Перелік посилань

ПЕРЕЛІК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ, СИМВОЛІВ, ОДИНИЦЬ, СКОРОЧЕНЬ ТА ТЕРМІНІВ

АСУ - автоматизована система управління,

ПУ - панель управління,

ТЗ - технічне завдання,

САПР - система автоматизованого проектування,

ДП - друкована плата,

ЕРЕ - електрорадіоелементи,

РЕА - радіоелектронні апарати,

ТБ - техніка безпеки,

SMD - surface mounted device.

ВСТУП

В даний час у зв'язку з величезною кількістю виготовляємих виробів радіоелектронної апаратури (РЕА) проблемі їх контролю, тестування та індикації приділяється велика увага.

Це пояснюється тим, що більшість виробів РЕА працює в складних кліматичних умовах, підвищеному тиску, схильні до вібрації і перевантажень. Крім того особливу увагу приділяють достовірності і точності показань їх індикуючих модулів.

Тому створення автоматизованої системи контролю, тестування та індикації параметрів виробів РЕА з високою точністю показників є актуальним завданням.

У запропонованій випускній кваліфікаційній роботі бакалавра зроблена спроба створення такої системи, яка являє собою пристрій управління, до складу якого входять ліцензійні, атестовані індикатори та показчики. Пристрій управління містить систему роз'ємів, до яких можна підключити будь-який атестуємий прилад. Якщо показники атестує мого та контрольного пристрою відрізняються, то загоряється відповідна світлова сигналізація.

У запропонованій роботі розглянуті основні вимоги до конструкції пристрою управління автоматизованої системи, наведено вимоги до технологічності, експлуатації, технічному обслуговуванню та ремонту.

У конструкторській частині роботи проведена розробка і компоновка пристрою управління. Була розроблена конструкція друкованої плати, проведено розрахунок параметрів основних вузлів пристрою. Зроблено оцінку надійності і теплового режиму пристрою управління.

Розроблена автоматизована система тестування працездатності радіоелектронних приладів може знайти широке застосування в спеціалізованих організаціях метрології та стандартизації, які займаються атестацією, діагностикою виробів радіоелектронних приладів.

1 АНАЛІЗ ТЕХНІЧНОГО ЗАВДАННЯ ТА ВИХІДНИХ ДАНИХ НА ПРОЕКТУВАННЯ

1.1 Мета роботи та галузь застосування

Автоматизоване управління системою тестування працездатності радіоелектронних приладів представляє собою пристрій управління (в подальшому ПУ) призначений для контролю, тестування та індикації (сигналізації) стану основних параметрів пристроїв та механізмів радіоелектронних приладів.

Метою роботи є розробка конструкції та технологічного процесу виготовлення ПУ із застосуванням сучасних комплектуючих виробів і оздоблювальних матеріалів, а також компонування вузлів ПУ з дизайном кращих вітчизняних і зарубіжних зразків.

Перелік радіоелектронних приладів, які підлягають тестуванню:

- покажчик тиску гідравлічної рідини у магістральних трубопроводах;

- покажчик напруги мережі;

- покажчик рівня гідравлічної рідини у магістральних трубопроводах;

- покажчик тиску повітря у допоміжній пневмосистемі;

- індикатор аварійного тиску гідравлічної рідини у магістральних трубопроводах;

- індикатор аварійної температури охолоджуючої рідини;

- індикатор контролю роботи генератора;

- індикатор контролю перетворення напруги;

- індикатор засміченості повітряного фільтра;

- індикатор включення аварійної сигналізації;

- індикатор контролю роботи датчиків фізичних величин ;

- індикатор аварійного тиску у ресиверах магістральних трубопроводів.

Номінальні значення параметрів ПУ повинні забезпечуватися при нормальних значеннях кліматичних факторів навколишнього середовища:

- температура навколишнього повітря 10-25°С;

- відносна вологість повітря 45-80%;

- атмосферний тиск 630-800 мм рт. ст.

1.2 Основні вимоги до конструкції пристрою управління автоматизованої системи тестування працездатності

Номінальна напруга системи електроустаткування 12 В. Працездатність пристроів повинна зберігатися при зміні напруги в межах від 90 до 125% від номінального.

Індикатори і покажчики ПУ повинні мати мнемонічні зображення, що відображають виконувані ними функції [1]. Всі покажчики повинні мати внутрішнє підсвічування шкали. Ширина кольорової смужки попереджувальної зони (сектори) на шкалі покажчика визначається дизайнерським опрацюванням.

