Установка для комплексного исследования деградации гетероструктур светодиодов

Конструкторский анализ элементной базы состоит в определении: массы, габаритных размеров, установочной площади Si, диаметра выводов dв ЭРЭ.

Масса и габаритные размеры применяемых компонентов влияют на выбор варианта и места установки ЭРЭ и способа его дополнительного крепления.

Диаметры выводов ЭРЭ необходимы для расчета диаметров монтажных отверстий.

Габаритные размеры, а точнее установочные площади, позволяют предварительно оценить площадь ПП.

Установочная площадь Si ЭРЭ вычисляется по формуле:

Si = 1,3•L•B

где L и В - длина и ширина ЭРЭ по установочным размерам, в соответствии с вариантом установки по ОСТ 4.010.030-81.

Поскольку, в общем случае, Si может определяться длиной и высотой ЭРЭ, шириной и высотой или вариантом расположения на плате (рисунок 4.4) и иметь при этом разные значения, то желательно определять минимальную и максимальную установочные площади. [24]

Рисунок 3.4 - Влияние варианта установки ЭРЭ на установочную площадь

Согласно рисунку 4.4 установочная площадь Si вычисляется по формулам:

Si = 1,3•D2

Si = 1,3•H•D

Конденсаторы, резисторы, диоды, диодный мост, устанавливаем по варианту Iа (рисунок 3.5).

Рисунок 3.5 - Вариант Iа

Транзистор VT2 устанавливаем по варианту Iб (рисунок 3.6).



Рисунок 3.6 - Вариант Iб

Транзистор VT1 устанавливаем по варианту VIIб (рисунок 3.7).

Рисунок 3.7- Вариант VIIа

Резистор R3 устанавливаем по варианту IIв (рисунок 3.8).

Рисунок 3.8 - Вариант IIв

Информацию о применяемых в проекте ЭРЭ удобно представить в форме таблицы конструктивных характеристик ЭРЭ (таблица 3.1).

Таблица 3.1 - Конструктивные характеристики ЭРЭ

№ п.п.	Наименование, тип, обозначение ЭРЭ	Кол-во, шт	Габаритные размеры, мм	Установочная площадь, мм2	Диаметр выводов, мм	Вариант установки
1	Транзистор ГТ806А	1	D=28	1230,88 (25001)	2	VIIa
2	Транзистор ГТ905А	1	25х15	375	2	Iб
3	Резистор Yageo	1	23x10	230	0,8	Ia
4	Резистор R2	1	10x3	30	0,5	Ia
5	Резистор R3	1	17x13	221	0,8	IIв
6	Диодный мост VD1	1	22x7	154	1,2	Ia
7	Диоды VD3-VD4	2	7x3	21	0,8	Ia
8	Стабилитрон VD2	1	4x2	8	0,5	Ia
9	Конденсатор Yageo C1-C4	4	D = 13	265,33	0,5	Ia
10	Конденсатор Yageo C5-C6	2	D=16	401,92	0,8	Ia
1) Установочная площадь указана с учетом габаритов радиатора

В соответствии с данными таблицы 3.1 суммарная установочная площадь, занимаемая ЭРЭ, равна:

- с учетом радиаторов - 4206,25 мм2;

- без учета радиаторов - 2937,13 мм2.

3.4 Определение габаритных размеров ПП

Габаритные размеры ПП проектируемого ПУ выбираем равными 95х95, не смотря на это, необходимо вычислить монтажную зону с целью оценки возможности размещения ЭРЭ, определенных перечнем элементов, на заданной площади ПП. При необходимости, могут быть скорректированы варианты установки ЭРЭ.

Площадь ПП состоит из рабочей (монтажной) зоны и зоны краевого поля, предусматриваемого для вспомогательных целей (размещения разъемов, крепежных отверстий, зон для направляющих элементов и т.п.) (рисунок 3.9).



Рисунок 3.9 - Расположение компоновочных зон на ПП

Ширина краевого поля есть расстояние от края ПП до первого ряда посадочных мест. Она состоит из четырех зон:

X1 - ширина краевого поля по оси X (как правило, одинакова слева и справа), которая определяется направляющими элементами конструкции, конструкцией выводов устанавливаемых на ПП ЭРЭ, крепежными изделиями и т.д.;

Y1 - ширина краевого поля нижней кромки ПП, предназначенного для установки соединителя. Размер краевого поля Y1 зависит от типа выбранного соединителя;

Y2 - ширина краевого поля на верхней кромке ПП, где размещаются лицевая панель для модулей кассетной конструкции и контрольные гнезда.

Площадь монтажной зоны, занимаемая ЭРЭ SЭРЭ, вычисляется как сумма установочных площадей ЭРЭ Si с учетом коэффициент заполнения по площади kз = 0,6_0,7. Расчетная площадь монтажной зоны SP, определяется по формуле:

Согласно (4.4) расчетная площадь монтажной зоны при среднем коэффициенте заполнения kз = 0,65 будет равна:

- с учетом радиаторов и соединителей - SP = 4206,25 /0,65 = 6471,15 мм2;

- без учета радиаторов и соединителей - SP = 2937,13 /0,65 = 4518,66 мм2.

Длину В и ширину L монтажной зоны приблизительно можно определить по формуле:

Согласно (4.5) приблизительные размеры монтажной зоны будут равны:

- с учетом радиаторов и соединителей - 81х81 мм;

- без учета радиаторов и соединителей - 55х55 мм.

С учетом ширины краевого поля X1 = Y1 = Y2 = 5 мм, размеры (площадь) ПП будут равны:

- с учетом радиаторов и соединителей - 91х91 мм (8281 мм2);

- без учета радиаторов и соединителей - 65х65 мм (4225 мм2).

При условии прямоугольной формы проектируемой ПП при длине одной из сторон 95 мм, другая сторона должна быть:

- с учетом радиаторов и соединителей - 95 мм;

- без учета радиаторов и соединителей - 65 мм.

По результатам вычислений определено, что размещение ЭРЭ проектируемого ПУ в размерах ПП 95x95 мм, возможно, при этом радиатор транзистора VT1 должен быть расположен в центре ПП.

3.5 Расчет собственной частоты печатного узла

Данный расчёт является приближенным и выполняется с целью проверки выполнимости требований по вибрационным нагрузкам, установленных ТЗ. Собственная частота ПУ не должна лежать в диапазоне частот от 1 до 100 Гц, так как в противном случае резонанс с внешними вынуждающими колебаниями может привести к механическому разрушению платы.

Печатный узел крепится в корпусе в четырех точках. Масса печатного узла равна mпу= 47,01 г, размеры платы a=95 мм, b=95мм, h=1 мм.

Коэффициент зависящий от размеров платы вычисляется по формуле:

.

Распределенная масса по площади равна:

.

Жесткость платы определяется по формуле (E=32,3 ГПа, модуль упругости стеклотекстолита):

.

Собственная частота печатного узла:

.

Расчетная частота на много превышает верхнюю границу диапазона частот вибрационных нагрузок, следовательно, во время эксплуатации устройства в заданных условиях резонанса не возникнет, что не приведет к механическому разрушению платы.

3.6 Расчет надежности печатного узла

Эксплуатационная надёжность аппаратуры зависит в основном от качества разрабатываемой конструкции аппаратуры, качества использованных в аппаратуре комплектующих изделий и уровня технологического процесса изготовляемой аппаратуры.

