Главная Коллекция "Otherreferats" Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника Проектирования цифрового устройства защиты блоков питания с функцией измерения показателей тока и напряжения

Проектирования цифрового устройства защиты блоков питания с функцией измерения показателей тока и напряжения

Анализ усовершенствованного цифрового устройства защиты с функцией измерения. Выбор материалов и технологического процесса изготовления печатной платы. Особенность избрание способа монтажа. Расчет коэффициента автоматизации и механизации разборки.

Рубрика Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Вид дипломная работа
Язык русский
Дата добавления 26.04.2017
Размер файла 881,5 K

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.

Страница:

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Измерение тока и напряжения играет большую роль в производстве, настрйоке и наладке обородувания; во время ремонтных работ, и работ связанных с техническим обслуживанием. В данном устройстве эти функции являются вспомогательными, а основной задачей является своевременное недопущение превышения измеряемых параметров тока и напряжения.

Темой данного дипломного проекта является цифровое устройство защиты блоков питания с функцией измерения показателей тока и напряжения.

Во время производства аппаратуры требующей наличия блоков питания, как то встроенных, так и дискретных по завершении процедуры сборки необходимо выполнять настройку и пробное подключение питания, дабы убедиться в работоспособности изделия. Вовремя таких процедур, в связи с некачественным монтажом, ошибкой работника или иным внешним фактором, возможен резкий скачек потребления тока, приводящий к выходу из строя дорогостоящих элементов. Проектируемое устройство используется совместно с блоком питания и переключает питание устройства, если контролируемые параметры тока и напряжения превышают допустимые. Так же выводит на экран значения этих параметров и состояние блока питания в режиме реального веремени в процессе работы.

Проектирование данного устройства особенно актуально при использовании промышленных блоков питания, на которых производится тестирование, настройка и регулировка различного электрооборудования, однако может оказаться полезным и в других сферах в качестве устройства защиты и контроля.

Целью данного дипломного проекта является проектирование защитного цифрового устройства с функцией измерения тока и напряжения, которое выгодно впишется в производственную сферу. Своими функциональными данными, устройство способно уменьшить количество брака и в некоторой степени повысить рентабельность производств. Так же удобно для отслеживания напряжения и тока сети некоторых производственных помещений и конкретных единиц блоков питания.

Основной задачей является проведение необходимых расчётов опирающихся на характеристики устрйоства и характеристики элементной базы; теоретическое обоснование и описание работы и способа производства данного устрйоства.

1. Проектировочный раздел

1.1 Литературный обзор

Ближайшие аналоги данного утсройства представлены в серии журналов «Радио» за 2005 год №1 и за 2007 год №7 предоставленных туда Н. Заецем. Так же информацию о подобных устройствах можно найти на различных информационных интернет ресурсах. Существует несколько неполных отечественных аналогов защитного устрйосва, которые рассмотрены ниже.

Первоначальные предохранители были электронными и основной принцип действия строился по принципу стабилизатора с использованием стабилизатора по току и напряжению и трёх биполярных транзисторов. На рисунке 1 изображена схема стабилизатора напряжения с функцией защиты по току. Это устройство является аналогом проектируемого потому как призвана поддерживать определённый уровень напряжения и тока, не используя сложной цифровой логики.

Рисунок 1 - Схема стабилизатора напряжения с функцией защиты по току

Схема стабилизатора напряжения с функцией защиты по току является устаревшей, к тому же она имеет ряд недостатков, связанных с выходом из состояния устранения короткого замыкания.

Ещё одним недостатком данного устройства является отсутствие элементов индикации, что при аварийной ситуации предоставляло пользователю самому разбираться в причинах ухода схемы в режим аварии, то есть резкое повышение тока или напряжения.

В журнале «Радио» за 2005 год №1 представлена схема, рисунок 2, с названием, совпадающим с темой данного дипломного проекта, однако она имеет явные отличия. Как было сказано ранее её автор Н. Заец позже, сам изменил схему и внес изменения в программный код микроконтроллера.

Рисунок 2 - Схема цифрового устройства защиты с функцией измерения

Основной отличительной особенностью данной схемы от предыдущей является наличие микроконтроллера и средств индикации, как видно из рисунка двух семисигментных индикатора. Это приводит к необходимости и возможности программирования данного устройства на измерение определённых параметров, вывода их на данные индикаторы. Основным преимуществом использовании микроконтроллера является возможность программирования пороговых значений тока и напряжения при которых будет происходит аварийное отключение питаемого устройства и возможность установки частоты измерения данных параметров, так же как и частоты обновления информации на экране.

Рассмотрим аналог проектируемого устройства схема электрическая принципиальная которая представлена на рисунке 3 особенностью аналога является изменённый программный код который позволяет облегчить выведение устройства из состояния «авария», и изменённую более доступную радиолюбителям схему, рисунок 3. Основанием для публикации повторной статьи стало большое количество писем сетовавших на приведённые выше недостатки устройства.

Подробнее о недостатках: основной проблемой была сложность выведения устройства из статуса «авария», так как, при смене настраиваемых приборов в момент отсутствия сигналов на микроконтроллере, прибор принимал за аварийное состояние, для выхода из которого приходилось перезагружать микроконтроллер и настраивать работу устройства заново. Второй проблемой было наличие дорогостоящих редких элементов.

Рисунок 3 - Усовершенствованное цифровое устройство защиты с функцией измерения

Проектируемое устройство выгодно отличается от всех представленных ранее аналогов:

1. После срабатывания защиты, устройство не требует перезагрузки. В случае сработки защиты, с помощью органов управления можно быстро вывести устройство либо в режим ожидания либо в режим записи и настройки пороговых значений.

2. Устройство спроектировано на более дешёвом и распространённом микроконтроллере ATmega8535L. Помимо этого устройство индикации представлено теперь не двумя семисигментными индикаторами, а на жидкокристаллическом экране имеющим 4 строки по 16 символов.

3. Проектируемое устройство в отличии от всех предыдущих аналогов имеет два входных канала измерения по току. Первый вход с порогом измерения до 1А и дискретностью измерений до 10 мА, второй вход имеет порог измерения до 5А и дискретность измерений до 0,1А. Для сравнения предыдущий рассмотренный аналог имел 1 вход измерения по току с пределом до 9,99А и дискретностью измерений до 0,01А.

По функционалу проектируемое устройство относиться к устройствам дифференциального тока (УДТ), вследствие чего их классификация и близкий аналог приведены ниже:

По Способу управления:

- УДТ без вспомогательного источника питания;

- УДТ со вспомогательным источником питания.

