Разработка методики программного тестирования цифровых устройств с помощью программного пакета Design Center
Для выхода нашей станы из экономического кризиса необходимо повышение темпов и эффективности развития экономики на базе ускорения научно-технического прогресса, техническое перевооружение и реконструкция производства, интенсивное использование созданного производственного потенциала, совершенствование системы управления, хозяйственного механизма и достижение на этой основе дальнейшего подъема благосостояния народа. Исходя из этого необходимо на основе проведения единой технической политики во всех отраслях народного хозяйства ускорить техническое перевооружение произ-
водства, широко внедрять прогрессивную технику и технологию,
обеспечивающие повышение производительности труда и качество продукции. Необходимо обеспечить создание и выпуск новых видов приборов и радиоэлектронной аппаратуры, основанных на широком применении микроэлектроники.
В настоящее время этап развития микроэлектроники и аппаратостроения на ее основе можно назвать этапом интегральных схем (ИС).
Интегральные схемы, являясь основной элементной базой микроэлектроники, позволяют реализовать подавляющее большинство функций радиоаппаратуры.
Микрокомпоненты, применяемые совместно с ИС, должны быть совместимыми с ними по конструкции, технологии и уровню надежности. В некоторых случаях оправдано применение гибридных интегральных схем (ГИС). Это объясняется следующими обстоятельствами:
Технология ГИС проста и требует меньших, чем полупроводниковая технология затрат на оборудование и помещения.
Технологию ГИС можно рассматривать как перспективную по сравнению с существующей технологией многослойного печатного монтажа.
Пассивную часть ГИС изготавливают на отдельной подложке, что позволяет достигать высокого качества пассивных элементов при необходимости создавать прецизионные ГИС.
Основной проблемой при создании микроэлектронной аппаратуры (МЭА) является выбор конструкции, а также:
- обеспечение теплового режима;
- обеспечение надежности;
- обеспечение компоновки и соединений;
- снижение стоимости МЭА.
При проектировании конкретного образца МЭА должны учитываться:
- назначение и область применения МЭА;
- заданные электрические характеристики;
- условия эксплуатации, определяющие степень воздействия внешней среды;
- требования к конструкции (надежность, ремонтопригодность, масса, габариты, тепловые режимы);
- технико-экономические характеристики (стоимость, технологичность изготовления).
Основным средством миниатюризации устройств является их интегральное исполнение. В силовых устройствах интеграция - это в первую очередь объединение бескорпусных силовых полупроводниковых приборов в общем корпусе. Примером такого силового устройства является разрабатываемый силовой микромодуль вторичного источника питания.
Наряду с ГИС применяются малогабаритные сборки, состоящие из силовых транзисторов и диодов.
В основу проектирования силового микромодуля заложены современные тенденции конструирования ВИП на базе микроэлектронной
технологии их изготовления.
АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ
Анализируя задание на дипломное проектирование, видно, что модуль используется как составная часть изделия. Наличие при эксплуатации изделия влажности до 93% требует предусмотреть защиту
радиоэлементов и печатных плат путем герметизации модуля, а также
пропиткой и заливкой. Так в частности трансформатор преобразователя заливается. Герметизация модуля обеспечивается с помощью резиновой прокладки по периметру между крышкой и корпусом. Наиболее сложным вопросом является обеспечение нормального теплового режима при эксплуатации в диапазоне температур - 40-60o С.
Основное влияние температуры будет сказываться на радиоэлементы и особенно верхний предел температуры +60o С. С этой целью выбор элементной базы произведен исключительно по техническим условиям и ГОСТам, что исключает ошибки в выборе элементной базы. Все выбранные радиоэлементы обеспечивают предельные температуры эксплуатации. Такой режим достигается благодаря особенности конструкции. Особенность заключается в том, что большинство теплонагруженных элементов имеют хороший тепловой контакт на корпус модуля. Так, например, трансформатор преобразователя находится в гнезде корпуса. Корпус выполнен из материала Д16, обладающим хорошей теплопроводностью, а для большего уменьшения теплового сопротивления, там где это необходимо, применяется теплопроводящая паста КНТ-8. Все это позволяет спроектировать модуль в заданных габаритах.
Механические нагрузки на модуль довольно значительные, т.к. он эксплуатируется в изделии устанавливаемом на подвижных объек-
тах Однако, вся конструкция модуля и его элементов отвечают требованиям вибро- и ударной устойчивости, заданной в ТЗ.
Исходя из вышеизложенного, можно утверждать, что модуль обеспечит заданную надежность P(t)=0,9 при t=5000. Проведенный в дальнейшем расчет надежности должен показать правильность выб-
ранной элементной базы и самой конструкции модуля. При меньшем
расчетном значении надежности потребуется пересмотр элементной
базы вариантов и способов охлаждения и возможно всей конструкции
модуля.
Так, применение бескорпусных транзисторов 2Т3642Б-2,
2Т376Б1-2, 2Т397А-2 и др., а также пленочных резисторов R1-12, особое значение приобретает полная и тщательная герметизация всего корпуса.
НАЗНАЧЕНИЕ И ПРИНЦИП РАБОТЫ
Проблема создания экономичных, надежных, малогабаритных источников электрической энергии для питания современных радоэлектронных устройств становится все более актуальной.
Этой проблемой заняты специалисты всех стран мира
Большое внимание уделяется и повышению КПД вторичных источников питания, т.к. количество их возрастает вместе с теми устройствами, где они используются. Одновременно растут требования и к стабильности питающей напряжения РЭА.
Поэтому правильный выбор схемы блока питания играет большую роль в получении высокого КПД.
С этой целью была выбрана схема микромодуля питания с широко-импульсной модуляцией.
Блок питания обеспечивает стабилизацию выходного напряжения с одновременной фильтрацией низкочастотных составляющих входного напряжения.
Входное напряжение может изменяться от 20 до 30 В, а выходное напряжение при всех дестабилизирующих факторах (изменение входного напряжения, температуры окружающей среды, тока нагрузки) изменяется в пределах 25+1,25 В.
В основу регулирования заложен стабилизированный преобразователь с широтно-импульсной модуляцией. Микромодуль включает в себя входной фильтр, схему управления, промежуточный каскад, трансформаторный преобразователь, выпрямитель, выходной сглаживающий фильтр. Входной фильтр состоит из конденсаторов С18...С24, дросселя Др1 и обеспечивает подавление пульсаций рабочей частоты преобразователя, а также обеспечивает непрохождение ВЧ пульсаций бортсети в выходную цепь.
Микромодуль состоит из двух силовых токовых ключей на транзисторах Т13,Т14,Т17...Т26 и транзисторов Т15,Т16,Т27...Т36, трансформатора Тр2. Резисторы R46,R47,R48,R49 обеспечивают необходимый режим токовых ключей.
Микромодуль осуществляет необходимую трансформацию напряжения и при необходимости может произвести гальваническую развязку выходного напряжения.
Выпрямление переменного прямоугольного напряжения осуществляется диодами VD12...VD19, включенных по схеме со средней точкой вторичной обмотки трансформатора. Диоды VD20,VD21 и конденсатор С41 позволяют получить требуемую форму выходного выпрямлен-
ного напряжения в момент переключения диодов выпрямителя.
Сглаживающий выходной фильтр состоит из двух последовательно включенных Г-образных LC-фильтров. Первый фильтр состоит из накопительного дросселя Др3 и конденсаторов С42...С51, второй - из дросселя Др4 и конденсаторов С52...С57. Первый фильтр производит преобразование широтно-модулированных импульсов в постоянное напряжение. Второй фильтр является фильтром подавления радиопомех и обеспечивает получение заданных пульсаций выходного напряжения.
Схема управления выполнена по гибридно-пленочной технологии и включает в себя задающий генератор (ЗГ) на инверторах У1.1, У1.2, У1.3 и элементах R9, R10, C6; генератор коротких импульсов на У2.1, У1.4, У2.2; генератор пилы на элементах VT6, R16, C12;
ШИМ-модулятор на усилителе постоянного тока (УПТ) У16; разделитель каналов на триггере У3.1; два (по числу каналов) выходных каскада на У2.3, VT7, VT8, R17, R18, R19, R24, R22, C8, C9 - первый канал; У2.4, T9, T10, R20, R25, R21, R23, R27, C10, C11 - второй канал; узел защиты от короткого замыкания в нагрузке (У3.2, У7.1, У7.2, У8.1, У8.2, R28, R29, R30, R32, R33, R36, R37, VD8, VD9, C15, C17) и вспомогательные цепи питания схемы управления.
Первый линейный стабилизатор параметрического типа осуществляет питание логических элементов У1, У2, У3.
Второй линейный стабилизатор параметрического типа обеспечивает питанием +12 В и +6 В УПТ (У6).
Дополнительно в схему управления входит узел гашения, обеспечивающий сброс магнитной энергии промежуточного усилительного каскада и тем самым позволяющий получить требуемую форму выходных импульсов этого каскада.
Промежуточный усилительный каскад выходных сигналов по току схемы управления и согласование по уровню. Он включает в себя активные элементы VT11, VT12, трансформатор Тр1 с вторичной обмоткой.
Схема работает следующим образом: при повышении выходного напряжения на вход УПТ через резистивный делитель R50, R34, R35 и R31 поступает повышенное напряжение. Пилообразное напряжение, наложенное на постоянное напряжение делителя, сравнивается с опорным. На выходе УПТ образуются импульсы, более узкие чем это было было до этого момента. В каждом канале суженные импульсы проходят на выход промежуточного каскада, а с него поступают на вход токовых ключей. Токовые ключи меньшее время будут находиться в открытом состоянии. На накопительный фильтр поступают более узкие импульсы. Накопительный фильтр производит сглаживание по среднему значению, поэтому выходное напряжение начинает уменьшаться и стремится к своему нормальному значению.
Обоснование и выбор конструкции микроблока питания РЭА
Микроблок является принципиально новым видом конструктивного исполнения микроэлектронной аппаратуры повышенной надежности и высокого уровня интеграции, перспективным направлением в конструировании РЭА различного назначения, являющимся дальнейшим и более гибким развитием методов гибридной микроэлектроники.
Анализ радиоаппаратуры показал, что вторичные источники питания в большинстве случаев создаются на дискретных корпусных элементах, в то время как остальная аппаратурная часть строится на интегральной элементной базе.
Результатом такого подхода явилось то, что объем и масса вторичных источников питания составляет до 40-50% аппаратурной части РЭА.
Во многих случаях эти проблемы вызваны несовершенством конструкции вторичных источников питания и устройств, отводящих от них тепло. Эти причины сдерживают внедрение интегральных методов проектирования силовых устройств и дальнейшее уменьшение их масс и габаритов. Общеизвестно, что объемные конструкции блоков питания обладают значительным температурным сопротивлением от их источника до его стока. Кроме того корпусные активные и пассивные элементы схемы также обладают большим тепловым сопротивлением, что в свою очередь требует дополнительного увеличения объема конструкции и охлаждающей поверхности.
