Анализ данных на проектирование

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ

РАБОТА БАКАЛАВРА

тема: «Разработка конструкции, технологии сборки и монтажа индикатора «фазы» с генератором импульсов на КМОП микросхемах»

Пояснительная записка

Студент ___________________ (Глазков А.Э.)

Руководитель ___________________ (Кузькин В.И.)

Москва 2014

Оглавление

Введение………………………………………………………………….………..4

1. Анализ исходных данных на проектирование индикатора.......……………..5

1.1. Анализ схемы электрической принципиальной……………….…………..5

1.2. Анализ данных на проектирование……………………...………………….6

1.3. Технические характеристики индикатора………………………………….7

2. Разработка конструкции индикатора…………………………………………8

2.1. Выбор элементной базы………………………………………………..…….8

2.2. Разработка компоновочного решения……..………………………….…...22

2.3. Анализ теплового режима работы индикатора……..…………....…...…..24

2.4. Анализ динамических воздействий на индикатор…………………...…...26

2.5. Расчет надежности работы блока……………………………..………..…..29

3. Разработка технологии сборки и монтажа…………………………………..31

3.1. Конструктивно-технологический анализ устройства………………….....31

3.2. Перечень сборочных компонентов...………………………………………32

3.3. Пары соединяемых компонентов…………………………………………..33

3.2. Элементы, входящие в состав блока…….………………………………...30

3.3. Пары соединяемых элементов……………………………………………...31

3.4. Материалы для сборки узла………………………………….……………..34

3.5. Оборудование для сборки узла……………………………….…………..35

3.5.1. Выбор оборудования для первого варианта технологического процесса……………………………………………………………………….…35

3.5.2. Выбор оборудования для второго варианта технологического процесса………………………………………………………………….…….…44

3.6. Основные технологические показатели сборочно-монтажного производства……………………………………………………………………..51

3.7. Расчёт основных показателей производств…………………………….…53

3.7.1. Расчёты основных показателей для первого варианта ТП…………..…53

3.7.2. Расчёты основных показателей для второго варианта ТП……………..58

3.8. Таблицы основных показателей производств……………...………….….63

3.9. Оценка производств по себестоимости……………………………..……..65

3.10. Анализ экономичности разработанных технологических процессов.....70

Заключение…………………………………………………………………….…71

Литература………………………..……………………………………...………72

Приложение………………………………………………………………………73

Введение

Пробники, используемые для индикации «фазы», наличия высокого напряжения, известны уже несколько десятилетий. Обычно в их состав входят последовательно включенные щуп-жало отвертки, ограничитель тока – резистор сопротивлением 0,47-1 МОм с малой емкостью между подводящими электродами (резисторы типа ВС-0,5, МЛТ-1,0, МЛТ-2,0), неоновая лампа и сенсорная площадка. При однополярном подключении отвертки к токонесущему «фазовому» проводнику и касании пальцем сенсорной площадки неоновая лампа светится, сигнализируя о наличии напряжения. Напряжение, кото­рое можно контролировать подобным индикатором, составляет 90…380 В, реже от 70 до 1000 В при частоте 50 Гц.

Длительное время считалось, что заменить неоновую лампу другим элементом индикации невозможно. Действительно, емкостной ток, протекающий от источника переменного тока частотой 50 Гц и напряжением 100…400 В через цепь индикации и тело человека на «землю» при эквивалентной емкости тела человека около 300 пФ (экспериментальная оценка авто­ра), составляет 10…40 мкА, что на два порядка ниже величины тока, необходимого для свечения светодиодов. Тем не менее, применяя специальные схемные решения, можно использовать для индикации «фазы» светодиоды, пьезокерамические зуммеры и другие излучатели

Оценим мощность, потребляемую неоновой лампой при ее непрерывном свечении: при напряжении на лампе типа МН-3, рав­ном 65 В, и токе 10…40 мкА подводимая мощность не превышает 0.5…2 мВт. Значение подводимой мощности оказывается достаточным, чтобы светодиод мог светиться, однако напрямую обеспечить необходимую величину тока невозможно. Поэтому требуется использование своеобразных «трансформаторов времени»: во сколько раз уменьшается время непрерывного свечения светодиода, во столько раз возрастает сила тока, протекающего через него. В результате получается не непрерывное свечение инди­катора, а импульсное, с сохранением величины подводимой мощ­ности. Для реализации такого «трансформатора времени» прекрасно подойдут релаксационные генераторы импульсов, работающие по принципу накопления и кратковременного сброса энергии: периодический заряд конденсатора от слаботочного источника тока до напряжения пробоя порогового элемента и последующий разряд на низкоомную нагрузку — светодиод. Разрядный ток при этом достаточен, чтобы вызвать яркую вспышку светодиода.

Разрабатываемый индикатор позволяет проверять на токонесущих элементах наличие напряжения, превышающего 45…50 В (при частоте 50 Гц), в том числе индицировать различные наводки; позволяют оценивать качество заземления и возможность его использования; проверять наличие напряжений на трубах ото­пления и т.д.

Анализ исходных данных на проектирование индикатора

Анализ схемы электрической принципиальной

Схема электрическая принципиальная представлена на рис.1.

Устройство основано на двух генераторах импульсов, первый (DD1.1,DD1.2) из которых определяет длительность и частоту следования световых вспышек светодиода HL1 и звуковых посылок, второй (DD1.3,DD1.4) – частоту звука на зуммере HA1. Поскольку в процессе заряда конденсатора C1 устройство потребляет на несколько порядков меньший ток, чем в режиме индикации, оно фактически работает по принципу «включено/выключено».

Рисунок 1. Схема электрическая принципиальная индикатора «фазы»

Анализ данных на проектирование

К индикатору «фазы» предъявляются следующие требования:

- Диапазон рабочих температур: от -40°C до +40°C;

-Максимально допустимая относительная влажность воздуха 75% при температуре 25±4 °C;

- Вибрация в диапазоне частот от 50 Гц до 150 Гц при ускорении 4g;

- Вероятность безотказной работы должна быть не менее 0,95 за время работы 16000 ч.

-Годовая программа выпуска: 200000 штук

Исходя из этих данных, можно сделать вывод, что среда эксплуатации устройства приближенна к обычной среде.

Ранние версии индикатора изготовлялись с использованием старой элементной базой (радиальные, аксиальные, штыревые компоненты), обладающей малым температурным диапазоном. Для того, чтобы обеспечить заданный температурный диапазон, при выборе элементной базы следует сделать упор на использование компонентов для поверхностного монтажа. Данное решение позволит обеспечить требуемый температурный диапазон устройства и снизить массо-габаритные характеристики устройства.

Максимально допустимая относительная влажность воздуха 75% при температуре 25±4 °C. Данное условие говорит о том, что устройство не предназначено для использования в водной среде. Но, тем не менее, предлагается покрыть печатный узел влагозащитным покрытием.

Необходимо провести анализ динамических воздействий на индикаторы, чтобы определить необходимость амортизации радиоэлементов или печатного узла.

Вероятность безотказной работы предлагается обеспечить снижением количества используемых компонентов и выбором современной элементной базы.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: