Разработка GSM-сигнализации
Назначение GSM-сигнализации, ее функции. Сущность систем охранной сигнализации, конструктивные особенности. Анализ модели страж SMS 8х6 GPS. Выбор элементов схемы сигнализации. Электромагнитная совместимость, методы разработки двухсторонних печатных плат.
Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
Вид | дипломная работа |
Язык | русский |
Дата добавления | 16.03.2012 |
Размер файла | 2,6 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
R1 = 3 кОм;
R2 = 12 кОм;
R3 = 7 кОм;
R4 = 5 кОм.
5.7 Выбор микроконтроллера для центрального блока (А5)
Микроконтроллер - микросхема, предназначенная для управления электронными устройствами. Эти микросхемы являются основой для построения встраиваемых систем, их можно встретить во многих современных приборах, таких как телефоны, стиральные машины и т. п. На сегодняшний день существует более 200 модификаций микроконтроллеров. Популярностью у разработчиков пользуются 8-битные микроконтроллеры PIC фирмы Microchip Technology и AVR фирмы Atmel, 16-битные MSP430 фирмы TI, а также ARM. В то время как 8-разрядные процессоры общего назначения полностью вытеснены более производительными моделями, 8-разрядные микроконтроллеры продолжают широко использоваться. Это объясняется тем, что существует большое количество применений, в которых не требуется высокая производительность.
В разрабатываемом устройстве данной работы не понадобится высокопроизводительный микроконтроллер (такие как 16-битные MSP430), так как число задач в системе оповещения будет не велико (см. рис. 5.6).
Таблица 5.6 - Характеристики микроконтроллеров
Характеристики |
Attiny2313 |
PIC16F628A |
||
БЫСТРОДЕЙСТВИЕ |
Макс. Такт. Частота (МГц) |
20 |
20 |
|
Flash-памяти программ (байт) |
2048 |
2048 |
||
ПАМЯТЬ |
EEPROM (байт) |
128 |
128 |
|
SRAM (байт) |
128 |
224 |
||
Число портов ввода/вывода |
18 |
16 |
||
Последовательный интерфейс |
USART |
USART |
||
ПЕРЕФИРИЯ |
Встроенный тактовый генератор |
Есть |
Есть |
|
Напряжение питания |
2,7-5,5 В |
3-5,5 В |
||
Аналоговый компаратор |
Есть |
Есть |
||
ДОП. ХАР-КИ |
Детектор пониженного питания |
Есть |
Есть |
|
Ценна, грн. |
11 |
24 |
Рассмотрим и сравним между собой два наиболее популярных 8-разрядных микроконтроллера, которые широко используются на данный момент. Цель этого сравнения состоит в выборе наиболее подходящего микроконтроллера для центрального блока разрабатываемой системы.
В таблице представлены основные характеристики двух микроконтроллеров: Attiny2313 и PIC16F628A. Заметим, что два данных микроконтроллера, сравниваемых между собой по характеристикам, не сильно отличаются друг от друга. Следовательно, каждый микронтроллер может быть использован для разработки центрального блока системы оповещения. Однако ценовой фактор остается решающим. Поэтому для разрабатываемого устройства выбирается Attiny2313 (рисунок 5.10). Алгоритм работы МК представлен в приложении В.
Рисунок 5.10 - Микроконтроллер ATtiny2313
5.8 Аналого-цифровой преобразователь (АЦП)
АЦП в данной системе в структурной схеме входит в блок микроконтроллера, потому что оно необходимо для слежения за напряжением на аккумуляторе для включения и отключения зарядки аккумулятора. Для этого нам необходимо АЦП с такими характеристиками:
- разрешение - 8 бит;
- каналов - 1 шт.;
- интерфейс - SPI;
- входное напряжение от 0 до 3 В;
- напряжение питания -от 1.6 до 3.6 В;
- ток потребления - меньше 10 мА.
Этим параметрам отвечает АЦП фирмы Analog Devices - AD7468. Блок схема приведена на рис. 5.11.
Рисунок 5.11 - Блок схема AD7468
Схема подключения АЦП показана на рис. 5.12.
Рисунок 5.12 - Подключение АЦП
На рис. 5.12 присутствуют такие элементы:
- резисторы R1 и R2, которые служат делителем напряжения, они рассчитываются исходя из соотношения (5.12) (Uвх = 14 В, Uвых = 2.5 В), R1 = 11.5 кОм и R2= 2.5 кОм;
- резисторы R3 и R4, которые служат делителем напряжения, они рассчитываются исходя из соотношения (5.12) (Uвх = 5 В, Uвых = 2.5 В), R1 =5 кОм и R2=2.5 кОМ;
- блок стабильного напряжения + 5 В реализованный на микросхеме стабилизаторе напряжения REF195.
5.9 Считыватель ключей
Для постановки/снятия в режим «Охрана», разрабатываемой системы сигнализации, будет использоваться считыватель ключей Touch Memory. Touch Memory (буквально, контактная память) - это электронный ключ - идентификатор (в обиходе "таблетка", брелок), носитель данных для автоматической идентификации уникального кода (рисунок 5.13).
Ключ Touch Memory - это микросхема, размещенная в прочном герметичном корпусе, изготовленном из нержавеющей стали, что обеспечивает повышенную устойчивость к воздействиям внешней среды. Верхняя крышка электрически изолирована от остальной части цилиндра полипропиленовой втулкой и является контактом данных. Нижняя часть цилиндра имеет фланец, для облегчения крепления, и является общим контактом.
Ключ Touch Memory в паре "ключ - контроллер" является пассивным элементом. Это означает, то ключ не имеет внутреннего источника питания.
У ключей Touch Memory не существует двух идентичных изделий (64-х разрядный регистрационный номер).
Производитель ключей Touch Memory - компания Dallas Semiconductor, USA (ныне подразделение Maxim Integrated Products).
Рисунок 5.13 - Ключ Touch Memory
В качестве считывателя ключей будет использоваться обычная кнопка запроса данных, со встроенный светодиодом КС-05 (рисунок 5.14).
Рисунок 5.14 - Считыватель ключей КС-05
5.10 Датчики
В разрабатываемой системе буду использовать только дискретные датчики: инфракрасные датчики движения, пожарный дымовой датчик и накладной магнитно-контактный датчик для входной двери.
5.10.1 Инфракрасный датчик движения Pyronix Colt XS
Извещатели охранные Pyronix Colt XS (рис. 5.15) предназначены для обнаружения несанкционированного проникновения на охраняемые территории.
Используются для установки в охранно-пожарные системы [ ОПС ].
Запатентованные технологии, используемые при разработке и создании извещателя Pyronix Colt XS, позволили существенно повысить помехоустойчивость: достичь оптимального отношения чувствительности при устойчивости к ложным срабатываниям.
Дополнительно стоит отметить, что дальность действия извещателя Pyronix Colt XS составляет 15 метров.