Тепловой поток от источника тепла до его стока определяется из выражения:
t1 - t2
Q = -------,
S Rт где Q - тепловой поток;
t1 - допустимая рабочая температура элементов схемы по ТУ;
t2 - температура окружающей среды;
S Rт- суммарное тепловое сопротивление от источника тепла до его стока.
Rт = Riт + Rтс + Rтт
Тепловое сопротивление конструкции определяется из выражения: l
Rт = ----, l S
где l - расстояние от источника тепла до его стока;
l - теплопроводность;
S - окружающая поверхность;
Из выражения видно, что конструкция силового модуля должна обладать:
кратчайшим расстоянием от источника тепла до его стока
(l должно быть минимальным);
максимальной площадью окружающей поверхности (S должно быть максимальным);
материал теплоотвода должен обладать максимальной теплопроводностью (l должно быть максимальным).
Наиболее полно этим требованиям отвечает конструкция изделия, которая обладает:
- максимальной площадью поверхности при одновременном уменьшении ее объема;
- применением активных элементов с малым тепловым сопротивлением, т.е. необходимо применить бескорпусные элементы;
- применением конструкции малокорпусных или бескорпусных пассивных элементов (трансформаторы, дроссели);
- применением алюминия, меди, окиси бериллия, керамики 22ХС и им подобных материалов.
Кроме того, такие конструкции обладают минимальной материалоемкостью, максимальной простотой монтажа, улучшенными электрическими параметрами.
КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ
ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ МИКРОМОДУЛЯ
Конструкторско-технологическая проблема миниатюризации силовых устройств заключается в необходимости создавать и применять специальные бескорпусные полупроводниковые приборы и микросхемы,
специальные намоточные детали и особые методы конструирования,
обеспечивающие плотную упаковку элементов и низкое внутренне тепловое сопротивление конструкции.
На дюралюминиевой подложке МСБ (l3=4 мм, 190х130;
l= 170 Вт/м град) расположены дроссели диаметром 36 мм, мощностью 2,8 Вт; диоды диаметром 14 мм и мощностью 1,6 Вт каждый; трансформатор диаметром 55 мм, мощностью 1,85 Вт; 10 транзисторов диаметром 10 мм; мощностью по 0,83 Вт каждый, крепятся на медной пластине размером 55х67х2,7 мм.
Применение бескорпусных приборов позволяет уменьшить объем конструкции и довести его до величины полностью определяемой энергетическими соотношениями и условиями охлаждения.
В нашем случае мы рассматриваем тепловой расчет микроузла, который позволяет нам определить картину температурного поля ГИС с помощью расчета тепловых режимов и взаимовлияния элементов.
Примем условные обозначения:
Wi - удельная мощность рассеивания элемента, Вт/см2;
Wi max - максимальная удельная мощность рассеивания элемента, Вт/см2;
DQ - допустимая абсолютная погрешность перегрева, oС;
l - теплопроводность подложки, Вт/м - град;
l3 - толщина подложки, нм;
Rk - контактное тепловое сопротивление, м2 град/Вт;
Zo - эквивалентный радиус тепла, мм;
ro - эквивалентный радиус источника тепла, мм;
Pi - мощность источника тепла, Вт;
Si - площадь поверхности источника, мм2;
РАСЧЕТ ТЕМПЕРАТУРНОГО ПОЛЯ ИСТОЧНИКА ТЕПЛА
Экивалентный радиус подложки
Zo= 90 мм;
Эквивалентный радиус источника тепла ro=7 мм;
Критериальную величину рассчитываем по формуле:
|\\\\\\\\\
|\\\ / 17Zo2
j=? Bi = / --------- ;
? Rk7l7lз
|\\\\\\\\\\\\\\\
/ 17(9710-2)2
j = / ---------------- = 3,5; где Rk = 10-3,
? 4710-37170710-3
Bi - критерий Био;
j - критериальная величина.
Для нахождения критерия f необходимо определить отношение r/Zo.
Определяем функцию f(r/Zo,j) по таблице;
Y(r/Zo,j)=0,5064
При r=ro определяем тепловой коэффициент F(ro); отношение r/Zo,j= 0,7/9,0=0,078
1
F(ro)= ----- Y(r/Zo,r/Zo,j)
2l37l
F(ro) = 0,37 град/Вт
Температура в точке r=ro составляет
t(ro)7tc = P7F(ro)
t(ro) = 70,6 град
tc принимается равной to устройства и равно 70o.
Рассчитываем коэффициент F(r/Zo) для следующих точек:
r/Zo=0,2;0,3;0,6;1.
Из таблиц находим функцию Y для этих точек:
Y(0,2)=0,228 Y(0,6)=0,0376
Y(0,3)=0,136 Y(1)=0,0158
Тепловые коэффициенты равны:
F(0,2)=0,17 F(0,3)=0,10
F(0,6)=0,03 F(1,0)=0,012
Перегревы в этих точках составляют:
Q(0,2)=0,27 Q(0,6)=0,048
Q(0,3)=0,16 Q(1,0)=0,02
Вокруг каждого источника делаем окантовку - зону влияния элементов.
2.1.2 РАСЧЕТ ВЗАИМОВЛИЯНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ
Для каждого i-того источника тепла рассчитывается влияние на близлежащие к центру этого источника точки y-х элементов схемы, которые хотя бы частично заключены в области прямоугольника i-того элемента.
Температура любой точки поверхности основания определяется по формуле:
Ki7Wi
Qi= ----- 2 e(q1r1) + Sign q27e(q2r1) + Sign r27e(q1r2) +
[
+ Sign q27Sign r27e(q2r2)2
]
q1 = d1' + |xo| r1 = d2' + |yo|
q2 = d2' - |xo| r2 = d2' - |yo|
qo = min q1r max q1r
K = ----------, qc
D1 D2
где d1'= --- и d2'= ----
l3 l3
D1 и D2 - размеры источника тепла;
Кк - коэффициент качества конструкции; l3
Кк= --. l
Xo, Yo - безразмерные координаты точки, в которой определяется перегрев в системе координат, центр которой совпадает с центром
i-того элемента, а оси /1-6/ сторонам i-того элемента;
xo = xo / l 3
e(q1r) = e1(qo) - e2(qok)
e1(qo) и e2(qok) даны в таблице.
Определим перегрев Q1-2 в ближайшей тоске влияния дросселя (элемента 2) на транзистор (элемент 1).
d1' = 27,5 / 4 хо = 4,75
d2' = 33,5 / 4 уо = 0
q1 = 11,65 r1 = 8,4
q2 = 2,15 r2 = 8,4
К1 = 1,4 К3 = 1,4
К2 = 4,0 К4 = 4,0
e (q1;r1) = 1
e (q2;r2) = 0,9726
e (q1;r2) = 1
e (q2;r2) = 0,9726
Q1-2 = 0,197
Перегрев в ближайшей точке влияния дросселя (элемент 2) на диод (элемент 3)
Q3-2=0,00003
Для остальных элементов:
Диод (элемент 3) Q1-3 = 6710-3 на транзистор
Стабилитрон (элемент 5) Q1-5 = 6710-3 (элемент 1)
Транзистор (элемент 1) Q2-1 = 3710-4 на дроссель
Диод (элемент 3) Q2-3 = 6,63710-2 (элемент 2)
Трансформатор (элемент 4) Q2-4 = 4710-4
Стабилитрон (элемент 5) Q2-5 = 3710-6
Транзистор (элемент 1) Q3-1 = 0 на диод
Трансформатор (элемент 4) Q3-4 = 1,6710-2 (элемент 3)
Дроссель (элемент 2) Q4-2 = 7710-6 на трансформа-
Стабилитрон (элемент 5) Q4-5 = 1,47710-3 тор (эл. 4)
Транзистор (элемент 1) Q5-1 = 7,8710-5 на
Дроссель (элемент 2) Q5-2 = 7710-4 стабилитрон
Диод (элемент 3) Q 5-3 = 4,44710-2 (элемент 5)
Трансформатор (элемент 4) Q 5-4 = 4,44710-2
РАСЧЕТ СОБСТВЕННЫХ ПЕРЕГРЕВОВ ЭЛЕМЕНТОВ
Определяем безразмерные параметры элементов схемы:
min(D 1i,D 2i) max(D1 i,D 2i)
qoi= ------------ и Ki= ------------
l3 min(D 1i,D 2i)
Удельная мощность рассеивания элементов равна
Wi = Pi / Si
Перегрев элементов под действием рассеиваемой мощности:
Q i = Kk7Wi7e (qoi,k)
Собственный перегрев состоит из перегрева элемента и перегрева клея
Q ni = Q i + Q кл
Для транзисторов: qо т=6,875 Kт=1,2
Для трансформатора: qо тр=6,875 Kтр=1,0
Для диода: qо д=1,75 Kд=1,0
Для дросселя: qо др=4,5 Kдр=1,0
e 1(qо т)=0,9999 e 1(qо др)=0,99930
e 2(qо тр)=0,999952 e 1(qо д)=0,86863
e2(qо т Kт) = 0 e2(qо др Kдр)=0,0008
e2(qо тр Kт) = 4,5 e2(qо д Kд)=0,05077
Kk = 0,22710-4 м2 град/Вт
Wт = 0,224 Вт/см2
Wдр= 0,28 Вт/см2
Wтр= 0,08 Вт/см2
Wт = 1,02 Вт/см2
Перегрев элемента под действием рассеиваемой мощности:
Qт = 0,5710-5
Qдр= 0,6710-5
Qтр= 0,176710-5
Qд = 2,2710-5
Собственный перегрев элемента:
Qн т = 0,20955
Qн тр= 0,60002
Qн д = 2,12602
Qн др= 8,4006
2.1.4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОЛНЫХ ПЕРЕГРЕВОВ ЭЛЕМЕНТОВ
Полный перегрев элемента равен сумме собственного перегрева и перегревов, вызванных влиянием остальных элементов схемы.
Температура элементов с учетом влияния других элементов составит:
ti = toc + Qni
t1=70,46oC, t2=78,50oC, t3=72,14oC, t4=72,14oC, t5=70,80oC
1
Температура элементов таблица
Источник влияния Элемент, на который влияет
1 2 3 4 5
1 2 3 4 5 0,20 0,197 0,006 - 0,6 10-3 0,3710-3 8,40 0,076 0,4710-3 0,3710-5 - 0,3710-4 2,126 0,016 0,1710-5 - 0,7710-4 0,016 2,126 0,1710-5 0,156710-3 0,14710-2 0,0888 0,8888 0,60
Итого 0,457 8,477 2,142 2,142 0,779
0
КОНСТРУКТИВНЫЙ РАСЧЕТ ПЕЧАТНОЙ ПЛАТЫ
Материалы, используемые в качестве оснований для печатных плат (ПП), должны обладать совокупностью определенных свойств. К их числу относятся высокие электроизоляционные свойства, достаточная механическая прочность и др. Все эти свойства должны быть стабильными при воздействии агрессивных сред и изменяющихся условий. Кроме того, материал платы должен обладать хорошей сцепляемостью с токопроводящим покрытием, минимальным короблением в процессе производства и эксплуатации. Если платы изготавливаются из листового материала, то последний должен допускать возможность обработки резанием и штамповкой.
