Разработка конструкции многофункционального индикатора напряжения сети

6.4 Выбор способа обеспечения электромагнитной совместимости

При проектировании устройства необходимо обеспечить электромагнитную совместимость разрабатываемому устройству.

Электромагнитная совместимость (ЭМС) радиоэлектронных средств, особенность радиоэлектронных средств (РЭС) различного назначения работать одновременно (совместно) так, что помехи радиоприёму (с учётом воздействия источников радиопомех индустриальных), возникающие при такой работе, приводят лишь к незначительному (допустимому) снижению качества выполнения РЭС своих функций. При одновременной работе РЭС (а также электротехнических устройств, излучающих электромагнитные волны) помехи радиоприёму неизбежны. Интенсивность помех определяется количеством действующих излучателей, их мощностью, расположением в пространстве, формой диаграммы направленности антенн, условиями распространения радиоволн и т. д. Обеспечение ЭМС сводится к созданию условий для нормальной совместной эксплуатации всего разнообразия РЭС [8].

Основными источниками мощных электромагнитных помех являются: грозовые разряды, радиоэлектронные средства (мощные радиопередающие средства и радиолокационные станции), высоковольтные линии передачи, контактная сеть железных дорог, а также высоковольтные установки для научных исследований и технологических целей.

ЭМС электронной схемы определяется, главным образом, тем, как компоненты расположены друг относительно друга и как выполнены электрические соединения между самими компонентами. Каждый ток, протекающий по проводнику, порождает обратный ток такой же величины, протекающий по соответствующему проводнику. Создающаяся при этом петля представляет собой антенну, которая может излучать электромагнитную энергию с величиной, определяющейся амплитудой тока, периодом повторения сигнала и геометрическими размерами токовой петли [9].

Реализация ЭМС устройств начинается в первую очередь с разработки схем и выбора компонентов. Неправильные решения на ранних стадиях разработки часто могут быть скорректированы позднее лишь со значительными затратами времени и сил. Понимание принципов работы схемы абсолютно необходимо для выполнения требований электромагнитной совместимости. Одним из основных условий этого является уменьшение эффективных площадей. Например, совершенно недостаточно иметь короткими только сигнальные проводники; проводники их возвратных токов также должны быть короткими.

Зачастую автоматическая расстановка и разводка не позволяют достичь приемлемых результатов с точки зрения электромагнитной совместимости. Поэтому особо сложные участки схемы необходимо разводить вручную.



7. РАСЧЕТ КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЕКТИРУЕМОГО УСТРОЙСТВА

Конструкторские расчеты - один из основных разделов дипломного проекта. В данном разделе проверяется соответствие основных характеристик разработанного устройства, предъявляемым техническим требованиям [10].

Опытно-конструкторская разработка любого устройства предполагает проведение различного рода расчета конструкторского плана, позволяющие оценить соответствие параметров заданным в техническом задании. К таким расчетам можно отнести:

- компоновочный расчет печатной платы;

- компоновочный расчет блока;

- расчет элементов печатного монтажа;

- расчет помехоустойчивости;

- расчет вибропрочности устройства;

- тепловой расчет;

- расчет надежности устройства.

7.1 Компоновочный расчет печатной платы

Основные габариты печатных плат определяются рациональной компоновкой радиоэлементов[10].

Компоновка и размещение радиоэлементов должны удовлетворять ряду требованиям [11]:

- обеспечение наиболее простой трассировки;

- требуемую плотность компоновки ЭРИ;

- сложность электрической принципиальной схемы;

- тепловые режимы;

- механические воздействия;

- помехозащищенность и исключит взаимное влияние элементов печатного монтажа на электрические параметры ПП;

- обеспечение технологических требований, предъявляемых к ЭА: автоматическую сборку, пайку, контроль;

- обеспечение высокой надежности, малых габаритных размеров и массы, теплоотвода, ремонтопригодности, быстродействия.

Исходными данными для компоновочного расчета печатной платы являются перечень элементов схемы электрической принципиальной, необходимые типоразмеры и установочные размеры ЭРЭ. Численные значения установочных размеров ЭРЭ приведем в таблице 7.1

Таблица 7.1 - Установочные площади элементов

Элемент и его тип	Установочная площадь, мм2	Кол-во	Установочная суммарная площадь, мм2
Батарея аккумуляторная (4,8 В)	254	1	254
Диоды 1N4001	12,5	7	87,5
Диоды 1N5810	22,9	1	22,9
Диодный мост КЦ407А	60	1	60
Звуковой излучатель НС0903А	453	1	453
Индикатор SA03-11GWA	193	3	579
Индикатор SA05-11GWA	218	3	654
Кнопка DTS-6(2)V	31	1	31
Конденсаторы 0805	2,5	3	7,5
Конденсаторы ECR	78,5	4	314
Микросхема 74HC74N	22,5	1	22,5
Микросхема 7805	48,4	1	48,4
Микросхема A Ttiny	0,12	1	0,12
Микросхема CD4094BE	77,1	4	308,4
Микросхема LM358N	66	1	66
Предохранитель DO70-002	26,6	1	26,6
Разъем BLS-2	18,4	1	18,4
Разъем BLS-3	28	1	28
Резисторы 0805	2,5	56	140
Резисторы MCA(E)	121	1	121
Резисторы PV 36	49	1	49
Светодиоды L53	78,5	8	393
Транзисторы BC517	56,2	1	56,2
Транзисторы BC636	56,2	4	224,8
Трансформатор EI48	2100	1	2100
Итого	6065

Итак, согласно таблице 7.1 суммарная площадь всех элементов плат составляет:

Исходя из этой площади выберем платы размерами 120х100 мм.

Коэффициент заполнения плат найдем по формуле 7.1:

(7.1)

где: S - суммарная площадь всех элементов, мм²;

Sплаты - площадь платы, мм².

Тогда коэффициент заполнения:

Коэффициент заполнения получился 0,25, так как при проектировании был использован двусторонний монтаж радиоэлементов. Данные о компоновке элементов на печатной плате приведены в приложении Б.

7.2 Компоновочный расчет устройства

Компоновка устройства - размещение на плоскости и в пространстве различных компонентов (радиодеталей, микросхем, блоков , приборов) РЭА - одна из важнейших задач при конструировании, поэтому очень важно выполнить рациональную компоновку элементов на самых ранних стадиях разработки РЭА [10].

Основой для всех является рассмотрение общих аналитических зависимостей. При аналитической компоновке мы оперируем с численными значениями различных компоновочных характеристик: геометрическими размерами элементов, их объемами, весом, энергопотреблением и т.п. Зная соответствующие компоновочные характеристики элементов изделия и законы их суммирования, можно вычислить компоновочные характеристики всего изделия и его частей [10].

Исходными данными для компоновочного расчета устройства являются перечень элементов схемы электрической принципиальной, необходимые типоразмеры и установочные размеры элементов.

При исполнении устройства применяется корпус размером 130х120х50 мм.

Численные значения установочных объемов элементов приведем в виде таблицы 7.2.

