Локальный коммутатор аналоговых датчиков

Размещено на http://www.allbest.ru/

МОСКОВСКИЙ ТЕХНИКУМ КОСМИЧЕСКОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ

государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования

«Российский государственный торгово-экономический университет»

Пояснительная записка

Локальный коммутатор аналоговых датчиков

МТКП.140015.000ПЗ

Т41-07

Старший консультант Гордеева М.К.

Руководитель разработки Осипов М.А.

Консультант по технологической части Крестников В.А.

Консультант по экономической части Серикова Л.Л.

Рецензент Тарнакин К.В.

Председатель предметной комиссии Белякина Е.Н.

Разработал Самохвалов К.В.

2011

Содержание

Введение

1. Пояснительная записка

1.1 Назначение и обоснование электрической функциональной схемы

1.1.1Коммутатор аналоговых сигналов

1.1.2Аналого-цифровой преобразователь

1.1.3Масштабный усилитель

1.1.4Вторичный источник питания

1.1.5Устройство согласования с магистралью

1.2 Обоснование электрической принципиальной схемы

2. Расчетная часть проекта

2.1 Расчет внутреннего источника питания

2.2 Расчет надежности

3. Технологическая часть проекта

3.1 Технологическое описание, технологический процесс

3.2 Расчет технологичности

3.3 Расчет элементов проводящего рисунка

3.4 Расчет площади ПП

3.5 МОК сборки модуля 1-го уровня

3.5.1 Выбор материала для основания печатной платы

3.5.2 Выбор материала для защитного покрытия

3.5.3 Выбор флюса

3.5.4 Припой. Паяльная паста

3.6 Выбор типа производства

3.6.1 Выбор и обоснования технологического процесса для локального коммутатора аналоговых датчиков

3.6.2 Технологическая подготовка производства ЛКА

3.6.3 Описание технологического процесса изготовления ЛКА

3.6.4 Расчет технологичности модуля

3.7 Расчет элементов проводящего рисунка

3.7.1 Расчет диаметра монтажных отверстий

3.7.2 Расчет ширины печатных проводников

3.7.3 Расчет диаметра контактных площадок

3.7.4 Расчет площади и выбор габаритных размеров ПП

4. Экономическая часть проекта

4.1Технико-экономическое обоснование модуля 1-го уровня

4.1.1 Выбор элементов схемы

4.1.2 Экономическая оценка ЛКА

4.1.3 Расчёт технологичности «ЛКА»

4.1.4 Качество компоновки

4.1.5 Технико-экономическая характеристика «Локального коммутатора аналоговых датчиков»

4.2 Расчет полной себестоимости сборки модуля 1-го уровня

4.2.1 Расчет стоимости материальных затрат

4.2.2 Расчет трудоемкости и заработной платы

4.2.3 Накладные расходы

4.2.4 Калькуляция себестоимости

4.2.5 Анализ структуры себестоимости и пути снижения себестоимости

Заключение

Список литературы

Приложения

Введение

Телеметрия - это область науки и техники, занимающаяся вопросами разработки и эксплуатации комплексами автоматизированных средств, обеспечивающих получение, преобразование, передачу по каналу связи, прием, обработку и регистрацию измерительной информации и информации о событиях с целью контроля на расстоянии и функционирования технических и биологических систем различных объектов и изучения явлений природы.

Телеметрия позволяет удовлетворить весьма важную потребность ученого, инженера, медицинского эксперта или иного пользователя в данных об удаленных объектах.

Одно из важных применений телеметрии можно назвать летные испытания новой модели самолета или другого летательного аппарата. Для оценки работоспособности конструкции и летных характеристик самолета нужно измерять расход топлива, характеристики работы двигателей, механические нагрузки, испытываемые фюзеляжем и крыльями, вибрации и температуры критически важных элементов летательного аппарата, параметры электронного оборудования самолета, траекторные данные. Средства телеметрии следят за измерениями во множестве точек, число которых составляет от нескольких сотен до нескольких тысяч, и предоставляют результаты измерений конструкторам на их наземные компьютеры или дисплейные терминалы.

Наиболее сложные современные системы телеметрии используются в аэрокосмических исследованиях. К числу часто применяемых датчиков относятся датчики (преобразователи) давления и расхода, генераторные датчики, термопары, термометры сопротивления, мосты и потенциометры. Для сигнальных параметров характерно скачкообразное изменение во времени, например, связанное с переходом из одного дискретного состояния в другое - к ним относятся сигналы: «включено-выключено», «да-нет» и т.д.

В дипломном проекте разрабатывается одна из частей телеметрической системы - локальный коммутатор аналоговых датчиков (ЛКА).

Выявим аналоги и проведём сравнительный анализ ЛКА, данные приведены в таблице 1.

Таблица 1 Аналоги ЛКА.

	Аналоговый моноблок	Моноблок аппаратуры сбора (ЛКА)	Малогабаритный локальный коммутатор
Ток, потребляемым моноблоком (блоком) , мА	500	150	400
Ресурс работы, час	30000	2000	10000
Количество аналоговых каналов	128	64	256
Корпус прибора	Герметичный корпус	Герметичный корпус	Не герметичный корпус

Анализируя результаты, можно сделать вывод об актуальности темы дипломного проекта и отметить, что разрабатываемое устройство является наиболее приемлемым из предлагаемых вариантов для использования в качестве локального коммутаторы аналоговых датчиков входящего в состав моноблока аппаратуры сбора сообщений.

Субблок ЛКА предназначен для сбора аналоговых данных, оцифровки и последующей выдачи их на телеметрическую систему. Прибор обеспечивает опрос аналоговых датчиков (двух типов генераторного и потенциометрического) по 64 каналам. Рабочий температурный диапазон для ЛКА составляет от -45 до +55°С, допустимая относительная влажность воздуха до 80%.

Разрабатываемое устройство, на данный момент, является наиболее приемлемым для использования в космических системах.

1. Пояснительная записка

1.1 Назначение и обоснование функциональной схемы

Ввиду того, что ЛКА собирает информацию с потенциометрических датчиков и далее оцифровывает и передает ее в магистраль моноблока, мною была разработана функциональная схема ЛКА. Функциональная схема ЛКА представленная на рисунке 2.1

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 2.1 Схема функциональная ЛКА.

Описание узлов функциональной схемы.

В состав функциональной схемы ЛКА входят:

коммутатор аналоговых сигналов (КОМ);

аналого-цифровой преобразователь (АЦП);

вторичный источник питания (ВИП);

масштабный усилитель (МУ);

устройство согласования с магистралью (УСМ).

1.1.1 Коммутатор аналоговых сигналов

Коммутатор служит для поочередного опроса источников аналоговой информации с динамическим диапазоном выходного сигнала от 0 до 6,25 В методом временного разделения каналов. Для обеспечения малых входных токов по каналам КОМ содержит операционный усилитель с Кус = 1. Сигнал АИМ1 с выхода КОМ поступает на вход масштабного усилителя, а с выхода МУ сигнал АИМ2 поступает на вход аналого-цифрового преобразователя.

