43575

Локальный коммутатор аналоговых датчиков

Дипломная

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

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.

Русский

2013-10-25

1.3 MB

10 чел.

МОСКОВСКИЙ ТЕХНИКУМ КОСМИЧЕСКОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ

государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования

«Российский государственный торгово-экономический университет»

                                                                                   УТВЕРЖДАЮ

                                                                                     Заместитель директора

                                                                                      по учебной работе

                                                    _________________ А.А. Давыдова

 

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

1.Пояснительная записка

Введение

  1.  Назначение и обоснование электрической функциональной схемы
    1.  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

4.Экономическая часть проекта

4.1Технико-экономическое обоснование модуля 1-го уровня

4.2 Расчет полной себестоимости сборки модуля 1-го уровня

5.Заключение

6.Список литературы

7.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 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


Рисунок 2.1 Схема функциональная ЛКА.

1.1 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.  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.  Аналого-цифровой преобразователь.

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

  1.  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.  Вторичный источник питания.

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

  1.  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 Лог0;

           - 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 Лог0.

При совпадении номера опрашиваемого прибора в адресной последовательности КОД с номером прибора закроссированным на соединителе Х41 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.

    


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-λ(t)*t

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

 

  1.  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. Тср- среднее время безотказной работы

    Тср=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.

  1.  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.

  1.  Определим все типы электрических соединений:

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

  1.  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.

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,λ*10-61/ч

Диапазон температур, ºС

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

Ïî ÃÎÑÒ 23751-86 ïðåäóñìîòðåíû ñëåäóþùèå òèïû êîíñòðóêöèè ÏÏ:

- îäíîñòîðîííèå ÏÏ. Ïðèìåíÿþòñÿ â áûòîâîé òåõíèêå, òåõíèêå ñâÿçè è â áëîêàõ ïèòàíèÿ íà ýëåêòðîðàäèîýëåìåíòàõ (ÝÐÝ). Èìåþò íèçêóþ ñòîèìîñть, высокую надежность, низкую плотность монтажа.

- двухсторонние ПП. Применяются в измерительной, вычислительной технике, технике управления и автоматического регулирования, технике связи, высокочастотной технике.

- многослойные платы печатные. Применяются в технике управления и автоматического регулирования, вычислительной и бытовой аппаратуры для коммутации БИС, СБИС, МСБ и ИМС в ЭА с высоким действием по быстродействию, плотностью монтажа, волновому сопротивлению, времени задержки сигнала и т.д.

- гибкиå ÏÏ, ÃÆÏ, è ÃÏÊ. Ïðèìåíÿþòñÿ â ÝÀ âûñîêîé ñòåïåíè íàäåæíîñòè ïðè ðåàëèçàöèè óíèêàëüíûõ è ñëîæíûõ òåõíîëîãè÷åñêèõ ðåøåíèé.

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 (γ) 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. (Δt); 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

γ=d/H

0,40

0,40

0,25

0,25

0,20

Δt, мм (без покрытия)

±0,15

±0,10

±0,05

±0,03

0; -0,03

Δt, 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 tC)

8/65

9/20

4/65

15/85

9/100

2/65

Диапазон tраб(ºС)

-60…+150

-60…+90

-50…+150

-60…+100

ρV при t=20 ºC

1016(1011)

1012(1011)

1013(1011)

1013(1012)

ξ при f=1 МГц, t=20 ºC

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.


3.5.4 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

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

8

Лужение выводов

Рабочее место монтажника

Ванна М100843, паяльник  М100581, инструмент монтажный

Припой «ПОС-61», флюс ФКСП, спирто-нефрасовая смесь 1:1     

t= 1 час.

Таблица 14 Продолжение

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.

 

  1.  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.

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

  1.  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.  

  1.  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.

  1.  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.

  1.   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.

  1.  Маркирование. Эмалью ЭП-525П маркируются позиционные обозначения  согласно чертежу МАИ 054434.002СБ с помощью ресфедора, время сушки 1 час.
  2.       Регулировку субблока производить согласно инструкции п6.6
  3.    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

  1.  Коэффициент автоматизации и механизации монтажа изделий

  1.  Коэффициент автоматизации и механизации подготовки электрорадиоэлементов к монтажу

  1.  Автоматизации и механизации операций контроля и настройки

  1.  Коэффициент повторяемости ЭРЭ

  1.  Коэффициент применяемости ЭРЭ

  1.  Коэффициент прогрессивности формообразования деталей

Комплексный показатели технологичности рассчитывается по формуле:

где, базовые показатели значимости:

          

Уровень технологичности конструкции изделия (КУ) определяется как отношение достигнутого нами показателя технологичности (КТЕХ) к значению нормативного показателя (КН):

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

    

 Диаграмма комплексного показателя технологичности для различных производств:

Выводы: по выполненным расчетам, комплексный показатель технологичности модуля КН=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.


