плату (табл.) визначаємо діаметр металізованих отворів, якщо товщина металізованого покриття при металізації гальванічним методом m пок. = 0,005 мм. Зазор між висновком і стінкою металізованого покриття К = 0,2 мм.
2. Елементи, які встановлюють, мають такі діаметри висновків:
d 1 = 0,6 мм
d 2 = 0,6 мм
d 3 = 0,56 мм
d 4 = 0,55 мм
d 5 = 0,55 мм
d 6 = 0,6 мм
3. Діаметри металізованих отворів обчислюємо за формулою
d отв 1 = d 1 +2 * m пок +2 * К, d отв 1 = 0,6 +2 * 0,05 +2 * 0,2 = 1,1 мм
d отв 2 = 0,6 +0,5 = 1,1 мм; d отв 3 = 0,56 +0,5 = 1,06 мм
d отв 4 = 0,55 +0,5 = 1,05 мм; d отв 5 = 0,55 +0,5 = 1,05 мм; d отв 6 = 0,6 +0,5 = 1,1 мм
4.Определяем параметри контактних майданчиків навколо металізованих отворів. Контактні майданчики виконуються у вигляді контактного кільця з обох сторін плати. Необхідна радіальна величина В = 0,55 мм, технологічний коефіцієнт на помилку С = 0,1, тоді d КП1 = d отв 1 +2 * В + С
d КП1 = 1,1 +1,2 = 2,3 мм; d КП2 = 1,1 +1,2 = 2,3 мм
d кп3 = 1,6 +1,2 = 2,26 мм; d кп4 = 1,05 +1,2 = 2,25 мм
d кп5 = 1,05 +1,2 = 2,25 мм; d кп6 = 1,1 +1,2 = 2,3 мм
5.Ісходя з отриманих розмірів металізованих отворів і діаметрів виводів елементів вибираємо технологічно обумовлені розміри металізованих отворів.
Отримані дані записуємо в табл.
N п.п. | Діаметр висновків елемента, мм | Розрахункові дані | Стандартні | ||
Діаметр отв.мм | Діаметр к.площадкі, мм | Діаметр відп. мм | Діаметр к.площадкі, мм | ||
1 | 0,6 | 1,1 | 2,3 | 0,9 | 2,3 |
2 | 0,6 | 1,1 | 2,3 | 0,9 | 2,3 |
3 | 0,56 | 1,06 | 2,26 | 0,9 | 2,3 |
4 | 0,55 | 1,05 | 2,25 | 0,9 | 2,3 |
5 | 0,55 | 1,05 | 2,25 | 0,9 | 2,3 |
6 | 0,6 | 1,1 | 2,3 | 0,9 | 2,3 |
Конструктивні параметри друкованого монтажу відповідають вимогам, що пред'являються до плат третього класу точності:
- Розміри кожного боку друкованої плати повинні бути кратні 2,5 мм, при довжині до 100 мм.
- Мінімальна ширина друкарських провідників 0,25 мм.
- Мінімальний гарантійний поясок навколо діаметра отвору 0,1 мм.
2.2 Обгрунтування компонування друкованої плати
Компонування друкованої плати - це процес, при якому знаходять оптимальне розміщення навісних елементів і ІМС на друкованій платі. Вимоги компонування: забезпечити оптимальну щільність розташування компонентів;-виключити помітні паразитні електричні взаємозв'язку, що впливають на технічні характеристики виробу. Компонування можна виконувати вручну або з використанням САПР. Ручну компонування зазвичай виконують з допомогою шаблонів елементів, що встановлюються на платі, виготовлених з паперу або з іншого матеріалу. Шаблони виконують в тому ж масштабі, в якому оформлявся креслення друкованої плати. Ці шаблони розміщують на аркуші паперу або іншого матеріалу з нанесеною координатною сіткою і шукають таке розташування елементів, при якому довжина з'єднують їх провідників мінімальна. У результаті компонування знаходять положення контактних майданчиків для підключення всіх елементів. Автоматична компонування виконується за допомогою програми Р-СА D і графічного редактора. Вимоги до габаритних розмірів плат визначаються технологією їх виготовлення. Розміри ПП повинні бути економічно доцільні (істотно обмеження на типорозміри з метою стандартизації інструментів і пристосувань). Відхилення від прямокутної форми і створення пазів у зовнішньому контурі призводить до підвищених виробничих витрат і неповного використання вихідних матеріалів. Розміри ПП повинні відповідати ГОСТ 10317-72, в якому рекомендовано 74 типу плат із співвідношенням сторін від 1 до 1 до 2 до 1. Максимальна ширина не повинна перевищувати 500 мм. Рекомендована товщина в мм: 0,8; 1; 1,5; 2; 2,5; 3. Друковану плату зі встановленими на ній електрорадіоелементами називають друкованим вузлом.