Таблица 7.2 - Установочные объемы элементов

Элемент и его тип	Установочный объем, мм3	Кол-во	Установочный суммарная объем, мм3
Батарея аккумуляторная (4,8 В)	1778	1	1778
Диоды 1N4001	31,25	7	218,75
Диоды 1N5810	72	1	72
Диодный мост КЦ407А	180	1	180
Звуковой излучатель НС0903А	770	1	770
Индикатор SA03-11GWA	1930	3	5790
Индикатор SA05-11GWA	2177	3	6531
Кнопка DTS-6(2)V	257,3	1	247,3
Конденсаторы 0805	2,5	3	7,5
Конденсаторы ECR	942	4	3768
Микросхема 74HC74N	24,75	1	24,75
Микросхема 7805	4147	1	4147
Микросхема A Ttiny	0,036	1	0,036
Микросхема CD4094BE	155,4	4	621,6
Микросхема LM358N	297	1	297
Предохранитель DO70-002	90	1	90
Разъем BLS-2	147	1	147
Разъем BLS-3	224	1	224
Резисторы 0805	2,5	56	140
Резисторы MCA€	6390	1	6390
Резисторы PV 36	588	1	588
Светодиоды L53	465	8	3724
Транзисторы BC517	365	1	365
Транзисторы BC636	365	4	1460
Трансформатор EI48	33600	1	343408
Итого	380989

Итак, согласно таблице 7.2 суммарный установочный объем всех элементов составляет:

Коэффициент заполнения по объему (k_з) из конструктивных соображений принимается равным 0,5.

Ориентировочно определяем реальный объем разрабатываемой конструкции по формуле 7.2:

(7.2)

V_РЕАЛ =

Окончательные габариты корпуса остаются прежними, то есть: 130х120х50 мм.

7.3 Расчет конструктивно-технологических параметров печатной платы. Выбор и обоснование метода изготовления печатной платы

При расчете печатной платы необходимо учитывать и особенности производства, допуски на всевозможные отклонения параметров элементов печатного монтажа, установочные характеристики корпусов ЭРЭ.

Класс точности определяет наименьшие минимальные значения основных параметров конструктивных элементов (ширина проводника, расстояния между центрами 2-х проводников (контактных площадок), ширина пояска металлизации контактной площадки и др.) - ГОСТ 23751-86 определяет 5 классов точности.

Исходя из технологических возможностей производства выбирается метод изготовления печатной платы комбинированный позитивный. По -3-му классу точности будет проектироваться печатная плата. Для печатных плат этого класса точности характерны следующие минимальные значения основных параметров:

- ширина печатного проводника ;

- расстояние между краями соседних элементов проводящего рисунка ;

- толщина печатной платы составляет .

Быстродействие, установочные размеры, эксплуатационные характеристики, технологические особенности, автоматизация и т.п. влияют на выбор размеров и конфигурации печатной платы. Необходимо выбирать размеры и конфигурацию печатной платы по ГОСТ 10317-79.

Расчет конструктивно-технологических параметров печатной платы:

1.Толщину печатной платы определяют в зависимости от механических нагрузок на печатную плату и диаметром отверстий. Обычно выполняется правило:

, (7.3)

где Н - толщина печатной платы;

- минимальный диаметр отверстий.

Следовательно, толщина печатной платы 1,5 мм.

2. Определяем минимальную ширину, печатного проводника по постоянному току для цепей питания и заземления

(7.4)

где - максимальный постоянный ток, протекающий в проводниках (определяется из анализа электрической схемы);

- допустимая плотность тока, выбирается в зависимости от метода изготовления печатной платы ( для комбинированного позитивного метода);

- толщина проводника, мм.

мм.

3. Определяем номинальное значение диаметров монтажных отверстий по формуле 7.5:

, (7.5)

где - максимальный диаметр вывода устанавливаемого ЭРЭ;

- нижнее предельное отклонение от номинального диаметра монтажного отверстия (определяется классом точности печатной платы и диаметром отверстия), мм;

- разница между минимальным диаметром отверстия и максимальным диаметром вывода ЭРЭ (выбирают в пределах 0,1…0,4 мм);

Диаметры монтажных и переходных отверстий металлизированных и не металлизированных должны соответствовать ГОСТ 10317_79. Предпочтительные размеры монтажных отверстий выбирают из ряда 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 1,0; 1,1; 1,2; 1,3; 1,4; 1,5; 1,6; 1,7; 1,8; 2,0 мм, а переходных отверстий - из ряда 0,7; 0,8; 0,9; 1,0; 1,1 мм.

Подставим данные о диаметрах выводов элементов в формулу 7.5:

мм

мм

мм

4. Рассчитываем диаметр контактных площадок. Минимальный диаметр контактных площадок для ДПП, изготавливаемых комбинированным позитивным методом при фотохимическом способе получения рисунка рассчитывается по формуле 7.6:

(7.6)

где - толщина фольги, мм;

D - минимальный эффективный диаметр площадки, мм:

(7.7)

где - расстояние от края просверленного отверстия до края контактной площадки, мм;

- допуски на расположение отверстий и контактных площадок, мм

- максимальный диаметр просверленного отверстия, мм;

(7.8)

где - допуск на отверстие, мм.

В нашем случае диаметры контактных площадок равны [11]:

мм

мм

мм

5. Определяем ширину проводников. Минимальная ширина проводников для ДПП, изготавливаемых комбинированным позитивным методом, при фотохимическом способе получения рисунка определяется по формуле 7.9:

(7.9)

где - минимальная эффективная ширина проводников, = 0,1 мм для плат 3-ого класса точности.

= 0,18 мм

Максимальная ширина проводников определяется по формуле 7.10:

(7.10)

мм

6. Определяем минимальное расстояние между элементами проводящего рисунка.

Минимальное расстояние между проводником и контактной площадкой, мм:

(7.11)

где L - расстояние между центрами рассматриваемых элементов, мм;

- допуск на расположение проводников, мм. В нашем случае

=0,03мм.

мм

мм

мм

Минимальное расстояние между двумя контактными площадками определяется по формуле 7.12:

(7.12)

Рассчитанные значения минимального расстояния между двумя контактными площадками равно [11]:

мм

мм

мм

Минимальное расстояние между проводниками определяется по формуле 7.13:

(7.13)

Рассчитанные значения минимального расстояния между проводниками равно [11]:

мм

мм

мм

Таким образом, параметры печатного монтажа отвечают требованиям, предъявляемым к платам 3-го класса точности.

7.4 Оценка теплового режима и выбор способа охлаждения

Обеспечение теплового режима разрабатываемого устройства немаловажный аспект при проектировании. В схеме индикатора напряжения сети многофункционального есть элементы, которые греются больше остальных (транзисторы). Следовательно, необходимо не допустить перегрева печатной платы с компонентами.

Тепловой режим устройства характеризуется совокупностью температур отдельных его точек -- температурным полем. Температурный режим создается как внешним температурным воздействием окружающей среды, так и тепловой энергией, выделяемой радиоэлементами самой аппаратуры [5].