3.7.3 Расчет диаметра контактных площадок

Все монтажные отверстия располагаются в зоне КП. Они могут иметь произвольную форму. Предпочтительной является круглая форма.

Рассчитаем наименьшее номинальное значение диаметра КП по формуле:

где, d - диаметр монтажного отверстия (мм);

    b - гарантийный поясок КП устанавливается в зависимости от класса

   точности ПП (мм);

    hф - толщина медной фольги без покрытия (мм);

    С - Суммарный коэффициент технологической погрешности (С=0,3).

 

Конструктивный расчет элементов проводящего рисунка ПП представляется в виде эскиза геометрии сечения ПП.

Рис.3 Эскиз ПП с элементами проводящего рисунка.

где, t1 - ширина проводника цепи питания, равная 0,75 мм;

    t2 - ширина проводника цепи коммутации, равная 0,75 мм;

    S - номинальное расстояние между проводниками, равное 0,75 мм;

    b - гарантийный поясок, равный 0,30 мм;

    D - диаметр контактной площадки, равный 3.8 мм;

    hф - толщина фольги, равная 0,035 мм;

    H - толщина основания ПП, равная 2 мм;

    d - диаметр отверстия, равный 2.8 мм.

3.7.4 Расчет площади и выбор габаритных размеров ПП

     На ранних стадиях проектирования площадь определяется по формуле:

где,  - установочная площадь i-го ЭРИ;

     - коэффициент зависящий от назначения и условий эксплуатации  

    ( =1…3);

    п – количество ЭРИ.


4 Экономическая часть «ЛКА»

4.1 Технико-экономическое обоснование «ЛКА»

 

4.1.1. Выбор элементов схемы

 

Для конденсаторов                                                                               Таблица 16

                

Показатели

               Варианты

Ед.изм.

К10-17а-Н90

КТ4-25

Разница

Габариты

мм

6,8×5,6

8,5×4,5

2.9×1.1

Масса

г

0,2

0,3

0,1

Номинальное значение ёмкости

мкФ

0,15

0,15

-

Рабочее напряжение

В

40

50

10

Наработка

часов

30000

20000

10000

Срок службы

лет

15

10

5

Цена

руб

19,0

25,6

6,6

           Вывод: для данного устройства выбираем конденсатор серии К10-17а-Н90, т.к. он имеет меньшие габаритные размеры, массу, более высокую наработку и срок службы.

Конденсаторы серий: К10-17а-М47; К53-18-20В; К53-18-40В выбираются аналогично

     Для резисторов                                                                                      Таблица 17

Показатели

               Варианты

Ед.изм.

С2-33Н-0,125Вт

МЛТ-0,25Вт

Разница

Длина

мм

6,0

7,0

1

Диаметр

мм

2,2

3,0

0,8

Масса

 г

0,15

0,25

0,10

Срок службы

лет

 20

15

  5

Наработка

часов

25000

15000

10000

Рабочее напряжение

В

200

 250

  50

Цена

руб

 2.4

3

0,6

           Вывод: для данного устройства выбираем резистор серии С2-33Н-0,125Вт т.к. этот элемент обладает меньшими габаритными размерами, массой и ценой, а так же он имеет более длительные наработку и срок службы, и меньшее значение номинального рабочего напряжения.


Для  микросхемы

Таблица 18. Для микросхем                                                      

Показатели

варианты

Ед. изм.

140УД6А

OP07CP

Разница

Длина

мм

11

11,2

0,2

Ширина

мм

12

12,4

0,4

Масса

г

0,8

1

0,2

Рабочая температура

С

-65...+110

60...+100

-5/+10

Напряжение питания

В

15

15

-

Срок службы

лет

25

23

2

Вероятность безотказной

работы

час

35000

30000

5000

Цена

руб

340

520

80

Вывод: выбираем микросхему 140УД6А, т.к. она имеет меньшие размеры, массу, цену; больший диапазон рабочих температур, срок службы и вероятность безотказной работы.

Таблица 19. Для микросхем                                                       

Показатели

варианты

Ед. изм.

564ПУ4В

74HC30P

Разница

Длина

мм

13

14

1

Ширина

мм

10

11

1

Масса

г

0,7

1

0,3

Рабочая температура

С

-60...+95

-55...+90

-5/+5

Напряжение питания

В

15

15

-

Срок службы

лет

25

23

2

Вероятность безотказной

работы

час

30000

22000

3000

Цена

руб

100

140

40

Вывод: выбираем микросхему 564ПУ4В, т.к. она имеет меньшие размеры, массу, цену; больший диапазон рабочих температур, срок службы и вероятность безотказной работы.

