Автоматическая система управления температурой с помощью термометра-стабилизатора

0,06

0,24

Свет.индикаторы

HDSP-K121

1

40°С

-

-

-

0,5

0,3

0,2

0,6

0,6

Светодиоды

L-59SRSGC

1

40°С

Iф=0,25 А

Iн=0,5 А

-

0,5

0,3

0,2

0,06

0,06

Трансформатор

ТП112-2

1

40°С

-

-

-

0,5

0,3

0,25

0,024

0,024

Разъемы

X977B

PLS-4

1

1

40°С

-

-

-

0,5

0,5

0,3

0,3

0,01

0,01

0,003

0,003

0,003

0,003

Пайка

-

158

40°С

-

-

-

0,5

1

0,03

0,03

4,74

Итого

7,47

4.1.3 Определим среднее время наработки на отказ

, где

Тср - среднее время наработки на отказ

с - суммарное значение двенадцатой колонки

с = 7,47 • 10-6

Тср.=106/7,47=133,868 •103 час

Вследствие расчета, полученные данные указывают, на то что среднее время наработки на отказ равно 133868 часов.

4.2 Расчёт теплового сопротивления корпуса ИС микросхемы DD1

При использовании тепловых режимов некоторых конструкций возникает задача определения теплового сопротивления от интегральной схемы к корпусу блока. Определим тепловое сопротивление при передаче тепловой энергии от корпуса ИС к блоку по твёрдым частям конструкции. Элементы конструкции, по которым передаётся тепло: зазор между корпусом ИС и теплопроводящей шиной заполнен теплопроводящим материалом; от шины тепло передаётся через тепловые контакты на каркас субблока и от каркаса субблока к стене блока.

Полное тепловое сопротивление

Rполн. = R3 + Rш1 + Rш2 + Rст + Rк ,где

R3 - тепловое сопротивление зазора;

Rш - тепловое сопротивление между шиной и сторонами каркаса;

Rст - тепловое сопротивление контакта шина - каркас субблока;

Rк - тепловое сопротивление стенки каркаса.

Рассчитать тепловое сопротивление от корпуса ИС

Исходные данные

1. Площадь основания корпуса Sk (м2) (м2 = 10-6 м2) - 24•8

2. Толщина зазора между корпусом ИС и шиной h3 (м) 0,4 • 10-2

3. Коэффициент теплопроводности материала, заполняющего зазор Л3=1,5 (Вт\мК)

4. Материал зазора - ситалл

5. Размер шины: ширина bш =0,02(м), высота hш =0,5 • 10-3 (м)

6. Расстояние от ИС от стенок каркаса L1 =0,038 (м) , L2 =0,015 (м)

7. Материал шины - медь

8. Коэффициент теплопроводности шины Лш = 400 (Вт\мК)

9. Удельная тепловая проводимость контакта шина - каркас

бк1 = бк2 = 1,2•104(Вт\м2К)

10. Длина стенки каркаса Lk =0,088 (м)

Толщина стенки каркаса hk =1,5 • 10-3 (м)

Ширина стенки каркаса bk =0,42 • 10-3 (м)

11. Материал каркаса и его коэффициент теплопроводности Лk - сталь (Вт\мК)

4.2.1 Определяем тепловое сопротивление зазора

R3 = h3 \ (Л3 • Sк)

R3 = 0,4 • 10-2 \ (1,5 • 192•10-6) = 0,04 \ 0,00029 = 137,93 (К/Вт)

Где h3 - толщина зазора (в м)

Л3 - коэффициент теплопроводности материала зазора

Sk - площадь основания корпуса

Л3 - берём из таблицы 20.

