Аналіз призначення і складу виробу

В СТУП

 

Сьогодення – це час відкриттів і нових технологій, за якими просто не встигаєш догнати. З'являються нові комп'ютерні ігри з складними звуковими сценаріями і ефектами, що раніше не використалися аудіо. А mp3 стандарт аудіозапису, що завоював, дає можливість будь-якому володареві комп'ютера економити досить хорошу суму при придбанні дисків з піснями, саме в даному форматі.

Залишається тільки одна проблема, як добитися на практиці чистого звучання наших треків? Звук, безпосередньо, залежатиме від звукової карти, яка має свої технічні властивості. Також є ще такий чинник, як наведення усередині корпусу – це може позначитися на відтворному звуці. Навіть при отриманні ідеального звуку на виході аудіокарти ми не завжди зможемо його почути, через те, що неправильно вибрана акустична система під конкретні потреби. При розгляді акустичних систем для персональних комп'ютерів, хотілося б відзначити те, що програвання у них відбувається аналогічно системам для HiFi музичних центрів. Також на них діють обмеження по габаритних розмірах. Допустимо, розміщення низькочастотного динаміка достатньо великого розміру приводить до погіршеного відтворення басів. У мультимедійних акустичних системах досить часто можна втсретить використання єдиного повнодіапазонний динаміка, що у свою чергу теж не дає отримати якісний звук. У більшості акустичних систем, що продаються на нашому ринку, число динаміків не перевищує два.

Обмежуватися двома динаміками зовсім необов'язково. Але дана система поступово відходитиме в минуле. Для реалізації тривимірних аудіоефектів потрібні системи, що складаються з чотирьох або більш за колонки (система 5.1, 7.1). Під низькі частоти (баси) у високоякісних системах зазвичай відводяться окремі колонки, так звані саббуфери. Проте акустичні системи високого рівня зазвичай коштують достатньо дорого, навіть дорожче, ніж самі звукові карти. І такий показник, як висока ціна, нерідко примушує користувача вибирати звичніші двох колонкові конфігурації звукових систем. Недаремно ж виробники мікросхем для побудови звукових карт для підвищення привабливості своєї продукції намагаються вирішити проблему виведення об'ємного звуку на стандартній аудіосистемі з двох колонок.

Раніше активно обговорювалися два типи колонок: активні і пасивні. Пасивні колонки природно дешевше, оскільки є просто динаміками в корпусі. Для роботи вони використовують малопотужний підсилювач, встановлений на звуковій карті. Це приводить до того, що гучність можна регулювати тільки програмними засобами (оскільки власного регулятора гучності більшість карт не містять). Також вбудований підсилювач погано пристосований до виведення якісної музики: максимум його забезпечення хапає для роботи навушників. Від наведень, які йдуть від інших компонентів встановлених на звукову карту і таких, що інших комплектують, застосування вбудованого підсилювача вносить до отримуваного звукового сигналу додаткові перешкоди, особливо це відчувається на великій гучності. Активні ж колонки всіх цих проблем не несуть. У них є власний, достатньо якісний підсилювач і окреме живлення. В результаті, активні колонки здатні отримувати сигнал з лінійного виходу звукової карти, де додаткові перешкоди відсутні. І зараз це привело до того, що пасивні колонки стали просто антикваріатом.

Виходячи зі всіх вимог, що пред'являються до виробу, інженер-електронщик широкого підходу, для створення нових пристроїв, повинен використовувати досягнення світової техніки і високі технічні параметри, створювати сучасний дизайн апаратів, які б відповідали високим експлуатаційним вимогам і були конкурентно здатні в порівнянні з найбільш сучасними зразками – аналогами. Комплексність проектування, полягає в обґрунтованому виборі найбільш ефективних взаємозв'язаних, конструкторських і технологічних рішень схемотехнік, що можливо тільки на базі аналізу різних варіантів конструкцій і технологій виготовлення з урахуванням конкретних технічних вимог і можливостей конкретного виробництва.

