Технологическая схема процесса изготовления печатной платы комбинированным позитивным методом состоит из следующих операций:
· обезжиривание поверхности заготовки платы;
· нанесение светочувствительной эмульсии (фоторезиста);
· экспонирование рисунка схемы (фотопечать);
· проявление рисунка;
· задубливание фоторезиста;
· нанесение защитной пленки лака;
· сверление отверстий в плате;
· электрохимическая металлизация отверстий;
· гальваническое наращивание защитного металла;
· удаление защитного слоя фоторезиста;
· травление рисунка схемы;
· осветление защитного слоя металла.
Технологический процесс изготовления печатной платы комбинированным методом в значительной мере оснащен специальным инструментом и необходимым оборудованием. Ниже приведено более подробное описание некоторых основных операций.
Подготовка поверхности заготовок механическим способом выполнена вручную зачисткой венской известью в смеси с мармалитом. Процесс зачистки производился с помощью хлопчатобумажного тампона.
Химический способ заключается в обезжиривании поверхности в растворе тринатрийфосфата и кальцинированной соды.
Нанесение фоторезиста осуществляется методом окунания заготовки с последующим центрифугированием на стандартной центрифуге типа ЦОМ.
Разработан метод медленного вытягивания заготовки из раствора фоторезиста с последующей сушкой в сушильном шкафу.
Экспонирование рисунка схемы (фотопечать) производится групповым методом в специальных вакуумных рамах с подвижным источником света в установке типа "Сканер" германской фирмы “Видерхольд". В ней применяют мощные лампы со специально подобранной длиной световой волны, к которой наиболее чувствителен фоторезист.
Время экспонирования в такой установке составляет 4-5 минут за счет подбора рациональных источников света и эффективного распределения светового потока на площади экспонируемой платы.
Проявляется изображение рисунка схемы вручную с помощью хлопчатобумажного тампона под струей теплой воды. Установкой для проявления является лабораторный стол с рядом ванн и кюветов.
Фоторезистивный слой проявляется при температуре воды 40-45°С. Контролируется проявление окрашиванием эмульсии в растворе метилфиолета. Дубление проявленного слоя производится в растворе хромового ангидрида.
После того как проявлен рисунок на плате, последняя поступает на операцию сверления, с предварительно нанесенной на нее защитной пленкой лака для предохранения проводников печатной платы от химически активных растворов при химической металлизации отверстий в плате.
Для сверления и зенкования отверстий применяется одношпиндельный станок с программным управлением типа КП-7511.
После сверления выполняется операция металлизации отверстий. Качество печатных плат во многом зависит от качества металлизации отверстий. Вначале проводится сенсибилизация и активация поверхности отверстий, подлежащих металлизации, а затем химическая металлизация.
Химическая металлизация проводится в специальных установках, где предусмотрены следующие операции :
1)химическое обезжиривание заготовок с последующей промывкой и сушкой воздухом;
2)сенсибилизация заготовок в растворе двухлористого олова с последующей промывкой и сушкой теплым воздухом;
3)активизация заготовок в растворе хлористого палладия с последующей промывкой в ванне и сушкой теплым воздухом.
После химической металлизации выполняется операция гальванической металлизации. В качестве электролитического раствора используется борфтористоводородный электролит.
Режим металлизации выбирается таким, чтобы обеспечить толщину слоя осажденной меди в отверстиях 25-40 мк.
После операции гальванической металлизации (меднения), необходимо весь рисунок схемы защитить от травления. Для этого используют покрытие гальваническим сплавом ПОС-61.
После нанесения защитного слоя на печатную схему слой светочувствительной эмульсии удаляется и плата поступает на операцию травления рисунка схемы.
Для травления используется раствор хлорного железа с удельным весом 1.36-1.40 г/мл, температура травления 25-50°C, время травления 10-15 мин.
После тщательной промывки от остатков травящего раствора и сушки выполняется операция осветления серебра (5-10 мин).