Якщо ЕРЕ мають штирові висновки, то їх встановлюють в отвори друкованої плати і запаюють. Якщо корпус ЕРЕ має планарні висновки, то їх припаюють до відповідних контактних площадок внахлест. ЕРЕ з штирові висновками потрібно встановлювати на плату з одного боку (для плат з односторонньою фольгою - на боці де немає фольги). Це забезпечує можливість використання високопродуктивних процесів пайки, наприклад пайку «хвилею». Для ЕРЕ з планарними висновками пайку «хвилею» застосовувати не можна. Тому їх можна розташовувати з двох сторін друкованої плати. При цьому забезпечується більша щільність монтажу, так як на одній і тій же платі можна розташувати більшу кількість елементів. При розміщенні ЕРЕ на друкованій платі необхідно враховувати наступне:
1) Напівпровідникові прилади та мікросхеми не слід розташовувати близько до елементів, що виділяють велику кількість теплоти, а також до джерел сильних магнітних полів (постійним магнітів, трансформаторів та ін);
2) Має бути передбачена можливість конвекції повітря в зоні розташування елементів, що виділяють велику кількість теплоти;
3) Повинна бути передбачена можливість легкого доступу до елементів, які підбирають при регулюванні схеми.
Якщо елемент має електропровідної корпус і під корпусом проходить провідник, то необхідно передбачити ізоляцію корпусу або провідника. Ізоляцію можна здійснювати надяганням на корпус елемента трубок з ізоляційного матеріалу, нанесенням тонкого шару епоксидної смоли на плату в зоні розташування корпусу (епоксидна маска), наклеюванням на плату тонких ізоляційних прокладок. Від правильного розташування корпусів мікросхем на друкованій платі залежать такі параметри ЕОМ як габарити, маса, надійність, перешкодостійкість.
Крок установки інтегральних мікросхем визначається необхідною щільністю компоновки, температурними режимами роботи компонентів на платі, методом розробки топології ПП (ручна, машинна), типом корпусу і складністю електричної схеми. Рекомендований крок установки ІМС -2,5 мм. Зазори між корпусами повинні бути не менше 1,5 мм. ІМС шнуром висновками розташовуються з одного боку друкованої плати, тому що монтаж штирьковим висновків проводиться в наскрізні отвори, причому кінці висновків виступають на зворотну сторону плати. Корпуси ІМС міцно утримуються на платі запаяними висновками і витримують практично будь-які механічні дії.
2.3 Обгрунтування трасування друкованої плати
Трасування друкованої плати - це проведення провідників, що з'єднують майданчики, так, щоб вони мали мінімальну довжину, і мінімальне число переходів на інші верстви з метою усунення перетинів.
Креслення друкованих плат виконують на папері має координатну сітку, нанесену з певним кроком. Наявність сітки дозволяє не ставити на кресленні розміри на всі елементи друкованого провідника. При цьому по сітці можна відтворити малюнок друкованої плати при виготовленні фотооригіналів, з яких виготовлятимуть шаблони для нанесення малюнка плати на заготовку. Координатну сітку наносять на креслення з кроком 2,5 або 1,25 мм. Крок 1,25 мм. застосовують у тому випадку, якщо на плату встановлюють многовиводние елементи з кроком розташування висновків 1,25 мм. Центри монтажних і перехідних отворів повинні бути розташовані у вузлах (точках перетину ліній) координатної сітки. Якщо установлюваний на друковану плату елемент має два і більше виведення, відстань між якими кратно кроку координатної сітки, то отвори під всі такі висновки повинні бути розташовані у вузлах сітки. Діаметр отворів у друкованій платі повинен бути більшого діаметра вставляється в нього виведення, що забезпечить можливість вільної установки електрорадіоелементів. При діаметрі виведення до 0,8 мм діаметр неметалізовані отвори роблять на 0,2 мм більше діаметра виведення; при діаметрі висновку більше 0,8 мм - на 0,3 мм більше.