АНАЛІЗ ТЕХНІЧНОГО ЗАВДАННЯ

Аналіз умов експлуатації

Електронна апаратура класифікується по інтенсивності і характеру дії кліматичних, механічних і радіаційних чинників. Існують стаціонарні і ЕА, що транспортуються. Відповідно до ДСТУ 203397-82 «Загальні технічні вимоги, приймання, методи випробувань, маркування, упакування, транспортування й зберігання, гарантії виготовлювача акустична система відноситься до групи 1, тобто вона призначена для роботи в сухих опалювальних приміщеннях і належить до наземної стаціонарної апаратури. Сукупність кліматичних і механічних чинників, яким повинна відповідати така апаратура, приведена в таблиці 1.1.

 

Таблиця 1.1 – Кліматичні і механічні чинники умов експлуатації

Впливаючі чинники	Параметри	Значення
Кліматичні: підвищена вологість   знижена температура   підвищена температура   знижений тиск	Відносна вологість % температура, оС Гранична, оС робоча, оС Гранична, оС робоча, оС Тиск, Па час витримки, ч	90 25 -10 5 55 40 6,1*104 2 - 6
Механічні: вібрація на одній частоті     лінійні навантаження на кнопки	Частота, Гц прискорення, g час витримки, ч Удари одиночние: число ударів в одну хвилину прискорення, g Удари багатократні: число ударів в одну хвилину	25 3 0,5   25 2   60

 

Проаналізувавши дані, приведені в таблиці 1.1, дозволяє зробити висновок про те, що для даної розробки не потрібна теплоізоляція, конструювання елементів примусового охолоджування і забезпечення герметичності блоку від дій кліматичних чинників.

 

Аналіз елементної бази

 

Розгляд параметрів елементів, які входять до складу акустичної системи дозволити зробити висновок про можливість застосування їх у даному виробі й відповістити на запитання, чи відповідають обрані ЕРЕ їх характеристики умовам роботи прибудую, зазначеним у розділі 1.3, чи придатні вони для автоматизованого друкованого монтажу, чи відповідає елементна база необхідному значенню надійності.

Мікросхема К174УН10

Мікросхема К174УН10 розроблена для використання в звуковідтворюючій і приймально-підсилювальній апаратурі 1-го і 2-го класів як електронний двоканальний регулятор тембру високих і низьких частот. Конструкційні параметри та наобхідні нам характеристики мікросхеми зазначені нижче.

Малюнок 1.6 - Конструкційні параметри мікросхеми К174УН10

 

Таблиця 1.2 Основних електричних параметрів мікросхеми К174УН10А

№	Параметр	Знач
1	Номінальна напруга живлення, В	15
2	Номінальний споживаний струм, мА	40
3	Коефіцієнт гармонік при U =1 В %, не більш К174УН10А	0,2
4	Відношення сигнал/шум, дБ, не менше, К174УН10А	66
5	Глибина регулювання тембру на частотах 40 Гц і 16 кГц. дБ. не менше	± 15
6	Вхідний опір регулятора, кОм. не менше	15

 

Таблиця 1.3 Гранично допустимі режими експлуатації мікросхем К174ун10а

№	Параметр	Значення
1	Діапазон живлячої напруги, В	13,5...16,5
2	Максимальна постійна напруга, що управляє, на виводах 4 і 12, В, не більш	12
3	Максимальна напруга сигналу на виводах 1, 2, 6, 7, 9, 10. 14. 15, В (ефф.), не більш	1
4	Опір навантаження, кОм. не менше	5

 

Мікросхема К174УН12

Дана мікросхема є двоканальним електронним регулятором гучності і балансу каналів. У неї є така можливість, як підключення і вибору оптимальної тонкорекції. Призначення її – це використання в звуковідтворюючій і приймально-підсилювальній апаратурі 1-го і 2-го класів спільно з К174УН10. До складу мікросхем входять керовані напругою підсилювачі і перетворювачі напруги. У даної мікросхеми існує аналог – мікросхема TСA730, яка містить 215 інтегральних елементів.

