Печатная плата - изоляционное основание с системой печатных проводников и печатных элементов. Все электроэлементы, входящие в монтажную схему, устанавливаются на основании и соединяются с печатными проводниками при помощи пайки.

7.1 Материал печатных плат

В качестве основания печатных плат используют фольгированные и нефольгированные диэлектрики (гетинакс, текстолит, стеклотекстолит, стеклоткань, лавсан, полиимид, фторопласт и др.), керамические материалы и металлические пластины. При выборе материала основания ПП необходимо обратить внимание на следующее: предполагаемые механические воздействия (вибрации, удары, линейное ускорение и т. п.); класс точности ПП (расстояние между проводниками); реализуемые электрические функции; быстродействие; условия эксплуатации; стоимость.

По сравнению с гетинаксами стеклотекстолиты имеют лучшие механические и электрические характеристики, более высокую нагревостойкость, меньшее влагопоглощение. Однако у них есть ряд недостатков: невысокая нагревостойкость по сравнению с полиимидами, что способствует загрязнению смолой торцов внутренних слоев при сверлении отверстий; худшая механическая обрабатываемость; более высокая стоимость; существенное различие (примерно в 10 раз) коэффициента теплового расширения меди и стеклотекстолита в направлении толщины материала, что может привести к разрыву металлизации в отверстиях при пайке или в процессе эксплуатации.

Для изготовления ПП, обеспечивающих надежную передачу нано-секундных импульсов, необходимо применять материалы с улучшенными диэлектрическими свойствами (уменьшенным значением диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь). Поэтому к перспективным относится применение оснований ПП из органических материалов с относительной диэлектрической проницаемостью ниже 3,5.

Для изготовления ПП, эксплуатируемых в условиях повышенной опасности возгорания, применяют огнестойкие гетинаксы и стеклотекстолиты марок СОНФ, СТНФ, СФВН, СТО, СОНФ-у.

Для изготовления ГПК, выдерживающих многократные (до 150) изгибы на 90° (в обе стороны от исходного положения) с радиусом 3 мм, применяют фольгированный лавсан и фторопласт. Материалы с толщиной фольги 5 мкм позволяют изготовить ПП 4-го и 5-го классов точности.

7.2 Технология изготовления печатной платы

Изготовление печатных плат должно производится согласно технологическому процессу, принятому на предприятии - изготовителе, обеспечивающем выполнение всех требований чертежа и технических условий.

К печатным платам предъявляются следующие требования :

Ширина печатных проводников должна быть не менее 0,18 мм.

Минимальное расстояние между печатными проводниками должно быть не менее 0,2 мм.

Контактные площадки должны быть размером не менее 2 мм².

Слой металла должен обладать удельной проводимостью медных проводников.

Площадь поперечных сечений проводников и поверхность металла дорожки должна удовлетворять допустимой плотности тока и рабочей частоты, на которой работает плата.

Поверхность печатных плат не должна иметь пузырей, вздутий, посторонних включений, сколов, выбоин, трещин и расслоений материала основания.

Расположение интегральных микросхем со штыревыми выводами, должно совпадать с узлами координатной сетки.

Созданию печатных проводников предшествует нанесение на заготовку изображения печатных проводников в виде защитных покрытий определённых участков. К числу наиболее употребляемых способов относятся :

фотоспособ;

сеточный способ;

офсетный способ.

Фотоспособ основан на том что изображение контактным способом с негатива копируется на основание, покрытое светочувствительной эмульсией. После проявления и травления засвеченные участки оказываются без эмульсии.

Сеточный способ основан на применении сеточного трафарета и нанесении сквозь него кислостойкой краски на основании печатной платы. Сеточный способ обладает значительно меньшей точностью и разрешающей способностью, чем фотоспособ.

Офсетный способ основан на применении принципа офсетной печати.

Методы травления печатных плат включает в себя операции, с помощью которых создаётся токопроводящий слой на изолированном основании.

Существуют три основных метода изготовления печатных плат.

Химический;

Электрический;

Комбинированный.

Химический. На фольгированное диэлектрическое основание наносится кислостойкой краской или фотоспособом рисунок печатного монтажа. Незащищённые участки фольги удаляются травлением. Металлизация отверстий в этом случае отсутствует.

Электрохимический. Он заключается в том, что на участках поверхности основания, образующих проводники, создаётся проводящий слой химически осаждённого металла требуемой толщины. Преимущество этого метода - возможность одновременно с образованием проводников осуществлять металлизацию отверстий.

Комбинированный. Данный метод может быть как негативным так и позитивным. Негативный способ заключается в том, что первоначально получают печатный монтаж по аналогии с химическим способом, затем проводится химическая обработка отверстий и их металлизация и далее электрохимическая металлизация проводников и отверстий. Позитивный способ основан на получении рисунка печатного монтажа, электрохимической металлизации отверстий и проводников, а после этого травления фольги с пробельных мест. Комбинированный метод позволяет получить металлизированные отверстия, но он отличается большей трудоёмкостью технологического процесса.

При позитивном способе последовательность операций изготовления печатных плат следующая:

Раскрой материала и изготовление заготовок плат;

Подготовка поверхности заготовки. Производят зачистку заготовки шкуркой, промывку в воде, обработку в растворе соляной кислоты;

Нанесение изображения печатного монтажа на заготовку. Наносят на поверхность заготовки фоторезист, совмещают с фотопозитивом, проявляют, производят окрашивание изображения, промывки в воде, химическое дубление и сушку;

Сверление и зенкование отверстий;

Нанесение лака. Сушка;

Химическое омеднение отверстий. Перед омеднением заготовку обрабатывают в растворе двух хлористого олова, и соляной кислоты. После осаждения меди заготовку промывают и сушат;

Снятие лакового покрытия;

Ретуширование изображения;

Гальваническое меднение. Сначала заготовку обезжиривают, затем производят наращивание медного слоя. Далее промывка и сушка;

Гальваническое серебрение. Производят деталировку платы. Далее наносят слой серебра и промывают в воде;

Раздубливание фоторезиста. Обработка происходит в растворе щавелевой кислоты и хлористого натрия. Далее промывка и сушка;

Травление фольги с пробельных мест. Травление производят в растворе хлористого железа. Затем промывка в воде, после этого осветление серебра, затем промывка и сушка.

