43823

Расчет схемы лазерной охранной системы

Дипломная

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Но в любом случае охранное устройство на какой бы элементной базе не было построено состоит из двух модулей: приемник и передатчик. Схемное построения этих модулей могут быть различны, я в качестве темы для разработки взял схему охранной сигнализации которая обеспечивает контроль окружающего пространства с помощью лазерного луча.

Русский

2013-11-08

135.77 KB

14 чел.

Введение

С ростом благосостояния отдельная категория членов общества могут позволить себе приобретение дорогостоящих материальных ценностей. Боязнь потерять любимую игрушку заставляет людей изыскать средства её защиты.

В настоящие время промышленностью выпускается еще мало устройств  охранной сигнализации но цена этих устройств навсегда соответствует параметрам.

Поскольку устройство электронное то принцип действия практический одинаков: это разрыв электрической цепи при вторжение.

В качестве элемента обеспечивающего прерывания могут быть различные датчики: радио шлейф, реле, инфракрасный излучатель, лазерная указка.

Но в любом случае охранное устройство на какой бы  элементной базе не было построено состоит из двух модулей: приемник и передатчик. Схемное построения этих модулей могут быть различны, я в качестве темы для разработки взял схему охранной сигнализации которая обеспечивает контроль окружающего пространства с помощью лазерного луча.

Схемное построение сигнализации и выходной элемент преобразующий энергию датчика звуковой или световой сигнал обеспечивают различный радиус действия данной сигнализации.

Схема предложенная журналом Радио Мир №1 за 2010 год ( автор А.Лечкин, г.Рязань) и взятая за основу проекта предполагает сочетание звуковой и световой сигнализации.

1 Общая часть

1.1Анализ технического задания (ТЗ)

Основные документы, которые определяют конструкцию изделия ТЗ, схема электрическая принципиальная и перечень элементов.

Поскольку приемная и передающая части устройства должны быть разделении ( лазерная указка ) следовательно необходимо спроектировать два конструктивных модуля . уровень модульности 2 – блок, так как элементы схемы должны быть защищены корпусом от внешнего воздействия. Программа выпуска превышает 1500 штук, следовательно тип производства ориентировочный будет серийным и основным конструктивом должна быть печатная плата. Печатная плата должна быть минимальных размеров; её материалом может быть только стеклотекстолит фольгированый поскольку в основе схемы лежит микросхема с шагом установки выводов 2,5 мм а материалом корпуса может быть только пластмасса. Напряжения питания 9В особых требований к электрическим параметрам материала корпуса быть не может, но пластмасса должна обладать минимальным вода поглощением низким процентом усадки высокой текучестью и минимальной температурой расплава при обеспечение достаточной жесткости. Этими свойствами обладает полистирол и его сополимеры. Серийный тип производства предполагает выпуск изделия в партиях, использования универсального и периодично специализированного оборудования, технического нормирования детальных разработок маршрутных и операционных карт, инструмента специализированного.

1.2 Перечень технических требований к устройству.  

Большое количество различных по конструктивным решения и выполняющих аналогичные функции устройств на рынке РЕА требуют внимательного анализа эксплуатационных и экономических показателей

для потребителя. Основой для определения перечня эксплуатационных экономических показателей является техническое задание. Основные показатели устройства сведены в таблицу 1.

Таблица 1

Наименование параметра

Параметр

Электрические

Напряжение питания, В

Ток потребления в дежурном режиме mA

10

Ток потребления сигнала в режиме тревоги при напряжение 9В, mA

100

Время передачи сигнала тревоги, сек

2-3

Мощность излучения, мккд

900

Конструктивно-технологические

Категория аппарата

многоразовое

Класс

наземный

Группа

стационарная

Метод компоновки

Функционально-узловой

Габаритные размеры, мм

45*60*30

Вид монтажа

Печатный в отверстие

Коэффициент заполнения печатной платы

Не менее 0,3

Коэффициент заполнения объёма

Не более 0,5

Энергоёмкость Вт/мм3

Не более 0,1*10-3

Коэффициент использования типовых технологических отверстий на печатной плате

Не менее 0,4

Коэффициент использования типа номиналов отверстий на печатной плате

Не менее 0,5

Продолжение таблицы 1

Наименование параметра

Параметр

Коэффициент автоматизации технологических процессов

Не менее 0,7

Эргономические

Форма корпуса

Параллелепипед

Материал корпуса

Пластмасса

1.3Обзор аналогичных конструкторских решений

Существуют множество конструкторских решений для реализации функций охранной сигнализации. Простейшая схема – релейная. Она представлена на рис1.

   Рисунок 1

      Релейные схемы очень просты и надежны так как содержат малое количество элементов, но нормальная работа реле требует шунтирования электролитическим конденсатором номиналом до 100 мкФ*40В и питание должно быть только переменное, то есть через все помещение необходимо выполнить прокладку проводов питания.