 

Малюнок 1.7 - Конструкційні параметри мікросхеми К174УН12

 

Таблиця 1.4 Основних електричних параметрів мікросхеми К174УН12

№	Параметр	Значення
1	Номінальна напруга живлення	15 В
2	Струм споживання при Uп = 15 В типове значення	40 мА 35 мА
3	Коефіцієнт посилення вхідної напруги при  Uп = 15 В, Uвих = 1 В, f = 1 кГц, Rн = 5,6 кОм  типове значення	17 Дб 20 Дб
4	Коефіцієнт ослаблення вхідної напруги при  Uп = 15 В, Uвих = 1 В, f = 1 кГц, Rн = 5,6 кОм  типове значення	70 Дб 80 Дб
5	Вхідний опір регулятора при Uп = 15 В, f = 1 кГц	3 МОм
6	Вхідний струм по виводах 11 і 14 при Uп = 15 В	2 мкА
7	Вхідна напруга при Uп = 15 В, f = 1кГц, Кг = 0,2 %: типове значення	1,0 В
8	Коефіцієнт гармонік при Uп = 15 В, Uвих = 1 В, f = 1 кГц  типове значення	0,2 % 0,1 %
9	Струм управління при Uп = 15 В:  через вивід 13, U13 = 6,9 В  типове значення  через вивід 12, U12 = 5,9 В  типове значення	50 мА- 15 мА 25 мА - 8 мА

 

Таблиця 1.5 Гранично допустимі режими експлуатації мікросхеми К174УН12

№	Параметр	Значення
1	Максимальна напруга живлення	18 В
2	Максимально постійна управляюща напруга  на виводах 12 і 13  на виводі 4	12 В 3 В
3	Максимальна напруга вхідного сигналу	1 В
4	Мінімальний опір навантаження	5 кОм
5	Температура навколишнього середовища	- 10 - +55°С

 

Мікросхема К1401УД1

 

Малюнок 1.8 - Конструкційні параметри мікросхеми К1401УД1

 

Таблиця 1.6 Електричні режими експлуатації мікросхеми К1401УД1

№	Параметр	Значення
1	Максимальна напруга живлення	18 В
2	Вхідний струм	150 нА
3	Коефіціент підсилення по напрузі	70 дБ
4	Вхідний опір	1 МОм
5	Споживаюча потужність	186 мА
6	Ширина полоси пропускання	2,5 МГц
7	Тип корпусу	DIP14
8	Температура навколишнього середовища	- 10 - +55°С

Мікросхема К174УН15

Мікросхема К174ун15 є здвоєним підсилювачем потужності ЗЧ номінальною вихідною потужністю до 2х6 Вт на навантаженні опором 2Ом. Кожен підсилювач має вбудований вузол теплового захисту і захисту від замикань вихідного ланцюга. Мікросхема призначена для використання в переносній, автомобільній і стаціонарній побутовій стереофонічній радіоапаратурі. Наявність двох підсилювачів в єдиному корпусі дозволяє в монофонічній апаратурі ЗЧ підвищити вихідну потужність в два рази без зміни живлячої напруги шляхом включення їх по мостовій схемі.

 

Малюнок 1.8 - Конструкційні параметри мікросхеми К174УН15

 

Таблиця 1.7 Основних електричних параметрів мікросхем К174УН15 при Uпит.ном = 15В і Токр.ср.=+25°с

№	Параметр	Знач
1	Споживаний струм, при опорі навантаження 2 Ом і відсутності сигналу, мА	40...120
2	Номінальна вихідна потужність при частоті сигналу 1 кГц та коефіциенті гармонік не більше 1 %, Вт, не менше, для опору навантаження 2 Ом       4 Ом	6 2,5
3	Вихідна напруга при опорі навантаження 2 Ом частоті сигналу 1 кГц і коефіцієнті посилення напряженияне менше 40 дБ, В, не менше	3,8
4	Вхідна напруга при частоті сигналу 1 кГц, вихідній потужності 6 Вт і коефіцієнті гармонік не більше 1 %, мВ типове значення	10...38 30
5	Приведена до входу напруга шуму при опорі навантаження 2 Ом, частоті сигналу 30 Гц...20 кГц і коефіцієнті посилення напруги не менше 40 дБ, мкВ, не більш	5
6	Гранична частота при коефіцієнті посилення не менше 40 дБ і опорі навантаження 2Ом, Гц нижняя, не більш верхня, не менше	30 20 000
7	Коефіцієнт посилення напруги при вхідній напрузі 10 мВ і частоті сигналу 1 кГц, дБ	40...44

 

Таблиця 1.8 Гранично допустимі режими експлуатації мікросхеми К174УН15  

№	Параметр	Значення
1	Напруга живлення, В	10,5... 16,5
2	Максимальна вхідна напруга, мВ	500
3	Максимальна вихідна потужність, Вт	9
4	Мінімальний опір навантаження, Ом	1,6
5	Температура навколишнього середовища °С	- 25... +55

 

Мікросхема К174УН19

Приведена мікросхема є підсилювачем потужності звукової частоти, який має номінальну вихідну потужність 15 Вт на навантаженні опором 4 Ом і призначена для застосування у високоякісній звуковідтворюючій і телевізійній апаратурі. Вона стійка до теплових перевантажень і не виходить з ладу при замиканнях в ланцюзі навантаження. Дана деталь виготовлена в пластмасовому корпусі 1501.5-1 з плоскими жорсткими виводами і забезпечена теплообмінним мідним фланцем з отвором для монтажу на тепловідводі. Креслення корпусу представлене на малюнку 1.4. Маса приладу не більше 2 грам.

Малюнок 1.9 - Конструкційні параметри мікросхеми К174УН19

 

Таблиця 1.9 Основних електричних параметрів (мікросхема К174УН19, мікросхема К174УН15 при Uпит.ном = 2 х 15B і Токр.ср = 25 °C)

№	Параметр	Значення
1	Споживаний струм, мА при опорі навантаження Rн = 4 Ом	<65
2	Вихідна потужність, Вт, при Rн = 4 Ом, коефіцієнті посилення по напрузі Кu = 30 дБ частоті сигналу f == 1 кГц і коефіцієнті гармонік Кг = 10 % типове значення	>15 18
3	Вихідна напруга, В (Rн = 4 Ом, fс = l кГц) при Uпит = 2 х 16,5 В і вхідній напрузі Uвх = 235 мВ при Uпит = 2 х 12 В і вхідній напрузі - Uвх = 175 мВ Tокр.ср = -10... +70 °C	7... 7,9 5... 6
4	Вихідна напруга спокою (Uвх = 0), мВ	20
5	Приведена до входу напруга шуму, мкВ при Rн = 4 Ом	<10
6	Коефіцієнт посилення напруги (типове значення), дБ, при Uвх = 200 мВ, fс = 1 кГц, Rн = 4 Ом	30
7	Коефіцієнт гармонік %(fc = 1 кГц, Rн = 4 Ом), при вихідній напрузі Uвих = 0,632 В і вихідній потужності Рвих = 0,1 Вт приUвих = 7,74 В і Pвих = 15 Вт	0,5 10
8	Температура кристала, при якій спрацьовує система теплового захисту °С	145

Таблиця 1.10 Гранично допустимі режими експлуатації мікросхеми К174УН19

№	Параметр	Значення
1	Напруга живлення, В (двохполярне) (однополярное)	(2х6... 2х18),(12... 36)
2	Максимальний вихідний струм, А	3,5
3	Максимальна вхідна напруга, В	2х(Uпит - 1,5)
4	Мінімальний опір навантаження, Ом	3,2

 

Діоди

У даному приладі використовуються діоди КД202А і КД226А.

Діоди типу КД226А і КД202А - кремнієві дифузійні, випрямні діоди, призначений для роботи в приймальнею, підсилювальною і іншій радіоелектронній апаратурі при частоті живлячої напруги до 50кГц. Діоди цих типів відповідають технічним умовам АО.336.543 ТУ.

