СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1.КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ
1.1 Назначение изделия
1.2 Технические характеристики
1.3 Описание конструкции и принципа действия(по схеме электрической принципиальной)
1.4 Обоснование выбора элементной базы
2. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ
2.1 Расчет ПП
2.1.1 Расчет площади ПП
2.1.2 Расчет параметров металлизированныхотверстий
2.2 Обоснование компоновки ПП
2.3 Обоснование трассировки ПП
2.4 Расчет надежности
3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
3.1Технология сборки и монтажа устройства
3.2 Обоснование выбора способов установкиэлементов
4. ОХРАНА ТРУДА
4.1 Анализ опасных и вредных производственныхфакторов
4.2 Оценка санитарных норм условий трудапри пайке
5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
В производствеизделий приборостроения, средств вычислительной техники и бытовой электрорадиоаппаратурышироко применяются печатные платы как средство, обеспечивающее автоматизацию монтажно-сборочныхопераций, снижение габаритных размеров аппаратуры, металлоемкости и повышения рядаконструктивных и эксплутационных качеств изделия.
Приизготовлении печатных плат в зависимости от их конструктивных особенностей и масштабовпроизводства применяются различные варианты технологических процессов, в которыхиспользуются многочисленные химико-технологические операции и операции механическойобработки.
Электронныевычислительные машины являются одним из наиболее важных средств автоматизации производстваи повышения качества продукций, а также служат основой наиболее перспективных технологий.Эффективное использование современных вычислительных и управляющих машин определяетуровень научно-технического прогресса во всех отраслях промышленности, сельскомхозяйстве, научных исследованиях и др.
Получениевысоконадежных ЭВМ, содержащих большое число схемных деталей, решается путем отказаот использования дискретных элементов и замены их интегральными схемами.
Дляорганизации массового производства средств вычислительной техники была разработанаЕдиная система электронных вычислительных машин (ЕС ЭВМ). Она реализована на микроэлектроннойбазе, что обеспечивает высокие эксплуатационные показатели и представляет собойсемейство программно-совместимых машин. Серийный выпуск машин ЕС ЭВМ был начат в1972 г.
В качествеэлементной базы используют сверхбольшие интегральные микросхемы, для разработкикоторых требуются мощные системы автоматического проектирования.
Основнойособенностью производства ЭВМ является использование большого количества стандартныхи нормализованных элементов, интегральных схем, радиодеталей и др. Выпуск этих элементовв больших количествах и высокого качества — одно из основных требований вычислительногомашиностроения. Важным вопросом, решаемым в настоящее время, является массовое производствостандартных блоков с использованием новых элементов. Унификация отдельных элементовсоздает условия для автоматизации их производства.
Другойособенностью является высокая трудоемкость сборочных и монтажных работ, что объясняетсяналичием большого числа соединений и сложностью их выполнения вследствие малых размеровконтактных соединений и высокой плотности монтажа.
Повышениекачества и экономичности производства во многом зависит от уровня автоматизациитехнологического процесса. Предпосылки для широкой автоматизации производства элементови блоков ЭВМ обеспечиваются высоким уровнем технологичности конструкции, широкимвнедрением типовых и групповых технологических процессов, а также средств автоматизации.
Цельпроекта: приобретениеопыта проектирования устройств вычислительной техники.
Задачипроекта:
Разработатьпечатную плату устройства управления питания компьютерной системы, произвести выбори обоснование технологического процесса изготовления печатной платы, с исходнымиданными к проекту: схема электрическая принципиальная.
Объёми содержание расчётно-пояснительной записки и графических работ произвести согласнотехническому заданию. Документация на проектирующее устройство должна быть оформленав соответствии с ЕСКД.
/>/>
1.КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ
1.1Назначение изделия
УУпитанием компьютерной системы предназначена для автоматизации процесса включенияи выключения периферийных устройств вместе с компьютером
Даннаясхема была разработана с целью упрощения управлением питания компьютера. Благодаряей включение и выключение системного блока, а также всех дополнительных устройствввода и вывода информации (монитора, принтера, сканера, звуковой колонки и т.д ит.п) имеющие отдельные линии питания будут включаться и выключаться дистанционно( с подставки под манитор и расположенного в отдельном месте выносного пульта.
Также она упростит визуальное наблюдение за компьютером (светодиоды на лицевой панелисистемного блока) и доступ к USB входам.
/>/>
1.2Технические характеристики
1.Напряжение питания, не более 5 В +-10%
2.Потребляемая мощность, не более 0,5 Вт;
3.Масса устройства не более, 0,3кг;
4.Среднее время наработки на отказ не менее 30000 ч.
