МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯРЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
Учреждение образования«Гомельский государственный дорожно-строительный колледж им. Ленинскогокомсомола Белоруссии»
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
К ДИПЛОМНОМУ ПРОЕКТУ
Тема:
«Система дублированиявидеопотока в компьютерном классе»
Гомель, 2010
Введение
Разработкадипломного проекта является завершающим этапом обучения в техникуме, которыйпоказывает, какого уровня специалист подготовлен в результате обучения. Этосложная многогранная работа, требующая проявления знаний во всех дисциплинах,изученных во время учебы в техникуме. Дипломный проект должен отражать направленностьобучения и быть применим в процессе обучения следующих поколений учащихся.
Разработкадипломного проекта отражает следующие знания и навыки:
1. Работанад дипломным проектом позволяет проявить все познания, полученные во времяучебы по таким предметам как ЭВС, ЭВМ, ПО, Микропроцессорные системы и т.д.
2. Вдипломный проект также включен экономический раздел, который отражает знания,полученные при изучении основ экономической теории, экономики предприятии,которые могут пригодиться при работе на руководящих постах.
3. Объеми систематизацию теоретических знаний.
4. Развитиетворческого и технического мышления.
5. Знаниеметодик выполнения необходимых расчетов.
6. Навыкив области разработки схем цифровых устройств, соответствующих современномууровню развития науки и техники.
7. Навыкисамостоятельной работы с учебной и справочной литературой.
8. Знаниеправил и методов энергосбережения, охраны окружающей среды, охраны труда.
Защитадипломного проекта показывает на сколько учащийся подготовлен в данных областяхи как он может показать свои навыки и обосновать свою точку зрения и правоту.Если учащийся смог выдержать данное испытание, разработал и защитил дипломныйпроект то можно сказать что он подготовленный специалист, и он может работатьпо специальности.
1.Расчётно-проектировочный
1.1Назначение и область применения устройства
В данномдипломном проекте передо мной стоит задача разработать систему дублированиявидеопотока в компьютерном классе.
Система предназначенодля дублирования видеопотока с видеокарты преподавателя на мониторы учащихся.
Даннаясистема состоит из тумблера и разветвителя видеосигналов.
Представьтесебе ситуацию, когда вам необходимо одно и то же изображение с одноговидеоадаптера на несколько мониторов одновременно. Конечно, обычномупользователю такое вряд ли понадобится, но существует множество ситуаций, когдаэто бывает просто необходимо. Например, презентация чего-либо большойаудитории, при этом может оказаться так, что помещение, в котором проходитпрезентация, не оборудовано соответствующим проекционным оборудованием, иединственный выход – установка нескольких обычных настольных мониторов по всейплощади. Или же проводная трансляция изображения в несколько помещений,расположенных в пределах одного здания.
Подобныезадачи наиболее просто решаются разделением сигнала источника между несколькимиоконечными устройствами. Устройства, выполняющие функцию разделения сигнала,называются сплиттерами (splitter). Незначительно отойдя от темы статьи, могусказать, что сплиттеры бывают разные в зависимости от задач и типа разделяемогосигнала. В xDSL-технологиях под сплиттером понимают устройство, которое припомощи специальных фильтров разделяет поток данных, передаваемых по телефоннойлинии на голосовой сигнал, и собственно передаваемые данные. В информационныхсетях сплиттером называют устройства, устанавливаемые в узлах ветвлениякабельной инфраструктуры. В данной статье рассматривается VGA-сплиттер – устройство,позволяющее дублировать визуальную информацию, поступающую с графической платыкомпьютера на несколько мониторов. Диапазон VGA-сплиттеров тоже достаточноширок. Это могут быть простые повторители входного сигнала на несколько портов,или же консольные делители, позволяющие к одному системному блоку подключитьнесколько консолей (монитор, клавиатура, устройство указания), или делителисенсорных мониторов. Сплиттеры, в которых реализовано взаимодействие спользователем, могут предоставлять равноправный и привилегированный доступпользователям. Таким образом, подводя некоторый итог, можно сказать, что VGA-сплиттерымогут обладать богатыми функциональными возможностями, а не только выполнятьфункцию разделения сигнала. Важнейшим значением сплиттера является обеспечениегальванической развязки подключенных устройств с целью исключения взаимноговлияния их друг на друга. Все сплиттеры можно разделить на две группы: активныеи пассивные. Активные обеспечивают усиление пропускаемого сигнала длякомпенсации возникающих потерь, пассивные же вносят собственное затухание.
Тумблер(английское tumbler, от tumble – опрокидываться), малогабаритный переключательна два либо три положения с рычажно-пружинным приводом. Применяется главнымобразом для коммутации цепей управления (реже цепей питания) вэлектротехнических аппаратах, приборах и устройствах и в радиоэлектроннойаппаратуре. Устанавливают Тумблер обычно на панелях и щитках управленияприборов (аппаратов) и пультах управления. Максимально допустимое напряжение380 в, ток 3 а.
Разветвительвидеосигналов – это специальный усилитель, который позволяет подключить кодному источнику аудио / видео сигналов до трех и более потребителей.Устройство может найти применение для организации коллективных системвидеонаблюдения, например, на общий коридор, лестничную клетку или подъезд.
VGA-разветвительпозволяет сигнал от одной видеокарты ПК подавать одновременно на 8 монитора,что удобно в учебных классах, на вокзалах и т.п. Устройство состоит из трехэмиттерных повторителей на p-n-р транзисторах Т1-ТЗ, каждый из которых нагруженна 8 эмиттерных повторителя структуры n-p-n T4-T27. Такое построение позволяеткомпенсировать падение напряжения на эмиттерном переходе p-n-р транзисторовравным по величине, но обратным по знаку падением напряжения n-p-nтранзисторов. В результате схема правильно передает не только высокочастотныесигналы, но и постоянное напряжение, что важно для корректной передачи яркостифона. Сигналы кадровой V-Sync и строчной H-Sync синхронизации усиливаютсябуферными логическими элементами IC2. Питание устройства осуществляется отисточника напряжением 9… 12 В через интегральный стабилизатор IC1. Потребляемыйток 200 мА, полоса частот от 0 до 110 МГц позволяет мониторам свободно работатьс разрешением 1280 х 1024.