1.1.2 Аналого-цифровой преобразователь

Аналого-цифровой преобразователь осуществляет преобразование информационного (аналогового) сигнала в сигнал в виде параллельного 8-ми разрядного двоичного кода.

1.1.3 Масштабный усилитель

Масштабный усилитель необходим для приведения шкалы кодирования АЦП (Uш ацп = 9,95 В) к шкале динамических измерений прибора (Uш пр = 6,25 В), а также масштабный усилитель обеспечивает сдвиг нуля шкалы измерений на пять двоичных единиц вверх, что позволяет фиксировать отрицательные перегрузки на канальных входах коммутатора.

1.1.4 Вторичный источник питания

Вторичный источник питания ВИП (термокомпенсированный линейный стабилизатор) служит для питания потенциометрических датчиков.

1.1.5 Устройство согласования с магистралью

Согласующее устройство (УСМ) служит для приема адресной информации с магистрали, обеспечивает управление коммутатором, его фазировку, определяет начало запуска аналого-цифрового преобразователя и обеспечивает выдачу телеметрической информации в магистраль.

Магистраль содержит четыре сигнальных линии:

Fт - тактовая частота (меандр 128кГц).

КОД - последовательность 10-и разрядных слов, определяющая номер прибора, от которого ожидается получение информации, и сигнал фазировки этого прибора, определяющий начало отсчета нумерации каналов запрашиваемого прибора (коммутатора).

НС - сигнал начала слова, служит для разбивки последовательности КОД на слова при дешифровке номера прибора.

ИНФ - сигнал, по которому выдается информация запрашиваемого прибора.

1.2 Обоснование принципиальной схемы

1.2.1 Коммутатор представляет собой набор канальных элементов (микросхемы D17 - D24, D27 - серия 590).

На управляющие входы канальных элементов первой ступени коммутации подаются сигналы управления АС1, АС2, АС3 (D46:35,34,33).

На управляющие входы второй ступени коммутации (D27) подаются сигналы управления АС4, АС5, АС6 (D46:32,31,30).

Резисторы R1- R64 подключены к канальным входам для фиксации обрыва цепи датчика.

Каждый канальный вход коммутатора имеет схему защиты от электрической перегрузки (канальный диодный ограничитель - D1- D8, D9 - D16, D29, R66, R67, V4, V6). Резисторы R66, R67, диодная матрица D29, стабилитроны V3,V5 образуют резервированный источник опорного напряжения канальных диодных ограничителей.

Диодные матрицы D25, D26 служат для защиты шин питания микросхем первой ступени коммутации при случайной подаче напряжений датчиков на выключенный прибор.

Коммутатор двухступенчатый. Длительность опроса одного канального интервала не менее 78 мкс. На выходе коммутатора формируется сигнал амплитудно-импульсной модуляции (АИМ). Элементы С1 и R71 образуют фильтр защиты от импульсных помех.

В состав коммутатора входит операционный усилитель ОУ ( микросхема - D30) с коэффициентом усиления по напряжению Кус = 1, необходимый для снижения величины паразитной емкости в общей точке на выходе коммутатора при автономной проверке прибора ТА261 (выводится сигнал АИМ через резистор R75) на автоматизированном рабочем месте. Наличие усилителя позволяет при этом не изменять быстродействие коммутатора и не вносить дополнительные помехи и емкость от кабельной сети рабочего места, подключаемой к выходу усилителя.

1.2.2 С выхода второй ступени коммутатора сигнал АИМ через ОУ и ограничитель R76, V9, V8 поступает на масштабный усилитель (МУ) ( D36, R78 - R81). Коэффициент усиления МУ выбран таким, что при напряжении на входе канального элемента Uвх.= 6,25 В на выходе АЦП формируется цифровое кодовое слово равное 250 дв.ед..

При Uвх. более 6,375В на выходе АЦП формируется кодовое слово равное 255дв.ед. , это необходимо для фиксации перегрузки канального входа или обрыва цепи датчика этого канала.

Сдвиг нуля шкалы измерений на 5 дв.ед. АЦП «вверх», т,е. 0 В входного сигнала кодируется 5-ю дв.ед., осуществляется подачей отрицательного напряжения на инвертирующий вход ОУ (D31:2), что позволяет фиксировать отрицательные перегрузки канальных входов.

С выхода МУ сигнал приведенный к шкале Uацп = 9,95 В поступает на вход АЦП. Динамический диапазон изменения выходных сигналов датчиков от 0 до 6,25 В передается выходным кодом от 5 до 250 дв.ед.

1.2.3 В качестве АЦП применяется десятиразрядная большая интегральная схема 1113ПВ1А, содержащая:

источник эталонного напряжения;

задающий генератор;

- цифроаналоговый преобразователь;

- нульиндикатор;

- выходной регистр (выходной сигнал - параллельный 10-ти разрядный код).

АЦП работает в ждущем режиме. В качестве сигнала разрешения работы АЦП используется сигнал «GP» (сигнал разрешения преобразования) с выхода микросхемы D46:26. По сигналу «GP» сбрасывается информация предыдущего кодирования, меняется полярность выходного сигнала «ГД» (сброс сигнала «ГД») и начинается процесс кодирования опрашиваемого канала, по окончанию кодирования сигнал «ГД» готовности разрешает считывание информации. АЦП работает по принципу взвешивания и тактируется от внутреннего задающего генератора микросхемы. Восемь старших разрядов выходного регистра и сигнал об окончании кодирования («ГД» - готовность данных) поступают на вход каскада УСМ (D46:41,1,2,3,4,5,6,7 и D46:25).

Время преобразования от переднего фронта сигнала «GP» до изменения полярности (Лог 0) сигнала «ГД» зависит от стабильности частоты задающего генератора микросхемы и может меняться от 30 мкс до 40 мкс.

В интервале времени между импульсами «GP» и «ГД» выходы буферного регистра (D42:9,8,7,6,5,4,3,2) находятся в «третьем» (отключенном) состоянии. На выходе АЦП формируется параллельный 10-ти разрядный код, в приборе используется восемь старших разрядов.

1.2.4 Устройство согласования с магистралью (УСМ) осуществляет выдачу сигнала запуска АЦП (GP) , прием закодированных 8-ми разрядных сигналов АЦП (Х1- Х8), прием сигнала завершения преобразования (ГД), выдачу информационного сигнала в магистраль моноблока. Одновременно УСМ формирует сигналы «Запрет» и «Подзаряд» для коммутатора, а также обеспечивает дешифрацию адреса прибора .

В состав УСМ входят следующие узлы:

- микросхема (D46) приема адресной и выдачи телеметрической информации (АТИ);

- схема формирования сигналов «Запрет» и «Подзаряд» (D28, D32, D34, D39, R83,R84,R85,R89,R90,V14);

- схема кроссировки номера прибора (D45) ;

- схема выходного каскада (D47.1; D47.2; R95 - R99; V18 - V20).

1.2.4.1 Подробное описание работы микросхемы АТИ приведено в документе «Инструкция по проверке и применению» ИВЯФ.431291.007И.