Діаметр металізованого отвору залежить від діаметру вставляється в нього виводу і від товщини плати. Пов'язано це з тим, що при гальванічному осадженні металу на стінках отвору малого діаметра, зробленого в товстій платі, товщина шару металу вийде нерівномірною, а при великому відношенні довжини до діаметра деякі місця можуть залишитися непокритими. Діаметр металізованого отвору повинен становити не менше половини товщини плати. Отвори на платі потрібно розташовувати таким чином, щоб відстань між краями отворів було не менше товщини плати. В іншому випадку перемичка між отворами не буде мати достатньої механічної міцності.
Щоб забезпечити надійне з'єднання металізованого отвору з друкованим провідником, навколо отвору роблять контактну майданчик. Контактні майданчики отворів рекомендується робити у формі кільця.
Друковані провідники рекомендується виконувати прямокутної конфігурації, розташовуючи їх паралельно лініям координатної сітки.
Провідники на всьому їх протязі повинні мати однакову ширину. Якщо один або кілька провідників проходять через вузьке місце, ширина провідників може бути зменшена. При цьому довжина ділянки, на якому зменшена ширина, повинна бути мінімальною.
Слід мати на увазі, що вузькі провідники (шириною 0,3 - 0,4 мм) можуть відшаровуватися від ізоляційного основи при незначних навантаженнях. Якщо такі провідники мають велику довжину, то слід збільшувати міцність зчеплення провідника з основою, маючи в своєму розпорядженні через кожні 25 - 30 мм по довжині провідника металізовані отвори або місцеві розширення типу контактної площадки з розміром 1х1мм або більше. Якщо провідник проходить у вузькому місці між двома отворами, то потрібно прокладати його так, щоб він був перпендикулярний лінії, що з'єднує центри отворів. При цьому можна забезпечити максимальну ширину провідників і максимальна відстань між ними. Екрани й провідники завширшки понад 5 мм слід виконувати з вирізами Пов'язано це з тим, що при нагріванні плат в процесі з ізоляційного підстави можуть виділятися гази. Якщо провідник або екран має велику ширину, то гази не знаходять виходу і можуть вспучітся фольгу Ділянки плати, за якими не повинні проходити друковані провідники, обводять штрихпунктирной лінією і відповідні вказівку роблять в технічних вимогах. Зенковки на отворах графічно не показують. Крім перерахованих даних в технічних вимогах креслення повинно бути зазначено:
А) Номер ГОСТу або ТУ, яким повинна відповідати плата;
Б) Крок координатної сітки;
В) Вказівки про гальванічному покритті провідників друкованої плати, наприклад: «Друкований монтаж сріблиться Ср 9».
Г) Спосіб виготовлення друкованої плати.
Для поверхонь друкованої плати, які в процесі виготовлення піддаються механічній обробці (контур плати, отвори, пази, і т.п.), встановлюють норму на шорсткість.
Розміри на кресленні друкованої плати вказують одним з наступних способів: за допомогою розмірних і виносних ліній; нанесенням координатної сітки в прямокутної або в полярній системі координат; комбінованим способом.
При завданні розмірів координатної сітки її лінії нумерують. Провідники шириною більше 2,5 мм можна зображати двома лініями, при цьому, якщо вони збігаються з лініями координатної сітки, числове значення ширини на кресленні не вказують. Окремі елементи малюнка друкованої плати можна виділяти штрихуванням, чорнінням. Круглі отвори, що мають зенковки, і круглі контактні майданчики з круглими отворами зображують однією колом.
2.4 Розрахунок надійності
Надійність - властивості апаратури зберігати свої вихідні параметри в певних умовах експлуатації. Розрахунок надійності полягає у визначенні показників надійності вироби за відомими характеристиками надійності складових компонентів і умов експлуатації.
Надійність є комплексним властивістю, що обумовлюється безвідмовністю, довговічністю, ремонтопридатністю і сохраняемостью.
До основних показників надійності належать: імовірність безвідмовної роботи Р (t), інтенсивність відмов λ (t), середній час безвідмовної роботи T СР
Імовірність безвідмовної роботи - це ймовірність того, що в заданому інтервалі часу або в межах заданої напрацювання не відбудеться жодної відмови.