     Более сложны в схемотехническом решение охранные сигнализации с использованием ИК – сигналов. В устройствах подобного типа прерывание инфракрасного ИК – луча включает сигнализацию. Передатчик такого устройства работает на частоте 36…38 кГц. Данной схеме обязательно является использование инфра красного датчика на интегральной схеме серии 555.

    Схемы подобного типа имеют боковое излучение светодиода и требуют дополнительного экрана в виде фольги. Схема подобного типа изображена на рисунке 2.

         Рисунок 2

     Сигнализация представлена на рис 1 и 2 на выходе имеют как звуковую так и световую сигнализации. Это хорошо когда хозяин находится не далеко от охраняемого объекта. Радиус оповещения лежит в пределах нескольких метров. Более оптимальный вариант это применение охранной сигнализации с использованием мобильного телефона то есть GSM сигнализация. Каждый пользователь устанавливает себе сигнализацию, которую удовлетворяет его требованием к ней и стоимостью. Но какие бы хитроумные способы обнаружение нарушителей не использовалось злоумышленник всегда найдет способы его обезвредить. Одним из современных хитроумных способом является контроль окружающего пространства с помощью лазерного луча схема которого и является темой для разработки.

2 Функциональное проектирование

2.1 Принцип работы схемы.

     Лазерная охранная система состоит из двух модулей: передатчика и приемника. Передатчик генерирует короткие импульсы лазерного излучения, а приемник их принимает. Передатчик приемник располагают на некотором расстояние, обеспечивая необходимую зону контроля. Если объект (человек) пересечет невидимый визуально лазерный луч и прервет его, сработает

сигнализация, и раздается звуковой сигнал.

2.2 Описание работы схемы передатчика

     Схема передатчика приведена на рис. 1. Передатчик состоит из триггера на элементах DD1.1, DD1.2, генератора коротких импульсов на DD1.3, DD1.4 и силового ключа на транзисторе VT1. Питание всей схемы и лазерной указки обеспечивает 5 – вольтовой стабилизатор на микросхеме DA1.

    После включения питания триггер на DD1.1, DD1.2 устанавливается цепочкой C1 – R2 в положение выключено. Это происходит потому, что при заряде конденсатора С1 через резистор R2 на вывод 6 элемента DD1.2 поступает импульс логического “0”. На выходе 3 элемента DD1.1 устанавливается “0”, поэтому генератор на DD1.3 и DD1.4 заблокирован. На выходе 4 DD1.2 – “1”, и светодиод HL1 включен. Этот светодиод сигнализирует о выключенном состоянии лазерной указки EL1.

Нажатие на кнопку SB1 изменяет уровень на входе 1 элемента DD1.1 и переключает триггер в противоположное состояние . Светодиод HL2 зажигается, сигнализируя о включении. На выходе 3 DD1.1 устанавливается “1”, которая запускает генератор на DD1.3 и DD1.4 последовательность коротких импульсов поступает на затвор полевого транзистора  VT1, который управляет работой лазерной указки. Луч лазерной указки, промоделированный частотой генератора, излучается в пространство.

Чтобы выключить лазерную указку TL1, нужно нажать кнопку SB2. При этом отрицательный импульс поступает на вывод 6 DD1.2. Низкий уровень с выхода 3 DD1.1. подается на вход генератора и блокирует его. На выходе 11 DD1.4 - “0”, транзистор VT1 закрывается, цепь питания лазерной указки обесточивается, и излучение прекращается. Необходимо помнить, что выключение указки при работающем приемнике приведет к срабатыванию сирены. Чтобы опять включить указку нужно снова нажать кнопку SB1.   

2.3 Описание работы схемы приемника.

     Схема приемника приведена на рис 4. Для регистрации лазерного излучения используется обычный светодиод типа АЛ307Б, работающий в режиме фотоэлемента. При попадание лазерного излучения на кристалл светодиода VD1 на его выводах появляется напряжение, которое усиливается транзистором VT1. Высокий потенциал снимается с коллектора транзистора и поступает на вход 1 триггера на элементах DD1.1, DD1.2. Этот потенциал не оказывает на триггер никакого воздействия.

После включения питания заряжается конденсатор С2 через резистор R3, и низкий уровень на входе 6 DD1.2 во время заряда устанавливает триггер в состояние “0” на выходе 3 DD1.1. При этом  на выходе 4 DD1.2 – “1”, и светодиод HL1 зажигается. Он индицирует исходное состояние триггера.

      Пропадание лазерного излучения даже на короткое время приводит к появлению низкого уровня на коллекторе VT1 и переключению триггера в противоположное состояние. Светодиод HL1 гаснет, и на выходе 3 DD1.1 появляется “1”. Поступая на вывод 9 генератора на элементе DD1.3, она запускает его, и на выходе 10 DD1.3 появляется импульсная последовательность.