По характеру направленности теплового потока разделяют термоактивные и термопассивные элементы. Термоактивные элементы служат источниками тепловой энергии, а термопассивные - ее приемниками [5].

Микросхемы и радиоэлементы функционируют в ограниченных температурных диапазонах. Отклонение температуры от указанных диапазонов может привести к необратимым изменениям компонентов. Повышенная температура снижает диэлектрические свойства материалов, ускоряет коррозию конструкционных и проводниковых материалов. При пониженной температуре затвердевают и растрескиваются резиновые детали, повышается хрупкость материалов. Различия в коэффициентах линейного расширения материалов могут привести к разрушению залитых компаундами конструкций и, как следствие, нарушению электрических соединений, изменению характера посадок, ослаблению креплений и т. п. [5].

Настоящее и будущее аппаратуры связано с использованием достаточно больших мощностей в сравнительно малых объемах. Это приводит к резкому увеличению плотности мощности рассеяния, а, следовательно, и плотности рассеиваемой теплоты. Поэтому при конструировании аппаратуры особое значение приобретает разработка методов отвода теплоты, регулирования и контроля температуры [5].

Если температура в любой из точек блока не выходит за допускаемые пределы, то такой тепловой режим называется нормальным.

Нормальный тепловой режим - это режим, который при изменении в определенных пределах внешних температурных воздействий обеспечивает изменение параметров и характеристик конструкции, компонентов, материалов в пределах, указанных в технических условиях на них. Высокая надежность и длительный срок службы изделия будут гарантированы, если температура среды внутри РЭА является нормальной и равной 20-25 °С. Изменение температуры относительно нормальной на каждые 10 °С в любую сторону уменьшает срок службы аппаратуры приблизительно в 2 раза. Обеспечение нормального теплового режима приводит к усложнению конструкции, увеличению габаритов и массы, введению дополнительного оборудования, затратам электрической энергии [5].

Отвод тепла от нагретых поверхностей элементов электронного узла может производиться:

? контактным способом (за счет кондукции);

? естественным воздушным охлаждением;

? принудительным воздушным охлаждением;

? жидкостным охлаждением;

? испарением жидкости с охлаждаемой поверхности;

? за счет излучения и др.

Оценку теплового режима печатной платы устройства будем производить с помощью программы Mentor HyperLynx Thermal.

Данный расчет позволяет получить распределение температуры, градиента температур на печатной плате, оценить температуру ЭРЭ и обосновать выбор способа охлаждения печатной платы.

Методика расчета представлена [12].

Для моделирования используются исходные данные: рассеиваемая мощность, тепловое сопротивление переход-корпус (корпус-среда), коэффициент излучения, предельные значения температуры нагретой зоны. Исходные данные представлены в таблице 7.3.



Таблица 7.3 - Исходные данные для расчета теплового режима пп.

Тип элемента	Рассеиваемая мощность, Вт	Тепловое сопротивление среда-корпус, 0С/Вт	Коэффициент излучения корпуса	Предельное значение температуры корпуса, 0С	Предельное значение температуры нагретой зоны, 0С
1	2	3	4	5	6
1N4001	0,5	65	0,85	125	125
1N5810	0,5	65	0,85	125	125
КЦ407А	0,5	60	0,85	125	125
HC0903A	0,001	50	0,01	85	110
SA03-11GWA	0,105	50	0,85	85	100
SA05-11GWA	0,056	50	0,85	85	100
Конденсаторы 0805 Z5U	0,001	50	0,02	100	100
Конденсаторы ECR	0,0005	50	0,01	85	85
74HC74N	0,5	140	0,95	85	125
7805	0,4	130	0,95	85	150
ATtiny 15L	0,8	150	0,95	85	120
CD4094BE	0,28	120	0,95	85	150
LM358N	0,4	130	0,95	85	150
Резисторы 0805	0,5	50	0,02	100	100
Резисторы 0805	0,125	50	0,02	100	100
Резистор MCA(E) 9 H2.5	0,15	50	0,5	75	95
Резистор PV 36-0,5	0,25	50	0,5	100	125
L-53 PBC-E	0,075	50	0,85	85	95
L-53 SEC	0,075	50	0,85	85	95
BC517	0,6	120	0,85	125	150
BC36	0,6	120	0,85	125	150
EI48	0,25	80	0,85	70	100

Задаём краевые условия: начальная температура 40 ⁰С, давление воздуха 780 мм.рт.ст., коэффициент гравитации 1, относительная влажность 60 %, ширина направляющих 2 мм, коэффициент излучения печатной платы 0,8, точность анализа 0,001, ориентация платы горизонтальная.

Карта распределения температуры и градиента температур приведена на рисунках 7.1 и 7.2. Как видно их результатов расчёта, значения температуры находятся в допустимых пределах от 40 ⁰С до 60 ⁰С.

Рисунок 7.1 - Распределение температуры на печатной плате



Рисунок 7.2 - Распределение градиента температур на печатной плате

Все результаты расчетов предоставлены в выходном файле (приложение А).

При проведении анализа нагрева печатной платы было обнаружено, что сильно нагруженные элементы платы (транзисторы) греются до 55 ⁰С. Градиент платы не превышает 30 ⁰С. Полученные результаты свидетельствуют об удачно проведенном тепловом расчете, т.к. расчетные числовые значения температур меньше предельно допустимых значений, обеспечивающих безотказную работу разрабатываемого устройства в течение заданного отрезка времени непрерывной работы.

Следовательно, можно утверждать, что компоновка печатной платы выполнена успешно.



7.5 Расчет механической прочности и системы виброударной защиты

Наибольшую опасность для электронной аппаратуры при воздействии вибраций представляют механические резонансы отдельных компонентов и узлов, возникающих в случаях, когда их собственная частота совпадает с частотой действующих на аппаратуру вибраций. Одной из причин вибраций и резонансов является наличие зазоров между деталями и люфтов в соединениях. Чем выше частота колебаний, тем при меньшем зазоре может возникнуть резонанс. Основной вибрационной системой конструкции аппаратуры является печатная плата. Частотная характеристика печатной платы зависит от ее материала, геометрических размеров и граничных условий, которые определяются способом крепления печатной платы. Снижение коэффициента передачи вибраций и повышения частоты собственных колебаний за счет изменения геометрических размеров печатной платы и выбора материала с соответствующими физико-механическими свойствами весьма ограничено. Значительно больше возможностей у конструктора для изменения граничных условий.

При воздействии механических нагрузок на электронную аппаратуры происходит деформация и перемещение элементов конструкции и радиоэлементов. При разработке конструкции необходимо обеспечить как минимум вибро- и ударопрочность печатной платы. При этом используются следующие критерии прочности:

- выполнение условия непересечения множества частот спектра действующих нагрузок и множества частот собственных колебаний печатной платы с радиоэлементами.

- выполнение условия непревышения действующих на конструктивные элементы перегрузок допустимых уровней.

При невыполнении приведенных условий необходимо каким-либо образом изменить конструкцию, найти способ защиты от механических нагрузок.

