Разработка печатной платы и технологического процесса сборки и монтажа USB-ионизатора воздуха

Департамент образования города Москвы ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ СРЕДНЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ № 39

230 101 «Вычислительные системы, комплексы и сети»

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ по дисциплине

" Конструирование, производство и эксплуатация средств вычислительной техники"

Тема: «Разработка печатной платы и технологического процесса сборки и монтажа USB-ионизатора воздуха»

КП.230 101.01.135.07.05. ПЗ Студент Жинкин А.А.

Руководитель Нечаева Н.В.

Москва 2011

• Введение
• 1. Описание структурной схемы и принцип работы устройства
• 2. Электрическая принципиальная схема USB-ионизатора
• 3. Выбор радиоэлементов и их технические параметры
• 4. Расчет и выбор размеров печатной платы
• 5. Разработка и изготовление печатной платы
• 6. Технический процесс сборки и монтажа узлов СВТ
• 6.1 Анализ процессов и устройств для сборки и монтажа
• 6.2 Выбор материала печатной платы
• 6.3 Выбор технологического процесса сборки и монтажа
• 6.4 Разработка маршрутно-операционной технологии
• 6.5 Заключение к технологическому процессу
• 7. Описание конструкции и внешний вид устройства
• 8. Расчет надежности устройства
• 9. Регулировка и контроль работоспособности
• 10. Техника безопасности при монтажных и сборочных работах
• Заключение
• Литература

Сложно представить современное общество без телекоммуникаций, компьютеров, средств связи и других аппаратно-технических средств, автоматизирующих или упрощающих множество повседневных задач. В процессе прогресса электротехники человек сталкивался с множеством факторов отрицательного воздействия приборов. С каждым поколением устройств ряд усилий прикладывался непосредственно к тому — как обезопасить работающего с устройством человека. На сегодняшний день, не удается решить многие проблемы аппаратно, поэтому пишутся различные методики и технические документации при соблюдении которых, организм подвергается минимальному риску негативного воздействия. Одна из наиболее серьезных проблем — потоки электромагнитных волн, которые излучает любое устройство, подключенное к сети или работающее на источниках питания. С применением заземленных фильтров прямые электромагнитные волны удалось погасить, фактически, сидя в полуметре от экрана человек находится в безопасности от прямого влияния. Однако не менее опасно электростатическое поле, создаваемое заряженными электронами, отрывающихся и распространяющихся по воздуху в процессе работы прибора. Частицы воздуха приобретают положительный заряд, что для организма весьма вредно. Целебные свойства горного и морского воздуха — в отрицательной заряженности его частиц. По этой причине достаточно тяжело дышится в помещениях с работающим компьютером или телевизором, и очень чистый свободный воздух после грозы или на природе, где отсутствует антропогенный фактор.

Для борьбы с положительно заряженными ионами были придуманы ионизаторы воздуха (Аэроионы). Крупные ионизаторы используются в помещениях, где работает большое количество электромагнитных приборов. Такие ионизаторы воздуха содержат ионизирующие иголки, проще говоря, электроды, которые подвергаются высокому напряжению. Под действием электрического тока происходит разряд и начинается выделение анионов в окружающую атмосферу. Эти частицы взаимодействуют с молекулами кислорода и отрицательно их заряжают.

Одним из первых ионизаторов воздуха, созданных в нашей стране, был электроэффлювиальный ионизатор Соколова, усовершенствованный затем Чижевским А. Л. Ионизатор последнего представлял металлическую сетку — «люстру», подвешенную на изоляторах и соединенную с источником высокого напряжения (порядка 70−100 кВ). Сетка имела определенное количество металлических игл, у которых, при подаче высокого напряжения, возникал коронный разряд, ионизирующий слой воздуха, находящийся под сеткой. Образующиеся у остриев электроны и ионы приобретают такую большую скорость, что при столкновении с молекулами воздуха ионизируют их, образуя ионы отрицательного знака. Недостатками этого ионизатора являлось применение в генераторе сильного электрического поля с недостаточной степенью выпрямления тока промышленной частоты, а также образование физиологически активных газов (озона, окислов азота и т. д).