Технические параметры Pyronix Colt XS:
– Тип: ИК пассивный
– Монтаж: Настенный
– Пироэлемент: Двухплощадный
– Максимальная дальность действия: 15 м
– Время выдачи тревожного извещения: >1 сек
– Нагрузка на контакты реле: до 100 В, до 75 мА
– Нагрузка на выход самоохраны: до 12 В, до 50 мА
– Электропитание: 9 - 16 В DC
– Энергопотребление в дежурном режиме: 15 мА
– Энергопотребление в режиме срабатывания: 15 мА
– Размеры (ШхВхГ): 52x61x40 мм
– Температурный диапазон: -30 … +70 єC
– Вес: 72 г
– Цвет прибора: Белый
– Материал корпуса: Пластик
– Отделка корпуса: Полировка
Рисунок 5.15 - Внешний вид датчика и его диаграмма направленности зоны обнаружения
5.10.2 Извещатель пожарный оптико-электронный дымовой ИП 212-41М
Датчик предназначен для обнаружения возгорания, сопровождающегося появлением дыма малой концентрации в закрытых помещениях. Извещатель ИП 212-41 (ДИП-41) (см. рис. 5.16) работает с приборами приемно-контрольными российского и зарубежного производства с постоянным или переменным напряжением в шлейфе от 7,5 до 30 В. Извещатель формирует сигнал «ПОЖАР» уменьшением внутреннего сопротивления до величины не более 500 Ом. Сброс извещателя из состояния «ПОЖАР» производиться снятием напряжения питания на время не менее 1,5 с. Извещатель ИП 212-41 (ДИП-41) имеет встроенный оптический индикатор срабатывания и обеспечивает возможность подключения выносного устройства оптической сигнализации (ВУОС).
Функциональные параметры ИП 212-41М:
– Защищаемая площадь - до 85 кв.м.
– Светодиодный индикатор состояния; в тревожном режиме светится постоянно.
– Чувствительность (порог срабатывания) извещателя соответствует концентрации дыма, обеспечивающей ослабление светового потока в пределах 0,05 … 0,2 дБ/м.
– Инерционность срабатывания извещателя не более 5 с.
– При изъятии извещателя из розетки в шлейфе приемно-контрольного прибора режима формируется сигнал НЕИСПРАВНОСТЬ.
– Возможно подключение выносной оптической сигнализации (ВУОС).
– Расширенный температурный диапазон от -25°С до + 55°С позволяет устанавливать эти пожарные извещатели в неотапливаемых помещениях.
– Степень защиты оболочки извещателя IP30.
– Средний срок службы не менее 10 лет при соблюдении правил технического обслуживания.
– Норма средней наработки на отказ с учетом техобслуживания - 60 000 ч.
Oсновныe пapaмeтpы:
– Монтaж: Потолочный
– Элeктpопитaниe: 9 … 30 В DC
– Энepгопoтpeблeниe в дeжуpном peжимe: 50 мА
– Энepгопoтpeблeниe в peжимe сpaбaтывaния: < 30 мА
– Индикaция тpeвоги: Красный светодиод
– Paзмepы [ШхBхГ]: Ш 105 Х 60 мм
– Тeмпepaтуpный диaпaзон: -25 … +55 °C
– Bec: 210 г
Цвeт пpибоpa: Белый
Рисунок 5.16 Внешний вид ИП 212-41М
5.10.3 Датчик магнитно-контактный ИО-102-4
Общее описание ИО-102-4 (рис. 5.17):
1) ИО-102-4 является мииатюрным накладным магнито-контактным извещателем. ИО-102-4 закрепляют на основание с помощью винтов, он имеет белый цвет. Длина выводов проводов ИО-102-4: 160 - 500 мм. Они изготовлены из провода в полихлорвиниловой изоляции, диаметр проводника составляет 0.12 мм или 0.2 мм.
2) Расстояние срабатывания ИО-102-4 минимум: 1/2 дюйма (12,7 мм).Технические особенности ИО-102-4
3) Диапазон коммутируемого переменного и постоянного тока при напряжении от 10 до 72 В
4) Максимальное количество срабатываний 10 "6
5) Выходное сопротивление при коммутируемом токе коммутации 100 мА: разомкнутых контактов 200 кОм, замкнутых контактов 0,5 Ом
6) Диапазон рабочих температур, 0С -50 -+50
7) Растояние между магнитом и герконом, мм: более 45 при размыкании, менее 10 при замыкании
8) Относительная влажность при 30С, 98%
9) Габариты, мм: 31 х 13 х 6,5
Рисунок 5.17 Датчик магнитно-контактный ИО-102-4
5.11 Подключение системы к мобильному телефону
Охранная система подключается к мобильному телефону с помощью универсального приемо-передатчика UART, встроенного в микроконтроллер системы (см. рис. 5.18).
Рисунок 5.18 - Схема соединения стандартной контактной вилки мобильных телефонов серий Siemens 3x и 4х и колодки XS1 устройства
6. Конструкторская часть
6.1 Выбор и анализ элементной базы
Выбор элементной базы производился, исходя из выполняемых функций разрабатываемого узла, а также согласно климатических и механических норм, предполагаемых воздействий, при заданных условиях эксплуатации.
Для получения малых габаритов устройства в нем применены в основном элементы для поверхностного монтажа - постоянные резисторы и конденсаторы в планарном исполнении, электролитические конденсаторы - К53-52.
Транзисторы выбраны MPSA42/BSLPBF, 2SD2144, операционный усилитель - OP177G, микроконтроллер - ATtiny2313, стабилизатор напряжения REF195, стабилизатор напряжения ADR425, понижающий трансформатор - ТП1211-13.
Описание выбранной элементной базы представлено в табл. 6.1, а электрические параметры в табл. 6.2.