 

Таблиця 1.11- Основні електричні параметри діодів КД202А і КД226А

Назва	КД202А	КД226А
Матеріал	Si	Si
Iпр max, A	5	2
Iпр, і max, A	30	10
При tи, мкс	10000	-
Iобр max(Iобр max имп), мкА	800	10
Uобр max(Uобр max имп), B	140	100
Uпр, і max, B	50	1,3
Uобр, і max, B	0,9	100
При Iпр, A	3	2
fp, кГц	1,2	50
T, C	-60.+125	-45.+85
t вос обр max, нс	-	250

 

Малюнок 1.10-Габаритні розміри діода Кд202а

 

Малюнок 1.11-Габаритні розміри діода КД226А

 

Резистори

Резистори типу С2-23, які будуть використані для установки на ДП в моїй схемі – резистори загального призначення, з металодіелектричним провідним шаром. Призначені для роботи в ланцюгах постійного, змінного і імпульсного струмів як елементи навісного монтажу.

 

Малюнок 1.12 - Конструктивні параметри і спосіб установки резисторів

Таблиця 1.12- Граничні експлуатаційні параметри резисторів С2-23

Параметр	Значення
Діапазон номінальних опорів, Ом	10.1*106
Допустиме відхилення від номінала %	±10
Гранична робоча напруга, В	150
Номінальна потужність, Вт	0,25
Температура навколишнього середовища, при номінальному електричному навантаженні, °С	від - 60 до +85
Відносна вологість повітря, при t=35С	до 98 %
Знижений атмосферний тиск	до 0,00013 Па
Максимальне напрацювання, годинника	30000
Термін сохраняемости, років	20
Рівень власних шумів, мкВ/В	5

 

Таблиця 1.13-Конструктивні параметри резисторів С2-23

Позиція на схемі		Габаритні розміри				Маса
		L, мм	D, мм	L, мм	D, мм	m, мм
R1-R2, R6-R19, R22-R44, R46-54, R56, R57	0,25	7	3	12,5	0,7	0,25
R45	0.5	10,8	4,2	15	0,9	1,0
R55	1	13	6,6	17,5	0,9	2,0

 

Конденсатори

Конденсатори типу К50-35 та К50-38 - конденсатори алюмінієві оксидно-діелектричні загального призначення з однонаправленими дротяними виводами. Призначені для роботи в ланцюгах постійного, пульсуючого і імпульсного струму. Положення анода маркірується знаком "+" на корпусі конденсатора або анодний вивід робиться на 3-5 мм коротше, ніж катодний.

 

Таблиця 1.14 Граничних експлуатаційних даних конденсаторів

№	Параметр	Значення
1	Температура навколишнього середовища від	–60 до +85 °З
2	Відносна вологість повітря при температурі	35 °С... до 98 %
3	Знижений атмосферний тиск до	194 Гпа (145 мм рт. ст.)
4	Допустиме відхилення ємкості від номінальної	від +5 до –20 %
5	Допустимий рівень змінної складової напруги	4.25%

 

Малюнок 1.13 - Конструктивні параметри конденсатора типу К50-35

 

Таблиця 1.15- Технічні дані електролітичного конденсатора К50-35

Позиція на схемі	Номінал	Габаритні розміри				Маса
		L, мм	D, мм	A, мм	d, мм
С40, С41, С46, С47	2200 x 25 В	40	18	7,5	0.8	20
С35, C38	470 х 16 В	19	12	5	0,8	4,5
С2	47 х 16 В	12	6,3	2,5	0,6	0,8
С33	22 х 25 В	12	6,3	2,5	0,6	0,8

 

Таблиця 1.16- Технічні дані електролітичного конденсатору К50-38

Позиція на схемі	Номінал	Габаритні розміри				Маса
		L, мм	D, мм	A, мм	d, мм
С49	10000 x 16 В	57	21	7,5	0.8	40

 

Конденсатори типу К10-17 – це конденсатори з неорганічним діелектриком, низьковольтні, керамічні монолітні. Призначені для роботи в ланцюгах постійного, змінного і імпульсного струму. Конструктивно виконані ізольованими з однонаправленими виводами.