Условияэксплуатации – нормальные климатические:
1.Температураокружающей среды 200+-5
2.Атмосферное давление 84– 107кПа;
3.Относительная влажность 60±15%;
1.3Описание конструкции и принципа действия
уменьшенпо сравнению с исходным, чтобы обеспечить высокую скорость нарастания и спада напряженияVcc. Светодиод HL3 – индикатор наличия этого напряжения.
Чтобыпревратить программатор в законченное изделие, в него добавлен встроенный сетевойблок питания (плавкая вставка FU1, трансформаторТ1, выключатель SA1, диодный мост VD1-VD4). Емкость конденсатора С1, ставшего сглаживающим, увеличенадо 470 мкФ.
Некоторыепанели для программируемых микросхем на ней совмещены, поэтому при установке микросхемследует быть особенно внимательным. Панели XS2– XS5 предназначеныдля МК PICmicro с соответствующим числом выводов. ПанельXS6 – для восьмивыводных МК серии PIC12, а XS7 – для МК серии PIC10. В панель XS8 устанавливают дляпрограммирования микросхемы РПХУ.
РозеткаXS1 DB-9F находится на конце кабеля, которым программаторподключают к вилке порта СОМ на системном блоке компьютера. Провода на втором концеэтого кабеля зачищены от изоляции и припаяны к соответствующим контактным площадкамна плате. Вилка XP1 – двухрядная десятиконтактнаяIDC-10М, применяемая на компьютерных платах.
1.4Обоснование выбора элементной базы
1.4.1Обоснование выбора резисторов
Применяемыев устройстве гальванической развязки непроволочные постоянные резисторы (С2-33Н),предназначены для работы в цепях постоянного, переменного токов и в импульсных режимах,содержат резистивный элемент в виде очень тонкой (десятки доли микрометра) металлическойплёнки, осаждённой на основании из керамики, стекла, слоистого пластика, ситаллаили другого изоляционного материала. Непроволочные постоянные резисторы менее стабильныпо сравнению с проволочными, но на ряду с этим имеют меньшие габариты, их сопротивлениеменее зависит от частоты и напряжения, они значительно дешевле. Поэтому в аппаратуренепроволочные резисторы применяются значительно чаще, чем проволочные.
Минимальныйсрок сохраняемости — 25 лет.
Диапазонрабочих температур –от-60ºС до +70ºС.
Следовательно,непроволочные постоянные резисторы типа С2-33Н подходят для использования в проектируемомустройстве.
1.4.2Обоснование выбора конденсаторов
В устройствеприменены электролитические конденсаторы К53-4А, предназначенные для работы в цепяхпостоянного и пульсирующего токов… Электролитические конденсаторы К53-4А рассчитанына широкий диапазон ёмкостей и рабочих напряжений. Имеют цилиндрическую форму ивыпускаются в трёх конструктивных вариантах – с гибкими проволочными выводами одинаковойдлины (неполярные), с выводами разной длины (короткий вывод плюсовой) и с запрессованнымив пластмассу лепестковыми выводами.
В первыхдвух вариантах торцы заливают герметиком, в третьем вставляют пластмассовую крышку.Во всех случаях цилиндры у торцов закатывают по внешней поверхности, по сравнениюс другими конденсаторами, конденсаторы типа К53-4А, более низковольтные и имеютширокий диапазон номинальной ёмкости.
Минимальнаянаработка на отказ, ч 10 000
Сроксохраняемости, лет 15
Диапазонрабочих температур от-60ºС до +85ºС
Исходяиз параметров данные конденсаторы подходят для применения их в устройстве.
1.4.3Обоснование выбора диодов
Дляустройства выбраны кремниевые диоды из серии 2Д512А. Диоды
являютсяимпульсными, предназначены для работы в радиотехнических устройствах, изготовленыв стеклянном корпусе. Диоды предназначены для автоматизированной и ручной сборки(монтажа) аппаратуры.
/>/>Минимальнаянаработка на отказ, ч 80 000
Сроксохраняемости, лет 25
Диапазонрабочих температур от -60ºС до +125º
1.4.4Обоснование выбора оптопар АОД130А
Основноеназначение оптопар диодных — использование в качестве элементов гальванической развязкив высоковольтной электротехнической и радиоэлектронной аппаратуре. Оформление –в пластмассовом корпусе. Материал – излучатель на основе арсенида галлия– алюминия и кремниевый фотоприемник. Оптопары предназначены для автоматизированнойи ручной сборки (монтажа) аппаратуры.