Індикатори можуть бути виконані або у вигляді транспарантів, що підсвічуються зсередини, або у вигляді світлодіодів, виведених на передню панель. Яскравість індикації повинна бути достатньою для однозначного визначення їх засвічення в умовах яскравого сонячного світла.

Всі пристрої повинні бути легко зчитувані. Скло не повинно мати відблисків в денних умовах роботи. Індикатори повинні бути легко помітні і розпізнавані, мнемонічні зображення, цифри, літери на шкалах пристроїв - легко зчитувані в будь-який час доби.

Електричні з'єднання, що застосовуються в ПУ, можуть бути виконані як окремими проводами зі стандартними з'єднувачами, так і пайкою.

1.3 Вимоги до технологічності пристрою управління автоматизованої системи тестування працездатності

Конструкція ПУ повинна забезпечувати застосування типових технологічних процесів, стандартної оснастки та обладнання з метою мінімізації витрат праці, коштів, матеріалів і часу при підготовці виробництва, виготовленні та експлуатації[2].

Для забезпечення вологостійкості і захисту від корозії поверхні комплектуючих виробів і елементи конструкції повинні бути захищені нанесенням лакофарбових покриттів.

1.4 Вимоги з експлуатації, технічного обслуговування і ремонту пристрою управління тестування працездатності

Обсяг технічного обслуговування має бути мінімізований за трудомісткістю. Періодичність технічного обслуговування повинна відповідати періодичності технічного обслуговування тестуємих радіоелектронних приладів, і полягати у підтримці чистоти ПУ і електричних роз'ємів [3].

Ремонт ПУ, яка вийшла з ладу повинна здійснюватися на спеціалізованому ремонтному підприємстві кваліфікованими фахівцями або ж в умовах підприємства-виробника.

2 КОНСТРУКТОРСЬКА ЧАСТИНА

2.1 Аналіз умов експлуатації пристрою управління автоматизованої системи тестування працездатності

Розглянемо роботу ПУ за функціональною схемою (рис 2.1). Сигнали від датчиків поступають на плату процесора. Там відбувається їх перетворення в цифровий вигляд і після цього вони надходять на процесор, де відбувається їх обробка і формування керуючих сигналів для покажчиків та індикаторів.

Рисунок 2.1 - Функціональна схема роботи ПУ

ПУ встановлюється у безпосередній близькості від тестованих радіоелектронних пристроїв і повинна стійко працювати в умовах підвищених вібрацій і вологості навколишнього середовища, також можлива підвищена запиленість повітря.

Друкована плата повинна бути виготовлена ??з урахуванням вище перелічених вимог. Обов'язковий захист плати шляхом нанесення захисного лакового покриття. Корпус повинен герметично закриватися, що буде перешкоджати попаданню пилу.

2.2 Компонування пристрою управління автоматизованої системи тестування працездатності

При компонуванні і виборі кріплення радіоелементів (ЕРЕ) на друкованій платі необхідно забезпечити:

- працездатність ЕРЕ відповідно до вимог експлуатації;

- віддалення напівпровідникових приладів, мікросхем, мікрозбірок від ЕРЕ, що виділяють велику кількість тепла;

- конвекцію повітря біля ЕРЕ, що виділяють велику кількість тепла;

- захист монтажу, розташованого поблизу знімних ЕРЕ від механічних ушкоджень;

- доступ до ЕРЕ для заміни або регулювання;

- виконання технологічних процесів ручної або механізованої установки ЕРЕ та групової пайки;

- нанесення вологозахисного покриття, у тому числі без потрапляння його на місця, що не підлягають покриттю;

- розташування найбільш масивних ЕРЕ ближче до місць кріплення плати.

2.3 Використання САПР на етапі розробки та проектування друкованої плати пристрою управління

У конструкторсько-технологічному плані найбільш складним і трудомістким етапом є проектування друкованих плат (ДП). Конструювання друкованих плат в цілому зводиться до вибору оптимального розташування функціонально-логічних елементів і їх електричних зв'язків в деякому плоскому конструктиві з дотриманням заданих конструктивно-технологічних обмежень. Пошук оптимальної конструкції друкованої плати являє собою складну задачу синтезу з системою початкових умов і обмежень [6].