Структура сигналов, принимаемых от магистрали микросхемой АТИ (D46), представлена на рисунке 2.

Содержание разрядов адресной последовательности от магистрали (КОД):

- с 1-го по 4-ый разряды обозначают номер опрашиваемого прибора ;

- 5-ый разряд служебный и всегда имеет состояние Лог”0”;

- 6-ой разряд фазировки счетчика адреса коммутатора, при состоянии Лог «1» счетчик адресов коммутатора сбрасывается в ноль, а при состоянии Лог «0» счетчик адресов коммутатора переключается;

- с 7-го по 9-й разряды - “код служебной команды”, которая в приборе не используется;

- 10-ый разряд служебный и всегда имеет состояние Лог”0”.

При совпадении номера опрашиваемого прибора в адресной последовательности КОД с номером прибора закроссированным на соединителе Х4”1” микросхема АТИ в следующем словном интервале с вывода D46:26 выдает сигнал “Гашение и преобразование” (GP), равный по длительности одному символьному интервалу и занимающий положение 4-го разряда адресной последовательности КОД .

Переключение шести разрядов счетчика адреса (внутри микросхемы АТИ) на следующий адрес происходит по сигналу «ГД» (D46:25). В микросхеме D46 переключение счетчика адресов происходит только в случае совпадения номера прибора (выставляется кроссировкой) с номером опрашиваемого прибора, указанным в адресной последовательности КОД.

Параллельное списывание информации АЦП в регистр памяти микросхемы АТИ производится в интервале времени, равном второй половине 10-го разряда.

Выдача записанной с АЦП телеметрической информации по линии “ИНФ” через магистральный усилитель с вывода D46:40 производится последовательно с частотой Fт (Fт = 128 кГц). Если прибор не опрашивается, то выход D46:40 (Q) имеет «третье» состояние.

Сигнал «СТРОБ» с вывода D46:38 равен по длительности времени выдачи телеметрической информации в магистраль и служит для повышения надежности выходного каскада.

1.2.4.2 На время переключения канальных входов коммутатора формируется сигнал « Запрет» (D39:9).

Сигнал «Запрет» подается на первую ступень коммутатора (D17:2 - D24:2), это снижает вероятность взаимовлияния каналов за счет перезаряда паразитных емкостей в общих точках коммутатора.

На время действия сигнала «Запрет» на выход второй ступени коммутатора подается сигнал «Подзаряд» (D39:16), который заряжает внутреннюю емкость коммутатора до напряжения порядка 10В, что облегчает фиксацию обрыва цепи датчика.

На выходе микросхемы D35:11 формируется импульс длительностью 3,9 мкс, привязанный по времени к моменту переключения каналов коммутатора.

Этот импульс подается на управление двойным ключом (D39:10,15). На время действия управляющего импульса, напряжение с выхода ключа D39:16

(U=15В), поступает на делитель R83,R85, в средней точке этого делителя формируется напряжение порядка 10 В. Это напряжение через резистор R84 и диод V14 подается в общую точку коммутатора.

1.2.4.3 Сигнал телеметрической информации (Q) , действующий в течение времени выдачи телеметрической информации (строб SU) с выхода микросхемы АТИ (D46:40 и D46:38 соответственно), подается на шину магистрали через выходной каскад, представляющий собой транзистор с открытым коллектором. Схема магистрали представлена на рисунке 3.

Размещено на http://www.allbest.ru/

1.2.5 Для питания потенциометрических датчиков, выходы которых подключены к канальным входам прибора, используется вторичный термокомпенсированный линейный стабилизатор ВИП1.

Питание узлов ВИП1 (Uвип1-1 = (15 ±1,5) В и Uвип1-2 = (-15 ±1,5) В обеспечивает моноблок.

Выходное напряжение источника ВИП1 равно Uэт = (6,25 ± 0,03) В во всех условиях эксплуатации при токе нагрузки до 100мА. Источник ВИП1 имеет по выходу защиту от короткого замыкания (КЗ). В режиме КЗ выходной ток ограничивается на уровне 150 мА. При снятии короткого замыкания по выходу источника ВИП1 выходное напряжение Uэт восстанавливается при штатном токе нагрузки.

Стабилитрон V1 и резисторный делитель R65,R68,R69,R73,R74 обеспечивает опорное напряжение Uоп = 6,25 В. Напряжение Uоп поступает на вход буферного усилителя D33: 3. С выхода D33: 6 опорное напряжение поступает на вход источника смещения нуля шкалы измерений R70, R72, D31, а так же на диод ограничителя по максимому V9 и на вход регулирующего усилителя источника «6,25В» D37: 2.

С выхода D37:6 выдается токовый сигнал, управляющий балансом токов на резисторе R87, напряжение с которого поступает на базу транзистора V16 схемы Дарлингтона и управляет величиной выходного напряжения, которое снимается с коллектора второго транзистора V15 схемы Дарлингтона через диод V17.

Управляющий усилитель (D37) получает информацию о величине выходного напряжения (Uэт) через резистор R100 на неинвертирующий вход D37:3.

Цепь R86, D41.2, D41.3 служит для ограничения тока нагрузки в случае короткого замыкания.

1.2.6 Питание цифровых микросхем прибора осуществляется от источника («+5В») моноблока.

Питание аналоговых микросхем и операционных усилителей осуществляется от источника («+/-21В») моноблока через линейный стабилизатор D44 (ВИП2) c выходными напряжениями:

Uпит1 = (15 ±0,3) В;

Uпит2 = (-15 ±0,3) В.

2. Расчетная часть

2.1 Расчет Внутреннего источника питания

Стабилизатор напряжения выполнен на интегральном операционном усилителе - ОУ

Таблица 2 Микросхема ОСМ 140 УД6А ВК

Uп1	-15
Uп2	+15
Ток потребления, мА	4
Входной ток, нА	100
Разность входных токов, нА	25
Максимальное выходное напряжение, В	11
Напряжение смещения, мВ	±10
Частота среза, МГц	0,35
Коэффициент усиления напряжения	30000
Коэффициент ослабления синфазных входных напряжений, дБ	70
Коэффициент влияния нестабильности источника питания на напряжении смещения, мкВ/В	200
Входное сопротивление, Мом	1
Максимальная скорость нарастания выходного напряжения, В/мкс	0,5

В схеме стабилизатора напряжения используется резистивный делитель R5,R8,R10,R13,R15 которые обеспечивают опорное напряжение на микросхему D30 Uоп=6,25. Резисторы входящие в делитель при регулировке выбираются.

Принимаем: R5=560 Ом, R8***=620 Ом, R10***=100 Ом, R13=3,65 кОм, R15=10 кОм.

Рассчитаем мощность рассеивания на резисторах.