                                                                                        Таблица 20

Показатели

Варианты

Ед.изм.

590 КН6

HI-508A

Разница

Габариты

мм

30×10×6

30×10×6

-

Выходная мощность

Вт

7,5

5

2,5

Номинальное напряжения питания

В

7,2

9,6

2,4

Масса

гр

2,5

5

2,5

Срок службы

лет

10

8

2

Цена

руб

470

500

30

        

         Вывод: для данного устройства выбираем микросхему серии 590 КН6, т.к. этот элемент обладает большей выходной мощностью при меньшом номинальном напряжении питания и имеет более длительный срок службы, меньшую массу и меньшую цену.

Микросхемы серий: 154УД3А;1;ВК564ЛП2В;564ЛЕ5В;590КН4;1113ПВ1А выбираются аналогично

Таблица 21 Для диодов                                    

Показатели

варианты

Ед. изм.

2Д120А2

1N5318

Разница

Длина

мм

7,6

8,2

0,6

Ширина

мм

2,7

2,9

0,2

Масса

 г

0,22

0,26

0,04

Рабочая температура

С

-60…+125

-60…+95

+30

Максимальный обратный ток

мкА

5

25

15

Срок службы

лет

25

23

2

Вероятность безотказной

работы

час

30000

25000

5000

Цена

руб

58

76

18

Вывод: выбираем диод 2Д120А2, т.к. он имеет меньший максимальный обратный ток, размеры, массу, цену; больший диапазон рабочих температур, больший срок службы и вероятность безотказной работы.

                      

                                                          

    Таблица 22 Для диодов

Показатели

               Варианты

Ед.изм.

2Д522Б

BBY64-05W8

Разница

Длина

мм

14

14,6

0,6

Диаметр

мм

12,8

13

0,2

Обратное напряжение

В

20

30

10

Срок службы

лет

2

2

-

Цена

руб

58

65

7

        

           Вывод: для данного устройства выбираем диод серии 2Д522Б, т.к. этот элемент обладает меньшим значением обратного напряжения, необходимого для прибора, меньшими габаритными размерами и ценой.

Для  транзисторов                                                                                       Таблица 23

Показатели

               Варианты

Ед.изм.

2Т201Б

2N1205

Разница

Длина

мм

5,3

5,9

0,6

Диаметр

мм

5,84

6,23

0,39

Масса

г

0,5

0,8

0,3

Коэффициент усиления

раз

50

40

10

Максимальное напряжение

В

10

10

-

Срок службы

лет

8

5

3

Цена

руб

500

600

100

           Вывод: для данного устройства выбираем транзистор серии BFR92A, т.к. этот элемент обладает меньшими габаритными размерами и массой, большим коэффициентом усиления и сроком службы, и меньшей ценой.

Таблица 24. Для транзисторов                                             

Показатели

варианты

Ед. изм.

2Т208М

2N1103

Разница

Длина

мм

4,9

5,1

0,2

Ширина

мм

4,9

5,1

0,2

Масса

 г

0.11

0,2

0,09

Рабочая температура

С

-65…+95

-55…+85

-10/+10

Граничная частота

МГц

120

120

-

Статический коэффициент передачи по току

-

25

20

5

Срок службы

лет

16

15

1

Вероятность безотказной

работы

час

20000

19000

1000

Цена

руб

31

52

21

Вывод: выбираем транзистор 2Т208М, т.к. он имеет меньшие размеры, массу, цену; больший диапазон рабочих температур, больший статический коэффициент передачи по току, срок службы и вероятность безотказной работы меньшая цена.

Таблица 25. Для транзисторов                                             

Показатели

варианты

Ед. изм.

2Т830А

2N4411

Разница

Диаметр

мм

5

5,2

0,2

Ширина

мм

5

5,2

0,2

Масса

 г

0,5

0,54

0,04

Рабочая температура

С

-65…+95

-60…+90

-5/+5

Граничная частота

МГц

400

400

-

Статический коэффициент передачи по току

-

45

35

10

Срок службы

лет

11

9

2

Вероятность безотказной

работы

час

18000

15000

3000

Цена

руб

17

32

15

Вывод: выбираем транзистор 2Т830А, т.к. он имеет меньшие размеры, массу цену; больший диапазон рабочих температур, больший статический коэффициент передачи по току, срок службы и вероятность безотказной работы меньшая цена.

Транзисторы серий: 2Т3117А/ПК выбираются аналогично

Микросхемы Е5152НР0002;Е5252НФ0001;Е5212ВВ0009, а так же дроссели (в нашем случае ДМ-0,1-500В), катушки индуктивности выбору не подлежат т.к. изготавливаются на заказ по нужным параметрам.