Система P-CAD призначена для проектування друкованих плат обчислювальних і радіоелектронних пристроїв. До складу P-СAD входять чотири основних модулі - P-CAD Schematic, P-CAD PCB, P-CAD Library Executive, P-CAD Autorouters і ряд інших допоміжних програм (рис. 2.2).

Рисунок 2.2 - Структура системи проектування P-CAD

Редактор P-CAD PCB може запускатися автономно та дозволяє розмістити модуль на обраному монтажно-комутаційному полі й проводити ручне, напівавтоматичне й автоматичне трасування провідників. Якщо P-CAD PCB викликається з редактора P-CAD Schematic, то автоматично складається список з'єднань схеми й на поле ДП переносяться зображення корпусів компонентів із вказівкою ліній електричних з'єднань між їхніми висновками. Ця операція називається упаковкою схеми на друковану плату. Потім викреслюється контур ДП, на ньому розміщаються компоненти й, нарешті, дідбувається трасування провідників.

Автотрасувальник викликається з керуючої оболонки P-CAD РСВ, де й відбувається налаштування стратегії трасування. Інформацію про особливості трасування окремих ланцюгів можна за допомогою атрибутів увести на етапах створення принципової схеми (додаток А) або ДП.

P-CAD Library Executive - менеджер бібліотек. Інтегровані бібліотеки P-CAD містять як графічну інформацію про символи й типові корпуси компонентів, так і текстову інформацію (число секцій у корпусі компонента, номери й імена висновків, коди логічної еквівалентності висновків і т.д.).

Електричні схеми виконуються без дотримання масштабу. Реальне розташування компонентів на монтажно-комутаційному полі не враховується при створенні електричних схем. Обраний розмір форми аркуша, на який виводиться схема, повинен забезпечити компактність і ясність при читанні деталей схеми.

Розроблена за допомогою системи автоматизованого проектування P-CAD друкована плата приведена у додатку Г.

2.4 Розрахунок основних вузлів пристрою управління автоматизованої системи тестування працездатності

При визначенні розмірів друкованої плати необхідно виконати дві умови:

- площа друкованої плати повинна бути більше, ніж сумарна площа, зайнята компонентами;

- розміри плати повинні допускати використання стандартного конструктиву корпусу.

У загальному вигляді площа плати визначається наступним чином:

, (2.1)

де - сумарна площа всіх компонентів, k = 1.3 ... 1.7 - коефіцієнт запасу, що залежить від щільності монтажу.

Площі необхідні для встановлення компонентів вказані в табл. 2.1.

Таблиця 2.1- Площі компонентів

Підставляючи дані з табл. 2.1 в формулу (2.1) визначаємо мінімальну площу плати:

Визначаємо площу друкованої плати, яка необхідна для установки елементів з урахуванням відстані між елементами і висновками а також для забезпечення нормальних теплових режимів роботи за формулою:

, (2.2)

де - коефіцієнт використання, = 0,9, тоді:

Визначаємо площу, необхідну для розміщення елементів кріплення. Приймаємо, що плата встановлюється на чотири штифта:

(2.3)

Визначаємо загальну площу друкованої плати:

Виходячи з отриманої площі, вибираємо ширину плати 110мм, тоді довжина плати буде дорівнювати 190мм.

Збільшення щільності друкованого монтажу, тенденція до автоматизації технологічних процесів виготовлення друкованих плат, необхідність зменшення трудомісткості і підвищення відсотка виходу придатних виробів суттєво загострили питання технологічності і можливості випуску в серію друкованих плат. При реалізації схемотехнічних рішень мінімально необхідні розміри елементів друкованого монтажу та їх взаємне розташування визначаються в результаті розрахунку принципової електричної схеми, але при цьому часто не приділяється достатньо уваги питанням обґрунтованого визначення технологічних допусків для виробництва [7].

Застосована в даній роботі методика розрахунку відповідає виробничо-технічним вимогам для друкованих плат, виготовлених методами металізації наскрізних отворів. Розрахунок починається з визначення розмірів металізованих отворів. Металізовані отвори в друкованих платах можуть застосовуватися як монтажні (для установки елементів) і як перехідні (для створення електричних зв'язків). Діаметр монтажного отвору повинен бути більше діаметра виводів навісних елементів на величину, що задовольняє умовам пайки. Для максимального ущільнення монтажу діаметр перехідних отворів обирається меншим, але у зв'язку з обмеженою розсіючою здатністю електролітів при гальванічній металізації необхідно витримувати граничне співвідношення між мінімальним діаметром металізованого отвору і товщиною плати :

Визначимо нижню межу діаметра металізованого отвору:

, (2.4)

де - числовий коефіцієнт.