Таблица 5.1.1

Материал	Коэффициент теплопроводности (Вт\мК)	Материал	Коэффициент теплопроводности (Вт\мК)
Серебро	390 - 410	Текстолит, стеклотекстолит	0,231 - 0,385
Алюминий	196	Стекло	0,74
Дюралюминий	160 - 180	Фарфор	0,854
Бронза	64	Керамика	7,0
Латунь	85,8	Ситалл	1,5
Медь	400	Поликор	30,0
Сталь	45,5	Картон плотный	0,230
Резина	0,15	Пенопласт	0,58
Эбонит, гетинакс	0,156 - 0,175	Воздух	2,76•10-2
Слюда	0,583	Вода	0,635
Полихлорвиниловая пластмасса	0,443

4.2.2 Найдём площадь поперечного сечения теплопроводящей шины

Sш = bш•hш

Sш = 0,02 • (0,5•10-3)= 0,001 (м)

4.2.3 Определим тепловые сопротивления между шиной и сторонами каркаса

Rш1 = L1/( Лш•Sк) ,

Rш1 = 0,038\ (400 • (192•10-6)) = 0,49 (К/Вт)

Rш2 = L2/( Лш•Sк) ,

Rш2 = 0,015\ (400 • (192•10-6)) = 0,19 (К/Вт)

4.2.4 Определим тепловое сопротивление контакта шины с каркасом

Площадь контакта

Sк1 = bш•hк ,

Sк1 = 0,02 • (1,5•10-3) = 0,00003 (м)

Где bш - ширина шины

hк - толщина стенки корпуса

Rк = 1/( бк1 • Sк1 )

Rк = 1/((1,2•104) • 0,00003 ) = 2,77 (К/Вт)

бк1 находим из таблицы 5.1.2

Таблица 5.1.2

Материал	Коэффициент теплопроводности бк1•104 Вт\мК	Материал	Коэффициент теплопроводности бк1•104 Вт\мК
Медь - алюминий	12	Сталь - дюраль	8,4•103
Медь - медь	10	Сталь - сталь	1,5•103
Медь - дюраль	4,0	Сталь - краска-металл	500,0
Медь - сталь	1,2	Сталь - стекло	(0,6 - 2,3) •104
Медь - латунь	5,5	Сталь - сталь (резьба)	1,7•103

4.2.5 Находим тепловое сопротивление стенки каркаса

Rст = bk / (Лk •bk • Lk) ,

Rст = 0,42 •10-3 / (45,5(0,42•10-3)0,088) = 0,00042/0,0017= 0,24 (К/Вт)

Где bk - ширина корпуса

4.2.6 Находим тепловое сопротивление контакта

Rк = 1/( бк2 • Sk2 ) ,

Rк = 1/((1,2•104) • 0,00013) = 0,63 (К/Вт)

,где Sk2 = hк•Lk ,

Sk2 = (1,5•10-3) 0,088 = 0,00013 (м)

Где Lk - длина стенки корпуса

4.2.7 Полное тепловое сопротивление

Rполн. = R3 + Rш1 + Rш2 + Rст + Rк ,

Rполн. = 137,93 + 0,49 + 0,19 + 0,24 + 0,63 = 139,48 К/Вт

Тепловое сопротивление недостаточно велико, и введение теплоотводящей шины оправданно.

4.3 Расчёт узкого места

4.3.1 Рассчитаем минимальный диаметр контактной площади

Dkmin = 2Bm + d0 + 1.5hф + 2л + C1

Dkmin = 2•0,025 + 1,2 + 1,5•0,4 + 2•0,35 + 0,3 = 2,85 (мм)

Где Bm - расстояние от края просверленной линии до края контактной площади (см. табл.12);

d0 - номинальный диаметр металлизированного отверстия;

hф - толщина фольги.

л = м L\100, -изменение длинны печатной платы при нестабильности линейных размером. л = 0,3•117/100 = 0,35

где L - размер большей длинны печатной платы

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

С1 - поправочный коэффициент (см. табл.13)

С1 учитывает погрешности при центровке, сверлении, при изготовлении фотошаблона и др.