В качестве материала ПП используем листовой фольгированный материал - стеклотекстолит фольгированный марки СФ 2-50-2,0 ГОСТ 10316-70.
Выбор данного материала объясняется назначением и условиями работы микромодуля. Печатные платы из стеклотекстолита имеют
нужную устойчивость к механическим, вибрационным, климатическим
воздействиям по сравнению с платами из гетинакса. Физико-механические и электрические свойства сведены в таблицу
Таблица 2 Физико-механические свойства стеклотекстолита
Показатели СФ 2
1.Плотность с фольгой, г/см2 2.Предел прочности на растяжение, кг/см2 3.Удельное поверхностное электрическое сопротивление, Ом 4.Тангенс угла диэлектрических потерь при частоте 106Гц 5.Диэлектрическая проницаемость 1,9-2,9 2000 1010 0,07 6
Размеры плат не рекомендуется брать более 240х360 мм при обычных и 120х180 мм при малогабаритных деталях. Это связано с тем, что при больших габаритных размерах ПП увеличивается длина печатного проводника, чем снижается его прочность, снижается сила сцепления печатного проводника с изоляционным материалом, что требуется затем дополнительное сцепление путем предусмотрения дополнителных контактных площадок и отверстий. Из-за этого увеличиваются паразитные связи, что неблагоприятно сказывается на параметры устройства (помехи, пульсации, паразитные связи, наводки и т.д.). Одновременно снижается механическая жесткость печатной платы.
Для устранения этого эффекта рекомендуется и целесообразно более квадратная и прямоугольная форма (рекомендуемое соотношение сторон по ОСТ4 ГО.070.011 - 1:1; 1:2; 2:3; 2:5).
Платы всех размеров рекомендуется выполнять с плотностью монтажа, соответствующей классу А. К этому классу относятся платы, у которых ширина проводников и расстояние между ними в узких местах находятся в пределах 0,5-0,6 мм.
Принимается площадь всех элементов 80,6 см2, а коэффициенты плотности монтажа равным 0,7, получаем максимальную площадь печатной платы равной 116 см2.
Исходя из особенностей конструкции блока, а именно: ограничение размеров в целях достижения наименьших габаритов микромодуля, печатная плата модуля имеет размеры и форму, изображенную на рисунке
Форма и размеры платы
Зная габариты платы, можно перейти к компоновке элементов на ПП с учетом необходимых зазоров между элементами и рационального их размещения, для снижения паразитных связей и наводок.
Выбираем шаг координатной сетки 1,25 мм согласно ГОСТ 20317-62 и отраслевого стандарта ОСТ 4.ГО.070.011.
Центры монтажных и переходных отверстий расположены в узлах координатной сетки.
РАСЧЕТ НАДЕЖНОСТИ МИКРОМОДУЛЯ.
Надежность - свойство изделия сохранять свои параметры в заданных пределах и в заданных условиях эксплуатации в течение определенного промежутка времени.
Общую надежность можно принимать как совокупность трех свойств: безотказность, восстанавливаемость, долговечность.
Безотказность - свойство системы непрерывно сохранять работоспособность в течение заданного времени в определенных условиях эксплуатации. Она характеризуется закономерностями возникновения отказов.
Восстанавливаемость - это приспособленность системы к обнаружению и устранению отказов с учетом качества технического обслу-
живания. Она характеризуется закономерностями устранения отказов.
Долговечность - свойство системы длительно сохранять работоспособность в определенных условиях. Количественно характеризуется продолжительностью периода практического использования системы от начала эксплуатации до момента технической и экономической целесообразности дальнейшей эксплуатации.
Методы повышения надежности в зависимости от области их применения можно разделить на три основные группы: производственная, схемно-конструкторские, эксплуатационные.
К производственным методам относятся: получение однородной продукции, стабилизация технологии, анализ дефектов и механизмов
отказов, разработка методов испытаний, определение зависимости
показаний надежности от интенсивности внешних воздействий.
К схемно-конструкторским методам относятся: выбор подходящих условий нагрузки, унификация узлов и элементов, разработка схем с допусками на отклонение параметров элементов, резервирова-
ние, контроль работы оборудования, введение запаса работы во времени.
К эксплуатационным методам относятся: сбор информации надежности, увеличение интенсивности восстановления, профилактические мероприятия, граничные испытания.
Наиболее ответственным этапом по удовлетворению требований эксплуатационной надежности является этап проектирования.
Насколько всесторонне учтены при проектировании и изготовлении опытного образца условия производства и эксплуатации с точки зре-
ния безопасности в работе, ремонтопригодности, долговечности аппаратуры, настолько последняя будет обладать эксплуатационной надежностью.
К критериям безопасности относятся: вероятность безотказной работы, частота отказов, интенсивность отказов, среднее время
безотказной работы, наработка на отказ.
Интенсивностью отказов называется отношение числа отказавших изделий в единицу времени к среднему числу изделий, продолжавших исправно работать. Среднем временем безотказной работы называет-
ся арифметическое время исправной работы каждого изделия. В теории вероятности применяются различные законы распределения. Наиболее простым распределением потока отказов во времени является эксплуатационный закон распределения, который рассматривает последовательность отказов во времени, как простейший поток событий.
Расчет вероятности безотказной работы, когда отказы комплектующих элементов распределяются по экспоненциальному закону производится по следующим формулам:
P(t) = e t 7 e -t7...7e -t
где -lS - суммарная интенсивная отказов РЭА,
li - интенсивность отказов комплектующих изделий и элементов.
Интенсивность отказов комплектующих элементов с учетом условий эксплуатаций производится по формуле:
l = lp 7 KB
KB - коэффициент, учитывающий условия эксплуатации элементов для каждой группы аппаратуры. Для наземной стационарной и возимой аппаратуры KB=1.
Произведем ориентировочный расчет надежности; он основывается на следующих допущениях:
- интенсивность отказов всех элементов не зависит от времени; т.е. в течение срока службы у элементов, входящих в изделие, отсутствующих старение, износ;
- отказы элементов изделия являются случайным событием;
- все элементы работают одновременно, коэффициент нагрузки Кн=0,6.
Исходные данные для расчета вероятности безотказной работы сведены в таблицу
Расчет ведется по формуле:
P(t) = e- t
l - суммарная интенсивность отказов элементов и узлов;
t - время работы микромодуля.
Среднее время работы до первого отказа определяется по формуле:
1
To = ----- (час) l S
Расчет вероятности безотказной работы будем вести для двух температур:
для нормальной t1=20оC и для максимальной t2=50оC, указанной в ТУ.
Для определения интенсивности отказов элементов при t2=50оC вводятся поправочные коэффициенты f. Тогда интенсивность отказов будет равна:
lt = lt 7 f
Данные интенсивности отказов сводим в таблицу
Среднее время безотказной работы при двух температурах будет равно:
при t=20оC T = 15243 час
при t=50оC Т = 11031 час
Для построения зависимости безотказной работы от времени наработки микромодуля составим таблицу вероятности безотказной работы для двух температур.
1
Данные интенсивности отказов таблица
Наимено- вание элементов Кол-во N Kн li710-6 1/час Кн li710-6
20оC 50оC 20оC 50оC
Резисторы 50 0,6 0,04 0,4 8,64 19,8
Транзисторы 36 0,6 0,5 0,8 4,2 6,51
Диоды 16 0,7 0,2 1,47 3,15 3,75
Конденсаторы 57 0,5 1,33 1,33 9,98 14,59
Дроссели 4 1 2,1 2,1 2,1 5,88
Трансформаторы 2 1 2,1 2,1 4,2 11,76
Микросхемы 3 0,7 0,85 0,85 1,79 3,32
Стабилитрон 5 0,7 0,5 0,5 1,75 8,82
Пайки 120 0,7 0,05 0,1 4,2 4,2
Провода 18 0,7 0,12 0,12 1,5 1,5
Прокладки резиновые 8 0,7 0,03 0,03 0,17 0,17
Корпус микромодуля 1 0,6 0,003 0,003 0,018 0,018
S 65,6 S 90,7
Вероятность безотказной работы таблица
Среднее время работы микромодуля t(час) Вероятность ----------- t1=20оC безотказной работы | --------------------- | t2=50оC | |
1000 0,962 | 0,951 |
2000 0,951 | 0,945 |
3000 0,943 | 0,933 |
4000 0,935 | 0,875 |
5000 0,910 | 0,829 |
6000 0,875 | 0,784 |
7000 0,846 | 0,745 |
8000 0,814 | 0,702 |
9000 0,785 | 0,668 |
10000 0,760 | 0,632 |
0
График зависимости вероятности безотказной работы от времени работы микромодуля
Из таблицы видно, что вероятность безотказной работы микромодуля при t1=20оC значительно выше, а при t2=50оC ниже. Это обусловлено тем, что при повышении температуры повышается интенсивность отказов радиоэлементов, т.е. увеличивается разброс их параметров и следовательно расстройка всего микромодуля. Из приведенного расчета можно сделать вывод, что микромодуль имеет хорошую надежность, т.е. можно гарантировать 15240 часов безотказной работы микромодуля при нормальной температуре, 11031 часа при повышенной температуре. Если же исходить из реальных условий работы микромодуля, то можно сказать, что его надежность намного выше, т.к. при расчете принималось, что в работе находятся все элементы микромодуля при максимальной нагрузке, т.е. микромодуль работал в наихудших условиях.
Исходя из полученных расчетных данных видно, что наработка на отказ при заданной надежности 0,8 составляет 3200 часов. Таким образом, разработанная конструкция микромодуля соответствует требованию задания.
Приведенный расчет на ЭВМ внесен в приложение 3.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ
МИКРОБЛОКА ПИТАНИЯ РЭА
Анализ технологичности конструкции микромодуля будем проводить определяя основные показатели. Стандартами ЕСТПП устанавливается обязательность отработки КД изделий на технологичность на
вех стадиях производства РЭА.
Количественная оценка технологичности конструкции основана на системе показателей технологичности, которые являются критери-
ями технологичности.
Согласно ГОСТ 14201-83 оценку технологичности конструкции будем проводить по показателям, достигнутым в процессе отработки конструкции на технологичность. Показатели новой конструкции будем сравнивать с показателями базовой.
Для всех видов изделий при отработке конструкции на технологичности ставятся следующие задачи:
- Снижение трудоемкости изготовления изделия. Она зависит от многих факторов, главным из которых следует считать стандартизацию, унификацию составных частей изделия и их элементов, типизацию технологических процессов изготовления и ремонта изделия.
