Дипломная работа: Разработка зарядного устройства

Дипломная работа: Разработка зарядного устройства

Содержание

Введение

1.  Общая часть.

  Анализ технического задания

  Описание электрической схемы

  Особенности данного типа микропроцессора (PIC12F675)

2.  Исследовательская часть

  Обоснование выбора элементов:

2.2.1 Обоснование выбора транзистора

 2.2.2 Обоснование выбора диодов

 2.2.3 Обоснование выбора резистора

2.2.4 Обоснование выбора конденсатора

 2.2.5 Обоснование выбора микросхем

3. Расчетная часть

3.1 Расчет надежности

3.2 Расчет узкого места

3.3 Расчет катушки индуктивности

4. Конструкторская часть

4.1 Обоснование разработки трассировки печатной платы

4.2 Обоснование разработки компоновки печатной платы

5. Технологическая часть

5.1 Изготовление печатной платы

6. Организационная часть

6.1 Организация рабочего места оператора при эксплуатации электронной аппаратуры

7. Экономическая часть

7.1 Расчет себестоимости

8. Охрана труда

9. Техника безопасности при эксплуатации электронной аппаратуры

Литература

Приложение (перечень элементов)

Введение

Предметом радиоэлектронной техники является теория и практика применения электронных, ионных и полупроводниковых приборов в устройствах, системах и установках для различных областей народного хозяйства. Гибкость электронной аппаратуры, высокие быстродействия, точность и чувствительность открывают новые возможности во многих отраслях науки и техники.

Развитие электроники после изобретения радио можно разделить на три этапа: Радиотелеграфный, радиотехнический и этап электроники.

К характерной особенности современной техники относится широкое внедрение методов и средств автоматики и телемеханики, вызванное переходом на автоматизированное управление. Непрерывно усложняются функции, выполняемые системами автоматизированного управления, а относительная значимость этих систем в процессе производства непрерывно возрастает.

Первое направление связано с постепенным усложнением систем телемеханики за счёт как усложнения структур и увеличения потоков информации, так и увеличения удельного веса процессов обработки информации, второе- с внедрение вычислительной техники в управление производством и разработкой для целей оперативного управления комплекса устройств, называемых внешними устройствами вычислительных машин. Система внешних устройств ЭВМ, расположенных на расстоянии, представляет собой в основном систему телемеханики многопроводную или двухпроводную в зависимости от способов передачи информации (включая устройства передачи данных).

В связи с широким развёртыванием работ по созданию крупных автоматизированных информационных систем, работающих с цифровыми вычислительными машинами, получивших название автоматизированные системы управления (АСУ), значение систем телемеханики и потребность в них существенно возрастают. В тех случаях, когда объекты территориально разобщены и требуется автоматическая телепередача информации, системы телемеханики выполняют функции систем автоматического сбора и передачи для АСУ информации с нижних ступеней контроля и управления.

Первое направление связано с постепенным усложнением систем телемеханики за счёт как усложнения структур и увеличения потоков информации, так и увеличения удельного веса процессов обработки информации, второе- с внедрение вычислительной техники в управление производством и разработкой для целей оперативного управления комплекса устройств, называемых внешними устройствами вычислительных машин. Система внешних устройств ЭВМ, расположенных на расстоянии, представляет собой в основном систему телемеханики многопроводную или двухпроводную в зависимости от способов передачи информации (включая устройства передачи данных).

1. Общая часть

1.1. Анализ технического задания

Напряжение питания (В) ……………………………………… 12 – 15

Потребляемый ток, не более (А) ………………………………….. 0.4

Ток зарядки и разрядки, (А) ……………………………………… 0.3

Максимальная регистрируемая емкость (А.ч) …………………. 9,99

Ток зарядки и разрядки, (А) ……………………………………… 0.1

Данное зарядное устройство (ЗУ) автоматизирует процесс зарядки аккумуляторов. Если аккумулятор не разряжен до напряженния 1 вольт, оно проведет его разрядку до этого напряжения и только потом начнется зарядка. По ее окончанию ЗУ проверит работоспособность аккумулятора и, если он неиспрвен, подаст соответствующий сигнал.

1.2. Описание схемы электрической принципиальной

Предлагаемое ЗУ предназначено для одновременной независимой зарядки трех Ni-Cd или Ni-Mn аккумуляторов типоразмера АА или ААА током 0,23А. Оно разработано на основе аналогичной конструкции с целью упрощения в нем применен микроконтроллер со встроенным аналога – цифровым преобразователем. Принципиальная схема собственно ЗУ состоит из узла управления и трех одинаковых по схеме разрядно-зарядных ячеек А1-А2. Для его питания применен сетевой импульсный блок питания.

Узел управления собран на микроконтроллере PIC12F675 и регистре IN74HC164N. Выбор МК PIC12F675 обусловлен наличием встроенного аналого-цифрового преобразователя и невысокой стоимостью.

Типичным представителями PIC производством фирмы Microsoft PIC контроллеры применяются в системах высокоскоростного управления автомобилями и электрическими двигателями, приборах бытовой электроники, телефонных приставках с АОН, системах охраны с оповещением по телефонной линии АТС.

Почти во всех контроллерах есть система прерываний источника прерываний, для которых могут служить переполнение таймеров или изменения соответствий сигналов на некоторых входах БИС.

В PIC - контроллерах предусморенна защита ПЗУ, которая предотвращает нелегальное копирование данных.

Каждая разрядно-зарядная ячейка состоит из стабилизатора тока на микросхеме с токозадающим резистором, электронных ключей на транзисторах. В БП резистор R1 ограничивает пусковой ток. Диодный мост выпрямляет напряжение сети, а фильтр сглаживает пульсации выпрямленного напряжения. Преобразователь напряжения собран на микросхеме TNY264Р и работает на частоте около 132кГц.

После подачи МК на DD1 последовательно проверяет наличие подключенных к ячейки аккумуляторов. При отсутствии напряжения на гнезде XS1 МК DD1 «Делает вывод», что аккумулятор не установлен и переходит к анализу следующей ячейки.

Когда аккумулятор подключен, МК DD1 измеряет его напряжение, и если оно более 1Вольта, ячейка включается на режиме разрядки. На выводе 5 регистра DD2 появляется высокий уровень напряжения, открывается транзистор и через него протекает ток разрядки 100мА. Как только напряжение аккумулятора станет менее 1В МК DD1 выключит режим разрядки и светодиод погаснет. Высокий уровень появиться на выводе 6 регистра DD2, откроются транзисторы и начнется зарядка аккумулятора при этом загорится светодиод, информируя о том, что началась зарядка аккумулятора.

1.3 Особенности данного типа микропроцессора PIC12F675

Вычисляемый переход

Вычисляемый переход может быть выполнен командой приращения к регистру PCL (например, ADDWF PIC). При выполнении табличного чтения вычисляемым переходом следует заботиться о том, чтобы значение PCL не пересекло границу блока памяти (каждый блок 256 байт).

Стек

PIC12F675 имеет 8- уровневый 13-зарядный аппаратный стек. Стек не имеет отображения на память программ и память данных, нельзя записать или прочитать данные из стека. Значение счетчика команд заносится в вершину стека при выполнении инструкции перехода на подпрограмму (CALL) или обработки прерываний. Чтение из стека и запись в счетчик команд PC происходит при выполнении инструкций возвращения из подпрограммы или обработки прерываний (RETURN, RETLW, RETFIE), при этом значение регистра PCLHT не измениться.

Стек работает как циклический буфер. После 8 записей в стек, девятая запись запишется вместо первой, а десятая запись заменит вторую и так далее.

Примечание:

1.  В микроконтроллере не имеется никаких указателей о переполнении стека.

2.  В микроконтроллере не предусмотрено команд записи/чтение из стека, кроме команд вызова/возвращения из подпрограмм (CALL, RETURN, RETLW и RETFIE) или условий перехода по вектору прерывании.

Порты ввода вывода

Некоторые каналы портов ввода/вывода мультиплицированы с периферийными модулями микроконтроллера. Когда периферийный модуль включен, вывод не может использоваться как универсальный канал ввода/вывода.

Регистры PORTA и TRISA

PORTA – 6-разрядный порт ввода вывода. Все каналы имеют соответствующие биты направления в регистре TRISA, позволяющие настраивать канал как вход или выход. Запись '1' в TRISA переводит в соответствующий выходной буфер в 3-е состояние. Запись в '0' в регистр TRISA определяет соответствующий канал как выход, содержимое защелки PORTA передается на вывод микроконтроллера (если выходная защелка подключена к выводу микроконтроллера).

Чтение регистра PORTA возвращает состояние на выводах порта, а запись производится в защелку PORTA. Все операции записи в порт выполняются по принципу «чтение - модификация - запись», т.е. сначала производится чтение состояния выводов порта, затем изменение и запись в защелку.

RA4 – имеет триггер Шмидта на входе и открытый сток на выходе, мультиплицирован с тактовым входом TOCKI. Все остальные каналы PORTA имеют TTL буфер на входе и полнофункциональные выходные КМОП буферы.

Каналы PORTA мультиплицированы с аналоговыми входами АЦП и аналоговым входом источника опорного напряжения. Биты управления режимов работы каналов порта ввода/вывода PORTA находятся в регистре ADCON1.

Примечание. После сбора по включению питания выводы настраиваются как аналоговые входы, а чтение дает результат '0'.

Проверка записи

В микроконтроллере PIC12F675 аппаратно не проверяется значение. Сохраненное при записи. Рекомендуется поверять фактически записанное значение контрольным чтением. Особенно проверку записи необходимо выполнять при возможном исчерпании гарантированного числа циклов стирания/записи.

Защита от случайной записи

Существуют условия при которых запись данных в EEPROM память или во FLASH память программ не будет выполнена. В микроконтроллере PIC12F675 предусмотрены различные виды защиты от случайной записи. При включении питания сбрасывается в '0' бит WREN и во время счета таймера по включению питания PWRT (если он включен) запись запрещена. Обязательная последовательность команд, бит WREN предотвращают случайную запись при сборе микроконтроллера или сбое программы.

Защита записи FLASH памяти программ.

В слове конфигурации размещен бит защиты записи во FLASH память программ командами микроконтроллера. Состояние этого бита может быть изменено только в режиме программирования микроконтроллеров PIC12F675 по протоколу ICSP. Эта защита может быть включена только полным стиранием памяти микроконтроллера. Защита записи влияет на операцию чтения FLASH программ.

2. Исследовательская часть

2.1 Обоснование выбора элементов схемы

2.1.1 Обоснование выбора транзисторов

Произведём выбор наиболее подходящего полупроводникового прибора из ниже приведённого списка.

Таблица 3.1

Выбираем транзистор с наибольшей мощностью и высокой частотой типа КТ 972А.

Таблица 3.2

Выбираем транзистор с малой мощностью и высокой частотой типа КТ 315Г.

Таблица 3.3

Выбираем транзистор с высокой мощностью и высокой частотой типа КТ 973А.

2.1.2 Обоснование выбора диодов

Диоды VD1 1n5822 и стабилитрон VD2 Bzx79-В8V2 кремниевые.

Они удовлетворяют всем поставленным требованиям, они дешевые и очень экономичны по питанию.

Импортный диодный мост RS207 мы заменим нашим КДС111А.

Его постоянное прямое напряжение при I = 100мА и:

При температуре окружающей среды +25°С---------1,2В

При температуре окружающей среды -60°С --------- 1.3В.