VGAcокращение от video graphics array, графическая система для дисплеевперсональных компьютеров, разработанная фирмой IBM. Система VGA сталастандартом de facto для персональных компьютеров. В текстовом режиме VGAобеспечивает разрешение 720 на 400 пикселей. В графическом режиме разрешениелибо 640 на 480 (16 цветов), либо 320 на 200 (256 цветов). Полная палитрасостоит из 262,144 цветов. В отличие от более ранних графических стандартов дляперсональных компьютеров – MDA, CGA и EGA – в стандарте VGA используются аналоговые,а не цифровые сигналы. Все сегодняшние персональные компьютеры поддерживают VGAи, возможно, некоторые более продвинутые стандарты. Также этот терминиспользуется для обозначения 15-контактного D-subminiature разъёма VGA дляпередачи аналоговых видеосигналов при различных разрешениях.
Прежде всего, отметим, что VGA-сигнал является совокупностью трехравнозначных сигналов, несущих полную информацию о структуре и цветеизображения: R (Red), G (Green) и B (Blue) (а также сигнал синхронизации). Приэтом реальное разрешение, как правило, совпадает с текущим VGA-режимом, т.е. вмоде 800х600 мы действительно можем различить 800 элементов в каждой из 600строк. В то же время в стандартных телевизионных приемниках и другихустройствах чаще всего используется один так называемый композитный сигнал,который представляет собой сумму сигнала яркости Y c цветоразностными сигналамиU и V.
1.2Разработка структурной схемы
Прежде чемприступать к разработке схемы устройства, необходимо чётко определить цели изадачи, назначение проектируемого устройства. Это позволит избежатьнеоправданного усложнения схемы и значительно упростит задачу разработкиустройства.
Итак, вданной системе видеокарта преподавательского компьютера подключена кразветвитель видеосигналов, где сигнал разделяется и поступает на KVM-переключателик которым подключается кабель с разветвителя видеосигналов и с видеокартакомпьютера учащегося. С помощью KVM-переключателя можно переключать видеосигналс компьютера учащегося на сигнал с компьютера преподавателя и обратно.
1.3Разработка принципиальной схемы
Для микросхемиспользуются стандартные подключения. В частности, для микросхемы 74LS04 для не задействованныхвыходов используются резисторы номиналом R1-R3 100 Ом. Для зашиты трехэмиттерных повторителей на p-n-р транзисторах Т1-ТЗ используются R4, R9,14 c номиналом 240 Ом. Наминалвсе остальных резисторов составляет 75 Ом.
Рассчитаемограничивающий резистор в цепи транзистора VT2. Максимальный ток длятранзистора – 250 мА. Исходя из этого, выберем рабочий ток 200 мА. Тогда позакону Ома: R= U/I = 12 / 0,2 = 60 Ом.
При этом токевыделяемая мощность составит:
P = UI = 12* 0,2 = 2,4 Вт.
В цепипитания, параллельно микроконтроллеру должен быть включён керамическийконденсатор номиналом 100 мкФ.
Устройствосостоит из переключателя(тумблера) и разветвителя видеосигнала разветвителявидеосигнала VGA состоит из трех эмиттерных повторителей на p-n-р транзисторах Т1-ТЗ,каждый из которых нагружен на 8 эмиттерных повторителя структуры n-p-n T4-T27.Такое построение позволяет компенсировать падение напряжения на эмиттерномпереходе p-n-р транзисторов равным по величине, но обратным по знаку падениемнапряжения n-p-n транзисторов. В результате схема правильно передает не тольковысокочастотные сигналы, но и постоянное напряжение, что важно для корректнойпередачи яркости фона. Сигналы кадровой V-Sync и строчной H-Sync синхронизацииусиливаются буферными логическими элементами IC2. Питание устройстваосуществляется от источника напряжением 18… 24 В через интегральныйстабилизатор IC1. Потребляемый ток 200 мА, полоса частот от 0 до 110 МГцпозволяет мониторам свободно.
Принципдействия предложенного устройства следующий: видеосигнал с видеокартыпреподавателя поступает разветвитель видеосигнала, он работает на принципе трехэмиттерных повторителей на p-n-р транзисторах Т1-ТЗ, каждый из которых нагруженна 8 эмиттерных повторителя структуры n-p-n T4-T27. Сигнал дублируется ипоступает на монитор преподавателя и переключатель к которому подключёнвидеосигнал с разветвителя и с видеокарты ученического компьютера. С помощьюпереключатель видеопотока можно переключать видеосигнал с компьютерапреподавателя на видеосигнал с ученического компьютера и обратно. Сигнал спереключателя поступает на монитор ученического компьютера.
На V-Syns и H-Syns 74LS04 выполняет селекциюимпульсов, операцию, связанную с выделением из серии входных импульсов толькотех, которые отличаются от остальных некоторыми параметрами.
Вертикальнаясинхронизация (V-Sync, V-синхронизации, БТР-Sync, БТР-синхронизации) в целомотносится к синхронизации кадра меняется в зависимости от вертикальногоинтервала гашения. С ЭЛТ были почти единственным общим отображения видеотехнологии до широкого принятия ЖК, буферов кадра в компьютерной графикеаппаратных разработаны в соответствии с ЭЛТ характеристика рисунок изображениясверху вниз линии в то время, заменив данные предыдущий кадр в буфере, что изследующего кадра таким же образом. Если в буфер кадра обновляется новый образ,а изображение передается на дисплей, буфер кадра дает текущего мешанину изобеих системах, создавая страницы разрыв артефакт пройдя часть пути вниз поизображению.