4.1.2 Экономическая оценка ЛКА.

Экономичность устройства  определяется при делении деталей на 4 группы: Досн, Ддоп, Двсп, Дкреп.

    

  

Таблица 26

Досн

Кол-во

Ддоп

Кол-во

Двсп

Кол-во

Дкреп

Кол

Резистор

Конденсатор

Транзистор

Микросхема

Диод

Дроссель

Стабилитрон

Диодная матрица

Блок резистор

Радиатор

57

29

5

25

5

2

1

5

11

1

Плата

Разъём

1

4

Винт

Гайка

Шайба

26

26

26

Итого

141

Итого

5

Итого

0

Итого

78

Такая классификация деталей позволяет выразить технологичность и экономичность конструктивного оформления через следующие коэффициенты:


4.1.3 Расчёт технологичности «ЛКА»

Технологичность конструкции характеризуется следующими коэффициентами:

 

         Дст количество стандартных изделий

         Дпок количество деталей, соответствующих ГОСТу и ОСТу

         Добщ общее количество деталей без крепежа

  

  

Дзаим количество деталей и узлов, заимствованных из других конструкций

  

  

         Добщ общее количество деталей в штуках

        N общее количество типоразмеров (наименований)

     Дпок

Кол-во

   Дст

Кол-во

  Дзаим

Кол-во

 Дориг

Кол-во

Резистор

Конденсатор

Транзистор

Микросхема

Диод

Дроссель

Стабилитрон

Диодная матрица

Блок резистор

Радиатор

57

29

5

25

5

2

1

5

11

1

-

-

-

-

Плата

Разъём

1

4

Итого

141

Итого

-

Итого

-

Итого

5

                                                                                                                           Таблица  4.7


4.1.4Качество компоновки

         Для сравнительной оценки качества компоновки предполагаются следующие компоновочные характеристики:

  1.  Относительная масса несущих конструкций:

                                ;

        где, РК - масса печатной платы (кг);

             РО - масса всего устройства (кг).                

                      

      где, q - удельная плотность материала печатной платы;

           Vп.п. - объём печатной платы;

                               ;

                 где, a - длина печатной платы;

                      b - ширина печатной платы;

                      h - толщина печатной платы.

                  - масса припоя.

                                                 

                где, n - количество выводов всех ЭРЭ;

                           Mпр. - масса припоя на одну пайку.

             Масса всего устройства находится по формуле:

                               ;

                 где, РК - масса печатной платы (кг);

                      РЭ - масса радиоэлементов (кг).

                   ;

           

  1.  Относительная масса радиоэлементов:

                          ;

  где, РЭ - масса радиоэлементов (кг);

       РО - масса всего устройства (кг).

  1.  Удельная функциональная плотность, характеризующая плотность монтажа:

                          ;

  где, N - число радиоэлементов (шт);

       Vп.п. - объём печатной платы (дм3).

  1.  Плотность устройства:

                          ;

  где, РО - масса всего устройства (кг);

       V - объём всего устройства (дм3).

                         

        где, a - длина печатной платы;

             b - ширина печатной платы;

             h - высота самого высокого элемента с учетом толщины

        печатной платы и высоты паек.

  1.  Качество компоновки устройства:

                          ;

где, N - число радиоэлементов (шт);

    РО - масса всего устройства (кг).

Найдем объем печатной платы   

см3 0,0336 дм3

Найдем массу припоя

 

где, n  количество паек.

Найдем массу печатной платы

РК гр кг

где, q - удельная плотность стеклотекстолита, равная 1,6 гр/см3;

Найдем массу радиоэлементов

Найдем массу всего устройства

Найдем объем всего устройства

α = Рк/Ро, где

Рк масса несущей конструкции (кг);

Ро общая масса изделия (кг).

a=0,1002/0,1792=0,559 кг.

β = Рэ/Ро, где

Рэ масса радиоэлементов (кг);

Ро общая масса изделия (кг).

в=0,0,079/0,1792=0,440 кг.

γ = N/V, где:

N  число радиоэлементов (шт.);

V  объём устройства (дм3).

Y=141/0,0336=4196,4

g = Po/V, где:

Po  общая масса изделия (кг);

V  объём устройства (дм3).

g=0,1792/0,0336=5,33

Q = N/Po,

N  число радиоэлементов (шт.);

Po  общая масса устройства (кг).