Постоянный обратный ток Uобр.= Uобр.макс не более:

При температуре окружающей среды 25°С -----------3мкА

При температуре окружающей среды 85°С -----------50мкА

Данный диодный мост соответствует по всем параметрамю по этому свой выбор я остановлю на нем.

Светодиод АЛ307ЖМ арсенитгалевый светодиод для нашей схемы подойдет любой. Так как он используется в данной схеме как нндикатор то возьмем красный.

2.2.3. Обоснование выбора резисторов

Все резисторы выбираются по требуемому номинальному значению и мощности. Иногда в особо точных схемах учитывается допустимое отклонение от номинальной величины сопротивления. Допустимое отклонение от номинальной величины сопротивления зависит от типа резистора: композиционный, проволочный, угольный. Выбирая резисторы по мощности, определяется мощность рассеяния на каждом резисторе отдельно по формуле P=UI, P=U2/R, P=I2R, выведенные из закона Ома. Полученная величина увеличивается вдвое. Исходя из полученных значений, выбирают, резисторы эталонных мощностей: 0,125, 0,25, 0,5 ,1, 2 ,5, 10Вт и т.д.

Металлооксидные резисторы содержат резистивный элемент в виде очень тонкой металлической пленки, осажденной на основании из керамики, стекла, слоистого пластика, ситалла или другого изоляционного материала. Металлопленочные резисторы характеризуются высокой стабильностью параметров, слабой зависимостью сопротивления от частоты и напряжения и высокой надежностью. ТКС резисторов типов МТ и ОМЛТ не превышает 0,02%. Уровень шумов резисторов группы А не более 1мкВ/В, группы Б – не более 5 мкВ/В.

2.2.4. Обоснование выбора конденсаторов

При выборе конденсаторов для радиоэлектронных устройств, приходиться решать одну из противоположных по своему характеру задач. Прямая задача – по известному стандартному напряжению конденсатора найти максимально допустимые значения переменной и постоянной составляющих рабочего напряжения. Обратная задача заключается нахождения типа и стандартного напряжения конденсаторов по рабочему режиму.

Под номинальным напряжением понимается наибольшее напряжение между обкладкам конденсатора, при котором он способен работать с заданной надёжностью в установленном диапазоне рабочих температур. Номинальное напряжение, оговоренное стандартами, называется стандартным напряжением – оно маркируется на конденсаторах, выпускаемых согласно действующих стандартов. Под рабочим напряжением подразумевается значения постоянного и переменного напряжения, которые действуют на конденсаторе при его работе.

Прямая задача нахождения рабочего напряжения по стандартному решается с помощью условий, оговоренных в действующих стандартах. Однако эти условия справедливы лишь для тех случаев, когда переменная составляющая (пульсация) напряжения на конденсаторе меняется по закону гармонического колебания.

Для решения обратной задачи – нахождения типа и стандартного напряжения конденсатора по рабочему режиму, необходимо вначале найти минимальное напряжение, а затем выбрать ближайшее к нему стандартное значение.

Величина рабочего напряжения конденсатора ограничивается тремя требованиями:

а) конденсатор не должен перегреваться;

б) перенапряжение на нём недопустимо;

в) он должен быть защищён от прохождения обратных токов, если это полярный оксидный конденсатор.

Для того чтобы конденсатор не перегревался следует рассчитать выделяемую на нём реактивную мощность. Она не должна превышать номинальную мощность конденсатора.

Чтобы защитить конденсатор от перенапряжения, рабочее напряжение на нём не должно превышать номинальное. Это условие формулируется в стандартах как сумма постоянной составляющей и амплитуды переменной составляющей рабочего напряжения не должна быть больше стандартного напряжения.

Полярные оксидные конденсаторы, помимо перегрева и перенапряжения, должны быть защищены от прохождения разрушающих обратных токов. Чтобы оксидная плёнка была непроводящей, потенциал оксидированного метала (анода) должен всегда превышать потенциал второго электрода (катода). С этой целью в стандартах оговаривается, что амплитуда переменной составляющей напряжения не должна превышать постоянную составляющую.

Керамические конденсаторы представляют собой пластинки, диски или трубки из керамики с нанесенными на них электродами из металла. Для защиты от внешних воздействий эти конденсаторы окрашивают эмалированной краской или герметизируют, покрывая эпоксидными компанентами после чего заключают в специальный корпус. Керамические конденсаторы широко применябтся в качестве контурных, блокировочных, разделительных. Конденсаторы с диэлектриком из высококачественой керамики характеризуются высокими электролитическими показателями и сравнительно небольшой стоимостью. Сопративление изоляции этих конденсаторов при 200С превышает 5…10 ГОм, тангенс угла потерь на частотах порядка.

Электролитические и оксидно-олупроводниковые конденсаторы отличаются малыми размерами, большими токами утечки и большими потерями. При одинаковых номинвльных напряжениях и номинальных емкостях объем танталовых конденсаторов меньше объема конденсаторов с аллюминивыми анодами. Танталовые конденсаторы могут работать приболеее высоких температурах, их емкость меньше изменяется при изменении температуры, токи утечки у них меньше. Оксидно-полупроводниковые конденсаторы могут работать при более низких температурах, чем электролитические.

Проводимость широко распространненных электролитических и оксидно-полупроводниковых онденсаторов сильно зависит от полярности приложенного напряжения, поэтому они используются лишь в цепях постоянного и пульсирующего токов.

Электролитические и оксидно-полупроводниковые конденсаторы используются в фильтрах выпрямителей, в качестве блокирующих и развязывающих в цепях звуковых частот, а также в качестве переходных в полупроводниковых усилителях звуковых частот.

2.2.5 Обоснование выбора микросхем.

В схеме зарядного устройства на микроконтроллере PIC 12F675 используется сдвигающий регистр на 8 выходов IN74HC164N – мы его заменим на КР1157FH5A

Электрические параметры сдвигающего регистра IN74HC164N:

Выходное напряжение ………………………………………..5В+ 0,1В

Ток потребления < ……………………………………………..5мА

Ток нагрузки ….............................................................................1А

Нестабильность по напряжению ………………………….. + 0,05%

Микросхему LM7805CT и 78L05 заменим на КР142ЕН2А

Электрические параметры КР142ЕН2А:

Выходное напряжение ………………………………………………5В

Ток потребления ……………………………………………………..4мА

Нестабильность по направлению ………………………………..< 0.3%

Входное напряжение ………………………………………………...20В

Выходное напряжение ………………………………………………20В

Выходной ток …………………………………………….................50мА

Микросхема TNY264P импортная микросхема аналогов нет.

3.  Расчетная часть

  Расчет надежности

Расчет надежности проводится на этапе проектирования. Для расчета задаются ориентирные данные. В качестве температуры окружающей среды может быть принято среднее значение температуры в нутрии блока. Для большинства маломощных полупроводниковых устройств она не превышает 400С.

Для различных элементов при расчетах надежности служат различные параметры. Для резисторов и транзисторов это допустимая мощность рассеивания, для конденсаторов допустимое напряжение, для диодов - прямой ток.

Коэффициенты нагрузок для элементов каждого типа по напряжению могут быть определены по величине напряжения источника питания. Так для конденсаторов номинальное напряжение рекомендуется брать в 1.5 -2 раза выше напряжения источника питания. Рекомендуемые коэффициенты приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Допустимую мощность рассеяния резисторов можно определить от принятым обозначении на схеме.

Допустимую мощность рассеяния следует брать в качестве номинального параметра, надо брать в половину меньше согласно таблице 1.

Для конденсаторов номинальным параметром в расчете надежности считается допустимые напряжения на обкладках конденсатора. В большинстве схем этот параметр не указывается. Его следует выбирать исходя из напряжения источника питания. Uн, для конденсатора следует брать в два раза (или в полтора) больше напряжения источника питания. При этом следует учитывать, что согласно ГОСТу конденсаторы выпускаются на допустимое напряжение (в вольтах) 1; 1,6; 2,5; 3,2; 4; 6,3; 10; 16; 20; 25; 32; 40; 50; 63; 80; 100; 125; 160; 200; 250; 315; 350.

Конденсаторы на более высокие допустимые напряжения на обкладках, в схемах курсового и дипломного проектирования практически не применяются.

Фактически знание (Uф) для конденсаторов в расчете надежности следует брать в половинку меньше выбранного.

Для транзисторов номинальный параметр Рк допустимое следует брать из справочников.

Для диодов контролируемый параметр величина прямого тока Iпр. Брать в справочниках.

Фактическое значение параметров этих элементов следует брать исходя из рекомендации таблицы 1.

При увеличении коэффициента нагрузки интенсивность отказов увеличиться.

Она так же возрастает, если элемент эксплуатируется в более жестоких условиях: при повышенной температуре, влажности, при ударах и вибрациях. В стационарной аппаратуре, работающей в отапливаемых помещениях, наибольшее влияние на надежность аппаратуры имеет температура.

Определяя интенсивность отказов при t0 = 200C приведены в таблице 2.

Интенсивность отказов обозначается λ0. Измеряется λ0 в (1/час).

Таблица 3.

Порядок расчета.

В таблицу 3 заносятся данные из принципиальной схемы.

Таблица заполняется по колонкам. В 1-ую колонку заносятся наименования элемента, его тип определяется по схеме. Часто в схемах не указывается тип конденсатора, а дается только его ёмкость. В этом случае следует по емкости, и выбрать подходящий тип конденсатора в справочнике. Тип элемента заносится во вторую колонку.

Однотипные элементы записываются одной строкой, а их число заносится в колонку 4.

Микросхемы вне зависимости от типа объединяются в одну группу и записываются в одну строку. Это связано с тем, что у них независимо от типа одинаковая интенсивность отказов, и они могут работать в достаточно широком диапазоне температур. (Большие интегральные схемы не применяются в курсовых и дипломных проектах).

В колонку 4 заносится температура окружающей среды. Её надо определять, исходя из назначения прибора или устройства. Если устройство работает в отапливаемом помещении и не имеет мощных транзисторов, температуру можно брать 400С.

Далее следует запомнить колонку 6. пользуясь теми рекомендациями, которые были даны выше.

Студенту, как правило, не известны фактические параметры элемента. Выбирать их надо, руководствуясь рекомендациями таблицы 1.

Коэффициенты нагрузок.

Для транзисторов: kн = Pф / Pкдоп = Pф / Pн

 kн= 100/200=0,5

Для диодов: kн = Iф/Iпрср= Iф/Iн

 kн = 0.5/1=0,5

Для резисторов: kн = Pф / Pн

 kн =0,25/0,125=0,5

Для конденсаторов: kн = Pф / Pн

 kн =6/12=0,5

Если kн в таблице для элемента не указано, то следует ставить прочерк или брать kн = 0,5.

Колонка 7 заполняется по справочнику.

Далее определяется коэффициент влияния (ά), которое показывает, как влияет на интенсивность отказов окружающая элемент температура в связи с коэффициентом нагрузки. Находят (ά) по таблице 4.

При k = 0,5 и t=400С значение, а будет =

Для полупроводниковых приборов 0,3

Для керамических конденсаторов 0,5

Для бумажных конденсаторов 0,8

Для электролитических конденсаторов 0,9

Для металлодиэлектрических или металлооксидных резисторов 0,8

Для силовых трансформаторов 0,6

Для германиевых полупроводниковых диодов ά брать таким, как у кремневых. Если в таблице нет тех элементов, которые есть в конкретной схеме. Следует спросить у преподавателя, как быть.