Максимальнодопустимый входной ток, мА 20
Входноенапряжение, В 1,5
Обратноевходное напряжение, В 3,5
Обратноевыходное напряжение, В 30
Времянарастания (спада) выходного сигнала, нс, не более 100
Минимальнаянаработка на отказ, ч 35 000
Сроксохраняемости, лет 12
Диапазонрабочих температур от -60ºС до +50ºС
1.4.5Обоснование выбора микросхем КР 544УД2А
Быстродействующийоперационный усилитель применяется для работы в цепях постоянного тока и импульсныхрежимах.
Оформление- в пластмассовом корпусе. Микросхемы предназначены для ручной и автоматизированнойсборки аппаратуры.
Напряжениепитания, В от ±5 до ±18
Токпотребления, мА
неменее — 8
неболее +8
Максимальноевыходное напряжение, В, не менее +12
Минимальноевыходное напряжение, В, не более -12
Входнойток, нА, не более 500
Минимальнаянаработка на отказ, ч 50 000
Сроксохраняемости, лет 15
Диапазонрабочих температур от -40ºС до +70ºС
Исходяиз параметров, данные микросхемы подходят для применения их в устройстве гальваническойразвязки.
Такимобразом, элементная база соответствует техническим характеристикам проектируемогоустройства гальванической развязки по электрическим и эксплуатационным параметрам.
2.РАСЧЁТНАЯ ЧАСТЬ
2.1Расчёт печатной платы
2.1.1Расчёт площади печатной платы
Определяемстандартные размеры элементов, которые применяются в схеме, и сводим данные в таблицу.
Наименование групп компонентов
Кол-во N, шт.
Длина L, мм
Ширина В,мм
Диаметр D, мм
Площадь S=L*В, мм2
Площадь N элементов S*N, мм2
Диаметр выводов d, мм Резисторы постоянные непроволочные мощностью 0,125 Вт С2-33Н 8 6 2 12 96 0,6 Конденсаторы оксидно-полупроводниковые К53-4А 4 4 3,2 12,8 51,2 0,6 Диоды импульсные, кремниевые 2Д512А 3 4 2,5 10 30 0,56 Микросхемы КР544УД2А 2 7,5 7,5 56,25 112,5 0,55 Оптрон (оптопара диодная) АОД 130А 1 7,5 7,5 56,25 112,5 0,55 Соединители DB9 2 30,8 11 338,8 677,6 0,7
1.Из таблицы получаем суммарную площадь S сум.= 1078,8 мм2
2.Определяем установочную площадь всех элементов на плате, если
Куст.=1,2;Куст — коэффициент установки.
Sуст.=Scум.*1,2
Sуст=1078,8*1,2=1294,56 мм2
3.Определяемплощадь печатной платы, которая необходима для установки элементов с учетом расстояниямежду элементами и выводами, а установки элементов с учётом расстояния между элементамии выводами а также для обеспечения нормальных тепловых режимов работы по формулеSпов.= Sуст/Кисп ,. где Кисп – коэффициентиспользования Кисп=0,9
Sпов=1438,4 мм2
4.Определяемплощадь, необходимую для размещения элементов крепления. Принимаем, что плата устанавливаетсяна четыре штифта. Площадь
Sшт.=25 мм2*4=100 мм2
5.Определяемобщую площадь печатной платы
Sпл.общ.= Sуст + Sпов +Sшт =1294,56+1438,4+100=2852,96 мм2
6.Исходя из полученной площади, выбираем ширину платы В=35мм, тогда длина платы
L= Sпл.общ /В=2852,96/35=81,5мм. Принимаем L=82мм.
2.1.2Расчет параметров металлизированных отверстий
1.Исходя из диаметров выводов элементов, которые устанавливаются на плату (табл.)определяем диаметр металлизированных отверстий, если толщина металлизированногопокрытия при металлизации гальваническим методом mпок.=0,005мм. Зазор между выводом и стенкой металлизированного покрытияК=0,2мм.
2.Элементы, которые устанавливают, имеют следующие диаметры выводов:
d1=0,6мм
d2=0,6мм
d3=0,56мм
d4=0,55мм
d5=0,55мм
d6=0,6мм
3.Диаметры металлизированных отверстий вычисляем по формуле
dотв1= d1+2* mпок+2*К, dотв 1=0,6+2*0,05+2*0,2=1,1мм
dотв2=0,6+0,5=1,1мм; dотв 3=0,56+0,5=1,06мм
dотв4=0,55+0,5=1,05мм;dотв 5 =0,55+0,5=1,05мм;dотв 6=0,6+0,5=1,1мм
4.Определяемпараметры контактных площадок вокруг металлизированных отверстий. Контактные площадкивыполняются в виде контактного кольца с обеих сторон платы. Необходимая радиальнаявеличина В=0,55мм, технологический коэффициент на ошибку С=0,1, тогда dкп1= dотв 1+2*В+С
dкп1=1,1+1,2=2,3мм; dкп2=1,1+1,2=2,3мм
dкп3=1,6+1,2=2,26мм; dкп4=1,05+1,2=2,25мм
dкп5=1,05+1,2=2,25мм;dкп6=1,1+1,2=2,3мм
5.Исходяиз полученных размеров металлизированных отверстий и диаметров выводов элементоввыбираем технологически обусловленные размеры металлизированных отверстий.