Товщина друкованої плати може бути визначена за формуло

де - сума товщини шарів матеріалу, мм; - сума товщини матеріалу діелектричних прокладок, мм; коефіцієнт при враховує усадку прокладок при пресуванні.

Коефіцієнт залежить від складу застосовуваного електроліту і орієнтовно може мати такі значення: 0,75 ... 1 - для сірчанокислого електроліту без вирівнюючих добавок, 0,33 ... 0,4 - для сірчанокислого електроліту з вирівнюючими добавками 0,4...0,5 - для борфтористоводородного, 0,25 ... 0,3 - для пірофосфатного.

Підставляємо значення у формулу (2.4) і отримуємо:

Таким чином, мінімальний діаметр монтажного отвору розраховується за формулою:

, (2.5)

де - діаметр виведення навісного елемента; - ширина зазору, тому:

Таким чином, мінімальний діаметр отвору при використанні звичайного сірчанокислого електроліту становить 0,8 мм.

2.5 Розрахунок надійності та теплового режиму

Радіоелектронний апарат в теплофізичних відношеннях являє собою складну систему з великою кількістю джерел тепла. Через практичну неможливість не тільки рішення, але і складання повної системи рівнянь теплообміну доводиться процеси, що відбуваються в радіоелектронній апаратурі, схематизувати, приймаючи ряд спрощувань. У результаті отримують теплову модель апарату, для якої і проводять розрахунок теплового режиму [8].

Визначальними параметрами для розрахунку теплового режиму ПУ в герметичному корпусі є питомі потужності розсіювання блоку пристрою в цілому і нагрітої зони і відповідно:

(2.6)

, (2.7)

де - потужність, яка розсіюється апаратом(= 0,01 Вт), - площа поверхні корпусу, - умовна поверхня нагрітої зони.

, (2.8)

, (2.9)

де - площа підставки апарату; - площа бічної поверхні; - коефіцієнт заповнення обсягу.

= (0.09*2+0.044)=0,17,

=(0.09*2+0.044*0,38)=0,127.

Підставляючи знайдені значення в (2.6) та (2.7) знаходимо:

,

.

Визначаємо температуру у пристрої:

, (2.8)

температуру корпусу пристрою:

. (2.9)

Отримані оцінки (2.8), (2.9) порівнюємо із італонними. Жоден з елементів перегріватися не буде.

У залежності від стадії розробки виробу та повноти обліку факторів, що впливають на показники надійності, розрізняють орієнтовну, повну і остаточну оцінки надійності[9].

Існують наступні методи попередження відмов:

- забезпечення механічної міцності:

1) при компонуванні слід прагнути розмістити важкі елементи у нижній частині пристрою;

2) взаємне розміщення різних за масою елементів має бути таким, щоб центр ваги пристрою був би ближче до вертикальної осі симетрії, а якщо такої немає, то до вертикальної площини симетрії;

3) чутливі до ударів і вібрацій елементи необхідно орієнтувати уздовж передбачуваних напрямів дії механічних навантажень;

4) мінімальні зазори між окремими елементами і конструктивно-функціональними вузлами в напрямку ударних і вібраційних навантажень повинні обиратися з урахуванням можливих деформацій та переміщень;

5) при необхідності забезпечення локальної віброізоляції застосовуються амортизатори.

- забезпечення нормального теплового режиму (початковий етап):

1) проводиться первісна оцінка теплового режиму розроблюваного пристрою, для чого обчислюється сумарна розсіюча потужність від усіх елементів конструкції і знаходиться питома щільність теплового потоку, що виходить від поверхні тривало працюючого обладнання;

2) обирається тип кожуха (герметичного, перфорованого, з фланцями витяжної системи примусового охолодження чи іншими рішеннями), уточнюються розміри корпусу;

3) обирається оптимальний або раціональний тип системи охолодження при найгіршому варіанті впливу навколишнього температури.