Маркировка. Нанесение монтажных обозначений. На этом этапы технологии изготовления печатных плат заканчиваются.

Недостатками комбинированных методов являются:

сложность технологических операций;

продолжительное воздействие агрессивных сред на изолированное основание, что может ухудшить его свойства.

Преимуществами комбинированных методов являются:

большая электропроводимость проводников;

прочность сцепления проводников с основанием;

большая точность и разрешающая способность (около 0,3 мм);

одновременная металлизация отверстий, что позволяет изготавливать двухсторонние платы.

Комбинированный метод изготовления печатных плат является наиболее перспективным, удовлетворяющим требованиям промышленности. Он имеет наивысшую плотность монтажа.

7.3 Размещение навесных элементов на печатной плате

сотовый канал утечка плата

При размещении элементов на ПП необходимо учитывать следующее :

полупроводниковые приборы и микросхемы не следует располагать близко к элементам, выделяющим большое количество теплоты;

необходимо предусмотреть возможность конвекции воздуха в зоне расположения элементов, выделяющих большое количество теплоты;

необходимо предусмотреть возможность легкого доступа к элементам, которые подбираются при регулировке схемы;

равномерное распределение масс элементов по поверхности платы;

обеспечение малых габаритов и массы.

Размещение навесных элементов на ПП осуществляется в соответствии с ОСТ 4.Г0.010.030. и ОСТ 4.Г0.010.009.

В качестве критериев оптимальности размещения используем:

минимум суммарной длины всех печатных проводников;

минимум максимальной длины сигнальных проводников;

максимально близкое расположение элементов с наибольшим числом взаимных связей.

7.4 Трассировка печатной платы

Критериями оптимальности трассировки являются :

суммарная длина проводников на плате должна быть минимальна, это обеспечит большое число вариантов проведения трасс на свободных участках платы;

равномерность распределения проводников по проводящим слоям;

ортогональное расположение проводников на противоположных сторонах двухсторонней печатной платы (ДПП). Это позволяет значительно уменьшить взаимное влияние проводников;

минимум длинны параллельно идущих участков соседних проводников;

минимальное количество переходных отверстий между слоями ПП.

При трассировке ДПП необходимо стремится таким образом расположить трассы, чтобы с одной стороны полученная монтажная схема соответствовала электрической, с другой стороны были выполнены все нормы на конструирование ПП (ширина проводников, расстояние между проводниками, размеры контактных площадок, расстояние между ответвлениями на плате и их диаметр и т.п.)

Эскиз трассировки печатной платы представлен в приложении №.

После завершения трассировки ПП необходимо оценить качество трассировки и в случае возможности, устранить лишние изгибы проводников, а так же многократные переходы печатных проводников с одного слоя на другой.

При выше изложенных требованиях осуществление основных этапов проектирования конструкции ПП целесообразно проводить на базе САПР .



8.Экспериментальная часть

Ввиду сложности проектируемого устройства, а также нехватки комплектующих и других факторов, делающих невозможной проверку работы блокиратора на макете, экспериментальная часть была выполнена на ПЭВМ.

Эксперимент проводился в программах: Algorithm Builder(AB), Proteus 7.0.

Программа генерирования М-последовательности представлена в приложении №1 . Для проведения эксперимента был написан алгоритм генерации последовательности на языке Ассемблер в AB (рисунок №9). После проверки работоспособности алгоритма программы использовался Proteus 7.0 для программирования микроконтроллера Tiny13 компании Atmel. Работоспособность программы представлена на рисунке №10

Рисунок №16. Генерация М-последовательности на микроконтроллере

После получения М-последовательности сигнал пропускаем через двухканальный операционный усилитель, где сигнал микшируется с пилообразным. Этот сигнал далее поступает на цепи регуляторов ширины излучаемой помехи в соответствующих частотных каналах передатчиков. Сигнал необходимо перенести в область высоких частот, для этого пропускаем получившийся сигнал через ГУН. На выходе ГУН-ов возникает радиочастотный шум в соответствующем каждому ГУН-у диапазоне частот, который, в случае диапазона 760-960 МГц усиливается предварительным транзисторным усилителем, и поступает на оконечные усилители мощности.

Результирующие сигналы помех представлены на рисунке №17 для 760-960 МГц и рисунке №18 для 2400-2700 МГц.

Рисунок №17. Сигнал помехи в диапазоне 760-960 МГц

Рисунок №18. Сигнал помехи в диапазоне 2400-2700 МГц



9. Экономическая часть

Технология LTE (Long-Term Evolution) - это логическое продолжение развития сетей 3G. В среднесрочной перспективе она будет определять развитие систем сотовой связи в мире. Эта технология способна обеспечить скачкообразное (теоретически, до 90 раз) увеличение скорости передачи данных в мобильных сетях. В январе 2008 г. международное партнерское объединение Third Generation Partnership Project (3GPP), разрабатывающее перспективные стандарты мобильной связи (GSM, GPRS, EDGE, UMTS (WCDMA) и проч.), утвердило LTE в качестве следующего после UMTS стандарта широкополосной сети мобильной связи. Внедрение технологии LTE позволило операторам уменьшить капитальные и операционные затраты, снизить совокупную стоимость владения сетью, расширить спектр услуг, связанных с передачей данных по высокоскоростным каналам. С абонентской точки зрения, резкое увеличение скорости передачи данных серьезно улучшит качество предоставляемых услуг, что, в свою очередь, будет способствовать распространению новых платных мультимедийных сервисов (многопользовательских игр, социальных сетей, видеоконференций, систем мониторинга, интерактивных онлайн-приложений и др.). Широкое внедрение LTE зависит от наличия абонентских устройств и операторского оборудования, работающих на основе этой технологии.

В настоящее время активность в плане разработки чипсетов и абонентских устройств с поддержкой LTE проявляют LG, Samsung, Motorola, Huawei Technologies, ZTE, Sandbridge Technologies, Altair Semiconductor и другие крупные производители.

Сначала это были USB-модемы и PC-карты (двухстандартные, с поддержкой протоколов HSDPA и LTE), затем -- встроенные модемы в нетбуках, интернет-планшетах и ноутбуках, и только потом -- новые модели коммуникаторов и смартфонов с интегрированными LTE-чипами.