Полученныеданные записываем в табл. N п.п. Диаметр выводов элемента, мм Расчетные данные Стандартные Диаметр отв.мм Диаметр к.площадки, мм Диаметр отв. мм Диаметр к.площадки, мм 1 0,6 1,1 2,3 0,9 2,3 2 0,6 1,1 2,3 0,9 2,3 3 0,56 1,06 2,26 0,9 2,3 4 0,55 1,05 2,25 0,9 2,3 5 0,55 1,05 2,25 0,9 2,3 6 0,6 1,1 2,3 0,9 2,3
Конструктивныепараметры печатного монтажа отвечают требованиям, предъявляемым к платам третьегокласса точности:
— размерыкаждой стороны печатной платы должны быть кратны 2,5мм, при длине до 100мм.
— минимальнаяширина печатных проводников 0,25мм.
— минимальныйгарантийный поясок вокруг диаметра отверстия 0,1мм.
2.2Обоснование компоновки печатной платы
Компоновкапечатной платы – этопроцесс, при котором находят оптимальное размещение навесных элементов и ИМС напечатной плате. Требования компоновки: обеспечить оптимальную плотность расположениякомпонентов; -исключить заметные паразитные электрические взаимосвязи, влияющиена технические характеристики изделия. Компоновку можно выполнять вручную или сиспользованием САПР. Ручную компоновку обычно выполняют с помощью шаблонов элементов,устанавливаемых на плате, изготовленных из бумаги или из другого материала. Шаблонывыполняют в том же масштабе, в котором оформлялся чертёж печатной платы. Эти шаблоныразмещают на листе бумаги или другого материала с нанесённой координатной сеткойи ищут такое расположение элементов, при котором длина соединяющих их проводниковминимальна. В результате компоновки находят положение контактных площадок для подключениявсех элементов. Автоматическая компоновка выполняется с помощью программы Р-СА D и графического редактора. Требования к габаритным размерам платопределяются технологией их изготовления. Размеры ПП должны быть экономически целесообразны(существенно ограничение на типоразмеры с целью стандартизации инструментов и приспособлений).Отклонение от прямоугольной формы и создание пазов во внешнем контуре приводит кповышенным производственным расходам и неполному использованию исходных материалов.Размеры ПП должны соответствовать ГОСТ 10317-72, в котором рекомендовано 74 типаплат с соотношением сторон от 1 к 1 до 2 к 1. Максимальная ширина не должна превышать500 мм. Рекомендуемая толщина в мм: 0,8;1;1,5;2;2,5;3. Печатную плату с установленнымина ней электрорадиоэлементами называют печатным узлом.
ЕслиЭРЭ имеют штыревые выводы, то их устанавливают в отверстия печатной платы и запаивают.Если корпус ЭРЭ имеет планарные выводы, то их припаивают к соответствующим контактнымплощадкам внахлест. ЭРЭ со штыревыми выводами нужно устанавливать на плату с однойстороны (для плат с односторонней фольгой – на стороне где нет фольги). Это обеспечиваетвозможность использования высокопроизводительных процессов пайки, например пайку«волной». Для ЭРЭ с планарными выводами пайку «волной» применять нельзя. Поэтомуих можно располагать с двух сторон печатной платы. При этом обеспечивается большаяплотность монтажа, так как на одной и той же плате можно расположить большее количествоэлементов. При размещении ЭРЭ на печатной плате необходимо учитывать следующее:
1)Полупроводниковые приборы и микросхемы не следует располагать близко к элементам,выделяющим большое количество теплоты, а также к источникам сильных магнитных полей(постоянным магнитам, трансформаторам и др.);
2)Должна быть предусмотрена возможность конвекции воздуха в зоне расположения элементов,выделяющих большое количество теплоты;
3)Должна быть предусмотрена возможность лёгкого доступа к элементам, которые подбираютпри регулировании схемы.