     Импульсы  тока  периодически открывают и закрывают диод VD2, блокируя или запуская второй генератор на элементе DD1.4.

     Второй генератор работает на более высокой частоте, и на его выходе 11 появляются модулированные высокочастотные колебания. Эти колебания поступают на затвор полевого транзистора VT2, который управляет пьезокерамическим звука излучателем BF1. Выключить звуковое оповещение можно с помощью кнопки SB1. Нажатие кнопки вызовет

переключение триггера в противоположное состояние с нулевым уровнем на выходе 3 DD1.1, который заблокирует генераторы DD1.3, DD1.4 и закроет транзистор VT2. Звука излучатель будет обеспечен, а приемник установится в исходное состояние.

2.4 Функциональный обзор электрической схемы приемника.

     Уменьшить затраты на разработку, освоение производства, обеспечить совместимость аппаратурных решений с одновременным повышением качества и надежности позволяет использование модульного принципа конструирования. Модульный принцип предполагает разукрупнение электрической схемы на функциональные узлы которые выполняют определенные функции. Модульный принцип конструирования еще называют функционально узловым методом. Анализируя схему выделяю отдельные функциональные узлы которые лежат в основе устройства и уясняю взаимное влияние типовых электрических магнитных и электра  магнитных помех влияние которых необходимо учитывать при выполнение компоновочных схем устройств. Схема электрическая структурная приемника выполнена самостоятельным элементом. На ее основе выделен основной конструктов приемника – печатная плата, на которой каждый функциональный узел является законченным. Точки соединения элементов основного конструктива с элементами которые находятся за его пределами на схеме электрической прономерованы а конструктив обозначен штрих пунктирной линией.

Структурная схема приемника состоит из следующих основных узлов

Приёмник

Усилитель

Цепь регулировки

чувствительности     

                 

Фильтр

Триггер

Частоту задающая

цепь

Цепь индикации

Генератор импульсов f1

Частоту задающую

цепь

Защита от

переполюсовки                              

- он представлен обычным светодиодом типа

АЛ307Б работающим в режиме фото элемента

- он представлен кремневым транзистором

p-n-p типа маломощным высокочастотным

импортным марки ВС557

-включена в коллекторную цепь усилителя и

представлена построечным R1 и метало окисным резистором R2.

-фильтр представлен керамическим низковольтным конденсатором С1 который согласует

усилитель с триггером.

- он представлен двумя каскадами микросхемы К561ТЛ1.

-это постоянный метало окисный резистор R3

типа С2-33 и керамический конденсатор С2,

в цепи которых установлена кнопка сброс”.

-представлена постоянным метало окисным

резистором R4 ограничивающим ток светодиода HL1 типа L5013SRT который индицирует исходные триггера.

-представлен третьим элементом

микросхемы DD1-K561ТЛ1

-это резистор метало окисный постоянный R5 и керамический конденсатор С4. Эти элементы

формируют начальную частоту импульсов первого генератора.

-это диод типа 1N4148 который пропускает

импульсы только одной полярности

блокируя или запуская второй генератор

на элементе D1.4.

Генератор модули-

рованных колебаний f2                 

Частоту задающую

цепь                        

Блок управления

Исполнительное

устройство    

Фильтр                                    

-представлен последним каскадом микросхемы, который работает на более высокой частоте, то есть на его выходе формируется модулирование высокочастотные колебания.

-представлена резистором R6 и конденсатором С6, которые задают частоту модулированных колебаний.

-представлен полевым транзистором VT2

типа КП505А, который управляет работой

исполнительного устройства – пьезокерамического звука-излучателя BF1.

-представлено звука излучателем ЗП-25.

Источник питания гальваническая батарея типа Крона с напряжением 9В.

-фильтрация питающего напряжения осуществляется параллельно включенными электролитическим конденсатором С5 и керамическим С3.

Выключить питание можно посредством тумблера SA1. Выключается звуковое оповещение с помощью кнопки SB1 – Сброс. Готовность к работе устройства осуществляется переводом джемпера в положение Вкл тумблера SA1.    

2.5 Определение надежности устройства .

Надежность свойство изделия выполнять задание функции в определенных условиях эксплуатации при сохранении значений основных параметров в заранее установленных пределах.

   Надежность – это физические свойства изделия, которое зависит от количества, и качества входящих в него элементов, а также от условий, в которых он эксплуатируется.

Определение надежности заключается в определение числовых показателей P(t), Тср по известным интенсивностям отказов комплектующих Электра-

радио элементов. При этом считают, что выход из строя, какого либо элемента приводит к выходу из строя всего устройства. Данный, по интенсивностям отказов свожу в таблицу 2.

Таблица 2.