Максимальный ток потребления в внутреннем источнике питания составляет 100нА

Вт

На основании рассчитанной мощности рассеивания на резисторах выбираем по ГОСТу :

R5 - ОС С2-33Н-0,5-560 Ом ± 5%

R8*** - ОС С2-33Н-0,125-620 Ом ± 5%

R10*** - ОС С2-33Н-0,125-100 Ом ± 5%

R13 - ОС С2-29В-0,125-3,65 кОм ± 5%

R15 - ОС С2-33Н-0,125-10 кОм ± 5%

Конденсатор С4 предназначен для фильтрации переменной составляющей и его выбирают большой величины в зависимости от напряжения внутреннего источника питания которое составляет 6,25В.

По ГОСТу выбираем конденсатор С4 - ОС К10-17а

Стабилитрон должен обеспечить опорное напряжение 6,25В, поэтому выбираем стабилитрон типа:

Таблица 3

Стабилитрон	Д818Е
Uст/Iст, В/мА	9/10
Iс1-Iс2, мА-мА	3-33
Rст/Iст, Ом/мА	100/3
Rст/Iст, Ом/мА	25/10
Рм, мВт	300
TKU (мВ/С), 1/10000*С	-0,1;+0,1
dUст, %(В)	15

2.2 Расчет надежности

Надежность это свойство изделия или объекта выполнять заданные функции, сохраняя их во время эксплуатации в допустимых пределах, соответствующих принятым режимам, условиям использования, технического обслуживания и ремонта, хранения и транспортировки.

Все свойства характеризующие надежность имеют количественные характеристики, которые оцениваются следующими показателями:

Вероятность безотказной работы - это вероятность того, что в пределах заданного промежутка времени или наработки, отказа изделия не возникнет.

P(t) = e^-л?^(t)*t

1. Средняя наработка до отказа или среднее время безотказной работы - это ожидаемая наработка изделия до первого отказа.

Размещено на http://www.allbest.ru/

2. Вероятность отказа - это вероятность того, что в течении заданного промежутка времени или наработки возникнет хотя бы один отказ.

Q(t) = 1 - P(t)

Интенсивности отказов элементов и паек приведены в таблице 4.

Таблица 4 Данные о составе элементной базы схемы электрической принципиальной и ее характеристика

Наименование и тип элемента	Количество элементов,	Интенсивность отказов,
Микросхемы	41	0,01	0,41
Резисторыуглер	40	0,01	0,4
Транзисторы	5	0,05	0,25
Диоды,стабилитроны	6	0,02	0,12
Пайка	992	0,02	19,84
Конденсаторы	28	0,01	0,28
Дроссели	2	0,01	0,02
Итого			21,32

1. - вероятность безотказной работы.

0,998 при t=100ч.

0,989 при t=500ч.

0,979 при t=1000ч.

0,899 при t=5000ч.

0,808 при t=10000ч.

0,528 при t=30000ч.

2. - вероятность отказа.

3. Т_ср- среднее время безотказной работы

Т_ср=1/(21,3210^-6)=0,05022610^-6=46904ч.

По полученным значениям Р(t), Q(t) построим график 5.1 P(t)=t и 5.2 Q(t)=t.

График 1 P(t)=t

график 2 Q(t)=t

3. Технологическая часть

3.1 Анализ электрической принципиальной схемы

1) Определим назначение модуля первого уровня:

Устройство является аналогово-цифровым и конструируется в видеструктуры последовательных каскадов. В ней применяется достаточно плотная компоновка ЭРЭ и ПМК, что находит отражение в конструкции печатной платы, в плотности печатного монтажа, класса точности печатной платы, материале, методе изготовления ПП.

ЛКАпредназначен для аналогово-цифровой обработки сигналовпотенциметрических датчиков.

2) Определим факторы, влияющие и усложняющие компоновку ЭРИ, конструкции модуля и печатной платы:

К таким факторам в разрабатываемом устройстве относятся микросборка Е5212 ВВ0009 предназначена для работы в составе приборов ЛКА, ЛКЦД, ЛКТД, ПВИ и других устройств бортовых систем с адресным обращением к локальным коммутаторам и устройствам, которая имеет сорок два вывода, а так же имеетсясорок микросхем, которые усложняют прокладку и разводку проводников на печатной плате.

3) Определим все типы электрических соединений:

В данной схеме отсутствует цепь высокочастотных сигналов, следовательно нет необходимости в обеспечении развязки по высоким частотам.

4) Определим напряжение и силу тока электропитания:

Прибор устойчиво работает в условиях, указанных в эксплуатационных требованиях, после подачи на него питающих напряжений (±15 ± 0,75) В, (5 ± 0,15) В.

Токи потребления по цепям:

- (15 ± 0,75) В ток потребления не более 180 мА;

- ( минус 15 ± 0,75) В ток потребления не более 5 мА;

- (5 ± 0,15) В ток потребления не более 15 мА;

5) Определим диапозон рабочих частот:

Данное устройство работает на частоте 128 кГц. Эта частота относится к диапазону низких частот. Следовательно, для реализации схемы будут использованы соответствующие материалы в соответствии с условиями эксплуатации. коммутатор аналоговый датчик электрический

С целью защиты электрорадиоэлементов и монтажа электронного блока от разрушающего действия ударной перегрузки, прибор находится в прочном металлическом герметичном корпусе в составе моноблока.

Таблица 5

Максимальная частота, кГц

Напряжение, В

Сила тока, мА

Быстродействие, С

Уровни логической «1», В

Уровни логического «0», В

Цепь

Теплонагруженные ЭРИ

Входная

Выходная

Земля

Питание

Высоко-частотная

Импульсных сигналов

128

(±21 ±1.5), (±15 ±0.17), (5 ±015)

(55, 40), (180, 5), 15

-

от 4,0 до 6,0

от 0 до 0,8

есть

есть

есть

есть

нет

есть

есть

Выводы: конструкция обеспечивает необходимые условия защиты. Рабочая мощность устройства составляет 5Вт, следовательно устройство относится к модулю первого уровня и выполняется на ПП.

3.2 Анализ элементной базы

Таблица 6

Наименование ЭРИ	Количество, шт.	Конструктивные параметры	Допустимые условия эксплуатации
		Масса, г	Количествовыводов, шт	Диаметр вывода, мм	Штыревые или планарные	Установочная площадь, мм2	Интенсивность отказа,л*10-61/ч
								Диапазон температур, єС
Е5212 ВВ0009	1	-	42	-	П	400		-60…+85
Е5152 НР0002	8	-		-	П	227.5		-60…+85
Е5252 НФ0001	4	-		-	П	400		-60…+85
2ДС627А	5	-	16	-	П	96		-60…+125
590КН6	9	-	16	-	П	120		-45…+85
564ПУ4	2	-	16	-	П	176		-60…+85
154УД3А	2	-	8	-	Ш	72.25		-60…+125
140УД6А	3	-	8	-	Ш	100		-60…+125
564ЛП2	1	-	14	-	П	90		-60…+85
564ЛЕ5	1	-	14	-	П	54		-60…+85
590КН4	1	-	16	-	П	120		-45…+85
1113ПВ1А	1	-	18	-	Ш	145.2		-45…+85
Б19К-2	3	-	14	-	П	130		-60…+85
ДМ-0.1-500	2	-	2	-	Ш	235.6		-60…+100
С2-33Н	28	-	2	-	Ш	13.2		-60…+155
С2-29В	5	-	2	-	Ш	28		-60…+155
Д818Е	1	-	2	-	Ш	49		-60…+125
2Т201Б	1	-	3	-	Ш	100		-60…+85
2Д522Б	2	-	2	-	Ш	72.2		-60…+125
2Д120А2	2	-	2	-	Ш	31.36		-60…+125
2Т830А	1	-	3	-	Ш	100		-60…+85
2Т208М	1	-	3	-	Ш	100		-60…+85
2Т3117А	2	-	3	-	Ш	24.5		-60…+85
К10-17	22	-	2	-	Ш	56.3		-80…+125
К53-18	6	-	2	-	Ш	18		-80…+125