По виду установки:

- Стационарные с непосредственным монтажом

- Портативные

По возможности регулирования порогов отключения:

- Регулируемые

- Нерегулируемые:

1. С дискретным регулированием

2. С плавным регулированием.

Проектируемое устройство защиты по данной классификации относиться к портативным УДТ со вспомогательными источниками питания с дискретной возможностью регулирования порогов.

Сегодня на рынке отечественные производители предлагают исключительно стационарные устройства защиты для питания от сети такие как серия УДТ ДА-8-12 (рисунок 4) и УЗО У7 (рисунок 5). Они в своем составе не имеют устройств измерения и индикации.

Российское устройство РН-113 (рисунок 6), наиболее полный аналог так как полностью повторяет функционал проектируемого за исключением портативности.

Рисунок 4 - ДА-8

Рисунок 5 - УЗО-У7

Рисунок 6 - РН-113

1.2 Разработка схемы электрической структурной

Схема Электрическая структурная разрабатываемого цифрового устройства защиты блоков питания с функцией измерения представлена на чертеже ДП32.292004.201.Э1, и состоит из следующих блоков:

1. Входы А и В. Используются для подключения к ним защищаемого блока питания, и различаются по силе тока обрабатываемого на данном входе.

2. Блоки защиты. При необходимости отключает питание выполняя функцию защиты.

3. Измерительный канал. Снимает часть напряжения и тока для последующего измерения в микроконтроллере.

4. Микроконтроллер. Производит измерение, вывод информации на устройства индикации, контролирует и запускает защиту.

4. Установка экстренного отключения. Служит для установки порогов при которых срабатывает защита.

5. Устройство управления. Управляет режимами работы проектируемого устройства защиты.

6. Индикация. Предназначена для отображения измеренного напряжения и тока, и вывода информации о работе как самого устройства, так и защищаемого источника питания.

7. Выход. Выходная цепь подключаемая к получателю электропитания.

Работа устройства происходит следующим образом. Для начала следует произвести наладку и установку порогов в устройстве экстренного отключения, с помощью контрольно измерительной аппаратуры и устройств управления. После этого следует подключить устройство защиты по входу «А» или «В», в зависимости от потребляемого тока и выход с устройством питаемым блоком. Питание будет проходить через блок защиты, параллельно поступая через измерительный канал на микроконтроллер для непосредственного измерения. В случае стабильного потребления тока, дальнейших изменений не последует.

Если на измерительные входы микроконтроллера придёт напряжение превышающие пороговое значение, он тут же подаст сигнал и блоки защиты прекратят подачу тока в цепь. Микроконтроллер одновременно предоставит данные о скачке посредствам устройств индикации. Поскольку измерительный канал всегда остаётся открытым, данные о токе и напряжении будут приходить непрерывно в обоих случаях.

1.3 Разработка схемы электрической принципиальной и выбор элементной базы

Назначение, общая характеристика и требования к устройству

Цифровое устройство защиты блоков питания с функцией измерения и входных показателей тока и напряжения предназначено для защиты блоков питания и подключенных к ним устройств от скачков напряжения и тока. В момент скачка устройство по средствам измерительных входов измеряет значение напряжения и тока и после сравнения этих значений с введёнными ранее пороговыми (эталонными) отключает питание блока питания и питаемого им устройства.

Основные технические характеристики:

Напряжение питания: 12В;

Измеряемое напряжение с дискретностью 0,1В;

Первый измерительный вход: до 1А, дискретность 10мА;

Второй измерительный вход: до 5А, дискретность 0,1А.

Проектируемое изделие имеет климатическое исполнение УХЛ 4.2 по ГОСТ 15150-69, и отвечает следующим климатическим требованиям:

1. Предельная рабочая температура: +40…+1°С.

2. Относительная влажность: 98% при +25°С.

УХЛ - аппаратура для макроклиматических районов с умеренным и холодным климатом. Обозначение 4.2 - для эксплуатации в лабораторных, капитальных жилых и других подобного типа помещениях, в том числе хорошо вентилируемых подземных помещениях.

Требования к надёжности определяются наработкой на отказ, которая регламентируется ГОСТ 21317-87. Наработка на отказ - вероятность безотказной работы в течении заданного времени.

Требования к надёжности определяется наработкой на отказ P(t)=0,8, при сроке службы проектируемого изделия tзад =10.000 часов. Количество изделий: 4000 штук

Выбор элементной базы

Выбор элементной базы очень важная часть разработки устройства, поскольку в большей степени от выбора элементов зависит технологичность, надёжность и экономичность устройства. Правильно подобранная элементная база облегчает технологические процессы изготовления устройства, улучшает масса-габаритные характеристики, повышает ремонтопригодность.

Основным критерием выбора элементной базы является соответствие технических характеристик элементов заданным условиям эксплуатации.

Для проектируемого устройства выбираем следующие резисторы:

- Резисторы R1 - R10,R18,R19,R21,R22 - постоянные углеродистые C1-4 0.125Вт:

1) Номинальная мощность рассеивания: 0,125 Вт,

2) Предельное напряжение: 200 В,

3) Диапазон температур: -55... +125 °С,

4) Точность: 5%.

- Резисторы R12,R14 - постоянные углеродистые C1-4 1Вт:

1) Номинальная мощность рассеивания: 1Вт,

2) Предельное напряжение: 500 В,

3) Диапазон температур: -55... +125 °С,

4) Точность: 5%.

- Резисторы R11,R13 - постоянные проволочные KNP-500 5Вт:

1) Номинальная мощность рассеивания: 1Вт,

2) Предельное напряжение: 500 В,

3) Диапазон температур: -30... +200 °С,

4) Точность: 5%.

- Резисторы R15-R17 - подстроечные металокерамические СП5-2ВБ:

1) Количество оборотов: 12 оборотов,

2) Номинальная мощность: 0.5Вт,

3) Рабочая температура -55 … +125°С,

4) Допустимое отклонение от номинала: 10%;

5) номинальное сопротивление до 680 Ом.

- Резистор R20 - подстроечные металокерамические СП5-2ВБ:

1) Количество оборотов: 40 оборотов,

2) Номинальная мощность: 0.5Вт,

3) Рабочая температура -55 … +125°С,

4) Допустимое отклонение от номинала: 10%;

5) номинальное сопротивление до 10 кОм.

Для проектируемого устройства выбираем следующие конденсаторы:

- Конденсаторы С1,C3-С7 - керамические неполярные конденсаторы К10-17А:

1) Рабочее напряжение: 16В

2) Диапазон возможных емкостей: 0.3 пФ - 100 мкФ

3) Допустимое отклонение от номинала: 5%.