- Стандартизация составных частей или деталей (крепеж). При использовании стандартных составных частей изделия создаются предпосылки для их централизованного производства, обеспечивают их взаимозаменяемость при выходе из строя в процессе сборки, исключает прогоночные работы, упрощает техническое обслуживание изделия, снижает его себестоимость.
- Унификация составных частей изделия. Эта задача включает: использование в проектируемых изделиях составных частей конструкции, отработанных на технологичность, использование покупных изделий.
- Возможность использования типовых технологических процессов сборки, обработки, контроля. Применение типовых технологических процессов создает условия для повышения уровня их механизации и автоматизации, сокращения сроков изготовления.
Для определения расчетных коэффициентов технологичности составляем таблицу, в которую вносим данные о проектируемом и ба-
зовом изделии.
1
Таблица
Расчет технологичности конструкции
Д Е Т А Л И
Специально изготовленные Нормализованные NА,NК Покупные
18 21 13 17 3 3 - - 5 7 - -
55 60 33 40 35 50 - - 75 152 - -
0
Нормализованный коэффициент
Nшн + Nшнс
Кн= -----------
N ш - Nшк
75 152
Кн пр = ------ = 0,46 Кн баз = ------ = 0,6
198-35 302-50
N ш - общее количество по спецификации
Nшн - не крепежные
Nшнс- стандартные
Nшк - крепежные
Коэффициент заимствования
Nшз
Кз = ----------
N ш - Nшк
Nшз - заимствованные
Кз пр = 0,2 Кз баз = 0,16
Коэффициент повторяемости
NД
Кпов = -----
N ш
NД - количество одноименных деталей
Кпев.пр = 0,19 Кпов.баз = 0,16
Коэффициент преемственности и освояемости
Nшп + Nшз + Nшнк + Nшп
Кп = ----------------------
N ш - Nк
Kпр.пр = 0,65
Kпр.баз = 0,76
Коэффициент конструктивного оформления
N осн
Кконст = ---------
N ш - Nшк
81
Kконст.пр.= ------- = 0,49
198-35
Кконст.баз= ------- = 0,45
302-35
Коэффициент технологичности конструкции
С2
Ктехн = ---- 7 100 %
С1
где С1-С2 - себестоимость базовой и проектируемой конструкции, руб
340
Ктехн = ----- ~ 1,2
270
При сравнении производственно-технологических характеристик проектируемого и базового изделий видно, что они в основном выше, чем у проектируемого изделия. Однако коэффициенты преемственности и нормализованный у проектируемого изделия несколько ниже за счет широкого применения в проектируемом изделии микроэлектроники.
3.2. Определение показателя качества проектируемого изделия
Важнейшим показателем качества проектируемых изделий РЭТ является их технический уровень.
Абсолютные значения параметров технического уровня рассчитываются по формулам:
xkp xj
xcj = --- xnj = ---
xi xnp
где хcj - безразмерный показатель качества для показателей,
при увеличении абсолютных значений которых возрастает обобщающий
показатель технического уровня;
хnj - безразмерный показатель качества для показателей, увеличение абсолютных значений которых ведет к уменьшению обобщающего показателя качества;
хnp, хkp - показатели качества и технического уровня изделий;
хj - показатели разрабатываемого изделия.
Коэффициент весомости каждого показателя bj рассчитывается по формуле:
1 x
bj = -- 7 S bjm
Z m=1
Pjm
bjm = ---------,
c
S Pjm
i=1
где Z - количество специалистов-экспертов;
Рjm - оценка важности j показателя.
Обобщающий показатель технического уровня радиоизделия определяется по формуле:
n n
hT = S bj 7 хcj + S bj7 хnj,
i=1 i=1
где hT - обобщающий показатель технического уровня изделия;
bj - коэффициенты весомости (значения) j-того показателя.
Данные для определения показателя качества проектируемого изделия сводим в табл.
Таблица Технические показатели
базового и проектируемого изделий
Показатели качества проект. изделие базовое изделие Оценка важности
1 эксперт 2 эксперт 3 эксперт
1.Выходная мощность, Вт 20 20 9 10 10
2.Потребляемая мощность, Вт 30 40 7 8 6
3.Масса, кг 0,8 1,2 5 6 6
4.Коэффициент полезного действия, % 75 50 10 10 9
5.Время на мон- таж и установку, час 0,55 0,65 8 7 9
6.Среднее время наработки на отказ, час 1000 800 8 9 8
0
c
1 эксперт S Pjm = 47
j=1
c
2 эксперт S Pjm = 58
j=1
c
3 эксперт S Pjm = 54
j=1
Расчет значения коэффициентов весомости отразим в табл.
Таблица Значение коэффициентов весомости
1
Показатели качества Коэффициент весомости Средний коэфф. весомости
1 эксперт 2 эксперт 3 эксперт
1.Выходная мощность 0,163 0,172 0,185 0,173
2.Потребляемая мощность 0,127 0,137 0,111 0,125
3.Масса 0,09 0,103 0,101 0,101
4.Коэффициент полезного действия 0,181 0,172 0,166 0,173
5.Время на монтаж и установку 0,145 0,12 0,166 0,145
6.Среднее время наработки на отказ 0,145 0,155 0,148 0,149
c S Pjmj=1 0,851 0,859 0,721 0,864
0
Коэффициенты уровня качества аттестуемого изделия определятся по формуле:
Пат hат = ----,
Пэт
где Пат, Пэт - показатели качества
Расчет показателей качества аттестуемого изделия и эталона отразим в таблице
Таблица
Расчет показателя качества
1
Показатели качества Относительный показатель Безразмерный показатель
П изделие Б изделие П изделие Б изделие
1.Выходная мощность 1 1 0,173 0,173
2.Потребляемая мощность 1 0,475 0,125 0,059
3.Масса 1 0,666 0,101 0,067
4.Коэффициент полезного действия 1 0,823 0,173 0,142
5.Время на монтаж и установку 1 0,846 0,143 0,12
6.Среднее время наработки на отказ 1 0,8 0,149 0,119
Обобщающий показатель качества изделий 0,846 0,68
0
Коэффициент уровня качества и технического уровня проектируемого изделия равен 1, а показатель аналога равен:
0,68
hT = ------ = 0,787,
0,864
что соответствует второй категории качества - hT < 0,9
Разработка схемы сборочного состава
Технологии сборки РЭА уделяется много внимания. Это объясняется высокой удельной трудоемкостью сборочных процессов а также значительным вниманием сборочных операций на выходные параметры изделий.
Высокая трудоемкость сборочных работ объясняется рядом особенностей, характерных для производства РЭА.
К ним относятся:
сложность и значительная номенклатура элементов современной РЭА;
наличие в сборочных процессах операций, обеспечивающих выходные параметры изделий (например герметичности) и сложность их выполнения;
низкий уровень механизации и автоматизации процессов сборки.
В общем виде сборочный процесс - это соединение в определенной последовательности отдельных деталей и элементов в сборочные группы, узлы для получения готового изделия. Выбор последова-
тельности операций сборочного процесса зависит от конструкции изделия, группы, подгруппы и узлов различают общую сборку и узловую сборку.
Общей сборкой называется часть технологического процесса сборки, в течение которой происходит фиксация составляющих групп, подгрупп и узлов, входящих в готовое изделие, соответствующее техническим условиям.
Узловой сборкой называется часть технологического процесса сборки, при которой образуются группы, подгруппы и узлы, входящие в данное изделие, в соответствии с техническими условиями, предъявляемыми к ним.
Порядок сборки включает следующие этапы:
- механический монтаж;
- установка крепежных механических деталей;
- механическая установка радиодеталей на основания и платы;
- электрический монтаж.
В соответствии с этими требованиями составляем схему сборочного состава микромодуля.
Исходными данными для разработки технологического процесса сборки является сборочный чертеж.
Сборка модуля ведется в 2 этапа.
На первом этапе происходит параллельная сборка основания и печатной платы.
На втором этапе производят крепление платы к основанию и крепление крышки модуля.
Схеме сборочного состава микромодуля приведена на рисунке
Схема сборочного состава микромодуля
Технологический процесс сборки функционального узла
на печатной плате.
Технологический процесс сборки фугкционального узла разрабатываем по ГОСТ 14.301-73 ЕСТПП. В качестве базовой детали используем печатную плату (ПП), на которую в оптимальной последовательности устанавливаются сборочные единицы и детали. Такой вариант технологии сборки ПП является приемлемым, так как элементы устанавливаются на ПП. При проектировании технологического процесса сборки ПП выбираем за основу типовой технологический процесс (ТП), руководствуясь программой выпуска и типом производства.
Тип производства в первом приближении определяем по программе выпуска. Так как согласно ТЗ программа выпуска составляет 100 штук в год, то можно предположить, что тип производства - единичное.
Оборудование, применяемое для подготовки и сборки функционального узла на ПП, необходимо выбирать опираясь на типовой ТП, программу выпуска и элементную базу, применяемую при сборке ПП. Так как программа выпуска составляет 100 штук в год, количество элементов в 1 модуле: резисторов - 36, транзисторов - 10, диодов -10, конденсаторов - 15, микросхем - 3, стабилитронов - 5, а производительность оборудования: Трал-МК 3000 шт/ч; Трал-П - 9500 шт/ч; Трофей-2М - 9000 шт/ч; агрегат пайки АУБ-28.00.00 - 280 шт/ч, то экономически выгодно при штучном производстве применить ручную сборку ПП.
Для промывки ПП применяем шкаф типа КР-1М с вытяжной вентиляцией.
Для сушки ПП применяем шкаф типа СНОЛ-3,5 с вытяжной вентиляцией.
Для сушки ПП после лакировки применяем сушильный шкаф ГР206. Технологический процесс сборки ПП проводим в следующей пос-
ледовательности:
- расконсервация ПП и определение паяемости печатных проводников платы;
- комплектование навесных элементов, проводя при этом входной контроль внешним осмотром на отсутствие механических повреждений, наличие документации;
- лужение выводов навесных элементов, формовка и обрезка выводов;
- установка подготовленных ЭРЭ на ПП;
- ручная пайка собранной на ПП;
- промывка и очистка ПП от остатков флюса органическим раствором;
- сушка печатной платы;
- правка навесных элементов, маркировка и контроль монтажа;
- отправка собранной ПП на участок сборки микромодуля.
Структурная схема процесса сборки печатной платы изображена на рисунке
1
Структурная схема ТП сборки ПП
Расконсервация и определение паяемости ПП
Формовка, обрезка и лужение ЭРЭ
Установка ЭРЭ на плату
Пайка навесных элементов
Промывка платы
Сушка платы
Контроль и маркировка платы
рис.
0
Метрологическое обеспечение при настройке микромодуля
Инструкция по настройке микромодуля.
Настоящая инструкция устанавливает порядок проведения настройки и проверки микромодуля с целью получения заданных параметров.
Инструкция предназначена для проведения настройки и проверки модуля на предприятии-изготовителе.