3.3 Выбор типа конструкции ПП

В разрабатываемом устройстве применяется двухсторонняя ПП, так как в конструкции устройства используется смешанная элементная база (навесного монтажа со штыревыми выводами и планарно-монтируемые компоненты (ПМК)). Общее количество выводов ПМК составляет 630, следовательно, устройство соответствует средней конструктивной сложность. Общее количество ИМС составляет 51, следовательно, устройство соответствует высокой функциональной сложности.

Высокая насыщенность поверхностей печатной платы позволяет разместить всю элементную базу без ущерба для конструкции и отказаться от использования МПП, так как это более дорогой вариант. И Время работы самого устройства составляет около 8 минут.

В данном производстве возможна автоматизация процессов формовки и лужения выводов ЭРЭ и ПМК, а также проверки электрических характеристик после окончания сборки.

3.4 Выбор класса точности ПП

ГОСТ 23751-86 устанавливает пять классов точности печатной

платы, каждый из которых характеризуется: минимальным допустимым

значением номинальной ширины проводника (t); расстоянием между

проводниками (S); минимально допустимая ширина контактной площадки (b); отношением диаметра отверстия к толщине печатной платы (г) в узком месте - это участок печатной платы, на котором элементы печатного проводящего рисунка и расстояние между ними могут быть выполнены только с минимально допустимыми значениями; номинальное значение диаметра наименьшего металлизированного отверстия (d); толщина печатной платы (H); предельное отклонение ширины печатного проводника, контактной площадки, концевого печатного контакта и др. (Дt); позиционный допуск расположения печатного проводника относительно соседнего элемента проводящего рисунка (T₁).

Определим основные критерии для выбора класс точности ПП:

· По конструкторской сложности ФУ имеет высокую степень

насыщенности поверхности печатной платы.

· Элементная база состоит из дискретных ЭРЭ монтируемых навесным монтажом и ПМК (планарно-монтируемых компонентов).

· Всего насчитывается 296 выводов ЭРЭ и 630 выводов ПМК (включая ИМС), среди которых самый маленький шаг выводов ИМС 0,625 мм, который и берётся за основу.

· Элементная база имеет высокую надёжность (интенсивность отказов имеет один порядок 10^-6).

· Имеет не высокую стоимость, так как для ПП используется материал стеклотекстолит.

· Эксплуатируется в составе герметичного корпуса моноблока входящего в состав телеметрической системы используемой в ракетоносителях «Русь» … а ПП ФУ покрыта специальным защитным лаком.

· Максимальный ток 70 мА; максимальное напряжение +15 В и -15 В.

· ФУ работает на частоте 128 кГц.

· В данном производстве на конкретном рабочем месте применяется оборудование для автоматизации процессов: формовки и лужения выводов ЭРЭ и ПМК, а также проверки электрических характеристик после окончания сборки.

Произведя анализ всех параметров и условий, необходимых для выбора класса точности печатной платы, для данной конструкции изделия выбираем третий класс точности. Ему соответствуют следующие параметры указанные в таблице:

Таблица 7. Наименьшие номинальные значения основных параметров для классов точности ПП

Условные обозначения элементов печатного монтажа	Класс точности ПП
	1	2	3	4	5
t, мм	0,75	0,45	0,25	0,15	0,10
S, мм	0,75	0,45	0,25	0,15	0,10
b, мм	0,30	0,20	0,10	0,05	0,025
г=d/H	0,40	0,40	0,25	0,25	0,20
Дt, мм (без покрытия)	±0,15	±0,10	±0,05	±0,03	0; -0,03
Дt, мм (с покрытием)	+0,25; -0,20	+0,15; -0,10	±0,10	±0,05	±0,03
T1 , мм - ОПП, ДПП, МПП (наружный слой)	0,20	0,10	0,05	0,03	0,02
T1 , мм - МПП (внутренний слой)	0,30	0,15	0,10	0,08	0,05

3.5 Выбор материалов

Для изготовления печатной платы нам необходимо выбрать следующие материалы: материал для диэлектрического основания печатной платы, материал для защитного покрытия от воздействия солевого тумана, а также расходные материалы. Сначала мы определим материал для диэлектрического основания печатной платы.

3.5.1 Выбор материала для основания печатной платы

Существует большое разнообразие фольгированных медью слоистых пластиков. Их можно разделить на две группы: на бумажной основе или на основе стеклоткани. Эти материалы в виде жестких листов формируются из нескольких слоев бумаги или стеклоткани, скрепленных между собой связующим веществом путем горячего прессования. Связующим веществом обычно являются фенольная смола для бумаги или эпоксидная для стеклоткани. В отдельных случаях могут также применяться полиэфирные, силиконовые смолы или фторопласт. Слоистые пластики покрываются с одной или обеих сторон медной фольгой стандартной толщины.

На данном этапе развития технологии производства позволяют гетинаксу по своим электрическим свойствам приблизиться к стеклотекстолиту. Но гетинакс имеет значительно более низкую рабочую температуру и достаточно легко воспламеняется, что в нашем случае не допустимо, так как в устройстве протекают большие токи. Стеклотекстолит обладает большей рабочей температурой и воспламеняется значительно сложнее. На основании выше сказанного выбираем стеклотекстолит.

Медная фольга выпускается различной толщины. Стандартные толщины фольги наиболее широкого применения - 17,5; 35; 50; 70; 105 мкм. Во время травления меди по толщине травитель воздействует также на медную фольгу со стороны боковых кромок под фоторезистом, вызывая так называемое подтравливание. Чтобы его уменьшить обычно применяют более тонкую медную фольгу толщиной 35. Поэтому выбираем медную фольгу толщиной 35 мкм.

Таблица 8.

Материал	Марка	Толщина, мм	Расстояние между элементами пр. рисунка	Значение Uраб при нормальных условиях, В
Гетинакс фольгированный	ГФ-1-35	2,0	0,53	150
Гетинакс фольгированный гальваностойкий	ГФ--35Г	2,0	0,53	150
Стеклотекстолит фольгированный	СФ-1-70	2,0	0,53	300
Стеклотекстолит фольгированный гальваностойкий	СФ-2-35Г	2,0	0,53	300
Стеклотекстолит теплостойкий фольгированный	СТФ-2-35	2.0	0,53	300

Вывод: Исходя из всех вышеперечисленных сравнений, для изготовления печатной платы выбираем фольгированный стеклотекстолит СТФ-2-35 так как устройство критично к нагреву.