Q=141/0,1792=786,83шт/кг

Таблица 27

Рк

Рэ

Ро

V

N

кг

кг

кг

дм

шт

0,1002

0,079

0,1792

0,0336

141


4.1.5 Технико-экономическая характеристика

«Локального коммутатора аналоговых датчиков»

Для анализа и выводов по всем рассчитанным коэффициентам составляем таблицу:

                                                              Таблица 28

Показатели

Единицы

измерения

Значение

1

Общее количество деталей

шт

224

в том числе:    основных

шт

141

                дополнительных

шт

5

                вспомогательных

шт

-

                крепёжных

шт

78

2

Количество покупных деталей

шт

138

3

Количество стандартных деталей

шт

-

4

Количество заимствованных деталей

шт

-

5

Количество оригинальных деталей

шт

3

6

Коэффициент экономичности

-

0,588

7

Коэффициент стандартизации

-

0,965

8

Коэффициент унификации

-

0,965

9

Коэффициент повторяемости

-

12,16

10

Относительная масса несущих конструкций

-

0,556

11

Относительная масса радиоэлементов

-

0,44

12

Удельная функциональная плотность монтажа

шт/дм3

4196,4

13

Плотность устройства

кг/дм3

5,33

14

Качество компоновки устройства

шт/кг

786

Анализ работы производится по следующей схеме:

  1.  По экономичности.

Значения коэффициентов: Кдоп.=0,006, Квсп.=0, Кэк.=0,006.

Так как Кдоп. и Кэк. близки к нулю, то это означает что

разработанный локальный коммутатор температурных датчиков экономичен и технологичен.

  1.  По технологичности.

Значения коэффициентов: Кст.=0,965 Куниф.=0,965, Кповт.=12,16.

Рассчитанные коэффициенты характеризуют высокую

технологичность конструкции локального коммутатора температурных датчиков, а именно коэффициенты стандартизации и унификации близки или равны 1, а коэффициент повторяемости стремится к бесконечности, что способствует повышению производительности труда, снижению трудоёмкости изготовления и снижению себестоимости изделия.

  1.  По качеству компоновки.

Значения коэффициентов:

Рассчитанные коэффициенты показывают, что компоновка

выполнена на хорошем уровне, так как на 1 дм3 приходится 4196 элемента, качество компановки устройства 786шт/кг

 


4.2 Расчет полной себестоимости сборки

«Локально коммутатора температурных датчиков»

 

В дипломном проекте рассчитывается полная себестоимость:

где, СПОЛН. - полная себестоимость;

М - стоимость основных и вспомогательных материалов;

П - стоимость комплектующих изделий (полуфабрикатов собственного изготовления и покупных деталей);

ТрЗАГ.РАСХ. - транспортно-заготовительные расходы;

З - заработная плата основных производственных фондов;

Q - отчисления на социальное страхование;

Н - накладные расходы производства;

ВПР - внепроизводственные расходы.


4.2.1 Расчет стоимости материальных затрат

К материальным затратам относятся: материалы, комплектующие изделия и транспортно-заготовительные расходы.

Материалы (М) рассчитываются по формуле:

где, А - цена единицы материала (руб.);

Б - норма расхода материала на изделие.

Таблица 29

№ п/п

Наименование материала

Марка, профиль, сорт, ГОСТ, ТУ

Ед. изм.

Цена за единицу (руб.)

Норма расхода на изделие

Стоимость на изделие (руб.)

1

Флюс

Спирто-канифольный флюс (СКФ)

г

0,50

16,7

8,35

2

Припой

ПОС-61 ГОСТ21931-76

г

1,2

46,4

55,68

3

Спирто-бензиновая смесь

СБ-50 ГОСТ18300-87

г

0,11

94,7

10,42

4

Лак

АК-546 ВТУНЧ 1933-66

ГОСТ 23832-39

г

1,35

60

81

5

Мастика

У-9М ОСТ 92-0948-74

г

2,5

1,6

4

6

Марля

х/б ГОСТ 11109-90

г

0,69

4

2,76

7

Эмаль

ЭП-525П ТУ 6-21-75-92

г

0,17

1

0,17

8

Растворитель

«646» ГОСТ 18188-72

г

0,16

1

0,16

    


Комплектующие изделия и полуфабрикаты.

Расчет производится аналогично расчету стоимости материалов

Таблица 30

№ п/п

Наименование комплектующих изделий

Марка, ГОСТ, ТУ

Ед. изм.

Цена за единицу (руб.)

Норма расхода на изделие

Стоимость на изделие (руб.)

1

Плата

печатная

СФ-2-35Г ГОСТ 2718-74

шт.

19,71

1

19,71

2

Конденсатор

ОС К53-18 ОЖО.464.136 ТУ

ОС К10-17 ОЖ0.460.107 ТУ

шт.

55

29,70

6

22

330

653.40

3

Диодная

матрица

2ДС628А ОСМ ДР3.454.001 ТУ

шт.

240

5

1200

4

Сборка

резистивная

ОС Б19К-2-10 кОм ± 10%

шт.