. Краткие сведения о модуле.
Модуль предназначен для преобразования напряжения бортсети постоянного тока 24-30В в стабилизированное напряжение 25 В.
2. Перечень параметров модуля, по которым производится настройка.
Перечень параметров модуля, по которым производится настройка модуля, приведен в таблице.
1
Таблица
Наименование параметра, единица измерения Величина параметра Допустимая погрешность измерения,% Примечания
номинальное значение предельное отклонение
Выходное напряжение,В, при токе нагрузке 0,8А 25 + 0,2
Уровень переменной составляющей, НВ, не более 2,5 + 3
Входной ток, А, не более 1,5 + 1
0
3. Указания мер безопасности.
3.1 При подготовке рабочего места, подготовке модуля к настройке и проверке необходимо выполнять следующие правила:
1. Строго соблюдать все действующие на предприятии-изготовителе требования техники безопасности при работе с электроизмерительной аппаратурой.
2. Освободить рабочее место от лишних предметов.
3. Корпусы средств измерения, контроля, вспомогательного оборудования и жало паяльника надежно заземлить.
4. Подготовить к работе все приборы, находящиеся на рабочем месте, согласно инструкциям по эксплуатации на них.
3.2 Рекомендуется проводить настройку модуля на рабочем столе на фланелевой салфетке.
. Вспомогательные технические данные.
4.1 При настройке и проверке модуля на рабочем месте должна быть следующая документация:
Схема электрическая принципиальная А 02.087.002 Э3; Перечень элементов А 02.087.002 МЭ
Сборочный чертеж модуля А 02.087.002 МЭ
4.2 При настройке модуля на рабочем месте необходимо иметь средства измерения, контроля и вспомогательное оборудование, приведенное в таблице:
Таблица
1
Наименование и обозначение средств измерения, контроля, испытания, вспомогательного оборудования Основные характеристики Тип, соответствующий требованиям основным характеристикам Количество на одно рабочее место Примечания
класс точно- сти исполь- зуемые параме- тры
Источник питания постоянного тока ЕЭО.323.428ТУ Вольтамперметр ТУ 25-04-1 3109-78 Милливольтметр ЯЫ12. 710.080ТУ Ампервольтом ТУ25-04-814- 75 Приспособление 0,1 0,2 +2,5% +2,5% напря- жение (0-30)В ток (0-2)А ток (0-2)А напря- жение (0-30)В напря- жение (0-300)В сопротив ление (0- )Ом В5-30 М 2044 В3-48А 43103/2 К02 ПТ-1 1 3 1 1 G1 P3 Р4 Р5 Спецоборудование
0
Примечание: Допускается применение других средств измерения и контроля, обеспечивающих проверку параметров и точности измерений.
Выбор средств измерения, контроля по классу точности следует производить в соответствии с ОСТ 4.005.005-79
4.3 Для настройки модуля на рабочем месте должны находиться следующие материалы:
отвертка 7810-0301 КД 21.xР ГОСТ 17 199-71;
пинцет ППМ 120 АРПМ6.890.001 ТУ;
паяльник ЭПСН-25/36 ГОСТ 7219-83;
острогубцы ОБ1. АРП 54161-022 ТУ
Для настройки модуля на рабочем месте должны находиться следующие материалы:
припой ПОС-61 ГОСТ 21930-76;
спиртовой раствор канифоли, приготовленный согласно
ОСТ 4ГО.003.200
провод МГШВ 0,5 ТУ16-505. 437-82
5. Требования к рабочему месту.
5.1 К рабочему месту должны быть подведены шина заземления, переменное напряжение 250В, 36В частотой 50 Гц для питания средств измерения, контроля.
5.2 Структурная схема подключения проверяемого модуля (МПН) к средствам измерения, контроля приведены на рисунке
6. Подготовка к работе.
6.1 До проведения настройки модуля необходимo:
проверить наличие в технологическом паспорте (маршрутной карте) отметки ОТК и о приемке операций изготовления блока, предшествующих настройке;
проверить наличие и срок действия аттестатов измерительных приборов;
проверить наличие документов, приборов и инструментов, указанных в разделе 4 настоящей инструкции;
осмотреть модуль на соответствие сборочному чертежу;
проверить прибором Р5 правильность монтажа блока в соответствии с электромонтажным чертежом;
проверить прибором Р5 отсутствие короткого замыкания во входных и выходных цепях модуля;
собрать на рабочем месте схему для настройки в соответствии с рис. ;
установить тумблер "Питание" на приспособлении в положение "ОТКЛ";
Включить источник G1 и установить на его выходе напряжение в диапазоне 24-30В.
.Методы настройки и проверки.
7.1 Включите тумблер "питание" на приспособлении КО2 ПТ-1. На приспособлении должна включиться лампочка "Вход".
7.2 Установите по прибору Р2 напряжение на входе модуля равным 27В. Измерьте прибором Р3 напряжение на выходе модуля, которое должно соответствовать значению, указанному в таблице. В случае несоответствия величины напряжения на выходе, установите ее с помощью переменного резистора R38, расположенного в блоке.
7.3 Измерьте прибором Р3 величину выходного напряжения, а прибором Р4 уровень переменной составляющей при входных напряжениях 24, 27 и 30В.
Величина выходного напряжения и уровень переменной составляющей должны соответствовать значениям, указанным в таблице.
7.4 Проконтролируйте по прибору Р1 величину входного тока при изменении напряжения питания от 24 до 30В. Она не должна превышать значений, указанных в таблице.
7.5 Выключите тумблер "питание" на приспособлении и источник питания G1.
Отключите блок от приспособления.
Блок считается отрегулированным, если его параметры соответствуют требованиям раздела 2 настоящей инструкции.
7.6 В ходе настройки могут быть обнаружены неисправности отдельных элементов, а также нарушения монтажа.
Обнаружение нарушения монтажа производите прибором Р4.
При обнаружении неисправности какого-либо элемента или нарушения монтажа замените неисправный элемент и исправьте монтаж.
ТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ
Настоящие технические условия (ТУ) распространяются на микроблок питания РЭА. Микроблок относится к IV-V поколению радиоэлектронной аппаратуры и изготавливается в соответствии с требованиями нормативно-технических документов (НТД), указанных в конструкторских документах и настоящих условий.
УСЛОВИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ
- температура окружающей среды - 20оС +50оС;
- относительная влажность - 75%;
- атмосферное давление - 0,027102 Пау;
климатическое исполнение - I
В эксплуатации экологически чисто.
1.ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ
1.1.Общие требования
1.1.1.Изделие должно соответствовать требованию ТУ и комплекту конструкторских документов.
1.1.2.По внешнему виду, оформлению изделие должно соответствовать образцу-эталону, утвержденному в установленном порядке.
1.2.Требования к электрическим параметрам.
1.2.1.Изделие должно соответствовать требованиям настоящих ТУ при постоянном напряжении питания 25 В - 30 В.
1.2.2.Сила тока потребления 1,5 А.
1.2.3.Выходная мощность - 20 Вт.
1.2.4.Потребляемая мощность - 30 Вт.
1.2.5.Выходное напряжение - 25 В.
1.3.Требования к массогабаритным параметрам.
1.3.1.Масса - 0,8 кг.
1.3.2.Размеры платы 220х190х17 мм.
1.4.Требования по устойчивости к климатическим условиям.
1.4.1.Изделие должно соответствовать требованиям настоящих ТУ во время и после воздействия климатических факторов, характе-
ристики которых приведены в табл.
1
Таблица Характеристики климатических факторов
Вид испытаний Характеристики воздействующего фактора Норма испытаний режимов Допустимые отклонения норм
1.Воздействие повышенной влажности Относительная влажность, % не более toC Продолжительность, час Выдержка в нормальных климатических условиях, не менее, час 98 20 48 2 + 3 + 3 + 3 + 3
2.Воздействие пониженной температуры Предельная температура,oC Продолжительность, час Рабочая toC Продолжительность, час Выдержка в нормальных климатических условиях, не менее, час -10 2 +20 5 2 - - + 3 -
3.Воздействие повышенной температуры Рабочая toC Продолжительность, час Выдержка в нормальных климатических условиях, не менее, час +35 2 2 - - -
0
1.5.Требования к механическим свойствам.
1.5.1.Изделие должно соответствовать требованиям настоящих ТУ во время и после воздействия механических факторов, характеристики которых приведены в табл.
1
Таблица Характеристики механических факторов
Вид испытаний Характеристики воздействующего фактора Норма испытаний режимов Допустимые отклонения норм
1.Прочность при воздействии синусоидальной вибрации одной частоты Частота, Гц Амплитуда вибрационного ускорения, м/с3 (g) Время выдержки ускорения, час 20 19,6 0,5 + 1 + 0,2 + 20
2.Прочность при транспортировке в упакованном виде Длительность ударного импульса Частота удара в минуту Пиковое ударное ускорение, м/с2 Общее число ударов 5-10 40-80 98 13000 - - - -
0
1.6.Требования надежности.
1.6.1.Средняя наработка на отказ изделия должна быть не менее 10000 ч.
1.7.Комплектность.
В комплект поставки микроблока входят: микроблок - 1 шт.;
зап. части - 1 компл.;
монтажный комплект - 1 компл.;
руководство по эксплуатации - 1 экз.;
упаковочная тара - 1 шт.
1.8.Маркировка.
На микроблоке должны быть следующие надписи и обозначения, выполненные в соответствии с конструкторской документацией:
полное торговое наименование;
порядковый номер микроблока;
напряжение питания и род тока.
1.9.Упаковка.
Микроблок долен быть упакован в потребительскую, являющуюся также транспортной, тару, выполненную в соответствии с требованиями конструкторской документации.
1.10.Требования безопасности.
1.10.1.Опасное для жизни человека напряжение по ГОСТ 12.007-88
2.Правила приемки.
2.1.Общие положения
2.1.1.Приемку и контроль качества микроблока, прошедшего технологический прогон, проводят в соответствии с ГОСТ 21194-87.
2.2.Приемно-сдаточные испытания.
2.2.1.При сплошном контроле испытаниям подвергают 100% изготовленных микроблоков. Состав и последовательность проведения
сплошного контроля приведены в табл.
1
Таблица Состав и последовательность проведения
сплошного контроля
Наименование испытания и проверки Номер пункта ТУ
Раздела "ТТ" Раздела "Методы контроля измерений и испытаний
1.Проверка комплектности 2.Проверка функциональных возможностей 3.Проверка внешнего вида, четкости работы органов управления, качества сборки и монтажа 4.Проверка электрических параметров 5.Проверка маркировки и упаковки 1.7 1.2.5 1.6 1.2 1.8;1.9
0
2.2.2.Выборочному контролю подвергают блоки в количестве установленном в ГОСТ 21194-87.