- забезпечення нормального теплового режиму (оптимізаційні дії):

1) всі компоненти з малим рівнем теплового навантаження слід розташовувати рівномірно по всій площі;

2) теплочутливі елементи слід розташовувати нижче теплонавантаженого, щоб вони не потрапляли в вихідні теплові потоки від нагрітих тіл, і додатково не нагрівалися;

3) всі теплонавантажені елементи доцільно розташовувати разом і застосовувати для них окремі групові заходи охолодження (теплові труби, радіатори, вентилятори, електротермоохладителі);

4) для досягнення найкращого кондуктивного теплопроцесу нагріті деталі слід монтуваті на масивних теплопровідніх елементах конструкції, для забезпечення ефективної конвекції конструктивно-функціональні вузли слід орієнтувати вертикально, витримуючи необхідні зазори між вузлами і корпусними елементами;

5) для захисту термочутливих елементів від потоків тепла слід застосовувати захисні теплові екрани з полірованих матеріалів;

6) при використанні примусового повітряного охолодження слід приділити увагу заходам зі зниження аеродинамічного опору конструкції повітроводів і раціонального вибору вентилятора.

При розробці технічного завдання, коли ще не зовсім ясні конструктивні форми втілюваного виробу, можна обгрунтовано призначити норми надійності на виріб на основі досягнутих показників надійності в прототипах. Як прототип обирається об'єкт, аналогічний за призначенням і принципом дії. Норми його надійності обираються за вихідні і уточнюються для системи, що розробляється з урахуванням пропонованих до неї вимог, умов експлуатації, профілактичного обслуговування і ремонтів (якщо такі допускаються), кваліфікації обслуговуючого персоналу, рівнів технічного оснащенння і технології підприємства-виробника.

Якщо прототипу не існує, то норми його надійності просто призначають, грунтуючись на накопиченому досвіді, а потім на основі спрощених розрахунків перевіряють їх правомірність і реалізованість.

Вихідними даними для розрахунку є:

- необхідна ймовірність безвідмовної роботи Р (t);

- середній час роботи;

- допустима інтенсивність відмов;

- кількість компонентів для розрахунку N.

Оцінимо середній час безвідмовної роботи та ймовірність безвідмовної роботи протягом терміну напрацювання. Проведемо розбивку компонентів на групи. Результати приведені в табл. 2.2.

Таблиця 2.2 - Інтенсивності відмов компонентів ПУ

При відомих значеннях інтенсивності відмов груп елементів, ймовірність безвідмовної роботи визначається за формулою:

, (2.12)

де - інтенсивність відмов i-го вузла яка дорівню:

. (2.13)

При орієнтовних оцінках надійності особливості експлуатації враховуються за допомогою поправочних коефіцієнтів наступним чином:

, (2.12)

де - інтенсивність відмов елементів при лабораторних умовах роботи.

Поправочний коефіцієнт знаходиться так:

. (2.13)

Його значення завжди більше одиниці. Фізично він характеризує той факт, що при експлуатації апаратури в реальних умовах (що визначаються її призначенням) відмов у ній може бути в десятки і сотні разів більше, ніж при її роботі в лабораторних умовах. Коефіцієнт враховує вплив на апаратуру механічних факторів (вібрації, ударних навантажень), - кліматичних (температура, вологість), - умови при зниженому атмосферному тиску.

За формулою (2.19) визначаємо інтенсивності відмов для груп компонентів:

,

,

,

,

,

.

Визначимо інтенсивність відмов пристрою управління:

Визначимо середній час безвідмовної роботи:

Згідно технічних вимог ПУ автоматізованої системи тестування має напрацювання на відмову не менш 10000ч.

Визначимо вірогідність безвідмовної роботи пристрою:

. (2.14)

Імовірність безвідмовної роботи Р (t) і середній час безвідмовної роботи відповідно рівні:

 , (2.15)

. (2.16)

Значення поправочних коефіцієнтів для різних електро-радіо-елементів наведені в табл 2.3.

Таблиця 2.3 - Поправочні коефіцієнти

Дані формули враховують реальні умови експлуатації апаратури.

Проведемо оцінку коефіцієнтом навантаження компонентів.

Резистори. Гранична потужність застосовуваних резисторів Вт. Абсолютний межа коефіцієнта навантаження складає [10]:

Конденсатори планарні керамічні. Робоча напруга =100В. Коефіцієнт навантаження конденсаторів [11]:

Конденсатор електролітичний. Максимальна напруга застосовуваного конденсатора =16В. Коефіцієнт навантаження складає:

Діоди. Максимально допустимий постійний прямий струм застосовуваних діодів становить =50мА. Діоди використовуються як випрямлення. Максимальний споживаний струм =1.5мА. Коефіцієнт навантаження діодів дорівнює:

При конструюванні ПУ автоматізованої системи тестування для кожної конкретної групи слід враховувати класифікаційні ознаки і специфічні вимоги, обумовлені в технічному завданні на розробку ПУ.