Еслиэлемент имеет электропроводной корпус и под корпусом проходит проводник, то необходимопредусмотреть изоляцию корпуса или проводника. Изоляцию можно осуществлять надеваниемна корпус элемента трубок из изоляционного материала, нанесением тонкого слоя эпоксиднойсмолы на плату в зоне расположения корпуса (эпоксидная маска), наклеиванием на платутонких изоляционных прокладок. От правильного расположения корпусов микросхем напечатной плате зависят такие параметры ЭВМ как габариты, масса, надежность, помехоустойчивость.
Шагустановки интегральных микросхем определяется требуемой плотностью компоновки, температурнымирежимами работы компонентов на плате, методом разработки топологии ПП (ручная, машинная),типом корпуса и сложностью электрической схемы. Рекомендуемый шаг установки ИМС-2,5мм. Зазоры между корпусами должны быть не менее 1,5 мм. ИМС со штырьковыми выводамирасполагаются с одной стороны печатной платы, так как монтаж штырьковых выводовпроизводится в сквозные отверстия, причем концы выводов выступают на обратную сторонуплаты. Корпуса ИМС прочно удерживаются на плате запаянными выводами и выдерживаютпрактически любые механические воздействия.
2.3Обоснование трассировки печатной платы
Трассировкапечатной платы – этопроведение проводников, соединяющих площадки, так, чтобы они имели минимальную длину,и минимальное число переходов на другие слои с целью устранения пересечений.
Чертежипечатных плат выполняют на бумаге имеющей координатную сетку, нанесённую с определённымшагом. Наличие сетки позволяет не ставить на чертеже размеры на все элементы печатногопроводника. При этом по сетке можно воспроизвести рисунок печатной платы при изготовлениифотооригиналов, с которых будут изготовлять шаблоны для нанесения рисунка платына заготовку. Координатную сетку наносят на чертёж с шагом 2,5 или 1,25 мм. Шаг1,25 мм. применяют в том случае, если на плату устанавливают многовыводные элементыс шагом расположения выводов 1,25 мм. Центры монтажных и переходных отверстий должныбыть расположены в узлах (точках пересечений линий) координатной сетки. Если устанавливаемыйна печатную плату элемент имеет два и более вывода, расстояние между которыми кратношагу координатной сетки, то отверстия под все такие выводы должны быть расположеныв узлах сетки. Диаметр отверстий в печатной плате должен быть большего диаметравставляемого в него вывода, что обеспечит возможность свободной установки электрорадиоэлемента.При диаметре вывода до 0,8 мм диаметр неметаллизированного отверстия делают на 0,2мм больше диаметра вывода; при диаметре вывода более 0,8 мм – на 0,3 мм больше.
Диаметрметаллизированного отверстия зависит от диаметра вставляемого в него вывода и оттолщины платы. Связанно это с тем, что при гальваническом осаждении металла на стенкахотверстия малого диаметра, сделанного в толстой плате, толщина слоя металла получитсянеравномерной, а при большом отношении длины к диаметру некоторые места могут остатьсянепокрытыми. Диаметр металлизированного отверстия должен составлять не менее половинытолщины платы. Отверстия на плате нужно располагать таким образом, чтобы расстояниемежду краями отверстий было не меньше толщины платы. В противном случае перемычкамежду отверстиями не будет иметь достаточной механической прочности.
Чтобыобеспечить надёжное соединение металлизированного отверстия с печатным проводником,вокруг отверстия делают контактную площадку. Контактные площадки отверстий рекомендуетсяделать в форме кольца.
Печатныепроводники рекомендуется выполнять прямоугольной конфигурации, располагая их параллельнолиниям координатной сетки.
Проводникина всём их протяжении должны иметь одинаковую ширину. Если один или несколько проводниковпроходят через узкое место, ширина проводников может быть уменьшена. При этом длинаучастка, на котором уменьшена ширина, должна быть минимальной.
Следуетиметь в виду, что узкие проводники (шириной 0,3 – 0,4 мм) могут отслаиваться отизоляционного основания при незначительных нагрузках. Если такие проводники имеютбольшую длину, то следует увеличивать прочность сцепления проводника с основанием,располагая через каждые 25 – 30 мм по длине проводника металлизированные отверстияили местные расширения типа контактной площадки с размером 1х1мм или более. Еслипроводник проходит в узком месте между двумя отверстиями, то нужно прокладыватьего так, чтобы он был перпендикулярен линии, соединяющей центры отверстий. При этомможно обеспечить максимальную ширину проводников и максимальное расстояние междуними. Экраны и проводники шириной более 5 мм следует выполнять с вырезами Связанноэто с тем, что при нагревании плат в процессе из изоляционного основания могут выделятьсягазы. Если проводник или экран имеет большую ширину, то газы не находят выхода имогут вспучить фольгу Участки платы, по которым не должны проходить печатные проводники,обводят штрихпунктирной линией и соответствующие указание делают в технических требованиях.Зенковку на отверстиях графически не показывают. Кроме перечисленных данных в техническихтребованиях чертежа должно быть указано:
А)Номер ГОСТа или ТУ, которым должна соответствовать плата;
Б)Шаг координатной сетки;
В)Указания о гальваническом покрытии проводников печатной платы, например: «Печатныймонтаж серебрить Ср 9».