Дальнейшее развитие устройств ионизации пошло по пути использования в них известных физических явлений. Так, используя радиоактивные излучения для ионизации воздуха, в 30-х годах А. Б. Вериго и В. А. Подерник разработали радиоактивный генератор аэроионов. Эти радиевые аэроионизаторы конструкции Вериго и Подерника имели существенный недостаток — возможность соприкосновения обслуживающего персонала с открытым слоем радиоактивного вещества на электродах. В современных термоионизаторах, созданных на кафедре физики Тартуского государственного университета, источником ионизации служит нихромовая спираль, укрепленная в полусферическом отражателе. В ионизаторах данного типа достигается практически полная униполярность генерируемых ионов и достаточно высокая их концентрация. Они весьма эффективны в тех случаях, когда целесообразно сочетание аэроионотерапии с тепловым эффектом, но они не получили широкого распространения, т.к. при их работе образуются много вредных биологически активных газов. Позднее Е. А. Чернявским создан гидродинамический ионизатор воздуха, в котором для искусственной аэроионизации использован принцип баллоэлектрического эффекта. Одной из важнейших особенностей гидроаэроионизаторов является образование в процессе их работы не только легких газовых ионов, но и легких гидроионов. Чернявским было создано 11 моделей гидроаэроионизаторов, предназначенных для группового лечения. Наибольшее распространение в медицинских учреждениях получил ионизатор подобного типа «Серпухов-1», обеспечивающий вблизи прибора довольно высокую концентрацию ионов до 500,000 в 1 см³ воздуха (на расстоянии 15 см от прибора) при коэффициенте униполярности 0,2−0,3. Преимуществом данной модели гидроионизатор является помимо простоты устройства и дешевизны, её экономичность. В 1969 году в отделе клинической биофизики Р.М.И. был создан генератор аэроионов «Ионотрон» с программным управлением для ионизации воздуха. Эта конструкция обеспечивает широкий поток легких отрицательных аэроионов в заданном направлении. В дальнейшем генератор «Ионотрон» был автоматизирован, увеличилась плотность ионов на см³, долговечность, уменьшелись габариты.

Для домашнего использования разработаны небольшие портативные устройства, работающие от USB-разъемов компьютера.

1. Описание структурной схемы и принцип работы устройства

Структурная схема представляет собой документ, на котором в виде прямоугольных блоков обозначены составные части изделия, действующие при помощи электрической энергии, и их взаимосвязи.

Напряжение от источника питания проходит через фильтр, где сглаживаются входные пульсации и оно приобретает статичную амплитуду. Далее напряжение поступает в блокинг-генератор, где в качестве усилительного элемента используется транзистор. Генератор выдает кратковременные электрические импульсы с большим интервалом, которые поступают в умножитель напряжения, где эти импульсы преобразуются в высокое постоянное напряжение. Ионизирующая трубка подхватывает это напряжение и распространяет за счет щетинок — проводников на конце. (см. Приложение 1. ст.31)

2. Электрическая принципиальная схема USB-ионизатора

Исходя из эргономических соображений, соображений ремонтопригодности и условий эксплуатации, изделие должно иметь такие размеры, чтобы его было удобно держать в руке и подключать в USB-порт), в качестве его элементной базы выбраны элементы, монтируемые в отверстия.

Подаваемое сетевое напряжение фильтруется конденсатором С1 и подается на зарядную цепочку R1C2. Как только напряжение на конденсаторе С2 достигает напряжения зажигания светодиода HL1, он вспыхивает. Конденсатор разряжается через первичную обмотку трансформатора Т1, светодиод гаснет, конденсатор вновь начинает заряжаться и т. д. Выделяющиеся на вторичной обмотке импульсы высокого напряжения поступают на уже умножитель напряжения (он состоит в данном варианте из двух каскадов), а с его выхода — на углеводородную трубку A1. (см. Приложение 1. ст.32)

3. Выбор радиоэлементов и их технические параметры

В связи с особенностями конструкции, оптовой ценой и качеством производительности и долговечностью выбраны следущие элементы.

1. Электролитический конденсатор К50−35. Используется как конденсатор фильтра для источников питания.

Технические данные:

Допуск: ±20%

Температурный диапазон 25−100 В: от ?40 до +85°C

Ток утечки: 0.03хCхU или 3 мА после 5 мин

Расст. между выводами (LS): 10 мм

Номинальная емкость 4700 нФ

2. Конденсатор керамический КМ56-H90 с емкостью 0,1−100 мкФ.

Технические данные:

Рабочее напряжение <16 В

Номинальная емкость 56

Допуск номинала 5%

Температурный коэффициент емкости М47

Рабочая температура С60.125

Длина корпуса L 4.5 мм

Ширина корпуса W 3.5 мм

3. Импортный керамический конденсатор TH-102−2KV

Технические данные:

Емкость 1000pF Номинальное напряжение 2KV Рабочая температура — 25 ~ 85'C Допуск емкости + / - 5%

4. Постоянные резисторы С2−23 и их аналог C2−29

Технические данные:

Номинальное сопротивление10

Точность 5−10%

Номинальная мощность 2 Вт

Максимальное рабочее напряжение 750В

Рабочая температура 55.155 С

Длина корпуса L 15.5 мм

Ширина (диаметр) корпуса W (D), 5 мм

5. Силовой трансформатор ТП-122−12

Технические данные:

Тип трансформатора ТП

Выходное напряжение 16 В

Выходной ток 0.45 А

Мощность 7 Вт

6. Светодиод L32GDSL

Технические данные:

Цвет свечения зеленый

Размер линзы 5 мм

Рабочая температура 45−85 С

7. Диоды импортные выпрямительные HG-4007 (аналог отечественных КД258Д)

Технические данные:

Материал кремний

Максимальное постоянное обратное напряжение 1000 В

Максимальное импульсное обратное напряжение 1200 В

Максимальный прямой (выпрямленный за полупериод) ток 1А

Максимально допустимый прямой импульсный ток 30 А

Максимальный обратный ток 5 мкА

Максимальное прямое напряжение 1.1 В

Рабочая температура 65…150 С

Корпус DO204AL

8. Импортный биполярный транзистор S8050D

Технические данные:

Макс. напряжение к-б при заданном обратном токе 40 В

Макс. напряжение к-э при заданном токе к разомкнутой цепи 25 В Максимально допустимый ток 2А

Статический коэффициент передачи тока h21 85

Граничная частота коэффициента передачи тока f 150 МГц

Максимальная рассеиваемая мощность 0.6 Вт

Корпус TO92

ионизатор печатная плата сборка

4. Расчет и выбор размеров печатной платы

Печатная плата является конструктивной основой типового элемента замены. На ней крепятся все необходимые элементы и детали, соединяемые между собой печатными проводниками. При конструировании печатной платы определяются ее конфигурация и габаритные размеры, осуществляются рациональное размещение элементов и трассировка соединений между ними, разрабатывается конструкторская документация. При этом следует руководствоваться ГОСТ 10.317−79 «Печатные платы. Основные размеры», ГОСТ 23 751–86 «Печатные платы. Основные параметры конструкции». Чертежи на печатные платы должны выполняться по ГОСТ 2.417−78. Для расчета размеров печатной платы:

1) Определяем S (площадь), занимаемую элементами на печатной плате.

Для этого необходимо суммировать площади всех элементов устройства:

2) Рассчитываем ориентировочную S печатной платы:

S_{пп (ориент.)} =1,5*376,18=564,27 мм²

3) С учетом размера краевого поля и обеспечения теплового режима, а так же удобством выбираем размер одной стороны ПП. Относительно ориентировочной площади ПП она будет равна 10 мм

4) Вычисляем 2 сторону печатной платы:

= = 56,427 мм

Полученные размеры платы имеют небольшие расхождения с оригиналом ПП (в 1,53 мм), однако полностью соответствуют ГОСТ 10.317−79.

5. Разработка и изготовление печатной платы

Печатные платы (ПП) — основа печатного монтажа любой ЭА, при котором микросхемы, полупроводниковые приборы, ЭРЭ и элементы коммутации устанавливаются на изоляционное основание с системой токопроводящих полосок металла (проводников), которыми они электрически соединяются между собой в соответствии с электрической принципиальной схемой.

Для крепления печатной платы устройства используют основание корпуса. Печатная плата крепиться через крепежные отверстия (они находятся по углам печатной платы).

Для питания данного устройства используется питания +5 В с разъема USB.

Для данного устройства используется односторонняя печатная плата (Односторонняя печатная плата, на одной из сторон которой выполнен проводящий рисунок).

Маршрут изготовления односторонних плат включает сверление, фотолитографию, травление медной фольги, защиту поверхности и подготовку к пайке, разделение заготовок. Стоимость односторонних плат составляет 0,1 — 0,2 от стоимости двухсторонних плат, это делает их вполне конкурентными, особенно в сфере бытовой электроники. Однако, для современных электронных устройств, даже бытового назначения, односторонние платы требуют контурного фрезерования, нанесения защитных маскирующих покрытий, их сборка ведется с посадкой кристаллов непосредственно на плату или поверхностным монтажом.

Материал для основания — фольгированный стеклотекстолит, марки СФ-2−50−2. Характеристики стеклотекстолита имеют лучшие механические и электрические характеристики, более высокую нагревостойкость, меньшее влагопоглощение.

6. Технический процесс сборки и монтажа узлов СВТ

Разработка технологического процесса представляет собой важнейшую задачу при подготовке к производству новых изделий, создает предпосылки для прогрессивной организации производства, является основой для построения автоматизированных технологических комплексов и гибких производств.

Частичная автоматизация обеспечивает автоматизацию рабочего цикла машины и создание станков-автоматов, т. е. приводит к автоматическому осуществлению рабочего процесса на отдельных производственных операциях. Высшей формой автоматизации производства СВТ на первом этапе является создание поточных линий из полуавтоматов и автоматов, где основные технологические операции выполняются автоматически, а межстаночная транспортировка, накопление заделов, контроль качества изготовленных изделий, операций загрузки-выгрузки и удаление отходов производятся вручную.