Система автоматизованоого управління могуть містити ланки, в яких залежність між вхідною u(t) і вихідною y(t) величинами має вигляд

y(t)=u(t-),

де - постійна величина, яка називається часом запізнення.

Такі ланки називають ланками запізнення, так як вони відтворюють зміни вхідної величини без відхилень, але з деяким постійним запізненням .

Передаточна функція ланки запізнення

Системи автоматизованого управління, які містять хоча б одну ланку запізнення, називаються системами з запізненнями. Структурна схема розроблюваної конструкції містить дві ланки запізнення.

Розглядаючи елементи конструкції як систему управління, можна виділити наступні ланки: Wпок(S) - передавальна функція ланки запізнення, яка відповідає за час запізнення на самих показчиках, Wобр(S) - передавальна функція ланки запізнення, яка відповідає за час, який витрачається на обробку інформації процесором. Кожна з ланок вносить у загальну передавальну функцію системи запізнення відповідно до поставлених задач.

Отримані данні :

- ланка запізнення показчиків та індикаторів - =0,04 с.;

- ланка запізнення обробки інформації процесором - =0,06 с.;

Тобто загальне запізнення роботи системи дорівнює: =0,1 с.

2.6 Вимоги на етапі експлуатації та технічного обслуговування

При розробці конструкції ПУ автоматізованої системи тестування необхідно дотримуватися загальних художньо - конструктивних принципів конструкції.

Розробнику необхідно проаналізувати принципи оптимальної компоновки лицьової панелі і раціонального розміщення на ній необхідних елементів, які відповідали б сучасним ергономічним вимогам і вимогам інженерної психології.

Органи керування на передній панелі ПУ автоматізованої системи тестування повинні враховувати можливості людини. Конструкція ПУ повинна забезпечувати доступ до всіх органів контролю, регулювання та сигналізації. Рекомендується, щоб необхідна відстань не перевищувала довжини витягнутої руки 700 мм з урахуванням невеликого нахилу тулуба.

3 ТЕЧНОЛОГІЧНА ЧАСТИНА

3.1 Технологічність конструкції

Технологічність конструкції - сукупність властивостей конструкції виробу, які забезпечують його виготовлення, ремонт і технічне обслуговування за найбільш ефективної технології в порівнянні з однотипними конструкціями того ж призначення при однакових умовах їх виготовлення й експлуатації і при одних і тих же показниках якості. Застосування ефективної технології передбачає оптимальні витрати праці, матеріалів, коштів, часу при технологічній підготовці виробництва, у процесі виготовлення, експлуатації та ремонту, включаючи підготовку виробу до функціонування, контроль його працездатності, профілактичне обслуговування.

Технологічність конструкції виробу спрямована на зниження трудомісткості виготовлення (ремонту) виробу і його собівартості .

Розрізняють три види технологічності:

- виробнича - технологічність виробу на етапі виробництва;

- експлуатаційна - технологічність при експлуатації;

- ремонтна - технологічність при всіх видах ремонту.

Технологічність може бути оцінена якісно і кількісно:

- якісна оцінка - узагальнена технологічність конструкції на підставі досвіду виконавця;

- кількісна оцінка - передбачає оцінювання технологічності шляхом розрахунку визначені показників.

Передбачається обов'язкове відпрацювання конструкції на технологічність на всіх стадіях її створення з метою підвищення продуктивності праці, зниження витрат і часу на проектування, технологічну підготовку виробництва, виготовлення, технічне обслуговування та ремонт при забезпеченні необхідної якості виробів.

Всі вироби радіоелектронні вироби можуть бути умовно розділені на наступні класи блоків, кожен з яких характеризується певним набором конструкторсько-технологічних особливостей, це такі класи:

- радіотехнічні блоки;

- електронні блоки;

- електромеханічні та механічні блоки;

- комутаційні блоки.

Кожному класу притаманні одиничні показники технологічності. Для кожного класу їх сім. Проведемо розрахунок показників технологічності для радіотехнічного блоку.

Розрахуємо конструкторські показники технологічності.

Коефіцієнт застосованості деталей розраховується за формулою:

,

де, - кількість типорозмірів оригінальних деталей, - загальна кількість типорозмірів деталей без урахування кріплення.

Оскільки всі мікросхеми і електрорадіоелементи стандартні, то розрахунок коефіцієнта застосованості здійснюється за формулою:

,

де, - кількість типорозмірів оригінальних ЕРЕ; - загальна кількість типорозмірів ЕРЕ.

Коефіцієнт використання інтегральних мікросхем обчислюється за формулою:

,

де, - загальна кількість мікросхем і мікросбірок у виробі, - загальне число ЕРЕ. У даній конструкції застосовується 18 електрорадіоелементи і 4 інтегральних мікросхеми.

Коефіцієнт автоматизації і механізації монтажних з'єднань.

При розрахунку вважаємо, що автоматизовану пайку можна застосовувати тільки для ЕРЕ та МС зі штировими виводами. Так як вся схема піддається автоматизації то:

,

де, - кількість монтажних з'єднань, що виконуються з використанням автоматизації та механізації, - загальна кількість монтажних з'єднань.

Коефіцієнт механізації підготовки ЕРЕ до монтажу:

,

де, - кількість елементів, підготовлених до монтажу з використанням автоматизації і механізації; - загальна кількість підготовлених елементів.

Коефіцієнт автоматизації контролю і налаштування приймемо рівним:

.

Визначимо коефіцієнт застосування типових технологічних процесів.

При виготовленні даної конструкції застосовуються такі типові технологічні процеси, як ТТП виготовлення друкованої плати; ТТП підготовки ЕРЕ до монтажу, ТТП групової пайки компонентів зі штирові виводами:

,

де, - число типових технологічних процесів, - загальне число типових технологічних процесів.

Розрахуємо значення комплексного показника технологічності:

0,71,

де, - базові показники технологічності, - коефіцієнти значущості кожного базового показника, значення функцій вибираємо по таблиці з довідника.

Визначимо рівень технологічності:

, (3.1)

де, - визначається для даного класу блоків з урахуванням типу виробництва, стадії розробки та класу блоків.

Умова > 1 виконано, значить конструкція технологічна.

3.2 Технологічний процес збірки пристрою

Технологічний процес це частина виробничого процесу, що представляє собою сукупність дій людей і знарядь виробництва, в результаті яких сировина, матеріали, напівфабрикати і комплектуючі перетворюються на готову продукцію.

Сукупність дій з установки і з'єднання в заданій послідовності окремих деталей і вузлів для отримання готового виробу або його частини називається складальним процесом.

Основні операції технології збірки і монтажу пристрою:

- вхідний контроль;

- підготовка комплектуючих до монтажу;

- складання і монтаж комплектуючих.

Вхідний контроль - технологічний процес перевірки комплектуючих деталей:

- за зовнішнім виглядом;

- вибірковий контроль габаритних розмірів;

- перевірка статичних параметрів (напруги живлення) при нормальних кліматичних умовах, підвищених і знижених температурах.

При малосерійному виробництві підготовка елементів проводиться вручну, при масовому виробництві на установках комплексної підготовки з об'єднанням двох і більше операцій.

Збірка і монтаж комплектуючих на друковану плату складається з наступних операцій:

- подача компонентів до місця установки;

- орієнтація висновків щодо монтажних отворів і контактних майданчиків;

- сполучення зі складальними елементами і фіксація в необхідному положенні.

3.3 Виготовлення друкованого вузла

Для виготовлення друкованого вузла необхідно вибрати метод пайки. В даний час найбільш широке поширення отримали наступні три види пайки друкованих плат:

- пайка зануренням;

- пайка хвилею припою;

- виборча пайка.

Пайка зануренням - характеризується такими небажаними явищами, що призводять до зниження якості виробу, як викривлення заготовки та відшарування друкованих провідників. Це відбувається через термоудар. Для усунення даних недоліків проводять такі операції - застосовують захисні маски з паперу, лакоткани, склотканини, які дещо зменшують термоудар, але збільшують собівартість виробу.

Пайка хвилею припою - характеризується більш високою якістю пайки, ніж у попередньому методі за рахунок зниження термоудару, чистоти припою на гребені хвилі (відсутність шлаків) і попереднього підігріву заготовки.