Надежность рассчитывается с целью проверки удовлетворения параметров устройства требованиям, установленным в ТЗ.

БП относится к третьему классу аппаратуры: восстанавливаемая РЭА неответственного назначения.

Интенсивность отказов рассчитываем по формуле:

где К11, К12, К13 - поправочные коэффициенты (К11=1,1; К12 =К13 = 1);

iн - табличная интенсивность отказов ЭРЭ одного типа при нормальных условиях эксплуатации и коэффициенте нагрузки, равном единице, 1/ч;

i - поправочный коэффициент, зависящий от коэффициента нагрузки и температуры среды, в которой работает ЭРЭ;

ni - количество ЭРЭ данного типа.

Данные необходимые для расчета, а так же предварительные расчеты надежности приведены в таблице 4.2.

Таблица 3.2 Табличные и расчетные величины для расчета надежности

Тип элемента	Кол-во ni, шт	Интенсивность отказов ЭРЭ in, 10-6 1/ч	Поправочный коэффициент, i	in· ni ·i, , 10-6 1/ч
Резистор	3	1,3	0,71	2,769
Конденсатор электролитический	6	1,2	0,63	4,536
Диод	3	0,01	1	0,03
Диодный мост	1	0,01	1	0,01
Транзистор	2	0,3	0,85	0,51
Переключатель	1	0,2	1,05	0,21
Предохранитель	1	1,1	0,46	0,506
Вольтметр	1	0,3	0,2	0,06
Соединения пайкой	102	0,015	1	1,53
ИТОГО:				10,161

Интенсивность отказов равна:

.

Среднее время наработки до первого отказа:

Вероятность безотказной работы в течение всего срока службы:

Расчетная вероятность безотказной работы показывает, что разрабатываемое устройство проработает без отказов до конца срока службы с вероятностью 89%. Данный результат полностью удовлетворяет требованию ТЗ.

3.7 Описание конструкции блока питания

Напряжение на схему подаётся от ЛАТРа. Пред трансформатором включается фильтр радиопомех, необходимый для ослабления помех возникающих при работе дуговой ртутной лампы. Прежде чем напряжение поступит на стабилизатор, оно выпрямляется двухполупериодным выпрямителем, представленного на схеме диодным мостом VD1-VD4 и ёмкостным фильтром С1. Фильтр необходим для ослабления пульсаций напряжения на выходе выпрямителя. Работа выпрямителя основана на свойстве диодов, хорошо проводить ток в одном направлении и не проводить в другом. В данном виде выпрямителя диоды работают поочерёдно, за счёт чего уменьшается уровень пульсаций, а конденсатор С1 сглаживает последние, на выходе получается прямое напряжение, практически не имеющее пульсаций.

На конденсаторах С2-С6 собрана ёмкостная батарея, которая необходима для запуска лампы и переключения режимов работы схемы. Вольтметром V1 контролируется напряжение на нагрузке. Переключателями S1, S2 производится выбор способа функционирования устройства, запуск лампы или стабилизация напряжения. Диоды VD3, VD4 необходимы для защиты стабилизатора от выхода из строя во время запуска лампы. Схема электрическая принципиальная приведена на РКФ ДП. 411733.100 ЭЗ. На рисунке 4.10 представлен сборочный ПУ. На рисунке 4.11 представлена схема электрическая принципиальная БП УФ лампы. На рисунке 3.10 представлен макет БП УФ лампы.



Рисунок 3.10 - Сборочный печатного узла



Рисунок 3.11 - Схема электрическая принципиальная БП УФ подсветки

3.8 Оценка теплового режима

В схеме имеется один теплонагруженный элемент это транзистор VT1. Для обеспечения надёжной работы блока питания УФ лампы необходимо произвести тепловой расчёт режима работы VT1 для определения необходимости установки радиатора.

Максимальная мощность, рассеиваемая транзистором VT1, определяется по формуле:

;

Значение мощности не должно превышать 75% от максимально допустимой мощности РК. МАКС приводимой в справочнике на транзистор.

Вт.

Как показали расчёты, выбранный транзистор КТ816А, можно использовать в данной схеме с установленным на нём радиатором. Так как по справочным данным РК. МАКС с теплоотводом равно 25 Вт. [26]

4. Технологическая часть

4.1 Выбор класса точности проектирования ПП

На основании имеющихся данных по типу производства, группе сложности и составу элементной базы, можно ориентировочно определить класс точности ПП. В соответствии с ГОСТ 23751-86 «Платы печатные. Основные параметры конструкции» выделены 5 классов точности, устанавливающие все ограничения на элементы ПП, обусловленные существующими технологическими процессами. Основные характеристики классов точности ПП приведены в таблице 4.1.

Таблица 4.1 - Характеристики классов точности ПП

Класс точности	Область применения	Основной материал	Тип производства
1	ПП с дискретными элементами и низкой плотностью монтажа (1 и 2 группы сложности)	Фольгированный гетинакс	Любой
2	ПП с дискретными элементами и ИМС со средней плотностью монтажа (2 - 4 группы сложности)	Фольгированный текстолит	Любой, кроме массового
3	ПП с ИМС и высокой плотностью монтажа (3 и 4 группа сложности)	Фольгированный текстолит с толщиной фольги 20-35 мкм	Единичное и мелкосерийное
4,5	ПП с БИС, СБИС, ИМС и высокой плотностью монтажа (5 группа сложности)	Термостойкие травящиеся диэлектрики со сверхтонкой фольгой	Единичное и мелкосерийное

1-й и 2-й классы точности характеризуют простоту, надежность, малую стоимость, а 4-й и 5-й классы - использование высококачественных материалов, специальной оснастки и дорогого оборудования.

Класс точности учреждает, прежде всего, минимально допустимые геометрические размеры элементов посадочных мест ЭРЭ и других элементов ПП. Влияние класса точности на параметры ПП приведены в таблице 4.2.

Таблица 4.2 - Влияние класса точности на параметры ПП

Минимально допустимые геометрические параметры печатных плат	Класс точности
	1	2	3	4	5
Ширина проводника t, мм	0,75	0,45	0,25	0,15	0,10
Расстояние между проводниками S, мм	0,75	0,45	0,25	0,15	0,10
Ширина гарантийного пояска b, мм	0,30	0,20	0,10	0,05	0,025
Относительная толщина платы J, мм	0,40	0,40	0,33	0,25	0,20

Ширина печатного проводника t - поперечный размер проводника на любом участке в плоскости основания.

Расстояние между проводниками S - расстояние между краями соседних проводников на одном слое ПП.

Ширина гарантийного пояска b - расстояние между краем монтажного отверстия и краем контактной площадки.

Относительная толщина ПП J - отношение минимального диаметра металлизированного отверстия к толщине платы. Толщина платы определяется толщиной материала основания с учетом толщины фольги.

В соответствии с требованиями ТЗ разрабатываемый ПУ должен относиться к 1 классу точности.

4.2 Выбор шага координатной сетки

Координатная сетка вводится для задания координат центров монтажных и переходных отверстий, контактных площадок и других элементов печатного рисунка на поверхности ПП и является самым удобным способом для указанных целей. Альтернативные способы приведены в ГОСТ 2.417-78.