Расчет и построение ленточного графика

Процесс создания и освоения изделий состоит из многих стадий и этапов, выполняемых различными исполнителями. Перечень этапов научно-исследовательской работы определяется в полном соответствии с темой проекта.

Важное место в процессе разработки радиотехнического устройства занимает планирование работ. Планирование позволяет оценить текущее состояние, предсказать дальнейший ход работ, помогает выбрать правильное направление для воздействия на ход подготовки производства, с тем, чтобы комплекс работ был выполнен в сжатые сроки и с наименьшими затратами.

Для расчета составляем план, который содержит перечень работ, проведенных в процессе выполнения темы, продолжительность выполнения поставленной задачи, продолжительность каждой работы в днях и перечень исполнителей. Чтобы наиболее полно составить план, максимально детализируем этапы, выбираем такое направление для воздействия на ход подготовки производства, чтобы весь комплекс работ был выполнен в сжатые сроки с минимальными затратами.

Ленточный график процесса подготовки производства - это графическая модель процесса подготовки производства с указанием перечня и организационно-экономических характеристик всех работ, сроков и последовательности их исполнения, отражаемых совокупностью упорядоченных во времени горизонтальных линий.

Для построения ленточных графиков необходимы расчеты трудоемкости, продолжительности каждой работы и количества исполнителей. Для этого требуются нормативы трудоемкости выполнения работ, дифференцированных по степени новизны, сложности, формату чертежей.

Достоинствами ленточного графика являются простота, наглядность, возможность отображения содержания и многих организационно-экономических характеристик работ.



Таблица №9.1 Данные для построения ленточного графика

	Наименование этапов работы	Исполнители	Количество исполнителей	Длительность, (дни)
1	Составление ТЗ	Руководитель проекта, Инженер	2	1
2	Изучение ТЗ	Инженер	1	1
3	Подбор и изучение литературы	Инженер	1	15
4	Выбор и обоснование структурной схемы	Инженер	1	5
5	Выбор элементной базы	Инженер	1	4
6	Составление алгоритма программы	Инженер	1	5
7	Разработка принципиальной схемы	Инженер	1	5
8	Реализация алгоритма. Проведение эксперимента	Инженер, Руководитель проекта	2	5
9	Оформление результатов	Инженер	1	8
10	Оформление отчета и чертежей	Инженер	1	8
11	Сдача работы	Руководитель проекта	1	1
Итого	58



Рисунок №9.1 Ленточный график.

Составление смет затрат на разработку

Затраты, образующие себестоимость продукции (работ, услуг), будут группироваться следующим образом:

· Материальные затраты (за вычетом стоимости возвратных отходов);

· Затраты на оплату труда;

· Амортизация оборудования;

· Прочие затраты

1. Материальные затраты

1.1 Затраты на электроэнергию.

Затраты на электроэнергию определяются исходя из установленной мощности оборудования, времени его работы. Стоимость электроэнергии в г. Рязань при тарифе составляет 3,1 руб./кВт.ч.

Таблица №9.2 Затраты на электроэнергию.

Тип оборудования	Кол-во	Время работы, час.	Мощность, кВт	Затраты, руб.
Ноутбук Dell Inspirion N5110	1	300	0.09	83,7
Принтер HP LaserJet 1102	1	1	0.25	0,775
Освещение рабочего места	1	160	0,4	198,4

Итого: 282руб. 87 коп.

2. Затраты на оплату труда

Затраты на оплату труда начисляются исходя из ставки руководителя и разработчика и времени, затраченного на выполнение работы. Заработная плата вычисляется по следующей формуле:

где Т - тарифная ставка; Д - количество дней работы.

Руководитель проекта имеет ставку 20000 рублей, исполнитель (инженер) имеет ставку 1600 рублей.

Таким образом, исходя из затрат времени на разработку (руководитель - 9 дней, инженер-конструктор - 53 дня), заработная плата равна:

ЗП_рук = 20000 / 22 7 = 6363,63 руб.,

ЗП_исп = 1600 / 22 57 = 4145,45 руб.

Фонд оплаты труда составит:

Ф_зп = 6363,63+4145,45=10 509,08 руб.

3. Амортизация оборудования

В состав входят расходы, связанные с амортизацией оборудования, а также расходы на электроэнергию. Амортизационные отчисления рассчитываются для определения сумм на полное восстановление производственных фондов, исходя из балансовой стоимости и установленных норм амортизации. Нужно учесть амортизацию оборудования, которое использовалось в данной работе.

В соответствии с НК РФ амортизации подлежит оборудование стоимостью более 40 000 руб.

Амортизационные отчисления учитываются в сметной стоимости научно-исследовательской и опытно-конструкторской работы и рассчитывается по следующей формуле:

А_нир = Ф_п T_и Н_а / Ф_эф,

где Ф_п -балансовая стоимость оборудования;

Т_и - время использования оборудования при проведении работ;

Н_а- норма амортизации;

Н_а = 1 / Т_пи,

где Т_пи - срок службы оборудования, лет;

Ф_эф - годовой эффективный фонд времени работы оборудования, для односменной работы он составляет Ф_эф = 256 дней.

Время работы на ПЭВМ составляет 13 дней.

Срок службы компьютера - 2-3 года (на 2013 г.), тогда норма амортизации: Н_а = 1 / 3 = 0,33

Амортизационные отчисления для компьютера стоимостью в 41000 рублей составят:

А_нир = 41000 13 0,33 / 256 = 687,07 руб.

Общие прямые затраты составят следующую сумму:

З_прям = З_м + Ф_зп + А_нир= 282,87 + 10509,08 + 687,07 = 11479,02 руб.

4. Прочие расходы

Страховые взносы составляют 30,2% от затрат на оплату труда:

СВ = 10509,08 0,302 = 3173,74 руб.

величина остальных прочих затрат берется от величины прямых общих затрат в установленном размере. Для разработки устройства они составят (20%):

З_{ост.проч}= 0,2 З_прям= 11479,020,2=2295,8 руб.

Прочие расходы составят:

З_проч =СВ+ З_{ост.проч} = 3173,74+2295,8 = 5469,54 руб.