Г)Способ изготовления печатной платы.
Дляповерхностей печатной платы, которые в процессе изготовления подвергаются механическойобработке (контур платы, отверстия, пазы, и т.п.), устанавливают норму на шероховатость.
Размерына чертеже печатной платы указывают одним из следующих способов: с помощью размерныхи выносных линий; нанесением координатной сетки в прямоугольной или в полярной системекоординат; комбинированным способом.
Призадании размеров координатной сетки её линии нумеруют. Проводники шириной более2,5 мм можно изображать двумя линиями, при этом, если они совпадают с линиями координатнойсетки, числовое значение ширины на чертеже не указывают. Отдельные элементы рисункапечатной платы можно выделять штриховкой, чернением. Круглые отверстия, имеющиезенковку, и круглые контактные площадки с круглыми отверстиями изображают однойокружностью.
2.4Расчет надежности
Надежность — свойства аппаратуры сохранять своивыходные параметры в определенных условиях эксплуатации. Расчет надежности заключаетсяв определении показателей надежности изделия по известным характеристикам надежностисоставляющих компонентов и условиям эксплуатации.
Надежностьявляется комплексным свойством, которое обуславливается безотказностью, долговечностью,ремонтопригодностью и сохраняемостью.
К основнымпоказателям надежности относятся: вероятность безотказной работы Р(t), интенсивность отказов λ(t), среднее время безотказной работы Tср.
Вероятностьбезотказной работы –это вероятность того, что в заданном интервале времени или в пределах заданной наработкине произойдет ни одного отказа.
Расчетвероятности безотказной работы производится по формуле:
Р(t)=е-גּ*t, где λу – суммарная интенсивность отказов с учетомусловий эксплуатации.
t- требуемоевремя безотказной работы (10.000ч)
Интенсивностьотказов показывает, какая часть элементов, по отношению к общему количеству исправноработающих в среднем выходит из строя в единицу времени. Интенсивность отказов определяетсяпо формуле:
λ0=∑λiэ Ni ,
гдеλiэ — интенсивность отказов i элемента, Ni– число элементов.
Наработкана отказ То – среднее время работы изделия между соседними отказами.То = 1/ λ0
Выполнимрасчет надежности устройства гальванической развязки, работающего в стационарныхусловиях, определим вероятность безотказной работы за 10.000 ч и среднюю наработкудо первого отказа.
Наименованиеи число элементов, входящих в устройство, электрические и тепловые режимы их работысведем в таблицу
ННаименование и тип элемента
Обозначение в схеме
Количество элементов,n
Интенсивность отказов номинальная λоi · 10‾ 6 1/час
Режим работы
Поправочный коэффициент αi
Интенсивность отказов действительная
Коэф. Нагрузки Kн
Температура, С
Для одного элемента αi λоi· 10‾ 61/час
Для niэлементовni αi λоi· 10‾ 61/час Ррезисторы ппостоянные ннепроволочные С2-33-0,125 R1-R8 8 0,4 0,6 50 0.62 0,24 1.92 Конденсаторы оксидно-полупроводниковые К53-4А C1-C4 4 2,4 0,6 50 0.36 0,86 3.44 Диоды импульсные кремниевые 2Д512 VD1-VD3 3 0,6 0,7 50 0.94 0.56 1.68 Микросхемы КР544УД2А DA1,DA2 2 0,3 0,5 50 0.3 0.6 Оптрон АОД130А U1 1 0,3 0.5 50 0.3 0.7 Соединители DB9 2 0,14 50 0.14 0.3 Печатная плата 1 0,7 50 0.7 0.28 Пайки 61 0,004 50 0.004 0.244
1. Суммарную интенсивностьотказов определим по формуле:
λу= ∑ λоi * αi= ( 1,92+3,44 +1,68 +0,6+0,7+0,3+0,28+0,244)= 9,164∙10‾ 6 1/час
2.Учитывая условия эксплуатации, умножим λ на поправочный коэффициент для стационарныхусловий-2,7
λу.=2,7*9,164*10‾6 =24,73*10‾ 6 1/час
2. Вероятностьбезотказной работы устройства развязки для t=10000ч.