Толщина фольги - 0,3 - 0,5 мм

Печатные платы размером более 240•240мм - 1 класс плотности

Для плат размером менее 240•240мм и больше 170•170мм - 1 и 2 классы плотности, платы меньших размеров 3 класс плотности

Таблица 5.2.1

Параметры и их условные обозначения	Размеры (мм) элементов проводящего рисунка для класса плотности
	1го	2го	3го
Ширина проводника Т	0,500	0,250	0,150
Расстояние между проводниками, контактными площадками, и металлизированными отверстиями S	0,500	0,250	0,250
Расстояние от края просверленного отверстия до края контактной площади Bm	0,050	0,035	0,025
Отношение минимального диаметра металлизированного отверстия к толщине платы	0,400	0,330	0,330

Таблица 5.2.2

Класс	1	2	3
Коэффициент С1	0,65	0,3	0,3

4.3.2 Рассчитаем максимальный диаметр контактной площади

Dkmax = 2Bm + d0 + 1.5hф + 2л + C2 ,

Dkmax = 2•0,025 + 1,2 + 1,5•0,4 + 2•0,35 + 0,35 = 2,9 (мм)

C2 - поправочный коэффициент (см. табл.5.3.4)

Таблица 5.2.3

Класс	1	2	3
Коэффициент С2	0,77	0,35	0,35

Минимальное расстояние для прокладки n проводников между двумя контактными площадками должно обеспечиваться при максимальном диаметре контактной площади и максимальной ширине проводника с учётом погрешности ш (см. табл.5.3.5)

Таблица 5.3.4

Класс	1	2	3
Погрешность ш	0,05	0,03	0,03

4.3.3 Минимальное расстояние для прокладки n проводников

Lmin = 0,5(Dk1min + Dk2max) + 2 ш + (Tmax +ш )n + S(n+1), (3.3.3)

Lmin = 0,5 (2,85 + 2,9) + 0,06 + (0,27) 5 + 0,25 (5+1)=2,93+ 1,35 + 1,5 = = 5,78 (мм)

Где Tmax = T + ш + 2э,

Tmax = 0,150 + 0,03 + 2•0,03 = 0,24 (мм)

э - погрешность при экспонировании (см. табл.15)

Таблица 5.35

Класс	1	2	3
Коэффициент э	0,06	0,05	0,03

Из расчета следует, что минимальное расстояние для прокладки 5 проводников равно 5,76 мм.

5. Конструкторский раздел (разработка печатной платы и сборочного чертежа измерителя-регулятора)

5.1 Обоснование разработки трассировки печатной платы

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 - рисунок 3.

Рисунок 6.1 - Готовая печатная плата

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. люминесцентный температура резистор трассировка

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.

Обе печатные платы устройства являются двухсторонними. Изготовлены из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм - рисунок 4 и рисунок 5.



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 не металлизированного 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.

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.

5.2 Обоснование компоновки печатной платы

Компоновка печатной платы - это процесс, при котором находят оптимальное размещение навесных элементов на печатной плате.

Компоновку обычно выполняют с помощью шаблонов элементов, устанавливаемых на плате, изготовленных из бумаги или из другого материала. Шаблоны выполняют в том же масштабе, в котором оформлялся чертёж печатной платы. Эти шаблоны размещают на листе бумаги или другого материала с нанесённой координатной сеткой и ищут такое расположение элементов, при котором длина соединяющих их проводников минимальна пример - рисунок 6.

Рассматривая вопросы компоновки, необходимо подчеркнуть, что решение этой задачи может осуществляться как при проектировании функционального узла, так и при разработке субблоков, блока или всего устройства в целом.

В результате компоновки находят положение контактных площадок для подключения всех элементов.

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 (для плат с односторонней фольгой - на стороне где нет фольги). 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 расположит большее количество элементов.

При размещении ЭРЭ на печатной плате необходимо учитывать следующие:

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 конвекции воздуха в зоне расположения элементов, выделяющих большое количество теплоты;

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

Если элемент имеет электропроводной 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 (эпоксидная маска), наклеиванием на плату тонких изоляционных прокладок.

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.

Крепление за корпус в зависимости от конструкции и массы элементов можно производить приклейкой к плате специальными мастиками или клеями, прилакировкой в процессе влагозащиты печатного узла, заливкой компаундом, привязкой нитками или проводом, с помощью скоб, держателей и другими методами.