Название элемента

Λ*10-6, 1/час

Количество, n

Λ*10-6 * n, 1/ час

Передатчик

Микросхема К561

0.1

1

0.1

Транзистор КП505

0.05

1

0.05

Микросхема 78L05

0.1

1

1

Указка лазерная

0.01

1

0.1

Диод излучающий

0.25

2

0.5

Резисторы

0.04

6

0.24

Конденсаторы, электролиты

0.2

2

0.4

Конденсаторы, керамические

0.05

3

0.15

Диод 1N4148

0.02

1

0.02

Коммутационные изделия

0.2

4

0.8

Источник питания

0.8

1

0.8

4.16*10-6

Тср = 240385

Название элемента

Λ*10-6, 1/час

Количество, n

Λ*10-6 * n, 1/ час

Приемник

Микросхема К561

0.1

1

0.1

Транзистор КП505

0.05

1

0.05

Пьеза излучатель

0.05

1

0.05

Транзистор ВС557

0.25

1

0.25

Диод излучающий

0.25

2

0.5

Диод 1N4148

0.02

1

0.02

Конденсатор, электролит

0.2

1

0.2

Конденсаторы, керамические

0.05

5

0.25

Резистор постоянный

0.01

5

0.05

Резистор построечный

0.04

1

0.04

Коммутационные изделия

0.2

6

1.2

Источник питания

0.8

1

0.8

3.51*10-6

Тср =284900

Паяные соединения

0.005

137

0.685

Λ изд = (3.51+ 0.685+4.16)*10-6=8.36*10-6

Время средней наработке на отказ выделяю по формуле

Тср = 1 / λизд

Тср = 1 / 8.36*10-6 = 119617 часов

Полученная величина значительно превышает величину, заданную по ТЗ. Следовательно, изделие имеет высокую степень надежности, и в корректировке элементов схемы электрической принципиальной нет необходимости.

Для построения графика зависимости вероятности безотказной работы от времени временной диапазон Тср разбиваю на пять часовых диапазонов и для каждого диапазона определяю вероятность безотказной работы по формуле:                                 

P(t) = e- Λt

где е – основание натурального логарифма.

Определенные данные свожу в таблицу 3

Таблица 3

T,час

20000

40000

60000

80000

100000

P(t)

0.92

0.59

0.41

0.25

0.17

По данным таблицы строю график зависимости P(t) = ƒ(t), которая представлена на рисунке 3

Рисунок 3

3 Конструкторское проектирование

3.1 Обзор элементной базы.

     Анализируя перечень элементов, прихожу к выводу, что в состав схемы входят постоянные конденсаторы керамические типа К10 – 7в имеющие проволочные выводы, толщина выводов лежит в приделах 0,6 мм, в состав схемы входит 1 электролит это конденсатор К50 – 6, так же имеющий проволочные выводи диаметр 0,6 мм. Установочные размеры конденсаторов

заложены в конструкции и лежат в пределах 5,0; 10,0.

Используемая микросхема типа К561 так же имеет выводы но ленточные

размером 3*0,5. Корпус микросхемы типовой и установочные размеры так же типовые установление шагом 2,5 мм.

Все резисторы так же имеют выводы: R1 – ленточные, прочие – проволочные. Установочный размер R1 типовой, а поскольку все оставшиеся резисторы типа С2 – 33 имеют одинаковую мощность рассеивания то их установочные размеры определяю по формуле:  

Lуст = Lк+6dв

Lуст = 6,2+6*0,6=9,8

Для резисторов С2 – 33 – 0,125 принимаю установочный размер кратный шагу координатной сетки равный 10 мм.

Переключатели, разъемы и излучающий диод так же имеют проволочные или ленточные выводы, имеющие типовой установочный размер.

Применяемые транзисторы так же имеют проволочные выводы диаметром не более 0,6 мм.

 Диод VD2 имеет так же осиальные проволочные выводы диаметром 0,5 мм и его установочный размер определяется согласно выше приведенной формулы:

Lуст=3,8+6*0,5=6,8

Принимаю установочный размер для диода VD2 – 7,5 мм.

     Анализ показал, что все элементы, входящие в плату приемника, как и в плату передатчика имеет либо радиальные, либо осиальные выводы, либо ленточные либо проволочные, значит, изготовление печатной платы будет использовать технологию в отверстие.

3.2 Расчет габаритных размеров печатной платы

     Проектируемый прибор  ( приемник ) состоит из двух функциональных узлов:  платы и корпуса. Расчет для платы передатчика аналогичен.

     Расчет печатной платы производится на основании размеров радиоэлементов элементной базы.

     Сначала определим габаритные размеры печатной платы, результаты расчетов заносим в таблицу 1.

Таблица 1.

Наимено-

вание

Коли-

чество

Размеры, мм

S эл.