4) Рабочая температура -55 … +125°С.

- Конденсатор С2 - электролитический полярный алюминивый К50-35:

1) Рабочее напряжение: 16В

2) Диапазон возможных емкостей: 10 мкФ - 10000 мкФ

3) Допустимое отклонение от номинала: 10%.

4) Рабочая температура -40 … +105°С.

Для проектируемого устройства выбираем следующие диоды:

Диод VD1- импульсный КД522Б :

1) Рабочее напряжение: 1В,

2) Средний прямой ток: 5мкА,

3) Рабочая температура -60 … +125°С.

Диоды VD2-VD3 - диоды слабых сигналов, одиночные NXP BAS316:

1) Рабочее напряжение: 50В,

2) Средний прямой ток: 30А,

3) Максимальный обратный ток 5мкА

4) Рабочая температура -55 … +125°С.

Для проектируемого устройства выбираем следующие транзисторы:

-Транзисторы VT1-VT2 полевой транзистор IRF3205 с N каналом:

1) Напряжение сток-исток: 55В,

2) Ток сток-исток: 110А,

3) Рассеиваемая мощность: 200Вт,

4) Рабочая температура -55 … +150°С.

-Транзисторы VT3-VT4 биполярный транзистор NPN типа КТ503Е:

1) Напряжение коллектор-база: 100В,

2) Ток коллектора: 0,15А,

3) Рассеиваемая мощность: 0,35мВт,

4) Рабочая температура -65 … +150°С.

-Транзистор VT5 биполярный транзистор NPN типа КТ502Д:

1) Напряжение коллектор-база: 80В,

2) Ток коллектора: 0,15А,

3) Рассеиваемая мощность: 0,35мВт,

4) Рабочая температура -65 … +150°С.

Для проектируемого устройства выбираем следующие светодиоды HL1-HL2 - зелёные светодиоды КИПД40П30-Л4-Д7 Протон:

1) Максимальная сила света: 1500 мКд;

2) Максимальный ток: 20 мА;

3) Максимальный телесный угол: 30°.

Для проектируемого устройства выбираем жидкокристаллический экран HG1 - DV-16400S1RB/R Data Vision:

1) Количество символов: 16,

2) Количество строк: 4,

3) Напряжение питания: 5В,

4) Рабочая температура -20 … +70°С.

Предназначен для визуального вывода информации об измеряемом токе и напряжении. Условное графическое обозначение предствавлено на рисунке 7, а назначение выводов в таблице 1.1.

Рисунок 7 - Условное графическое обозначение жидкокристаллического экрана

Таблица 1 - Назначение выводов

1

Vcc

Питание

2

Vdd

Питание

3

V0

Заземление

4

RS

Выбор функции

5

R\W

Чтение запись

6

E

Сигнал включения

7

DB0

Вход данных

8

DB1

Вход данных

9

DB2

Вход данных

10

DB3

Вход данных

11

DB4

Вход данных

12

DB5

Вход данных

13

DB6

Вход данных

14

DB7

Вход данных

15

A

Анод

16

K

Катод

Для проектируемого устройства выбираем излучатель звука HA1 электромагнитный HC0905F JL World:

1) Напряжение питания: 5В;

2) Сопротивление катушки: 40 Ом;

3) Частота: 3200 Гц.

Для проектируемого устройства выбираем следующую катушку индуктивности L1 - КИГ 0,6-400мкГн

1) Номинальная индуктивность: 400 мкГн;

2) Допустимое отклонение: 10%;

3)Максимальный постоянный ток: 600мА;

4) Рабочая температура -20 … +100°С.

Для проектируемого устройства выбираем следующие переключатели SA1,SA2 - клавишный переключатель IRS-101-1А3:

1) Рабочее напряжение: 250В;

2) Рабочий ток: 15А;

3) Количество контактов в контрольной группе: 2;

4) Количество контактных групп: 1.

Для проектируемого устройства выбираем следующий энкодер S1 - абсолютный энкодер EMS22A30-C28-LS6 Bourns:

1) Максимальное напряжение: 3,63В;

2) Минимальное напряжение: 2,97В;

3) Разрешение энкодера: 1024 отсчётов\оборот.

Для проектируемого устройства выбираем следующий микроконтроллер - ATmega8535L-8PU Atmel:

1) Ядро: AVR;

2)Разрядность: 8;

3)Тактовая частота: 8MHz;

4)Размер ROM-памяти: 8KБайт;

5)Размер RAM-памяти: 512KБайт;

6)Внутренний АЦП, количество каналов: 32шт.;

7)Питание: 2,7…5,5В;

8)Тип корпуса: DIP40;

9) Рабочая температура -40 … +85°С.

Предназначен для управления данным устройством. Условное графическое изображение предствалено на рисунке 8, назначение входов представлено в таблице 2.

Рисунок 8 - Условное графическое обозначение.

Таблица 2 - Назначение выводов.

1

PB0

Вход данных

2

PB1

Вход данных

3

PB2

Вход данных

4

PB3

Вход данных

5

PB4

Вход данных

6

PB5

Вход данных

7

PB6

Вход данных

8

PB7

Вход данных

9

RESET

Перезагрузка

10

Vcc

Питание

11

GND

Заземление

12

XTAL2

Вход усилителя

13

XTAL1

Выход усилителя

14

PD0

Вход данных

15

PD1

Вход данных

16

PD2

Вход данных

17

PD3

Вход данных

18

PD4

Вход данных

19

PD5

Вход данных

20

PD6

Вход данных

21

PD7

Вход данных

22

PC0

Вход данных

23

PC1

Вход данных

24

PC2

Вход данных

25

PC3

Вход данных

26

PC4

Вход данных

27

PC5

Вход данных

28

PC6

Вход данных

29

PC7

Вход данных

30

AVcc

Питание

31

GND

Заземление

32

AREF

Опорное питание

33

ADC7

Вход данных

34

ADC6

Вход данных

35

ADC5

Вход данных

36

ADC4

Вход данных

37

ADC3

Вход данных

38

ADC2

Вход данных

39

ADC1

Вход данных

40

ADC0

Вход данных

Принцип работы по схеме электрической принципиальной

Первый канал измерения тока образуют резисторы-датчики тока R12, R14, подстроечный резистор R16 и несимметричный вход АЦП ADC1, второй канал измерения тока - это резисторы R11, R13, подстроечный резистор R15и несимметричный вход АЦП ADC3. Нагрузку первого канала подключают между плюсовым зажимом защищаемого источника и зажимом "-ивых,", а второго канала - между тем же зажимом источника и зажимом "-ивых.2". Часть напряжения источника с зажима "+U" через делитель напряжения, образованный постоянным резистором R18 и подстроечным резистором R17, поступает для измерения на несимметричный вход АЦП ADC4.