Общие затраты на разработку:

З=З_проч+З_прям=5469,54 +11479,02 =16948,56 руб.

Таблица №9.3 Общая таблица всех затрат.

Наименование калькуляционных статей расходов	Сумма, руб.	Удельный вес, %
Материальные затраты, Зм	283	1.67
Затраты на заработную плату, Фзп	10509	62.00
Амортизация оборудования, Анир	687	4.05
Прочие расходы, Зн	5470	32.27
Общие затраты, З	16949	100

Расчетная цена на научно-исследовательскую разработку определяется следующей формулой:

Ц=З+П_р+НДС

Где З-затраты на разработку

П_р - прибыль от реализацииОпределим расчетную цену при предполагаемом размере прибыли в 20 %

П_р=0.2* З= 0.2*16948,56=3389,71 руб.

НДС= 0.18*( З+П_р)=0.18*(16948,56+3389,71)=3660,88 руб.

Ц= З+П_р+НДС= 16948,46+3389,71+3660,88 =23999 руб. [17]

Выводы по эффективности предложений

Бурное развитие техники и технологии LTE в последние годы вызвало еще более бурное развитие технических устройств и систем разведки. В создание устройств и систем ведения разведки всегда вкладывались и вкладываются огромные средства во всех развитых странах.

Целью несанкционированного сбора информации в настоящее время является, прежде всего - коммерческий интерес. Как правило, информация разнохарактерна и разноценна и степень ее секретности (конфиденциальности) зависит от лица или группы лиц, кому она принадлежит, а также сферы их деятельности. В большинстве случаев средства разведки являются очень дорогим удовольствием. Да и легально их приобрести тоже не легко. Но в тоже время у нас под рукой есть дешевое, качественное и доступное средство негласного съема речевой информации- это сотовый телефон с поддержкой LTE сетей.

На профессиональном уровне задача борьбы с подслушиванием и другими неблагоприятными факторами связанными с использованием такого сотового телефона решается достаточно успешно, но является весьма дорогостоящим мероприятием и требует привлечения специалистов и широкого круга технических средств. Поэтому нахождение достаточно простых и относительно дешевых решений данной проблемы является весьма актуальным.

В дипломном проекте был разработан блокиратор LTE сети. Принцип его работы заключается в том, что на приемный канал сотового телефона(любого другого прибора с поддержкой LTE сети) ставится заградительная помеха. При этом с телефона не возможно никуда позвонить, и телефон для других абонентов становится недоступен. Блокиратор актуален тем, что имеет 2 диапазона перестройки (760-960 МГц. и 2500-2700 МГц.) в отличии от аналогов, что позволяет перекрыть всю полосу частот LTE сетей в Российской федерации.



10. Безопасность и экологичность дипломного проекта

10.1 Основные потенциально опасные и вредные производственные факторы

В процессе труда человек вступает во взаимодействие с предметом труда, орудиями труда и другими людьми. На человека воздействуют различные параметры производственной обстановки (температура, влажность, подвижность воздуха, шум, вредные вещества, различные излучения и т.д.). В совокупности все эти факторы определяют условия, в которых трудится человек.

К основным потенциально опасными и вредными производственными факторам относят:

запыленность и загазованность воздуха рабочей зоны ;

наличие инфракрасных излучений от расплавленного припоя в ванне или от паяльника ;

наличие электромагнитного излучения высокой частоты;

действие ультразвука на организм монтажника при пайке волной, которая образуется за счет действия ультразвука на расплавленный припой;

воздействие электростатического заряда;

-неудовлетворительная освещенность рабочих мест или повышенная яркость;

неудовлетворительные метеорологические условия в рабочей зоне;

воздействие брызг и капель расплавленного припоя;

поражение электрическим током;

-группа психофизиологических вредных производственных факторов ( физические перегрузки (статические и динамические), нервно-психологические перегрузки ( монотонность труда, эмоциональные перегрузки)).

10.2 Анализ опасных и вредных производственных факторов

От условий труда в большой степени зависит работоспособность человека, его отношение к труду, результаты труда. Ясно, что при плохих условиях труда невозможно получения хорошего результата, кроме того, создаются предпосылки для возникновения травм и профессиональных заболеваний.

В ГОСТ 12.0.003-74 “Опасные и вредные производственные факторы. Классификация” производится классификация элементов условий труда, выступающих в роли опасных и вредных производственных факторов. Они подразделяются на четыре группы: физические, химические, биологические и психологические. К физическим факторам относятся такие факторы как: электрический ток, электромагнитное излучение, горячие электропаяльники, заусенцы и шероховатости инструмента и оборудования, недостаточная освещенность рабочей зоны, повышенная или пониженная температура воздуха.[19]

Основные вредные факторы, воздействующие на человека на рабочем месте:

Согласно ГОСТ 12.1.038-82 “ССБТ. Электробезопасность. Предельно допустимые уровни напряжений прикосновения и токов” не допускается превышать установленные для человека предельно допустимые значения напряжений прикосновения и токов, протекающих через тело человека по пути рука-рука, рука-нога (Оптимальные значения: 2В, 0,3мА, не более 10 минут в сутки). Превышение предельно допустимых значений напряжений прикосновения и токов, протекающих через тело человека, возникает при пробое электроизоляции электроустановок на корпус при плохом или отсутствующем заземлении или занулении корпуса электроустановок, при касании токоведущих частей электроустановок, а также при плохой изоляции электроинструмента (550В, 650мА, продолжительностью воздействия 0,01-0,08с) (ГОСТ 12.1.038-82, аварийный режим работы). Таким образом, меры защиты от поражения электрическим током должны включать в себя: заземление электроустановок, зануление электроустановок, проверку изоляции электроинструмента, ограждение токоведущих частей электроустановок от случайного прикосновения.

Случайное прикосновение к нагретым частям электроустановок и электроинструментов (паяльника) может вызвать термический ожог. Поэтому в качестве мер безопасности следует применять ограждение нагревающихся частей оборудования, предупреждающие плакаты и надписи.