Если микросхема выделяет большое количество теплоты и находится при повышенной температуре, то существует опасность нагрева корпуса микросхемы, выше допустимой температуры. В этом случае под корпусами микросхемы устанавливают теплоотводящую медную шину, концы которой должны плотно прилегать к корпусу изделия или другому элементу конструкции, способному отводить выделяемую микросхемой теплоты в окружающее пространство. Медная шина должна быть изолирована изоляционной прокладкой от печатных проводников, проходящих под микросхемой. По тем же причинам изоляционные прокладки нужно применять при установке микросхем. Вместо прокладок можно покрывать нижнюю поверхность корпуса микросхемы эпоксидной смолой.

Зазор между корпусами должен быть не менее 1,5 мм (в одном из направлений). Указанный зазор необходим для возможности захвата микросхемы специальными устройствами при автоматической установке. Планарные корпуса нужно располагать длинной стороной вдоль направления конвекционного потока воздуха. При этом улучшается охлаждение микросхемы.

Так как печатные платы имеют малые расстояния между проводниками, то воздействие влаги может привести к таким ухудшениям сопротивлениям 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:

а) хорошую адгезию к материалу платы и печатным проводникам;

б) малую влагопоглощаемость;

в) большое сопротивление изоляции;

г) способность быстро высыхать при невысокой плюсовой температуре;

д) отсутствие растрескивания в диапазоне рабочих температур.

Однако следует отметись, что тонкая плёнка лака не способна надёжно защитить плату от влаги при длительном воздействии, так как абсолютно влагонепоглощающих лаков не существует.

5.3 Описание конструкции термометра - стабилизатора температуры

Прибор собран на двух печатных платах. Основная изображена на рисунке 7. На ней установлена 20-контактная панель для микроконтроллера, датчик температуры смонтирован со стороны, противоположной той, где находятся остальные элементы. Для подключения трансформатора Т1 на плате имеется штыревой разъем, а для сети 220 В, лампы EL1 и термопредохранителя FU1 (117°С, 2 А) -- колодка с шестью винтовыми зажимами. На стабилизатор DA1 нужно надеть небольшой теплоотвод из меди.

Рисунок 6.3 - Сборочный чертеж печатной платы основного блока

Индикатор HG1, кнопки SB1--SB4 и светодиод HL1 размещены на отдельной плате (рисунок 8), которая прижата стороной печатных проводников к левому (по чертежу) торцу основной платы перпендикулярно ей.

Рисунок 6.3.1 - Сборочный чертеж печатной платы блока управления

Печатные проводники 1--19 обеих плат соединены пайкой. Получившаяся конструкция помещена в корпус из изоляционного материала с отверстиями для индикатора, светодиода, кнопок и датчика температуры. В качестве светофильтра для индикатора я использовал пленку серого цвета, в которую была упакована материнская плата компьютера

Светодиодный индикатор HDSP-K121 можно заменить аналогичным DA56-11HWA или другим двухразрядным с общими анодами элементов, а импортные транзисторы ВС327 -- отечественными КТ502А. В качестве Т1 подойдет любой малогабаритный трансформатор с напряжением на вторичной обмотке 7,5...9 В при токе нагрузки 300 мА Выпрямительный мост DB101 допустимо заменить другим монолитным на напряжение не менее 100 В и ток 1 А или собранным из четырех дискретных диодов, например, серии 1N4001 -- 1N4007.

6. Организационно-экономический раздел

6.1 Расчёт себестоимости термометр - стабилизатор температуры

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

В дипломном 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.

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…10 % и исключается сумма, получаемая от реализации отходов 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 № 7.1-7.2

Таблица 7.1 - Расчет материала на изготовление изделия

Наимено- вание операции	Материал	Ед. измерения	Размер- ность материала	Кол-во материала	Кол-во на плате	Расход ма- териала в изделии на операцию
1.Луже- ние	Припой ПОС-61	1 пайка	Кг	0,00014	158	0,022
	Флюс ФкСП	1пайка	Кг	0,00016	158	0,026
	Спирто бензин	1пайка	л	0,00015	158	0,024
2.Монтаж	Припой ПОС-61	1 пайка	Кг	0,00021	158	0,033
	Флюс ФкСП	1пайка	Кг	0,00016	158	0,026
	Спирто бензин	1пайка	л	0,0005	158	0,08
3.Лакиро вание	Лак УР-231	На 1м2	Кг	0,06	0,009	0,0005
ИТОГО
Припой ПОС-61	на изделие	Кг	0,055
Флюс ФкСП	на изделие	Кг	0,052
Спирто-бензин	на изделие	Л	0,1
Лак УР-231	на изделие	Кг	0,0005