Шаг координатной сетки - это расстояние между линиями координатной сетки и его значения (для прямоугольных координат) определены ГОСТ 10317-79 «Платы печатные. Основные размеры»: 2,5; 1,25; 0,625 и 0,5 мм. Шаг 2,5 мм является основным, а 0,5 мм применять не рекомендуется.

При выборе шага сетки руководствуются следующими соображениями. Для классов точности 1 и 2, при низкой плотности монтажа, выбирают шаг 2,5 мм. Шаг 1.25 мм применяют в том случае, если на плате устанавливают многовыводные элементы с шагом расположения выводов 1,25 мм, так как все монтажные отверстия должны попадать в узлы координатной сетки.

4.3 Выбор группы жесткости

Группы жесткости нормируют условия и параметры испытаний, проводимых с целью проверки работоспособности ПП в различных климатических условиях эксплуатации РЭС. В соответствии с ГОСТ 23752-79 «Платы печатные. Общие технические условия» выделены 4 группы жесткости (таблица 4.3).

Таблица 4.3 - Группы жесткости ПП

Действующие факторы	Группа жесткости
	1	2	3	4
Температура окружающей среды, °С	Повышенная	+55	+85	+85	+100
	Пониженная	-25	-40	-60	-60
Относительная влажность воздуха, %	75...98 при температуре до 35 °С	98 при температуре до 40 °С
Смена температур, °С	От -40 до +55	От -60 до +85	От -60 до +85	От -100 до +100
Атмосферное давление, кПа (мм. рт. ст.)	Нормальное	53,6 (400)	0,67 (5)

Поскольку каждое изделие РЭС проходит разные виды контроля и приемочных испытаний, то непременное задание в конструкторской документации (КД) группы жесткости однозначно обусловливает соответствующие процедуры испытаний для конкретных ПП.

В соответствии с требованиями ТЗ разрабатываемая ПП относится к 1 группе жесткости.

4.4 Выбор способов защиты устройства от внешних воздействий

Следует определить основные способы защиты как всего устройства в целом, так и отдельных его блоков, ячеек и наиболее ответственных деталей от воздействий внешней среды климатических, механических и помехонесущих полей.

По результатам анализа ТЗ в части защиты РЭС определено:

а) защита от условий эксплуатации:

- полная либо частичная герметизация всего устройства с помощью корпусов (кожухов) - не требуется;

- герметизация отдельных ячеек и деталей заливкой, пропиткой, обволакиванием, опрессовкой - не требуется;

- защита с помощью металлических, неметаллических неорганических и лакокрасочных покрытий - не требуется.

б) защита от механических воздействий:

- изменение соотношения между собственной частотой конструкции устройства и частотами источника возмущающей силы - не требуется;

- применение вибропоглощающих материалов (резина, поролон, полиуретан и др.) - не требуется;

- полная или частичная амортизация устройства (между изолируемой конструкцией и основанием устанавливаются амортизаторы) - не требуется;

- локальная амортизация отдельных ячеек и узлов - не требуется;

- уравновешивание возмущающих нагрузок механизмов (добавление противовесов или снятие излишнего материала)- не требуется.

в) защита от помехонесущих ЭМП:

- экранирование всего устройства в целом либо отдельных его частей - не требуется;

- пространственное разнесение источника помех и чувствительных цепей устройства - не требуется.

г) защита от температурных воздействий:

- уменьшение плотности компоновки элементов - не требуется;

- перфорация отверстий в кожухе и применение жалюзи для улучшения естественной конвекции - не требуется;

- специальное окрашивание внутренних и наружных поверхностей кожуха красками с высоким значением степени черноты, позволяющее уменьшить тепловое сопротивление на участках «нагретая зона - стенки корпуса» и «стенки корпуса - окружающая среда» - не требуется;

- применение тепловых экранов - не требуется;

- принудительное перемешивание воздуха внутри кожуха (вентиляторы) - не требуется;

- применение тепловой изоляции (пенопласт и т.п.) - не требуется;

- применение различных типов радиаторов для облегчения теплового режима полупроводниковых приборов и микросхем - требуется;

- стабилизация температурного режима термочувствительных элементов и т.п. - не требуется.

4.5 Выбор материала основания

Материал основания ПП выбирается исходя из:

- электрических характеристик (частотный диапазон, пробивное напряжение и т.д.);

- климатических воздействий (температура и влажность);

- стойкости к механическим и другим внешним воздействиям (прочность, жесткость, ударная вязкость и т. д.);

- типа ПП (количество слоев) и предполагаемой технологии изготовления;

- стоимости.

Эксплуатационные параметры материалов ПП приведены в таблице 4.4.

Таблица 4.4 - Эксплуатационные параметры материалов ПП

Наименование и марка материала	Параметры воздействий	Толщина
	Диапазон температур, °С	Относительная влажность, %, при температуре, °С	Материала, мм	Металлизации, мм
Гетинакс фольгированный ГФ ГОСТ 10316-78	минус 60°С плюс 90°С	45-74 при 40	1,0 - 3,0	35, 50
Стеклотекстолит фольгированный СФ ГОСТ 10316-78	минус 60°С плюс 105°С	98 при 40	0,5 - 3,0	35, 50

Наибольшее распространение в производстве ПП получили фольгированный гетинакс марок ГФ-1 (фольгированный с одной стороны), ГФ-2 (фольгированный с двух сторон) и фольгированный стеклотекстолит марок СФ-1 (фольгированный с одной стороны), СФ-2 (фольгированный с двух сторон).

Фольгированный гетинакс является наиболее дешевым материалом. Тем не менее, его редко применяют при жестких климатических и механических воздействиях при высоких рабочих напряжениях и малых зазорах между печатными элементами. Он также не рекомендуется при изготовлении ПП с металлизацией отверстий.

Толщина основания ПП определяется с учетом особенностей эксплуатации: жесткое, гибкое, типа печатной платы (ОПП, ДПП, МПП) и механических воздействий - вибрации, ускорения, наличия крупных навесных элементов и т.д. Установлен следующий размерный ряд значений толщины оснований гибких и жестких ПП (в мм) (рисунок 5.1):

Рисунок 4.1 - Размерный ряд значений толщины ПП

Наибольшее распространение получили толщины 1,0 и 1,5 мм. Толщина 1,0 мм обычно используется для ПП с габаритами сторон не более 100 мм.

Учитывая требования ТЗ в качестве материала основания ПП для проектируемого ПУ выбран стеклотекстолит фольгированный марки СФ-1-35 ГОСТ 10316_78 толщиной 1,0 мм.

4.6 Расчет элементов печатного рисунка

4.6.1Определение размеров отверстий

Одним из главных элементов конструкции печатных плат являются отверстия. Большинство параметров ПП связано именно с размерами этих отверстий, которые могут быть металлизированными и гладкими, а по назначению - монтажными, куда устанавливаются и запаиваются выводы элементов, и переходными (межслойными), обеспечивающими только электрические соединения между слоями платы. Металлизированные монтажные отверстия являются одновременно переходными отверстиями. Кроме того, на ПП обычно присутствует некоторое количество неметаллизированных конструкционных отверстий, служащих для фиксации компонентов, крепления ПП к несущим элементам конструкции и других целей. Эти отверстия чаще всего бывают гладкими, без контактных площадок и металлизации. Однако, нередко крепежные отверстия с целью удешевления производства выполняются одновременно с монтажными (по той же технологии), поэтому в них присутствует внутренняя металлизация, но отсутствуют контактные площадки.