140

3

420

5

Микросхема

Е5212 ВВ0009 ИВЯФ.758726.03301

Е5152 НР0002 ИВЯФ.431413.002

Е5252 НФ0001 ИВЯФ.431418.001

ОСМ 590КН6 бКО.347.000-06 ТУ

ОСМ 564ПУ4 В бКО.347.064. ТУ7

140 УД6А ВК АЕЯР.431.130.171-04ТУ

564 ЛП2 В бКО.347.064 ТУ13

564 ЛЕ5 В бКО.347.064 ТУ13

590 КН4 бКО.347.000-05ТУ

1113П1А бКО.347.365-01 ТУ

154 УД3А бКО.347.206 ТУ3

шт.

3700

1500

3000

470

400

378

120

130

420

2100

2810

1

8

4

9

2

3

1

1

1

1

2

3700

12000

12000

4230

800

1134

120

130

420

2100

5620

6

Дроссель

ДМ-0,1-500В ЦКСН.671.342.001 ТУ

шт.

32,62

2

65.24

7

Резистор

ОС С2-29В ОЖО.467.099 ТУ

ОС С2-33Н ОЖО.467.093 ТУ

шт.

4,50

1,80

5

28

22.50

50.4

8

Стабилитрон

Д818Е ОС СМ3.362.025ТУ/Д6

шт.

58

1

58

9

Диод

2Д522Б дР3.362.029-01 ТУ

2Д120А2/СО ОСМ

шт.

58

330

3

2

174

660

10

Транзистор

2Т 201Б ОСМ СБ0.336.046 ТУ

2Т830А ОСМ аА0.339.139 ТУ

2Т 208М ОС ЮФ3.365.035 ТУ

2Т 3117А/ПК ОСМ

шт.

500

150

150

260

1

1

1

2

500

150

150

520

Транспортно-заготовительные расходы.

Они составляют 10% от стоимости материалов и комплектующих изделий


4.2.2 Расчет трудоемкости и заработной платы

Трудоемкость определяется на основании операций технологического процесса. Норма времени на операцию называется калькуляционным временем и обозначается ТКАЛ.

где, tП.З. - подготовительно-закючительное время;

tШТ. - штучное время;

n - партия в штуках;

 

где,  и  - берутся из технологического процесса (технологической карты);

         K - коэффициент серийности, который берется в пределах от 15 до 30, причем 15 - ближе к мелкосерийному производству, 30 - ближе к крупносерийному производству.

 

Таблица 31

№ п/п

Наименование операции

Разряд

Тарифная ставка (руб./час)

tП.З.

(мин)

tШТ.

(мин)

ТКАЛ.

(мин)

Р

(руб.)

1

Комплектовочная.

3

172,02

0,007

0,071

0.07

32,31

2

Входной контроль.

5

200,69

0,008

0,081

0,08

0,27

3

Монтажная: формовка выводов ЭРЭ.

4

229,36

0,001

0,013

0,01

6,08

4

Монтажная: лужение и промывка выводов ЭРЭ.

4

229,36

0,001

1,013

0,01

35,47

5

Слесарно-сборочная: установка ИМС и кварца на мастику У9М на плату.

4

258,03

0,003

0,03

0,03

6,71

6

Монтажная: пайка ЭРЭ и промывка.

4

229,36

0,012

0,121

0,13

461,17

7

Контрольная: контроль монтажных соединений и проверка номиналов.

5

200,69

0,01

0,101

0,11

58,87

8

Маркировочная.

3

172,02

0,05

0,051

0,08

36,70

9

Слесарно-сборочная:

установка всех ЭРЭ кроме ИМС и кварца на мастику У9М.

4

258,03

0,003

0,03

0,03

13,93

10

Лакокрасочная.

3

172,02

0,007

0,071

0,07

0,60

11

Выходной контроль:

Проверить качество покрытия лаком.

5

200,69

0,008

0,081

0,08

42,81

Трудоемкость

0,7

Стоимость операций

694,92

 

Рассчитаем партию:

 Рассчитаем ТКАЛ. на каждую операцию:

 

Расценка на каждую операцию рассчитывается по формуле:

где, Р - расценка в рублях;

СЧ - часовая тарифная ставка в рублях;

ТКАЛ. - калькуляционное время в минутах;

m - количество таких операций на изделие.

где, N - зарплата в месяц, в зависимости от разряда.

 

Рассчитаем тарифную ставку на каждую операцию в зависимости от разряда:


Рассчитаем расценку на каждую операцию:

Заработная плата включает в себя три слагаемых:

  1.  Зарплата основная (ЗОСН.)
  2.  Зарплата дополнительная (ЗДОП.)
  3.  Отчисления в фонд социального страхования (QСОЦ.)