Колонка 10 заполняется из соответствующей таблицы 2.

Колонка 11 λi = ά*λ

Если изделие испытывает воздействие ударных нагрузок или реагирует, на влажность, атмосферное давление, следует учесть это влияние. В этом случае λi в колонке 11

λi = λ0*а*а1*а2*а3

где а – коэффициент влияния температуры;

 а1 - коэффициент влияния механических воздействий;

 а2 - коэффициент влияния влажности;

 а3 - коэффициент влияния атмосферного давления.

Когда колонка 12 заполнена. Можно рассчитать среднее время наработки на отказ Tср.

Для этого суммируют все значения колонки 12, получая

∑λс. Тогда Tcp = 1/∑λс (час)

Следует помнить, что ∑λс – число, умноженное на 10-6 , т.е. при делении 10-6 перейдет в числитель

Σ λс = 5,119*10-6

Тср = 1/5,119*10-6

Тср = 106/0,1953507= 195350,7часов.

Расчет надежности функционального узла

3.2 Расчет узкого места

1.  Рассчитаем минимальный диаметр контактной площадки

D kmin =2Вm + d0 +1.5hф +2∆л+C1 (3.2.1)

D kmin = 2 x 3 +0.7+1.5 x 0.3+2 x 0.567 + 0.65

D kmin = 8.9мм

Где Вm – расстояние от края просверленной линии до края контактной площадки.

d0 - номинальный диаметр металлизированного отверстия.

hф – толщина фольги

∆л =∆м L/100- изменение длинны печатной платы при нестабильности линейных размеров.

Где L – размер большой длинны печатной платы

∆м - изменение контактной площадки при нестабильности линейных размеров (обычно 0,3 мм)

С1 – поправочный коэффициент

С1 учитывает погрешности при центровке, сверлении, при изготовлении фото шаблона и др.

Толщина фольги – 0,3 – 0,5мм

Печатные платы размером более 240*240мм – 1 класс плотности

Для плат размером меньше 240*240мм больше 170*170мм – 1 и 2 классы плотности, платы меньших размеров 3 класс плотности.

∆л =∆м L/100 (3.2.2)

∆л = 0.3*189/100

∆л = 0,567мм

2. Рассчитываем максимальный диаметр контактной площадки

D kmах =2Вm + d0 +1.5hф +2∆л+C2 (3.2.3)

D kmax = 2 x 3 + 0.7+1.5 x 0.3+2 x 0.567+0.77

D kmax = 9мм

Минимальное расстояние для прокладки n проводников между двумя контактными площадками должно обеспечиваться при максимальном диаметре контактной площадки и максимальной ширине проводника с учетом погрешности ∆ш

3.  Минимальное расстояние для прокладки n проводников.

Lmin = 0.5(Dk1min + Dk2max) + 2∆ш +(Tmax + ∆ш)n + S(n+1) < kh, (3.2.4)

Где Tmax = T + ∆ш + 2∆э

k – число клеток координатной сетки

h – шаг координатной сетки

∆э – погрешность при экспонировании.

Lmin = 0.5(Dk1min + Dk2max) + 2∆ш +(Tmax + ∆ш)n + S(n+1) < kh, (3.2.4)

T max = T + ∆ш + 2∆э (3.2.5)

T max =0.67 + 0.05 + 2*0.06=0,84мм

L min = 0.5(21.806+21.926) + 2 x 0.05 + (0.84+0.05) x 2 + 0.5(2+1) <20

L min = 4.45 + 4.5 + 0.1+1.78 +1.5 <20

L min= 12.23<20

3.3 Расчет высокочастотной экранированной катушки

Определить размеры, число витков и добротность катушки индуктивности по следующим данным:

Lкэ – индуктивность экранированной катушки (МкГн) – 1 МкГн

f - рабочая частота (МГц) – 132 МГц

а*а – площадь, занимаемая катушкой (мм2) 16,5 х 16,5

1. Определим размер экрана. Применим экран квадратной формы с размером стороны а. Эквивалентный диаметр экрана.

Дэ = 1,2а (3.3.1)

Дэ = 1,2*16,5

Дэ = 19,8 мм

1.  Максимальная добротность катушки имеем при 1/Д=1,

Где 1- осевая длинна катушки, Д-её диаметр.

Высокая добротность имеется, если Д=Дэ/2

Найдем Д (см) и 1=Д(см)

Д= Дэ/2 (3.3.2)

Д=19,8/2

Д= 9,9см

2.  По графику 1 определяем n, n =1.4

3.  Определяем расчетную величину катушки индуктивности без экрана

 L = Lкэ/(1-n(Д/Дэ)3) (3.3.3)

 L = 1/(1-1,4(9,4/19,8)3)

 L = 1/5

 L = 0,2мкГн

4.  находим оптимальный диаметр провода для однослойной катушки. Считаем, что Д=Д0 где Д0 – диаметр каркаса. Пусть 1/Д=1, тогда 1=Д

По графику 2 находим вспомогательный коэффициент S

S = 0.4

5.  Находим вспомогательный коэффициент P1

P12=(LS)/Д (3.3.4)

P12= (0,2*0,4)/9,93

P12= 3,3Вт

6.  Находим коэффициент а1

а1 = fср/PL2 (3.3.5)

а1 = 132/3,3

а1 = 40

7.  По найденному значению коэффициента а1 и по графику 3 находим коэффициент В = P1*dопт, где dопт – оптимальный диаметр провода

Находим оптимальный диаметр провода

dопт = B/P1 (3.3.6)

dопт = 0.5/40

dопт = 0.8мм

dопт округляют для ближайшего стандартного значения. (Таблица1)

10. Число витков катушки определяем по формуле.

N=√10-3*L/L0*Д (3.3.7)

N=√0,2*10-3/3*9,9

N=√6,73

N=3 витка

Где L0 зависит от 1/Д и определяется по графику 4t/Д берем равным 0. Проверим возможность размещения числа витков на принятой длине обмотки Д в см.

11. Находим шаг намотки

 t=1/(N-1) (3.3.8)

 t = 1/2.6 -1

 t = 0.63мм

12. Собственная емкость катушки, намотанной в один слой на гладком каркасе.

С0=0,5Д0 (3.3.9)

 С0= 0,5*9,9

 С0 = 4,65мкГн

13. Находим сопротивления току высокой частоты

rf = 0.52ДN√f10-3/dиз (3.3.10)

rf =0,52*9,9*2,6√132*103/0,13

 rf = 13,38*11,5*103/0,13

 rf = 1153Ом

13. Добротность катушки определяем по формуле

Q = wL/ rf =6.28fL/ rf (3.3.11)

 Где f- частота в МГц, L – индуктивность в мкГн

 Q = 6,28*132*2.6/1153

 Q = 1,8

4. Конструкторская часть

4.1 Обоснование разработки трассировки печатных плат

Печатные платы – это элементы конструкций предназначенных для соединения элементов электрической цепи при помощи печатных проводников. Печатные платы состоят из диэлектрического основания, на котором расположены плоские проводники. Они обеспечивают соединение элементов. Применение печатных плат позволяет увеличить плотность монтажа. Они дают возможность получить в одном технологическом цикле проводники и экранирующие поверхности. Печатные платы гарантируют повторяемость характеристик, особенно паразитных. Повышается стойкость к механическим и климатическим воздействиям, обеспечивается унификация сложных изделий и повышается надёжность. Платы дают возможность механизировать и автоматизировать монтажно-сборочные, регулировочные и контрольные работы, при этом снижается трудоёмкость работ и стоимость изделия. Недостатком печатных плат является сложность внесения изменений в конструкцию и плохая ремонтопригодность.

К печатным платам предъявляются некоторый ряд технических требований:

 Основание должно быть однородным по цвету, монолитным, без внутренних пузырей и раковин, без посторонних включений, сколов, трещин и расслоений. Допускаются одиночные вскрошения металла, царапины, следы от удаления отдельных не вытравленных участков, контурное просветление.

 Проводящий рисунок должен быть четкий, с ровными краями, без вздутий, следов инструмента. Отдельные протравы (5 точек на 1 дм2) при условии, что оставшаяся ширина проводника соответствует минимально допустимой по чертежу.

 Допускаются риски глубиной менее 25 мкм и длинной до 6 мм.

 Допускаются отслоения проводника в одном месте не более 4 мм.

 При наличии критических дефектов, печатные проводники могут дублироваться объёмными не более 5 для плат 120х180 мм и не более 10 для плат большего размера.

Связь между сторонами платы осуществляется при помощи монтажных отверстий. При помощи их крепятся элементы. Вокруг монтажного отверстия делается ободок, который называется контактной площадкой. Его ширина не менее 50 мкм. Разрывы не допускаются. Допускаются отдельные отслоения контактных площадок до 2% и их ремонт при помощи эпоксидного клея, после чего они должны выдерживать три пайки.

При воздействии повышенной температуры, контактные площадки должны держать температуру порядка 290 °С не менее 10 сек без разрывов и отслоения.

 Печатные платы классифицируются по параметрам и применению.

 Односторонние печатные платы просты и экономичны. Применяются для монтажа бытовой радиоаппаратуры, техники связи, источников питания и т.д. Обычно они выполняются на слоистом или листовом основании: гетинакс, текстолит, стеклотекстолит. Монтажные отверстия могут быть металлизированными и не металлизированными. На одной стороне расположен печатный монтаж, а на другой объёмные элементы; крепёж, арматура, тепло отводы и т.д.

 Двухсторонние печатные платы. У них печатный рисунок располагается с двух сторон, а элементы, как правило, с одной стороны. Связь между сторонами осуществляется при помощи металлизированных сквозных отверстий.

Проводные печатные платы применяются в опытном производстве при макетировании. На плате делают контактные площадки, на которые размещают элементы. Связь между ними осуществляют при помощи проводов.

Печатные проводники желательно располагать параллельно друг к другу. При необходимости угол печатного проводника 45°.

Узкие проводники легко отслаиваются. Для их закрепления используют сквозные отверстия через каждые 25 – 30 мм, или расширяются контактные площадки 1х1 мм. Если ширина экрана более 5 мм, то в экране надо делать вырезы, т.к. при нагреве медь расширяется и может покоробиться.

Печатные платы в зависимости от минимальной ширины печатных проводников и минимального зазора между ними делят на три класса. К классу 1 относятся платы с пониженной плотностью монтажа, у которых ширина проводников и зазор между ними должен быть не менее 0.5 мм. Класс 2 образуют платы с повышенной плотностью монтажа, имеющие ширину проводников и зазоры не менее 0.25 мм. Платы с шириной проводников и зазорами до 0.15 мм (класс 3) имеют высокую плотность монтажа. Платы этого класса следует применять только в отдельных, технически обоснованных случаях.

Чертежи печатных плат выполняют на бумаге, имеющей координатную сетку, нанесенную с определенным шагом. Наличие сетки позволяет не ставить на чертеже размеры на все элементы печатного проводника.

Координатную сетку наносят на чертеж с шагом 2.5 или 1.25 мм. Шаг 1.25 мм применяют в том случае, если на плату устанавливают многовыводные элементы с шагом расположения выводов 1.25 мм. Центры монтажных и переходных отверстий должны быть расположены в узлах (точках пересечения линий) координатной сетки. Если устанавливаемый на печатную плату элемент имеет два вывода или более, расстояние между которыми кратно шагу координатной сетки, то отверстия под все такие выводы должны быть расположены в узлах сетки. Если устанавливаемый элемент не имеет выводов, расстояние между которыми кратно шагу координатной сетки, то один вывод следует располагать в узле координатной сетки.