Вертикальнаясинхронизация (VSync: Vertical Synchronization) – это опциональный параметрповедения драйвера видеокарты. Включённая вертикальная синхронизация означает,что после отрисовки очередного кадра, во время переключения буферов (функцияSwapBuffers() в OpenGL) драйвер будет ждать начала очередного обратного ходалуча монитора, и только потом переключит экранные буферы.
Картинка намониторах с электронно-лучевой трубкой отрисовывается лучом из электронов,который последовательно отрисовывает строки слева направо, потом возвращается вначало очередной строки (задержка горизонтальной синхронизации), затемотрисовывает следующую строку и т.п. После того, как луч попал в правый нижнийугол экрана, он возвращается в левый верхний угол (время, за которое онвозвращается, называется задержкой вертикальной синхронизации). (На самом деле,в цветных мониторах три луча – R, G, B, но принцип тот же.)
В черезинтегральный стабилизатор IC1. Потребляемый ток 200 мА.
Принапряжении питания 12 В. Рассчитаем потребляемую мощность:
P = UI = 12 * 0,2 = 2,4 Вт.
Ток нарезисторах R1-R6, R7-R38 незначителен, поэтомупримем потребляемую ими мощность как 0,10 Вт.
Итогопотребляемая мощность схемы:
P = 0,24 + 0,10 =0,34Bт
1. Выборсхемы источника питания
Выбор схемыисточника питания производится с учетом параметров питающей сети, потребляемоймощности схемой разрабатываемого устройства, а также с учетом характеранагрузки (активной и реактивной составляющих). В моем случае я использовал блокпитания на +12В.
Рекомендуемоевыходное напряжение U0 вторичной обмотки трансформатора приколебаниях сети +\ – 10% и токе I0 =1,65 А составляет 115 В. Выпрямленнаямощность трансформатора составляет: Р0 = U0 * I0 =1,65 * 115 = 189,75 Вт.
2.Конструкторско-технологический
2.1 Выбори обоснование способа изготовления печатной платы
Печатныеплаты представляют собой диэлектрическую пластину с нанесенным на нее токопроводящимрисунком (печатным монтажом) и отверстиями для монтажа элементов.
Печатныймонтаж – это нанесение на изоляционное основание тонких электропроводящихпокрытий (печатных проводников), выполняющих функции монтажных проводов длясоединения элементов схемы.
Печатныеплаты служат для размещения и закрепления элементов устройства на одномосновании, а печатный монтаж обеспечивает связь между этими элементами всоответствии с принципиальной схемой устройства.
Наряду страдиционным проводным монтажом печатные платы являются основным этапом вподготовке устройства к производству и имеют ряд преимуществ, т.е. онипозволяют:
1. Увеличитьплотность монтажных соединений и возможность миниатюризации компоновкирадиоэлементов и блоков внутри устройства;
2. Организоватьизготовление печатных проводников и электрорадиоэлементов в одномтехнологическом цикле;
3. Гарантированнаястабильность и повторяемость электрических характеристик;
4. Повышеннаястойкость устройства к климатическим и механическим воздействиям;
5. Провестиунификацию конструкторских и технологических решений;
6. Увеличитьнадежность;
7. Организоватькомплексную автоматизацию работ по изготовлению устройства;
Поконструктивному исполнению все печатные платы можно подразделить наодносторонние, двухсторонние, однослойные и многослойные.
Односторонниепечатные платы представляют собой диэлектрическое основание, на одной сторонекоторого выполнен печатный монтаж, а на другой стороне размещаются элементыустройства.
Удвухсторонних печатных плат печатный монтаж выполнен на двух сторонах, апереход токопроводящих линий осуществляется металлизированными контактнымиотверстиями. Такое исполнение печатной платы позволяет обеспечить большуюплотность размещения печатных проводников.
Многослойныепечатные платы состоят из чередующихся слоев материала с проводящим рисунком,соединенных клеевыми прокладками в монолитное основание путем прессования.Такое исполнение печатной платы позволяет обеспечить наибольшую плотность инадежность печатного монтажа, что в свою очередь позволяет уменьшить габаритныеразмеры печатной платы.
Теперьрассмотрим более подробно методику нанесения токопроводящего рисунка наподложку печатной платы. Существует несколько способов:
1. Химическоетравление;
2. Электрохимическоеосаждение;
3. Комбинированный.
Наиболеераспространенным из этих методов является метод химического травления.
Организацияпроцесса химического травления фольгированного материала осуществляется припомощи специально изготавливаемых для этих целей химических составов. Существуетширокая номенклатура таких реактивов, большинство из которых довольно легкоможно изготовить даже в домашних условиях. Наиболее простыми способамитравления фольгированного материала в процессе изготовления печатной платыявляется:
1. В стаканехолодной воды растворяют 4–6 таблеток пероксида водорода и осторожно добавляют15–25 мл концентрированной серной кислоты. Для нанесения рисунка печатныхпроводников на фольгированный материал можно пользоваться клеем БФ–2. Времятравления в данном растворе примерно 1 час.
2. Растворхлорного железа в воде: в 200 мл воды растворяют 150 г. хлорного железа в порошке. Для приготовления хлорного железа берут 9%–ную соляную кислоту имелкие железные опилки. На 25 объемных частей кислоты берут одну часть железныхопилок. Опилки засыпают в открытый сосуд с кислотой и оставляют на несколькодней. Через 5 – 6 дней раствор окрасится в желто-бурый цвет, что означаетготовность раствора к применению.
3. Травлениеплаты в концентрированном растворе азотной кислоты занимает 1–5 минут, нотребует осторожности. После травления плату тщательно промывают водой с мылом.
Однакосуществует возможность изготовления печатной платы даже без примененияхимикатов. Данный процесс осуществляется следующим образом: требуемых размеровплату вырезают из фольгированного материала, сверлят все необходимые отверстияи наносят на нее рисунок печатного монтажа. Контуры обводят острым шилом. Дляизготовления платы средней сложности приведенным способом затрачивается 1,5–2часа.