ЗОСН. - это сумма расценок по всем операциям, ЗОСН.=694,92 руб.


Рассчитаем дополнительную заработную плату, в которую включается оплата за отпуск, выполнение государственных обязанностей, доплата и т.д. Дополнительную заработную плату принимают в размере 20% от основной заработной платы.

Рассчитаем отчисления в фонд социального страхования. Они принимаются в размере 34% от основной и дополнительной заработной платы.

4.2.3 Накладные расходы

Накладные расходы связаны с управлением и обслуживанием цеха предприятия. Накладные расходы - это косвенные расходы. Накладные расходы подразделяются на НЦЕХ. - цеховые накладные расходы и НЗАВ. - заводские накладные расходы. Они определяются в процентах от основной заработной платы, 26% для НЦЕХ. и 15% для НЗАВ..

Рассчитаем цеховые накладные расходы:

 

Рассчитаем заводские накладные расходы:


4.2.4 Калькуляция себестоимости

Для составления калькуляции производится расчет полной себестоимости по формуле:

где, СПР. - производственная себестоимость;

где, СЦЕХ. - цеховая себестоимость;

Рассчитаем внепроизводственные расходы. Они принимаются в размере 5% от производственной себестоимости.

Рассчитаем полную себестоимость:

 


Составим таблицу калькуляции:

    Таблица 32

№ п/п

Наименование затрат

Сумма

Затрат

(руб.)

% к итогу

Прямые затраты

1

Материалы

162,54

0,7

2

Полуфабрикаты

19721,05

84,74

3

Транспортно-заготовительные расходы

1988,36

8,54

4

Основная заработная плата основная

694,92

2,99

5

Дополнительная заработная плата

138,98

0,6

6

Отчисления в фонд социального страхования

283,53

1,22

Косвенные затраты

7

Цеховые накладные расходы

180,68

0,78

8

Цеховая себестоимость

23170,07

-

9

Заводские накладные расходы

104,24

0,45

10

Производственная себестоимость

23272,31

100

11

Внепроизводственные расходы

1163,61

4

12

Полная себестоимость

24435,92

104

% к итогу вычисляется из соотношения:

;   .

4.2.5 Анализ структуры себестоимости и пути снижения себестоимости

Исходя из структуры себестоимости мы видим, что наибольший процент составляют затраты на полуфабрикаты - 84,74 %. Это говорит о том что производство изделия получилось материалоемкое, а также нужно пересмотреть структуру управления цеха.

Для того чтобы снизить затраты по полуфабрикатам, необходимо направить следующие мероприятия в эти расходы:

  1.  Уменьшить затраты на полуфабрикаты;
  2.  Более экономично использовать материал;
  3.  Внедрять более экономичное оборудование и улучшить технологию.


Заключение

В ходе выполнения дипломного проекта был разработан локальный коммутатор аналоговых датчиков, который предназначен для сбора дискретных и оцифрованных сообщений и последующей выдачи их на телеметрическую систему. На этапе разработки схемы  электрической функциональной и схемы электрической структурной, установлены общие принципы функционирования составляющих блоков ЛКА. Учитывая основные параметры, влияющие на работу ЛКА, был произведен выбор элементной базы с обоснованием  критерий их подбора. На основе схемы электрической структурной разработана схема электрическая принципиальная локального коммутатора аналоговых датчиков. На основе схемы электрической принципиальной был разработан сборочный чертеж и был обеспечен надлежащий уровень качества изделия.

В экономической части дипломного проекта проведены все затраты на производство ЛКА.

В разделе охраны труда и окружающей среды были рассмотрены и приняты меры по оздоровлению воздушной среды при проведении пайки радиоэлементов ЛКА.

Локальный коммутатор аналоговых датчиков, разработанный в представленном дипломном проекте, полностью удовлетворяет требованиям технического задания.

В дальнейшем совершенствование ЛКА будет вестись в направлении улучшения уровня элементной базы, перспективных материалов и технологий.


Список литературы.

  1.  Методика расчета тепловых режимов и конструирования теплоотводов для полупроводниковых приборов. Савинов, В.П.; Гаврилов, Ю.А.
  2.  Ромаш Э.М. Источники вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры. М.: Радио и связь, 1981. 224 с. 
  3.  Справочник конструктора РЭА: Общие принципы конструирования /Под ред. Р.Г. Варламова, М.: Высшая школа., 1991, - 176 с.
  4.  Сборник:  «Нормативы времени для технического нормирования на электромонтажные и слесарно-сборочные работы», 1988.
  5.  Бобков Н. И., Голованова Т. В. «Охрана труда на ВЦ», МАИ, 1998.
  6.  Назаров А.В., Козырев Г.И. Современная телеметрия в теории и на практике Наука и Техника, Санкт-Петербург 2007г.
  7.  Техническое описание микросхемы Е5212ВВ0009.
  8.  Техническое описание микросхемы Е5212КП0004.
  9.  ЕСКД ГОСТ 2.105-95 Общие требования к текстовым документам.
  10.  ЕСКД ГОСТ 2.702-75 Правила выполнения электрических схем.
  11.   ГОСТ 27.003-90 Надежность в технике. Состав и общие правила задания требований по надежности.
  12.  ГОСТ 25122-82 Модульные уровни.