Диаметр отверстия в печатной плате должен быть больше диметра вставляемого в него вывода, что обеспечит возможность свободной установки электрорадиоэлемента. При диаметре вывода до 0.8мм диаметр неметаллизированного отверстия делают на 0.2 мм больше диаметра вывода; при диаметре вывода более 0.8 мм – на 0.3 мм больше.

Диаметр металлизированного отверстия зависит от диаметра вставляемого в него вывода и от толщины платы. Связано это с тем, что при гальваническом осаждении металла на стенках отверстия малого диаметра, сделанного в толстой плате, толщина слоя металла получится неравномерной, а при большом отношении длины к диаметру некоторые места могут остаться непокрытыми. Диаметр металлизированного отверстия должен составлять не менее половины толщины платы.

Чтобы обеспечить надежное соединение металлизированного отверстия с печатным проводником, вокруг отверстия делают контактную площадку. Контактные площадки отверстий рекомендуется делать в виде кольца.

Для неметаллизировавнных отверстий и торцов плат шероховатость поверхности делают такой, чтобы параметр шероховатости Rz < 80. У металлизированных отверстий и торцов шероховатость должна быть лучше: Rz < 40.

Отверстия на плате нужно располагать таким образом, чтобы расстояние между краями отверстий было не меньше толщины платы. В противном случае перемычка между отверстиями не будет иметь достаточно механической прочности.

Контактные площадки, к которым будут припаиваться выводы от планарных корпусов, рекомендуется делать прямоугольными.

Печатные проводники рекомендуется выполнять прямоугольной конфигурации, располагая их параллельно линиям координатной сетки.

Проводники на всем их протяжении должны иметь одинаковую ширину. Если один или несколько проводников проходят через узкое место, ширина проводников может быть уменьшена. При этом длина участка, на котором уменьшена ширина, должна быть минимальной.

Следует иметь в виду, что узкие проводники (шириной 0.3 – 0.4 мм) могут, отслаивается от изоляционного основания при незначительных нагрузка. Если такие проводники имеют большую длину, то следует увеличивать прочность сцепления проводника с основанием, располагая через каждые 25 - 30 мм по длине проводника металлизированные отверстия или местные уширения типа контактной площадки с размерами 1 х 1 или более.

Если проводник проходит в узком месте между двумя отверстиями, то нужно прокладывать его так, чтобы он был перпендикулярен линии, соединяющей центры отверстий. При этом можно обеспечить максимальную ширину проводников и максимальное расстояние между ними.

Экраны и проводники шириной более 5 мм следует выполнять с вырезами. Связано это с тем, что при нагреве плат в процессе пайки изоляционного основания могут выделяться газы. Если проводник или экран имеют большую ширину, то газы, не находят выхода могут вспучивать фольгу. Формы вырезов может быть произвольной.

Печатную плату с установленными на ней электрорадиоэлементами называют печатным узлом.

Если ЭРЭ имеют штыревые выводы, то их устанавливают в отверстия печатной платы и запаивают. Если корпус ЭРЭ имеет планарные выводы, то их припаивают к соответствующим контактным площадкам внахлест.

ЭРЭ со штыревыми выводами нужно устанавливать на плату с одной стороны. Это обеспечивает возможность использования высокопроизводительных процессов пайки, например пайку «волной». Для ЭРЭ с планарными выводами пайку «волной» применять нельзя. Поэтому их можно располагать с двух сторон печатной платы. При этом обеспечивается большая плотность монтажа, так как на одной и той же плате можно расположить большее количество элементов.

При размещении ЭРЭ на печатной плате необходимо учитывать следующее:

полупроводниковые приборы и микросхемы не следует располагать близко к элементам, выделяющим большое количество теплоты, а также к источникам сильных магнитных полей (постоянным магнитам, трансформаторам и др.);

должна быть предусмотрена возможность конвенции воздуха в зоне расположения элементов, выделяющих большое количество теплоты;

должна быть предусмотрена возможность легкого доступа к элементам, которые подбирают при регулировании схемы

Если элемент имеет электропроводный корпус и под корпусом проходит проводник, то необходимо предусмотреть изоляцию корпуса или проводника. Изоляцию можно осуществлять надеванием на корпус элемента трубок из изоляционного материала, нанесением тонкого слоя эпоксидной смолы на плату в зоне расположения корпуса, наклеиванием на плату тонких изоляционных прокладок.

Эти элементы могут работать при более жестких механических воздействиях, чем установленные.

В зависимости от конструкции конкретного типа элемента и характера механических воздействий, действующих при эксплуатации (частота и амплитуда вибрации, значение и длительность ударных перегрузок и др.), ряд элементов нельзя закреплять только пайкой за выводы – их нужно крепить дополнительно за корпус.

При установке транзисторов в аппаратуре работающей в условиях вибрации и ударов, корпус должен быть приклеен к плате или к переходной втулке.

ЭРЭ должны располагаться на печатной плате так, чтобы осевые линии их корпусов были параллельны или перпендикулярны друг другу.

На платах с большим количеством микросхем в однотипных корпусах их следует располагать правильными рядами.

Зазор между корпусами должен быть менее 1.5 мм (в одном из направлений).

Элементы, имеющие большую массу, следует размещать вблизи мест крепления платы или выносить их за пределы платы и закреплять на шасси аппарата.

Так как печатные платы имеют малые расстояния между проводниками, то воздействие влаги может привести к таким ухудшениям сопротивления изоляции, при которых будет нарушаться нормальная работа схемы. Поэтому печатные узлы, которые будут работать в сложных климатических условиях, необходимо покрывать слоем лака.

Используемые для этого лаки должны иметь следующие свойства: хорошую адгезию к материалу платы и печатным проводникам; малую влагопоглощаемость; большое сопротивление изоляции; способность быстро высыхать при невысокой плюсовой температуре; отсутствие растрескивания в диапазоне рабочих температур.

4.2. Обоснование разработки компоновки печатной платы

Наиболее распространенная сборочная единица КТУ-1 (ячейка) представляет собою монтажную плату с установленными на ней корпусными ЭРЭ и другими элементами конструкции и внешней коммутации. Основными типами ЭРЭ в современных радиоаппаратах являются ИМС, поэтому в дальнейшем будем говорить лишь об установке ИМС на плату с печатным или проводным монтажом. При этом будем иметь в виду, что аналогичные общие требования предъявляются и к установке дискретных корпусных ЭРЭ.

Выбор варианта установки ИМС на плате ячейки определяет ряд основных параметров электронных устройств. Чем плотнее установка ИМС на плате, тем меньше будут габаритные размеры устройства, длины сигнальных связей и количество усилителей — ретрансляторов сигналов; однако при этом усложняется задача автоматизации проектирования и выполнения монтажа, а следовательно, и стоимость монтажной платы; требуются печатные платы с повышенной плотностью и елейностью монтажа, при этом увеличиваются перекрестные наводки между сигнальными цепями; делается более напряженным температурный режим ИМС и усложняется решение задачи теплоотвода в устройстве в целом. Поэтому определение варианта установки ИМС на плате должно производиться в соответствии с требованиями к конкретному радиоэлектронному аппарату и с учетом характеристик ИМС, выбранных для обеспечения этих общих требований.

Для бортового оборудования аэрокосмических объектов с малой производительностью, использующих микромощные ИМС низкого быстродействия, плотность установки ИМС на плате должна быть максимально возможной; это обеспечит необходимые минимальные габаритные размеры оборудования и при малых мощностях и низком быстродействии ИМС не приведет к каким-либо затруднениям в отношении тепловых режимов и помехоустойчивости.

Для больших универсальных ЭВМ высокой производительности, в которых используют наиболее быстродействующие ИМС, потребляющие достаточно высокие мощности, чрезмерное повышение плотности компоновки ИМС нецелесообразно.

Для любых типов корпусов рекомендуется линейно-многорядное расположение ИМС на плате с шагом, кратным 2,5 мм; зазоры между корпусами должны быть не менее 1,5 мм.

ИМС в корпусах со штыревыми выводами устанавливают только с одной стороны печатной платы; штыревые выводы монтируют в сквозные металлизированные отверстия, и концы выводов выступают с обратной стороны платы.

Корпуса ИМС с планарными выводами можно устанавливать на печатных платах с обеих сторон, монтируя выводы на металлизированные контактные площадки, если это позволяет конструкция самой печатной платы.

Штыревые выводы располагают на корпусах ИМС с шагом 2,5 мм, планарные — с шагом 1,25 мм. Площадь и высота корпуса со штыревыми выводами при одинаковом числе выводов больше, чем у корпуса с планарными выводами. Учитывая возможность двусторонней установки ИМС в корпусах с планарными выводами на печатной плате, можно сказать, что при прочих равных условиях плотность компоновки ИМС в корпусах с планарными выводами может в несколько раз превосходить плотность компоновки ИМС со штыревыми выводами.

Однако корпуса со штыревыми выводами имеют существенное преимущество перед корпусами с планарными выводами — их установка и пайка на плате проще поддаются автоматизации.

Из сказанного следует, что ИМС в корпусах со штыревыми выводами используют в ЭВМ общего применения, для которых важен фактор низкой стоимости; ИМС в корпусах с планарными выводами, в основном, используют в военной, аэрокосмической и другой специальной аппаратуре.

На одной плате желательно устанавливать ИМС в корпусах с каким-либо одним типом выводов.

Штыревые выводы, запаянные в сквозные металлизированные отверстия, являются надежным механическим креплением корпуса ИМС на плате.

Планарные выводы удерживают корпус ИМС на плате в результате склейки контактных площадок с диэлектрическим основанием; такое крепление может быть недостаточным для корпусов с большой массой, если аппаратура подвергается заметным механическим воздействиям. В этих случаях должно предусматриваться дополнительное крепление корпуса ИМС к плате, например, с помощью клея.

Перед установкой ИМС на печатную плату выводы ИМС должны быть отформованы и подрезаны в соответствии с выбранным способом установки ИМС. При этом необходимо соблюдать требования технических условий на ИМС в отношении минимально допустимого расстояния от корпуса до места изгиба вывода, радиуса изгиба вывода, расстояния от корпуса до места пайки,

Формовку и подрезку выводов производят с помощью специальных приспособлений, обеспечивающих неподвижность выводов в местах их соединения с корпусом ИМС; это делается во избежание нарушения герметичности корпуса и последующего выхода ИМС из строя.

На рис.3.1 показаны применяемые виды формовки выводов и установки ИМС в различных корпусах. Изоляционные прокладки устанавливают под корпуса ИМС в тех случаях, когда необходимо их механическое крепление к плате. При этом под корпусом ИМС проходят металлические проводники сигнальных цепей или цепей питания. Металлические прокладки под корпусами ИМС используются в качестве радиаторов; для улучшения теплоотводящих свойств таких прокладок их поверхность может быть развита за пределами корпуса ИМС; один такой радиатор может использоваться для установки нескольких ИМС. Между металлической прокладкой-радиатором и внешним слоем печатного монтажа платы помещается изоляционная прокладка.