Работа с неисправным инструментом может вызвать ушибы, порезы и т.д., поэтому при работе следует пользоваться только исправным инструментом, перед работой обязательно проверять исправность инструмента.[20]

Нарушение теплового равновесия оказывает вредное воздействие на организм человека. Низкая температура вызывает охлаждение организма и может привести к простудным заболеваниям. В качестве мер борьбы с пониженной температурой воздуха в рабочем помещении может применяться система центрального отопления, системы кондиционирования, работающие в режиме нагрева воздуха. Высокая температура в рабочем помещении при сохранении других параметров микроклимата неизменными вызывает быструю утомляемость, сильное потоотделение. Это ведет к снижению внимания, появлению вялости и может оказаться причиной несчастного случая. В качестве мер борьбы с повышенной температурой воздуха в рабочем помещении может применяться кондиционирование воздуха. Согласно СанПиН 2.2.4.548-96 для категории работ Iа оптимальная (допустимая) температура в рабочих помещениях представлена в таблице №10.1 [21]



Таблица №10.1 . Относительная (допустимая) температура в рабочих помещениях

Период года	Температура, 0C	Отн. влажность воздуха, %	Скорость ветра, м/с
Теплый	23-25 (22-28)	40-60 (15-55)	0,1 (0,1-0,2)
Холодный	22-24 (21-25)	40-60 (15-75)	0,1 (не более 0,1)

Недостаточное освещение рабочей зоны также является вредным производственным фактором, способствующим быстрому утомлению глаз, увеличению травматизма, ухудшению зрения. Для улучшения освещения в рабочей зоне могут применяться следующие меры: усиление общего освещения путем увеличения количества ламп или изменения их расположения, использование местного освещения. Согласно СНиП 23-05-95 освещенность рабочих мест должна быть не ниже 150лк при использовании ламп накаливания и не ниже 300лк при использовании ламп дневного света .

При построении радиоэлектронных устройств практически всегда используется операция пайки радиоэлементов. Используемый для этих целей припой содержит свинец, который относится к группе химически опасных и вредных веществ. По характеру воздействия свинца на организм человека относят к подгруппе веществ, влияющих на репродуктивную функцию. Свинец является сильнейшим ядом, угнетающим нервную систему, систему кровообращения, нарушает обмен веществ, воздействует на почки и головной мозг. Пути проникновения свинца в организм человека различны: вдыхание с воздухом (основная часть), заглатывание, всасывание через кожу. Предельно допустимая концентрация свинца в воздухе согласно ГН 2.2.5.1313-03 составляет 0,05мг/м³. Исходя из этого, на рабочем месте должна быть местная вытяжная вентиляция.

К психофизически опасным и вредным производственным факторам относятся физические и нервно-психические перегрузки (умственное перенапряжение, эмоциональные перегрузки, монотонность труда). В качестве мер борьбы с физическими и нервными перегрузками могут применяться: организация рабочего места, обеспечивающая наименьшую утомляемость, расположение рабочих мест, перерывы в работе во время рабочего дня, оборудование мест отдыха.

Использование в лабораториях и других помещениях электронагревательных приборов не исключает возможности возникновения возгорания при неумелом их использовании или нахождении электронагревательных приборов в неисправном состоянии. В целях безопасности лаборатория должна быть оборудована углекислотным огнетушителем ОУБ-3 или аналогичным, который предназначен для тушения твердых и жидких материалов, находящихся под напряжением.

10.3 Опасные и вредные факторы, образующиеся при пайке и лужении

Каждой разновидности процессов пайки и лужения присущи определенные вредные и опасные физические, химические, биологические и психофизиологические факторы, отличающиеся количественными и качественными характеристиками. При этом некоторые виды паек образуют одновременно несколько таких факторов, которые могут привести к травмированию, профзаболеваниям или к возникновению пожаров и взрывов.

Все разновидности процессов пайки и лужения сопровождаются загрязнением воздушной среды аэрозолем припоя и флюса, парами различных жидкостей, применяемых для флюса, смывки и растворения лаков, парами соляной кислоты, газами (окись углерода, углеводороды, продукты разложения изоляции) и т.д.

Операции пайки и залуживания сопровождаются загрязнением воздушной среды парами оксида свинца, олова, сурьмы и других элементов, входящих в состав припоя, а также парами канифоли.

Находясь в запыленной атмосфере, рабочие подвергаются воздействию пыли и паров. Вредные вещества оседают на кожном покрове, попадают в слизистую оболочку рта, глаз, верхних дыхательных путей, заглатываются со слюной в пищеварительный тракт, вдыхаются в легкие. Наряду с загрязнением воздушной Среды загрязняются рабочие поверхности и одежда рабочего. Степень воздействия аэрозоля зависит от химического состава, который определяется химическим составом припоя. Большинство элементов, входящих в состав применяемых припоев являются опасными для здоровья и жизни человека.

Биологическое действие олова, входящего в состав припоя может приводить поражению бронхов, вызывает пролиферативно - клеточную реакцию в легких. При длительном воздействии возможен пневмокониоз. Предельно-допустимая концентрация окиси олова в воздухе рабочей зоны составляет 0,05 мг/м³ (ГН 2.2.5.1313-03). Свинец, содержащийся в припое может вызывать поражение нервной системы, крови, желудочно-кишечного тракта, половой системы, нарушение течения беременности. Предельно-допустимая концентрация составляет 0,05 мг/м³ (ГН 2.2.5.1313-03). Кадмий, содержащийся в припое может вызывать поражение печени, почек, легких. При хронических отравлениях поражается система кроветворения, половая и репродуктивная функции. ПДК составляет 0,01 мг/м³ (ГН 2.2.5.1313-03).

Аэрозоль, образующаяся при пайке содержит несколько оксидов элементов, входящих в состав припоя, и биологическое действие аэрозоля будет зависеть от наличия того или иного компонента. В одних случаях наблюдается снижение токсического эффекта на отдельные органы человека, и другие его действия становятся биологически активными. К наиболее токсичным относятся припои, содержащие свинец и кадмий.

Биологическое действие флюсов также зависит от компонентов, входящих в их состав. Например канифоль обладает раздражающим воздействием и при длительном воздействии на кожу может вызывать дерматит. Этиленгликоль, содержащийся в отдельных флюсах при попадании в рот очень токсичен, действует на ЦНС и почки. При поступлении через органы дыхания возникает поражение ЦНС и паренхиматозных органов. ПДК составляет 5,0 мг/м³ (ГН 2.2.5.1313-03).