Так как разрабатываемая конструкция будет перевозиться в надежной упаковке, а при эксплуатации устройство будет неподвижно, то в данной работе ограничимся определением собственной частоты печатной платы. Частоту собственных колебаний равномерно нагруженной печатной платы, закрепленной с четырех сторон, определяем по формуле 7.14:

, (7.14)

где и - длина и ширина печатной платы;

- цилиндрическая жесткость печатной платы,

- масса платы с элементами,

, (7.15)

где - модуль упругости,

- толщина печатной платы,

- коэффициент Пуассона.

Для стеклотекстолита СФ-2-35 E=3,021010 Н/м2, =0.22.

Получаем:

Нм

Масса печатной платы с элементами составляет 200 г. отсюда находим собственную частоту платы с элементами:



Гц

Очевидно, что собственная частота платы не попадает в спектр промышленных частот и, следовательно, данная плата устойчива к действию вибраций в широком диапазоне частот.

7.6 Обеспечение электромагнитной совместимости

В радиоэлектронных изделиях печатные проводники, электрически объединяющие те или иные элементы схемы, проходят на достаточно близком расстоянии друг от друга и имеют относительно малые размеры сечения. При большом времени переключения и малых тактовых частотах параметры печатных проводников, соединяющие вводы одних элементов со входами других, не оказывают существенного воздействия на быстродействие всей схемы в целом и на помехоустойчивость элементов [11].

Печатная плата устройства индикатора напряжения сети многофункционального изготавливается по 3-му классу точности. На плате присутствуют элементы, которые создают электромагнитные помехи, а также есть чувствительные элементы к помехам. Исходя из этого, необходимо произвести расчёт перекрёстных помех в критических цепях.

Из рассмотренного принципа работы устройства и рассмотрения параметров элементной базы менее помехозащищенными являются логические устройства. В данном случае это DD2, DD5 и резистор R29. Фрагмент топологии печатной платы представлен на рисунке 7.3.



Рисунок 7.3 - Фрагмент топологии печатной платы

При анализе топологии были выбраны трассы Net94, Net108, как наиболее подверженные помехе.

Произведём CrossStalk анализ.Установим свойство Net94-victim.

Рисунок 7.4 - CrossStalk анализ (Net94-victim)



Рисунок 7.5 - Результаты CrossStalk анализа

Таблица 7.4 - Результаты CrossStalk анализа

DD2	DD5	R29	DD2
Minimum: DD2.9 t = 65.76 ns Vmin = -0.01 V Maximum: DD2.9 t = 15.16 ns Vmax = 0.03 V Base Line: DD2.9 Vbase = -0.00 V Top Line: DD2.9 Vtop = 0.03 V	Minimum: DD5.2 t = 15.68 ns Vmin = -0.11 V Maximum: DD5.2 t = 14.43 ns Vmax = 0.18 V Base Line: DD5.2 Vbase = -0.00 V Top Line: DD5.2 Vtop = 0.06 V	Rise Time: R29.1 tr = 3.47 ns Fall Time: R29.1 tf = 4.41 ns Minimum: R29.1 t = 71.10 ns Vmin = -0.02 V Maximum: R29.1 t = 29.87 ns Vmax = 5.00 V Base Line: R29.1 Vbase = -0.00 V Top Line: R29.1 Vtop = 5.00 V	Fall Time: DD2.4 tf = 4.03 ns Minimum: DD2.4 t = 70.26 ns Vmin = -0.15 V Maximum: DD2.4 t = 20.31 ns Vmax = 5.09 V Base Line: DD2.4 Vbase = 0.00 V Top Line: DD2.4 Vtop = 5.00 V

Анализируя моделирование видно, что помеха воздействующая на Net 94, составляет около 7% от сигнала и она не оказывает влияние на работоспособность устройства, что удовлетворяет условию задания моделирования.

Произведем Reflection анализ. Установим свойство Net45-victim.

Рисунок 7.6 - Reflection анализ (Net45-victim)

Рисунок 7.6 - Результаты Reflection анализа

Таблица 7.5 - Результаты Reflection анализа

DD2	DD5	R29	DD2
Minimum: DD2.9 t = 1.64 ns Vmin = -0.00 V Maximum: DD2.9 t = 0.51 ns Vmax = -0.00 V Base Line: DD2.9 Vbase = -0.00 V Top Line: DD2.9 Vtop = -0.00 V	Minimum: DD5.2 t = 0.89 ns Vmin = -0.00 V Maximum: DD5.2 t = 0.00 ns Vmax = -0.00 V Base Line: DD5.2 Vbase = -0.00 V Top Line: DD5.2 Vtop = -0.00 V	Rise Time: R29.1 tr = 3.43 ns Fall Time: R29.1 tf = 4.40 ns Minimum: R29.1 t = 70.97 ns Vmin = -0.02 V Maximum: R29.1 t = 29.47 ns Vmax = 5.00 V Base Line: R29.1 Vbase = -0.00 V Top Line: R29.1 Vtop = 5.00 V	Rise Time: DD2.4 tr = 2.20 ns Fall Time: DD2.4 tf = 4.02 ns Minimum: DD2.4 t = 70.08 ns Vmin = -0.15 V Maximum: DD2.4 t = 20.11 ns Vmax = 5.09 V Base Line: DD2.4 Vbase = -0.00 V Top Line: DD2.4 Vtop = 5.00 V

Из графика следует ,что помеха составляет 7% от сигнала, что удовлетворяет условию работоспособности платы.

При моделировании наиболее помехонезащищенные цепей Net 108 и Net 94, установили, что при воздействии помехи на цепь Net108 , работоспособность устройства не нарушается. Следовательно, трассировка участка платы произведена правильно. Данные о трассировке приведены в приложении Б.

7.7 Расчет надежности

Надёжность -- свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, хранения и транспортирования (ГОСТ 27.002--89)[12].

Надёжность является одним из главных технических параметров, характеризующих РЭС.

Исходные данные для расчета надежности зависят от вида учитываемых отказов, количества подлежащих расчету показателей надежности, степень точности расчета [10]. В нашем случае расчет будет выполнен для периода нормальной эксплуатации при следующих основных допущениях:

- отказы случайны и независимы;

- учитываются только внезапные отказы;

- имеет место экспоненциальный закон надежности.

При расчете будут учитываться не только элементы электрической схемы, но и элементы конструкции (монтажные соединения, печатная плата, монтажные проводники, несущие конструкции и т.д.).

Кроме того, при расчете надежности будет произведен точный учет электрического режима и эксплуатационных условий работы элементов.

Исходными данными для полного расчета надежности будут:

- схема электрическая принципиальная с перечнем используемых в конструкции элементов;

- значения коэффициентов электрической нагрузки элементов;

- справочные значения интенсивностей отказов элементов;

- условия эксплуатации элементов с учетом внешних и внутренних воздействующих факторов таких как : температура корпусов элементов, относительная влажность, уровень вибрации, передаваемый на элементы и т.д.;

- заданное время непрерывной работы устройства, t.

Расчет производился на ЭВМ при помощи программы АСРН (автоматизированная система расчета надежности). Расчет надёжности платы и устройства приведены в таблицах 7.6 и 7.7.