При объединении на одной печатной плате ИМС в корпусах с планарными и штыревыми выводами последние можно отгибать на 90° и припаивать их как планарные к контактным площадкам. Таким же образом можно припаивать круглые выводы отдельных дискретных ЭРЭ (например, конденсаторов фильтрации цепей питания). Площадь контактных площадок под такими выводами должна быть достаточно большой, чтобы контактные площадки не отслоились от диэлектрического основания платы в результате перегрева при пайке более массивного вывода. Сам элемент должен быть закреплен за корпус (клеем, специальным держателем), чтобы пайка вывода не несла на себе механической нагрузки

Основной же способ закрепления дискретных ЭРЭ с круглыми выводами на печатной плате — пайка выводов в металлизированные отверстия. Используемые виды формовки выводов и установки дискретных ЭРЭ различной конструкции показаны на рис.3.2.

Если ячейку не используют в качестве ТЭЗ, а она является только конструктивным элементом сборочной единицы более высокого уровня, то на нее устанавливают контакты для пайки или накрутки внешних соединительных проводов. Если же ячейка предназначена для использования в качестве ТЭЗ, то для ее внешней коммутации на плату устанавливается разъем. При установке ЭРЭ на печатные платы необходимо обеспечивать:

работоспособность ЭРЭ в условиях, соответствующих эксплуатационным требованиям к ЭВМ;

удаление ИМС и других полупроводниковых приборов от наиболее тепловыделяющих элементов;

необходимые зазоры вокруг ЭРЭ и радиаторов с большим выделением тепла для прохождения охлаждающих потоков воздуха; установку ЭРЭ на изоляционные прокладки, если под ними проходит печатный монтаж;

защиту ЭРЭ и монтажа, расположенных вблизи ручек, используемых для вставления и вынимания ячеек;

свободный доступ к любому ЭРЭ для его замены в ячейках ремонтопригодной конструкции, а также подборочным и регулировочным элементам;

возможность выполнения технологических процессов ручной или механизированной установки ЭРЭ и групповой пайки;

возможность нанесения влагозащитного покрытия без попадания на места, не подлежащие покрытию (контакты разъемов, контрольные точки);

расположение наиболее массивных ЭРЭ и элементов конструкции (радиаторов, разъемов) ближе к местам крепежа платы для ячеек ЭВМ, работающих при значительных механических нагрузках.

В ячейках различной конструкции и назначения предусматриваются: ручки или специальные отверстия и прорези в печатных платах для вынимания ячеек из ЭВМ, контрольные точки для определения правильности функционирования ячеек в составе ЭВМ или при их предварительной проверке, внешние контакты ячеек под пайку или накрутку в составе сборочных единиц более

высоких КТУ, шины подводки напряжений питания к ИМС, металлические накладки и рамки для окантовки печатных плат ячеек-ТЭЗ, используемых в условиях значительных механических воздействий, узлы крепления печатных плат к таким накладкам и рамкам, замки, обеспечивающие надежное крепление рамочных ячеек-ТЭЗ в составе ЭВМ.

5. Технологическая часть

5.1 Разработка и изготовление печатных плат

 При разработке различных устройств радиолюбители пользуются обычно двумя способами изготовления печатных плат – прорезанием канавок и травлением рисунка, используя стойкую краску. Первый способ прост, но не пригоден для выполнения сложных устройств. Второй – более универсален, но порой пугает радиолюбителей сложностью из-за незнания некоторых правил при проектировании и изготовлении травленых плат. Об этих правилах и рассказывается в разделе.

 Проектировать печатные платы наиболее удобно в масштабе 2:1 на миллиметровке или другом материале, на котором нанесена сетка с шагом 5мм. При проектировании в масштабе 1:1 рисунок получается мелким, плохо читаемым и поэтому при дальнейшей работе над печатной платой неизбежны ошибки. Масштаб 4:1 приводит к большим размерам чертежа и неудобству в работе.

 Все отверстия под выводы деталей в печатной плате целесообразно размещать в узлах сетки, что соответствует шагу 2,5 мм на реальной плате (далее по тексту указаны реальные размеры). С таким шагом расположены выводы у большинства микросхем в пластмассовом корпусе, у многих транзисторов и других радиокомпонентов. Меньшее расстояние между отверстиями следует выбирать лишь в тех случаях, когда это необходимо.

 В отверстия с шагом 2,5 мм, лежащие на сторонах квадрата 7,5х7,5 мм, удобно монтировать микросхему в круглом металлостеклянном корпусе. Для установки на плату микросхемы в пластмассовом корпусе с двумя рядами жестких выводов в плате необходимо просверлить два ряда отверстий. Шаг отверстий – 2,5 мм, расстояние между рядами кратно 2,5 мм, заметим, что микросхемы с жесткими выводами требуют большей точности разметки и сверления отверстий.

 Если размеры печатной платы заданы, вначале необходимо начертить её контур и крепёжные отверстия. Вокруг отверстий выделяют запретную для проводников зону с радиусом, несколько превышающим половину диаметра металлических крепёжных элементов. Далее следует примерно расставить наиболее крупные детали – реле, переключатели (если их впаивают в печатную плату), разъёмы, большие детали и т.д. Их размещение обычно связанно с общей конструкцией устройства, определяемой размерами имеющегося корпуса или свободного места в нём. Часто, особенно при разработке портативных приборов, размеры корпуса определяют по результатам разводки печатной платы.

 Цифровые микросхемы предварительно расставляют на плате рядами с межрядными промежутками 7,5 мм. Если микросхем не более пяти, все печатные проводники обычно удаётся разместить на одной стороне платы и обойтись небольшим числом проволочных перемычек, впаиваемых со стороны деталей. Попытки изготовить одностороннюю печатную плату для большого числа цифровых микросхем приводят к резкому увеличению трудоёмкости разводки и чрезмерно большому числу перемычек. В этих случаях разумнее перейти к двусторонней печатной плате.

 Условимся называть ту сторону платы, где размещены печатные проводники, стороной проводников, а обратную стороной деталей, даже если на ней вместе с деталями проложена часть проводников. Особый случай представляют платы, у которых и проводники, и детали размещены на одной стороне, причём детали припаяны к проводникам без отверстий. Платы такой конструкции применяют редко.

 Микросхемы размещают так, чтобы все соединения на плате были возможно короче, а число перемычек было минимальным. В процессе разводки проводников взаимное размещение микросхем приходится менять не раз.

 Рисунок печатных проводников аналоговых устройств любой сложности обычно удаётся развести на одной стороне платы. Аналоговые устройства работающие со слабыми сигналами, и цифровые на быстродействующих микросхемах (например, серий КР531, КР1531, К500, КР1554) независимо от частоты их работы их работы целесообразно собирать на платах с двусторонним фольгированием, причём фольга той стороны платы, где располагают детали, будет играть роль общего провода и экрана. Фольгу общего провода не следует использовать в качестве проводника для большого тока, например от выпрямителя блока питания, от выходных ступеней, от динамической головки. Далее можно начинать собственно разводку. Полезно заранее измерить и записать размеры мест, занимаемых используемыми элементами. Резисторы МЛТ - 0,125 устанавливают рядом, соблюдая расстояние между их осями 2,5 мм, а между отверстиями под выводы одного резистора – 10 мм. Так же размечают места для чередующихся резисторов МЛТ - 0,125 и МЛТ - 0,25, либо двух резисторов МЛТ - 0,25, если при монтаже слегка отогнуть один от другого (три таких резистора поставить вплотную к плате уже не удаётся). С такими же расстояниями между выводами и осями элементов устанавливают большинство малогабаритных диодов и конденсаторов КМ - 5 и КМ - 6, вплоть до КМ - 66 ёмкостью 2,2 мкФ. Не надо размещать бок о бок две “толстые” (более 2,5 мм) детали, их следует чередовать с “тонкими”. Если необходимо, расстояние между контактными площадками той или иной детали увеличивают относительно необходимого. В этой работе удобно использовать небольшую пластину – шаблон из стеклотекстолита или другого материала, в которой с шагом 2,5 мм насверлены рядами отверстия диаметром 1…1,1 мм, и на ней примерять возможное взаимное расположение элементов.

 Если резисторы, диоды и другие детали с осевыми выводами располагать перпендикулярно печатной плате, можно существенно уменьшить её площадь, однако рисунок печатных проводников усложниться.

 При разводке следует учитывать ограничения в числе проводников, умещающихся между контактными площадками, предназначенными для подпайки выводов радиоэлементов. Для большинства используемых в радиолюбительских конструкциях деталей диаметр отверстий под выводы может быть равен 0,8 мм. Ограничения на число проводников для типичных вариантов расположения контактных площадок с отверстиями такого диаметра приведены на рис. 135 (сетка соответствует шагу 2,5 мм на плате). Между контактными площадками отверстий с межцентровым расстоянием 2,5 мм провести проводник практически нельзя. Однако это можно сделать, если у одного или обоих отверстий такая площадка отсутствует (например, у неиспользуемых выводов микросхемы или у выводов любых деталей, припаиваемых на другой стороне платы. Вполне возможна прокладка проводников между контактной площадкой, центр которой лежит в 2,5 мм от края платы, и этим краем.

 При использовании микросхем, у которых выводы расположены в плоскости корпуса (серии 133, К134 и др.), их можно смонтировать, предусмотрев для этого соответствующие фольговые контактные площадки с шагом 1,25 мм, однако это заметно затрудняет и разводку, и изготовление платы. Гораздо целесообразнее чередовать подпайку выводов микросхем к прямоугольным площадкам со стороны деталей и к круглым площадкам через отверстия на противоположной стороне. Плата здесь – двусторонняя. Подобные микросхемы, имеющие длинные выводы (например, серии 100), можно монтировать так же, как пластмассовые, изгибая выводы и пропуская их в отверстия платы. Контактные площадки в этом случае располагают в шахматном порядке.

 При разработке двух сторонней платы надо постараться, чтобы на стороне деталей осталось возможно меньшее число соединений. Это облегчит исправление возможных ошибок, налаживание устройства и, если необходимо, его модернизацию. Под корпусами микро схем поводят лишь общий провод и провод питания, но подключать их нужно только к выводам питания микросхем. Проводники к входам микросхем, подключаемым к цепи питания или общему проводу, прокладывают на стороне проводников, причем так, чтобы их можно было легко перерезать при налаживании или усовершенствовании устройства.

 Если же устройство настолько сложно, что на стороне деталей приходится прокладывать и проводники сигнальных цепей, позаботьтесь о том, чтобы любой из них был доступен для подключения к нему и перерезания.

При разработке радиолюбительских двухсторонних печатных плат нужно стремиться обойтись без специальных перемычек между сторонами платы, используя для этого контактные площадки соответствующих выводов монтируемых деталей; выводы в этих случаях пропаивают с обеих сторон платы. На сложных платах иногда удобно некоторые детали подпаивать непосредственно к печатным проводникам.

 При использовании сплошного слоя фольги платы в роли общего провода отверстия под выводы, не подключаемые к этому проводу, следует раззенковать со стороны деталей.

 Обычно узел, собранный на печатной плате, подключают к другим узлам устройства гибкими проводниками. Чтобы не испортить печатные проводники при многократных перепайках, желательно предусмотреть на плате в точках соединений контактные стойки (удобно использовать штыревые контакты диаметром 1 и 1,5 мм от разъемов 2РМ). Стойки вставляют в отверстия просверленные точно по диаметру и пропаивают. На двухсторонней печатной плате контактные площадки для распайки каждой стойки должны быть на обеих сторонах.

 Предварительную разводку проводников удобно выполнять мягким карандашом на листе гладкой бумаги. Сторону печатных проводников рисуют сплошными линиям, обратную сторону – штриховыми.