Таблица 6.1 - Описание элементной базы
Обозначение |
НАЗВАНИЕ |
НОМИНАЛ |
ПАРАМЕТРЫ (Диапазон рабочих температур, °С,) |
МАССА (в граммах) |
|
С1,С2 |
GRM |
15пФх50В |
-55...125 |
0.043 |
|
С3 |
К53-52 |
1000мкФх50В |
-55...125 |
0.6 |
|
С4 |
GRM |
0.1 мкФх50В |
-55...125 |
0.043 |
|
С5-С10 |
GRM |
0.1мкФх20В |
-55...125 |
0.043 |
|
R1 |
CR1206 |
36 Ом |
-55…155 |
0.1 |
|
R2 |
CR1206 |
11.5 кОм |
-55…155 |
0.1 |
|
R3 |
CR1206 |
235 Ом |
-55…155 |
0.1 |
|
R4, R9 |
CR1206 |
2.5 кОм |
-55…155 |
0.1 |
|
R5, R8 |
CR1206 |
100 кОм |
-55…155 |
0.1 |
|
R6 |
CR1206 |
2 кОм |
-55…155 |
0.1 |
|
R7, R13 |
CR1206 |
1 кОм |
-55…155 |
0.1 |
|
R6, R7 |
CR1206 |
11.5 кОм |
-55…155 |
0.1 |
|
Обозначение |
НАЗВАНИЕ |
НОМИНАЛ |
ПАРАМЕТРЫ (Диапазон рабочих температур, °С,) |
МАССА (в граммах) |
|
R10 |
CR1206 |
4 кОм |
-55…155 |
0.1 |
|
R11 |
CR1206 |
3 кОм |
-55…155 |
0.1 |
|
R12 |
CR1206 |
12 кОм |
-55…155 |
0.1 |
|
R14, R16, R19 |
CR1206 |
5 кОм |
-55…155 |
0.1 |
|
R15 |
CR1206 |
7 кОм |
-55…155 |
0.1 |
|
R17 |
CR1206 |
48 Ом |
-55…155 |
0.1 |
|
R18 |
CR1206 |
60 Ом |
-55…155 |
0.1 |
|
VD1 |
W10M |
-40…85 |
1.6 |
||
VD2 |
1N4647 |
-55…155 |
1 |
||
VT1 |
MPSA42 |
-45…85 |
0.2 |
||
VT2, VT3 |
2SD144 |
-45…85 |
0.2 |
||
DА1, DA3 |
REF195 |
-40…85 |
10 |
||
DА2 |
OP177G |
-40…85 |
10 |
||
DD1 |
ATtiny 2313 |
-40…85 |
12 |
||
DD2 |
К561ЛЕ5 |
-10…125 |
10 |
||
DD3 |
AD7466 |
-40…85 |
6 |
||
T1 |
ТП12-12 |
-40…85 |
240 |
||
ZQ1 |
KX - 13 |
8 МГц |
-40…85 |
2 |
|
XS1,XS4, XS6 |
340-031-2 (blue) |
-30…120 |
5 |
||
XS2, XS5 |
340-031-5 (blue) |
-30…120 |
10 |
||
XS3 |
340-031-3 (blue) |
-30…120 |
6 |
Таблица 6.2 - Электрические параметры элементной базы
Обозначение |
НАЗВАНИЕ |
Параметры |
||||
Ток утечки, мкА |
Рабочее напряжение, В |
|||||
С1,С2, С4-С10, |
GRM |
0.4 - 4 |
50 |
|||
С3 |
К53-52 |
5-75 |
20 |
|||
Предельное рабочее напряжение постоянного или амплитудное значение переменного тока, В |
Номинальная мощность рассеивания, Вт |
|||||
R1-R19 |
CR1206 |
100 |
0. 25 |
|||
Максимальное входное напряжение, В |
Максимальный выходной ток, мА |
Выходное напряжение,В |
||||
DА1, DA3 |
REF195 |
25 |
30 |
5 |
||
Напряжение питания, В |
Полоса пропускания,кГц |
Напряжение смещения, мкВ |
Число каналов |
|||
DA2 |
OP177G |
±10 |
100 |
25 |
1 |
|
Входное напряжение, В |
Выходной ток, А |
|||||
VD1 |
W10M |
300 |
1 |
|||
Напряжение стабилизации, В |
Ток стабилизации, мА |
|||||
VD2 |
1N4746 |
18 |
14 |
|||
Напря-жение коллектор-эмиттор, В |
Ток коллектора, мА |
Напряжение база - эмиттер, В |
Мощность max,мВт |
|||
VT1 |
MPSA42 |
300 |
500 |
300 |
100 |
|
VT2 |
2SD144 |
25 |
500 |
20 |
300 |
|
Коэффициент трансформации |
Ток обмотки, мА |
Количество обмоток |
Мощность, Вт |
|||
T1 |
TGSP-RF19NS8 |
1/9 |
500 |
1 |
7 |
|
Обозначение |
НАЗВАНИЕ |
Параметры |
||||
Напряжение питания, В |
Разрядность ядра |
Рабочая частота, МГц |
||||
DD1 |
ATtiny 2313 |
1.8…5.5 |
8 |
0…16 |
||
Напряжение питания, В |
Частота дискретизации, Гц |
Опорное напряжение, В |
Число разрядов |
|||
DD3 |
AD7466 |
1.6…3.6 |
800 |
3 |
12 |
6.2 Ориентировочный расчет надежности
6.2.1 Исходные данные
На основании перечня элементов и справочных данных по базовым интенсивностям отказов отдельных типов элементов была составлена таблица с данными для расчета (см. табл. 6.3).
Таблица 6.3 - Исходные данные для ориентировочного расчета
Элемент |
Данные по элементам |
Суммарная интенсивность отказов, Nj· л0i·, ч |
|||
Типономинал |
Количество Ni |
Интенсивность отказов, л0i·, ч |
|||
Функциональный узел №1 - блок питания |
|||||
R1,R3,R6,R7 |
CR1206 |
4 |
0,01 |
0,04 |
|
С1 |
K53-52 |
1 |
0.5 |
0.5 |
|
C4,C5,C6 |
GRM |
3 |
0,015 |
0,045 |
|
VD1 |
W10M |
1 |
0.1 |
0.1 |
|
VD2 |
1N4746 |
1 |
0.1 |
0.1 |
|
VT1 |
MPSA42 |
1 |
0.1 |
0.1 |
|
DA1 |
REF195 |
1 |
0,05 |
0,05 |
|
DA2 |
AD705J |
1 |
0,05 |
0,05 |
|
T1 |
ТП12-12 |
1 |
0.2 |
0.2 |
|
XS1 |
340-031-2 |
1 |
0.02 |
0.02 |
|
Элементы печатного монтажа |
- |
52 |
0,01 |
0,52 |
|
л?ФУ1=1,205· ч |
|||||
Элемент |
Данные по элементам |
Суммарная интенсивность отказов, Nj· л0i·, ч |
|||
Типономинал |
Количество Ni |
Интенсивность отказов, л0i·, ч |
|||
Функциональный узел №2 - разъем для подключения телефона |
|||||
XS2 |
340-031-5 |
1 |
0.05 |
0.05 |
|
Элементы печатного монтажа |
- |
5 |
0,01 |
0,05 |
|
л?ФУ2=0.1· ч |
|||||
Функциональный узел №3 - разъем для подключения считывателя ключа |
|||||
XS3 |
340-031-3 |
1 |
0.03 |
0.03 |
|
Элементы печатного монтажа |
- |
3 |
0,01 |
0,03 |
|
л?ФУ3=0,06· ч |
|||||
Функциональный узел №4 - усилитель тока |
|||||
VT1 |
2SD144 |
1 |
0.1 |
0.1 |
|
R10,R17 |
CR1206 |
2 |
0.01 |
0.02 |
|
Элементы печатного монтажа |
- |
7 |
0.01 |
0,07 |
|
л?ФУ4=0.19· ч-1 |
|||||
Функциональный узел №5 - блок управления |
|||||
C12, C15 |
GRM |
2 |
0,015 |
0,03 |
|
R2,R4,R9,R14 |
CR1206 |
1 |
0,01 |
0,04 |
|
ZQ1 |
KX-13 |
1 |
0.1 |
0.1 |
|
DD1 |
ATtiny2313 |
1 |
0,05 |
0,05 |
|
DD3 |
AD7466 |
1 |
0,05 |
0,05 |
|
Элементы печатного монтажа |
- |
46 |
0,01 |
0,46 |
|
л?ФУ5=0,73· ч-1 |
|||||
Функциональный узел №6 - управление напряжением |
|||||
R11,R12,R15,R16 |
CR0805 |
4 |
0,01 |
0,04 |
|
K1 |
PE014005 |
1 |
0.2 |
0.2 |
|
Элементы печатного монтажа |
- |
9 |
0,01 |
0,09 |
|
л?ФУ6=0.33 · ч-1 |
|||||
Функциональный узел №7 - усилитель тока |
|||||
VT1 |
2SD144 |
1 |
0.1 |
0.1 |
|
R10,R17 |
CR1206 |
2 |
0.01 |
0.02 |
|
Элементы печатного монтажа |
- |
7 |
0.01 |
0,07 |
|
л?ФУ6=0.19 · ч-1 |
Таблица
Элемент |
Данные по элементам |
Суммарная интенсивность отказов, Nj· л0i·, ч |
|||
Типономинал |
Количество Ni |
Интенсивность отказов, л0i·, ч |
|||
Функциональный узел №8 - разъем для подключения аккумулятора |
|||||
XS4 |
340-031-2 |
1 |
0.02 |
0.02 |
|
Элементы печатного монтажа |
- |
2 |
0,01 |
0,02 |
|
л?ФУ6=0.04 · ч-1 |
|||||
Функциональный узел №9 - преобразователь напряжения |
|||||
C7, C9 |
GRM |
2 |
0,015 |
0,03 |
|
DA3 |
REF195 |
1 |
0,05 |
0,05 |
|
Элементы печатного монтажа |
- |
12 |
0,01 |
0,12 |
|
л?ФУ6=0.2 · ч-1 |
|||||
Функциональный узел №9 - преобразователь напряжения |
|||||
R5,R8,R13 |
CR1206 |
3 |
0.01 |
0.03 |
|
C8, C10 |
GRM |
2 |
0,015 |
0,03 |
|
DD2 |
К561ЛЕ5 |
1 |
0,05 |
0,05 |
|
Элементы печатного монтажа |
- |
24 |
0,01 |
0,24 |
|
л?ФУ6=0.35 · ч-1 |
6.2.2 Расчет показателей надежности и сравнение с заданными
Заданная вероятность безотказной работы c учетом норм надежности каждого ФУ была определена по формуле [3]:
РФУi(tб.р.)=exp(-лФУi·tб.р.),(6.1)
где tб.р. - время безотказной работы, tб.р. = 1000 часов.