Подстроечные резисторы R15-R17 используют при налаживании для установки на индикаторе HG1 показаний напряжения и тока по образцовым приборам. Каждый из транзисторных ключей, разъединяющих при необходимости нагрузку и контролируемый источник, состоит из мощного полевого транзистора и управляющего им биполярного транзистора. Здесь могут быть применены полевые транзисторы с пороговым напряжением 2...5 В.

Кратковременная вспышка светодиода HL1 при включении питания (установке в исходное состояние) вызвана тем, что после этого выводы микроконтроллера некоторое время находятся в высокоимпедансном состоянии. В результате по цепи плюс питания - светодиод HL1 - резисторы R2, R7 - эмиттерный переход VT4 - диод VD3 - общий провод (для канала 1) протекает импульс тока. По аналогичной причине вспыхивает и светодиод HL2.

При работе модуля одновременно с включением канала загорается соответствующий светодиод: канал 1 - HL1, канал 2 - HL2.

Для установки порогов срабатывания защиты по току и напряжению служит энкодер S1. Предусмотрена звуковая сигнализация срабатывания защиты по напряжению или току. Для этого служит узел из усилителя на транзисторе VT5 и электромагнитного излучателя звука HA1.

ЖКИ HG1 работает с восьмиразрядной шиной данных, образованной линиями порта B микроконтроллера. На его экран программа выводит информацию об измеренных значениях напряжения и тока, режимах работы устройства.

После включения питания или установки микроконтроллера в исходное состояние модуль переходит в режим ожидания. Оба канала закрыты, измерение напряжения и тока не производится. Подключите регулируемый источник напряжения к зажимам "+U" и "-иж", а нагрузку - к зажимам "+U" и "-ивых1". Выбрав нажатием на кнопку SB3 первый канал, подстроечными резисторами R16 и R17 добейтесь совпадения показаний модуля и образцовых амперметра и вольтметра. Нажав на кнопку SB2, возвратитесь в режим ожидания.

Затем подключите нагрузку к каналу 2 (зажимам "+U" и "-ивых.2"), выберите нажатием на кнопку SB4 второй канал и подстроечным резистором R15 добейтесь совпадения показаний ЖКИ и образцового амперметра.

Нажав на кнопку энкодера, выберите его для установки порогов срабатывания защиты по напряжению и току. Вращением энкодера задайте требуемый порог тока в одном из каналов и нажатием на кнопку SB6 (канал 1) или SB7 (канал 2) запишите это значение в регистр сравнения микроконтроллера. Устанавливать в канале 1 порог срабатывания защиты выше 1 А программа запрещает и при попытке сделать это выводит на ЖКИ соответствующее предупреждение. Нажатие на кнопку SB5 записывает в регистр сравнения порог защиты от превышения напряжения. После записи всех порогов, нажав на кнопку SB2, возвратите модуль в режим ожидания.

2. Выбор материалов и технологического процесса изготовления печатной платы

Выбор материалов и покрытий

Для изготовления печатной платы необходимо выбрать следующие материалы: материал основания печатной платы, материал защитного покрытия печатной платы, припой.

Материалом основания печатной платы служат различные слоистые пластики фольгированные медью. Различают две группы таких пластиков в зависимости от материала основания: на бумажной основе (гетинакс), на основе стеклотканей (стеклотекстолит).

Для первой 1 группы электронной аппаратуры, основным негативным фактором является повышенная температура. Проявление влияния температуры на материал печатных плат определяется через коэффициент теплового расширения - физическую величину, характеризующую относительное изменение объёма или линейных размеров тела с увеличением температуры.

Большие различия в коэффициентах теплового расширения меди и материала печатной платы, может привести к отслоению медных проводников и образованию микротрещин. Вследствие этого, следует выбрать материал с коэффициентом теплового расширения наиболее близким к меди 16,6*10-6°С-1.

Температурный коэффициент расширения гетинакса 73,8*10-6°С-1, а стеклотекстолита 30,4*10-6°С-1. На основе приведённых выше данных был выбран стеклотекстолит фольгированный СФ-2-35Г-2мм.

Припой - материал применяемый при пайке для соединения заготовок, имеющий температуру плавления ниже чем соединяемые металлы. Припои классифицируют на мягкие с температурой плавления до 300°С, и твёрдые свыше 300°С. Использование твёрдых припоев в данном устройстве экономически нецелесообразно, поэтому выбор производится из мягких оловянно-свинцовых припоев (ПОС). Мягкие оловянно- свинцовые припои различаются процентным соотношением олово-свинец и температурой плавления.

Припой ПОС-61 отлично подходит для донного устройства. Температура плавления 183-190°С, в составе олова 59-61%, свинца 39-41%.

Самый дешёвый способ защиты стеклотекстолитовых печатных плат - покрытие их эмалями, эпоксидными лаками или эпоксидной смолой. Далее приведены наиболее распространенные материалы, применяемые для защитных покрытий.

Эмаль БТ-538 (ГОСТ 14689--79) -- суспензия технического углерода в масляно-битумном лаке с добавлением сиккатива. Она отличается термостойкостью и влагостойкостью . Образуемое эмалью при горячей сушке покрытие устойчиво к перепаду температур от +100 °С до -60 °С.

Лак УР-231 (ТУ 6-21-14-90) эпоксидно-уретановый общепромышленного назначения, отличается повышенной эластичностью, влагостойкостью и термостойкостью, поэтому может применяться для гибких оснований. Образуемое после сушки при 15-23°С покрытие, устойчиво к перепаду температур от +120 °С до -60 °С.

Лак СБ-1с, на основе фенолформальдегидной смолы. Отличается электроизоляционными и влагозащитными свойствами. Нанесенный сушка при температуре 60°С в течение 4 ч. Покрытие выдерживает температуру от +100 °С до -60 °С.

Исходя из вышеперечисленных свойств, для защитного покрытия выбран лак УР-231.

Технологический процесс изготовления печатной платы

В настоящее время для изготовления односторонних плат распространение получили три метода: химический, электрохимический (полуаддитивный), комбинированно позитивный.

Химический (субтрактивный) метод широко применяется в производстве не только односторонних печатных плат. Делиться на позитивный и негативный. Основным преимуществом химического метода является простота, низкая стоимость и малая длительность технологического цикла, что облегчает автоматизацию. Изготавливаются платы по 1-му, 2-му, 3-му классу точности. Недостаток: отсутствие металлизированных отверстий.