Как и длялюбого устройства, для изготовления печатной платы также существует свояметодика:
– Сначалана клетчатой бумаге вычерчивается плата в натуральную величину.
– Следующимдействием изготавливается копия этого чертежа, на котором отмечены толькоместа, где необходимо просверлить отверстия для установки в них радиоэлементови цифровых интегральных микросхем. Для этого необходимо знать размеры корпусоврадиоэлементов и ИМС, а также расстояния между их выводами.
– Этакопия наклеивается на пластину фольгированного стеклотекстолита со стороныфольги. Применять для изготовления печатной платы гетенакс или текстолит нерекомендуется, т. к. существует высокая вероятность, что при повторнойпайке печатные проводники отклеятся.
– Приопределении площади платы суммарная площадь устанавливаемых на нее элементовумножается на коэффициент 3. К этой площади прибавляется площадьвспомогательных зон, предназначенных для крепежа платы. Отношение размеровсторон платы не должно превышать 1 к 3.
– Следующимэтапом является проделывание отверстий для установки радиоэлементов имикросхем. Сверлятся отверстия обычно сверлами с диаметром от 0,5 до 0,7 мм.
– Послевся плата со стороны фольги покрывается слоем нитрокраски и высушивается неменее 20 мин.
– Затемпроизводится тщательное обследование печатной платы и в местах где краскапопала мимо печатных проводников производится ее удаление при помощи скальпеля.
– Готоваяплата травится обычным способом в растворе хлорного железа. Однако и здесьсуществует одна небольшая хитрость, для ускорения процесса травления печатнуюплату нужно травить в вертикальном положении. При этом продукты реакции небудут оседать на печатную плату, и не будут препятствовать процессу травления.
2.2Разработка компоновки устройства
Процесс компоновкиэлементов проектируемой мною устройство, предназначенного для системыдублирования видеопотока можно подразделить на несколько этапов:
1 Функциональнаякомпоновка – размещение и установка функциональных элементов на печатных платахс учетом функциональных и энергетических требований, а также плотностикомпоновки и установки элементов, плотности топологии печатных проводников.Функциональная компоновка проводится для определения основных размеров печатнойплаты, выбора способов ее проектирования и изготовления. Прежде чем приступитьк изготовлению печатной платы, нужно сделать её рисунок, т.е. скомпоновать всерадиоэлементы и микросхемы. Компоновка устройства подразумевает под собойпримерное расположение на печатной плате радиоэлементов и микросхем, входящих всостав устройства. Дляопределения положения элементов на плате в первую очередь делают рисунок платыв соответствии с заданными габаритами устройства, далее компонуются всерадиоэлементы и микросхемы на рисунке в соответствии с их реальными размерами.
Послерасположения радиоэлементов и микросхем наносятся отверстия для контактныхплощадок и отверстия для крепления печатной платы в корпусе устройства.
Заключительнымэтапом является проведение соединительных линий (печатных проводников) в соответствиис принципиальной схемой устройства.2 Внутренняя компоновка – размещениевходящих в состав нашего
устройстваблоков внутри его корпуса с учетом требований удобства сборки, контроля,ремонта, механического и электрического соединения, требований по обеспечениюоптимального теплового режима и эргономики.
3 Внешняякомпоновка – это компоновка устройства в конструкциях старшего уровня, напримерв составе рабочего места студента, при этом, прежде всего, учитываютсяэргономические требования. К эргономическим критериям компоновкиразрабатываемой нами приставки: эффективность работы, сохранение здоровья впроцессе эксплуатации, развитие личности в процессе труда.
2.3 Поиски устранение неисправностей
Определение, отыскивание и устранениенеисправностей в процессе ремонта является очень трудоемкой операцией. Найтинеисправность – значит, найти отказавший элемент, блок, модуль и т.п. Процессремонта устройства можно разделить на четыре этапа: установление факта наличиянеисправности, выявление ее характера, устранение неисправности и проверкаустройства после ремонта
Все неисправности какого-либо радиоэлектронногоустройства можно разделит на механические и электрические.
К механическим неисправностям относятсянеисправности в механических узлах устройства (выход из строя кнопок, входящихв состав блока подачи внешних воздействий).
К электрическим неисправностям относятся такие,которые приводят к изменению электрического сопротивление цепей (к ее обрыву),значительному увеличению или уменьшению сопротивления или к короткомузамыканию. Для разрабатываемого мной устройства к таким неисправностям можноотнести такие как выход из строя резисторов, микросхем и т.п.
При поиске неисправностей радиоэлектричекогоустройства применяют пять способов:
1. Внешний осмотр позволяет выявить большинствомеханических неисправностей, а также некоторые электрические. Внешним осмотромпроверяется качество сборки и монтажа. При проверке качества сборки вручнуюследует проверить механическое крепление отдельных узлов, таких как переключатели,переменные резисторы, штепсельные соединения (разъемы). В случае нарушениякрепления оно восстанавливается. Внешним осмотром проверяют также качествоэлектрического монтажа. При этом выявляют целостность соединительныхпроводников, наличие затеков припоя, которые могут привести к короткимзамыканиям между отдельными участками схемы, обнаруживают провода с нарушеннойизоляцией, проверяют качество паек и т.п. Внешним осмотром можно убедиться вправильности номиналов резисторов и конденсаторов (блока питания), выявитьдефекты отдельных элементов (обрыв выводов, резисторов, механическоеповреждение керамических конденсаторов и другие).
Внешний осмотр, как правило, делают приотключенном питании аппаратуры. При его проведении особое внимание необходимо обращатьна то, чтобы в монтаж не попали случайные предметы, которые при включенииустройства могут вызвать короткое замыкание.
Внешним осмотром можно выявить неисправныйсветоэлемент (по яркости свечения), резистор (по изменению цвета илиобугливанию поверхностного слоя) и другие элементы.