Расчетная вероятность безотказной работы каждого ФУ была найдена по формуле (6.1), а всего устройства по формуле [3]:
Р(tб.р..).=ФУi(tб.р..)(6.2)
Результаты расчетов найденных интенсивностей отказов лр и вероятностей безотказной работы, РФУ представлены в таблице 6.4. График зависимости вероятности безотказной работы всего устройства от времени представлен на рис. 6.1.
Таблица 6.4 - Расчетные ПН
№ФУ |
РФУ |
лФУ, ч |
|
1 |
0.999 |
1,205 |
|
2 |
1 |
0.1 |
|
3 |
1 |
0.06 |
|
4 |
1 |
0.19 |
|
5 |
0.999 |
0.73 |
|
6 |
1 |
0.33 |
|
7 |
1 |
0.19 |
|
8 |
1 |
0.04 |
|
9 |
1 |
0.2 |
|
10 |
1 |
0.35 |
Необходимым условием данного расчета является выполнение следующих неравенства:
Рз ?Р,
где Pз - заданная вероятность безотказной работы в ТЗ, Рз = 0.99;
Р - рассчитанное значение вероятности безотказной работы для всего устройства, Р = 0.997.
Приведенные выше неравенство выполняются, следовательно, можно сделать вывод, что устройство выполняет условия надежности т. е. является надежным.
Рисунок 6.1 - Зависимости P от времени
а) PoY(t) - расчетная вероятность безотказной работы;
б) Pz - заданная вероятность безотказной работы.
7. Разработка печатной платы и конструктивно-функционального узла
7.1 Выбор общей компоновки устройства
Компоновка - это размещение конструктивных единиц различного уровня в заданном объеме [9], обеспечивающее нормальную работу схемы электрической принципиальной в соответствии с указанными техническими требованиями.
Ориентируясь на наиболее удачные и перспективные решения по результатам анализа аналогичных конструкций ЭА, выбирают первоначальную компоновку разрабатываемого устройства, удовлетворяющую требованиям установочных размеров, способов сочленения с объектом установки и массы проектируемого изделия. Компоновочное решение должно удовлетворять требованиям лаконичности формы, четкими геометрическими очертаниями поверхностей и линий сопряжения, эстетичного и функционального решения цветовой гаммы, применения унифицированных и стандартизованных деталей и узлов.
Принимаются первоначальные решения по защите сигнальных цепей от электромагнитных полей, по обеспечению механической прочности несущих элементов конструкции, по обеспечению нормального теплового режима проектируемого электронного аппарата.
Рассматриваются несколько вариантов компоновки электронного устройства. При этом выполняются оценочные расчеты компоновочных параметров для всех рассматриваемых вариантов изделия, и выбирается наилучшее решение.
Для электрокардиографа выбираем прямоугольную форму ПП. Помещаем ПП в корпус. Установка ПП предполагается посредством крепежных отверстий и винтов.
7.2 Обоснования выбора размеров печатной платы
Согласно ГОСТ 10317-79, размеры сторон печатной платы должны быть кратными:
- 2.5мм - при длине до 100мм;
- 5.0мм - при длине до 350мм;
- 10.0мм - при длине более 350мм.
Максимальный размер любой из плат должен быть не более 470мм.
Общую ПП необходимо выбирать как сумму площадей рабочей зоны и краевого поля. Рабочая зона - это площадь ПП, занятая посадочными местами ЭРЭ. Посадочное место включает в себя площадь под самим элементом и под его контактными площадками. Геометрические размеры элементов приведены в таблице 7.1.
Таблица 7.1 - Геометрические размеры элементов
Обозначение |
НАЗВАНИЕ |
РАЗМЕРЫ посадочного места, мм |
ПЛОЩАДЬ, мм2 |
|
С1,С2,С4-С10 |
GRM |
2x1.25 |
2.5 |
|
С3 |
К53-52 |
3.2x7.5 |
24 |
|
R1-R19 |
CR1206 |
3.1x1.6 |
4.96 |
|
VD1 |
W10M |
3.8x1.9 |
7.22 |
|
VD2 |
DB101 |
8.5x6.5 |
55.25 |
|
VT1 |
MPSA42 |
4x2 |
8 |
|
VT2, VT3 |
2SD144 |
4x2 |
8 |
|
DA1, DA3 |
REF195 |
10x7 |
70 |
|
DA2 |
OP177G |
10x7 |
70 |
|
DD1 |
ATtiny2313 |
25х7 |
175 |
|
DD2 |
К561ЛЕ5 |
18x7 |
126 |
|
DD3 |
AD7466 |
5x4 |
20 |
|
K1 |
PE014005 |
20x10 |
200 |
|
T1 |
ТП112-12 |
43x36 |
1548 |
|
XS1,XS4,XS6 |
340-031-2 |
8x7 |
56 |
|
XS2,XS5 |
340-031-5 |
20x7 |
140 |
|
XS3 |
340-031-3 |
12x7 |
84 |
Геометрические размеры платы определяем, учитывая коэффициент заполнения . Необходимо определить - суммарную установочную площадь компонентов, которую определяют по формуле
= Sвсех элемент= 3SVT + 3SXS1+ 2SXS2+ SXS3+ST1 +9SС+2S C9,C10+ S C3 + 19SR + +SVD1 +SVD2+ 2SDA1,DA3 +SDA2+ S K +SDD1 + SDD2+ S DD3.
Тогда площадь определяется следующим образом [11]:
(мм)2. (7.1)
Ближайшие размеры ПП исходя из ГОСТ 10317-79 равняются 150?85 мм.
То есть основные габаритные размеры ПП равны: длина L=150мм, ширина В=85 мм. А размеры “рабочей” области, в которой будут размещены элементы 145х80 мм, поскольку следует учесть область на плате для отверстий крепежа.
Толщину платы выберем при наших размерах равной 1.5 мм, а материал платы выберем стеклотекстолит марки СФ-2-35 ГОСТ 10316-78.