Таблица 7.2 - Ведомость основных материалов и расчет их стоимости

Наимено Вание	Марка	Ед. изм.	Общее кол-во расходов на изделие	Установленная цена за единицу изделия	Общая Стоимость
Припой	ПОС-61	Кг.	0,055	192,00	10,56
Канифоль	ФкСП	Кг.	0,052	150,00	7,80
Лак	УР-231	Кг/ м2	0,0005	70,00	0,03
Стеклотексто Лит		Шт.	1	10,00	10,00
Спирт		Л.	0,1	90,00	9,00
Корпус		Шт.	1	50,00	50,00
Итого					87,39
Транспортные расходы 10%	8,73
Сумма от реализации отходов 2%	1,74
Итого	94,38

Статья №2. Покупные комплектующие изделия 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 №7.3.

Таблица 7.3 - Расчет стоимости покупных комплектующих деталей

Наименование	Тип, марка	Ед.изм.	Общее кол-во. шт	Цена за ед.изд. руб	Общая стоимость
Резисторы	МЛТ	-	11	3,00	33,00
Конденсаторы	К50-35 К10-17Б	-	2 4	3,00 3,00	6,00 12,00
Микросхемы	78L05 AT89C4051P ULN2803	-	1 1 1	13,00 42,00 24,00	13,00 42,00 24,00
Транзисторы	BC327 TC106-10-4	-	2 1	2,00 25,00	4,00 25,00
Термопредохранитель	TZV-110	-	1	16,00	16,00
Диоды	DB101 1N4148	-	1 4	9,00 1,00	9,00 4,00
Свет.индикаторы	HDSP-K121	-	1	14,00	14,00
Светодиоды	L-59SRSGC	-	1	5,00	5,00
Трансформатор	ТП112-2	-	1	120,00	120,00
Разъемы	X977B PLS-4	-	1 1	11,00 1,00	11,00 1,00
Датчик температуры	DS1620	-	1	140,00	140,00
Лампа	Е27	-	1	290,00	290,00
Оптроны	4N35 MOC3063	-	1 1	18,00 30,00	18,00 30,00
Кварц. резонатор	РГ-05	-	1	5,00	5,00
Итого	822,00
Транспортные расходы 10%	82,20
И Т О Г О:	904,20

Статья №3. Основная заработная плата производственных рабочих.

В эту статью включаются затраты на основную заработную плату как производственных рабочих, непосредственно связанных с изготовлением продукции. В состав основной заработной платы включаются: оплата операций и работ по сдельным нормам и расценкам.

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 т №7.4.

Таблица 7.4 - Маршрут изготовления устройства

005	Комплектование	0,2
010	Контроль	0,013
015	Подготовка	0,32
020	Контроль	0,013
025	Сборка	0,40
030	Контроль	0,013
035	Монтаж	1,00
040	Контроль	0,013
045	Регулировка	0,13
050	Контроль	0,013
055	Лакирование	0,133
060	Контроль	0,013
075	Сборка	0,13
080	Контроль	0,013
085	Испытание	0,18

Таблица 7.5 - Расчет трудоемкости и заработной платы основных производственных рабочих.

Наимено- вание опе рации	Раз ряд	Трудоем кость, час.	Часов. тарифн. Ставка	Основн. зарплата руб.	Дополн. зарплат. руб.10%	Общая зарплат руб.
Изготовле- ние печат- ной платы	2	0,68	15,85	10,78	1,07	11,85
Сборка	4	0,84	20,19	16,96	1,69	18,65
Монтаж	4	1,64	20,19	33,11	3,31	36,42
Наладка	5	0,56	21,20	11,87	1,18	13,05
ИТОГО:				72,70	7,27	79,97

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.= 79,97·0,27 = 21,59 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 = 72,70 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 до300.