Во включенном состоянии можно определить перегревтрансформаторов, электролитических конденсаторов, полупроводниковых элементов.Появление запахов от перегретых обмоток, резисторов, пропиточного материалатрансформаторов также сигнализирует о наличии неисправностей в схемеустройства. О неисправности может свидетельствовать и изменение частоты илитона звуковых колебаний воздушной среды, вызываемых работой трансформаторов идругих элементов, которые обычно либо вообще не слышны во время работы, либоимеют звучание другого тона.
Для проверки отсутствия коротких замыканийиспользуют омметр. В качестве опорной точки чаще всего принимают плюс или минусисточника питания. Иногда входе осмотра возникает сомнение в исправности отдельныхэлементов. Тогда следует выпаять элемент и проверить его исправность болеетщательно.
1. Способ промежуточных измерений – заключается впоследовательной проверке прохождения сигнала от блока к блоку до обнаружениянеисправного участка.
2. Способ исключения – заключается впоследовательном исключении исправных узлов и блоков.
3. Способзамены отдельных элементов, узлов или блоков на заведомо исправные, широкоиспользуется при ремонте радио электрических устройств. Например, можнозаменить элемент (транзистор, трансформатор, микросхему) или блок на заведомоисправный и убедиться в наличии неисправности на этом участке.
4. Способ сравнения – заключается в сравнениипараметров неисправного аппарата с параметрами исправного аппарата того же типаили марки.
Использование того или иного способа поисканеисправности зависит от способностей схемы устройства.
Поиск неисправностей осуществляют поопределенному правилу (алгоритму), позволяющему максимально сократить время ихотыскания. Поиск проводится поэтапно, от более крупных конструктивных единиц кболее мелким, т.е. в последовательности Блок – Узел (модуль) – Каскад – Неисправныйэлемент.
Пользуясьприведенными выше правилами и методами, выявим ряд неисправностей нашейСистемы, которые могут возникнуть в процессе эксплуатации устройства. Всевероятные неисправности сведем в таблицу.Признак неисправности Причина Принимаемые меры Устройство не включается Шнур питания не подсоединён Вставьте лучше шнур питания в разъем Перегорел предохранитель в БП Заменить предохранитель Неисправен БП Поиск неисправностей БП Сопротивление в контрольных точках БП бесконечно большое Обрыв обмотки трансформатора Замена обмотки трансформатора или установка нового трансформатора Неработает монитор
Неисправен или отходит кабель VGA
Неисправен монитор
Вставить кабель лучше в разъем
Сдать в ремонт Не светится один из светодиодов на КПП Не поступает сигнал Проверка наличия обрывов, КЗ на линии идущей к светодиоду Светодиод вышел из строя Заменить светодиод
3. Экономический
В данномразделе будет рассчитана стоимость изготовления устройства. Для этого будетсоставлена калькуляция себестоимости изготовления данного изделия в условияхпредприятия РУП «Гомель ВТИ».Для расчётов использованы данные инормы расхода материалов этого предприятия. Цены на покупные комплектующие –розничные.
3.1 Расчетзатрат на сырье и материалы
См = SНi * Цi,
где См –стоимость сырья и материалов, руб.;
Нi – норма расхода i-го материала, внатуральных показателях;
Цi – цена за единицуизмерения i-гоматериала, руб.
Табл. 2.Затраты на сырьё и материалы№ n/n Наименование материала Единицы измерения Норма расхода на устройство Цена за ед. измерения, (руб.) Сумма, (руб.) 1. 2. 3. 4. 5. 6. 1 Бензин – растворитель ГОСТ 3134 – 78 кг 0,03 1700 50 2 Канифоль сосновая ГОСТ 19113 – 72 кг 0,01 10000 100 3 Припой ПОС 61 ГОСТ 21931 – 76 кг 0,03 20000 600 4 Стеклотекстолит СФ – 2 – 35Г – 1,5 1с ГОСТ 10316 – 78 кг 0,01 15000 150 5 Хлорное железо ТУ6 – 09 – 3084 – 82 кг 0,02 30000 600
Итого: 1500
3.2 Расчетзатрат на покупные комплектующие изделия и полуфабрикаты
Ск = S(Кi * Цi,)
где Ск – стоимостьпокупных комплектующих изделий и полуфабрикатов на одно устройство, руб.
Кi – количествокомплектующих изделий и полуфабрикатов i-го наименования на одноустройство, шт.
Табл. 3.Затраты на покупные комплектующие№ п/п Наименование комплектующих изделий и полуфабрикатов Количество на 1 устройство Цена за единицу, (руб.) Сумма, (руб.) 1 2 3 4 5 1 Кварцевый генератор часовой 2 1000 2000 2 Конденсатор постоянной ёмкости 4 200 800 3 Микросхема 74LS04 1 1840 1840 4 Разъемы VGA 8 1940 15520 5 Резисторы МЛТ 45 120 5400 6 Транзистор BC548 27 590 15930 7 Тумблер ТВ 1–4 1 45600 45600
Итого: 87090
3.3 Расчеттарифной заработной платы производственных рабочих
ЗПтар = S(Счij * Тei),
где ЗПтар – тарифнаязаработная плата производственных рабочих, руб.;
Счij – часовая тарифная ставкапо i-той операции, j-го разряда работ, руб.;
Тei – трудоемкость i-той операции, чел.-час.;
Табл. 4.Тарифная заработная плата№ N/n Наименование операции Разряд работ Часовая тарифная ставка (руб.) Трудоемкость операции, (чел.-час.) Сумма тарифной зарплаты, (руб.) 1 Слесарные 3 1073 0,25 268,25 2 Регулировочные 4 1248 1 1248 3 Контрольные 3 1073 1 1073 5 Лакокрасочные 2 922 0,5 461 6 Монтажные 3 1073 1 3219
Итого заработная плата тарифная(ЗПтар): 6269,25
3.4 Расчетосновной заработной платы производственных рабочих
ЗПосн = ЗПтар+ Пр,
где ЗПосн – основнаязаработная плата производственных рабочих, руб.;
Пр – суммапремии, руб.
ЗПосн =6269,25*1,3 = 8177,025 руб.
3.5 Расчетдополнительной заработной платы производственных рабочих (ЗПдоп)
ЗПдоп = ЗПосн* 9,6 / 100,
где 12,3 -%дополнительной зарплаты по предприятию.
ЗПдоп =8177,025*12,3/100 = 1005,77 руб.
3.6 Расчет налогов и отчислений от заработнойплаты производственных рабочих (Озп)
а) в фондсоц. защиты – 35% от заработной платы;
б) отчисленияпо обязательному страхованию – 0,28%.
Озп = 0,395*(ЗПосн + ЗПдоп)
Озп =0,395*(8177,025+1005,77) = 3627,2 руб.
3.7 Итогопрямые затраты (Зпр)
Зпр = М +ЗПосн + ЗПдоп + Озп
Зпр = 87090 +8177,025 + 1005,77+ 3627,2 =99810 руб.
3.8 Расчетнакладных расходов (Нр)
Нр = ЗПосн /100 *%Нр = 8177,025/100 * 186 = 15209,27 руб.
3.9 Калькуляциясебестоимости проектируемого устройства, расчет отпускной цены проектируемогоустройства
Табл. 5Калькуляция№ п/п Статьи затрат калькуляции Условные обозначения Сумма, руб. 1. Материальные затраты М 87090 2. Заработная плата производственных рабочих ЗПосн + ЗПдоп 9182,8 3. Отчисления от заработной платы производственных рабочих Озп 3627,2 4. Итого прямые затраты Зпр 99810 5. Накладные расходы Нр 15209,27 6. Итого полная себестоимость (Сп = Зпр + Нр) Сп 115019 7. Плановая прибыль (П = Ур * Сп / 100; где Ур – уровень плановой рентабельности 20%) П 23003,8 8. Итого стоимость проектируемого устройства без НДС Сндс = Сп + П Сндс 138022,8 9. Налог на добавленную стоимость где % НДС – ставка НДС, -20%. НДС 27604,56 10. Отпускная цена проектируемого устройства Цо 165627,36
Из произведенных ниже расчётов стоимости изготовления, очевидно,что предложенное устройство обладает конкурентоспособной ценой в условияхрыночной экономики, при промышленном производстве. При внедрении устройстваавтоматической подачи звонков в серийное производство, себестоимость егоизготовления может быть снижена, за счёт экономии материалов и более низких ценна комплектующие при оптовой закупке.
4. Охрана труда
Ниже изложена типовая инструкция по охране труда при выполнениипаяльных работ.
4.1 Общие требования безопасности
К выполнению работ по пайке паяльником допускаются работники ввозрасте не моложе 18 лет, прошедшие обучение, инструктаж и проверку знаний поохране труда, освоившие безопасные методы и приемы выполнения работ, методы иприемы правильного обращения с приспособлениями, инструментами и грузами.
Работники, выполняющие пайку паяльником, должны иметь II группу поэлектробезопасности.
В случае возникновения в процессе пайки паяльником каких-либовопросов, связанных с ее безопасным выполнением, работник должен обратиться ксвоему непосредственному или вышестоящему руководителю.
При пайке паяльником на работника могут воздействовать опасные ивредные производственные факторы:
· повышеннаязагазованность воздуха рабочей зоны парами вредных химических веществ;
· повышеннаятемпература поверхности изделия, оборудования, инструмента и расплавов припоев;
· повышеннаятемпература воздуха рабочей зоны;
· пожароопасность;
· брызгиприпоев и флюсов;
· повышенноезначение напряжения в электрической цепи, замыкание которой может произойтичерез тело работника.
Работники, занятые пайкой паяльником, должны обеспечиватьсясредствами индивидуальной защиты.
Работы с вредными и взрывопожароопасными веществами при нанесенииприпоев, флюсов, паяльных паст, связующих и растворителей должны проводитьсяпри действующей общеобменной и местной вытяжной вентиляции. Системы местныхотсосов должны включаться до начала работ и выключаться после их окончания.Работа вентиляционных установок должна контролироваться с помощью световой извуковой сигнализации, автоматически включающейся при остановке вентиляции.
Паяльник должен проходить проверку и испытания в сроки и объемах,установленных технической документацией на него.
Кабель паяльника должен быть защищен от случайного механическогоповреждения и соприкосновения с горячими деталями.
Рабочие места обжига изоляции с концов электропроводов (жгутов)должны быть оборудованы местной вытяжной вентиляцией. Работа по обжигу изоляциибез применения работниками защитных очков не допускается.
Для местного освещения рабочих мест при пайке паяльником должныприменяться светильники с непросвечивающими отражателями. Светильники должнырасполагаться таким образом, чтобы их светящие элементы не попадали в полезрения работников.
На рабочем месте должны быть емкости с нейтрализующими жидкостямидля удаления паяльных флюсов, содержащих фтористые и хлористые соли, в случаяхих попадания на кожу работника.
На участках пайки паяльником на полу должны быть положеныдеревянные решетки, покрытые диэлектрическими ковриками.
Рабочие поверхности столов и оборудования на участках пайкипаяльником, а также поверхности ящиков для хранения инструментов должныпокрываться гладким, легко очищаемым и обмываемым материалом.
Использованные при пайке паяльником салфетки и ветошь, должнысобираться в специальную емкость, удаляться из помещения по мере их накопленияв специально отведенное место.
Работник, занятый пайкой паяльником, немедленно извещает своегонепосредственного или вышестоящего руководителя о любых ситуациях, угрожающихжизни и здоровью людей, о каждом несчастном случае, происшедшем напроизводстве, или об ухудшении состояния своего здоровья, в том числе опроявлении признаков острого профессионального заболевания (отравления).