7.3 Разработка печатной платы
Разработка ПП была произведена с помощью САПР P-CAD 2001. Была разработана двухсторонняя ПП [13].
При компоновке и выборе крепления ЭРЭ на ПП необходимо обеспечить:
- защиту монтажа, расположенного вблизи съемных ЭРЭ от механических повреждений;
- доступ к подборным и регулируемым ЭРЭ схемы в случае замены или для регулировки их при настройки;
- нанесение влагозащитного покрытия, без попадания его в места не подлежащие покрытию;
- расположение наиболее крупногабаритных компонентов согласно центра масс.
Разработка ПП при помощи САПР P-CAD 2001 предполагает следующий алгоритм действий:
1. Создание схемотехнического обозначения элементов в редакторе Symbol Editor.
2. Создание корпусов элементов в редакторе Pattern Editor.
3. Интеграция библиотек (совмещение схемного обозначения элемента с корпусом данного элемента) в редакторе Library Executive.
4. Создание принципиальной схемы в редакторе Schematic при помощи уже полученных интегрированных библиотек.
5. Создания Netlist в редакторе Schematic.
6. Загрузка Netlist в редакторе PCB.
7. Оптимальное размещение элементов на ПП с учетом требований электромагнитной и энергетической (развязка цепей питания мощных и маломощных узлов схемы) совместимости. Учесть разделение сигнальных цепей и цепей питания.
8. В связи с тем, что плата двухсторонняя трассировка проводится в двух сигнальных слоях (Top и Bottom).
9. Трассировку можно проводить в ручном, полуавтоматическом (interactive) и автоматическом режиме. Для проведения в полуавтоматическом (interactive) и автоматическом режиме необходим Netlist или вручную созданные связи между элементами.
10. Производим трассировку в полуавтоматическом (interactive) режиме (при этом учитываем зазоры между элементами и проводниками, а также между самими проводниками 0.3мм).
11. Оптимизация размещения элементов на ПП.
12. Разводка начинается с цепей питания, а затем разводятся сигнальные цепи.
13. Оптимизация расположения печатных проводников после окончания трассировки.
14. Разработка и создание крепежных отверстий.
8. Конструкторские обоснования и расчеты
Современное конструирование основано на системном подходе и представляет собой процесс поиска оптимального решения при действующем наборе ограничений и нечеткости сформулированных критериев оптимизации. Для такого процесса характерно применение точных, строго формализованных процедур, наряду с привлечением интуитивно-эвристических методов. Каждая последующая процедура призвана приблизить разрабатываемую конструкцию к оптимальной конструкции, отвечающей требованиям технического задания.
8.1 Расчеты по обеспечению вибропрочности и ударопрочности
Вибропрочность - способность РЭА работать в условиях воздействия вибрационных нагрузок.
Воздействие транспортной тряски складывается из ударов и вибраций. Введение амортизаторов между РЭА и объектом в качестве среды, ослабляющей амплитуду передаваемых колебаний и ударов, снижает величину действующих на РЭА механических сил, но не уничтожает их полностью.
Необходимо конструктивно обеспечить вибропрочность устройства, то есть способность РЭА работать в условиях воздействия вибрационных нагрузок. В данном случая ПП жестко закреплена в корпусе и подвергается действию распределенной нагрузки.
Рассчитываем собственную частоту платы с распределенной нагрузкой используя [4], которая закреплена по четырем углам по формуле [11]:
(8.1)
где - расчетный коэффициент для определения вибропрочности;
D - жесткость платы;
m - распределенная по площади масса.
Формула, для определения коэффициента вибропрочности определяется в зависимости от способа закрепления платы. Существует 31 вариант расчета этого коэффициента, исходя из способа крепежа (вариант 9), расчет проводим по формуле [11]:
(8.2)
где а=150 мм - длинная сторона;
b=85 мм - короткая сторона.
Расчетный коэффициент равняется =64,57.
Определяем жесткость платы D по формуле [15]:
(8.3)
где Е =20 ГПа - модуль Юнга для стеклотекстолита;
h=1.5мм - толщина платы.
Жесткость платы равняется D=6.075 (Па·м3).
Определяем распределенную по площади массу по формуле [15]:
(8.4)
где М - масса платы с ЭРЭ.
Определяем массу платы без ЭРЭ по формуле [15]:
(8.5)
где =1750кг/м3 - плотность стеклотекстолита.
Масса платы без ЭРЭ, согласно (8.5) равняется 25.4 г.
Масса ЭРЭ рассчитывается суммированием массы всех элементов (массы приведены в таблице 6.1). Согласно таблице 3.1 МЭРЭ=347.09 г
Масса платы с ЭРЭ = + МЭРЭ = 0.372 кг.
Распределенная по площади масса, согласно (8.4), равняется m=38.8 кг/м2.
Собственная частота платы с распределенной нагрузкой равняется х0=305600 Гц.
Возмущающая частота хв для такого класса аппаратуры не превышает 50 Гц. Согласно расчетам собственная резонансная частота платы получилась выше возмущающей - можно ожидать, что под воздействием внешних вибраций в плате не возникнут опасные резонансные явления, и конструкция не будет разрушаться.
8.2 Тепловой расчёт
Тепловой режим прибора, характеризуемый совокупностью температур всех элементов, из которых он собран, в значительной степени определяет надежность работы его элементов и всего прибора в целом. Все элементы прибора должны работать в нормальном тепловом режиме. При этом считается, что тепловой режим отдельного элемента будет нормальным, если выполняются следующие условия:
1) температура элемента в заданных условиях эксплуатации заключена в пределах, ограничивающих диапазон температур, допустимых для данного элемента;
2) температура элемента такова, что будет обеспечена его работа с заданной надежностью.
Тепловой расчет прибора при эксплуатации его в условиях естественной конвекции сводится к определению тепловой характеристики нагретой зоны и корпуса прибора. При этом, под тепловой характеристикой будем понимать функциональную зависимость температуры или перегрева от мощности тепловых потерь.
Радиоэлектронная аппаратура имеет, как правило, очень низкий коэффициент полезного действия по мощности, так как в основном решает задачи информационного обеспечения, поэтому с достаточной точностью можно считать, что мощность тепловых потерь равна мощности, потребляемой от сети или от внутреннего автономного источника питания.
Мощность, рассеиваемая в тепловую энергию, выделяется в микросхемах входного усилителя и стабилизатора напряжения, а также в микроконтроллере и других ЭРЭ. Для прибора, имеющего средние размеры: 75 х 50 х 27 мм, такая мощность приводит к повышению температуры нагретой зоны внутри корпуса менее одного градуса и не влияет на характеристики надежности, поэтому для такого режима делать тепловой расчет нецелесообразно.
Если бы мощность тепловых потерь, коэффициенты теплообмена и теплопроводности отдельных частей проектируемого прибора не зависели бы от температуры окружающей среды и от температур локальных частей прибора, то для него был бы справедлив принцип суперпозиции температурных полей и решение задачи оценки теплового режима - свелось бы к решению линейной задачи.
Процесс же теплообмена в реальных условиях эксплуатации приборов характеризуется рядом существенных нелинейностей. Поэтому принцип суперпозиции для задач оценки тепловых режимов аппаратуры, с определенной погрешностью, может быть применен только для узких диапазонов изменения температур, где нелинейность проявляется незначительно и ею можно пренебречь. Общее решение задачи оценки теплового режима прибора может быть выполнено методом последовательных приближений, в основу которого положен принцип кусочно-линейной аппроксимации, хорошо поддающийся алгоритмизации.