Розрахунок ймовірності безвідмовної роботи проводиться за формулою:
Р (t) = е - גּ * t, де λ у - сумарна інтенсивність відмов з урахуванням умов експлуатації.
t - час, необхідний безвідмовної роботи (10.000ч)
Інтенсивність відмов показує, яка частина елементів, по відношенню до загальної кількості справно працюючих в середньому виходить з ладу в одиницю часу. Інтенсивність відмов визначається за формулою:
λ 0 = Σ λ iе N i,
де λ iе - інтенсивність відмов i елемента, N i - число елементів.
Напрацювання на відмову Т о - середній час роботи виробу між сусідніми відмовами. Т о = 1 / λ 0
Виконаємо розрахунок надійності пристрою гальванічної розв'язки, що працює в стаціонарних умовах, визначимо ймовірність безвідмовної роботи за 10.000 год і середній наробіток до першої відмови.
Найменування і кількість елементів, що входять в пристрій, електричні і теплові режими їх роботи зведемо в таблицю
ННаіменованіе і тип елемента | Позначення в схемі | Кількість елементів, n | Інтенсивність відмов номінальна λ про i · 10 ~ 6 1/час | Режим роботи | Поправочний коефіцієнт α i | Інтенсивність відмов дійсна | ||
Коеф. Навантаження K н | Температура, ° С | Для одного елемента α i λ про i · 10 ~ 6 1/час | Для n i елементів n i α i λ про i · 10 ~ 6 1/час | |||||
Ррезістори ппостоянние ннепроволочние С2-33-0, 125 | R1-R8 | 8 | 0, 4 | 0,6 | 50 | 0.62 | 0,24 | 1.92 |
Конденсатори оксидно-напівпровідникові К53-4А | C1-C4 | 4 | 2,4 | 0,6 | 50 | 0.36 | 0,86 | 3.44 |
Діоди імпульсні кремнієві 2Д512 | VD1-VD3 | 3 | 0,6 | 0,7 | 50 | 0.94 | 0.56 | 1.68 |
Мікросхеми КР544УД2А | DA1, DA2 | 2 | 0,3 | 0,5 | 50 | 0.3 | 0.6 | |
Оптрон АОД130А | U1 | 1 | 0,3 | 0.5 | 50 | 0.3 | 0.7 | |
З'єднувачі | DB9 | 2 | 0,14 | 50 | 0.14 | 0.3 | ||
Друкована плата | 1 | 0,7 | 50 | 0.7 | 0.28 | |||
Пайки | 61 | 0,004 | 50 | 0.004 | 0.244 | |||
Сумарну інтенсивність відмов визначимо за формулою:
λ в = Σ λ про i * α i = (1,92 +3,44 +1,68 +0,6 +0,7 +0,3 +0,28 +0,244) = 9,164 ∙ 10 ~ 6 1/час
2. З огляду на умови експлуатації, помножимо λ на поправочний коефіцієнт для стаціонарних умов-2, 7
λ у .= 2,7 * 9,164 * 10 ~ 6 = 24,73 * 10 ~ 6 1/час
Імовірність безвідмовної роботи пристрою розв'язки для t = 10000ч.
буде:
Ру (10000) = е -24,73 * 10 ~ 6 * 10000 = е -0,24 = 0,76
4. Середнє напрацювання на відмову пристрої розв'язки
5. Тср.уст .= 1 / λ в = 1 / 24, 73 * 10 ~ 6 = 40880ч.
Середній час напрацювання на відмову відповідає заданому в технічному завданні, отже, вимоги надійності виконані.
3. ТЕХНОЛОГІЧНА ЧАСТИНА
3.1 Технологія складання і монтажу пристрою
Технологічний процес це частина виробничого процесу, що представляє собою сукупність дій людей і знарядь виробництва, в результаті яких сировина, матеріали, напівфабрикати і комплектуючі на підприємстві перетворюються на готову продукцію.
Сукупність дій збирача з установки і з'єднання в заданій послідовності окремих деталей і вузлів для отримання готового виробу або його частини називається складальним процесом.