По окончании разводки и корректировки чертежа под него кладут копировальную бумагу красящим слоем на верх и красной или зеленой шариковой ручкой обводят контуры платы, а также проводники и отверстия, относящиеся к стороне деталей. В результате на обратной стороне листа получится рисунок проводников для стороны деталей.

 Далее следует вырезать из фольгированного материала заготовку соответствующих размеров и разместить ее с помощью штангельциркуля сеткой шагом 2,5 мм. Кстати, размеры платы удобно выбрать кратными 2,5 мм - в этом случае размечать ее можно с четырех сторон. Если плата должна иметь какие - либо вырезы, их делают после разметки. Двустороннюю плату размечают со стороны, где проводников больше.

 После этого фломастером размечают «по клеточкам» центры всех отверстий, накалывают их шилом и сверлят все отверстия сверлом диаметром 0,8 мм.

 Для сверления плат удобно пользоваться самодельной миниатюрной электродрелью. Ее изготавливают на основе небольшого электродвигателя, лучше низковольтного. На его валу укрепляют сменные латунные патроны вилки на разные диаметры D сверла.

 Обычные самодельные сверла при обработке стеклотекстолита довольно быстро тупятся.

 После сверления платы заусенцы с краев отверстий снимают сверлом большого диаметра или мелкозернистым бруском. Плату обезжиривают, протерев салфеткой, смоченной спиртом или ацетоном, после чего, ориентируясь на положение отверстий, переносят на нее нитрокраской рисунок печатных проводников в соответствии с чертежом.

 Для этого обычно используют стеклянный рейсфендер, но лучше изготовить простой самодельный чертежный инструмент. К концу обломанного ученического пера припаять укороченную до 10 … 15 мм инъекционную иглу диаметром 0,8 мм. Рабочую часть иглы надо зашлифовать на мелкозернистой наждачной бумаге.

 В воронку инструмента каплями заливают нитрокраску и, осторожно взяв ее в губы, слегка дуют для того, чтобы краска прошла через канал иглы. После этого надо лишь следить за тем, чтобы воронка была наполнена краской не менее чем на половину.

 Необходимую густоту краски определяют опытным путем по качеству проводимых линий. При необходимости ее разбавляют ацетоном или растворителем 647. Если же надо сделать краску более густой, ее оставляют на некоторое время в открытой посуде.

 В первую очередь рисуют контактные площадки, а затем проводят соединения между ними; начиная с тех участников, где проводники расположены тесно. После того, как рисунок в основном готов, следует по возможности расширить проводники общего провода питания, что уменьшит их сопротивление и индуктивность, а значит, повысит стабильность работы устройства. Целесообразно также увеличить контактные площадки, особенно те, к которым будут припаяны стойки и крупногабаритные детали. Для защиты больших поверхностей фольги от травильного раствора их заклеивают любой липкой пленкой.

 В случае ошибки при нанесении рисунка не торопитесь сразу же исправить ее – лучше поверх неверно нанесенного проводника проложить правильный, а лишнюю краску удалить при окончательном исправлении рисунка ( его проводят, пока краска не засохла). Острым скальпелем или бритвой прорезают удаляемый участок по границам, после чего его выскребают.

Специально сушить нитрокраску после нанесения рисунка не нужно. Пока вы исправляете плату, отмываете инструмент, краска сохнет. Для очистки канала иглы от краски удобно использовать отрезок тонкой стальной проволоки, который можно хранить в той же игле.

 Травят плату обычно в растворе хлорного железа. Нормальной концентрацией раствора можно считать 20 … 50%. Автор разводит 500 г порошка хлорного железа в горячей кипяченой воде до получения общего объема раствора, равного 1 л. Раствор хранят в обычной литровой стеклянной банке, а перед травлением подогревают до 45 … 60° С, поставив банку в горячую воду.

 Платы размерами до 130 х 65 мм удобно травить в этой же банке, подвесив их на медном обмоточном проводе диаметром 0,5 … 0,6 мм. Платы больших размеров травят в литровом полиэтиленовом пакете из под сока или фотографической кювете, для чего в угловые крепежные отверстия платы вставляют обломки спичек, обеспечивающие зазор 5 … 10 мм между платой и дном кюветы. Продолжительность травления – 10 …60 мин, она зависит от температуры, концентрации раствора, толщины медной фольги. Для интенсификации процесса раствор перемешивают, покачивая банку или кювету. Поскольку раствор быстро остывает, банку или кювету лучше поставить в другой сосуд больших габаритов с горячей водой, ее периодически подогревают или заменяют воду. Травление проводят под вытяжкой или в хорошо проветриваемом помещении.

 Раствор можно использовать в течении нескольких лет. Существуют способы регенерации отработавшего раствора.

 Протравленную плату отмывают от следов хлорного железа под струей горячей воды, одновременно очищая каким - либо скребком от рисунка, сделанного нитрокраской.

 Промытую плату просушивают, рассверливают и при необходимости раззенковывают отверстия, в том числе и не имеющие контактной площадки, зачищают мелкозернистой наждачной бумагой, протирают салфеткой, смоченной спиртом или ацетоном, а затем покрывают канифольным лаком (раствор канифоли в спирте).

 Некоторые радиолюбители рекомендуют лудить все проводники платы. По мнению автора, такие платы выглядят весьма кустарно, кроме того, при лужении возможно замыкание соседних проводников перемычками из припоя.

 Перед монтажом радио элементов на плату потемневшие выводы следует зачищать до блеска, лудить их необязательно. В качестве флюса лучше пользоваться канифольным лаком, а не твердой канифолью. Микросхемы следует подпаивать за кончики выводов, вставляя их в монтажные отверстия не до упора, а лишь до выхода выводов со стороны пайки на 0,5 … 0,8 мм, - это облегчит их демонтаж в случае ремонта и уменьшит вероятность замыканий в двухсторонних платах. Под радиоэлементы в металлических корпусах при монтаже на двустороннюю плату следует подложить бумажные прокладки и приклеить их к плате тем же канифольным лаком.

 При монтаже полевых транзисторов с изолированным затвором и микросхем структуры МОП и КМОП для исключения случайного пробоя их статическим электричеством нужно уровнять потенциалы монтируемой платы паяльника и тела монтажника. Для этого на ручку паяльника достаточно намотать бандаж из нескольких витков неизолированного провода (или укрепить металлическое кольцо) и соединить его через резистор сопротивлением 100 … 200 кОм с металлическими частями паяльника. Конечно, обмотка паяльника не должна иметь контакта с его жалом. Во время монтажа следует касаться свободной рукой проводников питания на монтируемой плате. Если микросхема хранится в металлической коробке или ее выводы защищены фольгой, прежде чем взять микросхему, нужно дотронуться до коробки или фольги и «снять» статическое электричество.

 Смонтированную плату желательно отмыть спиртом, пользуясь небольшой жесткой кистью, а затем покрыть канифольным лаком – такое покрытие, как ни странно, весьма влагостойко и сохранит «паяемость» платы на долгие годы, что удобно при ремонте и доработке устройства.

 В заключение остается напомнить, что в журнале «Радио», 1996 г., 5, с. 59, 60 приведен указатель статей по радиолюбительской технологии и, в частности, по разработке и изготовлению печатных плат, различных приспособлений для монтажа, облегчающих труд радиолюбителя.

6.Организационная часть

6.1 Организация рабочего места оператора при эксплуатации электронной аппаратуры

Для успешного монтажа электро- и радиоаппаратуры необходимо знать правила выполнения монтажных работ и их технологические особенности. Надо также знать, в каких условиях будет работать данный прибор, чтобы обеспечить удобство его ремонта при эксплуатации, замены отдельных деталей, доступность проверки работы цепей и блоков. Рабочим местом монтажника является монтажный стол или верстак, оснащенный необходимым оборудованием и приспособлениями. Правильная организация рабочего места существенно влияет на производительность труда рабочего и качество выполняемой продукции. На рабочем месте монтажника размещают все необходимые для выполнения текущей работы инструменты, детали и оборудование. Последним дополнением к рабочему столу монтажника являются кассы которые служат для хранения крепежных деталей и монтируемых радиодеталей. Они могут иметь самую разнообразную конструкцию. Инструменты раскладывают по ящикам стола в строгом порядке – по группам применения. Нельзя хранить в одном ящике измерительные, монтажные, сборочные и слесарные инструменты. Размещение инструментов в ящике должно быть продумано. Лучше всего хранить инструменты в ящиках со специально изготовленными для них гнездами, подобно тому, как это делается в готовальне. Измерительные инструменты обычно выдают монтажнику из инструментальной кладовой в специальных футлярах или укладочных ящиках, поэтому гнезд для их укладки в ящике не требуется.

Иногда с правой стороны стола крепят тески, на которых выполняют мелкие слесарные работы, встречающиеся при сборки или монтаже радио аппаратуры. Паяльник устанавливают на подставку. Для включения паяльника устанавливают колодку с несколькими штепсельными гнездами, к которым подводят напряжение от различных отводов обмотки трансформатора.

На монтажника устанавливают определенный трансформатор, рассчитанный на одно рабочее место. При установке трансформатора или колодки шнур располагают вне стола, что бы нечего не мешало передвижению паяльника. Подставку для паяльника изготавливают вместе с коробкой, разделенной на две части – для флюса и припоя. На дно коробки кладут прессшпан или плотную бумагу, которые при загрязнении флюсом выбрасывают в месте с ним. Количество флюса в коробке не должно превышать 4-5см3, его часто надо менять полностью. Припой также кладут в коробку в небольшом количестве, так как загрязненный нагаром и окалиной стержня паяльника он требует больше времени для плавлении, чем чистый. Загрязненный припой собирают в одно место для переплавки.

Стол монтажника должен быть хорошо освящен дневным светом. При искусственном освещение применяют лампочку не более 40-60Вт, создающие вполне достаточную освещенность рабочего места на расстоянии 0,5-0,75м от освещаемой плоскости. Свет должен падать равномерно; теней, затрудняющих работу монтажника, должно быть, возможно, меньше. При правильном освещении рабочего места не должно быть ослепляющего воздействия на глаза источника света, вызванного его чрезмерной яркостью. Очень удобна арматура с раздвижным или поворотным кронштейном и глубоким отражателем, в котором лампочка утопает целиком.

Технологическую карту помещают в рамку и располагают на специальном кронштейне, что бы она всегда находилась в поле зрения монтажника. Объект монтажа располагают в нормальной зоне движения рук рабочих.

Для удаления вредных испарений и продуктов горения, образующих в процессе пайки или сварки, на рабочем месте оборудуют вытяжную вентиляцию. Если применяют электро сварку в монтажных соединениях, рабочее место снабжают специальными щитами или занавесками, защищающими глаза от вредного воздействия дневного света сварочной дуги исходящей от соседних рабочих мест.

Что бы предохранить монтируемый прибор от повреждений, на рабочий стол монтажника укладывают коврик из губчатой резины, а для хранения легко воспламеняющих жидкостей используют металлический ящик.

7.  Экономическая часть

7.1 Расчет себестоимости зарядного устройства на микроконтроллере PIC 12F675

Себестоимость - изделия, детали представляет собой сумму затрат в денежном выражении на производство и реализацию, приходящихся на единицу продукции.

В курсовом проекте в зависимости от задания рассчитываются цеховая, производственная, полная себестоимость или оптовая цена.