L

B (D)

H

d выв

dотв

L уст

Микросхема

1

17,5

7,5

4,6

0,3*0,45

0,8

2,5

131,25

131,25

Фотоэлемент

1

-

5,1

7,8

0,3*0,45

0,8

5

26,04

26,04

Резисторы

5

6,2

2,2

-

0,6

0,8

10

22

110

Резистор СП

1

14,8

3,8

14,6

0,3*0,42

0,8

5

56,24

56,24

Транзисторы

2

8,2

3,6

7,6

0,6

0,8

2,5

29,52

59,04

Диод АЛ307

1

-

4,9

3,8

0,3*0,5

0,8

2,5

24,01

24,01

Диод

1

3,8

2,3

-

0,4

0,8

7,5

28,5

28,5

Наимено-

вание

Коли-

чество

Размеры, мм

S эл.

L

B (D)

H

d выв

dотв

L уст

Клемник

2

10

3,8

8

0,6

0,8

5,0

38,76

77,52

Переключ

SA 1

1

11

5

8,6

0,6

0,8

2,5

55

55

Переключ

SA2

1

7,8

3,6

7,6

0,6

0,8

2,5

28,08

28,08

Кнопка

1

6,1

4,2

6,7

0,6

0,8

5,0

25,62

25,62

Конденсатор

К50 - 6

1

-

4,1

5,8

0,5

0,8

2,5

16,81

16,81

Конденсатор

С1, С6

2

7,2

3,8

6,4

0,6

0,8

5

27,36

54,72

Конденсатор

С2, С3, С4

3

4,8

2,8

4,2

0,5

0,8

2,5

13,44

40,32

733,15

   Размеры печатных плат не ограничиваются только размерами элементов, которые установлены на них. Необходимо так же учесть все связи между элементами в соответствии со схемой электрической принципиальной.

    Электрические связи определяются в соответствии с алгоритмом связи, который приведен ниже:

VD1/+ – VT

VD1/+ – DD/14

VD1/+ – R3/1

VD1/+ – C3/1

VD1/+ – C5/+

VD1/+ – SA1/1

VD1/+ – SA2/1

VD1/- – VT1/б

VT1/к – R1/1

VT1/к – C1/1

VT1/к – DD1/1

R3/2 – SB1/2

R3/2 – C2/2

R3/2 – DD1/6

C3/2 –

C5/- –

SA1/2 – X1/1

SA2/2 – X2/1

X1/2 –

X2/2 – VT2/c

R1/2 – R2/1

R1/2 – R1/у

R2/2 –

R2/2 – C1/2

C2/1 – DD1/7

C2/1 – SB1/1

DD1/2 – DD1/4

DD1/2 – R4/1

DD1/3 – DD1/5

DD1/3 – DD1/9

DD1/8 – R5/1

DD1/8 – C4/1

DD1/10 – R5/2

DD1/10 – VD2/+

C4/2 –

VD2/2 – DD1/12

VD2/2 – DD1/13

VD2/2 – C6/2

VD2/2 – R6/1

C6/1 –

DD1/11 – R6/2

DD1/11 – VT2/з

VT1/и

Практика показала, что с учета всех связей расчетную величину габаритов платы необходимо увеличить. Для увеличения используют коэффициент заполнения, который лежит в приделах 0,3 – 0,6. Коэффициент заполнения тем меньше, чем больше в составе схемы микросхем имеющих большое количество связей. Принимаю коэффициент заполнения равный 0,5.  

Расчетную площадь платы определяю по формуле:

Sр = Sсумзап

Sр = 733,15/0,5 = 1466,3

Исходя из расчета можно сделать вывод что если плату сделать квадратной   ( наиболее технологическая форма ) то сторона этого квадрата будет равна √1446 = 38.

Полученная величина не кратна 2,5 мм , шагу координатной сетки поэтому сторону квадрата можно принять равной 40 мм , и габаритный размер платы определится как 40*40*1,5. Практическая компоновка ( графическая ) дала размеры 30*45*1,5 . Значит коэффициент заполнения печатной платы выше чем по ТЗ.

3.3 Расчет проводящего рисунка.

Расчет проводящего рисунка  состоит из расчета возможности проведения дорожки в узком месте, и определения диаметра контактных площадок, ширины дорожек , и расстояния между ними.

  - Расчет ширины дорожек.

Ширину дорожек определяем ориентируясь по максимальному току протекающему в блоке , расчет производим для  цепи диода VD1. Для расчета берём проводники, в которых протекает максимальное значение тока.  Максимальный ток протекающий в блоке , в цепи диода  150мА ( параметры диода ) . С учетом коэффициента нагрузки ( для полупроводников 0,6 максимум )  величина тока в цепи диода составит 90 – 100 мА.

Ширину дорожек , учитывая ток протекающий через поперечный разрез , рассчитываем по формуле:

b = I/а*j

где bширина дорожи , мм

Iток, А

а – толщина фольги , мм

j – плотность тока , 25А/мм2

b = 0.1/25*0,035 = 0.11

      Расчетная величина близка к 5 классу точности но выполнение проводящего рисунка по технологии 5 го класса точности очень сложна , по этому класс точности принимаю 3 – й .