8.2.1 Расчет теплового режима прибора
Для расчета воспользуемся модифицированной программой для расчета теплового режима «ТЕПЛО».
Исходные данные для расчета:
Длина корпуса 157.8 мм
Ширина корпуса 95.5 мм
Высота корпуса 50.5 мм
Толщина стенок корпуса 1.8 мм
Коэффициент теплопроводности материала корпуса 170 Вт/м*К
Степень черноты корпуса 0,65
Зазор между нагретой зоной и верхней крышкой корпуса 3 мм
Зазор между нагретой зоной и нижней крышкой корпуса 3.5 мм
Степень черноты нагретой зоны 0,65
Максимальная температура окружающей среды 25 0С
Максимальная рассеиваемая мощность 3 Вт
Результаты расчета теплового режима прибора для наиболее сложного режима его эксплуатации:
Среднеповерхностная температура нагретой зоны, 0С….35
Среднеповерхностная температура корпуса прибора, 0С……43
Расчет показал, что даже для самых неблагоприятных стечений всех факторов, проявляющихся при рассеиваемой мощности прибора и температуре окружающей среды, нормальная эксплуатация прибора возможна.
8.3 Выбор системы охлаждения для разрабатываемого устройства
Подавляющее большинство маломощных радиотехнических устройств лишь небольшую долю энергии потребляемой от источников питания выдают в виде полезной энергии сигналов, остальная часть преобразуется в тепловую энергию и передается в окружающую среду. Общий температурный фон устройства определяется удельной мощностью тепловыделения и плотностью теплового по тока, проходящего сквозь корпус устройства.
Все системы охлаждения, используемые в РЭА, по виду теплоносителя делятся на: воздушные, жидкостные и испарительные.
По характеру движения теплоносителя системы охлаждения делятся на системы принудительного и естественного охлаждения. Основная доля переноса тепла в этих системах происходит за счет конвекции. В реальных условиях в конструкциях РЭА всегда наблюдается перенос тепла за счет лучеиспускания и теплопроводности. Применение принудительного воздушного, жидкостного и испари тельного охлаждения приводит к усложнению конструкции, увеличивается объем и стоимость РЭА.
Оценка тепловой нагрузки производится по тепловому потоку, проходящему через единицу поверхности. Тепловая нагрузка до 0.05 Вт/см2 - считается малой, а свыше 0.05 Вт/см2 - большой.
Системы естественного воздушного охлаждения позволяют отводить тепло вые потоки плотностью q<0.1 Вт/см2.
Для предварительной оценки теплового режима необходимо вычислить плотность теплового потока q по формуле [11]:
(8.6)
где kp - коэффициент, учитывающий давление воздуха (для нормального атмосферного давления kp=1);
- суммарная мощность тепловыделения в приборе, определяемая в результате анализа схемы электрической принципиальной;
Sп - площадь поверхности теплообмена.
Найдем Sп по формуле [11]:
(8.7)
где KV=0.4 - коэффициент заполнения объема;
L, B, H - соответственно геометрические размеры корпуса длина (157.8 мм), ширина (95.5 мм) и высота (50.5 мм).
Площадь поверхности теплообмена, согласно (8.7), равняется: Sп=403.7 см2. В свою очередь:
3Вт.
Следовательно, согласно (8.6), определяем q=0.0074 (Вт/см2).
Рассчитанное значение плотности теплового потока, не превышает плот ность теплового потока при естественном воздушном охлаждении (см. рис. 8.1), то есть 0.016<0.1.
Рисунок 8.1 - Области целесообразного применения различных способов охлаждения
Приведенные графики позволяют оценить целесообразность применения различных систем охлаждения, при этом выделяются две группы областей:
- в одной (незатененной) рекомендуется однозначное применение какого-либо одного способа охлаждения, то есть 1 - естественное воздушное, 3 - принудительное воздушное, 5 - принудительное жидкостное, 9 - принудительное испарительное;
- в другой (затененной) возможно применение двух или трех способов охлаждения, то есть 2 - свободное и принудительное воздушное, 4 - принудительное воздушное и естественное жидкостное, 6 - принудительное жидкостное и свободное испарительное, 7 - принудительное жидкостное и свободное испари тельное, а также принудительное испарительное, 8 - свободное испарительное и принудительное испарительное.
Таким образом, в устройстве можно использовать систему естественного воздушного охлаждения.
В системе естественного воздушного охлаждения тепло рассеивается в окружающую среду путем конвекции и излучения наружными поверхностями корпуса, а также отбирается протекающим через корпус воздухом. Движение воздуха обусловлено разностью температур нагретых и холодных объемов воздуха, а следовательно и давлений внутри и снаружи корпуса.
8.4 Расчет на электромагнитную совместимость
Расчет на электромагнитную совместимость (ЭМС) будет проведен для проводов соединяющих датчики к блоку упровления, так как они наиболее подвержены наводкам, создаваемых внешним электрическим полем бытовой сети питания (220 В, 50 Гц).
Используемые провода Supra AV-3 представляют собой коаксиальный кабель с экранирующей оплеткой из луженой бескислородной меди (см. рис. 8.2). Поэтому цепь паразитной связи имеет вид, который представленный на рис. 8.3.
Эта паразитная связь осуществляется через ближнее электрическое поле. Если тело А (рис. 8.3) имеет напряжение Еин относительно корпуса, то на теле В, связанном с телом А малой паразитной емкостью Спар и являющимся примником наводки, возникает напряжение Uпн, величина которого определяется соотношением между емкостным сопротивление [11]
хпар = 1/jщСпар,
входным сопротивлением приемника наводки (инструментальный усилитель) Zпн. Комбинация из этих двух сопротивлений является простейшим делителем, к которому и сводится любая емкостная паразитная связь. Так как всегда хпар >> Zпн, то напряжение [11]
Коэффициент паразитной емкостной связи будет [11]
(8.19)
Рисунок 8.2 - Кабель Supra AV-3
Рисунок 8.3 - Паразитная емкостная связь
По формуле (8.19) рассчитаем коэффициент паразитной емкости для разрабатываемого электрокардиографа, а точнее для кабеля отведений и входного усилителя. Данные для расчета:
- паразитная емкость, Спар = 470•10-12 Ф (длинна кабеля 10 м);
- блока управления, Zпн = 103 Ом;
- высшая частота сигнала, щ = 75,38 рад/с.
Рассчитанный коэффициент паразитной связи имеет значение ве=3,5•10-3%. По величине рассчитанного коэффициента можно сделать вывод, что емкостная паразитная связь является настолько малой, что ею можно пренебречь.
9. Описание предлагаемого корпуса
Разработка охранной системы предполагает указание к установке печатного узла в корпус, а далее - на объект. Плата будет закреплена в корпус и закрыта сверху крышкой. Крепление ПП в корпус производится посредством крепежных отверстий в ПП, с четырех сторон, винтами. Корпус также скрепляется винтами, не является герметичным, размером 185.7х95.5х53.3, корпус выполнен из ABS усиленного стекловолокном UL94-HB (см.рис.9.1). В корпусе должны быть предусмотрены отверстия для кабелей подключения к сети питания, к аккумулятору, к мобильному телефону, к считывателю ключей, к нормально-замкнутым датчикам и к нормально-разомкнутым датчикам.