После промывки в горячей воде и сушки, платы проходят механическую доработку, затем обработку по контуру и вскрытие отверстий не подлежащих металлизации. Печатные проводники покрываются слоем консервирующего лака.
Для хранения и транспортировки платы упаковывают в полиэтиленовые и полихлорвиниловые мешки, а затем картонные коробки или специальную тару.
5. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
В данном дипломном проекте рассматривается создание автоматической системы управления асинхронным двигателем. Аппаратная часть большей частью взята стандартной (ЭВМ типа IBM PC, контроллер) и лишь небольшая часть (блок связи с ЭВМ и имитационный стенд объекта управления) была создана заново. Программная часть была полностью вновь созданной.
Для данного вида работ технико-экономические расчеты будут содержать:
· расчет плановой себестоимости;
· определение договорной цены и плановой прибыли выполнения работ;
· оценку научной и научно-технической результативности выполненных работ.
5.1 Расчет плановой себестоимости
В составе комплекса средств автоматизации особое место занимает программное обеспечение (ПО). Особая важность данного вида обеспечения определяется тем, что именно в ПО закладываются и реализуются функции систем управления. Эффективность каждого программного изделия определяется его качеством и эффективностью процесса разработки. Качество программного изделия определяется следующими составляющими:
· с точки зрения пользователя данного ПО;
· с позиций использования ресурсов и их оценки;
· выполнение требований на программное изделие.
Оценка качества программного изделия с точки зрения пользователя определяется необходимым на стадии функционирования объемом оперативной памяти ЭВМ, затратами машинного времени, пропускной способностью каналов передачи данных. Оценка качества программного изделия на стадии его создания включает определении трудоемкости создания ПО, времени разработки и стоимости его создания.
Исходя из этого при создании ПО для разработки автоматизированных систем различного назначения, технико-экономические расчеты должны содержать:
· определение трудоемкости создания ПО;
· расчет затрат на создание программного изделия;
· оценку затрат машинного времени, необходимого для отладки и решения поставленной задачи.
Нормирование труда в процессе создания программного обеспечения СУ вызывает такие же трудности, что и нормирование любого творческого труда, содержащего технические элементы. Творческие элементы труда программистов практически не нормируются, они могут быть определены либо на основе экспертных опытных программистов, либо жестко заданными сроками разработки, в которые программист обязан найти решение. Технические элементы труда программистов достаточно хорошо поддаются нормированию, но точность таких норм имеет большой разброс в зависимости от целого ряда факторов. Более обоснованным является метод оценки трудоемкости и сроков создания программного изделия на основе системы моделей с различной точностью оценки, за единицу нормирования в которых принято число исходных команд (операторов) программного изделия.
Трудоемкость разработки ПО можно рассчитать по формуле:
где to - затраты на подготовку и описание поставленной задачи, чел.-ч;
tи - затраты труда на исследование алгоритма решения задачи, чел.-ч;
ta - затраты труда на разработку блок-схемы алгоритма, чел.-ч;
tп - затраты труда на программирование по готовой блок-схеме, чел.-ч;
tотл - затраты труда на отладку программы на ЭВМ, чел.-ч;
tд - затраты труда на подготовку документации по задаче, чел.-ч.
Составляющие затрат труда определяются через условное число операторов в разрабатываемом ПО, в число которых входят те операторы, которые необходимо написать в процессе работы над программой с учетом возможных уточнений в постановке задачи и в совершенствовании алгоритма.
Условное число операторов в программе:
где q - предполагаемое число операторов (q=500);
c- коэффициент сложности программы, который определяет относительную сложность программ задачи по отношению к типовой задаче, сложность которой принята равной единице (c=1.4);
p - коэффициент коррекции программы, который определяет в ходе ее разработки увеличение объема работ за счет внесения изменений в алгоритм или программу. Величина p находится в пределах 0.05...0.1, что соответствует внесению 3...5 коррекций, влекущих за собой переработку 5...10 % готовой программы (p=0.1).