    Ширина дорожки и расстояние между дорожками составит 0,25 мм , с учетом принятых параметров запас по току имеем :

К=0,25/0,11=2,3.

  Напряжение питания 9 В , а стеклотекстолит имеет пробивное напряжение 30 В/ мм . Следовательно запас по напряжению имеем:

Кu = 30/9 = 3,3 .

   3.4 Компоновка изделия

   Используя функционально узловой метод проектирования, все основные функциональные узлы были скомпонованы на печатной плате. Печатная плата имеет размеры 30*45 мм, и поскольку величина прогиба для основания печатной платы дается на длину 100 мм, считаю что дополнительного механического крепления плата может не иметь, по этому плата крепится в одном из отсеков корпуса за счёт силы трения, с выступами сформованными в корпусе. В крышке корпуса, отлитые конструктивные элементы не позволят плате перемещаются вертикальной плоскости. Отсек с печатной платой накрывается крышкой, в которой закреплен пезо излучатель BF1. В крышки для уменьшения звукового сопротивления выполнены отверстия. Элемент BF1 собственным кабелем соединяется соответствующими точками на плате. Крышка над платой фиксируется двумя само нарезными винтами. Углубление подголовки винтов заполняется пломбировочной мастикой.

Второй отсек корпуса изолирован от электронной части устройства и предназначен для установки элемента питания. Элемент питания соединяется со стандартной контактной группой, предназначенной для подсоединение к конкретному элементу питания.

Через отверстие в перегородке протягиваются проводники контактной группы к отсеку с платой питания. Отсек питания закрывается задвижкой с фиксирующими элементами.

Корпус может быть установлен в любом потайном месте. Крепление осуществляется посредством двух шурупов диаметром 2,5 мм.

Компоновка всего прибора (приемника) представлена самостоятельным документом в виде сборочного чертежа СПКР432012.003СБ.

Компоновка приемника определила его размеры в приделах 70*68*25 мм.

Компоновка передатчика аналогична.

3.5 Обоснование конструкционных материалов и покрытий

Печатная плата изготавливается из стеклотекстолита фольгированого

СФ-1-35-1,5 (ГОСТ 12652-73), который представляет собой высокопрочную слоистую пластмассу. В основе лежит стекловолокно пропитание бакелитовой смолой. В зависимости от состава смолы различают 2 класса  прочности: 2,3 (для стеклотекстолита). Этот материал обладает высокой прочностью, упругостью, теплостойкостью, а также он хороший диэлектрик, выпускают в виде листов, толщиной 0,5…3 мм. Параметры фольгированого стеклотекстолита приведена в таблице   .

Таблица

Название

Плотность

Фольги,

г/см

Вода поглощение

%

Tg

Eл

Мощность

Кв/мм

Диэл

прониц

Ударная

Прочн.

Кг/м

Стекло-

текстолит

СФ-35-1,5

1,6 - 1,8

0,05 - 0,1

0,01-

0,1

10 - 12

7,5-8,0

50 - 200

В качестве припоя используется припой ПОС61, его химический состав:

Sn-61; Pb-38,1; Sb-0,8; Bi-0,1. Температура его плавления порядка 190°С.

Это низко температурный припой, не допускающий перегрева полупроводниковых изделий при пайке.

В качестве покрытия печатной платы применяю на основе покрытия. Хим.М.М25.О-С(66)10-15опл. Данные покрытие состоит из химически чистой меди покрытой оловом и свинцом. Покрытие многослойное, но оно обеспечивает высокую адгезию с медной фольгой платы и минимальное переходное сопротивление при пайке припоем ПОС61.

Основными параметрами при выборе конструкционного материала корпуса является:  простота обработки, низкая стоимость и рабочая температура при изготовлении. Поскольку в ТЗ оговорен объем партии, следовательно производство будет серийное а при серийном производстве наиболее оптимальным для изготовления корпуса является полистирол либо его любой сополимер. Полистирол обладает хорошими механическими свойствами, легко поддается механической обработке, имеет хорошие изоляционные свойства, малый вес и малую стоимость. При обработке температура формы не превышает 60°С, а температура расплава чуть больше 80°С. Полистирол не нуждается в электрохимической и механической защите, маркировка на этом материале выполняется литьем.

Полистирол – органическое аморфное вещество, бесцветное, прозрачное, выпускается в виде гранул, легко поддается окраски, стойко сохраняет цвет, устойчив к воздействию ионизирующего излучения, растворяется в бензоле.

Недостаток полистирола: горюч, хрупок, склонен с старению, его основные параметры приведены в таблице  .