Калькуляция – расчёт затрат на производство и реализацию единицы продукции по калькуляционным статьям расходов. В электронной промышленности в качестве калькуляционной единицы, как правило, принимается 1 или 1000 изделий.

Методика расчёта калькуляционных статей расходов приводится.

Статья №1. Сырьё и основные материалы.

В эту статью включаются затраты на сырьё и основные материалы, которые образуют основу изготовляемой продукции или являются необходимыми компонентами при её изготовлении. Кроме затрат на основные материалы к полученному итогу добавляются надбавки на транспортные и заготовительные расходы в размере от 5 до 10% и исключается сумма, получаемая от реализации доходов в размере 1-2% от стоимости сырья и основных материалов. Стоимость всех материалов рассчитывается по оптовым ценам, установленным в действующих прейскурантах. Данные приведены в таблице №1.

Статья №2. Покупные комплектующие и полуфабрикаты.

В эту статью включаются затраты на приобретение готовых изделий и полуфабрикатов, требующих дополнительных затрат труда на их обработку или сборку при укомплектовании выпускаемой продукции. Расчёт стоимости покупных полуфабрикатов и комплектующих изделий, производится аналогично расчёту стоимости основных материалов. Стоимость рассчитывается по оптовым ценам, установленным в действующих прейскурантах. Все выявленные данные по расходу радиодеталей и узлов в конечном счёте сводятся в таблицу №2.

Статья №3. Основная заработная плата производственных рабочих.

В эту статью включаются затраты на основную заработную плату производственных рабочих, непосредственно связанных с изготовлением продукции. В состав основной заработной платы включаются: оплата операций и работ по сдельным нормам и расценкам. Расчёт приведён в таблице №3.

Статья №4. Дополнительная заработная плата производственных рабочих.

В эту статью включаются затраты на выплаты, предусмотренные законодательством о труде или коллективными договорами за не проработанное на производстве время: компенсация за неиспользованный отпуск; оплата льготных часов подростков; оплата времени, связанного с выполнением государственных и общественных обязанностей; выплата вознаграждения за выслугу лет и др.

Принимается в размере 10-20% от основной зарплаты.

Данные приведены в таблице №3.

Статья №5. Отчисления на социальное страхование.

В эту статью включаются отчисления на социальное страхование по установленным нормам от суммы основной и дополнительной заработной платы производственных рабочих.

 Осоц.ст = (Зосн + Здоп) * 27 % / 100 %

О соц.ст.= 115,19 *0,27 = 31,10 руб.

Статья №6. Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования.

В эту статью включаются затраты на содержание, амортизацию и текущий ремонт производственного оборудования, цехового транспорта, приборов, рабочих мест. С разрешения вышестоящих организаций иногда допускается распределение расходов на содержание и эксплуатацию оборудования между отдельными видами изделий пропорционально основной заработной плате производственных рабочих.

 Исходные данные для расчёта затрат на содержание и эксплуатацию оборудования при определении себестоимости изделия берутся на предприятии, где будет изготавливаться проектируемое изделие в размере 80-300% от З осн. Например, если 100%,то

Рсэо =100 % * Зосн / 100 %

Рсэо = 104,72 руб.

Статья №7. Цеховые расходы.

В эту статью включаются затраты на заработную плату аппарата управления цехом; амортизация и затраты на содержание и текущий ремонт зданий, сооружений и инвентаря общецехового назначения; затраты на реализацию и изобретательство цехового характера; затраты на мероприятия по охране труда и другие расходы цеха, связанные с управлением обслуживания производства. Для большинства предприятий этот процент составляет от 80 до 300.

Например, если процент цеховых расходов равен 100, то цеховые расходы составляют:

Цр = 100/100 (Зосн + Рс.э.о.),

Цр =104,72+104,72 = 209,44 руб.

Найдем цеховую себестоимость:

СЦ = М + ППОК + ЗОБ + ОСОЦ.СТ + РСЭО + ЦР

Сц = 128,2 + 806,10 + 115,19 + 31,10 + 104,72 + 209,44 = 1394,75 руб.

Статья №8. Общезаводские расходы.

В эту статью включаются затраты, связанные с управлением предприятия и организацией производства в целом. Общезаводские расходы определяются исходя из процента общезаводских расходов, принятого по данным предприятия, где предполагается организовать производство проектируемого объекта, и основной заработной платы производственных рабочих (без доплат по прогрессивно-премиальным системам) и расходов на содержание и эксплуатацию оборудования. Для большинства предприятий этот процент составляет от 80 до300.

Общезаводские расходы составят:

ОЗР = 80 / 100 (Зосн + Рс.э.о.),

ОЗР =209,44*0,8 = 167,55 руб.

Найдем производственную себестоимость:

 СПР = СЦ + ОЗР

 Спр. =1394,75+167,55 = 1562,3 руб.

Статья №9. Внепроизводственные расходы.

В эту статью калькуляции включаются расходы, связанные с упаковкой и отправкой готовой продукции. Обычно их размер принимается 2…4 % от производственной стоимости.

После расчёта всех статей расходов необходимо составить сводную таблицу №4.

Полная себестоимость

СПОЛ = СПР + РВПР

Спол.=1562,3 + 31,25 = 1593,55 руб.

7.2 Расчёт стоимости разрабатываемого программного обеспечения

В рамках данного курсового проекта реализуется система управляющей программы МК. Затраты на разработку программного обеспечения для управляющей программы МК вычисляется следующим образом:

Производственные затраты: ,

где Кпр – производственные затраты;

 Смаш – стоимость машинного времени;

 Снакл – накладные расходы, 10% от основной заработной платы.

При проведении научно-исследовательской работы, в состав накладных расходов включаются заработная плата персонала и материалы, которые используются во время работы.

Определим трудоёмкость производимой работы. Примем её равной 0,1 человека/месяца. Рассчитаем стоимость 0,1 человека/месяца. Она складывается из основной заработной платы, дополнительной заработной платы (10 % от основной заработной платы) и отчислений на социальное страхование 27% от полной заработной платы.

Основная заработная плата вычисляется следующим образом:

 , где

Nразр – количество сотрудников, разрабатывающих программный продукт;

ЗП – заработная плата сотрудников;

Тразр – время, затраченное на разработку программного обеспечения.

По данным ГОУ КТЭП заработная плата инженера 2300 рублей. Вычисляем основную заработную плату: Зосн= 230 рублей.

Вычисляем дополнительную заработную плату, как 10 % от основной заработной платы: Здоп.= 23 рубля.

Вычисляем размер отчисления на социальные нужды, как 27% от полной заработной платы: ОТЧИСЛсоц.= (230+23)*0,27=68,31 рублей.

Фонд заработной платы инженера:

 рубль.

Вычислим затраты на отладку программного продукта:

, где

tотладки – время отладки программы (час);

Sмаш.час – стоимость часа работы машины (руб/час);

Стоимость..машинного..часа:  Принимаем:

·  срок службы ПЭВМ – 5 лет;

·  первоначальная стоимость ПЭВМ – 20000руб.;

·  потребляемая мощность – 200Вт/ч;

·  количество рабочих дней в месяце – 22 дня.

При эксплуатации машины 6 часов в сутки:

 рублей в час.

Принимаем стоимость электроэнергии 1,52коп за КВтч, получаем стоимость потребляемой энергии в час:

 рублей в час.

Затраты на профилактическое обслуживание и ремонт составляют в среднем 20% от первоначальной стоимости ЭВМ:

рублей в час.

Вычисляем стоимость одного машинного часа:

3,34рублей в час.

При времени отладки программного продукта tот=2ч. затраты на отладку программного продукта составят:

Вычисляем накладные расходы:

В результате затраты на разработку программного обеспечения:

Расчет материала на изготовление изделия

Таблица 1 Ведомость основных материалов и расчет их стоимости

Таблица 2

Расчет стоимости покупных комплектующих деталей

Маршрут изготовления устройства

Таблица 3

Расчет трудоемкости и заработной платы основных производственных рабочих

Таблица 4

Плановая канкуляция для зарядного устройства на микроконтроллере PIC12F675

8. Охрана труда

В нашей стране в соответствие с основами законодательства РФ, о труде, контроль за соблюдением законодательства о труде и по охране труда осуществляют специально уполномоченные государственные органы и инспекции, профессиональные союзы, а также состоящие в их ведении техническая и правовая инспекции труда.

 На предприятии общее руководство по безопасности труда, промышленной санитарии и контроль за соблюдением законодательства по охране труда возложены на директора и главного инженера. Главному инженеру подчинен отдел безопасности труда, который ведет непосредственную работу по обеспечению безопасности труда и промышленной санитарии на предприятии.

Для предупреждения производственного травматизма на предприятии регулярно проводиться контроль безопасности труда и промышленной санитарии на отдельных рабочих местах, участках, в цехах и на предприятии в целом.

Для предотвращения несчастных случаев необходимы знание и строгое выполнение существующих положений, инструкций и требований по безопасности труда.

Все работающие и вновь поступившие на предприятие рабочие, служащие и инженерно-технические работники независимо от стажа и опыта работы проходят инструктаж и обучение по безопасному ведению работ на основании требований, соответствующих правил инструкций по безопасности труда и производственной санитарии. Инструктаж подразделяется на несколько основных видов.

Вводный инструктаж проводится работником отдела охраны труда для вновь поступающих на предприятие, а так же для учащихся и студентов, направленных для прохождения производственной практики.

Первичный инструктаж проводиться на рабочем месте непосредственном руководителем работ с лицами, вновь принятыми или переведенными из одного подразделения в другое, с одного вида оборудования на другое (даже в случае временного перевода). Цель его – подробное ознакомление работающих с особенностями выполнения конкретных работ с точки зрения безопасности труда и промышленной санитарии.

Повторный (периодический) инструктаж проводится со всеми работниками не реже одного раза в 6 месяцев, а на особо вредных и опасных участках работы – не реже 1-го раза в 3 месяца. Целью его является проверка знания работниками правил инструкций по безопасности труда и производственной санитарии.

Внеплановый инструктаж на рабочем месте проводиться при изменении технологического процесса, оборудования, инструмента и т.п., в результате чего изменяются условия труда, а так же в случае нарушения работниками правил и инструкций по безопасности труда и производственной санитарии.

Охрана труда условно подразделяется на 4 подраздела по узловым вопросам.

Общие вопросы охраны труда (законодательные и организационные вопросы).

Техники безопасности – система организационных мероприятий и технических средств предотвращающих воздействия на работающих опасных производственных факторов.

Производственная санитария – система организационных мероприятий и технических средств предотвращающих или уменьшающих воздействие на работающих вредных производственных факторов.

Пожарная безопасность – состояние объекта при котором исключается возможность пожара, а в случае его возникновения предотвращается воздействие на людей опасных факторов пожара и обеспечивается защита материальных ценностей.

Техника безопасности при выполнении монтажных работ.

Радиоэлектронным называется оборудование, принцип действия которого основан на использовании радиотехнических устройств, электронных, ионных, полупроводниковых и квантовых приборов.

Безопасность работ с радиоэлектронным оборудованием и содержание его в исправном состоянии регламентируются правилами техники безопасности и производственной санитарии в электронной промышленности, ПТЭ и ПТБ при эксплуатации электроустановок потребителей.

Лицам, допускаемым к работам с радиоэлектронным оборудованием, присваиваются 2-5 квалификационные группы по технике безопасности, соответствующие ПТБ и ПСЭБ, одновременно с проверкой знаний ПТЭ и ПТБ.