Основні операції технології складання і монтажу пристрою:
- Вхідний контроль;
- Підготовка комплектуючих до монтажу;
- Складання і монтаж комплектуючих на друковану плату;
Вхідний контроль - техпроцес перевірки надходять на завод комплектуючих деталей: а) За зовнішнім виглядом; б) Вибірковий контроль габаритних і настановних розмірів;
в) Перевірка технологічних властивостей (паяемости, зварювання);
г) Перевірка статичних параметрів (напруги харчування, споживану потужність) при нормальних кліматичних умовах, підвищених і знижених температурах;
д) Проведення електротермотреніровкі при підвищеній температурі протягом 68 годин.
Для виконання операції вхідного контролю використовується універсальна і спеціальна вимірювальна апаратура, що відповідає вимогам методик випробувань, наведених у технічних умовах і ГОСТах на елементи. Підготовка комплектуючих ЕРЕ та ІС включає наступні операції:
а) розпакування, зачистка, лудіння, формування, обрізка висновків елементів;
б) розміщення комплектуючих в технологічній тарі в кількості, необхідній для виконання виробничого завдання;
Вибір технологічного обладнання та оснащення для виконання підготовчих операцій визначається умовами виробництва, і вартістю.
Наприклад, при дрібносерійному виробництві підготовка елементів проводиться вручну, при масовому виробництві на установках комплексної підготовки з об'єднанням 2-ух і більш операцій.
Збирання і монтаж комплектуючих на друковану плату складається з наступних операцій:
а) Подача компонентів до місця установки;
б) Орієнтація висновків щодо монтажних отворів і контактних майданчиків;
в) Сполучення зі складальними елементами і фіксація в необхідному положенні.
У залежності від характеру виробництва збірка може виконуватися вручну, або автоматизованим способом.
При розробці технологічного процесу складання друкованої плати пристрої гальванічної розв'язки пропоную застосувати спосіб, при якому підготовка і установка елементів здійснюється вручну, а пайка проводиться на механізованої установці - пайка хвилею припою.
Цей варіант є найбільш ефективним і доцільним у відповідності із застосовуваним обладнанням, наявними на даному підприємстві. Для пайки дефектних з'єднань і пайки висновків радіоелементів, встановлюваних після пайки хвилею припою, використовується електропаяльника ЕПСІ-40/36В. Відповідно складального креслення в якості припою використовується олов'яно-свинцевий припій марки ПОС-61 ГОСТ 21931-76. Флюс використовується без - ФКСп. Для видалення залишків флюсу застосовується спирто-бензинова суміш.
Ручне складання економічно вигідна при дрібносерійному виробництві. Переваги: можливість візуального контролю, що дозволяє використовувати великі допуски на розміри контактних площадок і монтажних отворів, робить можливим виявлення дефектів друкованих плат і компонентів.
3.2 Обгрунтування вибору способу установки елементів
Установку конденсаторів К53-4 на друковану плату виробляємо впритул, без зазору, за варіантом І а ОСТ4.010.030-81, так як під корпусом конденсатора немає друкованих провідників. Установчий розмір - 7,5 мм. Резистори С2-33н-0, 125 і діоди 2Д512А встановлюємо з зазором над платою за варіантом ІІ а з установочними розміром - 10мм.
При установці конденсаторів і діодів «плюсові» висновки орієнтуємо у відповідні монтажні отвори. Мікросхеми КР544УД2А і діодний оптрон АОД130А без формування висновків встановлюємо на друковану плату з зазором 1 +0,5 мм, забезпечуваним конструкцією висновків. Крок установки кратний 2,5 мм. Виїмка на корпусах мікросхем і оптрона з боку першого висновку.
Застосування друкованого монтажу, в порівнянні з об'ємним, дозволяє полегшити настройку апаратури і виключити можливість помилок при її монтажі, зменшити габаритні розміри апаратури, поліпшити умови відведення тепла, забезпечити інші конструктивно-технологічні переваги. Технологічні карти процесу складання пристрою гальванічної розв'язки наведено у додатку.