С конструктивной точки зрения металлизация крепежных отверстий не влияет на качественные параметры ПП, кроме того, в некоторых случаях эти отверстия служат дополнительным соединением слоя (или цепей) «земля» с элементами несущих конструкций.

Металлизированные отверстия обычно снабжены контактными площадками на наружных слоях, а многослойные платы - ещё и на тех слоях, на которых к этим отверстиям подводятся печатные проводники.

Размеры монтажных отверстий определяются диаметром и сечением выводов элементов, монтируемых в эти отверстия. Если вывод не круглый в сечении, то параметры отверстия в ПП диктуются максимальным размером вывода в сечении (например, диагональю).

4.6.2 Определение размеров металлизированных отверстий

Металлизированные отверстия на печатных платах могут быть двух типов:

- переходные - для создания электрических связей между слоями;

- монтажные - для крепления вывода ЭРЭ.

Диаметр отверстия зависит от диаметра вставляемого в него вывода и от толщины платы.

Минимальный диаметр dmin отверстия зависит, в первую очередь, от класса точности и его можно определить из следующего соотношения:

где - относительная толщина ПП;

H - толщина платы с учетом фольги.

Для 1 класса точности J = 0,75 (по данным таблицы 5.2). Толщина ПП с учетом фольги с одной стороны Н = 1,035 мм. Тогда согласно (5.1) минимальный диаметр отверстия dmin = 0,77 мм.

Минимально применимый диаметр переходного отверстия dпер для отверстий в пластмассах, применяемых для оснований ПП необходимо вычислять по формуле:

где ?d - максимальное предельное отклонение диаметра рассчитываемого отверстия.

В соответствии с ГОСТ 23751-86 допуск ?d на номинальный размер диаметра может быть как положительным, так и отрицательным (таблица 5.5). Для переходных отверстий значение ?d следует выбирать как для неметаллизированных отверстий.

Для 1 класса точности ?d = ±0,1, тогда согласно (4.2) минимальный диаметр переходного отверстия dпер = 0,428 + 0,1 = 0,528 мм.

Таблица 4.5 - Предельные отклонения диаметров монтажных и переходных отверстий до 1 мм для классов точности

Наличие металлизации	Предельное отклонение диаметра ?d, мм, для класса точности
	1	2	3	4	5
Без металлизации	±0,1	±0,1	±0,05	±0,05	±0,025
С металлизацией без оплавления	+0,05; -0,15	+0,05; -0,15	+0 -0,1	+0 -0,1	+0; -0,075
С металлизацией с оплавлением	+0,05; -0,18	+0,05; -0,18	+0 -0,13	+0 -0,13	+0; -0,13

Диаметр монтажного металлизированного отверстия dмонт, в отличие от переходного, должен быть больше диаметра вывода на величину, удовлетворяющую условиям пайки и автоматизированной сборки, и может быть рассчитан по следующей формуле:

где dвыв - диаметр (для прямоугольных выводов - размер по наибольшей стороне) вывода ЭРЭ;

r = 0,1-0,4 мм - гарантированный зазор между диаметром монтажного отверстия и выводом ЭРЭ.

Варьируя величиной гарантированного зазора r, рассчитаем значения диаметров монтажных отверстий элементов ПУ (таблица 4.6). Варьирование гарантированного зазора производим для уменьшения типоразмеров монтажных отверстий.

В соответствии с ГОСТ 10317_79 предпочтительные размеры монтажных отверстий выбирают из ряда 0,7; 0,9; 1,1; 1,3; 1,5, переходных - из ряда 0,7; 0,9; 1,1.

Таблица 4.6 - Значения диметров отверстий

№ п.п.	Наименование, тип, обозначение ЭРЭ	Диаметр, мм	Наличие металлизации
		dвыв	r	dмонт
1	Транзистор ГТ806А	2	0,22	2,22	Нет
2	Транзистор ГТ905А	2	0,22	2,22	Нет
3	Резистор Yageo	0,8	0,18	0,98	Нет
4	Резистор R2	0,6	0,14	0,74	Нет
5	Резистор R3	0,6	0,14	0,74	Нет
6	Диодный мост VD1	1	0,2	1,2	Нет
7	Диоды VD3-VD4	0,8	0,18	0,98	Нет
8	Стабилитрон VD2	0,6	0,1	0,7	Нет
9	Конденсатор Yageo C1-C4	0,6	0,1	0,7	Нет
10	Конденсатор Yageo C5-C6	0,8	0,18	0,98	Нет

Рекомендуемое количество типоразмеров значений диаметров не более трех как для монтажных, так и для переходных отверстий.

Определение размеров неметаллизированных отверстий.

Диаметры неметаллизированных монтажных отверстий рассчитывают по формуле (5.3) с учетом того, что при автоматизированной сборке печатных узлов гарантированный зазор r = 0,4 мм, при ручной сборке r = 0,1-0,2 мм.

В соответствии с ГОСТ 11284--75 диаметр сквозного отверстия под крепежные детали имеет гарантированный зазор, определяемый габаритами резервной зоны и выбирается по таблице 4.7.

Таблица 4.7 - Номинальные значения диаметров крепежных отверстий

Диаметр крепежного изделия, мм	Диаметр крепежного отверстия, мм	Диаметр резервной зоны, мм
	1-й ряд	2-й ряд	3-й ряд
2,5	2,7	2,9	3,1	9,0
3,0	3,2	3,4	3,7	11,0
4,0	4,3	4,5	4,8	13,0

В соответствии с данными таблицы 5.7 для винта М3 (с учетом выбранного допуска ±0,1) диаметр крепежного отверстия 1-го ряда равен 3,2 мм и диаметр резервной зоны для него составляет 11 мм.

Выбор формы контактных площадок.

Для припайки к печатному проводнику объемного проводника или вывода навесного ЭРЭ, на проводнике делают КП в виде участка с увеличенной шириной. КП выполняют около каждого монтажного отверстия, для металлизированных отверстий - с двух сторон.

Форма контактных площадок (рисунок 4.2) выбирается исходя из варианта монтажа выводов - планарная или штыревая (в отверстие).

Рисунок 4.2 - Основные формы контактных площадок

Учитывая выбранные ранее варианты установки ЭРЭ и тип их монтажных выводов, при проектировании ПП будут использованы круглые КП (рисунок 5.2а), как наиболее распространенные, технологичные и обеспечивающие равномерное растекание припоя при пайки ЭРЭ с штыревыми выводами.

Определение размеров контактных площадок.

Вначале для каждого монтажного и переходного отверстия необходимо рассчитать минимальный эффективный диаметр контактной площадки Diэфф по формуле:

Diэфф

где b - ширина гарантийного пояска;

dimax - максимальный диаметр монтажного или переходного отверстия с учетом допуска;

Тd и TD - позиционные допуски расположения осей отверстий и центров контактных площадок, соответственно, по ГОСТ 23.751-86 (приведены в таблицах 4.8 и 4.9).