Электрохимический (аддитивный) метод дороже, требует большого количества специализированного оборудования, менее надежен. Изготавливаются платы по 1-му, 2-му, 3-му классу точности. Необходим главным образом для изготовления односторонних печатных плат с металлизированными отверстиями.

Комбинированно метод основан на химическом и электрохимическом методах. Позволяет получить проводники повышенной точности и совместить преимущества обоих методов: изготовление односторонней платы с металлизированными отверстиями.

Проанализировав все методы, выбран метод комбинированно позитивный т.к. по сравнению с химическим он обладает лучшим качеством изготовления.

Нанесение защитного рельефа может осуществляться фотохимическим, сеткографическим и офсетным способами.

При фотохимическом способе используют негативные и позитивные фоторезисты. Ими покрывают плату целиком и засвечивают ультрафиолетовым излучением через фотошаблон. При позитивном фоторезисте экспонированные области вымываются, при негативном - остаются.

При сеткографическим способе используется сетчатый трафарет со специальным красками, которые продавливается на плату ракелем.

В офсетным способе применяют клише с нанесённой краской, которую через валик, переносят на печатную плату.

Для данного технологического процесса выбран сеткографический способ нанесения защитного рельефа.

Технологический процесс изготовления печатной платы комбинированным позитивным методом состоит из следующих операций:

- Получение заготовок

- Пробивка базовых отверстий

- Подготовка поверхности заготовок

- Нанесение сухого пленочного фоторезиста

- Нанесение защитного лака

- Сверление отверстий

- Химическое меднение

- Снятие защитного лака

- Электролитическое меднение и нанесение защитного покрытия

- Снятие фоторезиста

- Травление печатной платы

- Оплавление печатной платы

- Механическая обработка

Далее рассмотрена каждая операция более подробно.

1. Получение заготовок

Фольгированные диэлектрики выпускаются размерами 1000-1200 мм, поэтому первой операцией практически любого технологического процесса является резка заготовок. Поступивший фольгированный стеклотекстолит СФ-2-35Г нарезается гильотинными прецизионными ножницами на заготовки размером 85х75 мм при толщине материала 1,5 мм.

Далее с торцов заготовки необходимо снять напильником заусенцы во избежание повреждения рук во время технологического процесса. Качество снятия заусенцев определяется визуально.

Резка заготовок не должна вызывать расслаивания диэлектрического основания, образования трещин, сколов, а также царапин на поверхности заготовок.

2. Пробивка базовых отверстий

Базовые отверстия необходимы для фиксации платы во время технологического процесса. Сверловка отверстий является разновидностью механической обработки.

Как известно стеклотекстолит является высокоабразивным материалом, поэтому необходимо применять твердосплавные сверла. Необходимо так же обеспечить быстрое удаление стружки из зоны сверления, для этого сверло подаётся с низкой скоростью. Заготовки сверлить в пакете, высота пакета до 6 мм. Сверлильный станок СТ-1651.

3. Подготовка поверхности заготовок

От состояния поверхности фольги и диэлектрика во многом определяется адгезия наносимых впоследствии покрытий. Качество подготовки поверхности имеет важное значение при нанесении трафаретных красок.

Широко используют химические и механические способы подготовки поверхности или их сочетание. Консервирующие покрытия легко снимаются органическим растворителем, с последующей промывкой в воде и сушкой. Удаление оксидного слоя толщиной более 0,5 мкм производят механической очисткой крацевальными щетками или абразивными валиками.

В данном технологическом процессе подготовка поверхности заготовок производится крацевальными щётками.

4. Нанесение сухого пленочного фоторезиста

От фоторезиста очень часто требуется высокое разрешение, а это достигается только на однородных, без проколов пленках фоторезистов, имеющих хорошее сцепление с фольгой. Вот почему предъявляются такие высокие требования к предыдущим операциям. Необходимо свести до минимума содержание влаги на плате или фоторезисте, так как она может стать причиной проколов или плохой адгезии. Все операции с фоторезистом нужно проводить в помещении при относительной влажности не более 50 %. Для удаления влаги с поверхности платы применяют сушку в термошкафах.

В зависимости от применяемого фоторезиста существуют несколько методов нанесения фоторезиста на поверхность фольгированного диэлектрика. Жидкийфоторезист наносится методом окунания, полива, разбрызгиванием, электростатическим распылением с последующей сушкой при температуре 400С в центрифуге до полного высыхания. Такая сушка обеспечивает равномерность толщины слоя. Сухие пленочные фоторезисты наносятся ламинированием.

Для экспонирования рисунка схемы рекомендуются установки с равномерным световым потоком по всей площади светокопирования, невысокой рабочей температурой ламп для предотвращения перегрева фотошаблона.

В данном технологическом процессе применяется сухой пленочныйфоторезист СПФ-2.

В данном случае рисунок схемы получают методом фотопечати. Для этого перед нанесением фоторезиста заготовку необходимо выдержать в сушильном шкафу при температуре 7550 С в течение 1 часа, затем последовательно на необходимую сторону заготовки нанести фоторезист, обрезать ножницами излишки по краям платы, освободить базовые отверстия от фоторезиста, собрать пакет из фотошаблона и платы, экспонировать заготовки в установке экспонирования, проявить заготовку в установке проявления, промыть заготовки в воде в течение 1-2 мин, сушить заготовки сжатым воздухом. После этого следует проконтролировать проявленный рисунок. После экспонирования заготовки, перед проявлением, необходимо удалить пленку, защищающую фоторезист.

5. Нанесение защитного лака

Лак наносится для того, чтобы защитить поверхность платы от процесса химического меднения. Лак обычно наносится окунанием в ванну с лаком, поливом платы или распылением из пульверизатора.

В данном технологическом процессе в качестве защитного покрытия применяется лак СБ-1с. Для нанесения лака на поверхность заготовки необходимо окунуть заготовки в кювету с лаком на 2-3 сек, температура лака должна быть в пределах 18-250 С, а затем следует сушить заготовки в термошкафе в течение 1,5 часов при температуре 1200 С.

6. Сверление отверстий

Наиболее трудоемкий и сложный процесс в механической обработке печатных плат - получение отверстий под металлизацию. Их выполняют главным образом сверлением. Для сверления стеклопластиков используют твердосплавный инструмент специальной конструкции.

При выборе сверлильного оборудования необходимо учитывать такие особенности, как изготовление нескольких миллионов отверстий в смену, диаметр отверстий 0,4 мм и меньше, точность расположения отверстий 0,05 мм и выше, необходимость обеспечения абсолютно гладких и перпендикулярных отверстий поверхности платы, обработка плат без заусенцев и так далее. Точность и качество сверления зависит от конструкции станка и сверла.