3.5.2 Выбор материала для защитного покрытия

Для выбора материала защитного покрытия будем руководствоваться таблицей представленной ниже.

Таблица 9.

Свойства	Э4100 эпоксидный ТУ ЯН35-58	УР-231 эпоксидно-уретановый ВТУ ТИПИ-4-366-62	СБ-1С фенолформальдегидный ТУ МХП 2785-54	АК-546 полиакриловый ТУ 2316-156-050-11907-98
Время отверждения, q(ч) при t(єC)	8/65	9/20 4/65	15/85 9/100	2/65
Диапазон tраб(єС)	-60…+150	-60…+90	-50…+150	-60…+100
сV при t=20 єC	1016(1011)	1012(1011)	1013(1011)	1013(1012)
о при f=1 МГц, t=20 єC	3.5	3.5	3.8	3.2
Цена (руб/кг)	85.20	98	92.80	88.30
Характерные особенности	Тропикостоек, токсичен, двухкомпонентен	Тропикостоек, токсичен, двухкомпонентен	Тропикостоек, не токсичен, однокомпонентен	Тропикостоек, не токсичен, однокомпонентен

Вывод: Исходя из таблицы, лак АК-546 является наиболее подходящим для наших целей. Он не токсичен, диапазон рабочих температур удовлетворяет техническому условию. Имеет малое время отверждения при малой температуре, что позволит увеличить скорость производства платы. А также с низкими диэлектрическими потерями и не высокой ценой.

3.5.3 Выбор флюса

Основные требования, предъявляемые к флюсам:

- флюс должен легко, быстро, равномерно растекаться по поверхности паяемых материалов;

- флюс должен хорошо протекать в зазоры, переходные отверстия и легко вытесняться из них расплавленным припоем;

- он должен обладать высокой термической способностью при температуре пайки, не выделять токсичных продуктов;

- флюс не должен вызывать коррекции паяемых материалов и припоев, снижать электрическое сопротивление изоляции диэлектрических промежутков, легко удаляться после пайки;

- точка плавления флюса должна быть ниже температуры полного расплавления припоя;

- флюс должен обеспечить создание защитной среды, снижение поверхностного напряжения припоя, смачивание и растекание его по поверхности;

- применение флюса должно быть экономически эффективным.

Для выбора флюса сравним несколько их марок:

Таблица 10

Марка флюса	СКФ спирто-канифольный флюс	ФКЭт	ФТС	ЛТИ-120
Составляющие флюса и их содержание, %	этиловый спирт 60, сосновая канифоль 40	Сосновая канифоль 10, этиловый спирт 90	Салициловая кислота - 4…1,5, триэтанол- амин - 1,5, этиловый спирт - 94…95	Сосновая канифоль 20…25, солянокислый диэтиламин - 3…5, триэтанолзмин - 1…2%, этиловый спирт 76…78
Температурный интервал флюсующей активности, °С	200…300	250…280	140…300	160…350
Паяемый металл или металлическое покрытие	Медь, серебро, олово, кадмий, цинк, олово-свинец, золото, олово-висмут	Медь, серебро, олово, кадмий, цинк, олово-свинец, золото, олово-висмут	Медь, олово, серебро, кадмий, цинк, олово-свинец, олово-висмут	Сталь, медь, никель и его сплавы, олово, серебро, кадмий, цинк, олово-свинец, олово-висмут
Применяемые припои	Оловянно-свинцовые, оловянно-свинцово-кадмиевые, серебряные	Оловянно-свинцовые, оловянно-свинцово-кадмиевые, серебряные	Оловянно-свинцовые, оловянно-свинцово-висмутовые	Оловянно-свинцовые, серебряные
Область применения	Применяется для пайки печатных плат и радиокомпонентов, абсолютно нейтрален, не требует промывки после пайки.	Пайка элементов радиомонтажа и печатных плат легкоплавкими припоями.	Пайка элементов радиомонтажа и печатных плат с водной отмывкой остатков после пайки.	Пайка и лужение проводников в изделиях широкого потребления, с отмывкой остатков спиртом или ацетоном.
Стоимость, руб/0,5 л	90	120	160	160

Сравнив несколько типов канифоли выбираем канифоль СКФ, так как она полностью подходит для осуществления процесса пайки в данном технологическом процессе. Она технологична, имеет оптимальный температурный интервал флюсующей активности, абсолютно нейтральна, но при необходимости удаляется спирто-бензиновой смесью, имеет низкую стоимость.

3.5.4 Припой. Паяльная паста

Для пайки электрических соединений наиболее широко используют сплавы олово-свинец с содержанием компонентов от 60-40 до 30-70%, а так же серебросодержащие, индиевые, висмутовые, кадмиево-цинковые, оловянно-серебряные.

Критерием выбора припоя является максимально допустимая температура пайки и технологические возможности предприятия, смачиваемость, прочность, стоимость.

Для выбора припоя сравним несколько его марок:

Таблица 11

Марки припоя	ПОС-61	ПОСК 50-18	Сплав Розе
Состав припоя, %	Олово - 60…62 свинец - 40…38	Олово - 49…51 кадмий - 17…19 свинец - остальное	Олово - 17,5…18,5 свинец - 31,5…32,5 висмут - 49,5…50,5
Паяемый металл (ме- таллическое покрытие)	Медь, никель и их сплавы, серебро, золото, олово и его сплавы, кадмий	Медь, никель и их сплавы, серебро, золото, олово и его сплавы, кадмий	Медь, пайка металлизации по неметаллам серебром, оловом-свинцом, оловом-висмутом
Температура плавления, °С	192	145	96
Область применения	Ответственная электромонтажная пайка и лужение выводов ЭРЭ и ПП, микропроводов, пленочных покрытий.	Пайка и лужение печатных узлов, керамических изоляторов, конденсаторов, проводов и т.д.	Лужение элементов печатных плат. Применяется в тех случаях, когда требуется понижение температуры пайки из-за опасности перегрева деталей, а также для вторичных паек.
Стоимость, руб/100 г	120	140	160

Сравнив несколько типов припоя выбираем припой ПОС-61, так как она полностью подходит для осуществления процесса пайки в данном технологическом процессе. Он технологичен, имеет оптимальную температуру плавления, содержит всего два компонента, имеет низкую стоимость.

3.6 Выбор типа производства

Тип производства определяется в зависимости от габаритов, веса и размера годовой программы выпуска изделий. В приведённых ниже таблиц 8 и 9 показана зависимость типа производства от количества обрабатываемых изделий одного наименования (партии) в год.