Таблица 4.8 - Значения позиционного допуска расположения осей отверстий

Размер печатной платы по большей стороне, мм	Значения позиционного допуска расположения осей отверстий Td, мм, для класса точности
До 180 включительно	0,20	0,15	0,08	0,05	0,05
Св. 180 до 360 включительно	0,25	0,20	0,10	0,08	0,08
Св. 350	0,30	0,25	0,15	0,10	0,10

Таблица 4.9 - Значения позиционного допуска расположения центров контактных площадок

Вид изделия	Размер печатной платы по большей стороне, мм	Значения позиционного допуска расположения центров контактных площадок TD, мм для класса точности
ОПП; ДПП; ГПП; МПП (наружный слой)	До 180 включ.	0,35	0,25	0,15	0,10	0,05
	Св. 180 до 360 включ.	0,40	0,30	0,20	0,15	0,08
	Св. 360	0,45	0,35	0,25	0,20	0,15
МПП (внутренний слой)	До 180 включ.	0,40	0,30	0,20	0,15	0,10
	Св. 180 до 360 включ.	0,45	0,35	0,25	0,20	0,15
	Св. 360	0,50	0,40	0,30	0,25	0,20

Согласно (5.4) минимальный эффективный диаметр КП равен:

- для монтажных и переходных отверстий диаметром 0,7 мм:

Diэффмм;

- для монтажных отверстий диаметром 1,1 мм:

Diэффмм.

Поскольку толщина проводящего слоя Нпр (толщина фольги или толщина фольги плюс толщина осажденной меди) различается для различных типов ПП, то при расчете минимального диаметра КП способ изготовления ПП обязательно должен быть учтен.

Учитывая, что проектируемая ПП будет изготовлена с применением химического негативного метода, минимальный диаметр КП будет вычисляться по формуле:

Dmin = Diэфф + 1,5•Нпр + 0,03

При толщине фольги СФ-1-35 равной 35 мкм, минимальный диаметр КП Dmin составит:

- для монтажных и переходных отверстий диаметром 0,7 мм:

Dmin =1,9 + 1,5•(0,035 + 0,020) + 0,03 = 2,01 мм;

- для монтажных отверстий диаметром 1,1 мм:

Dmin =2,3 + 1,5•(0,035 + 0,020) + 0,03 = 2,41 мм.

Округляем полученные значения до 2 мм и 2,5 мм. Такие диаметры рекомендованы ОСТ 4.070.010-78 «Платы печатные под автоматическую установку элементов. Конструкция и основные размеры» для монтажных отверстий диаметром до 1,5 мм.

Для монтажа всех ЭРЭ ПУ будут использоваться КП диаметром 2 мм. Максимальные диаметры КП 2,5 мм будут использоваться только для монтажа транзисторов.

Определение ширины печатных проводников.

Минимальную ширину проводника tmin выбирают по данным таблицы 5.2 исходя из выбранного класса точности. При этом следует иметь в виду, что она задана для узких мест. Для свободных мест указанные значения следует устанавливать по любому более низкому классу, а для первого класса - увеличивать в два раза.

При проведении предварительных энергетических расчетов допустимую токовую нагрузку на элементы проводящего рисунка ПП (в зависимости от допустимого перегрева проводника относительно температуры окружающей среды) выбирают по данным таблицы 4.10.

Таблица 4.10- Допустимая плотность тока для медных проводников

Характеристика медного слоя	Допустимая токовая нагрузка, А/мм2
Медная фольга	от 100 до 250
Гальваническая медь	от 60 до 100

На рисунке 4.3 представлен график нагрузочной способности по току для печатных проводников. Представленный график используют при выборе токовой нагрузочной способности проводников для ПП, критичных к рассеиваемой мощности с их поверхности, и проводников, допускающих прохождение тока большой плотности.

Предварительный энергетический расчет показал, что нагрузочная способность по току при нагреве на 10°С для проводника шириной 0,75 мм и толщиной 35 мкм составляет около 1,7 А (согласно рисунку 5.3). При этом плотность протекающего тока через этот проводник составит 50 А/мм2, что ниже допустимых плотностей тока, указанных в таблице 5.10.

Затем минимальная ширина проводника tmin корректируется с учетом подтрава проводящего слоя и выбранной технологии изготовления.

Для химического негативного метода минимальная эффективная ширина проводника tэфф min рассчитывается по формуле:

Рисунок 4.3 - Нагрузочная способность по току для печатных проводников

Исходя из выбранного класса точности ширина проводника tmin по данным таблицы 5.2 равна 0,75 мм. С учетом подтрава проводящего слоя и выбранных технологий изготовления согласно (5.6) определяем минимальную эффективную ширину печатного проводника tэфф min:

tэфф min = 0,75 + 1,5•(0,04 + 0,050) + 0,03 = 0,915 мм.

По рисунку 4.3 определяем, что нагрузочная способность по току при нагреве на 10°С для проводника шириной 0,915 мм и толщиной 35 мкм составляет около 2,2А. При этом плотность протекающего тока через этот проводник составит 66,3 А/мм2, что ниже допустимых плотностей тока, указанных в таблице 5.10.

Согласно схемотехническим требованиям к ПУ, выявленным при анализе электрической принципиальной схемы, наиболее нагруженными элементами схемы является транзистор VT1. Ток потребления схемы (в частности транзистором VT1) при максимальном напряжении питания (Uпит=27 В) в рабочем режиме составит Iпотр=4 А. Следовательно проводник шириной 0,915 мм будет нагреваться на 20°С. Чтобы избежать перегрева проводников в цепях питания и выходных каскадах схемы, следует увеличить их ширину до 1 мм.

По рисунку 5.3 определяем, что нагрузочная способность по току при нагреве на 10°С для проводника шириной 1 мм и толщиной 35 мкм составляет около 2,2 А. При этом плотность протекающего тока через этот проводник составит 60 А/мм2, что ниже допустимых плотностей тока, указанных в таблице 5.10.

Расчет расстояния между элементами печатного рисунка.

Минимальное расстояние между центрами элементов печатного рисунка Smin определяется исходя из технологических возможностей производства ПП (разрешающая способность), условий сборки ПУ (автоматизированная или ручная) и электрических параметров (пробивного напряжения и сопротивления изоляции). Технологические ограничения Smin задаются классом точности (таблица 5.2), а электрические - указанием в ТЗ пробивного напряжения, допустимых токов утечки и т.д.

Расстояние между серединой проводника и центром КП L0 определяется по формуле:



Где Tl - позиционный допуск расположения печатного проводника относительно соседнего элемента проводящего рисунка;

Dmax - диаметр КП с учетом допуска при изготовлении;

tmax - ширина печатного проводника с учетом допуска при изготовлении.

Значения позиционного допуска расположения печатного проводника относительно соседнего элемента проводящего рисунка Tl приведены в таблице 4.11.

Таблица 4.11 - Значения позиционного допуска расположения печатного проводника

Вид изделия	Размер ПП по большей стороне, мм	Значение позиционного допуска расположения Tl, мм, для класса точности
		1	2	3	4	5
ОПП; ДПП; МПП (наружный слой)	До 180 вкл.	0,35	0,25	0,15	0,10	0,05
	Св. 180 до 360 вкл.	0,40	0,30	0,20	0,15	0,08
	Св. 360	0,45	0,35	0,25	0,20	0,15

Диаметр КП с учетом допуска при изготовлении Dmax рассчитывается по формуле:

Dmax = Dmin + (0,02…0,06).

Ширина печатного проводника с учетом допуска при изготовлении tmax рассчитывается по формуле:

tmax = tэффmin + (0,02…0,06)

Согласно (5.7) расстояние L0 между серединой проводника и центром КП минимального диаметра (2,0 мм) будет равно:

мм.