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

Цр = 100/100 (Зосн + Рс.э.о.),

Цр =72,70+72,70=145,40 руб.

Найдем цеховую себестоимость:

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

Сц = 94,38 + 904,20 + 79,97 + 21,59 + 72,70 + 145,40 = 1318,24 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 до 300%.

Общезаводские расходы составят:

ОЗР = 80 / 100 (Зосн + Рс.э.о.),

ОЗР = 145,40 · 0,8 = 116,32 руб.

Найдем производственную себестоимость:

СПР = СЦ + ОЗР

Спр. = 1318,24 + 116,32 = 1434,56 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.

Полная себестоимость:

СПОЛ = СПР + РВПР

Спол.= 1434,56 + 57,38 = 1491,94 руб.

Таблица 7.6

Статьи затрат	Сумма затрат (руб)	Обоснование Расчета
1.Сырье и материалы	94,38	Т.1
2.Покупные комплектующие изделия	904,20	Т.2
3.Основная зарплата	72,70	Т.3
4.Дополнительная заработная плата	7,27	Т.3
5.Отчисление на социальное страхование	21,59	Ст.5
6.Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования	72,70	Ст.6
7.Цеховые расходы	145,40	Ст.7
Итого Цеховая себестоимость	1318,24
8.Общезаводские расходы	116,32	Ст.8
Итого производственная себестоимость	1434,56
9.Внепроизводственные расходы	57,38	Ст.9
Полная себестоимость	1491,94

7. Безопасность и экологичность проектных решений

Мое устройство измеритель - регулятор температуры в овощехранилище имеет напряжение питания в 220 В поэтому одним из важнейших условий безопасного выполнения работ по обслуживанию, ремонту и монтажу ткрмометра-стабилизатора является знание электробезопасности.

Прохождение электрического тока через организм человека обусловлено сопротивлением тела и приложенным к нему напряжением. Сопротивление живой ткани в отличие от обычных проводников зависит не только от ее физических свойств, но и от биохимических и биофизических процессов, проходящих в живых клетках организма. В связи с этим сопротивление тела человека является переменной величиной, зависящей от многих факторов. Различные ткани тела человека имеют также неодинаковое сопротивление. Сравнительно большое сопротивление имеет кожа, кости, жировая ткань, сухожилия, хрящи, малое сопротивление -- мышечная ткань, кровь, лимфа, мозг. Из этого следует, что сопротивление человека определяется в основном состоянием кожи и площадью соприкосновения с токоведущим проводником. При небольших площадях соприкосновения и сухой толстой коже сопротивление человека можп достигать нескольких сотен килоом. Если кожа влажная и площадь соприкосновения значительная, сопротивление составляет лишь несколько килоом.

Сопротивление тела человека зависит также и от частоты тока. При постоянном токе сопротивление больше, чем при переменном токе любой частоты. При повышении частоты сопротивление тела человека уменьшается. Кроме того при этом поражающий фактор нервной системы уменьшается. и остается лишь тепловой. При частите 450 -- 500 кГц сохраняется лишь только опасность ожогов как от электрической дуги, так и от проходящего тока через тело человека при соприкосновении с токоведущим проводником.

При напряжении до 500 В постоянный ток примерно в 4 -- 5 раз безопаснее переменного тока с частотой 20 -- 100 Гц. Постоянный ток вызывает более слабые сокращения мышц и менее неприятные ощущения и приводит к нагреву кожи в местах соприкосновения с проводником. Это объясняется тем, что основная часть падения напряжения приходится на этот участок электрической цепи из-за большого сопротивления кожи и повышенной плотности тока, обусловленной меньшей площадью сечения по сравнению с другими участками прохождения тока.