будет:
Ру(10000)= е-24,73*10‾ 6*10000=е-0,24 =0,76
4.Средняя наработка на отказ устройства развязки
5.Тср.уст.=1/ λу =1/24,73*10‾ 6 = 40880ч.
Среднеевремя наработки на отказ соответствует заданному в техническом задании, следовательно,требования надежности выполнены.
/>/>
3.ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
3.1Технология сборки и монтажа устройства
Технологическийпроцесс это часть производственного процесса, представляющего собой совокупностьдействий людей и орудий производства, в результате которых сырьё, материалы, полуфабрикатыи комплектующие на предприятии превращаются в готовую продукцию.
Совокупностьдействий сборщика по установке и соединению в заданной последовательности отдельныхдеталей и узлов для получения готового изделия или его части называется сборочнымпроцессом.
Основныеоперации технологии сборки и монтажа устройства:
— входнойконтроль;
— подготовкакомплектующих к монтажу;
— сборкаи монтаж комплектующих на печатную плату;
Входнойконтроль — техпроцесспроверки поступающих на завод комплектующих и деталей: а) По внешнему виду; б) Выборочныйконтроль габаритных и установочных размеров;
в)Проверка технологических свойств (паяемость, сваривание);
г)Проверка статических параметров (напряжения питания, потребляемую мощность) принормальных климатических условиях, повышенных и пониженных температурах;
д)Проведение электротермотренировки при повышенной температуре в течение 68 часов.
Длявыполнения операции входного контроля используется универсальная и специальная измерительнаяаппаратура, соответствующая требованиям методик испытаний, приведённых в техническихусловиях и ГОСТах на элементы. Подготовка комплектующих ЭРЭ и ИС включает следующиеоперации:
а)распаковка, зачистка, лужение, формовка, обрезка выводов элементов;
б)размещениекомплектующих в технологической таре в количестве, необходимом для выполнения производственногозадания;
Выбортехнологического оборудования и оснастки для выполнения подготовительных операцийопределяется условиями производства, и стоимостью.
Например,при мелкосерийном производстве подготовка элементов производится вручную, при массовомпроизводстве на установках комплексной подготовки с объединением 2-ух и более операций.
Сборкаи монтаж комплектующих на печатную плату состоит из следующих операций:
а)Подача компонентов к месту установки;
б)Ориентация выводов относительно монтажных отверстий и контактных площадок;
в)Сопряжение со сборочными элементами и фиксация в требуемом положении.
В зависимостиот характера производства сборка может выполняться вручную, или автоматизированнымспособом.
Приразработке технологического процесса сборки печатной платы устройства гальваническойразвязки предлагаю применить способ, при котором подготовка и установка элементовосуществляется вручную, а пайка производится на механизированной установке — пайкаволной припоя.
Этотвариант является наиболее эффективным и целесообразным в соответствии с применяемымоборудованием, имеющимся на данном предприятии. Для пайки дефектных соединений ипайки выводов радиоэлементов, устанавливаемых после пайки волной припоя, используетсяэлектропаяльник ЭПСИ-40/36В. Соответственно сборочному чертежу, в качестве припояиспользуется оловянно-свинцовый припой марки ПОС-61 ГОСТ 21931-76. Флюс используетсябезкислотный — ФКСп. Для удаления остатков флюса применяется спирто-бензиновая смесь.
Ручнаясборка экономически выгодна при мелкосерийном производстве. Достоинства: возможностьвизуального контроля, что позволяет использовать большие допуски на размеры контактныхплощадок и монтажных отверстий, делает возможным обнаружение дефектов печатных плати компонентов.
3.2Обоснование выбора способа установки элементов
Установкуконденсаторов К53-4 на печатную плату производим вплотную, без зазора, по вариантуІ а ОСТ4.010.030-81, так как под корпусом конденсатора нет печатных проводников.Установочный размер – 7,5мм. Резисторы С2-33Н-0,125 и диоды 2Д512А устанавливаемс зазором над платой по варианту ІІ а с установочным размером – 10мм.
Приустановке конденсаторов и диодов «плюсовые» выводы ориентируем в соответствующиемонтажные отверстия. Микросхемы КР544УД2А и диодный оптрон АОД130А без формовкивыводов устанавливаем на печатную плату с зазором 1+0,5 мм, обеспечиваемым конструкциейвыводов. Шаг установки кратен 2,5 мм. Выемка на корпусах микросхем и оптрона состороны первого вывода.
/>/>Применениепечатного монтажа, по сравнению с объёмным, позволяет облегчить настройку аппаратурыи исключить возможность ошибок при ее монтаже, уменьшить габаритные размеры аппаратуры,улучшить условия отвода тепла, обеспечить другие конструктивно-технологические преимущества.Технологические карты процесса сборки устройства гальванической развязки приведеныв приложении.