Расстояние L0 между центрами двух КП определяется по формуле:

L0 = Smin + Dmax + 2•Tl

Согласно (5.10), расстояние L0 между центрами двух КП будет равно:

L0 = 0,45 + (2+0,02) + 2•0,25 = 2,97 мм.

Расстояние между центрами КП микросхем будет равно 2,5 мм.

Расстояние L0 между центрами двух проводников определяется по формуле:

L0 = tmax + 2•Tl

Согласно (5.11), расстояние L0 между центрами двух проводников будет равно:

L0 = (0,56+0,02) + 2•0,25 = 1,1 мм.

Пробивное напряжение между элементами проводящего рисунка для заданных расстояний L0, материала основания ПП СФ-1-35 и условий эксплуатации по ТЗ расположенными в одном слое, составляет 600В. Следовательно, дополнительных мер по обеспечению электрической прочности (покрытие диэлектрическими лаками, увеличение номинального значения параметра S) не требуется.

4.7 Анализ возможности автоматизированной сборки печатного узла

Анализ возможности автоматизированной сборки ПУ производится согласно ОСТ 4ГО.010.223-82.

Монтаж электрический печатный РЭА. Технические требования к монтажу ячеек. Данные оформлены в виде таблиц. Требования к конструкции сведем в таблицу 4.12.

Таблица 4.12 - Требования к конструкции

Требования к конструкции ПП. Оформление документации на ПП производится по ГОСТ 2.109-73, ГОСТ 2.302-68, ГОСТ 2.417-78 и действующим нормативно-техническим документам.	Да
Для изготовления ПП применяется стеклотекстолит фольгированный СФ-1-35 по ГОСТ 10316-78	Да
ПП односторонняя или двусторонняя с металлизированными отверстиями	Да
Размеры ПП выбраны по ГОСТ 10317-79 с учетом ОСТ 4ГО.410.207. Максимальный размер ПП не больше 320х320 мм.	Да
ПП, составляющие групповую плату, отделены друг от друга перфорацией	Да
ПП прямоугольной формы с соответствием сторон не более 1:2	Да
Предельные отклонения габаритных размеров ПП не грубее h14	Да
Номинальный размер толщины ПП 1; 1,5 или 2 мм	Да
Шаг координатной сетки выбран 1,25 или 2,5 в соответствии с ГОСТ 10317-79.	Да
Основные значения параметров проводящего рисунка ПП для ячеек радиоаппаратуры выбраны в соответствии с I классом по ГОСТ 23751-79	Да
Диаметры монтажных отверстий рассчитаны по формуле dОТВ = dВЫВ + 0,4 где dОТВ - номинальный диаметр отверстия, мм dВЫВ - максимальный диаметр вывода, мм	Да
Если вывод ЭРЭ имеет прямоугольное сечение, то номинальный диаметр вывода принят равным диаметру описывающей окружности сечения вывода	Да
Предельные отклонения монтажных отверстий не грубее Н13	Да
Количество типоразмеров диаметров монтажных отверстий для ЭРЭ, устанавливаемых на плату автоматизировано, на одном виде плат не более трех	Да
Разница между диаметром отверстия и максимальным диаметром вывода от 0,3 до 0,5 мм	Да
Минимально допустимые размеры контактной площадки рассчитаны по ГОСТ 23751-79	Да
Площадь оставшейся части контактной площадки без учета площади отверстия составляет не менее 5 мм2	Нет

Данный анализ показывает, что ПП допустимо выполнить автоматизированным методом.

4.8 Выбор технологического процесса сборки ПУ

Под печатным узлом понимается ПП со смонтированными на ней ЭРЭ. Печатный узел (ПУ) относится к категории сборочных единиц, поэтому при формулировании требований к его технологичности необходимо учитывать:

- возможность бездефектной сборки;

- применение групповых высокопроизводительных способов пайки и контроля;

- возможность точного базирования ПП и автоматической подачи ЭРЭ.

Технологический процесс сборки ПУ во многом определяется его конструкцией и применяемой элементной базой. Также он зависит и от объемов производства, но в меньшей степени, т.к. определяется необходимым минимумом всех технологических операций и переходов, а объем производства влияет на степень автоматизации и механизации производства.

Технологический процесс сборки ПУ состоит из ряда более мелких технологических процессов и операций:

1. Технологический процесс подготовки ЭРЭ к монтажу:

- распаковка из первичной тары поставщика;

- формовка выводов;

- обрезка и лужение выводов;

- отмывка остатков флюса;

2. Технологический процесс подготовки ПП

- входной контроль фольгированного диэлектрика;

- перекладка во внутреннюю производственную тару.

3. Технологический процесс подготовки сборки и монтажа

- установка ЭРЭ на ПП

- пайка (флюсование, пайка) выводов;

- отмывка остатков флюса;

После изготовления ПУ направляют на слесарно-сборочные операции и установку в корпус.

4.9 Расчёт технологической трудоёмкости сборки и монтажа ПУ

Расчет технологической трудоемкости сборки и монтажа платы проведем согласно ОСТ 4ГО.050.012-73 Научная организация труда. Нормативы времени (элементные). Нормирования монтажных работ.

Норма штучного времени рассчитывается по следующей формуле

где ТОП - оперативное время на выполнение монтажной операции, мин;

К - поправочный коэффициент (ОСТ 4ГО.050.012-73, табл. 2), для аппаратуры I группы сложности для индивидуального производства К=1,3;

К1 - подготовительно-заключительное время, время на организационно-техническое обслуживание и личные надобности (ОСТ 4ГО.050.012-73, прил. 2), процент от оперативного времени. К1=9,6;

К2 - Время на отдых (ОСТ 4ГО.050.012-73, приложение 3), процент от оперативного времени К2=3.

Результаты расчета технологической трудоемкости для одной ПП сведем в таблицу 4.13.

Таблица 4.13 - Результаты расчёта штучного времени на сборку и монтаж ПУ

Содерж-е работы	Кол-во приемов	№ табл станд.	Опер время, мин	значение коэф. К
			На ед. работы	На всю работу
1 Взять ЭРЭ, достать из упаковки и отложить.	3	34	0,08	0,24	1,3
2 Взять:
резисторы	3	35	0,07	0,21
3 Формовать, обрезать и лудить выводы:
резисторов	2	41	0,048	0,096
при помощи полуавтомата
4 Взять кисть смазать флюсом место лужения, лудить КП.	51	51	0,11	5,61
5 Установить:
резисторы	3	73	0,09	0,27
на плату, закрепить выводы на плате
6 Паять выводы:
резисторов	3	87	0,26	0,78
к местам пайки
7 Взять:
конденсаторы	6	35	0,07	0,42
транзисторы	2	35	0,07	0,14
зачистить выводы и отложить.
8 Лудить выводы:
конденсаторы	6	41	0,1	0,6
транзисторы	2	41	0,1	0,2
при помощи полуавтомата
9 Установить:
конденсаторы	6	73	0,09	0,54
транзисторы	2	73	0,09	0,18
на плату, закрепить выводы на плате
10 Паять выводы:
конденсаторы	6	87	0,26	1,56
транзисторы	2	87	0,26	0,52
к местам пайки
11 Промыть плату	1	79	0,14	0,14
12 Промыть места пайки	56	80	0,15	8,4
Итого Топ =	19,906

Время изготовления печатного узла блока питания лампы ртутной дуговой ДРШ-100-2 получилось равным 29,14 минуты.