Таблица

Параметр

Характеристика параметру

Удлинение при разрыве, %

1…..5

Электрическая стоимость, мВ/м3

20…25

Удельный вес, г/см3

1,05….1,07

Допустимая прочность при

Растяжении кг/см3

350…600

Удельная ударная вязкость кг*см/см2

6….9

Диэлектрическая проницаемость при

5 Гц та t0 = 20°С

2,5…2,8

Впитывание влаги за 24 год. %

0,00…0,07

Рабочая температура, °С

-20…25

 

       Поскольку материал нужен для изготовления корпуса, полистирол, которому свойственная высокая текучесть и малая усадка при литье, облегчает переработку материала при изготовлении изделий, то есть целесообразно использовать именно полистирол.

        Рекомендуется детали корпуса изготовлять литье под  давлением.

4 Технологическое проектирование

4.1 Определение типа производства.

Тип производства это комплексная характеристика организационно – технического уровня производства которая охватывает номенклатуру продукции, объем производства, выпуск однотипной продукции, характер загрузки рабочих мест, квалификацию работников, себестоимость продукции.

По типам производства подразумевают степень постоянной загрузки рабочих мест одинаковой работой и связана с ней особенностью в экономике.

В зависимости от степени загрузки рабочих мест, которые обуславливаются масштабом и трудоемкостью производства, различают такие типы производства: единичное серийное и массовое.

Единичное производство характеризуется наличием значительного незавершенного производства и отсутствием закрепление операций за

рабочими местами. Единичное производства характеризуется высокой себестоимостью продукции которая выпускается и длительным производственным циклом.

Серийное производство характеризуется высокой номенклатурой изделий, но меньший чем в единичном. Как правило, изготовление значительной части продукции в условиях серийного производства периодический повторяется на протяжение года или ряда лет что дает возможность организовать выпуск продукции на технологично специализированных участках.

Массовое производство характеризуется изготовлением отдельных видов продукции в большом количестве на узко специализированных рабочих местах на протяжение длительного периода.

Тип производства можно определить по коэффициенту загрузки оборудования по формуле :

K = Ф/Т*N

где Ф – месячный фонд времени

Т – трудоемкость изготовления одного изделия

N – месячный объем партии.

Согласно ТЗ трудоемкость не превышает одного норма часа; объем партии 75 штук . При односменной работе коэффициент загрузки оборудования определяю следующим образом:

К = 20*8/1*75 = 2.1

что соответствует крупно серийному типу производства.

Крупносерийный тип производства характеризуется периодичностью повторяемости партии, универсальным и периодично специализированным оборудованием, специализированным инструментом и детальной

разработкой маршрутных и операционных карт.

Выбор конкретного типа производства не исключает возможности организации в его подразделениях производственного процесса по другому типу.

4.2 Определение структуры сборки.

Исходными данными для построения структуры изделия служат: сборочные чертежи и их спецификации. Структура сборки как приемной части так и передающей части практический идентичны. На рисунке изображена структура сборки приемника.

Приемник

Крышка отсека             Основание                 Крышка

Пьеза излучатель

Кабель                          Плата                        Винт

Диод излучающий

Выключатель кнопочный

Конденсаторы К 50 – 6

К 10 – 7В

Клемник

Микросхема

Микро выключатель

Джемпер

Резисторы С2 – 33

Резистор СП3 – 26

Фотоэлемент

Анализируя структуру, прихожу к выводу, что тип сборки “с базовой  деталью”. Схема с базовой деталью является более трудоемкой, но она наглядна и отражает временную последовательность процесса сборки. Базовой деталью является основание. Разработанная схема сборки позволяет проанализировать перечень операций с учетом технико-экономических показателей и выбрать оптимальный с технической и организационной точек зрения технологический процесс сборки и монтажа изделия.

4.3 Определение типа технологического процесса

За организацию производства различают:

-     единичный технологический процесс, это процесс изготовления или ремонта изделия одного наименования типоразмера и изготовления независимо от типа производства.

-     типовой технологический процесс - это процесс изготовления группы изделий с общими конструктивными и технологическими признаками.

-      групповой технологический процесс – изготовления группы изделий с разними конструктивными, но общими технологическими признаками.

В основе устройства лежит печатная плата – радиоэлектронный модуль первого уровня (РЭМ-1). Печатная плата устанавливается в корпус, то есть создается радиоэлектронный модуль второго уровня. Перечисленные устройства являются типовыми для которых характерны типовые технологические процессы в соответствие с таблицей  .

Табл.

Модуль 1 уровня

Модуль 2 уровня

Входной контроль и терма

тренировка

Сборка корпуса

Подготовка ЭРЭ и печатных

Плат к монтажу

Установка переключателей соединителей и установочных изделий

Установка деталей и ЭРЭ на печатную плату

Подготовка проводов кабелей жгутов

Флюсование пайка

Установка и монтаж жгутов

Очистка

Установка составных частей

Установка и пайка соединителей

Монтаж блока

Регулировка ремонт

Контроль

Стопорение резьбовых соединений

Регулировка ремонт

Влага защита (при необходимости)

Контроль

Контроль

Термотренировка

Контроль

Анализируя определения типов производства и данных таблице прихожу к выводу что технологический процесс единичный ( изготовление изделие одного наименование и типа размеры ), выполнены на базе типового то есть все операции характерны для любой печатной платы и для любого блока с незначительной корректировкой.