Виборча пайка - характеризується примусовою подачею в канали металізованих матриць, через які розплавлений припой подається тільки в місця пайки. При цьому методі пайки відбувається зниження явища відшаровування друкованих провідників приблизно в 4 рази в порівнянні з попереднім методом. Однак, виборча пайка для великосерійного виробництва недоцільна.

Для нашого типу виробництва і для задоволення необхідних показників надійності, якості і собівартості виробу найбільш прийнятним методом пайки є пайка хвилею припою.

4 БЕЗПЕКА ЖИТТЯ ТА ДІЯЛЬНОСТІ ЛЮДИНИ

4.1 Безпека життя та діяльності при пайці деталей і вузлів

Пайка - нероз'ємне з'єднання деталей за допомогою припою. Найбільш часто вживані припої - олов'яно-свинцеві (ПОС-18, ПОС-30, ПОС-40, ПОС-61) і ПОСК-50, що містить 32% свинцю.

Процес пайки супроводжується забрудненням повітряного середовища, робочих поверхонь, одягу і шкіри рук працюючих свинцем, це може призвести до свинцевим отруєнням організму. З метою попередження отруєнь свинцем ділянки пайки обладнуються відповідно до вимог санітарних правил.

Робоче місце пайки обладнується місцевою витяжною вентиляцією, що забезпечує концентрацію свинцю в робочій зоні не більше гранично допустимої - 0,01 мг/.

Повинні бути видані серветки для видалення зайвого припою з жала паяльника, а також пінцети для підтримки елементів, що припаюються і для подачі припою до місця пайки, якщо відсутня автоматична подача. Це робиться для запобігання опіків і забруднення свинцем шкіри рук працюючих.

При монтажних роботах, пов'язаних з небезпекою засмічення або опіку очей, передбачена видача працюючим захисних окулярів.

Найбільш ефективними заходами, попереджувальними професійні захворювання при пайці, є механізація і автоматизація паяльних робіт, впровадження нових технологічних процесів: облуживание методом занурення, виборча пайка і пайка хвилею припою (із застосуванням друкованого монтажу), що дозволяє повністю виключити зіткнення шкіри працюють зі свинцем і флюсами.

4.2 Безпека життя та діяльності при виготовленні друкованих плат

Промивання плат проводиться в розчині ізопропілового спирту і ацетоні. При використанні спирту і ацетону необхідно враховувати, що ці речовини є пожежонебезпечними і шкідливими для здоров'я.

Хімічне очищення плат проводиться розчинами фосфатів (тринатрійфосфат), натрієвої соди, натрієвого лугу та ін При постійній роботі з розчинами часті різноманітні хронічні поразки шкіри. Дуже небезпечно влучення навіть найменших кількостей NaOH в очі.

У процесі хімічного міднення застосовуються шкідливі речовини: сірчана, соляна, азотна кислоти, хлорна мідь, хлористий палладій, гідроокис натрію, сегнетова сіль, трихлоретилен. Тому необхідно дотримуватись вимог правил безпеки.

Роботу з протруювачами слід проводити в спецодязі (халат, фартух поліетиленовий, бавовняні й гумові рукавички) і захисних окулярах. Робочі місця повинні бути обладнані. витяжною вентиляцією.

Проведення налагоджувальних робіт допускається на ділянках, спеціально призначених, а також у виробничих приміщеннях, де розробляється і експлуатується обладнання. При цьому виключається перебування осіб на робочих місцях, не допущених до наладки.

Для вимірювання параметрів електричної схеми за допомогою контрольно-вимірювальної апаратури дозволяється виймати налагоджувальні обладнання з корпусу, знімати огородження (обшивку) у місцях підключення вимірювальної апаратури,. При цьому необхідно виконувати такі вимоги безпеки:

- всі підготовчі роботи, приєднання вимірювальної апаратури повинні проводитися після зняття напруги та перевірки відсутності залишкових зарядів;

- до подачі напруги металеві корпуси обладнання і вимірювальної апаратури повинні бути заземлені (занулені). Якщо заземлення вносить спотворення (наведення), то допускається робота без заземлення, але із застосуванням тимчасових огороджень, застережних плакатів і захисних засобів;

- місця розташування та підключення контрольно-вимірювальної апаратури в електричні кола з напругою вище 1000 В слід захистити і вивісити застережні плакати, залишивши лише доступ до органів управління.

ВИСНОВКИ