5. Технико-экономическое обоснование НИР

Целью экономических расчётов является планирование исследований, проводимых в рамках дипломной работы, решение вопросов организации, определение себестоимости работ и порядка распределения бюджетных средств.

5.1 Оценка ЭТУ

Эксплуатационно-технический уровень (ЭТУ) - обобщенная характеристика эксплуатационных свойств, возможностей, степени новизны.

Установка для исследования деградации гетероструктур СИД представляет собой комплекс устройств, часть из которых типовые, а часть разрабатывается самостоятельно в виде дополнительного оборудования. Произведём оценку всего комплекса.

Для количественной оценки качества разрабатываемого устройства необходимо сравнить его с аналогом. Аналог данному устройству мы не обнаружили, так как комплексы такого типа до нас не разрабатывались. Есть возможность сравнить с комплексами близкими по функциональности. В нашу установку входит блок ультрафиолетовой подсветки, чего в других комплексах нами обнаружено не было. Поэтому его можно сравнить с отдельным блоком УФ подсветки. А установку в целом сравним с подобными ей. Из рассмотрения исключим компьютер, фотометрический стенд и микроскоп. Рассмотрим блок питания УФ подсветки, с его аналогом «КВАНТ-ДРШ-250». Проведём сравнение с отдельными установками для исследований такого рода. Вот состав таких установок:

· фотометрический стенд, куда входят средства измерения и регистрации характеристик, высокоточные источники питания, электромеханические устройства и вспомогательные приборы;

· стенд для измерения вольтамперных характеристик (ВАХ) светодиодов;

· компьютер с программным обеспечением, предназначенного для обработки и анализа результатов (MathCAD, Excel, Word);

· стенд наработки светодиодов;

Фотометрический стенд рассматривать не будем.

Основные технические характеристики базовых образцов представлены в таблице 5.1.

Таблица 5.1 - Технические характеристики

Показатели качества продукта	Единица измерения	Характеристики
		Базовый образец	Проектируемый продукт
		стенд для измерения ВАХ	ПК с программным обеспечением	стенд наработки светодиодов	«КВАНТ-ДРШ-250»	стенд для измерения ВАХ	ПК с программным обеспечением	стенд наработки светодиодов	Блок УФ подсветки
Масса	Кг	1,5	4	10	10	0,5	4	1	3
Габаритные размеры	мм	200х 150х30	-	1500х 500х50	770x 492x 380	150х 80х 30	-	150х 150х 50	160х 130х 70
КПД		-	-	-	83,3%	-	-	-	95%
Диапазон рабочих температур	оС	+15…+40	+15…+40	+15…+40	+10… +35	0…+40	+15…+40	0… +40	0… +40

Для проведения оценки воспользуемся обобщающим индексом эксплуатационно-технического уровня JЭТУ, который можно определить как произведение частных индексов:

где JЭТУ - комплексный показатель качества по группе показателей;

n - число рассматриваемых показателей;

Bi - коэффициент весомости i-того показателя в долях единицы, устанавливаемый экспертным путём (сумма всех рассматриваемых показателей должна составлять единицу);

Xi - относительный показатель качества, устанавливаемый экспертным путём по 10-бальной шкале.

В качестве показателей качества выберем следующие параметры:

Удобство эксплуатации. В категорию входят массогабаритные и эргономические показатели, а также степень сложности обращения с прибором.

Универсальность. Этот параметр отражает количество функций, выполняемых прибором.

Долговечность. Показывает общую надежность прибора, наличие хрупких частей, необходимую частоту замены питающих элементов, а также ремонтопригодность прибора.

Расчёт ЭТУ сравниваемых изделий приведён в таблице 5.2. В результате расчёта для нового устройства был получен больший эксплуатационно-технический уровень, что подтверждает целесообразность разработки нового метода.

Таблица 5.2 - Расчёт ЭТУ

Показатель качества	Вi	Разрабатываемый продукт	Аналог
		Xi	BiXi	Xi	BiXi
Универсальность	0,5	10	5	9	4,5
Удобство эксплуатации	0,3	9	2,7	8	2,4
Долговечность	0,2	10	2	10	2
Итог	-	JЭТУ - 9,7	JЭТУ - 8,9

5.2 Расчёт трудоёмкости проекта по работам и исполнителям

Планирование работ по дипломному проекту заключается в составлении перечня работ, необходимых для достижения поставленных задач; определении исполнителей каждой работы; установлении продолжительности работ в рабочих днях; построении ленточного календарного графика.

Процесс создания и выпуска новой РЭА состоит из ряда этапов, выполняемых разными исполнителями:

инженер, выполняющий весь объём работы;

руководитель, задачей которого является контроль над выполнением плана работ и консультирование инженера.

Для построения календарного плана разработки необходимо провести тщательный выбор и обоснование комплекса работ, осуществить их взаимосвязь.

Наиболее ответственной частью работ является расчёт трудоемкости отдельных видов работ, так как трудозатраты составляют основную часть стоимости разработки. Ожидаемую продолжительность работ tож определяется по формуле (6.2):

где tmin - возможная минимальная продолжительность заданной работы (оптимистическая оценка);

tmax - возможная максимальная продолжительность работы (пессимистическая оценка).

В таблице 5.3 приведён перечень видов работ при проектировании. Работы приведены в порядке их выполнения.

Таблица 5.3 - Планирование комплекса работ

Наименование работ	Исполнители	Продолжительность работ	Загрузка в днях
		tmin	tmax	tож
1. Ознакомление с заданием	Инженер	1	3	2,2	2
1.	Руководитель	1	3	2,2	2
2. Сбор информации, изучение литературы	Инженер	6	7	6,4	7
3. Разработка ТЗ	Инженер	6	7	6,4	7
4. Согласование и утверждение ТЗ	Инженер	1	2	1,4	2
1.	Руководитель	1	2	1,4	1
5. Разработка конструкции установки	Инженер	8	10	8,8	9
1.	Руководитель	2	3	2,4	2
6. Разработка и согласование функциональной схемы	Инженер	2	4	2,8	3
1.	Руководитель	1	2	1,4	1
7. Разработка схемы электрической принципиальной	Инженер	10	15	12	10
1.	Руководитель	1	2	1,4	1
8. Разработка топологии печатной платы	Инженер	8	10	8,8	9
9. Конструкторская часть	Инженер	17	20	18,8	15
1.	Руководитель	1	2	1,4	1
10. Технологическая часть	Инженер	4	7	5,8	5
1.	Руководитель	1	2	1,4	1
11. Технико-экономическое обоснование	Инженер	4	7	5,8	5
12. Разработка вопросов безопасности жизнедеятельности	Инженер	4	7	5,8	5
13. Оформление пояснительной записки	Инженер	8	12	10,4	10
	Руководитель	1	2	1,4	1
Итого на разработку	Инженер		89
	Руководитель		10

Итого на разработку проекта инженер потратил 89 дней, руководитель 10 дней.