ВИП

КОМ

МУ

АЦП

УСМ

FT

KOД

НС

НФ

М

А

Г

И

С

Т

Р

А

Л

Ь

АДРЕС

Запрет

Подзаряд

Контр.АИМ1

АИМ2

И

Н

Ф

О

Р

М

А

Ц

И

Я

"Г/Д"

"Р/П"

N   прибора

6,25В

0Визм

+15В

-15В

+5В

Вх.1

Вх.64

*

*

*

*

*

*

*

*

*

*

АИМ1

 1

l(t)

Тср = ______

Комплектование

Контроль

Лужение

Формовка выводов

Контроль

Слесарно-сборочная

Формовка выводов

Лужение

Монтажная

Маркирование

Регулировка

Контроль

Контроль

0      0,1     0,2    0,3     0,4    0,5     0,6    0,7     0,8    0,9     1,0

для единичного производства

для серийного производства

для массового производства


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

78944. Формирование эмпирического метода исследования 26.5 KB
  Некоторый фрагмент действительности объективные события результаты относящиеся либо к объективной реальности факты действительности либо к сфере сознания и познания факты сознания. В научном познании факты играют двоякую роль: вопервых совокупность фактов образует эмпирическую основу для выдвижения гипотез и построения теорий; вовторых факты имеют решающее значение в подтверждении теорий если они соответствуют совокупности фактов или их опровержении если тут нет соответствия. При этом недопустимо выхватывать отдельные...
78945. Формирование рационал. метода исследования 30.5 KB
  Мышление осуществляющийся в ходе практики активный процесс обобщенного и опосредованного отражения действительности обеспечивающий раскрытие на основе чувственных данных ее закономерных связей и их выражение в системе абстракций понятий категорий и др. Человеческое мышление осуществляется в теснейшей связи с речью а его результаты фиксируются в языке как определенной знаковой системе которая может быть естественной или искусственной язык математики формальной логики химические формулы и т. Что такое мышление и каковы его основные...
78946. Общие проблемы структуры научного знания 26 KB
  С точки зрения взаимодействия объекта и субъекта научного познания последнее включает в себя четыре необходимых компонента в их единстве: а Субъект науки ключевой ее элемент: отдельный исследователь научное сообщество научный коллектив и т. в Система методов и приемов характерных для данной науки или научной дисциплины и обусловленных своеобразием их предметов. Выявление структуры науки в этом ее аспекте ставит проблему классификации наук. По предмету и методам познания выделяют науки о природе естествознание об обществе ...
78948. Роль государства в управлении научно-техническим потенциалом 43 KB
  Четко проступает ряд новых сформировавшихся за последние десятилетия тенденций во взаимоотношениях науки и государства внутри самой сферы науки между отдельными ее составляющими и наконец между наукой и обществом в целом. Государство выступает сегодня по отношению к науке по крайней мере в шести ипостасях: как законодатель устанавливающий фундаментальные правовые основы функционирования общества и в том числе его научнотехнической сферы; как один из основных источников финансирования научных исследований и разработок; как массовый...
78950. Этические проблемы науки 20 века 42.5 KB
  Этические проблемы науки 20 века. Этика науки Этика науки изучает нравственные основы научной деятельности.Этические проблемы науки начала ХХ1в. Этические проблемы науки рождались в связи с развитием физики биологии в частности генетики психологии.
78951. Правовое регулирование научной деятельности 38 KB
  Правовое регулирование научной деятельности Одним из фундаментальных вопросов современного общества является вопрос об отношении к интеллектуальному труду правовому механизму использования результатов такого труда и регулирования возникающих при этом правоотношений. Правовые аспекты интеллектуальной деятельности лежат в плоскости решения проблем распределения прав на ее результаты с необходимостью охраны и защиты интеллектуальных достижений. Продуктом умственной деятельности оказывается знание. №982 Об использовании результатов...
78952. Философия техники (фт), ее генезис, предмет и задачи 47 KB
  Философия техники фт ее генезис предмет и задачи. Проблема возникновения техники с разделением труда была поставлена Гегелем. Он показал важную роль техники в возникновении капитализма показал разрушительное воздействие машинного производства на человека.Ленк назвал Маркса первым философом техники.