4.4 Определение структуры технологического процесса и его нормирование

Процесс проектирования технологического процесса сборки и монтажа выполняется в три этапа:

1 этап:

- выполнение не разъемных соединений

- установка деталей

- сборка подвижных частей узлов

- контроль сборки и монтажа

2 этап:

- заготовительные операции ( подготовка кабелей, жгутов и выводов ЭРЭ )

- установка навесных элементов

- узловая сборка и электрические соединения

- контроль и регулировка

3 этап

- выполнение общей сборки

По аналогии с определенной схемы сборки определяю основные операции, и время его выполнения данные свожу в таблицу  .

Табл

Операции

Трудоемкость, мин

Распаковка

2,0

Входной контроль

2,2

Комплектовочные

3,1

Подготовительные

2,8

Разконсервация

1,4

Монтажные ( проверка на пайку)

1,5

Контрольные

2,0

Монтажные 1

1,8

Монтажные 2

1,3

Монтажные 3

0,7

Монтажные 4

1,9

Монтажные (флюсование и пайка)

2,6

Промывка

0,6

Контроль визуальный

1,4

Упаковка

0,6

Транспортировка

3,4

                                                                              Итого 29,4 мин.

Перечень операций и трудоемкость составлены для сборки монтажа РЭМ1.

Самой трудоемкой операции в сборке и монтаже блока является регулировка и терма тренировка, считаю что на эти операции будет затрачено не более 30% от сборки монтажа РЭМ1. Следовательно, общая трудоемкость составит

29,4+29,4*0,3=38,12 мин, что составит 0,64 н/час что значительно лучше чем заданно по ТЗ.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

70884. Психологические проблемы взаимодействия преподавателя и студента в классе; демократия и дисциплина 114.5 KB
  Студенты будут изучать то что они хотят знать и будут иметь трудности в усвоении материала который им не интересен. Студенты учатся все время то они изучает шаг степа в новом танце то иерархию в вузе то стратегию футбола и другие более или менее сложные вещи.
70885. Нетрадиционные методы преподавания общественных дисциплин 105.5 KB
  Нетрадиционные методы преподавания общественных дисциплин Использование опросов общественного мнения для повышения интереса студентов к обучению Приглашение общественно-политических деятелей на занятия. Это предполагает элементарную подготовленность студентов в вопросах методики социологических опросов.
70886. Использование лекции в преподавании правоведческих дисциплин 124.5 KB
  Лекция была и остается важнейшей частью учебного процесса и формой изложения учебного материала во всем мире. Существуют разные точки зрения на определение сущности лекции. Так, Вернер и Дикинсон определяли лекцию «как обучающую технику, с помощью которой представлен устный дискурс какого-либо предмета»...
70887. Перспективы создания конкурентной среды в Республике Казахстан 474.5 KB
  1 Проблема развития конкуренции и антимонопольная политика в РК 59 3. Ключевым понятием выражающим сущность рыночных отношений является понятие конкуренции competition . Благодаря экономической свободе сопутствующей ей конкуренции рыночная экономика превосходит командноадминистративную в которой конкуренции нет места. Положительные стороны конкуренции: конкуренция заставляет постоянно искать и использовать в производстве новые возможности; конкуренция требует совершенствовать технику и технологии; конкуренция стимулирует...
70888. Граждане как субъекты гражданского права. Гражданские правоотношения 275 KB
  В современном мире общепризнанным является взгляд на права человека как универсальную категорию отражающую наднациональные общечеловеческие требования и стандарты в области свободы личности. В этом плане права человека являются не государственно-правовой конкретно-юридической категорией...
70889. ЦЕНОВАЯ ПОЛИТИКА ОРГАНИЗАЦИИ И МЕРОПРИЯТИЯ ПО ЕЕ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЮ 1005.5 KB
  Целью дипломной работы является на примере предприятия ЧУП «Гроднотурист» провести анализ ценовой политики гостиничного бизнеса и разработать мероприятия по ее совершенствованию. Для реализации цели выделены следующие задачи: определить сущность и специфику гостиничного бизнеса...
70890. Анализ использования трудовых ресурсов в ЗАО «Дельта» 1.28 MB
  Для изучения данной темы последовательно рассмотрим использование трудовых ресурсов на основе: анализа численности и движения рабочей силы; анализа использования рабочего времени; анализ эффективности использования трудовых ресурсов. Достижение цели возможно при постановке...
70891. Правила оформления документации при передаче дел в архив 176 KB
  Формирование исполненных документов в дела в организации осуществляется в течение всего делопроизводственного года в соответствии с утвержденной на данный год номенклатурой дел. С начала делопроизводственного года должны быть оформлены обложки дела по правилам оговоренных...