Таблица
Содержание испытаний и проверок блока при выборочном контроле
1
Наименование испытания и проверки Номер пункта ТУ
Раздела "ТТ" Раздела "Методы контроля измерений и испытаний
1.Выходное напряжение 2.Выходная мощность 3.Прочность при транспортировании 1.2.5 1.2.3 1.5.1
0
2.3.Периодические испытания
2.3.1.Периодические испытания проводят на трех блоках. Состав и последовательность периодических испытаний приведены в
табл.
Таблица Состав и последовательность
периодических испытаний микроблока
Наименование испытания и проверки Номер пункта ТУ
Раздела "ТТ" Раздела "Методы контроля измерений и испытаний
1.Проверка массы, габаритных размеров 2.Проверка электрических параметров и характеристик 3.Проверка функциональных возможностей 4.Механические и климатические испытания 1.3.1; 1.3.2 1.2 1.2.5 1.4; 1.5
0
2.4.Типовые испытания.
2.4.1.Программа и объем типовых испытаний, количество образцов, на которых проводят испытания, определяются заводом изготовителем.
Перечень применяемых средств измерений, контроля и испытаний, а также вспомогательного оборудования приведены в табл. 1
Таблица Перечень применяемых средств измерений,
контроля и испытаний а также вспомогательного оборудования
Наименование Тип Количество
Источник питания постоянного тока ЕЭЗ.223.220ТУ Милливольтметр Вольтметр универсальный Вольтамперметр Осциллограф ГВ2.044.131ТУ Климатическая термовлагокамера Ударный стенд Вибростенд Б5-50 В3-38А В7-37 М20-51 С1-118 ПСП-2А СТТ-500 ВС-68 1 1 1 1 1 1 1 1
0
3.Транспортировка и хранение.
3.1.Требования к транспортабельности и сохранности РЭС.
3.1.1.Вид транспорта - закрытые автомашины.
3.1.2.Температура окружающего воздуха 0оС - 20оС.
3.1.3.Относительная влажность 75 %.
4.Указания по эксплуатации.
4.1.Инструкция по эксплуатации прилагается к изделию.
5.Гарантии поставщика.
5.1.Гарантии поставщика по соответствию изделия требованиям ТУ при соблюдении потребителем правил эксплуатации, транспортировки и хранения.
5.1.1.Гарантийный срок эксплуатации изделия - 1 год.
ОГАНИЗАЦИОННО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Содержанием организационно-экономической части являются маркетинговые исследования микроблока.
Маркетинговые исследования микроблока проводятся по следующим направлениям:
1.Анализ рынка сбыта изделия.
2.Оценка его жизненного цикла в качестве товара.
3.Прогнозирование сбыта изделия.
4.Формирование цены и ценовой политики на рынке.
5.Расчет затрат на ОКР.
Анализ рынка сбыта.
При разработке нового товара необходимо определить сегменты рынка, так как от сегментации рынка и выбора сегментов для сюыта нового изделия будет зависеть успех предприятия в конкурентной борьбе. Результаты сегментации рынка сведены в табл.
1
Таблица Сегментация рынка микроблока
Факторы Сегменты рынка по группам потребителя
Предприятия связи Оборонный комплекс Приемные центры на подвижных средствах гражданского назначения Строящиеся стационарные приемные центры
Технические характеристики Особые качества Надежность Цена Возможность использования изделия ХХХ ХХ ХХ ХХХ ХХ вероятна ХХХ ХХХ ХХХ ХХХ ХХХ очень вероятна ХХ ХХ ХХХ ХХХ ХХХ очень вероятна ХХ Х ХХ ХХХ Х мало вероятна
0
Обозначения: ХХХ - очень важный фактор;
ХХ - важный фактор;
Х - маловажный фактор.
Из результатов видно, что микроблок, несмотря на высокую цену, но имея особые качества и хорошие технические характеристики, будет иметь рынок сбыта в оборонном комплексе и на подвижных объектах гражданского назначения, где предъявляются высокие требования к миниатюризации и надежности аппаратуры.
В процессе изучения информации об аналогах и аппаратуре, имеющей то же назначение, что и микроблок, можно прогнозировать емкость рынка, которая отражает принципиально возможный объем сбыта нашего товара.
Результаты прогноза отражены в таблице. 1
Таблица Оценка емкости рынка микроблока
Сегменты рынка Наименование аппаратуры, в которой используется микроблок Выпуск аппаратуры в первый год выпуска микроблока Среднее кол-во микроблоков в 1 ед. аппаратуры Потреб- ность блока
1.Предприятия связи 2.Оборонный комплекс 3.Приемные центры на движущихся объектах гражданского назначения 4.Стационарные приемные центры узлы связи на всех средствах суда, самолеты узел связи 3,0 20-30 15 50 10 1 1 5 300 25 15 250
Итого 590
0
Оценка жизненного цикла изделия
Планирование объемов продаж, массы прибыли, издержек производства и многих других показателей производится на весь жизненный цикл товара. Существуют различные виды жизненного цикла, для микроблока он представлен в виде традиционной кривой (рис. )
Рис. Кривая жизненного цикла микроблока
Характеристика этапов жизненного цикла товара может быть обобщена в табл.
1
Таблица Характеристика этапов жизненного цикла микроблоков
Характеристика Этап жизненного цикла
внедрение рост зрелость спад
Усиление маркетинга Привлечение к новому товару Расширение сбыта и ассортимент ных групп изделия Поддержание отличительных преимуществ Сократить
Сбыт Рост Быстрый рост Стабильность Сокращение
Конкуренция Отсутствует Некоторая Сильная Незначительная
Доля прибыли Низкая Высокая Сокращающаяся Сокращающаяся
Потребители Новаторы Массовый рынок платежо- способных лиц То же Консерваторы
Годы 1995 1996 1997,1998 1999,2000
0
Прогнозирование сбыта блока.
Исходными данными для оценки спроса на изделие являются результаты сегментации рынка и отбора наиболее перспективных его
сегментов. Исходя из года начала производства изделия и определив
начальный спрос, рассчитаем перспективный спрос по этапам жизненного цикла.
Прогнозирование проводим методов экстраполяции исходя из опыта нарастания объема продаж по ранее созданным изделиям. Прогноз спроса по годам жизненного цикла представлен в табл.
1
Таблица Прогноз перспективного спроса
(возможных объемов сбыта товара)
ГОД Темпы прироста (+), снижения (-), % (отношение к предыдущему году) Объем сбыта шт.
1996 1997 1998 1999 2000 2001 0 +25 +30 +10 -15 -50 590 738 959 1055 897 448
0
Тогда кривая жизненного цикла имеет вид
|
|
|
|
|
|
|
|
------------------------------------------
4.Формирование цены и ценовой политики
При подготовке микроблоков к введению на рынок рассчитаем две стартовые цены: цена изготовителя и цена потребителя исходя из условий разновыгодности применения изделия-конкурента и изделия рыночной новизны. Она зависит от цены изделия-конкурента, применяемого в качестве базового, и технического уровня качества микроблока. Для расчета используем формулу.
Цл = Цб 0,9 [(Пк-1) 0,7 ]
где Цл - лимитная цена;
Цб - цена аналога;
Пк - комплексный показатель качества. 1
Таблица Расчет цены потребителя (лимитной цены изделия)
Основной параметр Значение пар-ра относитель- ное значе- ние пара- метров но- вого изделия относитель- ный коэф- фициент весомости параметра коэффи- циент техниче- ского уровня
кол-во изделия изделие рыночной новизны блока
1.Чувствительность, мкВ/м 2.Уровень блокирования, В/м 3.Потребляемая мощность,Вт 4.Многотрактовость Итого 10 20 75 40 5 50 50 30 2,05 2,5 1,5 5 0,25 0,2 0,2 0,35 1,00 0,5 0,5 0,3 1,75 3,05
0
Цл = 500000007870,97[(2,05-1)70,7] = 516600000 (р),
отсюда при уровне рентабельности изделия, равном 25%, целесообразные издержки предприятия изготовителя (конкурентная полная себестоимость) составит
Сп = 38300000070,75 = 287250000
Цена изготовителя или, цена нижнего предела определяется на основе калькуляции полной себестоимости и с учетом прибыли, рассчитанной по средней норме прибыли, сложившейся на рынке или при регулировании государством верхнего предела уровня рентабельности - по верхнему пределу. Она рассчитывается по формуле:
Цн.п. = Сп. + П
Рассчитаем стоимость материалов, покупных изделий и полуфабрикатов. Результаты рассчетов отразим в таблице
1
Таблица
Расчет стоимости покупных изделий и деталей микромодуля
Наименование Кол-во Цена, руб. Сумма, тыс.руб
1.Резистор МЛТ 36 500 18,0
2.Конденсатор К53 22 40 1000 40,0
3.Конденсатор К10 17 20 1000 20,0
4.Конденсатор КМ 5В 10 8000 80,0
5.Стабилитрон 2С147 Т 1 3 660 1,980
6.Стабилитрон 2С164 М 1 20 4800 960,0
7.Диод 2Д213А 10 2300 23,00
8.Транзистор 2Т364Б 40 3,150 126,0
9.Транзистор 2Т625А 1 3500 3,5
10.Транзистор 2Т378Б 3 27000 81,0
11.Транзистор 2Т397А 20 4150 83,0
12.Лампа КМ 1 3000 3,0
13.Предохранитель ВП 1 1 5000 5,0
14.Диодная матрица 2Д907Б 1 340000 340,0
15.Диодная матрица 2Д918Б 3 450000 1350,0
16.Кристал. транзистор 2Т808 10 14500 145,0
17.Микросхема 765ЛА7 2 16000 32,0
18.Микросхема 765ТМ2 1 26000 26,0
19.Дроссель ДМ 0,1 1 1000 1,0
20.Трансформатор 2 10000 20,0
21.Розетка 2РМ 1 1000 1,0
| Итого | | |2841,605
НДС - 20 % Спецналог - 1,5% Всего 3500,86
0
Основные затраты на оплаты труда основных производственных рабочих рассчитываем укрепленно по видам работ. Результаты рассчета отражены в таблице
1
Таблица
Расчет основных затрат на оплату труда основных производственных рабочих
Вид работ Средний разряд работы Часовая тарифная ставка, соответ- ствующая среднему разряду работ тыс.руб Трудоемкость норм-час Заработная плата, тыс. руб.
1.Монтажносборочные 2.Регулировочные 3.Слесарномеханические 4.Лако-красочные и гальванические 5.Изготовление печатной платы 6.Прочие работы тара, упаковка 7.Входной и выходной контроль 8.Работа ОТК 4 сд. 4 п. 3 сд. 3 сд. 4 сд. 2 сд. 3 п. 4 вр. 0,306 0,18 0,167 0,184 0,336 0,146 0,156 0,18 800 300 300 60 190 150 120 80 244,8 54 50,1 11,04 63,84 21,9 18,72 14,4
Итого 2000 478,8
Премия 40% 191,52
Компенсация 6% 28.728
Доплата к часовому фонду зар.плты 5% 23,94
Всего 722,988
0
Расчеты ведутся исходя из того, что премия составляет 40 % от "итого" компенсация - по сложившимся на момент расчета фактическим данным, доплаты - 5-7%.