Комплексная автоматизация охватывает весь комплекс технологических систем, включая технологические процессы заготовительных цехов, механической, термической, гальванической обработки, сборки, контроля, регулировки и складирования готовой продукции. На этом этапе человек передает машине функции управления технологическим процессом изготовления определенного вида продукции в рамках линии, участка, цеха, предприятия.

Полная автоматизация является высшим этапом автоматизации и предусматривает передачу всех функций управления и контроля автоматическим системам управления.

Производственный процесс изготовления СВТ состоит из большого количества технологических операций, реализуемых на различном оборудовании. Отдельные станки объединяются в линии изготовления деталей, ЭРЭ, сборки. Работа станков, линий и процесс в целом характеризуются частичной или полной синхронизацией и взаимозависимостью выполнения режимов. Поэтому производственный процесс можно отнести к сложным системам, а для его анализа необходимо применять системный подход. Для разработки комплекта технологической документации на устройство необходимо поэтапное выполнение множества операций: необходимо произвести анализ процессов и устройств, используемых для сборки и монтажа, анализ технологичности конструкции изделия, разработать технологическую схему сборки изделия. На основе технологической схемы сборки требуется произвести анализ вариантов маршрутной технологии, выбрать технологическое оборудование для производства устройства и спроектировать технологический процесс изготовления USB-ионизатора. Оптимальная последовательность технологических операций зависит от их содержания, используемого оборудования и экономической эффективности. В первую очередь выполняются неподвижные соединения, требующие значительных механических усилий. Каждая предыдущая операция не должна препятствовать выполнению последующих. На заключительных этапах собираются подвижные части изделий, разъемные соединения, устанавливаются детали, заменяемые в процессе настройки.

Затем, в зависимости от полученного технологического процесса, необходимо разработать оснастку для сборочно-монтажных работ. Обязательным условием при организации производства является соблюдение требований по технике безопасности и охране труда.

6.1 Анализ процессов и устройств для сборки и монтажа

Современная технология производства устройств ВТ? это технология поверхностного, а чаще смешанного монтажа электронных блоков на печатных платах, получаемых методом травления фольгированного стеклотекстолита. Основное отличие метода поверхностного монтажа от традиционной технологии? отсутствие монтажных отверстий для установки выводов компонентов. Это предоставляет разработчикам широкие перспективы в области комплексной микроминиатюризации электронных изделий и автоматизации производства. Процесс производства устройств ВТ? это совокупность действий людей и орудий производства, необходимых для изготовления или ремонта радиоэлектронных устройств.

Процессы, используемые в производстве ЭА, классифицируют на 5 групп.

1. Производство элементной базы, в том числе ЭРЭ, функциональных элементов (ФЭ), микросборок (МСБ) и ИМС, для которого характерны: высокий уровень технологичности и автоматизации, массовый тип производства, тщательность разработки конструкции, высокая надежность и низкая стоимость.

Дальнейшее развитие элементной базы будет идти по пути разработки новых материалов, ужесточения требований к их параметрам, уменьшения дефектов подложек, повышения точности и автоматизации контроля параметров, использования ЭВМ на стации проектирования и управления всеми процессами.

2. Изготовление элементов несущих конструкций (штамповка, литье, прессование, точение, фрезерование, электрофизические методы обработки и др.), которые заимствованы из других отраслей и приспособлены для производства ЭА. Совершенствование осуществляется по пути унификации как конструкторских, так и технологических решений, широкого использования безотходных и программно-управляемых технологий и гибких модулей программно-управляемого оборудования.

3. Изготовление функциональных элементов — ЗУ, линий задержки и фильтров на поверхностно-акустических волнах (ПАВ), которое характеризуется широким применением интегральной технологии, высокой идентичностью параметров, повышенными требованиями к оборудованию. Перспективными направлениями развития ФЭ и их технологии являются: использование новых материалов, повышение точности изготовления, снижение массогабаритных показателей.

4. Сборка, монтаж и герметизация устройств, трудоемкость которых составляет до 50…80% общих затрат производства. Эти процессы имеют невысокий уровень автоматизации и механизации, широкую номенклатуру технологического оснащения, большую долю ручного труда. Для снижения длительности производственного цикла осуществляется параллельная сборка модулей различных уровней, сочетание на одной линии сборки и герметизации, комплексная автоматизация.