В данном технологическом процессе сверление отверстий производится на одношпиндельном сверлильном станке КД-10. Сверлить отверстия диаметром 0,7мм; 1,1мм.

7. Химическое меднение

Химическое меднение является первым этапом металлизации отверстий. Процесс химического меднения основан на восстановлении ионов двухвалентной меди из ее комплексных солей. Толщина слоя химически осажденной меди 0,2-0,3 мкм.

В данном случае процесс химического меднения состоит из следующих операций: обезжирить платы в растворе тринатрий фосфата и кальцинированной соли в течение 5-10 мин; промыть платы водой в течение 1-2 мин ; декапировать торцы контактных площадок в 10%-ном растворе соляной кислоты в течение 3-5 сек; промыть платы холодной проточной водой в течение 1-2 мин; произвести операцию химического меднения в течение 10 мин; промыть платы в воде в течение 1-2 мин; визуально контролировать покрытие в отверстиях.

8. Снятие защитного лака

Перед электролитическиммеднением необходимо снять слой защитного лака с поверхности платы. В зависимости от применяемого лака существуют различные растворители. Некоторые лаки возможно снять ацетоном.

В данном технологическом процессе защитный лак снимается в растворителе 386. Для этого платы необходимо замочить на 2 часа в растворителе 386, а затем снять слой лака, после этого промыть платы в воде в течение 2-3 мин, контролировать качество снятия защитного лака (на поверхности лака не должны оставаться места, покрытые пленками лака).

9. Электролитическое меднение и нанесение защитного покрытия

Электролитическоемеднение доводит толщину в отверстиях до 25 мкм, на проводниках - до 40-50 мкм.

Электролитическое меднение включает в себя следующие операции: ретушь под микроскопом краской НЦ-25; декапирование плат в 5%-ном растворе соляной кислоты в течение 1-3 сек; промывка плат водой в течение 1-2 мин; зачистка плат венской известью в течение 2-3 мин; промывка в течение1-2 мин; декапирование плат в 5%-ном растворе соляной кислоты в течение 1мин; промыть платы водой в течение 1-2 мин при температуре; произвести гальваническое меднение в растворе борфтористоводородной кислоты, борной кислоты, борфтористоводородной меди и дистиллированной воды в течение 80-90 мин; промыть в течение 1-2 мин; произвести визуальный контроль покрытия (покрытие должно быть сплошным без подгара, не допускаются механические повреждения, отслоения и вздутия).

Чтобы при травлении проводники и контактные площадки не стравливались их необходимо покрыть защитным металлическим покрытием. Существует различные металлические покрытия (в основном сплавы), применяемые для защитного покрытия. В данном технологическом процессе применяется сплав олово-свинец. Сплав олово-свинец стоек к воздействию травильных растворов на основе персульфата аммония, хромового ангидрида и других, но разрушается в растворе хлорного железа, поэтому в качестве травителя раствор хлорного железа применять нельзя.

Для нанесения защитного покрытия необходимо промыть платы водой в течение 1-2 мин, затем произвести гальваническое покрытие сплавом олово-свинец в растворе борфтористоводородной кислоты, борной кислоты, 25%-ного аммиака, металлического свинца, металлического олова, в течение 12-15 мин, промыть платы в воде в течение 1-2 мин при температуре, сушить платы сжатым воздухом в течение 2-3 мин, удалить ретушь ацетоном с поля платы, контролировать качество покрытия (покрытие должно быть сплошным без подгара, не допускаются механические повреждения, отслоения и вздутия).

10 . Снятие фоторезиста

Перед операцией травления фоторезист с поверхности платы необходимо снять. При большом объеме выпуска плат это следует делать в установках снятия фоторезиста.

В данном технологическом процессе фоторезист снимается в установке снятия фоторезиста АРС-2.950.000 в течение 5-10 мин при температуре 18-250 С, после этого необходимо промыть платы в воде в течение 2-5 мин.

11. Травление печатной платы

Травление предназначено для удаления незащищенных участков фольги с поверхности платы с целью формирования рисунка схемы.

В данном технологическом процессе в качестве защитного покрытия использован сплав олово-свинец, который разрушается в растворе хлорного железа. Поэтому в качестве травильного раствора применяется раствор на основе персульфата аммония.

В данном случае применяется травление с барботажем. Для этого необходимо высушить плату на воздухе в течение 5-10 мин, при необходимости произвести ретушь рисунка белой краской НЦ-25, травить платы в растворе персульфата аммония в течение 5-10 мин, промыть платы в 5%-ном растворе водного аммиака, промыть платы, сушить платы на воздухе в течение 5-10 мин, контролировать качество травления (фольга должна быть вытравлена в местах, где нет рисунка. Оставшуюся около проводников медь подрезать скальпелем. На проводниках не должно быть протравов).

12. Оплавление печатной платы

Оплавление печатной платы производится с целью покрытия проводников и металлизированных отверстий оловянно-свинцовым припоем. Наиболее часто применяют конвейерную установку инфракрасного оплавления ПР-3796.

Для оплавления печатных плат необходимо высушить платы в сушильном шкафу КП-4506 в течение 1 часа, затем флюсовать платы флюсом ВФ-130 в течение 1-2 мин, загрузить платы на конвейер установки, оплавить плату в течение 20мин при температуре, промыть платы от остатков флюса водой в течение 1-2 мин, сушить платы в течение 45 мин в сушильном шкафу КП-4506, контролировать качество оплавления на поверхности проводников и в металлизированных отверстиях визуально.

Проводники должны иметь блестящую гладкую поверхность. Допускается на поверхности проводников наличие следов кристаллизации припоя и частично непокрытые торцы проводников.

13. Вырубка плат и сверление крепёжных отверстий

Механическая обработка необходима для обрезки печатных плат по размерам (отрезка технологического поля) и снятия фаски.

В данном технологическом процессе обрезка платы производится с помощью дисковых ножниц. Монтажные отверстия сверлить на одношпиндельном сверлильном станке КД-10, диаметром 2,5 мм.

2.1 Компоновка устройства и выбор способа монтажа

Компоновка и выбор способа монтажа

На данном этапе, компоновка включает в себя принятие решений о размещении элементов на плате или выводе их на корпус в связи с функционалом устройства, элемента или иной необходимостью.

Проектируемый прибор снабжён большим количеством органов управления а именно кнопками SB1,SB2,SB3, SB4,SB5,SB6,SB7 - для удобства управления прибором они выносятся на переднюю панель устройства. Так же на передней панели должен находиться и жидкокристаллический экран HG1. Светодиоды HL1,HL2 так же должны быть на передней панели корпуса. Так же для удобства настройки на переднюю панель следует вывести энкодер S1.