Исходные данные: режим: эксплуатация, условия: группа 3.1, температура окружающей среды, °С: 25.

Таблица 7.6- Расчёт надёжности платы

Наименование	Кол, n шт.	лб·107, 1/ч	лэ·107, 1/ч	лэ·107·n, 1/ч	Коэффициенты моделей	Вероятность
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Интегральные микросхемы
LM358N	1	-	0,150	0,150	лкр = 0,01	лкорп = 0,006	Кt = 1,013	Кэ = 8	Кпр = 0,25		1,000
7805	1	-	0,035	0,035	лкр = 0,01	лкорп = 4,867E-04	Кt = 1,013	Кэ = 8	Кпр = 0,25		1,000
CD5094	4	-	0,127	0,508	лкр = 0,003	лкорп = 0,006	Кt = 0,416	Кэ = 8	Кпр = 0,25		0,999
74HC74N	1	-	0,128	0,128	лкр = 0,003	лкорп = 0,006	Кt = 0,632	Кэ = 8	Кпр = 0,25		1,000
ATtiny	1	-	0,197	0,197	лкр = 0,003	лкорп = 0,006	Кt = 8,516	Кэ = 8	Кпр = 0,25		1,000
Полупроводниковые приборы
1N4001	7	0,081	0,746	5,222	Кt = 2,302	Кф = 1	Кr = 0,5	Кэ = 16	Кпр = 0,5		0,990
Оптоэлектронные полупроводниковые приборы
1N5810	1	0,081	0,746	0,746	Кt = 2,302	Кф = 1	Кr = 0,5	Кэ = 16	Кпр = 0,5		0,999
КЦ407А	1	0,910	1,106	1,106	Кр = 0,193	Кф = 1	Кs = 0,7	Кд.н = 0,6	Кэ = 15	Кпр = 1	0,998
BC636	4	0,007	0,110	0,441	Кt = 5,184	Кф = 1,5	Кr = 1	Кs = 0,114	Кэ = 24	Кпр = 0,7	0,999
BC6517	1	0,007	0,091	0,091	Кt = 5,184	Кф = 1,5	Кr = 0,828	Кs = 0,114	Кэ = 24	Кпр = 0,7	1,000
L-53	8	0,002	0,083	0,663	Кt = 3,028	Кэ = 17	Кпр = 0,7				0,999
SA05	3	0,029	1,028	3,084	Кt = 3,028	Кэ = 17	Кпр = 0,7				0,996
SA03	3	0,029	1,028	3,084	Кt = 3,028	Кэ = 17	Кпр = 0,7				0,996
Резисторы
0805	54	0,037	0,092	4,949	Кt = 1	Кp = 0,444	Кs = 0,885	Кэ = 63	Кпр = 0,1		0,990
0805	2	0,037	0,176	0,351	Кt = 1	Кp = 0,763	Кs = 0,988	Кэ = 63	Кпр = 0,1		0,999
PV36	1	0,370	1,173	1,173	Кр = 0,453	КR = 0,7	Кэ = 10	Кпр = 1			0,998
MCA(E) 9,5	1	0,037	0,110	0,110	Кt = 1	Кp = 0,477	Кs = 0,988	Кэ = 63	Кпр = 0,1		1,000
Конденсаторы
0805 Z5U	3	0,020	6,533E-04	0,002	Кt = 1	КС = 0,813	Кs = 1,005	Кэ = 40	Кпр = 0,001		1,000
ECR	4	0,001	1,164E-04	4,655E-04	Кt = 1	КС = 2,424	Кs = 1	Кэ = 40	Кпр = 0,001		1,000
Трансформаторы
EI48	1	0,140	5,150	5,150	Кt = 1,533	Кэ = 24	Кпр = 1				0,990
Установочные изделия
DO70-002	1	0,100	1,600	1,600	Кэ = 16						0,997
Аппараты электрические низковольтные
1-pole 3A	1	0,059	0,689	0,689	Кs = 1,016	Кк.к = 1	Кк.с = 1	Кф = 5	Кэ = 23	Кпр = 0,1	0,999
Изделия, не входящие в номенклатуру справочника
Батарея	1	1,000	1,000	1,000							0,998
DTS-6(2)V	1	0,100	0,100	0,100							1,000
BSL-3	1	1,000	1,000	1,000							0,998
BSL-2	1	1,000	1,000	1,000							0,998
НС0903А	1	0,100	0,100	0,100							1,000

Модуль: плата

Наработка на отказ: 23000 ч

Вероятность безотказной работы: 0,98

Таблица 7.7 - Расчёт надёжности устройства

Наименование	Кол, n шт.	lб·107, 1/ч	lэ·107, 1/ч	lэ·107·n, 1/ч	Вероятность
Модули
плата	1	-	32,682	32,682	0,937
Изделия, не входящие в номенклатуру справочника
PVM4530	1	0,100	0,100	0,100	1,000
провод	6	0,500	0,500	3,000	0,994
Винт	8	0,400	0,400	3,200	0,994
разъем Male socket	1	0,100	0,100	0,100	1,000
разъем Q-9623 MFC	1	0,100	0,100	0,100	1,000

Модуль: Аппаратура

Наработка на отказ: 29000·ч

Вероятность безотказной работы: 0,97

Рассчитанное значение вероятности безотказной работы равно 0,95. Следовательно, данные удовлетворяет требованиям технического задания. Дополнительных мер по повышению надежности не требуется.

7.8 Обеспечение требований эргономики и инженерной психологии

Широкое внедрение электронной аппаратуры во все сферы деятельности и компьютеризация общества требует от разработчика ЭА учета при проектировании человеческого фактора - особенностей органов чувств, опорно-двигательного аппарата и нервной системы человека. Изучением влияния особенностей человека на конструктивные параметры различных изделий, в том числе на электронную аппаратуру, занимается эргономика [5].

Цель конструктора - это создание высокоэффективных человеко-машинных систем. У таких систем должен быть комплекс эргодизайнерских показателей конструкции, которые можно разделить на три класса: гигиенические, антропометрические и физиолого-психологические, которые в свою очередь делятся на группы (таблица 7.8) [5].

Таблица 7.8 - Эргодизайнерские показатели

Гигиенические	Антропометрические	Физиологопсихические
Освещенность Тепловой баланс Уровень шумов и вибрация Уровень электромагнитных полей Уровень ионизации Токсичность Климатический комфорт	Компоновка Досягаемость рабочих органов Конструкционные характеристики (размер, форма) Соотношение объема и пространства Пропорциональность и симметричность конструкции Композиционно-гармоические (стиль дизайна)	Статические и динамические нагрузки (скоростные и силовые) Зрительные Слуховые Одорантные Эмоциональные Тактильные Информационные



Знание и учет перечисленных показателей и требований крайне необходим на ранних стадиях проектирования электронной аппаратуры. Это влечет к успешной работе инженера конструктора.