Таблица 12

Тип производства	Количество обрабатываемых изделий в год одного наименования
	Крупное	Среднее	Мелкое
Единичное	до 5	до 10	до 100
Серийное	5-1000	10-5000	100-50000
Массовое	>1000	>5000	>50000

Таблица 13

Серийность	Количество изделий в год
	Крупные	Средние	Мелкие
Мелкосерийное	3-10	5-25	10-50
Среднесерийное	11-50	26-200	51-500
Крупносерийное	>50	>200	>500

Партия в год составляет 32 шт. исходя из таблиц необходимо выбрать среднесерийное производство.

3.6.1 Выбор и обоснования технологического процесса для локального коммутатора аналоговых датчиков

Для локального коммутатора аналоговых датчиков так же необходимо применять типовой техпроцесс. На рисунке 6.1 приведена блок схема типового ТП для ЛКА

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 1

3.6.2 Технологическая подготовка производства ЛКА

Технологическое оснащение локального коммутатора аналоговых датчиков приведено в таблице 8.8

Таблица 14

№	Наименование опрации	Оборудование	Инструмент, приспособления	Вспомогатель-ные материалы	Режимы
1	2	3	4	5	6
1	Комплектование	Рабочее место комплектов.			t=30 мин.
2	Контроль	Рабочее место ОТК			t=60 мин
3	Слесарно-сборочная:
	а) Подготовка платы	Рабочее место слесаря-сборщика	Технологическая стойка цеха		t=15 мин.
	б) Формовка микросхем	Рабочее место слесаря- сборщика	Пресс М561400, трафареты, штампы		t= 12 мин.
4	Лужение выводов	Рабочее место монтажника	Ванна М100843, паяльник М100581, инструмент монтажный	Припой «ПОС-61», флюс ФКСП, спирто-нефрасовая смесь 1:1	t= 1 час.
5	Контроль	Рабочее место ОТК	Микроскоп МБС-9, лупа		t= 30 мин.
6	Слесарно-сборочная	Рабочее место слесаря- сборщика	Нож монтажный, скальпель, ножницы, линейка, резак, бокорезы	Клей-мастика У9-М, лакоткань ЛШМС, ВК-9	Т=25 гр. С в течение 1 часа
7	Формовка выводов	Рабочее место монтажника	Пресс М561400, трафареты, штампы, ножницы, нож, линейка, пинцет.		t= 12 мин
9
	Монтаж платы	Рабочее место монтажника	Паяльник М100581, инструмент монтажный, теплоотвод Т4, тампон х-б, кисть щетинная ГОСТ10.597-80	Припой «ПОС-61», флюс ФКСП, спирто-нефрасовая 1:1	t= 3 час.
10	Маркировка	Рабочее место маркировщицы	ресфедр, тампон х-б	ЭП-525 П, растворитель «646»	t= 2 час.
11	Регулировка	Рабочее место регулировщика	Комплект измирительной аппаратуры по Э8	Пульт ЭК145 Пульт ИП-ТА296	t=48 час.
12	Контроль	Рабочее место ОТК	Лупа, штангенцир-куль		t= 1 час.

3.6.3 Описание технологического процесса изготовления ЛКА

Технологический процесс сборки и монтажа ЛКА состоит из следующих операций:

1) Комплектование деталей, ЭРЭ и материалов. Комплектование происходит согласно спецификации. Комплектовщик получает на складе ЭРЭ, детали и материалы, раскладывает в специальную тару, и выдаёт в работу монтажникам, слесарям-сборщикам. При работе с ЭРЭ необходимо использовать антистатический браслет М100815.

2) Контроль. В этой операции контролёр ОТК проверяет качество формовки и лужения ЭРИ, в случае неудовлетворения, операции необходимо повторить.

3) Слесарно-сборочная.

а) Монтажник изымает плату из упаковки и устанавливает на приспособление УСППМ или технологические стойки.

б) Формовка микросхем. Формовку необходимо выполнять согласно чертежу, ОСТ 92-9388-98 и КТО 707.57288.20018. Операция выполняется на рабочем месте слесаря-сборщика, для этого используют пресс М516400, трафарет и штамп. Для каждого варианта микросхем свой трафарет и свой штамп. Перед формовкой и после, необходимо обязательно проверять внешним осмотром отсутствие механических повреждений.

4) Лужение выводов микросхем и многовыводных ЭРИ производится согласно КТО 707.57285.20055 с помощью паяльника М100581, инструмента монтажного ВО 707.42001.20001. Лужение рекомендуется непосредственно перед монтажом. В процессе лужения должен производиться отвод тепла от ЭРИ теплоотводом. ЭРИ извлекаются из тары, проверяются на отсутствие внешних повреждений, для этого используется: лупа ЛП1-7х ГОСТ 25706-83, пинцет медицинский. Затем обезжириваются выводы элемента тампоном х-б, смоченным в спирто-бензиновой смеси. После этого, наносится канифольный флюс на выводы ЭРИ. Лудить выводы методом окунания в ванну М100843 с расплавленным припоем ПОС-61 при температуре

(250+/-10) гр. С, время лужения не более 3-х секунд. Выводы ЭРИ очищаются от остатков флюса, сушатся при температуре (25+/-10) гр. С в течение 5-10 минут и укладываются в тару.

5) Контроль. В этой операции контролёр ОТК проверяет качество формовки и лужения ЭРИ, в случае неудовлетворения, операции необходимо повторить.

6) Слесарно-сборочная. На рабочем столе слесаря-сборщика вырезаются прокладки из лакоткани ЛШМС согласно спецификации с помощью ножа монтажного или скальпеля. Затем устанавливаются на плату согласно чертежу МАИ 054434.002СБ : шайбы и планки на клей ВК-9, поверхность перед этим обезжиривается спирт-бензином. Микросхемы, транзистор, прокладки устанавливаются на клей-мастику У9-М согласно КТО 707.57288.20002. Планарные корпуса следует приклеивать по всей плоскости основания, при этом усилие прижатия микросхемы к ПП не должно превышать 0,08 мкПа, т.к. в противном случае возможна деформация крышки и дна корпуса. Клей-мастику У9-М наносим шприцем. После приклейки ЭРИ плату помещают в термостат при Т=25 гр. С в течение 1 часа.

7) Формовка выводов резисторов, конденсоторов и диодов. Формовку необходимо выполнять согласно чертежу, ОСТ 92-9388-98 и КТО 707.57288.20018. Операция выполняется на рабочем месте слесаря-сборщика, для этого используют пресс М516400, трафарет и штамп. Для каждого варианта свой трафарет и свой штамп. Перед формовкой и после, необходимо обязательно проверять внешним осмотром отсутствие механических повреждений.

8) Лужение выводов резисторов, конденсаторов и диодов производится согласно КТО 707.57285.20055 с помощью паяльника М100581, инструмента монтажного ВО 707.42001.20001. Лужение рекомендуется непосредственно перед монтажом. В процессе лужения должен производиться отвод тепла от ЭРИ теплоотводом. ЭРИ извлекаются из тары, проверяются на отсутствие внешних повреждений, для этого используется: лупа ЛП1-7х ГОСТ 25706-83, пинцет медицинский. Затем обезжириваются выводы элемента тампоном х-б, смоченным в спирто-бензиновой смеси. После этого, наносится канифольный флюс на выводы ЭРИ. Лудить выводы методом окунания в ванну М100843 с расплавленным припоем ПОС-61 при температуре (250+/-10) гр. С, время лужения не более 3-х секунд. Выводы ЭРИ очищаются от остатков флюса, сушатся при температуре (25+/-10) гр. С в течение 5-10 минут и укладываются в тару.