Проценты для расчета косвенных статей калькуляции даны в приложении. Рсчитаннные издержки производства сводятся в таблицу
Таблица
Издержки производства и цена микроблоков питания РЭА
Наименование издержек Сумма, тыс.р.
1.Стоимость основных материалов, покупных изделий и полуфабрикатов 2.Транспортно-заготовительные расходы 3.Основные расходы на оплату труда основных производственных рабочих 4.Дополнительные расходы на оплату труда основных производственных рабочих 5.Отчисления на социальные нужды 6.Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования 7.Цеховые расходы 8.Общезаводские расходы 3500,86 525,129 722,988 144,598 347,034 1445.976 542,239 361,494
Итого, производственная себестоимость 7590,318
9.Внепроизводственные расходы (1% от производственно себестоимости) 759.0318
Итого, полная себестоимость 7666,2211
Прибыль Оптовая цена 1916,555 9582,776
0
2 ст.- 15% от ст.1 6 ст.- 20% от ст.3
4 ст.- 20% от ст. 3,4 7 ст.- 25 % от ст. 3,6
5 ст.- 40% от ст.3,4 8 ст.- 50% от ст.3
Прибыль - 25 % от "Итого"
Разность между лимитной ценой и ценой нижнего предела, определяемой на основе нормативной себестоимости и нормативной прибыли составляет распределяемый экономический эффект, определяемый по формуле:
Эр = Цл - Цн.п.
Эр = 516600000 - 9582776 = 507000000 р.
При оценке конкурентоспособности товара рыночной новизны и разработки новой ценовой политики используем показатель "цена потребления". Она определяется по формуле:
Цп = Цопт.пр. + Н' Т,
где Цопт.пр. - оптовая цена изделия (рыночная цена);
Н'- годовые эксплуатационные издержки потребителя на одно изделие (данные взяты из табл. ).
Т - срок службы конечного изделия с учетом его морального износа, годы.
Цп = 9582776 + 2987058 10 = 39453356 р.
Чтобы избежать падения сбыта нужно в течение всего жизненного цикла микроблока провести регулярную политику цен предприятия-изготовителя.
Для нашего случая предпочтительно выбрать политику переменных цен по времени ЖЦТ, по размеру одной покупки.
Учитывая уникальность параметров и характеристик микроблока, исключающих конкуренцию, в период вывода товара на рынок восполь-
зуемся стратегией "снятия сливок", то есть назначим цену выше
рассчитанной цены потребителя, а по остальным этапам жизненного
цикла будем проводить политику плавного снижения цены. Ее будет
возможно провести без потерь для предприятия-изготовителя при
росте объемов продаж и снижении затрат на производство.
Движение переменной цены по этапам жизненного цикла можно представить графически на рис.
Рис. Движение цены по этапам жизненного цикла микроблока
На основе прогнозных объемов продаж, оптовых цен и издержек производства определяются объемы прибыли по этапам ЖЦТ. Проведем анализ издержек производства на этапах ЖЦТ, когда происходит увеличение объемов производства продукции. Для этого используем метод "опытной кривой". Результаты анализа отражаются на рис.
Рис. Анализ издержек производства.
Издержки производства на 1 ед. млн руб.
За счет накопления опыта производства, совершенствования технологии производства и самого изделия опытная кривая имеет угол
убывающей прямой.
На этапах жизненного цикла товара, когда происходит уменьшение объемов производства, необходимо удержать сложившиеся низкие издержки производства.
1
Таблица Расчет годовых эксплуатационных издержек
| Элемент издержек Об. Сумма, р.| |
|1.Затраты на электроэнергию |2.Расходы на транспортировку до места использо- | вания |3.Основнные и дополнительные затраты на | оплату труда обслуживающего персонала с | отчислениями |4.Расходы на послегарантийный сервис и покупку | заменяемых частей |5.Расходы на кап.ремонт Иэ Из' Цс Цкр 52560 | 1437416,4 | | 2513209 | | | 958277,6 | | 287483,28 |
|Итого 2987058,1 |
0
Так как микроблок может работать автоматически и не требует постоянного присутствия обслуживающего персонала, до основные и дополнительные затраты на оплату труда берем 10% от затрат расс-
читанных на весь годовой фонд рабочего времени.
1
Таблица Исходные данные
для расчета годовых эксплуатационных издержек
Наименование Новое изделие
1.Оптовая цена, р. 2.Р - потребляемая мощность, кВт 3.Число часов работы РЭА в год 4.Стоимость 1 кВт ч, р. 5.Число работников, обслуживающих микроблок 6.F - эффективный фонд времени работника за год, ч 7.Средняя часовая ставка работника, р. 8.Коэффициент отчислений на кап.ремонт,% 9.Коэффициент отчислений на послегарантийное сервисное обслуживание, % 9582776 0,05 8760 120 1 876 172 3 10
0
Оценка конкурентоспособности микроблока
Конкурентоспособность микроблока определяем сравнивая между собой товары-конкуренты как на внутреннем, так и на внешнем рынке.
Конкуренция идет по техническим показателям, поэтому параметры, характеризующие конкурентоспособность, подразделяются на группы:
1.Технические: показатели функционирования, объемно-весовые, надежности.
2.Экономические: оптовая цена, цена потребителя, издержки производства.
3.Технологические: выход годных приборов, трудоемкость.
4.Организационные: система скидок, условия платежа и поставок, сроки и условия гарантии и др.
Количественно-интегральный показатель можно выразить в баллах, которые проставляются по параметрам группой экспертов или по формуле:
n Pi2
К = S ai 7 -----,
i=1 Pi1
где Р - величина параметра соответственно базового
(конкурента на внутреннем, внешнем рынках,
лучшего параметра конкурента) и оцениваемого
товаров, натур. ед.;
ai - вес i-того параметра;
n - число параметров, подлежащих рассмотрению.
1
Результаты оценки заносятся в табл.
Таблица
Оценка конкурентоспособности изделия рыночной новизны
Наименование показателей технического и экономического совершенства Значение показателя Лучшее значение показателя
Товара рыночной новизны отечествен- ного конку- рента
1.Показатели назначения | 1.1.Показатели функциониро-| вания | Потребляемая мощность,Вт 30 Выходная мощность,Вт | 20 Сила тока потребления,А| 1,5 1.2.Объемно-весовые | показатели | Масса, кг | 0,8 Объем, м3 | 0,0007 2.Показатели надежности | 2.1.Наработка, ч | 10000 2.2.Интенсивность отказов, | 1/ч | 0,01 3.Показатель технологич- | ности | 3.1.Трудоемкость изготов- | ления, нормо-ч. | 7800 4.Экономические | показатели | 4.1.Оптовая цена, р. | 95827 4.2.Эксплуатационные | издержки потребления | (за 1 год), р. | 2987058,1 4.3.Цена потребления, р. | 39453356 40 20 2,0 1,2 0,00085 16000 0,16 8500 80970 3011935,5 40170700 30 20 1,5 0,8 0.0007 16000 0,01 7800 80970 2987058,1 39453356
По изделию в целом
Весомость показателя, % Параметрический показатель к конкуренту Показатель конкурентоспособности к изделию Параметрический показатель к лучшему показателю Показатель конкурентоспособности к лучшему показателю
15 6 3 4 2 7 11 18 15 10 9 1,33 1,00 1,33 1,5 1,21 1,6 16 1,08 1,18 1,008 1,018 0,2 0,06 0,04 0,06 0,024 0,074 1,76 0,19 0,17 0,1 0,09 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,6 1,00 1,00 1,18 1,00 1,00 0,15 0,06 0,03 0,04 0,02 0,11 0,11 0,18 0,177 0,1 0,09
100 2,768 1,067
0
ОХРАНА ТРУДА И ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ
Техника безопасности
при изготовлении печатных плат
Задачей техники безопасности является создание здоровых и безопасных условий труда.
Большое значение в деле охраны труда работающих на производстве, имеет также соблюдение требований промышленной санитарии, к числу которых относятся: постоянное поддержание рабочих помещений и рабочих мест в чистоте; своевременное исключение воздействия вредных газов, пыли, шума, лучистой и высокочастотной энергии; обеспечение заданных форм освещения; отопление, нормы освещения, вентиляции производственных помещений и рабочих мест.
Мероприятия по выполнению норм и правил техники безопасности и промышленной санитарии в значительной степени способствуют увеличению производительности труда работающих и повышению качества продукции.
В нашей стране на всех предприятиях созданы необходимые условия для производительного, безопасного и здорового труда; предусмотрены все мероприятия, исключающие несчастные случаи и профессиональные заболевания.
Для дальнейшего улучшения условий труда на предприятиях производится модернизация и замена устаревшего оборудования; с каждым годом отпускается все больше средств на оздоровление условий труда.
На производствах, связанных с вредными для здоровья факторами применяется спецодежда, разнообразные защитные средства, сокращается рабочий день, труд оплачивается более высоко. Важное значение в системе проводимых мероприятий по охране труда имеет пропаганда знаний по технике безопасности. Для этого создаются производственно-технические и специальные инструкции, определяющие правила безопасности на всех этапах и участках работы.
Большая роль в деле охраны труда отводится социалистическому соревнованию, основанному на овладевании техникой своего дела и повышении культурно-технического уровня рабочих, ликвидации несчастных случаев и обеспечение безопасной работы.
.2.Вентиляция
Вентиляция гальванических элементов не должна допускать загрязнения воздуха производственных помещений газами, парами, пылью выше допустимых концентраций. На участке печатных плат осуществляется приточная местная вентиляция непосредственно от мест выделения газов, паров, пыли. При неисправном состоянии вентиляции работа прекращается.
Для местного отсоса от ванн применены опрокинутые бортовые отсосы. В ваннах травления малых габаритов с концентрированными
кислотами помещены вытяжные шкафы. У столов для протирки печатных
плат бензином или другими органическими растворителями установлены односторонние бортовые отсосы с щелью по длине стола со стороны, противоположной рабочему месту.
Вытяжные установки ванн обезжиривания органическими растворителями выполнены для каждого вида оборудования отдельно. Все сушильные шкафы и камеры на участке печатных плат оборудованы местной вытяжной вентиляцией.
Защита атмосферы от вредных веществ осуществляется очисткой вентиляционных выбросов и рассеяния остаточных загрязнений. Очищаемые концентрации вредных веществ в приземном слое и величина предельно-допустимых выбросов (ПДВ) в атмосферу рассчитываются в соответствии с ГОСТ 172 3.02-78 и требованиями, изложенными в "Указаниях по расчету рассеивания в атмосфере вредных веществ в выбросах предприятий" СН 369-74. Загрязненный воздух должен выбрасываться в атмосферу не менее чем на 2 м выше наиболее высокой части крыши и не должен попадать в здания, расположенные вблизи цеха. При низких выыбросах наибольшая концентрация будет на территории предприятия.