Проектируемое устройство индикатор напряжения сети многофункциональный удовлетворяет ряду перечисленных показателей и требований. Устройство удобно скомпоновано, индикаторы расположены ниже середины на корпусе. Кнопки расположены в удобном для нажатия месте. Конструкция является пропорциональной. Серый цвет конструкции прекрасно сочетается с любым дизайнерским решением.

Гигиенические показатели разрабатываемого устройства так же соответствую нормам.

Надписи на корпусе выполнены нормальным шрифтом (читаемым с дальнего расстояния) на русском языке.

Следовательно, можно считать разрабатываемое устройство выполнено в соответствии с эргодизайнерскими показателями. Что и обеспечит данному устройству конкурентоспособность на рынке сбыта.

7.9 Расчет показателей технологичности

Под технологичностью конструкции (ГОСТ 18831-73) понимают совокупность ее свойств, проявляемых в возможности оптимальных затрат труда, средств, материалов и времени при технической подготовке производства, изготовлении, эксплуатации и ремонте по сравнению с соответствующими показателями конструкций изделий аналогичного назначения при обеспечении заданных показателей качества.[13]

Оценка технологичности преследует цели [13]:

определение соответствия показателей технологичности нормативным значениям;

выявление факторов, оказывающих наибольшее влияние на технологичность изделий;

установление значимости этих факторов и степени их влияния на трудоемкость изготовления и технологическую себестоимость изделия.

Для оценки технологичности конструкции используются многочисленные показатели.

Базовые показатели технологичности блоков РЭА установлены стандартом отраслевой системы технологической подготовки производства ОСТ 4ГО.091.219-81 "Методы количественной оценки технологичности конструкций изделий РЭА”. Согласно нему все блоки по технологичности делятся на 4 основные группы [13]:

электронные: логические и аналоговые блоки оперативной памяти, блоки автоматизированных систем управления и электронно-вычислительной техники, где число ИМС больше или равно числу ЭРЭ.

радиотехнические: приемно-усилительные приборы и блоки, источники питания, генераторы сигналов, телевизионные блоки и т.д.

электромеханические: механизмы привода, отсчетные устройства, кодовые преобразователи и т.д.

коммутационные: соединительные, распределительные блоки, коммутаторы и т.д.

В данном дипломном проекте рассматривается устройство индикатор напряжения сети многофункциональный. Для устройства определяются 7 основных показателей технологичности (см. таблицу 7.9), каждый из которых имеет свою весовую характеристику ц_i. Величина коэффициента весомости зависит от порядкового номера частного показателя в ранжированной последовательности и рассчитывается по формуле:

(7.16)

где q - порядковый номер ранжированной последовательности частных показателей.



Таблица 7.9 - Показатели коэффициентов технологичности

qi	Коэффициент технологичности	Обозначение	цi
1	Применение микросхем и микросборок	Км.с.	1,0
2	Автоматизации и механизации монтажа	Км.м	1,0
3	Автоматизации и механизации подготовки ИЭТ к монтажу	Км.п. ИЭТ	0,8
4	Автоматизации и механизации регулировки и контроля	Ка.р.к.	0,5
5	Повторяемости ИЭТ	Кпов. ИЭТ	0,3
6	Применение типовых ИЭТ	Кт.п.	0,2
7	Прогрессивности формообразования деталей	Кф	0,1

Затем на основании расчета всех показателей вычисляют комплексный показатель технологичности:

(7.17)

Коэффициент технологичности находится в пределах 0 < К < 1.

1. Коэффициент применения микросхем и микросборок:

, (7.18)

где Н_э.мс - общее число дискретных элементов, замененных микросхемами и микросборками; Н_иэт - общее число ИЭТ, не вошедших в микросхемы. К ИЭТ относят резисторы, конденсаторы, диоды, транзисторы, разъемы, реле и другие аналогичные элементы.

2. Коэффициент автоматизации и механизации монтажа:

, (7.19)

где Н_мм - количество монтажных соединений ИЭТ, которые предусматривается осуществить автоматизированным или механизированным способом. Для блоков на печатных платах механизация относится к установке ИЭТ и последующей пайке волной припоя; Н_м - общее количество монтажных соединений. Для разъемов, реле, микросхем и ЭРЭ определяется по количеству выводов.

3. Коэффициент автоматизации и механизации подготовки ИЭТ к монтажу:

(7.20)

где Н_мпИЭТ - количество ИЭТ в штуках, подготовка выводов которых осуществляется с помощью полуавтоматов и автоматов; в число их включаются ИЭТ, не требующие специальной подготовки (патроны, реле, разъемы и т.д.); Н_ИЭТ - общее число ИЭТ, которые должны подготавливаться к монтажу в соответствии с требованиями конструкторской документации.

4. Коэффициент автоматизации и механизации регулировки и контроля:

, (7.21)

где Н_арк - число операций контроля и настройки, выполняемых на полуавтоматических и автоматических стендах; Н_рк - общее количество операций контроля и настройки.

5. Коэффициент повторяемости ИЭТ:

, (7.22)

где Н_{т.ор ИЭТ} - количество типоразмеров оригинальных ИЭТ в РЭС. К оригинальным относится ИЭТ, разработанные и изготовленные впервые по техническим условиям; типоразмер определяется компоновочным размером и стандартом на элемент; Н_{т ИЭТ} - общее количество типоразмеров.

6. Коэффициент применения типовых технологических процессов:

, (7.23)

где Д_тп и Е_тп - число деталей и сборочных единиц (ДСЕ), изготавливаемых с применением типовых и групповых технологических процессов; Д и Е - общее число деталей и сборочных единиц, кроме крепежа.

7. Коэффициент прогрессивности формообразования деталей:

, (7.24)

где Д_пр - детали, изготовленные по прогрессивным ТП (штамповка, прессование из пластмасс, литье, порошковая металлургия и т.д.); Д - общее число деталей (без учета нормализованного крепежа).

Выполнен на основе отраслевого стандарта ОСТ 4Г0.091.219

Название изделия: индикатор напряжения сети многофункциональный

Тип аппаратуры: электрический

Исходные данные для расчета технологических показателей:

Количество автоматизированных монтажных соединений 307

Общее количество монтажных соединений 322

ИЭТ, подготавливаемые к монтажу механизированным способом105

Общее количество ИЭТ 108

Число элементов, замененных ИМС 90

Число элементов ИЭТ, не вошедших в ИМС 19

Число типоразмеров печатных плат 1

Общее число типоразмеров 2

Число автоматических операций контроля и регулировки 1

Общее число операций регулировки и контроля 2

Заданный показатель технологичности: 0,8

Коэффициент применения микросхем и микросборок:

Коэффициент автоматизации и механизации монтажа:

Коэффициент автоматизации и механизации подготовки ИЭТ к монтажу:

Коэффициент автоматизации и механизации регулировки и контроля:

Коэффициент повторяемости ИЭТ:

Коэффициент применения типовых технологических процессов:

Коэффициент прогрессивности формообразования деталей:

Комплексный показатель технологичности:

Комплексный показатель технологичности больше заданного показателя (0,84>0,75)

Значения технологических показателей занесем в таблицу 7.10.

печатный плата резистор конденсатор

Таблица 7.10. Коэффициенты технологичности.