Степень поражения зависит также и от пути прохождения тока. Если на пути тока оказываются основные органы -- сердце, легкие, головной или спинной мозг, то степень поражения значительно повышается. Наиболее опасный путь прохождения тока -- от руки до руки, так как этот путь проходит через область сердца и легких. Поэтому при работе с опасным напряжением электрики стараются держать Левую руку свободной, выполняя действия только правой рукой.

Ремонт и монтаж электроустройств в бытовых условиях следует проводить при отключенном питании. Вблизи места ремонта не должны находиться водопроводные и газовые трубы, которые могут создать цепь тока при случайном соприкосновении с проводником, находящимся под напряжением.

При ремонте и сборке электронных устройств следует помнить, что конденсаторы после выключения напряжения сохраняют электрический заряд. Если цепи разрядки конденсаторов высокоомны, заряд может сохраняться продолжительное время. Кроме того, электролитические конденсаторы при превышении на них рабочего напряжения могут взорваться с большой силой. Также могут взорваться и полупроводниковые диоды, если проходящий через них ток значительно превышает допустимый.

При работе с паяльником запрещается стряхивать с жала остатки расплавленного припоя, так как его брызги могут попасть в глаза или на тело и вызвать травму. Включенный паяльник в нерабочем положении должен находиться на специальной подставке. При длительной работе с паяльником воздух в комнате насыщается вредными для организма парами свинца и олова. Поэтому помещение следует регулярно проветривать, а также применять специальную подставку для паяльника, представляющую собой пустую металлическую банку, перевернутую кверху дном, в боковой части которой сделано отверстие для жала. Такая подставка собирает вредные испарения во время нахождения паяльника на подставке и значительно уменьшает концентрацию вредных испарений в рабочем помещении.

Оставлять включенную аппаратуру без присмотра или заменять предохранители на значительно больший ток запрещается, так как при появлении неисправности может возникнуть пожар.

В случае поражения электрическим током необходимо уметь оказать пострадавшему первую помощь. Поскольку исход поражения током зависит от длительности его прохождения через организм человека, очень важно как можно быстрее освободить пострадавшего от прохождения тока и своевременно приступить к оказанию помощи.

При поражении электрическим током нередко оказывается, что пострадавший не может сам освободиться от контакта с токоведущей частью вследствие непроизвольного сокращения мышц или поражения двигательных функций нервной системы. Освободить пострадавшего от действия тока можно несколькими способами. Самый быстрый способ -- отключить участок цепи, в котором находится пострадавший. Такое отключение можно произвести снятием предохранителей на вводном щитке или отключением вилки из розетки. При отключении напряжения может погаснуть свет, поэтому необходимо в квартире иметь автономный источник света -- фонарь или свечу.

При невозможности быстро отключить электропитание необходимо принять другие меры освобождения пострадавшего. Прервать цепь тока можно путем перерезывания или оттягивания проводов от пострадавшего или удалением его от токоведущих частей. При этом необходимо принимать меры предосторожности спасающему, чтобы исключить возможность самому попасть под напряжение.

После освобождения пострадавшего от тока ему необходимо немедленно оказать первую помощь здесь же на месте. Переносить пострадавшего в другое место следует только при крайней необходимости -- неблагоприятные условия или наличие опасности. Мера первой помощи пострадавшему определяется его состоянием. При наличии у пострадавшего дыхания, что определяется ритмическим подъемом и опусканием грудной клетки, искусственное дыхание делать не требуется. В случае нарушения ритмического дыхания, в результате которого наступает кислородное голодание органов пострадавшего, необходимо приступить к проведению искусственного дыхания.

Работа сердца у пострадавшего проверяется наличием пульса. Пульс проверяют на левой руке на лучевой артерии у основания большого пальца. Если на руке пульс не обнаруживается, следует проверить его на сонной артерии на шее с правой или левой стороны под окончаниями нижней челюсти. Отсутствие пульса свидетельствует о прекращении работы сердца. Об остановке кровообращения можно также судить и по расширенным зрачкам глаз. Проверка состояния пострадавшего должна проводиться в течение не более 15 -- 20 с.

Если пострадавший находится в сознании, но продолжительное время находился под током, необходимо его удобно уложить и ждать прибытия врача. Это связано с тем, что отрицательные последствия действия тока могут сказаться через некоторое время.