4.2 Требования безопасности перед началом работы
Перед началом работы необходимо:
Осмотреть рабочее место, привести его в порядок, освободитьпроходы и не загромождать их.
Осмотреть, привести в порядок и надеть средства индивидуальнойзащиты.
При пользовании паяльником:
· проверитьего на соответствие классу защиты от поражения электрическим током;
· проверитьвнешним осмотром техническое состояние кабеля и штепсельной вилки, целостностьзащитного кожуха и изоляции рукоятки;
· проверитьна работоспособность встроенных в его конструкцию отсосов;
· проверитьна работоспособность механизированную подачу припоя в случаях ее установки впаяльнике.
Включить и проверить работу вентиляции.
Проверить наличие и исправность:
· огражденийи предохранительных приспособлений;
· токоведущихчастей электрической аппаратуры (пускателей, трансформаторов, кнопок и другихчастей);
· заземляющихустройств;
· средствпожаротушения.
Проверить освещенность рабочего места. Напряжение для местногоосвещения не должно превышать 50В.
4.3 Требование безопасности при выполнении работ
Во время работы необходимо:
Содержать рабочее место в чистоте, не допускать его загромождения.
При выполнении работ соблюдать принятую технологию пайки изделий.
Паяльник, находящийся в рабочем состоянии, устанавливать в зонедействия местной вытяжной вентиляции.
Паяльник на рабочих местах устанавливать на огнезащитныеподставки, исключающие его падение.
Нагретые в процессе работы изделия и технологическую оснасткуразмещать в местах, оборудованных вытяжной вентиляцией.
При пайке крупногабаритных изделий применять паяльник совстроенным отсосом.
Для перемещения изделий применять специальные инструменты(пинцеты, клещи или другие инструменты), обеспечивающие безопасность при пайке.
Сборку, фиксацию, поджатие соединяемых элементов, нанесениеприпоя, флюса и других материалов на сборочные детали проводить сиспользованием специальных приспособлений или инструментов, указанных втехнологической документации.
Излишки припоя и флюса с жала паяльника снимать с применениемматериалов, указанных в технологической документации (хлопчатобумажныесалфетки, асбест и другие).
Пайку паяльником в замкнутых объемах проводить не менее чем двумяработниками. Для осуществления контроля безопасного проведения работ один изработников должен находиться вне замкнутого объема. Работник, находящийся взамкнутом объеме, кроме спецодежды должен применять: защитные каски(полиэтиленовые, текстолитовые или винипластовые), электрозащитные средства(диэлектрические перчатки, галоши, коврики) и предохранительный пояс с канатом,конец которого должен находиться у наблюдающего вне замкнутого объема.
Пайку паяльником в замкнутых объемах проводить паяльником снапряжением не выше 12 В и при непрерывной работе местной приточной и вытяжнойвентиляции.
Пайку малогабаритных изделий в виде штепсельных разъемов,наконечников, клемм и других аналогичных изделий производить, закрепляя их вспециальных приспособлениях, указанных в технологической документации (зажимы,струбцины и другие приспособления).
Во избежание ожогов расплавленным припоем при распайке невыдергивать резко с большим усилием паяемые провода.
Паяльник переносить за корпус, а не за провод или рабочую часть.При перерывах в работе паяльник отключать от электросети.
При нанесении флюсов на соединяемые места пользоваться кисточкойили фарфоровой лопаточкой.
При проверке результатов пайки не убирать изделие из активной зонывытяжки до полного его остывания.
Изделия для пайки паяльником укладывать таким образом, чтобы онинаходились в устойчивом положении.
На участках пайки паяльником, не производить прием и хранениепищи, а также курение.
4.4 Требования безопасности при окончании работы
По окончании работы необходимо:
Отключить от электросети паяльник, пульты питания, освещение.
Отключить местную вытяжную вентиляцию.
Неизрасходованные флюсы убрать в вытяжные шкафы или в специальнопредназначенные для хранения кладовые.
Привести в порядок рабочее место, сложить инструменты иприспособления в инструментальный ящик.
Снять спецодежду и другие средства индивидуальной защиты иповесить их в специально предназначенное место.
Вымыть руки и лицо теплой водой с мылом, при возможности принятьдуш.
4.5 Требование безопасности в аварийных ситуациях
В аварийных ситуациях необходимо:
При обнаружении неисправной работы паяльника отключить его отпитающей электросети и известить об этом своего непосредственного иливышестоящего руководителя.
При травмировании, отравлении и внезапном заболевании работникаоказать ему первую (доврачебную) помощь и, при необходимости, организоватьдоставку в учреждение здравоохранения.
При поражении электрическим током работника принять меры кскорейшему освобождению пострадавшего от действия тока.
При возникновении пожара:
· прекратитьработу;
· отключитьэлектрооборудование;
· сообщитьнепосредственному или вышестоящему руководителю о пожаре;
· сообщитьо пожаре в пожарную охрану;
· принятьпо возможности меры по эвакуации работников, тушению пожара и сохранностиматериальных ценностей.
5. Энерго-и материалосбережение
Рыночнаяэкономика требует максимально эффективного использования материальных ресурсови энергии. Чтобы повысить экономическую привлекательность моего устройства, яприменил следующие технические и проектировочные методы:
1. Оптимизировалконструкцию устройства в соответствии с поставленной задачей, максимальноупростив его изготовление, использовал минимально необходимое количестводеталей.
2. Впроцессе конструирования, применил микросхемы КМОП-логики вместо ТТЛ. Тем самымснизил энергопотребление.
3. Минимизировалиспользование материалов, путей максимально компактной разводки печатной платы.
4. Впроцессе проектирования отказался от индикации, тем самым сэкономил материальныеи энергоресурсы.