Рисунок 9.1 - Корпус для блока управления охранной системы G1024BF
10. Технология изготовления прибора
10.1 Выбор оптимального варианта технологии изготовления печатной платы
Для изготовления двухсторонних печатных плат применяют комбинированные методы, в которых печатные проводники получают путем химического травления фольги, а межслойные электрические соединяются путем металлизации монтажных отверстий.
Существуют две разновидности комбинированного метода:
1. Негативный вариант.
2. Позитивный вариант.
В негативном варианте печатные проводники получают с негатива их изображения. Однако позитивный вариант обеспечивает следующие преимущества. При позитивном варианте комбинированного метода основные операции проводят до химического травления фольги, что обеспечивает следующие преимущества этого метода: предотвращается срыв печатных проводников и контактных площадок при сверлении монтажных отверстий, т.к. сверление проводится до формирования проводников в фольге заготовки; для гальванической металлизации отверстий не требуется контактного приспособления; во время металлизации отверстия значительно сокращается вредное воздействие сильных химических реагентов на диэлектрик печатных плат.
Единственным преимуществом негативного метода является возможность сверление отверстий по сформированному рисунку печатной платы. Но этот метод имел ряд недостатков и с появлением высокопроизводительных сверлильных станков с программным управлением - это единственное преимущество исчезло.
Преимущества комбинированного позитивного метода:
- возможность воспроизведения всех типов печатных элементов с высокой степенью разрешения;
- защищенность фольгой изоляции от технологических растворов - хорошая надежность изоляции;
- хорошая прочность сцепления (адгезия) металлических элементов платы с диэлектрическим основанием.
Недостатки комбинированного позитивного метода:
- относительно большая глубина травления (фольга + металлизация затяжки) создает боковой подтрав, ограничивающий разрешающую способность процесса;
- травление рисунка по металлорезисту ограничивает свободу выбора травящих растворов;
- после травления рисунка схемы, металлорезист или осветляют для улучшения паяемости, или удаляют и, после нанесения паяльной маски, осаждают финишные покрытия под пайку. Оба варианта требуют дополнительных капитальных затрат и прямых расходов.
10.2 Выбор материала платы и печатных проводников
При изготовления печатной платы в первую очередь необходимо выбрать материалы для диэлектрического основания двухсторонней печатной платы, для выполнения печатных проводников и материал для защитного покрытия от воздействия влаги.
В качестве материала для подложки был выбран эпоксидный стеклотекстолит - материал на основе стеклоткани с непрерывными волокнами, пропитанный компаундом на основе эпоксидной смолы, в котором сочетаются высокая механическая прочность и хорошие электрические свойства. Печатные платы из эпоксидного стеклотекстолита характеризуются меньшей деформацией, чем печатные платы, к примеру, из фенольного и эпоксидного гетинакса, которые имеют степень деформации в до десяти раз больше, чем стеклотекстолит. Опасность использования слоистых пластиков, сформированных под высоким давлением на фенольном, а также эпоксидном гетинаксе заключается в том, что при выполнении металлизированных отверстий имеется определенный риск образования трещин в металлизированном слое на стенках отверстий при термоударе, которому подвергается печатная плата в машине для групповой пайки, вследствие того, что температурный коэффициент расширения меди в 6-12 раз меньше, чем у фенольного гетинакса (максимальная рабочая температура для гетинакса 110?120?С, для стеклотекстолита - 130?150?С). А прочность на изгиб и ударная вязкость печатной платы должны быть достаточно высокими, чтобы плата без повреждений могла быть нагружена установленными на ней элементами. Сопротивление изоляции для гетинакса составляет 1000МОм, для эпоксидного стеклотекстолита - 10000 МОм. Таким образом, рассматривая характеристики предложенных материалов, можно сделать вывод, что для обеспечения надежности функционирования устройства в качестве материала подложи целесообразно использовать эпоксидный стеклотекстолит.
10.3 Общетехнические требования
Для производства печатных плат необходимо обеспечить целый ряд общих требований, направленных на соблюдение определенной культуры производства, выполнение правил техники безопасности, соблюдение норм охраны окружающей среды.
10.3.1 Технические требования
К техническим требованиям изготовления печатных плат относят:
1. печатные платы должны соответствовать требованиям чертежа и другой конструкторской и нормативно-технической документации, утвержденной в соответствующем порядке;
2. материалы и химические реактивы, применяемые при изготовлении печатных плат, должны соответствовать государственным или техническим условиям, должны иметь паспорта, протоколы испытаний или другие сопроводительные документы, подтверждающие соответствие их государственным стандартам или техническим условиям;
3. фольгированный диэлектрик, применяемый для изготовления печатной платы, должен соответствовать государственному стандарту или техническим условиям, указанным в конструкторской документации на печатную плату;
4. производственные помещения, в которых производится изготовление печатных плат, по всему технологическому циклу, микроклимат, рабочие места, одежда, условия межоперационного хранения плат должны соответствовать ОСТ 92-8605-75;
5. для изготовления печатных плат допускается применять оборудование, приспособления и инструмент, аналогичные по техническим характеристикам оборудованию, приспособлениям и инструментам, указанных в настоящем описании;
6. подготовку установок работе производить в соответствии с инструкцией по эксплуатации установок или паспортам на установки, применяемых при изготовлении плат;
7. ПП должны иметь сопроводительный документ по всему технологическому циклу;
8. при межоперационном транспортированию и хранении, заготовки плат должны находится в специальных контейнерах в пакетах из бумаги, полиэтилена или другого материала, при этом рекомендуется переложить заготовки между собой листами бумаги;
9.при изготовлении ПП по технологии завода-изготовителя, имеющей отличие от технологии, изложенной в данном описании, качество плат должно быть подтверждено испытаниями, проведенными в установленном порядке;
10.при изготовлении ПП по всему технологическому циклу необходимо пользоваться защитными перчатками резиновыми или хлопчатобумажными, в зависимости от характера выполняемой операции;
11. для крепления заготовок в процессе изготовления, необходимо предусмотреть технологические отверстия, использовать для этих целей фиксирующие отверстия не разрешается;
12. для приготовления растворов декапирования и травления поверхности фольги, кроме декапирования перед электролитическим нанесением покрытий, рекомендуется применять только технические покрытия;
13.кислоты и другие неорганические химикаты классифицируемые как “технические” не должны содержать органических примесей;
14. разрешается приготовление растворов для обработки ПП в процессе изготовления из химикатов более высокой классификации, чем предусмотрено в настоящем описании;
15. для химической обработки и промывки, приготовления и хранения растворов следует применять емкости из винипласта, полиэтилена, пропилена, фторопласта или другого химически инертного и теплостойкого материала ( в пределах рабочих температур растворов );
16. при выполнении технологических операций по изготовлению ПП разрешается не регламентировать температуру проточной водопроводной воды для промывки плат;
17. технологический процесс, разработанный на основе одного описания, должен содержать средства контроля, указанные в ведомости рекомендованных средств контроля;