4.ОХРАНА ПРАЦІ
4.1 Аналіз небезпечних і шкідливих виробничих факторів
До основних шкідливих і небезпечних факторів, що впливають на людей, зайнятих на виробництві радіоелектронної апаратури (далі РЕА), можна віднести: Погана освітленість робочої зони (умови освітленості виробничих приміщень повинні відповідати нормам, зазначеним у СНиП II-4-79/85); Підвищені рівні електромагнітних випромінювань (рівні випромінювань і полів повинні відповідати ГОСТ 12.2.006-87); Небезпека ураження електричним струмом; Незадовільні параметри мікроклімату робочої зони у виробничих приміщеннях повинні відповідати нормам, зазначеним у ГОСТ 12.1.005-88 і ДСН 3.3.6.042- 99; Вміст у повітрі робочої зони шкідливих речовин різного характеру впливу в концентраціях, що перевищують гранично допустимі (гранично-допустима концентрація (ГДК) шкідливих речовин в повітрі робочої зони повинні відповідати нормам, зазначеним у ГОСТ 12.1.005-88 і ГОСТ 12.1.007 -80); Підвищений рівень шуму на робочому місці (припустимі рівні звукового тиску в октавних смугах частот, рівні звуку та еквівалентні рівні звуку на робочих місцях) повинен відповідати санітарним нормам допустимих рівнів шуму на робочих місцях ДСН 3.3.6.037-99; Підвищена напруженість електричного поля промислової частоти на робочому місці (напруженість електричних полів промислової частоти на робочих місцях повинна відповідати нормам, зазначеним у ГОСТ 12.1.002-88); Вплив шкідливих факторів впливу моніторів ПК (ДСанПіН 3.3.2.007-98).
4.2 Оцінка санітарних норм умов праці при пайці
Питоме утворення аерозолю свинцю при пайку становить 0,02 ... 0,04 мг/100 пайок. До складу припою входить олово (Sn) в кількості 60-62% і свинець (Рb) у кількості 38-40%. Флюс складається із соснової каніфолі (С2Н3ООН2) у кількості 15-28%, і етилового спирту (С2Н5ОН) у кількості 72-85%. Свинець є надзвичайно небезпечною речовиною (клас 1), відповідно до ГОСТ 12.1.005-88. ГДК в повітрі робочої зони 0,01 мг / м 3. Олово є речовиною помірковано небезпечною (клас 3). ГДК в повітрі робочої зони 10мг/м3. Спирт етиловий є малонебезпечних речовиною (клас 4). ГДК в повітрі робочої зони 1000мг / м3.
Робочі місця повинні бути обладнані припливно-витяжною вентиляцією.
ВИСНОВОК
У даному курсовому проекті розроблено пристрій гальванічної розв'язки, призначене для передачі сигналів без спотворення від комп'ютера до периферійних пристроїв. Пристрій відповідає технічним характеристикам завдання. У конструкторської частини зроблено вибір елементної бази пристрою згідно зі схемою електричною принциповою, проведений розрахунок площі друкованої плати і параметрів металізованих отворів, а також розрахунок надійності пристрою. Обраний спосіб установки елементів і розроблені технологічні карти процесу складання плати пристрої та паяння на механізованої установці «хвиля припою».
Передумови для створення високоякісних надійних приладів і пристроїв, що випускаються з мінімальними виробничими витратами, визначаються в першу чергу технологією. Інформаційна, особливо електронно-обчислювальна техніка ставить перед технологією виготовлення радіоелектронної апаратури найбільш складні завдання.
Підвищення якості та економічності виробництва багато в чому залежить від рівня автоматизації технологічного процесу. Передумови для широкої автоматизації виробництва елементів і блоків ЕОМ забезпечуються високим рівнем технологічності конструкції, широким впровадженням типових і групових технологічних процесів, а також засобів автоматизації.
Автоматизація розвивається в напрямку від автоматизації окремих операцій (установка елементів, пайка, зварювання та ін) до широкого використання автоматизованих ліній.
СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ
1. Петриков В. М. Уроки радіотехніки. - СПб.: КОРОНА Принт, 2000р.
2. Білібін К. І., Шахно В. А. Конструкторсько-технологічне проектування електронної апаратури: Учеб. для техн. Вузов.2005г.
3. Угрюмов Є. П. Цифрова схемотехніка. - СПб.: БХВ-Петербург, 2002р
4. Фрумкін Г.Д. Розрахунок і конструювання радіоелектронної апаратури. Москва «Вища школа» 1985р.
5. Парфьонов Є.М. Проектування конструкцій радіоелектронної апаратури. Москва «Радіо і зв'язок» 1989р.