6. Охранаокружающей среды
При современном уровне развития радиоэлектронной промышленностиодной из острых экологических проблем является защита окружающей среды оттоксического воздействия отходов химико-гальванических процессов, в том числестоков травления печатных плат.
На предприятиях электронной промышленности, где производитсяизготовление печатных плат травлением металлического проводящего слоя, созданыспециальные установки и комплексы с применением локальных малоотходныхтехнологий, основное предназначение которых – постадийное извлечение ценныхметаллокомпонентов, восстановление отработанных травительных растворов длядальнейшего повторного использования в технологическом цикле, а также вторичноеиспользование очищенной промывной воды. Это позволяет решить одновременно двепроблемы: происходит минимизация утилизируемых материалов и экономия на закупкесредств для приобретения новых химических компонентов.
Весь процесс утилизации должен осуществляется в соответствии сразработанной нормативно-технической документацией: «Временным технологическимрегламентом по производству» и «Техническими условиями на товарные продукты».
В непромышленных условиях в качестве травителя для плат наибольшеераспространение получил раствор хлорного железа (FeCl3). Эта соль в водномрастворе окисляет медь и способствует ее отделению от основы-диэлектрикапечатной платы. Концентрация используемого раствора 400 г/л, рабочаятемпература до 35°С. Несмотря на то, что этот раствор достаточно популярен, унего есть один большой недостаток – он не поддается регенерации, т.е. восстановлениюв обычных непромышленных условиях. Поэтому необходимо применять ряд операцийдля подготовки к утилизации отработанного химического раствора. Идеальнымспособом является нейтрализация остатков производства щелочью (лучше гашенойизвестью). После нейтрализации жидкую часть можно вылить в канализацию приизрядном разбавлении обычной водой – в таких количествах она не поспособствуетзасолению почв. А твердую надо высушить, и хорошо прокалить. Получившийсяпродукт будет достаточно химически инертен и не представляет опасности дляокружающей среды.
Итак, нейтрализация проводится с применением химических элементовв следующей пропорции: на моль хлорного железа (162 г.) требуется три моля извести (171 г.). То есть примерно, сколько по весу хлорного железа,столько и извести. Реакция будет проходить с выделением большого количестватепла, поэтому известь нужно добавлять постепенно. И еще будет выделятьсянекоторое количество газа (углекислого), так как в извести обязательно будеткарбонат, поглощающий газ CO2 из воздуха. Только применение таких операцийпозволит минимизировать оказываемые при утилизации отработанных раствороввоздействия на окружающую среду.
Методика проведенияработ по комплексной утилизации вторичных драгоценных металлов из отработанныхсредств вычислительной техники.
Извлечениедрагоценных металлов из вторичного сырья является частью проблемы использованиявозвратных ресурсов, которая включает в себя следующие аспекты:нормативно-правовой, организационный, сертификационный, технологический,экологический, экономико-финансовый. Проблема использования вторичного сырья,содержащего драгоценные материалы из компьютеров, периферийного оборудования ииных средств вычислительной техники (СВТ) актуальна в связи с техническимперевооружением отраслей промышленности.
К драгоценнымметаллам относятся: золото, серебро, платина, палладий, родий, иридий, рутений,осмий, а также любые химические соединения и сплавы каждого из этих металлов.Статья 2 п. 4 «Федерального закона о драгоценных металлах и драгоценныхкамнях» от 26 марта 1998 года №1463 гласит: «Лом и отходы драгоценных металловподлежат сбору во всех организациях, в которых образуются указанные лом иотходы. Собранные лом и отходы подлежат обязательному учёту и могутперерабатываться собирающими их организациями для вторичного использования илиреализовываться организациям, имеющим лицензии на данный вид деятельности, длядальнейшего производства и аффинажа драгоценных металлов».
Порядокучёта, хранения, транспортировки, инвентаризации, сбор и сдача отходовдрагоценных металлов из СВТ, деталей и узлов, содержащих в своём составедрагоценные металлы для предприятия, учреждения и организации (далее – предприятие),независимо от форм собственности, установлен инструкцией Министерства финансовРоссийской Федерации от 4 августа 1992 года №67. Все виды работ с драгоценнымиметаллами строго регламентированы нормативно-правовыми документами, переченькоторых представлен в Приложении 1.
В Россииработает более 200 предприятий, которые имеют регистрационные удостоверенияГосударственной пробирной палаты Российской Федерации на право сбора ипереработки вторичного сырья, содержащего драгоценные металлы.
Настоящаяметодика направлена на то, чтобы показать последовательность работ покомплексной утилизации вторичных драгоценных металлов из отработанных СВТ.Кроме того, методика призвана описать процесс комплексной утилизации вторичныхдрагоценных металлов.
Приразработке методики были использованы отечественные наработки и положительныйзарубежный опыт. Министерства и ведомства, а также находящиеся в их веденииорганизации и иные хозяйствующие субъекты могут принять настоящую методику заоснову и адаптировать её к своим потребностям.
Заключение
В заключениеданного дипломного проекта, хочу отметить, что все поставленные задачи былирешены с максимальной экономией технических, трудовых, материальных ресурсов.Предложенный вариант обладает широким спектром преимуществ перед своимианалогами и, безусловно, с легкостью может быть запущен в серийноепроизводство. Уверен, что предложенное решение сможет достойно конкурировать нарынке.
В процесседипломного проектирования я проявил полученные мною в процессе обучения знания,решил поставленную передо мной задачу и подтвердил свою квалификацию кактехника-электроника.
Списокиспользованных источников
1. Цифровые интегральныемикросхемы: Справочник/М.И. Богданович, И.Н. Грель и др. – Мн.:Беларусь, 1991.
2. В.В. Фролов. Языкрадиосхем – М.: Радио и связь, 1988.
3. Справочная книгарадиолюбителя-конструктора / А.А Бокуняев, Н.М. Борисов, Р.Г. Варламов и др.; Подред. Н.И. Чистякова. – М.: Радио и связь, 1990