Переключатели SA1,SA2 следует прикрепить к боковой панели корпуса для большей доступности и удобства выключения в случае экстренной необходимости. Все входы следует разместить на задней стенке прибора, что бы обезопасить работающего.

Все остальные элементы следует разместить на плате в порядке уставленном принципиальной схемой.

Выбор способа монтажа определяется программой выпуска и элементной базой. По расположению радиоэлементов внутри блока выделяют 2 способа монтажа: объемный (жгуты, провода, кабели) и плоский (печатный монтаж). цифровой печатный плата монтаж

При объёмном монтаже основой конструкции является металлический корпус. В печатном монтаже в качестве основания для крепления элементов служит печатная плата. По сравнению с объёмным, печатный монтаж имеет ряд преимуществ, таких как: уменьшение габаритов и массы, возможность широко использовать механизированное и автоматизированное оборудование, повышение надёжности устройства.

Для данного устройства выбираем печатный тип монтажа.

В зависимости от используемых элементов, печатный монтаж может быть штыревой, планарный, поверхностный.

Штыревой монтаж применяется при использовании выводных элементов, для пайки которых следует сверлить монтажные отверстия. Планарный монтаж применяется к элементам, выводы которых припаиваются к контактным площадкам. Поверхностный монтаж применяется при использовании SMD элементов, края корпуса которых являются выводами и припаиваются к контактным площадкам.

Для проектируемого устройства будет применён штыревой и поверхностный вид монтажа. Преобладающее количество элементов предназначено для штыревого монтажа, поэтому вследствие разработки дальнейшей разработки и развития элементной базы, возможен полный переход на штыревой или на SMD монтаж.

Компоновочный расчёт.

Компоновка - это процесс размещения элементов и деталей радиоэлектронной аппаратуры на плоскости или в пространстве с определением основных геометрических форм и размеров. Различают несколько уровней компоновки: элементы на плате, ячейки в блоке и так далее. При использовании компоновки более низких уровней (элементы на печатной плате) площадь печатной платы рассчитывается по формуле:

,

где - площадь вспомогательных участков;

- коэффициент дезинтеграции;

- установочная площадь i-го элемента;

n - количество элементов.

Коэффициент дезинтеграции , поэтому примем его равным 2,5.

- площадь, отводимая под установку разъема, элементов крепления, ручек, зону контрольных гнезд и тому подобное.

Для определения установочной площади элемент заменяют эквивалентной фигурой (прямоугольником), в который может быть вписан данный элемент вместе с устройствами крепления и монтажа (рисунок 3.2).

Рисунок 3.2 - Определение установочной площади элемента

Минимальный установочный размер () в миллиметрах для элемента, представленного на рисунке 3.3 следует рассчитывать по формуле:

,

где - максимальная длина корпуса, мм;

- минимальный размер до места изгиба вывода, мм;

- радиус изгиба вывода, мм;

- номинальный диаметр вывода элемента, мм.

Рисунок 3.3 - Установочный размер электрорадиоэлементов на печатной плате

Установочные размеры для элементов, устанавливаемых в отверстия печатных плат, следует выбирать кратными шагу координатной сетки 2,5 мм или 1,25 мм в соответствии с ГОСТ 10317-79. Выбираем основной шаг координатной сетки - 2.5 мм.

Таблица 3.1 - Расчет установочных размеров элементов

Тип элемента

Установоч-ная длина элемента , мм

Установоч-ная ширина элемента , мм

Установоч-ная площадь элемента S, мм2

Количество элементов

Суммарная установочная площадь элементов, мм2

Резисторы

С1-4-0,125 Вт

7

2,3

16

14

224

С1-4-2Вт

16

5

80

2

160

СП5-2ВБ

10

5

50

4

200

KNP-5W

23

7

161

2

322

Конденсаторы

К10-17А

8,5

6,9

58,65

4

234,6

К10-17А

7

5

35

2

70

К50-35

5

5

25

1

25

Микросхемы

ATmega8535L-8PU

52,5

15,5

813

1

813

Площадь вспомогательного участка определяется по формуле:

,

Таким образом, ориентировочная площадь печатной платы равна:

,

С учетом вспомогательной площади, размер печатной платы будет равным 85 мм на 75 мм.

2.2 Конструкторско-технологический расчёт

При конструкторско-технологическом расчёте печатного монтажа следует учитывать технологические особенности производства, допуска на всевозможные отклонении значений параметров элементов печатного монтажа, установочные характеристики корпусов элементов, требования по организации связей, вытекающих из схемы функционального узла, а так же перспективности выбранной технологической базы.

Исходные данные для расчёта элементов печатной платы следующие:

- шаг основной координатной сетки, устанавливаемый ГОСТ 10317-79, равен 2,5мм;

- допуски отклонения размеров и координат элементов печатной платы от номинальных значений, зависящее от уровня технологии, материалов и оборудования.

Расчёт элементов печатной платы производится в следующей последовательности:

- определяется номинальное значение диаметра монтажных отверстий d по формуле:

d=dвыв+dвсп

где dвыв - диаметр выводов;

dвсп - вспомогательный диметр.

Вспомогательный диаметр dвсп =0,1…0,4мм.

Диметр монтажных отверстий должен быть приведён к номинальному раду 0,7; 1,1; 1,3; 1,5мм;

Таблица 3.2 - Определение диаметра монтажных отверстий

Тип элемента

Диаметр вывода dвыв, мм

Вспомогательный диметр dвсп, мм

Диаметр монтажных отверстий d, мм

С1-4-0,125 Вт

0,6

0,1

0,7

С1-4-2Вт

0,8

0,3

1,1

СП5-2ВБ

0,9

0,2

1,1

К10-17а

0,6

0,1

0,7

К50-35

0,5

0,2

0,7

КИГ-0,6-400мкГн

0,5

0,2

0,7

ATmega8535L-8PU

0,6

0,1

0,7

КД522Б

0,5

0,2

0,7

BAS316

0,5

0,2

0,7

IRF3205

0,6

0,1

0,7

КТ503Е

0,5

0,2

0,7

КТ502Е

0,5

0,2

0,7

KNP-5W

1,0

0,1

1,1

Все диаметры монтажных отверстий приведены к диметру 0,7мм и 1,1 мм.