Запыленность и загазованность атмосферы производственных помещений зависит от вида пайки и лужения, количества постов пайки, марки припоя, флюса, смывки, средств локализации и обьема помещений.

Удельное образование аэрозоля свинца при пайке и лужении оловянно-свинцовыми припоями следующее :

- при пайке электропаяльником

мощностью 20...60 Вт----------- 0,02...0,04 мг/100 паек ;

- при лужении погружением в припой --------------- 300...500 мг/(м².ч) ;

- при лужении и пайке волной ------------------------ 3000..5000 мг/(м².ч).

Остатки паяльного флюса после процессов пайки и лужения содержат свинец, который может поступать в воздух помещения. Остатки флюса от 1000 паек, проведенных электропаяльником содержат 0,4 мг свинца.

При обжиге изоляции выделяется оксид углерода. Количество оксида углерода, выделяемого при обжиге изоляции при температуре 800 ...900 С, приведено в таблице 10.2.

Таблица 10.2 Количество оксида углерода, выделяемого при обжиге изоляции.

Материал	Количество мг/г	Материал	Количество мг/г
Винипласт	240	Хлопок	100
Полихлорвинил	180	Шелк	200
Полиэтилен	100	Шелк и винипласт	190
Фторопласт	100

Отметим, что при обжиге фторопластовой изоляции выделяется, кроме оксида углерода, 3 мг фтористого водорода на 1 г обжигаемой изоляции.[22]

С помощью методического материала "Обеспечение безопасности труда при пайке", зная удельное пыле и газообразование, можно определить концентрацию свинца в атмосфере.

При ручной пайке концентрация свинца в атмосфере определяется следующим образом ( мг/м³) :

С = 0,6 yntN / V ;

где у - удельное образование свинца ( 0,04 мг/ 100 паек) ;

n - количество паек в минуту ;

t - длительность смены ( 8 часов ) ;

N - количество рабочих мест, на которых ведется пайка ;

V- обьем помещения .

Для лаборатории площадью 5 10 м² с высотой потолков 2,5 м при наличии в ней 5-ти мест, оборудованных электропаяльниками мощностью 25 Вт при количестве паек , производимых пайщиком, равном 4, концентрация аэрозоля свинца за 8 часов работы составит 0,03 мг/м³.

При лужении с погружением в припой концентрация свинца в атмосфере определяется по следующей формуле :

C = ySt / V ;

где S - площадь поверхности ванны.

При пайке и лужении волной концентрация свинца в атмосфере определяется по следующей формуле :

C = ySt / V ;

где S - площадь поверхности волны.

Концентрация оксида углерода или фтористого водорода при обжиге изоляции можно определить по формуле :

C = ym / V ;



где y - удельное образование оксида углерода или фтористого водорода ( мг/ч) ;

m - масса обжигаемой изоляции, г. [23]

10.4 Вентиляция участков пайки и лужения

Документом, определяющим процесс вентиляции являются «Санитарные правила организации процессов пайки мелких изделий сплавами, содержащими свинец.» СанПиН 952-72

Эксплуатация участков пайки, не оборудованных местной вытяжной вентиляцией запрещается. Вентиляционные установки должны включаться до начала работы и выключаться после ее окончания. Работа вентиляционных установок должна контролироваться с помощью специальной сигнализации (световой, звуковой).

На участках пайки, где допускается естественное проветривание, скорость воздуха в зоне пайки должна равняться 0,6 м/c. Электропаяльники в рабочем состоянии должны находится в зоне действия местной вытяжной вентиляции или в укрытии.

Помещения, в которых размещаются участки пайки оборудуются обособленной приточно-вытяжной вентиляцией. Приток воздуха должен составлять 90% от объема вытяжки. Недостающие 10% поступают из смежных более чистых помещений.

На участки пайки воздух следует подавать рассредоточено в верхнюю зону помещения через плафоны, перфорированные или щелевые потолки, перфорированные воздуховоды, панели и другие устройства. Скорость движения воздуха в рабочей зоне радиомонтажника не должна превышать 0,3 м/c.

Внутренние поверхности воздуховодов вытяжных систем должны периодически очищаться от флюсов и оксидов- компонентов, входящих в состав припоя.

Местная вентиляция является при пайке наиболее эффективным и экономичным способом обеспечения санитарно-гигенических параметров воздушной среды в рабочей зоне, причем при пайке широко применяется вытяжная местная вентиляция.

Местные отсосы от постов пайки должны обслуживаться самостоятельной вентиляционной установкой. Разводка вентиляционной сети и конструкции местных отсосов должны обеспечивать возможность регулярной очистки воздуховодов. Периодичность чистки определяется в процессе эксплуатации в зависимости от интенсивности технологического процесса.

Конструкции местных отсосов и зона расположения всасывающей части воздухоприемника выбирается в зависимости от габаритных размеров и формы изделий. В зоне ручной пайки скорость направленного потока, создаваемая местными отсосами, должна на 0,2 м/c превышать подвижность воздуха в зоне пайки и должна быть не менее 0,5 м/c.

В качестве местных отсосов чаще всего используют шарнирно-телескопические отсосы прямоугольной и круглой формы с острыми кромками, устанавливаемые в вертикальной плоскости стола. [24]

Количество отсасываемого воздуха для прямоугольного отверстия с острыми кромками определяется выражением:

L = (S+7,7E^0,63X^1,4) V_x ;

Площадь всасывающего отверстия S = BE ;

где В - меньшая сторона отверстия, Е - большая сторона отверстия.

Оптимальное соотношение сторон В/E = 0,24(X/E)^0,36.

Расстояние до места пайки принимается равным Х = 0,3 м. Длина большей стороны отверстия принимается раной Е=0,28 м. Скорость потока воздуха, создаваемого отсосом принимается равным V_х = 0,5 м/c.

Тогда соотношение сторон

В/E = 0,24(X/E)^0,36 = 0,24*(0,3/0,28)^0,36 = 0,246.

В = 0,246Е = 0,246*0,28 = 0,0689 м.

Площадь всасывающего отверстия S = BE = 0,28*0,0689 = 0,0193 м².