По обеспечению мер безопасности и организации условий работы радиоэлектронное оборудование на мало- и крупногабаритное.

К малогабаритному радиоэлектронному оборудованию относится оборудование одноблочного и многоблочного исполнения, которое по своей массе и габаритам может быть размещено на рабочем столе или на тележке около него, а также стойки с вставными блоками размерами в плане не более 700х700 мм.

К крупногабаритному относится однокорпусное, многокорпусное и бескорпусное оборудование, состоящее из одного и более блоков, которое устанавливается на полу.

Монтаж радиоэлектронного оборудования. Изготовление каркасов, шасси оборудования на слесарно-механических участках необходимо проводить с соблюдением требований техники безопасности при холодной и горячей обработке металлов.

При монтаже радиоэлектронного оборудования следует соблюдать требования электробезопасности и работать только исправным электрооборудованием. При работе с электродрелью необходимо применять диэлектрические резиновые перчатки.

Электропаяльник и лампы для местного освещения необходимо применять напряжением не более 42В Для понижения сетевого напряжения 220и 127В до 42 В следует применять понижающий трансформатор. Один конец вторичной обмотки трансформатора и металлический кожух необходимо заземлять.

При подключении аппаратуры к цеховой сети следует применять штепсельные разъемы. В случае неисправности в сетевой проводке необходимо вызвать электромонтера.

При монтаже радиосхем запрещается: проверять на ощупь наличие напряжения и нагрев токоведущих частей схемы; применять для соединения блоков и приборов провода с поврежденной изоляцией; производить пайку и установку деталей оборудовании, находящемся под напряжением; измерять напряжения и токи переносными приборами с неизолированными проводами и щупами; подключать блоки и приборы к оборудованию, находящемуся под напряжением; заменять предохранители во включенном оборудовании, работать на высоковольтных установках без защитных средств.

Экспериментальные работы заключаются в макетировании и обследовании радиоэлектронного оборудования, а также проверке работоспособности экспериментального образца изделия электронной техники.

 Эксперименты проводят не менее двух человек – инженерно – технический работник с квалифицированной группой по технике безопасности (ТЮ) не ниже 4 и высококвалифицированный рабочий с группой по ТБ не ниже 3.

Место проведения экспериментальных работ должно быть обеспечено временными ограждениями, экранами и защитными средствами.

Оборудование, используемое в эксперименте, должно присоединиться к отдельному электрощиту или отдельной группе предохранителей электрощита, имеющего общее отключающее устройство. Провода, применяемые для наружного соединения приборов и оборудования, должны заключаться в металлические заземленные оболочки. При напряжении до 500В допускается применение шланговых проводов и кабелей.

Наладка макетов радиоэлектронного оборудования приводится так же, как действующих образцов. Следует учесть, что если для исключения наводок и помех на работу налаживаемого макета, требуется не заземлять его корпус. То наладку следует вести с применением защитных средств.

В радиоэлектронном оборудовании, предназначенных для различных видов технологической обработки изделий электронной техники, должна быть предусмотрена рабочая камера, оснащенная защитным средством.

Наладка оборудования. Наладка крупногабаритного радиоэлектронного оборудования производится бригадой двух человек, возглавляемой инженерно-техническим работником или высококвалифицированным наладчиком, имеющим группу по ТБ не ниже 4. Члены бригады должны иметь группу по ТБ не ниже 3.

Наладка малогабаритного оборудования может производиться одним наладчиком, имеющим достаточную производительность, квалифицированную группу по ТБ не ниже 4, в присутствии вблизи налаживаемого оборудования второго лица, имеющего группу по ТБ не ниже 3.

Проведение наладочных работ допускается на специально предназначенных участках, а также в производственных помещениях, где разрабатывается и эксплуатируется оборудование. При этом исключается пребывание лиц на рабочих местах, не допущенных к наладке. На рабочих местах должны применять ограждения.

Для наладки малогабаритного оборудования и отдельных вставных блоков крупногабаритного оборудования необходимо организовать рабочее место: специально оборудованный рабочий стол и свободная часть площади около него, предназначенная для размещения налаживаемого оборудования с вставными блоками и оборудования, смонтированного на спецтележках. Контрольно- измерительной аппаратуры и нахождения самого наладчика.

Наладку вставных блоков крупногабаритного оборудования разрешается производить на месте его размещения, если невозможно налаживать блоки отдельно. При этом допускается использовать любой механический прочный стол или специальную подставку из диэлектрического материала.

Для электропитания контрольно - измерительной аппаратуры может быть использован переносной электрощиток, удовлетворяющий требованиям стационарного, или переносная штепсельная колодка, выполненная из механически прочного изоляционного материала с утопленными гнездами. Встроенными предохранителями и клеммами для заземления.

При наладке вставного блока под напряжением все работы на других токоведущих частях налаживаемого оборудования должны быть прекращены, токоведущие части ограждены. Одновременная наладка под напряжением нескольких блоков запрещается.

Выявлять и устранять дефекты в электро схеме, заменять детали разрешается только после полного снятия напряжения с оборудования и проверки отсутствия остаточных зарядов с помощью заземленного разрядника.

Для измерения параметров электрической схемы с помощью контрольно-измерительной аппаратуры разрешается извлекать блоки налаживаемого оборудования из корпуса, открывать дверцы, снимать ограждения в местах подключения измерительной аппаратуры, замыкать на коротко блокировку.

9. Техника безопасности при эксплуатации электронной аппаратуры

При воздействии электрического тока и электрической дуги могут возникать местные и общие электротравмы.

При местных электротравмах происходит местное повреждение организма человека. К ним относится: электрические ожоги и знаки, металлизация кожи, механические повреждения и электроофтальмия. Общие электротравмы приводят к поражению всего организма – нарушению или полному прекращению деятельности органов дыхания и кровообращения, а также других систем.

Поражения электрическим током может быть при прикосновениях: к токоведущим частям, находящимся под напряжением; к отключенным токоведущим частям, на которых остался заряд или появилось напряжение в результате ошибочного включения к металлическим нетоковедущим частям электроустановок после перехода на них напряжения с токоведущих частей. Кроме того, может быть поражение напряжением шага при нахождении человека в зоне растекания тока замыкания на землю. Электрической дугой в электроустановках напряжением шага при нахождении человека в зоне растекания тока замыкания на землю, электрической дугой в электроустановках напряжением выше 1000В при приближении к частям, находящимся под напряжением, на недопустимо малое расстояние, зависящее от значения высокого напряжения.

Безопасность работ с радиоэлектронным оборудованием и содержание его в исправном состоянии. Лицам, допускаемым к работе с радиоэлектронным оборудованием, присваиваются II – V квалификационные группы по технике безопасности.

По обеспечению мер безопасности и организации условий работы радиоэлектронное оборудование разделяется на мало – и крупногабаритное.

К малогабаритному радиоэлектронному оборудованию относится оборудование одноблочного и многоблочного исполнения, которое по своей массе и габаритам может быть размещено на рабочем столе (верстаке) или на тележке около него, а также стойки с вставными блоками размерами в плане не более 700 Х 700 мм.

К крупногабаритному радиоэлектронному оборудованию относится однокорпусное, многокорпусное и бескорпусное оборудование, состоящее из одного и более блоков, которое устанавливается на полу.

 При монтаже радиоэлектронного оборудования следует соблюдать требования электробезопасности и работать только исправным электроинструментом.

 При работе с электро дрелью необходимо применять диэлектрические резиновые перчатки.

 Электропаяльник и лампы для местного освещения необходимо применять напряжение не более 42В. Для понижения сетевого напряжения 220 и 127 В до 42 В следует применять понижающий трансформатор. При подключении аппаратуры к цеховой сети следует применять штепсельные разъемы. В случае неисправности в сетевой проводке необходимо вызвать электромонтера.

При монтаже радиосхем запрещается: проверять на ощупь наличие напряжения и нагрев токоведущих частей схемы; применять для соединения блоков и приборов провода с поврежденной изоляцией; производить пайку и установку деталей в оборудовании, находящемся под напряжением; измерять напряжения и токи переносными приборами с неизолированными проводами щупами; подключать блоки и приборы к оборудованию, находящемуся под напряжением; заменять предохранители во включенном оборудовании; работать на высоковольтных установках без защитных средств.

 Оборудование, используемое в эксперименте, должно присоединяться к отдельному электрощиту или отдельной группе предохранителей электрощит, имеющее общее отключающее устройство.

По окончанию наладки оборудования должно быть приведено в рабочее состояние (сняты закоротки с защитных блокировок, введены в действие механические заземлители, поставлены на место снятые обшивки, убраны временные защитные ограждения и экраны).

 Исправность действия блокировки и механических заземлителей должна проверяться трехкратным включением оборудования и открыванием блокированных дверей.

Организацию работ по управлению оборудованием и надзор за безопасным их выполнением осуществляет административно-технический персонал участка, где выполняются эти работы. Группа по ТБ этого персонала должна быть не ниже IV, а при напряжении до 1000В – не ниже III.

К управлению оборудованием персонал приступает лишь после предварительного осмотра оборудования и проверки исправности действия защитных устройств рабочей камеры.

Установку и снятие обрабатываемого изделия, соединение и отсоединение его с электрической и технологической частью оборудования и другие вспомогательные операции можно выполнять только после снятия напряжения с оборудования и проверки отсутствия остаточных зарядов на токоведущих частях, с которыми может произойти соприкосновение. Проверка отсутствия остаточных зарядов производиться ручным заземлением разрядником.

Включение и отключение оборудования должно производиться выключателями и штепсельными разъемами, размещенными на пультах управления.

При измерениях параметров режимов работы оборудования и обрабатываемого изделия необходимо соблюдать следующие требования:

Не проникать к приборам, вмонтированным под защитные стекла и сетки, не снимать ограждающие их приспособления;

Приборы переносного типа размещать на рабочем столе, полках или выдвижных столиках оборудования. Держать измерительный прибор в руках или на коленях запрещается;

Осциллограф и другие аналогичные приборы размещать на специальных тележках, в электрическую сеть заземлять металлическую корпуса переносных измерительных приборов;

При отключении приборов провод защитного заземления отсоединить в последнюю очередь.

Литература

1.  Бойков В.И. Схемотехника электронных систем. Микропроцессоры и микроконтроллеры. – СПб.: БХВ-Петербург, 2004.- 464с.: ил.

2.  Бойко. Схемотехника электронных систем. Цифровые устройства. – СПб.: БХВ-Петербург, 2004-512с.: ил.

3.  Киселев А., Корнеев В. Современные микропроцессоры. – СПб.: БХВ-Петербург, 2003. 3-е изд.-448с.: ил.

4.  Нефедов А.В., Интегральные микросхемы и их зарубежные аналоги. – М.:РадиоСофт, 2000.-512с.

5.  Пестриков В.М. Уроки радиотехники. - СПб.: КОРОНА Принт, 2000.-592с.: ил.

6.  Петухов. Транзисторы и их зарубежные аналоги. – М.:РадиоСофт, 2004.-544с.

7.  Угрюмов Е.П. Цифровая схемотехника. - СПб.: БХВ-Петербург, 2002.-528с.: ил.

8.  Хрулёв А.К., Черепанов В.П. Зарубежные диоды и их аналоги. – М.:РадиоСофт, 2001.-961с.

9.  Билибин К.И., Шахнов В.А. конструкторско-технологическое проектирование электронной аппаратуры: Учеб. для техн. Вузов. Изд. 2, перераб. И доп. – М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2005,- 568с.