9) Монтажная. Эта операция состоит из 3-х действий: установка трубок, формовка и монтаж платы. Лужение и формовку, таких элементов, как резисторы, конденсаторы, диоды выполняет монтажник. Перед монтажом платы необходимо обезжирить выводы элементов и места пайки тампоном х-б, смоченным в спирто-бензиновой смеси. Устанавливать элементы в отверстия платы согласно чертежу без усилий. При монтаже также используют теплоотвод. Паяют выводы элементов припоем ПОС-61, время пайки 2-3 сек, интервал времени между повторными пайками 10 сек. Теплоотвод снимают не раньше чем через 5 сек., после проведения пайки. Удалив остатки флюса, плата сушится при температуре цеха в течение 10-15 мин.

10) Маркирование. Эмалью ЭП-525П маркируются позиционные обозначения согласно чертежу МАИ 054434.002СБ с помощью ресфедора, время сушки 1 час.

11) Регулировку субблока производить согласно инструкции п6.6

12) Контроль ОТК. На рабочем месте контролёра проверяется качество установки элементов и качество покрытия платы лаком, правильность монтажа и маркировки.

3.6.4 Расчет технологичности модуля

Количественная оценка уровня технологичности электронных узлов проводника определяется по системе базовых показателей (ГОСТ14.201-73).

Вид изделия, объем выпуска и такт производства - главные факторы, определяющие требования к технологичности конструкции изделия.

Таблица 15

Исходные данные для электронного модуля 1-го уровня опытного образца (единичное производство)	Обозначение показателей	Значение показателей (шт)
Количество монтажных соединений, которые могут осуществляться или осуществляются механизированным или автоматизированным способом, т.е. имеются механизмы, оборудование или оснащение для выполнения монтажных соединений	НАМ	0
Общее количество монтажных соединений	НМ	928
Общее количество МС и МСБ	НМС	51
Общее количество ЭРЭ	НЭРЭ	160
Количество ЭРЭ подготовка которых к монтажу может осуществляться автоматизированным и механизированным способом	НМП. ЭРЭ	159
Количество операций контроля и настройки которое можно осуществить автоматизированным и механизированным способом	ННКМ	1
Общее количество операций контроля и настройки	НКМ	4
Общее количество типоразмеров ЭРЭ в изделии	НТ. ЭРЭ	21
Количество типоразмеров оригинальных ЭРЭ в изделии	НТ. ОР. ЭРЭ	1
Количество деталей, заготовки которых или сами детали получены прогрессивными способами формообразования	ДПР	0
Общее количество деталей (без нормализованного крепежа) в изделии	Д	1

Рассчитаем относительные показатели технологичности:

1) Коэффициент использования МС и МСБ

2) Коэффициент автоматизации и механизации монтажа изделий

3) Коэффициент автоматизации и механизации подготовки электрорадиоэлементов к монтажу

4) Автоматизации и механизации операций контроля и настройки

5) Коэффициент повторяемости ЭРЭ

6) Коэффициент применяемости ЭРЭ

7) Коэффициент прогрессивности формообразования деталей

Комплексный показатели технологичности рассчитывается по формуле:

где, базовые показатели значимости:

Уровень технологичности конструкции изделия (К_У) определяется как отношение достигнутого нами показателя технологичности (К_ТЕХ) к значению нормативного показателя (К_Н):

где, для единичного производства К_Н =0,4-0,7;

Диаграмма комплексного показателя технологичности для различных производств:

Размещено на http://www.allbest.ru/

Выводы: по выполненным расчетам, комплексный показатель технологичности модуля К_Н=0,43, что является вполне достаточным для единичного производства и при необходимости есть перспектива перехода на мелкосерийное или серийное производство.

3.7 Расчет элементов проводящего рисунка

При разработке конструкции ПП должны учитываться размеры проводящего рисунка (длина, ширина, толщина проводников, размеры монтажных отверстий, размеры контактных площадок и пр.) и их взаимное расположение, электрические параметры электрической принципиальной схемы( допустимая токовая нагрузка, сопротивление проводников, электрическая прочность изоляции, сопротивление изоляции, электрическая емкость, помехозащищенность и др.

3.7.1 Расчет диаметра монтажных отверстий

Номинальный диаметр монтажных металлизированных и неметаллизированных отверстий устанавливают исходя из следующего соотношения:

где, - нижнее предельное отклонение диаметра отверстия, для третьего класса точности, без металлизации равное ±0,05 мм;

- максимальное значение диаметра вывода ЭРИ, устанавливаемого на ПП, в данном случае =1 мм;

- разность между минимальным значением диаметра отверстия и максимальным диаметром вывода, устанавливаемого ЭРИ (ее выбирают в пределах 0,1…0,4 мм при ручной установке ЭРИ).

Согласно ГОСТ 10317-79 расчетное значение d следует округлить в сторону увеличения до десятых долей миллиметра и свести к предпочтительному ряду отверстий: 0,7; 0,9; 1,1; 1,3; 1,5 мм.

Минимальный диаметр металлизированного монтажного отверстия на ПП выбирают из соотношения:

где, - толщина ПП, в данном случае

- отношение диаметра металлизированного отверстия к толщине ПП, для третьего класса точности

Выводы: из произведенного расчет следует, что номинальный диаметр монтажных металлизированных и неметаллизированных отверстий , а минимальный диаметр металлизированного монтажного отверстия

3.7.2 Расчет ширины печатных проводников

Ширина печатного проводника зависит от электрических, конструктивных и технологических требований.

Рассчитаем наименьшее номинальное значение ширины печатного проводника:

где, - минимально допустимая ширина проводника, рассчитываемая в

зависимости от допустимой токовой нагрузки ( , );

- нижнее предельное отклонение размеров ширины печатного проводника по ГОСТ 23751-86 в зависимости от класса точности, в данном случае для третьего класса точности мм.

Рассчитаем линейную допустимую ширину проводника по постоянному току цепей питания и заземления с учетом допустимой токовой нагрузки:

где, - максимальный постоянный ток, протекающий в проводниках,

равный 70 мА; определяется из анализа электрической

принципиальной схемы;

- допустимая плотность тока, выбираемая в зависимости от

метода изготовления ПП, в данном случае (комбинированный позитивный для гальванической меди) ;

h - толщина печатного проводника, равная 35 мкн = 0,035 мм.

Выводы: из произведенных расчетов следует, что наименьшее номинальное значение ширины печатного проводника 0,133 мм; линейная допустимая ширина проводника по постоянному току цепей питания и заземления 0,083 мм. Иcходя из третьего класса точности минимальная ширина печатного проводника будет 0,25 мм, следовательно осуществляется запас прочности.