Если количество вентиляционных выбросов превышает предельно-допустимый выброс, обеспечивающий ПДК вредных веществ в приземном слое, то перед выбросом в атмосферу воздух должен подвергаться очистке. В воздухе, отсасываемом от ванн, содержатся вещества в аэрозольной среде и в паровом или газовом состоянии. Для улавливания хромового ангидрида, серной кислоты применяют воду или щелочной раствор. Эффективное улавливание окислов азота достигается щелочным раствором перманганата калия, содержащего 4% гидроокиси натрия и 1-1,6% перманганата калия. Очистку фтористого водорода технической содой.
Для очистки вентиляционного воздуха должны быть применены волокнистые фильтры ФВТ-Т, адсорбционно-фильтрующие аппараты (эффективность очистки 0,95-0,98).
Отработанные СОЖ необходимо собирать в специальной емкости. Водную и маслдяную фазу можно использовать в качестве компонентов для приготовления эмульсий. Масляная фаза может поступать на регенерацию или сжигаться. Концентрация нефтепродуктов в сточных водах при сбросе их в канализацию должна соответствовать требованиям СН П II-32-74. Водную фазу СОЖ очищают до ПДК или разбавляют до допустимого содержания нефтепродуктов и сливают в канализацию.
Мелкая стружка и пыль титана и его сплавов по мере накопления подлежат сжиганию или захоронению на специальных площадях.
5.3.Приготовление и применение растворов электролитов
К работе по приготовлению и применению растворов электролитов допускаются рабочие, прошедшие специальное обучение по безопасности, имеющие удостоверение на право проведения этих работ и обеспеченные спецодеждой и средствами индивидуальной защиты.
Приготовление растворов электролитов производится в отдельных специально оборудованных помещениях, имеющих вытяжную вентиляцию, под руководством технолога или мастера. Перевозка и подъем ядовитых веществ (щелочей, кислот и т.д.) производится с помощью специальных приспособлений и в исправной таре. Переносить наполненные бутыли разрешается только вдвоем на специальных носилках. Перед транспортировкой на пробки бутылей надеваются прочно закрепленные резиновые колпачки.
Наполнение водой ванн, имеющие температуру свыше 100оС должно производиться только струей при закрытой крышке.
Едкие щелочи растворяются небольшими порциями при непрерывном перемешивании. Спецодежда: резиновые сапоги, фартук и перчатки.
После работы промываются хорошо водой, так же как и все приспособления, инструменты. Изделия перед погружением в ванну отмываются от остатков кислоты. Уровень раствора в ванне должен находиться не менее, чем на 300 мм ниже верхнего края ванны.
Прием пищи и курение на участке печатных плат категорическизапрещены. Перед приемом пищи и курением рабочие в обязательном порядке моют руки.
В случае появления у рабочего тошноты, головокружения, порезов и ожогов рук, его необходимо отстранить от работы на период до получения от врача разрешения на продолжение работ.
Для извлечения упавших в ванну деталей на участке имеются специальные инструменты-магниты, щипцы, совки.
Отходы с вредными и ядовитыми электролитами перед сдачей на склад или в переработку обезжириваются и тщательно промываются водой.
Подножные решетки, борта ванн, пол промываются водой по окончании каждой смены.
5.4.Промывка и обезжиривание органическими растворителями
Промывка деталей органическими растворителями производится в специально оборудованных устройствах с крышками и вытяжными вентиляционными установками.
Рабочие, занятые на промывке печатных плат органическими растворителями, инструктируются о токсичных свойствах применяемых растворителей и о пожарной безопасности.
Хранение растворителей в помещении для промывки допускается в количестве не более суточной потребности и в герметически закрытой таре.
Во избежание образования ядовитого и самовоспламеняющегося монохлорэтилена соприкосновение трихлорэтилена с крепкими щелочами и минеральными кислотами не допускается.
При электрическом обезжиривании накапливающаяся на поверхности пена (во избежание взрыва гремучего газа) периодически должна удаляться. В помещениях для промывки применение печного отопления или отопления газовыми или электрическими приборами, а также применение открытого огня не допускается.
5.5.Расчет освещения промышленного помещения
Рациональное освещение производственных помещений имеет большое значение для нормальной и успешной работы любого промышленного предприятия.
Для помещения с достаточным высоким коэффициентом отражения потолка и стен используем в расчете метод светового потока. Характер работы - средняя точность. Размер объекта различения - от 0,5 до 1,0 мм.
Разряд работы - IV.
Подразряд - "в".
Контраст объекта с фоном - средний. Фон - средний.
Наименьшая освещенность, лк при газоразрядных лампах (комбинированное освещение) - 400 лк.
Световой поток F, потребляемый для освещения помещения
K E S
F = -------- M
Z n
Световой поток излучаемый одной лампой равен
Eн k S Z
Fл = ---------- M
h N
к - коэффициент запаса, к=1,2
Ен- нормативная минимальная освещенность Ен=400 лк;
S - освещаемая площадь, м2,
S = 60 м2
N - потребляемое число ламп;
Z - коэффициент минимальной освещенности, Z=(1,1 _ 1,6) h - коэффициент использования светового потока ламп.
Коэффициент использования светового потока h зависит от световых показателей помещения
а b
У = --------
H (a+b)
где а - длина помещения;
b - ширина помещения;
Н - высота подвеса светильников над расчетной плоскостью;
а = 10 м;
b = 6 м;
Н = 3 м;
У = 1,25;
по таблице находим коэффициент использования светового потока h = 0,41.
Зададимся числом ламп N=20 шт. Определяем световой поток, излучаемый одной лампой.
F = 4120 лм
На основе проведенного расчета выбираем тип лампы - ЛБ-80.
Схему расположения ламп приводим на рисунке.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Современную радиоэлектронную аппаратуру невозможно представить без полупроводниковых и гибридных интегральных схем, которые находят все большее применение.
Выбор и решение конструкции микромодуля питания проведен с учетом современных направлений в конструировании вторичных источников питания. В разработке конструкции нашли применение полупроводниковые и гибридные интегральные схемы, а также бескорпусные полупроводниковые приборы. Это позволило сократить габариты и массу всего изделия. Конструкция получилась менее материалоемкой и более технологичной по сравнению с предшествующими образцами.
Экономические расчеты показывают, что по сравнению с предшествующим изделием требуется меньшие затраты при проектировании, изготовлении и эксплуатации. Сократилось потребление электроэнергии, экономическая эффективность одного изделия составляет
Можно сказать на основании всего, что конструкция силового микромодуля является прогрессивной и целесообразно его внедрение в производство и эксплуатацию.
Приложение
Расчет теплового режима микромодуля питания в герметичном корпусе
Исходные данные
Мощность, потребляемая модулем - 30,0 Вт;
ширина, длина, высота модуля - 0,22 0,19 0,02;
коэффициент заполнения модуля по объему - 0,62;
давление окружающей среды - 1,00 МПа;
температура окружающей среды - 25000оС;
температура корпуса модуля -
температура нагретой зоны -
Средняя температура воздуха в модуле -
ЛИТЕРАТУРА
1. Варламов Р.Г., "Компоновка радиоэлектронной аппаратуры",
М.,"Сов. радио", 1983 г. - 111 с.
2. Пойзнер С.Я., "Некоторые пути миниатюризации узлов РЭА с повышенной мощностью рассеяния". сер. ТПО, 1981 г. - 134 с.
3.Туровец О.Г., Бименкис Л.Я., Орлова И.Г. "Методическое пособие по экономическому обоснованию дипломных проектов"
ВПИ, Воронеж, 1968 г.
4. Пименов А.И. "Снижение массы конструкции РЭА", М. "Радио и связь", 1981 г. - 67 с.
5. Епанешков М.М. "Электрическое освещение" М. Госэнергоиздат, 1972 г.
6. ГОСТ 12.1.007-76
"Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности".
Приложение
Расчет надежности блока РЭА
Исходные данные :
Число типов элементов 12
Количество элементов каждого типа, шт
ТИП 1 36
ТИП 2 10
ТИП 3 10
ТИП 4 15
ТИП 5 1
ТИП 6 2
ТИП 7 3
ТИП 8 5
ТИП 9 120
ТИП 10 18
ТИП 11 8
ТИП 12 1
Интенсивность отказа элементов каждого типа *E-06 1/час
ТИП 1 19.18
ТИП 2 6.51
ТИП 3 3.75
ТИП 4 4.59
ТИП 5 5.88
ТИП 6 11.76
ТИП 7 3.32
ТИП 8 1.82
ТИП 9 4.2
ТИП 10 1.5
ТИП 11.17
ТИП 12.018
Коэффициент нагрузки для каждого типа элемента, ЕД
ТИП 1.6
ТИП 2.6
ТИП 3.7
ТИП 4.5
ТИП 5 1
ТИП 6 1
ТИП 7.7
ТИП 8.7
ТИП 9.7
ТИП 10.7
ТИП 11.7
ТИП 12.6
Таблица значений вероятностибезотказной работы Т(час), Р(Т)
0 1
500 .628315
100 .39478
1500 .248046
2000 .155851
2500 .0979235
3000 .0615268
3500 .0386582
4000 .0242895
4500 .0152615
5000 9.58901Е-03
5500 6.02492Е-03
6000 3.78555Е-03
6500 2.37851Е-03
7000 1.49446Е-03
7500 9.38989Е-04
8000 5.89981Е-04
8500 3.70694Е-04
9000 2.32912Е-04
9500 1.46342Е-04
10000 9.19492Е-05
10500 5.77730Е-05
11000 3.62996Е-05
11500 2.28076Е-05
12000 1.43304Е-05
12500 9.00398Е-06
13000 5.65733Е-06
13500 3.55459Е-06
14000 2.23340Е-06
14500 1.40328Е-06
15000 8.81700Е-07
15500 5.53986Е-07
16000 3.48078Е-07
16500 2.18702Е-07
17000 1.37414Е-07
17500 8.63393Е-08
18000 5.42482Е-08
18500 3.40849Е-08
19000 2.14161Е-08
19500 1.34560Е-08
20000 8.45465Е-09
20500 5.31217Е-09
21000 3.33772Е-09
21500 2.09714Е-09
22000 1.31766Е-09
22500 8.27907Е-10
23000 5.20187Е-10
23500 3.26841Е-10
24000 2.05259Е-10
24500 1.29030Е-10
25000 8.10716Е-11
25500 5.09385Е-11
26000 3.20054Е-11
26500 2.01094Е-11
27000 1.26351Е-11
27500 7.93881Е-12
28000 4.98808Е-12
28500 3.13408Е-12
29000 1.96919Е-12
29500 1.23727Е-12
Время безотказной работы блока РЭА
при заданной интенсивности отказов элементов 10751.93 час Интенсивность отказа блока Р 9.29428Е-04 1/час