18. время в сутках и часах, линейные размеры и другие параметры, обозначенные на чертежах и в описании (*), даны не для контроля, а для справки;
19. технические характеристики процесса резания материалов -- скорость резания, скорость подачи, биение сверл, торцевое биение алмазных кругов, углы заточки сверл и другие, данные не для контроля и обеспечиваются оборудованием для механической обработки материалов;
20. время обработки заготовок в пределах 2 - 150 секунд контролировать с допустимой погрешностью - 1 с, время обработки заготовок в пределах 2 - 30 минут контролировать с допустимой погрешностью + 30 с, при помощи секундомера СОПпр-2а-3, замер промежутков времени свыше 30 минут производить с допустимой погрешностью измерения +3 минуты, с помощью электрических часов ВЧС2С2 или с помощью часов, вмонтированных в пульты ванн полуавтоматических линий;
21. измерение плотности растворов производить с допустимой погрешностью измерения +0.001 г/см3 денсиметрами ГОСТ 1300-74, растворы в травильных контейнерах допускается измерять с помощью денсиметров, входящих в комплект травильных установок;
22. измерение водородного показателя (рН) растворов производится с допустимой погрешностью измерения + 0.05 рН в диапазонах 5 рН с помощью рН - метра ТУ25-04/ОПБ.533.215/-76 или с помощью рН - метра, вмонтированного в пульт управления установки;
23. измерение массы химических материалов, драгоценных металлов, в пределах 10 - 100 г производить с погрешностью измерения +0.5 г с помощью весов лабораторных ВЛТК - 500 ГОСТ 19491 - 74, измерение массы в пределах 0.1 - 2.0 кг с погрешностью + 5 г с помощью весов технических ВЛТК - 2 ГОСТ 19491 - 74;
24. контроль температуры растворов, промывной воды, воздуха в зоне сушки в пределах 15 - 100 0С, осуществлять с допустимой погрешностью измерения + 2 0С - термометром ртутным техническим ГОСТ 2823-73 или средствами измерения температуры, имеющимися в комплекте полуавтоматических линий производства ПП с аналогичной погрешность измерений;
25. контроль температуры флюса и распределенного припоя в пределах 50 - 300 0С, температура воздуха при сушке в термостате производить с допустимой погрешностью измерений не более +5 0С, температуру жала электропаяльника измерить с допустимой погрешностью +7 0С с помощью автоматического потенциометра ЭВП - 2 ГОСТ 577-68;
26. измерение толщины слоя гальванически осажденных покрытий осуществлять металлографическим методом и производить с допустимой погрешностью измерения не более +10%, замер производить с помощью микроскопа телевизионного ТМ -1, ТМ - 2 92.02.34.028/00. 92.02.34.028/00.00.000 ТУ;
27. контроль изоляции печатных плат производить с допустимой погрешностью +10% с помощью омметра Е6-10;
28. при изготовлении ПП с использованием фоторезиста СПФ - ВЩ обезжиривание поверхности заготовок мелом химически осажденным.
10.3.2 Требование безопасности
Исполнители должны быть проинструктированы по пожарной безопасности согласно “Правилам пожарной безопасности” и по технике безопасности в соответствии с выполняемыми видами работ.
10.3.3 Охрана природы
Охрана природы при изготовлении ПП включает в себя:
1. предусмотреть специальную вытяжку - вентиляцию, снабженную фильтрами для улавливания аэрозолей, кислот щелочей, газов и пыли;
2. генерировать растворы, подлежащие замене, после их выработки или направлять их на очистные сооружения;
3. применять поверхностно - активные вещества с целью уменьшения вспенивания и выноса растворов.
10.4 Структура технологического процесса
Технологически процесс представляет собой последовательное описание технологических операций, имеющих соответствующие номера, и переходов, детализирующих операцию. При этом, указываются технологические режимы, используемые при выполнении перехода или операции, указываются используемое оборудование, приборы, оснастка, а также рабочие инструменты.
10.4.1 Описание технологического процесса
005 Контроль готовых печатных плат
Стол рабочий с вытяжкой.
1. Осуществить контроль деталей на соответствие требованиям конструкторской документации (по утвержденным чертежам).
2. Произвести визуальный осмотр плат с обеих сторон на отсутствие загрязнений и дефектов.
3. Убедится в соответствии материала платы требованиям конструкторских чертежей.
4. Проверить рисунок печатных проводников.
5. Проверить маркировочные знаки.
010 Контроль БТК
Общие требования готовой платы должны соответствовать конструкторской документации ГОСТ 23752-79 по утвержденному образцу.
Стол рабочий с вытяжкой.
015 Изготовление трафаретов
1. В соответствии с конструкторскими чертежами сформировать файлы формата Gerber с помощью САПР P-CAD.
Компьютер с САПР P-CAD.
2. Поместить пластиковую заготовку под трафарет первого слоя ПП в установку лазерной резки.
Подобные документы
Тема работы: тактика оснащения объектов периметральными системами охранной сигнализации связана с оснащением объекта ограждением. Технические средства и системы защиты внешнего периметра объекта. Типы периметральных систем охранной сигнализации.
реферат [21,4 K], добавлен 21.01.2009Назначение и область применения микромощного радиопередатчика для охранной сигнализации. Анализ схемы электрической принципиальной передатчика. Расчет электрических параметров печатных проводников. Расчет вибро- и ударопрочности. Технология сборки узла.
курсовая работа [449,3 K], добавлен 29.05.2014Назначение и применение сигнализации для обмена служебной информацией между абонентами, коммутационными узлами, станциями сети электросвязи. Классификация и типы сигнализации. Анализ блоков станции, участвующих в работе сигнализации по типу 2 ВСК.
лабораторная работа [826,4 K], добавлен 15.07.2009Системы охранной сигнализации, учет специфики охраняемых объектов, определяемой концентрацией, важностью и стоимостью охраняемых материальных ценностей. Подгруппы охраняемых объектов. Термины и определения, используемые в системах охранной сигнализации.
реферат [23,4 K], добавлен 21.01.2009Преимущества третьего класса систем сигнализации ОКС №7, принцип его работы и составные части. Основы системы общеканальной сигнализации №7, ее функциональные уровни и режимы. Схема централизованной системы сигнализации по общему каналу и маршрутизации.
лабораторная работа [778,0 K], добавлен 15.07.2009Ознакомление с сервисным центром оргтехники ТОО "Монтеко"; организация систем офисной связи, контроля доступа; выбор и обоснование схемы охранно-пожарной сигнализации: пороговые системы с радиальными шлейфами, с модульной структурой; пожарные извещатели.
отчет по практике [810,2 K], добавлен 18.01.2013Разработка интегрированной системы сигнализации на базе использования оптико-электронных и звуковых извещателей применительно к условиям торгово-развлекательного комплекса. Расчет экономической эффективности от внедрения системы охранной сигнализации.
дипломная работа [2,3 M], добавлен 05.11.2016Характеристика системы охранной сигнализации, особенности выбора микроконтроллера. Основные этапы развития микроэлектроники. Общая характеристика микроконтроллера PIC16F8776 фирмы Microchip: принцип действия, анализ структурной схемы устройства.
курсовая работа [176,1 K], добавлен 23.12.2012Анализ возможных способов применения автоматических систем охраны объектов связи различного назначения. Сравнительная оценка технических способов охраны военных объектов. Разработка структурной схемы системы охранной сигнализации приемного радиоцентра.
дипломная работа [2,2 M], добавлен 20.11.2013Состав и назначение систем охранно-пожарной сигнализации. Пороговые системы сигнализации с радиальными шлейфами и с модульной структурой. Классификация систем передачи извещений. Настройка приемо-контрольного охранно-пожарного прибора "КОДОС А-20".
дипломная работа [3,7 M], добавлен 29.06.2011