Количество отсасываемого воздуха

L = (S+7,7E^0,63X^1,4) V_x = ( 0,0193+ 7,7*(0,28)^0,63*(0,3)^1,4)*0,5 = 0,328 м³/c.

Для круглого отверстия диаметром d = 0,156 м и той же площади

S= 0,0193 м² составит

L = (/4)(d² + 9,1d^0,6X^1,4) V_x = (3,14/4) * (0,156² + 9,1 * 0,156^0,6 * 0,3^1,4 ) * 0,5 = 0,226 м³/c.[23]

Приведенные зависимости относятся к всасывающим отверстиям с острой кромкой. При наличии у всасывающего патрубка фланца или при заделке этого патрубка в стену вследствие уменьшения площади притока воздуха затухание осевой скорости происходит медленнее. И в этом случае считают, что дальнобойность всасывающего устройства увеличивается в два раза, то есть спектр всасывания увеличивается и таким образом уменьшается количество отсасываемого воздуха в два раза, что будет составлять 0,164 м³/c и 0,113 м³/c для прямоугольного и круглого отверстия соответственно.

Помимо местных отсосов на рабочем месте могут размещаться и отсосы, встроенные в паяльники. Они могут быть кольцевыми и верхними.

Кольцевой отсос располагается в непосредственной близости от тела паяльника. Посредством полой трубки и гибкого шланга отсос соединяется с магистральным воздуховодом, выполненным из стальной трубки диаметром 70 ... 76 мм , проложенной под конвейером. Количество удаляемого воздуха составляет 1,5 м³/ч при диаметре до 3 мм и 6 м³/ч при диаметре до 6 мм.

Верхний отсос представляет собой металлическую трубку, всасывающее отверстие которой располагается над концом паяющего стержня. Расстояние от всасывающего отверстия до конца паяющего стержня не должно превышать двух диаметров стержня. При этом отсасывающая трубка над стержнем располагается на расстоянии не более 3 мм. Количество удаляемого воздуха от паяльника при диаметре паяющего стержня до 6 мм составляет 3 м³/ч.

В качестве побудителей в вытяжных установках, обслуживающих паяльники с встроенными отсосами, при сопротивлении отсоса и шланга до 600 кгс/м² рекомендуется применять вентиляторы высокого давления типа ВД и ЦВ-18 , при сопротивлении более 600 кгс/м² -- высоковакуумные побудители типа КВ-1, РМК или ВВН.

Отсосы витринного типа ( остекленные панели) представляют собой низкие вытяжные шкафы с остекленной верхней крышкой ( стекло может быть органическое ). Если позволяет технология, процессы пайки, лужения, работы с эпоксидными смолами, лаками и операции с особо вредными веществами следует проводить в укрытиях витринного типа.

Укрытия-козырьки не имеют верхней остекленной крышки . Рабочий смотрит внутрь укрытия через проем по всему фронту укрытия. Высота рабочего проема должна составлять 400 ... 600 м.

Укрытия-боксы, не имеющие открытых проемов, применяются при работе с особо токсичными веществами. Характерной особенностью боксов является наличие встроенных в них резиновых рукавов с перчатками или манипуляторов, а также специальной форкамеры, служащей для загрузки в бокс и удаления из него обрабатываемых материалов и изделий. Форкамера отделяется от бокса герметичной дверкой. Из форкамеры также отсасывается воздух.

При расположении оборудования в укрытии объем удаляемого воздуха определяется из условия обеспечения средней скорости в рабочем проеме и площади его сечения. При лужении и пайке оловянно-свинцовыми припоями скорость должна быть не менее 1,3 м/c, при флюсовании, удалении остатков флюса и маркировке элементов материалами, содержащими ароматические углеводороды, - 1 м/c, При тех же процессах материалами, не содержащими ароматических углеводородов - 0,6 м/с. Острые кромки проемов следует скруглять.

Технологическое оборудование рекомендуется снабжать индивидуальными вентиляционными агрегатами. Поточные линии и группы автоматов следует снабжать фильтрами для очистки удаляемого воздуха типа ФяУ с заполнением фильтрующим материалом из стекловолокна.

Зная план расположения постов пайки и лужения, технологического оборудования, количество воздуха, удаляемого из каждого местного отсоса или укрытия, определяют общие потери давления на трение в воздуховоде ( состоящие из потерь на трение и на местные сопротивления) и по индивидуальным характеристикам вентилятора определяют его тип и номер.

Предполагается, что в цехе расположено 20 участков пайки, оборудованных местным отсосом прямоугольной формы размером 0,28 0,07 м с заделкой всасывающего патрубка в стены и обеспечивающего отсос воздуха в количестве 0,164 м³/c. Тогда Количество воздуха, отсасываемого со всех рабочих мест составит 20*0,164 = 3, 28 м³/c. Задаваясь потерями давления в воздуховодах ( 20 % ), получаем , что количестово воздуха, отсасывание которого должен обеспечить вентилятор, должно составлять 3,28*1,2 4 м³/c. Выбирается вентилятор ЦВ-18.

Выводы по безопасности: Разработанное в данном дипломном проекте устройство безопасно и не является источником опасных для человека факторов.

10.5 Обеспечение пожарной безопасности в рабочем помещении

В современных радиоэлектронных устройствах (РЭУ) очень высокая плотность размещения элементов электронных схем. При их работе температура отдельных узлов может достигать 120^оС., что может вызвать оплавление изоляции соединительных проводов и короткое замыкание, которое сопровождается искрением. Напряжение к РЭУ подается по силовым электрическим сетям, которые представляют особую пожарную опасность. Наличие горючего изоляционного материала, вероятных источников зажигания в виде электрических искр и дуг, разветвленность и труднодоступность делают их местом наиболее вероятного возникновения и развития пожара.

Эксплуатация РЭУ и электрических сетей связана с необходимостью проведения обслуживающих, ремонтных и профилактических работ. При этом используются различные смазочные вещества, легковоспламеняющиеся жидкости, прокладываются временные электропроводки, проводится пайка и чистка отдельных узлов и деталей. Возникает дополнительная пожарная опасность.

Причиной пожара в рабочем помещении может быть короткое замыкание проводов, перегрузки сети, возгорание ламп накаливания общего пользования и люминесцентных ламп.