При отсутствии признаков жизни, когда у пострадавшего отсутствует дыхание и пульс, необходимо немедленно приступить к его оживлению, т. е. к искусственному дыханию и массажу сердца. Опыт показывает, что своевременное оказание первой помощи пострадавшему приводит к положительному результату. Констатировать смерть имеет право только врач.

Искусственное дыхание, которое предназначено для обеспечения принудительного газообмена в организме, может быть проведено ручным или аппаратным способом. В связи с тем, что в быту аппаратные средства для проведения искусственного дыхания встречаются редко, необходимо четко знать ручные способы. Среди большого числа существующих ручных способов наиболее эффективным является способ «изо рта в рот». Он заключается в том, что оказывающий помощь вдувает воздух из своих легких в легкие пострадавшего через его рот. Преимущество этого способа заключается в его простоте и эффективности. Во избежание взаимного инфицирования и брезгливости вдувание воздуха следует производить через неплотную ткань. Для подготовки к искусственному дыханию пострадавшего необходимо удобно уложить на спину, освободить от стесняющей одежды. Максимально запрокинуть голову назад, раскрыть и очистить от слизи полость рта, сделать глубокий вдох и с силой выдохнуть воздух в рот пострадавшего. При этом нос пострадавшего надо закрыть. Если невозможно раскрыть рот пострадавшему вследствие судорожного сжатия челюстей, искусственное дыхание производят по способу «изо рта в нос», закрывая рот пострадавшего при вдувании воздуха в нос. В одну минуту следует делать 10 -- 12 вдуваний взрослому человеку. При появлении слабого самостоятельного дыхания искусственные вдохи необходимо производить в ритме вдохов пострадавшего до появления нормального дыхания.

При остановке сердца пострадавшему необходимо также проводить наружный массаж сердца -- ритмичное надавливание на грудь. Массаж сердца пострадавшему необходимо проводить одновременно с искусственным дыханием: после 3 -- 4 надавливаний на грудь следует сделать вдувание. Этим сохраняется жизнь организма в течение времени оживления.

Заключение

В этом дипломном проекте я изучил схему, принцип работы и проанализировал технические параметры устройства термометр - стабилизатор температуры в овощехранилище. По схеме электрической принципиальной произвел обоснование выбора элементов по их электрическим параметрам: конденсаторов, резисторов, диодов, транзисторов и микросхем, а так же обосновал разработку трассировки и компоновки печатной платы и выполнил следующие чертежи:

Графическая часть содержит:

§ Схема электрическая принципиальная

§ Печатная плата

§ Сборочный чертеж

§ Схема структурная микроконтроллера

В дипломном проекте были выполнены следующие расчеты:

§ Расчет надежности

§ Расчет теплового сопротивления

§ Расчет узкого места

§ Расчет себестоимости

Расчет надежности показал, что средняя наработка на отказ составляет 133,868 •103 час, а полная себестоимость изделия составляет 1491,94 руб. и это приемлемо для данного устройства.

Дипломный проект выполнен в полном объеме и в соответствии с заданием на дипломное проектирование.

Устройство может конкурировать на рынке по надежности и себестоимости.

Литература

1 Петухов В.М.

Транзисторы и их зарубежные аналоги. Издательское предприятие «РадиоСофт»; 2000г

2 Лернер М.М. Выбор конденсаторов для радиоэлектронных устройств, М., «Энергия», 1970.

3 И. Григоров Согласующие устройства -- Радиолюбитель. KB и УКВ, 1997 год, №10, страница 32.

4 Хрулёв А.К., Черепанов В.П.

Диоды и их зарубежные аналоги. Издательское предприятие «РадиоСофт»; 2001г.

6. Нефедов Интегральные схемы и их зарубежные аналоги (справочники)

7. Бойко Микропроцессоры и микроконтроллеры Санкт Петербург 2004 г.

8. Шахнов Конструкторско-технологическое проектирование электронной аппаратуры Москва 2002 г

Размещено на Allbest.ru