4.ОХРАНАТРУДА
/>/>
4.1Анализ опасных и вредных производственных факторов
К основнымвредным и опасным факторам, что влияют на людей, занятых на производстве радиоэлектроннойаппаратуры (далее РЭА), можно отнести: Плохая освещенность рабочей зоны (условияосвещенности производственных помещений должны удовлетворять нормам, отмеченнымв СНиП II-4-79/85); Повышенные уровни электромагнитных излучений (уровни излученийи полей должны отвечать ГОСТ 12.2.006-87); Опасность поражения электрическим током;Неудовлетворительные параметры микроклимата рабочей зоны в производственных помещенияхдолжны удовлетворять нормам, отмеченным в ГОСТ 12.1.005-88 и ДСН 3.3.6.042-99; Содержаниев воздухе рабочей зоны вредных веществ разного характера влияния в концентрациях,что превышают предельно допустимые (гранично-допустимая концентрация (ГДК) вредныхвеществ в воздухе рабочей зоны должны удовлетворять нормам, отмеченным в ГОСТ 12.1.005-88и ГОСТ 12.1.007-80); Повышенный уровень шума на рабочем месте (допустимые уровнизвукового давления в октавных полосах частот, уровни звука и эквивалентные уровнизвука на рабочих местах) должен соответствовать санитарным нормам допустимых уровнейшума на рабочих местах ДСН 3.3.6.037-99; Повышенная напряженность электрическогополя промышленной частоты на рабочем месте (напряженность электрических полей промышленнойчастоты на рабочих местах должна удовлетворять нормам, отмеченным в ГОСТ 12.1.002-88);Влияние вредных факторов влияния мониторов ПК (ДСанПиН 3.3.2.007-98).
/>/>4.2 Оценкасанитарных норм условий труда при пайке
Удельноеобразование аэрозоля свинца при пайке составляет 0,02...0,04мг/100 паек. В составприпоя входит олово (Sn) в количестве 60-62% и свинец (Рb) в количестве 38-40%.Флюс состоит из сосновой канифоли (С2Н3ООН2) в количестве 15-28%, и этилового спирта(С2Н5ОН) в количестве 72-85%. Свинец является чрезвычайно опасным веществом (класс1), соответственно ГОСТ 12.1.005-88. ГДК в воздухе рабочей зоны 0,01мг/м3. Оловоявляется веществом умеренно опасным (класс 3). ГДК в воздухе рабочей зоны 10мг/м3.Спирт этиловый является малоопасным веществом (класс 4). ПДК в воздухе рабочей зоны1000мг/ м3.
Рабочиеместа должны быть оборудованы приточно-вытяжной вентиляцией.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В данномкурсовом проекте разработано устройство гальванической развязки, предназначенноедля передачи сигналов без искажения от компьютера к периферийным устройствам. Устройствосоответствует техническим характеристикам задания. В конструкторской части произведенвыбор элементной базы устройства согласно схеме электрической принципиальной, произведенрасчет площади печатной платы и параметров металлизированных отверстий, а такжерасчет надежности устройства. Выбран способ установки элементов и разработаны технологическиекарты процесса сборки платы устройства и пайки на механизированной установке «волнаприпоя».
Предпосылкидля создания высококачественных надежных приборов и устройств, выпускаемых с минимальнымипроизводственными затратами, определяются в первую очередь технологией. Информационная,особенно электронно-вычислительная техника ставит перед технологией изготовлениярадиоэлектронной аппаратуры наиболее сложные задачи.
Повышениекачества и экономичности производства во многом зависит от уровня автоматизациитехнологического процесса. Предпосылки для широкой автоматизации производства элементови блоков ЭВМ обеспечиваются высоким уровнем технологичности конструкции, широкимвнедрением типовых и групповых технологических процессов, а также средств автоматизации.
Автоматизацияразвивается в направлении от автоматизации отдельных операций (установка элементов,пайка, сварка и др.) к широкому использованию автоматизированных линий.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Петриков В. М. Уроки радиотехники.– СПб.: КОРОНА Принт, 2000г.
2. Билибин К. И., ШахновВ. А. Конструкторско-технологическое проектирование электронной аппаратуры: Учеб.для техн. Вузов.2005г.
3. Угрюмов Е. П. Цифроваясхемотехника. – СПб.: БХВ-Петербург, 2002г
4. Фрумкин Г.Д. Расчёт иконструирование радиоэлектронной аппаратуры. Москва «Высшая школа» 1985г.
5. Парфенов Е.М. Проектированиеконструкций радиоэлектронной аппаратуры. Москва «Радио и связь» 1989г.