Продолжительность работ, недели	Май	07.05. 12
		30. 04. 12
	Апрель	23. 04. 12
		16. 04. 12
		09. 04. 12
		02. 04. 12
	Март	26. 03.12
		19. 03.12
		12. 03. 12
		05. 03. 12
	Февраль	27.02.12
		20. 02.12
		14. 02.12
		06. 02. 12
	Январь	. 01. 12
		23. 01. 12
		15. 01. 12
Длительность, дни	2	2	7	7	2	1	9	2	3	1	10	1	9	15	1	5	1	5	5	10	1
Исполнитель	И	Р	И	И	И	Р	И	Р	И	Р	И	Р	И	И	Р	И	Р	И	И	И	Р
Этапы работы	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13

Рисунок 5.1 - Ленточный план график

На основании таблицы (6.3) разработан ленточный план график выполнения работ, рисунок (6.1). Ленточный план разработки отражает перечень работ, необходимых для достижения поставленных задач, определяет исполнителей каждой из работ, устанавливает продолжительность работ в рабочих днях и последовательность их выполнения.

5.3 Расчёт сметной стоимости проекта

Проведём расчёт сметы затрат на разработку дипломного проекта. Данная смета будет содержать:

К=См+Созп+Сдзп+Ссв+Сао+Сар+Сст+Снакл+Сэл+Спр

где К - единовременные затраты, руб.;

См - стоимость материалов и комплектующих, руб.;

Созп - основная заработная плата научно-технического персонала, участвующего в разработке, руб.;

Сдзп - дополнительная заработная плата, руб.;

Ссв - отчисления по единому социальному налогу, руб.;

Сао - амортизация обородувания, руб.;

Сар - затраты на аренду помещения, руб.;

Сст - затраты на работу, выполняемые сторонними организациями, руб.;

Снакл - накладные расходы, руб.;

Сэл - затраты на электроэнергию;

Спр - прочие непредвиденные расходы.

5.3.1 Затраты на приобретение материалов

Материалы, используемые при проектировании, сведены в таблицу 5.4.

Таблица 5.4 - Расходы на материалы

Наименование	Кол-во	Цена за 1 ед., руб.	Общая стоимость, руб.
Бумага для принтера, уп.	1	200,00	200,00
Ватман (А1), шт	10	5,00	50,00
Диск CD-R	2	25,00	50,00
Тонер для принтера	1	120,00	120,00
		Итого:	420,00

5.3.2 Расходы на амортизацию оборудования

При проектировании исследовательской установки использовался персональный компьютер.

Амортизационные отчисления на эксплуатацию оборудования рассчитаем по формуле:

где СБАЛ - балансовая стоимость оборудования;

КАМ - коэффициент годовой амортизации оборудования, для вычислительной техники значение составляет КАМ=0,2;

ТРАБ - время работы, ТРАБ=2136 часов;

ФГ - действительный годовой фонд рабочего времени оборудования, ФГ=5520 часов.

Балансовая стоимость компьютера определяется выражением:

где СИСХ - исходная стоимость оборудования, СИСХ=22000,00 руб.;

КАМ - коэффициент годовой амортизации оборудования, КАМ=0,2;

Т - количество лет от покупки, Т=3 года.

Используя формулы (6.4) и (6.5) рассчитаем балансовую стоимость оборудования и амортизационные отчисления на её содержание:

руб.,

руб.

5.3.3 Расчет затрат на аренду помещения

Затраты на аренду помещения за один месяц определяются по формуле:

где: S - площадь помещения, S=27 м2;

КР - ежемесячная арендная плата за один квадратный метр,

КР=200 руб.

Затраты на аренду помещения во время проектирования определяются по формуле:

где: ТП - время проектирования, ТП=3 месяца;

СХ =174,75 - стоимость 7,5 м3 холодной воды в месяц на человека, руб.;

СГ =376,65 - стоимость 4,5 м3 горячей воды в месяц на человека, руб.;

СК =193,2 - стоимость 12 м3 канализация в месяц на человека, руб.

В результате получаем:

5.3.4 Затраты на электроэнергию

Затраты на электроэнергию рассчитаем по формуле:

где y - тариф на электроэнергию, y=2,23 руб./кВтч;

W - мощность оборудования, W=0,3 кВт;

t - время работы оборудования, t=2136 часов.

Затраты на электроэнергию при использовании компьютера согласно (6.8) составят:

руб.

5.3.5 Основная и дополнительные заработные платы

Затраты на заработную плату (СЗП) включают в себя основную (ОЗП) и дополнительную заработные платы (ДЗП) и рассчитываются по формуле:

СЗП= СОЗП +СДЗП

где СОЗП - основная заработная плата, руб.;

СДЗП - дополнительная заработная плата, руб.

Среднедневная заработная плата исполнителей рассчитывается исходя из месячного должностного оклада, согласно тарифной сетке и количеству рабочих дней в месяце (22 рабочих дня).

Дневная ставка рассчитывается по формуле:

где СМ - месячный должностной оклад.

Дневная ставка, помноженная на количество рабочих дней, даст заработную плату каждого исполнителя за период разработки. Основная заработная плата исполнителей приведена в таблице 6.5.

Таблица 5.5 - Основная заработная плата

Должность	Месячный оклад, руб.	Дневная ставка, руб.	Кол-во рабочих дней, дн.	Сумма заработной платы, руб.
Руководитель 14 разряда	15800,00	718,18	10	7181,80
Инженер 11 разряда	6000,00	272,72	89	24272,08
Итого:	31453,88

Дополнительная заработная плата составляет:

Сдзп=Созп(kp+kд)

где СОЗП - основная заработная плата, руб.;

kp - районный коэффициент, kp=0,3;

kд - коэффициент, учитывающий вредные условия труда, kд=0,1 (работа за компьютером).

Тогда по формуле (6.11):

Сдзп=31453,88(0,3+0,1)=12581,55.

Всего затраты на заработную плату согласно (6.9) составят:

СЗП=31453,88+12581,55=44035,43.

5.3.6 Отчисления в фонд оплаты труда на социальные выплаты

От суммы основной и дополнительной заработной платы производятся отчисления во внебюджетные фонды, которые рассчитываются по формуле:

ССВ=(СОЗП+СДЗП) kСВ

где kСВ - коэффициент, учитывающий отчисления на страховые выплаты.

Примем kСВ=30%, тогда по формуле (6.12):

ССВ=(31453,88+12581,55) 0,3=13210,63 руб.

5.3.7 Затраты, выполняемые сторонними организациями

К затратам на работы выполняемые сторонними организациями, отнесём затраты на оплату времени работы в Интернете, а также затраты на распечатку графического материала. Расчёт проведём по формуле:

ССТ=СИ+СП

где СИ - оплата времени работы в Интернете, руб.;

СП - затраты на распечатку графического материала, руб.

Оплата времени работы в Интернете рассчитываем по формуле:

СИ=it

где i - тариф за единицу времени работы в Интернете, i=30 руб./час;

t - время работы, час.

Время работы в Интернете составило пять дней по 2 часа, итого 10 часов.

Итак согласно (6.14) оплата времени работы в Интернете составила:

СИ=1030=300 руб.

Затраты на распечатку графического материала рассчитаем по формуле:

где m - количество видов печатаемой продукции, шт.;

ni - количество печатаемых листов i-го вида продукции, шт.;

Аi - цена за распечатку листа i-го вида продукции, руб.

Затраты пошли на распечатку десяти ватманов. Цена за распечатку одного ватмана - 50,00 руб.

Итак, согласно (6.15):