Коэффициент технологичности	Обозначение	Значение
1	2	3
Применение микросхем и микросборок	Км.с.	0,83
Автоматизации и механизации монтажа	Км.м	0,95
Автоматизации и механизации подготовки ИЭТ к монтажу	Км.п. ИЭТ	0,97
Автоматизации и механизации регулировки и контроля	Ка.р.к.	0,5
Повторяемости ИЭТ	Кпов. ИЭТ	1
Применение типовых ИЭТ	Кт.п.	1
Прогрессивности формообразования деталей	Кф	0
Показатель технологичности комплексный	K	0,84

Поскольку К_расч.<К_зад.(0,84>0,8), то конструкция изделия является технологичной, поэтому не нужно принимать меры для повышения технологичности конструкции устройства.



8. ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА САПР ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ УСТРОЙСТВА

При проектировании РЭС большую роль играют САПР. САПР -- это организационно-техническая система, состоящая из совокупности комплекса средств автоматизации проектирования и коллектива специалистов подразделений проектной организации, выполняющая автоматизированное проектирование объекта, которое является результатом деятельности проектной организации [14].

Идеальная схема функционирования САПР представлена на рисунке 7.7 [14].

Рисунок 7.7 - Идеальная схема функционирования САПР

Следовательно, при проектировании только незначительную часть общего объёма работ (10...20)% выполняется инженерами высокой квалификации.

В целом для всех этапов проектирования изделий и технологии их изготовления можно выделить следующие основные виды типовых операций обработки информации:

- поиск и выбор из всевозможных источников нужной информации;

- анализ выбранной информации;

- выполнение расчетов;

- принятие проектных решений;

- оформление проектных решений в виде, удобном для дальнейшего использования (на последующих стадиях проектирования, при изготовлении или эксплуатации изделия).

Автоматизация перечисленных операций обработки информации и процессов управления использованием информации на всех стадиях проектирования составляет сущность функционирования современных САПР.

Классификацию САПР осуществляют по ряду признаков, например по приложению, целевому назначению, масштабам (комплексности решаемых задач), характеру базовой подсистемы -- ядра САПР.

По приложениям наиболее представительными и широко используемыми являются следующие группы САПР:

1. САПР для применения в отраслях общего машиностроения. Их часто называют машиностроительными САПР или системами MCAD (Mechanical CAD);

2. САПР для радиоэлектроники: системы ECAD (Electronic CAD) или EDA (Electronic Design Automation);

3. САПР в области архитектуры и строительства.

В дипломном проекте были использованы следующие САПР:AutoCAD 2008, PCAD 2002, АСРН, Mentor HyperLynx Thermal.

В проекте при помощи пакета AutoCad 2008, выполнены все чертежи. Выбор этого пакета обусловлен разнообразием возможностей в проектировании, доступностью, широким распространением на предприятиях, в конструкторских бюро.

Для разработки топологии печатной платы использовалась система автоматического проектирования PCAD 2002.

С помощью САПР PCAD 2002 была разведена печатная плата устройства, которая затем посредствам DXF формата была передана в САПР AutoCAD для последующего оформления конструкторской документации.

Для теплового анализа печатной платы использовалось программа Mentor HyperLynx Thermal.

С помощью программного комплекса АСРН была рассчитана надёжность устройства.

Применение ЭВМ при оформлении пояснительной записки позволило проводить оперативное внесение изменений в текст записки, упростило создание таблиц и рисунков.



9. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ

9.1 Краткая характеристика индикатора напряжения сети многофункционального

Индикатор напряжения сети является многофункциональным, так как он определяет не только напряжение в сети, но и температуру в помещении или вне его, где находиться датчик температуры. Именно данной функциональностью он отличается от существующих аналогов.

Данное устройство дает возможность пользователям оценить перепады температуры и напряжения сети, так как устройство запоминает максимальное и минимальное значения. Каждый новый отсчет температуры сравнивается с минимальным и максимальным значениям, хранящимися в энергонезависимой памяти микроконтроллера. При обнаружении нового экстремального значения содержимое значения содержимое соответствующих ячеек памяти корректируется.

Если напряжение сети вышло за пределы 165…260 В, включается излучатель звука со встроенным генератором. Чем сильнее нарушены границы, тем чаще звуковые посылки, что позволяет адекватно реагировать на неисправность.

При отключении электроэнергии на устройстве включается аварийное освещение и оно работает на аккумуляторной батарейке, которая заряжается от сети.

Анализ рынка свидетельствует о недостаточном предложении данной продукции отечественными производителями. Для оценки целесообразности данного проекта делается его технико-экономическое обоснование.

9.2 Расчет стоимостной оценки затрат

Затраты в сфере эксплуатации представляют собой единовременные капитальные вложения на приобретение, транспортировку, монтаж, наладку и пуск нового изделия.

Для определения капитальных вложений необходимо рассчитать себестоимость и отпускную цену нового изделия.

9.2.1 Расчет себестоимости и отпускной цены нового изделия

Себестоимость продукции - это выраженная в денежной форме сумма текущих затрат на производство и реализацию продукции.

Расчет полной себестоимости единицы продукции осуществляется по калькуляционным статьям затрат, приведенных в таблице 9.4

1. Расчёт затрат по статье “Сырьё и материалы”

В эту статью включается стоимость основных и вспомогательных материалов, необходимых для изготовления единицы продукции по установленным нормам.

Расчет затрат на материалы представлен в таблице 9.1.

Таблица 9.1 - Расчёт затрат на материалы [15]

Наименование материала	Единицы измерения	Норма расхода	Цена за единицу, ден. ед.	Сумма, ден. ед.
1. Стеклотекстолит СФ2-35-1.5	дм2	1,1	8020	8820
2. Припой ПОС-61	кг	0,06	32000	1920
3 Сплав РОЗЕ	кг	0,03	130000	3900
4 Краска МКЭЧ	л	0,02	24000	4800
5 Лак УР - 231	л	0,05	28100	1405
6 Спирт этиловый	л	0,05	2790	139,5
Итого	20984,50
Всего с учетом транспортных расходов (1,2%)	25181,40
Возвратные отходы (1%)	251,814
Всего	24929,59

2. Расчёт затрат по статье “Покупные комплектующие изделия, полуфабрикаты и услуги производственного характера”

В эту статью включаются затраты на приобретение в порядке производственной кооперации готовых покупных изделий и полуфабрикатов, используемых для комплектования изделий или подвергающихся дополнительной обработке на данном предприятии для получения готовой продукции (радиоэлементы, микросхемы и пр.). Результаты расчета затрат представлены в таблице 9.2. Данные на комплектующие изделия взяты из спецификации для индикатора напряжения сети многофункционального.