5. Контроль, регулировка и испытания ЭА, характеризуемые применением высококвалифицированной рабочей силы, специальной измерительной аппаратуры. От качества выполнения этих процессов во многом зависит надежность выпускаемой аппаратуры. Предварительный контроль и регулировка функциональных параметров отдельных модулей позволяют сократить время настройки аппаратуры в целом. Перспективным является широкое использование контролирующей и диагностирующей аппаратуры с применением микропроцессорных комплектов, повышение гибкости их работы и снижение трудозатрат. Качество и надежность ЭА, а также экономическая эффективность ее производства обеспечиваются с учетом особенностей всех групп процессов. Приведем краткий обзор технологического оборудования, используемого для монтажа и сборки радиоэлектронной аппаратуры.

Полноценное производство USB-ионизатора воздуха включает в себя следующие этапы:

? входной контроль плат, компонентов, материалов;

? подготовка компонентов, материалов;

? нанесение клея/паяльной пасты;

? установка компонентов;

? отверждение клея;

? оплавление припоя с помощью печей или в машинах пайки волной;

? отмывка;

? выходной контроль;

? ремонт;

? влагозащита;

? упаковка.

При создании участка для элементов монтируемых в отверстия используется следующее оборудование:

? оборудование для входного контроля;

? оборудование для пайки;

? оборудование, производящее установку компонентов на плату;

? оборудование для отмывки;

? оборудование для нанесения клея (при необходимости);

? оборудование для маркировки;

? оборудование для выходного контроля.

6.2 Выбор материала печатной платы

Проектируемый прибор собран на печатной плате с размерами 10×60 мм. Материалом платы является стеклотекстолит фольгированный СФ-2−35Г-1,5 ГОСТ 10 316–78. Этот материал по сравнению с гетинаксом обладает более высокими электрическими и диэлектрическими свойствами высокой температурой отслаивания фольги, широким диапазоном рабочих температур, низким водопоглощением, высокими значениями объёмного и поверхностного сопротивления, стойкостью к короблению. Стеклотекстолит фольгированный СФ-2−35Г-1,5 представляет собой прессованные многослойные листы, состоящие из полотнищ стеклоткани, пропитанных эпоксидно-фенольным лаком и облицованные с двух сторон электролитической фольгой и имеет следующие технические параметры:

1. Объемное удельное сопротивление, Ом см · 102

2. Диэлектрическая проницаемость

3. Электрическая прочность, кВ/мм 20

4. Плотность, г/м3 1,9−2,9

5. Влагостойкость. 3,0

6. Сопротивление изгибу, кгс/см2 2500

7. Сопротивление разрыву, кгс/см2 2000

8. Усадка, % 0,15

9. Модуль упругости, кгс/см 35−104

10. Коэффициент теплопроводности, Вт/м°С 7,5· 10−4

11. Коэффициент линейного расширения, 1/°С 1,2· 10−5

12. Теплостойкость,°С 180

Для оптимальной отмывки с помощью растворителей рекомендуется мощность ультразвука 20−15 Вт. /литр. Для спиртосодержащих жидкостей 15−10 Вт. /литр. В сложных случаях рекомендуется применять дополнительно ультразвук в первой ванне.

Машины соответствуют всем стандартам безопасности и имеют маркировку СЕ.

Готовая печатная плата должна быть промаркирована. Применение маркировки позволяет решать задачи идентификации и отслеживания, это одно из необходимых требований системы управления качеством. Маркировка позволяет упростить задачу поиска изделий на складе или применяется для автоматизации управления складом. Также она дает возможность проследить «историю» изделия: серийные номера, даты выпуска и т. д.

6.3 Выбор технологического процесса сборки и монтажа

Выбор конкретного варианта ТП проводится на основе анализа типового технологического процесса с учётом специфики производства изделия. В общем случае типовой процесс сборки и монтажа узла СВТ на ПП включает в себя следующие операции:

Входной контроль — это проверка поступающих на завод-потребитель комплектующих по параметрам, определяющим их работоспособность и надежность перед включением этих элементов в производство. Необходимость входного контроля вызвано ненадежностью выходного контроля на заводе-изготовителе, а также воздействиями различных факторов при транспортировании и хранении, которые приводят к ухудшению качественных показателей готовых изделий.

Распаковка из первичной тары поставщика. С завода-изготовителя комплектующие поступают в разнообразной таре-упаковке. Большая часть ее рассчитана на загрузочные узлы сборочных автоматов, в которых осуществляется извлечение элементов из тары и сборка на ПП. Однако некоторые ЭРИ поступает в таре, из которой их необходимо переложить в промежуточную тару-кассету.

Формовка выводов — это операция гибки выводов электрорадиоизделий для придания им конфигурации, определяющей положение корпуса элемента относительно печатной платы.

Обрезка выводов. С завода-изготовителя ЭРИ приходят с удлиненными выводами. Обрезать их в соответствии с чертежом можно на разных этапах технологического процесса: сразу же после формовки, перед формовкой или, например, после сборки компонентов на ПП (этот вариант обеспечивает групповую обработку).

Лужение выводов. Основное назначение этой операции — обеспечение хорошей паяемости выводов, так как горячее покрытие оловянно-свинцовым сплавом улучшает паяемость по сравнению с другими способами и покрытиями и сохраняет ее в течение длительного времени. Большинство элементов уже покрыты этими сплавами.

Комплектование групп — заключается в доставке на рабочие места необходимого количества ЭРИ перед монтажом.

Подготовка поверхности ПП. Обычно ПП поступают на сборку подготовленными к монтажу, с нанесенным консервирующим покрытием. Поэтому, перед сборкой производят расконсервацию платы и проверку паяемости. Однако при длительном хранении плат их качественные показатели ухудшаются. В этом случае производят горячее лужение или оплавление ПП

Сборка компонентов на ПП. Состоит из подачи их к месту установки, ориентации выводов относительно монтажных отверстий или контактных площадок, сопряжением со сборочными элементами и фиксации в требуемом положении. Фиксация может производиться подгибкой выводов после их введения в монтажные отверстия, а также легкоплавкими жидкостями — припоем или органическим составом. Развитие элементной базы потребовало в отдельных случаях введение приклейки компонентов, так как в условиях механических воздействий прочность паяных соединений, выводов элементов может оказаться недостаточной для удержания компонентов на ПП.

Контроль правильности установки компонентов на ПП. Производится визуально или с помощью автоматических оптических приборов-тестеров.

Нанесение паяльной пасты. Паяльную пасту можно наносить через трафарет и через специальные дозаторы.

Установка элементов в «ЧИП» исполнении.

Контроль качества установки элементов. Производится визуально, если какие либо элементы установлены не в соответствии с картой эскизов, то производится переустановка элемента.

Пайка. Способы пайки бывают контактные (паяльником) и бесконтактные (лазером, концентрированными потоками энергии и др.), групповые и последовательные, импульсные (за доли секунды) и обычные (2−3 сек.). Пайка поверхностно-монтируемых элементов осуществляется ИК-излучением в модуле ИК-обработки.

Контроль пайки. Выявление дефектов паяных соединений может производиться визуальным осмотром или с помощью таких способов, как тепловой контроль, контроль по току, рентгенотелевизионный контроль и др.

Подогрев платы. Предварительный нагрев платы способствует установлению теплового баланса в системе «плата-припой», уменьшает тепловой удар, внутренние напряжения в соединениях и коробления ПП.

Пайка. Способы пайки бывают контактные вручную и групповые. В нашем случае для пайки навесных элементов используется пайка волной припоя, а для пайки светодиодов используется ручная пайка.

Контроль пайки. Выявление дефектов паяных соединений может производиться визуальным осмотром или с помощью таких способов, как тепловой контроль, контроль по току, рентгенотелевизионный контроль и др.

Промывка. Для очистки печатных узлов от остатков флюса применяют следующие методы: ручная и механизированная очистка щетками, химическое и электрохимическое обезжиривание, струйная промывка, ультразвуковой метод, вибрационный метод. Для очистки применяют такие жидкости как трихлорэтилен, спирто-бензиновая смесь, хладон-113 и т. д.

6.4 Разработка маршрутно-операционной технологии

После установления маршрута сборки и монтажа печатного узла дадим описание каждой операции с указанием технологического оснащения, режимов проведения норм расхода материалов, а так же времени, требуемого на автоматическую и ручную установку элементов и квалификацию рабочего.

6.5 Заключение к технологическому процессу

При разработке технологической схемы сборки была доказана эффективность сборки с базовой деталью, наглядно иллюстрирующей временную последовательность сборочного процесса.

7. Описание конструкции и внешний вид устройства

Устройство представляет собой небольшой ионизатор воздуха, работающий от USB разъема компьютера. Небольшой, удобный корпус из пластика, напоминает привычный всем флеш-накопитель.

Корпус защищает элементы микросхемы от воздействия внешней среды, обеспечивает надежное соединение платы с другими элементами электронного блока. Корпус должен быть механически прочным, чтобы предотвратить элементы схемы от повреждений в процессе эксплуатации также он должен быть технологичным в изготовлении и применении.

По конструктивно — технологическому признаку корпус USB-ионизатора относится к пластмассовым (пластмассовое основание, соединенное с крышкой с помощью прессовки). Размеры корпуса составляют 89.5×21.5×21.5 мм, вес устройства — 22 г

8. Расчет надежности устройства

Для большинства радиоэлектронных устройств вероятность безотказной работы может быть определена по формуле.

Интенсивность отказов радиоэлектронной аппаратуры, состоящей из n различных элементов определяют по формуле:

Л = Л1+Л2+. +Л_n = Сумма (сверху n, снизу i=1) Л_i

Где Л1, Л2. Л_n — интенсивность отказов первого, второго и n элементов с учетом всех воздействующих факторов.

При определении надежности аппаратуры имеют ввиду значение интенсивности отказов Л, которое имеет место в период нормальной работы. При этом исходит из того. Что элементы с «грубыми» дефектами, отказы которых характерны для периода приработки, должны быть выявлены и заменены.

Величина интенсивности отказов связана с другой характеристикой надежности — средней наработки на отказ Л = 1/Т_ср [¼]

Таблица 1

Cуммарная эксплуатационная интенсивность отказов ?=4,272*10−6

Базовая интенсивность отказов соединения л=4,272

Наработка на отказ T=1000

Вероятность безотказной работы P=0,952

Из расчетов следует, что вероятность безотказной работы стремится к единице, а значит, что устройство соответствует требованиям надежности, которые предъявляются к устройствам данного типа.

9. Регулировка и контроль работоспособности

Как и любое другое радио/электро устройство USB-ионизатор может быть протестирован и отрегулирован различным оборудованием. В качестве измерителя тока в разных участках цепи можно использовать стандартный микроамперметр, например М42 301 МКА 0−50 1,5 В. Для контроля сопротивления печатных проводников эффективен М41 070/1 с классом точности 1.5

Для контроля сопротивления изоляции используются мегаомметр и тераомметр.

Измерить и проанализировать напряжение узлов устройства можно с помощью Нагрузочно-диагностического прибора Н-2001. Он предназначен для контроля напряжения в электроцепи а/м; проверки тяговых и стартерных АКБ на отсутствие межпластинного замыкания и обрыва цепи; проверки уровня заряда АКБ с номинальным напряжением 5 В.

Имеет защиту от неправильного подключения полярности.

Технические данные:

10. Техника безопасности при монтажных и сборочных работах

Охрана труда? система законодательных правовых актов, направленная на обеспечение безопасности труда и соответствующих социально-экономических, организационных, технических и санитарно-гигиенических мероприятий, направленных на улучшение условий труда, повышение его безопасности. Это имеет большое экономическое значение: возрастают экономические показатели производства, а себестоимость выпускаемой продукции снижается. Экономическое содержание условий труда тесно связано с его социальным значением. В условиях ускорения научно-технического прогресса постоянно внедряются новые технологические процессы, осуществляется интенсификация существующих, происходит усиление влияния на работающих многих производственных факторов, таких, как различные виды электромагнитных излучений, ультразвук, вибрация, шум, пыль, органические и неорганические соединения.

Абсолютно безопасных и безвредных производств не существует. Минимальная вероятность поражения или заболевания рабочих с одновременным обеспечением комфорта при максимальной производительности труда? основная задача охраны труда.

Законодательством установлена норма продолжительности рабочей недели, которая не должна превышать 40 часов при пятидневной рабочей неделе. Согласно правилам внутреннего распорядка предприятия через 5 часов после начала работы устанавливается перерыв на отдых и питание продолжительностью не менее 1 часа.

Согласно ГОСТ 12.0.003 ССБТ. «Основные и вредные производственные факторы. Классификация». Опасные и вредные производственные факторы подразделяются по природе действия на группы:

физические; химические; биологические; психо-физиологические.

К физическим факторам относятся; подвижные части производственного оборудования, запыленность, загазованность воздуха рабочей зоны, шум, вибрация, ультрозвук и т. д.

Химические опасные и вредные производственные факторы подразделяются по характеру воздействия на организм человека на: токсические; раздражающие; канцерогенные; мутагенные.

Биологические опасные и вредные производственные факторы включают биологические объекты: патогенные микроорганизмы (бактерии, вирусы, грибы и т. д.); микроорганизмы (растения, животные).

Психофизические опасные и вредные производственные факторы по характеру действия подразделяются на: физические перегрузки; нервно-психические перегрузки.

Вредные вещества по степени воздействия на организмы человека подразделяются на четыре класса: вещества чрезвычайно опасные; вещества высокоопасные; вещества умеренно опасные; вещества малоопасные.

Вредные вещества: классификация, примерный перечень.

В соответствии с ГОСТ 12.1.007 «ССБТ. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности» «вредное вещество — вещество, которое при контакте с организмом человека в случае нарушения требований безопасности может вызвать производственные травмы, профессиональные заболевания или отклонения в состоянии здоровья, обнаруживаемые современными методами как в процессе работы, так и в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений.

По степени воздействия на организм человека данный ГОСТ подразделяет вредные вещества на четыре класса опасности:

вещества чрезвычайно опасные;

вещества высокоопасные;

вещества умеренно опасные;

вещества малоопасные.

Класс опасности вредных веществ устанавливают в зависимости от норм и показателей, из которых наибольшее практическое значение для характеристики токсичности веществ представляют их предельно допустимые концентрации (ПДК) в воздухе рабочей зоны.

Каждое конкретное вредное вещество относится к классу опасности по показателю, значение которого соответствует наиболее высокому классу опасности.

Вредные вещества классифицируют по характеру токсического действия на организм человека.

Классификация вредных веществ по характеру токсического действия на организм человека:

нервные — вызывают расстройство функций нервной системы, судороги, паралич;

раздражающие — поражают верхние и глубокие дыхательные пути;

прижигающие — поражают кожные покровы, вызывают образование нарывов, язв;

ферментные — нарушают структуру ферментов;

печеночные — вызывают структурные изменения ткани печени;

кровяные — ингибируют ферменты, участвующие в активизации кислорода, взаимодействуют с гемоглобином крови;

мутагены — воздействуют на генетический аппарат клетки;

аллергены — вызывают изменения в реактивной способности организма;

канцерогены — вызывают образование злокачественных опухолей.

В условиях современного радиоэлектронного производства отдельные частные мероприятия по улучшению условий труда, предупреждение травматизма и заболеваний оказывается недостаточно эффективными. Необходимо чтобы они осуществлялись комплексно, образуя в системе управления производством подсистему управления безопасностью труда. При этом открываются наиболее широкие возможности для целенаправленного регулирования процесса формирования безопасных условий труда на производстве. Система управления безопасностью труда может быть определена как функциональная подсистема управления предприятием, целью которой является обеспечение безопасных условий труда.

К числу норм по технике безопасности и производственной санитарии относятся нормы, устанавливающие меры индивидуальной защиты работающих от профессиональных заболеваний и производственных травм.

На работах с вредными условиями труда, а также на работах, производимых в условиях особых температур или связанных с загрязнением, рабочим и служащим необходимо выдавать бесплатно по установленным нормам спецодежду и спецобувь, другие средства индивидуальной защиты.

На работах, связанных с загрязнением, рабочим и служащим бесплатно выдается мыло по установленным нормам. На работе, где возможно воздействие на кожу вредно действующих веществ, выдаются бесплатно по установленным нормам смывающие или обезжиривающие вещества и средства.

На работах с вредными условиями труда рабочим и служащим выдаются бесплатно по установленным нормам молоко и другие равноценные пищевые продукты, также предоставляется бесплатно по установленным нормам профилактическое питание. Для рабочих и служащих, занятых на работах с вредными условиями труда сокращается продолжительность рабочего дня, и предоставляются дополнительные ежегодные отпуска. На таких производствах длительность рабочей недели, в общем, составляет 36 часов.

Заключение

В данном курсовом проекте был рассмотрен ионизатор воздуха, особенности его конструкции.

В ходе курсового проекта, была разработана печатная плата и сборочный чертеж, произведены расчеты надежности, печатного монтажа, габаритные размеры и т. д., описаны структурная и принципиальная схемы. Полностью проанализирован технический процесс сборки и монтажа — от выбора печатной платы до выходного контроля узлов и радиоэлементов.

В качестве разъема используется самый популярный сегодня интерфейс для периферии — USB.

Благодаря разработкам в области инженерной экологии, частично была решена проблема электризации воздуха. В дальнейшем: через 5−10 лет планируется массово выпускать фотокаталитические очистители воздуха, принцип действия которых основан на свойстве ультрафиолетового излучения расщеплять сложные вещества в присутствии катализатора. Такие ионизаторы будут гораздо эффективнее и смогут полностью устранять последствия электризации воздуха.

1. Нефедов А. В, Аксенов А. И: Элементы схем бытовой радиоаппаратуры. Конденсаторы. Резисторы. Справочник. Изд: Радио и связь

2. Головин О. В.: Радиоприемные устройства. М: Горячая линия — Телеком 2005 г.

3. Медведев А. М.: Печатные платы. Конструкции и материалы. — М: Техносфера, 2005 г.

4. Ярочкин Г. В.: Радиоэлектронная аппаратура и приборы. М: Академия 2004 г.

5. Телевидение. Под редакцией Дшаконин В. Е. М: Радио и связь 2004 г.

6. Скотин В. А.: Ремонт цветных телевизоров. М: Радио и связь 2004 г.

7. Гальперин М. В.: Электронная техника. М: Форум. ИНФРА М-2002 г.

8. Интернет магазин электронных компонентов и приборов http://www.chipdip.ru/

9. Жирова П. С. Грибова Т. Б.: Методические указания по курсовому и дипломному проектированию М: МПК 1992 г.

Приложения

Приложение 1

Приложение 2

Приложение 4