К основным опасным последствиям возникновения пожара на организм человека относятся ожоги и отравления продуктами горения. Поэтому важным фактором безопасности является проведение мероприятий, направленных на повышение пожарной безопасности, таких как:

проведение инструктажа по технике пожарной безопасности;

обеспечение рабочих помещений средствами пожарной сигнализации и средствами тушения пожара.

Большую пожарную опасность представляют светотехнические изделия. Так, колба лампы накаливания мощностью 200 Вт нагревается до 330^оС. При разрушении лампы капли расплавленного металла имеют температуру до 1600^оС. В люминесцентных светильниках источником пожара является пускорегулирующая аппаратура, нагревающаяся иногда до 200^оС.

В целях обеспечения пожарной безопасности помещения с РЭУ должны оборудоваться средствами ручного пожаротушения, например углекислотным огнетушителем ОУБ-3 (ГОСТ 12.1.006-76) или аналогичным, который предназначен для тушения твердых и жидких материалов, находящихся под напряжением. Необходима пожарная сигнализация. Кроме того, следует по возможности установить систему автоматического пожаротушения, такую как модульное устройство «Буран».

Общие требования предъявляемые к технике пожарной безопасности, перечислены в ГОСТ 12.1.004-91.

Определим категорию пожаробезопасности лаборатории

Удельная пожарная нагрузка (МДж/ ) определяется из соотношения , где площадь размещения пожарной нагрузки, .

Таблица 8.4. Величина удельной пожарной нагрузки.

Категории помещения.	В1	В2	В3	В4
Удельная пожарная нагрузка ,Мдж/	Более 2200	1401-2200	181-1400	1-180

Определим к какой категории относиться наше помещение.

Низшая теплота сгорания: линолеума , дерева, пластмассы

Рассчитав по таблице 8.4, определим что наше помещение относится к категории B3.

Общие требования, предъявляемые к технике пожарной безопасности, перечислены в ГОСТ 12.1.004-91 «Пожарная безопасность. Общие требования».

К основным опасным последствиям возникновения пожара на организм человека относятся ожоги и отравления продуктами горения. Поэтому важным фактором безопасности является проведение мероприятий, направленных на повышение пожарной безопасности, таких как:

· проведение инструктажа по технике пожарной безопасности;

· обучение персонала правилам оказания первой помощи;

· обеспечение лаборатории средствами пожарной сигнализации и средствами тушения пожара.

Также целесообразно применять тепловые датчики сигнализации пожара.

Для ликвидации пожара на начальной стадии используют первичные средства пожаротушения. Эффективным и безопасным средством тушения пожара является углекислотный огнетушитель ОУ-5, так как при тушении пожара углекислота не проводит электрический ток. Поэтому огнетушитель ОУ-5 предлагается использовать в лаборатории.[25]

10.6 Экологичность проекта

Во всех развитых странах мира большое внимание уделяется вопросам охраны природы. Человек все сильнее воздействует на окружающую среду и вследствие научно-технического прогресса все больше использует естественные ресурсов, порой вырабатывая их в больших количествах, чем ему требуется. Это и повлекло за собой глубокие изменения в природных условиях: загрязнение водоемов, атмосферы, глобальное изменение климата. Накопленные научные знания о природе и ее ресурсах служат основой для решения практических задач охраны окружающей среды. При реализации любого проекта необходимо уделять значительное место вопросам экологии.

В радиоэлектронной промышленности необходимо внедрять технологические процессы, полностью исключающие образование сточных вод, газовых выбросов, твердых отходов. Основные направления развития безотходных процессов:

бессточные системы;

создание оборудования для утилизации отходов;

принципиально новые физико-химические процессы, не вызывающие возникновения отходов;

безотходные территориальные комплексы.

В современных условиях при оценке экологичности проектируемых устройств вследствии большого уровня интеграции возникают определенные трудности. Если проектируемое устройство само по себе не наносит вреда экологии, то производство его компонент (микросхем, печатных плат, и так далее) наносит вред. Поэтому на данном этапе научно - технического развития необходим комплексный подход к оценке экологичности проекта.

Используемое при разработке и изготовлении рабочее место монтажника является экологически опасным, так как при проведении операции пайки в воздух выделяется свинец, являющийся сильнейшим ядом. Поэтому применяемая на рабочем месте местная вытяжная вентиляция обязательно должна иметь поглощающие свинец фильтры, которые необходимо своевременно заменять и утилизировать.

Разработанное в данном дипломном проекте устройство непосредственно не влияет на окружающую среду, не является источником опасных для человека излучений и в экологическом плане безопасно.



Заключение

В данном дипломном проекте был разработан Блокиратор LTE сети.

С экономической точки зрения производство данного вида устройств является выгодным, так как аналоги, представленные на рынке отличаются высокой ценой и худшими характеристиками. Для производства блокиратора нет необходимости в изготовлении специального оборудования, в основу конструкции использовалась современная элементная база, что позволяет снизить затраты и габариты устройства. Были разработаны принципиальная и структурная схемы, рассмотрены методы изготовления печатных плат, методы пайки.

Проведено экспериментальное моделирование устройства с помощью ПЭВМ и получены графики работы устройства, удовлетворяющие техническому заданию.

Так же существует возможность добавления каналов в устройство. При данной необходимости подключается дополнительный вентилятор и антенны требуемого диапазона.

В данном проекте была рассчитана стоимость всех затрат на реализацию блокиратора, включая такие как затраты на разработку устройства, на заработную плату рабочим и т.д. Предъявлены требования к рабочему месту разработчика, к пожарной и технической безопасности.

Разработанный блокиратор LTE сети полностью отвечает требованиям технического задания.



Список литературы

1. www.bnti.ru/showart.asp?aid=993&lvl=03.04.03.

2. www.suritel.ru

3. www.radioservis.ru

4. http://ru.wikipedia.org/wiki/Сотовая_связь

5. http://wimax.livebusiness.ru/tags/UMTS_v_rossii/

6. www.cdma.ru

7. www.wol.ru

8. www.cells.ru

9. Справочник конструктора РЭА: Общие принципы конструирования/Под ред. Р.Г. Варламова. - М.: Советское радио, 1980.