Таблица 9.2 - Расчёт затрат на комплектующие изделия и полуфабрикаты [16]

Наименование комплектующего или полуфабриката	Количество на изделие, шт.	Цена, руб.	Сумма, руб.
1	2	3	4
Диод 1N4001	7	160	1120
Диод 1N5810	1	160	160
Диодный мост КЦ407А	1	300	300
Звуковой излучатель HC0903A	1	810	810
Индикатор SA03-11GWA	3	3100	9300
Индикатор SA03-11GWA	3	3100	9300
Кнопка DTS-6(2)V	1	2500	2500
Конденсатор 0805 Z5U-0,1 мкФ ± 20%	3	80	240
Конденсатор ECR-6,3В-47мкФ±5%	2	200	400
Конденсатор ECR-25В-47мкФ±5%	2	200	400
Микросхема 74HC74N	1	3300	3300
Микросхема 7805	1	3200	3200
Микросхема ATtiny 15L	1	5920	5920
Микросхема CD4094BE	4	740	2960
Микросхема LM358N	1	5320	5320
Предохранитель D070-002	1	6200	6200
Разъем гнездо BLS-2	1	420	420
Разъем гнездо BLS-3	1	1300	1300
Резистор 0805-0,125-100 Ом ± 5%	2	20	40
Резистор 0805-0,125-150 Ом ± 5%	11	20	220
Резистор 0805-0,125-220 Ом ± 5%	29	20	580
Резистор 0805-0,125-1 кОм ± 5%	4	20	80
Резистор 0805-0,125-4,7 кОм ± 5%	2	20	40
Резистор 0805-0,125-10 кОм ± 5%	3	20	60
Резистор 0805-0,125-15 кОм ± 5%	1	20	20
Резистор 0805-0,125- 20 кОм ± 5%	2	20	40
Резистор 0805-0,125-47 кОм ± 5%	1	20	20
Резистор 0805-0,5-470 Ом ± 5%	1	40	40
Резистор MCA(E) 9 H2.5-0,15 -20 кОм±10%	1	1300	1300
Резистор PV 36-0,5- 5кОм±10%	1	6500	6500
Светодиод L-53PBC-E	7	1100	7700
Светодиод L-53SEC	1	1100	1100
Транзистор BC517	1	680	680
Транзистор BC636	4	690	2760
Трансформатор EI48	1	5100	5100
Корпус	1	25000	25000
Всего			104430
Всего с транспортно-заготовительными расходами (1,1)			114873

3 Расчёт затрат по статье “Основная заработная плата производственных рабочих”.

В эту статью включаются расходы на оплату труда производственных рабочих, непосредственно связанных с изготовлением продукции, выполнением работ и услуг. Расчёт основной заработной платы представлен в таблице 9.3. Месячная тарифная ставка первого разряда на предприятии 18000 руб.

Таблица 9.3 - Расчет основной заработной платы производственных рабочих

Вид работы (операция)	Разряд работы	Часовая тарифная ставка руб./ч	Норма времени по операции, нормо-час	Прямая зарплата (расценка), руб.
1	2	3	4	5
1.Подготовительная операция	II	1186	0,05	59
2.Комплектовочная операция	II	1186	0,02	24
3. Нанесение припоя	III	1381	0,04	55
4.Установка SMD-элементов на верхнюю сторону платы	IV	1606	0,02	32
5.Установка навесных элементов на верхнюю сторону платы	IV	1606	0,02	32
6. Очистка верхней стороны платы	IV	1606	0,06	96
7. Нанесение припоя	III	1381	0,01	14
8.Установка SMD-элементов на нижнюю сторону платы	IV	1606	0,05	80
9. Пайка волной припоя	V	1780	0,04	71
10. Очистка нижней стороны платы	IV	1606	0,01	16
11. Контроль и маркировка	V	1780	0,02	36
12. Сборка изделия	VI	1943	0,50	972
13. Контроль и маркировка	V	1780	0,02	36
14. Упаковка	II	1186	0,05	59
Итого	1582
Премия (30%)	475
Всего с премией	2057

Расчёт затрат по статье “Дополнительная заработная плата основных производственных рабочих” осуществляется по формуле

, (9.1)

где H_Д - процент дополнительной заработной платы производственных рабочих, равный 10 %. Тогда дополнительная заработная плата производственных рабочих.

.

Расчёт затрат по статье “Отчисления в Фонд социальной защиты населения и на обязательное страхование” осуществляется по формуле:

, (9.2)

Согласно действующему законодательству ставка отчислений составляет 34%+1%, тогда затраты по этой статье равны:

792

Расчет себестоимости и отпускной цены единицы продукции представлен в таблице 9.4.

Таблица 9.4 - Расчёт себестоимости и отпускной цены единицы продукции

Наименование статьи затрат	Условное обозначение	Значение, руб.	Примечание
1	2	3	4
1. Сырьё и материалы	РМ	25181,40	См. табл. 9.1
2.Покупные комплектующие изделия	РК	114873	См. табл. 9.2
3. Основная заработная плата производственных рабочих	З0	2057	См. табл. 9.3
4. Дополнительная заработная плата производственных рабочих	ЗД	205,7	, Зд = 2057·0,1
5. Отчисления на социальные нужды (отчисления в фонд социальной защиты населения и обязательное страхование)	РСОЦ	792	, НСОЦ = 34% + 1% РСОЦ=(2057+205,7)·0,35
6. Накладные расходы	Рнакл	12509	, ННАКЛ=150% РНАКЛ=6254·1,5
7. Расходы на электроэнергию	Рэнерг	461
8. Производственная себестоимость	СПР	155618,1	СПР= РМ + РК + З0 + ЗД + +РСОЦ + Рнакл
9. Коммерческие расходы	РКОМ	7780,9	, Нком=5% Рком=155618,1·0,05
10. Полная себестоимость	СП	163399	СП=СПР + РКОМ Сп=155618,1+7780,9
11. Плановая прибыль на единицу продукции	ПЕД	49019,7	, Нре= 30% ПЕД=163399·0,3
12. Отпускная цена	Цотп	212418,7	ЦОПТ=СП + ПЕД

9.2.2 Расчет чистой прибыли

На основе маркетинговых исследований и заказов потребителей был определен плановый объем реализации изделия, который составил 3000 ед.

Чистая прибыль рассчитывается по формуле:

(9.3)

где N - годовой объем выпуска продукции, нат. ед.;

П_ед - прибыль, приходящаяся на единицу изделия, руб.;

Н_п - ставка налога на прибыль, 24%.

111 764 919

9.3 Расчет инвестиций в производство нового изделия

Инвестиции в производство нового изделия включают:

1. Инвестиции на разработку нового изделия (И_разр);

2. Инвестиции в основной и оборотный капитал.

Инвестиции на разработку нового изделия включают в себя инвестиции в проектирование изделия (И_пр.из), и инвестиции в изготовление опытного образца (И_оп.обр).

(9.4)

где З_инж -заработная плата инженерам-разработчикам, в течение периода t_разр,

N_инж.- количество инженеров-разработчиков.

(9.5)

где С_ш- стоимость изготовления шаблона.

1 432 978,8

75 646 979

Производство продукции предполагается осуществлять на действующем оборудовании на свободных производственных мощностях, поэтому инвестиции в основной капитал не требуются.

Годовая потребность в материалах определяется по формуле:

, (9.10)

где - материальные затраты на единицу продукции (см. табл. 9.1).