Q=500*1.4*(1+0.1)=770
Затраты труда на подготовку и описание поставленной задачи: to = 10 чел.-ч
Затраты труда на изучение описания задачи определяются с учетом уточнения описания и квалификации программиста по формуле:
где B - коэффициент увеличения затрат труда вследствие недостаточности описания задачи, чел.-ч (B=1.4);
K - коэффициент квалификации программиста, определяемый в зависимости от стажа работы по данной специальности (K=1.0);
Затраты труда на разработку алгоритма решения задачи:
Затраты труда на составление программы по готовой блок-схеме:
Затраты труда на отладку программы на ЭВМ:
Затраты на подготовку документации по задаче:
где tдр - трудоемкость подготовки материалов к рукописи;
tдо - трудоемкость редактирования, печати и оформления.
Полная средняя трудоемкость разработки программы:
Трудоемкость разработки ПО:
Затраты на создание программного изделия Kпо включают в себя затраты на заработную плату исполнителей программы Ззп и стоимость машинного времени, необходимого для отладки программы на ЭВМ Змв:
Заработная плата исполнителей определяется по формуле:
где t - общая трудоемкость разработки ПО;
Спр - средняя часовая заработная плата программиста (основная и дополнительная) с отчислениями на социальное страхование, грн/ч (Спр=0.352 грн/ч).
Стоимость машинного времени, необходимого для отладки программы на ЭВМ:
где tотл - трудоемкость отладки программы на ЭВМ;
См - стоимость машино-часа ЭВМ, грн/ч (См=0.30 грн).
При создании аппаратно-программного комплекса для разработки и отладки системы управления, которая рассмотрена в данном дипломном проекте, был создан имитационный стенд объекта управления, расчет себестоимости которого приведен ниже.
Определение стоимости основных материалов спроектированной аппаратуры:
№ п/п |
Наименование материала |
Единица измерения |
Цена за единицу, грн. | Норма расхода на 1 изделие | Стоимость материала на 1 изделие, грн. |
1. 2. |
Провод Припой |
м кг |
0.90 2.00 |
50 0.1 |
45 0.20 |
| Итого | 45.20 |
Для определения окончательного значения стоимости основных материалов необходимо из общей стоимости материалов вычесть стоимость реализуемых отходов (2% от Змоб) и прибавить стоимость транспортно-заготовительных расходов (2-4 % от Змоб):
Зм =45.2-45.2*0.02+45.2*0.04=46.1 грн
Определение стоимости комплектующих изделий спроектированной аппаратуры:
| № п/п | Наименование, тип, номинал | Кол-во, штук | Цена за ед., грн | Сумма, грн |
| 1. | Металлический каркас | 1 | 2.00 | 2.00 |
| 2. | Наборное поле | 1 | 3.80 | 3.80 |
| 3. | Боковая стенка | 2 | 1.60 | 3.20 |
| 4. | Передняя стенка | 1 | 2.80 | 2.80 |
| 5. | Панель управления | 1 | 5.50 | 5.50 |
| 6. | Прозрачный экран | 1 | 8.00 | 8.00 |
| 7. | Светодиоды | 2 | 0.15 | 0.30 |
| 8. | Выпрямитель | 1 | 4.00 | 4.00 |
| 9. | Подставка | 1 | 1.00 | 1.00 |
| 10. | Резистор МЛТ-0.5 | 15 | 0.05 | 0.75 |
| 11. | Конденсатор К50-6 | 11 | 0.20 | 2.20 |
| 12. | Микросхема К590КН6 | 1 | 0.15 | 0.15 |
| 13. | Микросхема К555АП6 | 1 | 0.15 | 0.15 |
| 14. | Микросхема К1113ПВ1 | 1 | 0.90 | 0.90 |
| 15. | Микросхема КР1816ВЕ51 | 1 | 2.30 | 2.30 |
| 16. | Оптрон АОТ128Б | 3 | 0.40 | 1.20 |
| 17. | Диод КД522Б | 8 | 0.05 | 0.40 |
| 18. | Разъем СН064-64р-24-2 | 2 | 0.80 | 1.60 |
| 19. | Кнопка | 2 | 0.30 | 0.60 |
| Итого | 40.85 |
Затраты на комплектующие изделия определяются прибавлением к полученной сумме транспортно-заготовительных расходов (2-4% от Зкоб):
Зк =40.85+40.85×0.03=42.08 грн
Стоимость основных материалов и комплектующих изделий в спроектированной аппаратуре:
Основная заработная плата рабочих, занятых изготовлением спроектированной аппаратуры, рассчитывается по укрупненному методу:
где Уз - удельный вес основной заработной платы рабочих в заводской себестоимости аналога, %;
Ум - удельный вес стоимости основных материалов и комплектующих изделия в заводской себестоимости аналога, %.
Запроектированная аппаратура будет изготавливаться на другом предприятии, следовательно ее себестоимость можно определить по формуле:
где Рц - цеховые расходы в процентах;
Ро - общезаводские расходы в процентах.
Полная себестоимость спроектированной аппаратуры, необходимой для определения экономии производства, определяется по формуле:
где Рвн - внепроизводственные расходы предприятия, %.
Дополнительная заработная плата рассчитывается по формуле:
Отчисления на социальное страхование:
Накладные расходы:
Результаты расчетов плановой себестоимости НИР помещены в таблицу
| № п/п | Статьи затрат | Сумма, грн |
| 1. | Материалы | 40.85 |
| 2. | Спецоборудование для научных работ | - |
| 3. | Основная заработная плата | 850.00 |
| 4. | Дополнительная заработная плата | 85.00 |
| 5. | Отчисления на социальное страхование | 345.95 |
| 6. | Расходы на служебные командировки | - |
| 7. | Затраты по работам, выполняемым сторонними организациями | - |
| 8. | Прочие прямые расходы | 45.00 |
| 9. | Накладные расходы | 1122.00 |
| Плановая себестоимость | 2488.8 |
5.2 Определение договорной цены НИР и плановой прибыли
Договорная цена НИР должна обеспечивать получение научной организацией, выполняющей эту работу, прибыли, достаточной для отчисления средств в бюджет, платы за производственны фонды и природные ресурсы, уплаты налога на прибыль или доход в соответствии с установленными нормативами, а также для образования фондов накопления и потребления научной организацией.
Плановая прибыль рассчитывается по формуле:
где Цд - договорная цена НИР;
Спл - плановая себестоимость НИР.
Договорная цена фундаментальных и поисковых НИР, а также прикладных НИР, для которых по объективным причинам рассчитать экономический эффект невозможно, может быть установлена по формуле:
где ФЗП=Зо +Зд - заработная плата работников, непосредственно участвующих в выполнении НИР;
Нр - нормативная рентабельность, %;
К - коэффициент, учитывающий заработную плату обслуживающих и управленческих подразделений научной организации.
Плановая прибыль:
П=2722.55-2488.8=233.75 грн
6. ОХРАНА ТРУДА
6.1 Анализ условий труда, опасных и вредных
производственных факторов
Основная цель мероприятий по охране труда - ликвидация травматизма и профессиональных заболеваний. Проведение мероприятий по улучшению условий труда дает ощутимый экономический эффект - повышается производительность труда, снижаются затраты на восстановление утраченной трудоспособности.
Меры безопасности труда должны предусматриваться при проектировании, строительстве, изготовлении и вводе в действие объектов и оборудования.
Все мероприятия по охране труда проводятся с целью защиты участников трудового процесса от воздействия опасных и вредных факторов, характеризующих условия его проведения. В дипломном проекте рассматривается разработка системы управления асинхронным двигателем. В данной системе присутствуют такие опасные факторы как вращающиеся части двигателя, механизмы и их элементы, электрический ток, которым питаются устройства. К вредным факторам относится излучение монитора ЭВМ, которое в результате длительного воздействия может привести к стойкому нарушению в состоянии здоровья, шум, издаваемый при работе печатающих и копирующих устройств, находящихся в помещении, отсутствие или недостаток естественного света, недостаточная освещенность рабочей зоны, статическое электричество.
Оказывают негативное воздействие такие психофизические факторы как умственное перенапряжение, перенапряжение зрительных и слуховых анализаторов, монотонность труда, эмоциональные перегрузки, приводящие к развивающемуся утомлению и снижению работоспособности.
В качестве причин травматизма можно привести в пример травмы от работ с печатающими устройствами при снятом кожухе и поражение электрическим током.
6.2 Выбор и обоснование мероприятий для создания
безопасных условий труда
Электрические установки, к которым относится практически все оборудование ЭВМ, представляют собой большую потенциальную опасность, поскольку в процессе эксплуатации или проведении профилактических работ человек может коснуться частей, находящихся под напряжением. Опасность прикосновения человека к токоведущим частям электроустановки определяется величиной протекающего через тело человека тока.
Основное питание ПЭВМ и периферийных устройств в ОГЭ осуществляется от трехфазной сети частотой 50 Гц, напряжением 380/220 В. Для питания отдельных устройств используются однофазные сети как переменного, так и постоянного тока с напряжением от 5 до 380 В.
Как показывает анализ случаев электротравматизма, двухполюсное касание встречается относительно редко, значительно чаще встречается однофазное прикосновение в изолированных и глухозаземленных сетях.
Для предотвращения электротравматизма недостаточно только организационных мер; здесь требуются также технические меры: защитное заземление, зануление, защитное отключение и т. д.
Трехфазные сети переменного тока могут работать как с изолированной, так и с заземленной нейтралью. В таких сетях напряжением до 1000 В защита персонала осуществляется занулением, являющимся преднамеренным электрическим соединением с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением (ГОСТ 12.1.009-76). Это превращает любое замыкание на корпус в короткое замыкание, при котором срабатывает максимальная токовая защита, отключая поврежденную установку от сети.
Первое требование правил устройства электроустановок (ПУЭ) в отношении зануления:
· проводимости фазных и нулевых защитных проводников должны быть такими, чтобы при замыкании на корпус выполнялось отношение Iкз >= 3 Iн ближайшей плавкой вставки;
· вставка тока регулируемого расцепителя автоматического выключателя должна иметь характеристику, обратно зависимую от тока характеристику.
Второе требование ПУЭ заключается в том, чтобы выполнялось условие rн =< 2 rф.
Обычно первое требование выполняется автоматически, и задача организации зануления сводится к правильному выбору сопротивления нулевого проводника. Сечение медного или алюминиевого защитного проводника в этом случае должно быть не менее 50% сечения фазного проводника. Для стальных проводников следует использовать таблицы, приведенные в ПУЭ и содержащие удельные сопротивления для различных значений Iз.
Для уменьшения сопротивления цепи зануления, защитный нулевой проводник соединяют со всеми заземленными металлическими конструкциями. Установка в нулевой защитный проводник плавких вставок и выключателей запрещается.
Электрические установки, к которым относится практически все оборудование ЭВМ, представляют для человека большую потенциальную опасность, так как в процессе эксплуатации или проведении профилактических работ человек может коснуться частей, находящихся под напряжением.
Специфическая опасность электроустановок: токоведущие проводники, корпуса стоек ЭВМ и прочего оборудования, оказавшегося под напряжением в результате повреждения (пробоя) изоляции, не подают каких-либо сигналов, которые предупреждают человека об опасности. Реакция человека на электрический ток возникает лишь при протекании последнего через тело человека. Исключительно важное значение для предотвращения электротравматизма имеет правильная организация обслуживания действующих электроустановок, проведения ремонтных, монтажных и профилактических работ. При этом под правильной организацией понимается строгое выполнение ряда организационных и технических мероприятий и средств, установленных действующими “Правилами технической эксплуатации электроустановок потребителей и правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей” (ПТЭ и ПТБ потребителей) и “Правила установки электроустановок” (ПУЭ). В
29-04-2015, 04:12