- наименьший номинальный диаметр контактной площадки рассчитывается по формуле:

где dв.о - верхнее предельное отклонение диаметра отверстия - 0,05мм

tв.о - верхнее предельное отклонение диаметра контактной площадки - 0,15мм;

dТР - значение подтравливания диэлектрика, для односторонних плат равно нулю;

Td - значение позиционного отверстия относительно узла координатной сетки - 0,15мм;

TD - значение позиционного допуска расположения контактной площадки относительно номинального положения равно 0,25мм;

t2Н.О - нижнее предельное отклонение диаметра контактной площадки - 0,1мм.

Наименьший номинальный диаметр контактной площадки для монтажного отверстия диаметром 0,7мм:

,

Наименьший номинальный диаметр контактной площадки для монтажного отверстия диаметром 1,1мм:

Таким образом, диаметры монтажных отверстий 0,7мм и 1,1мм а диметры контактных площадок 1,5мм и 1,9 мм соответственно.

2.3 Расчёт надежности

Оценка показателей надежности радиоэлектронной аппаратуры является обязательной процедурой, выполняемой на этапе проектирования аппаратуры. Актуальность задач по расчетам надежности объясняется тем, что они дают ответ на вопрос о целесообразности дальнейших затрат, необходимых на отработку технологии и производства радиоэлектронных устройств.

Под надежностью понимают свойство изделия сохранять в течение заданного времени в пределах установленных норм значения функциональных параметров при определенных условиях (заданные режимы и условия эксплуатации, технического обслуживания, хранения и транспортирования).

При ориентировочном расчете учет электрического режима и условий эксплуатации элементов выполняется приближенно, с помощью обобщенных эксплуатационных коэффициентов. Значения этих коэффициентов зависят от вида радиоэлектронных устройств и условий их эксплуатации.

Исходными данными при ориентировочном расчете надежности являются: схема электрическая принципиальная, заданное время работы , условия эксплуатации. Устройство эксплуатируется внутри помещений при температуре от +1-+40°C, относительной влажности воздуха 98% при 25°C.

Последовательность ориентировочного расчета:

- на основе анализа электрической схемы формируются группы однотипных элементов, признаком объединения является функциональное назначение и эксплуатационная электрическая характеристика элемента.

- для элементов каждой группы по справочникам (ТУ, каталогам и т.д.) определяется среднегрупповое значение интенсивности отказов. Если группу образуют элементы одного типа, то необходимость усреднения значений интенсивности отказов отпадает;

- подсчитывается значение суммарной интенсивности отказов элементов устройства, используя формулу:

,

где - среднегрупповое значение интенсивности отказов элементов i-ой группы, найденное с использованием справочников;

- количество элементов в i-ой группе;

k - число сформированных групп однотипных элементов.

- с использованием обобщенного эксплуатационного коэффициента выполняется приближенный учет электрического режима и условий эксплуатации элементов.

Суммарная интенсивность отказов элементов радиоэлектронных устройств с учетом электрического режима и условий эксплуатации определяется по формуле:

,

где - обобщённый эксплуатационный коэффициент, выбираемый по таблицам.

- с использованием гипотезы об экспоненциальном законе надёжности подсчитывают другие показатели надёжности:

1) наработка на отказ рассчитывается по формуле:

,

2) вероятность безотказной работы за заданное время:

3) среднее время безотказной работы устройства (средняя наработка до отказа):

.

Расчёт суммарной интенсивности отказов приведён в таблице 5.1. Интенсивность отказов

Таблица 5.1 - Расчёт интенсивности отказов

Группа

элементов

Кол- во элементов n, шт.

Интенсивность отказов *10-6 1/час

Суммарная интенсивность отказов*10-6 1/час

Резисторы постоянные углеродистые

16

0,044

0,704

Резисторы постоянные проволочные

2

0,055

0,11

Резистор подстроечный металокерамический

4

0,18

0,72

Конденсаторы электролитические

1

0,173

0,173

Конденсаторы керамические

6

0,022

0,132

Диоды импульсные

3

0,025

0,075

Транзисторы биполярные

3

0,04

0,12

Транзисторы полевые

2

0,065

0,13

Экран

1

0,88

0,88

Светодиоды

2

0,034

0,068

Логические микропроцессоры.

1

0,23

0,23

Индуктивность

1

0,01

0,01

Кнопки нажимные и переключатели

10

0,16

1,6

Излучатель звука

1

0,15

0,15

Плата

1

0,2

0,2

Пайка

150

0,007

1,05

Суммарная интенсивность отказов всех элементов

6,35

Определяем суммарную интенсивность отказов элементов радиоэлектронных устройств с учетом электрического режима и условий эксплуатации. Обобщённый эксплуатационный коэффициент для стационарных условий эксплуатации принимаем равным 2,5.

1/час.

Определяем наработку на отказ:

= 62900 часов.

Определяем вероятность безотказной работы за заданное время:

= e -10000/62900 = e -0,159000668=0,85

Найденное значение наработки на отказ больше заданного (62900 ч > 10000 ч), следствием чего будет гарантированная надежная работа проектируемого устройства. Вероятность безотказной работы составила 0,85, что превышает заданную в техническом задании - 0,8.

2.4 Расчёт технологичности

Одной из важнейших характеристик изделия, влияющей на точность и себестоимость, является технологичность конструкции. Под технологичностью конструкции (ГОСТ 14.205-83) понимают совокупность её свойств, проявляемых в возможности оптимальных затрат труда, средств, материалов и времени при технической подготовке производства, изготовлении, эксплуатации и ремонте по сравнению с соответствующими показателями конструкций изделий того же назначения при обеспечении заданных показателей качества.

Обработка конструкции на технологичность должна обеспечить решение следующих задач:

- снижение трудоемкости и себестоимости изготовления изделия;

- снижение трудоемкости цикла и стоимости ремонта при эксплуатации;

- рациональное выполнение конструкций, обеспечивающее удобство технологи-ческого обслуживания и ремонта;

- повышение надёжности и ремонтопригодности конструкции.

Для каждого класса установлены свои показатели технологичности в количестве не более 7, каждый из которых имеет определённую весовую характеристику цi. Плата относится к классу электронных блоков. Состав показателей технологичности и их весовая характеристика для электронных блоков приведён в таблице 5.1

Таблица 5.1 - Состав показателей технологичности и их весовая характеристика

Порядковый номер показателя, qi

Коэффициент (показатель) технологичности

Обозначение

Весовая характеристика, ?i

1

Применение микросхем и микросборок

1.0

2

Автоматизации и механизации монтажа

1.0

3

Автоматизации и механизации подготовки ИЭТ к монтажу

0.8

4

Автоматизации и механизации регулировки и контроля

Страница:


Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

© 2000 — 2023, ООО «Олбест» Все права защищены