Малюнок 1.14 - Конструктивні параметри конденсатора К10-17

 

Таблиця 1.17-Технічні дані конденсатора К10-17

№	Параметри	Значення
1	Номінальна ємкість, нФ	22
2	Допустиме відхилення ємкості від номінальної %	+50.- 20
3	Номінальна напруга при температурі до +85°С, У	25
4	Допустима реактивна потужність, ВА	0,5
5	Допустимий діапазон температур, °С	- 60.+125

 

Таблиця 1.18 - Технічні дані конденсатора К10-17

Позиція на схемі	Габаритні розміри					Маса
	L,мм	B,мм	H,мм	A, мм	d,мм
С1, C3, C42, C43	12	8,4	5,5	7,5	0,7	2,0
С4, C5, C8, C9, C12-C15, C18-C21, C24, C29, C30, C35, C40	8,4	4,6	5,5	5,0	0,7	0,8
C6, С7, С10, C11, C16, C17, C20-32, C25, C27, C35	6,8	4,6	5,5	2,5	0,7	0,5

 

Вилка

В даній розробці вилка нам необхідна для з’єднання з блоком живлення, звуковою картою комп’ютера та для з’єднання ЕРЕ на ДП. Вибираємо вилку 644631. У даного виду вилки може бути до 12 роз’ємів.

 

Таблиця 1.19 Основні параметри вилки 644631

Виробник	Макс. напруга, В	Макс. струм, А	Діапазон робочих температур, °С
AMP	250	2	-40…+125

Малюнок 1.15 - Конструкційні параметри вилки 644631

 

Проаналізувавши технічні дані елементної бази, можна зробити наступні виводи:

ü акустична система заснована на вітчизняній елементній базі з максимальним використанням мікросхем;

ü навісні елементи встановлюються однаково, тому спеціальних мерів по формуванню виводів проводити не передбачається;

ü інтегральні схеми знаходяться в прямокутних корпусах, що дозволяє автоматизувати процес установки мікросхем на друкарську плату;

ü мікросхеми К174ун15 і К174ун19 необхідно розташовувати на максимально можливому видаленні від теплочутливих елементів, оскільки відбувається розсіювання великої кількості теплової енергії;

ü для полегшення трасування друкарської плати, мікросхеми необхідно мати в своєму розпорядженні групу (максимальна завантаженість друкарської плати провідниками буде усередині функціонального блоку);

ü вибрані елементи мають достатньо високу надійність, що дозволяє спроектувати пристрій, що має великий ресурс роботи;

ü елементна база комплектувалася по ознаках відповідності технічних характеристик експлуатаційних вимог;

ü інтервал робочих температур елементної бази, допустима величина відносної вологості повітря, атмосферного тиску, вібрації, одиночних ударів і лінійних навантажень дозволяє спроектувати пристрій, що працює за заданих в технічному завданні умов експлуатації.

В результаті проаналізованих фактів і вимог до ЕРЕ, вибираємо двосторонню друковану плату. Трасування з'єднань на платі проводитимемо з обох сторін плати. Дивлячись на те, що відстань між виводами мікросхем складає 2,5 мм, необхідно прийняти крок координатної сітки рівний 1,25 мм. По пред'явленню вимог мінімальних розмірів до акустичної системи вибираємо 3 клас точності для друкарської плати підсилювача. Для уникнення паразитних наведень необхідно прокладати, в першу чергу, провідники ланцюгів живлення і землі, а тільки потім сигнальні провідники.

 

Розрахунок надійності РЕА

 

Надійність РЕА – це властивість виконувати задані функції, зберігаючи експлуатаційні показники в допустимих межах протягом необхідного проміжку часу, і можливість відновлення функціонування, втрачена по тих або інших причинах.

У будь-який момент часу РЕА може знаходиться в справному або несправному стані. Якщо РЕА в даний момент часу задовольняє всім вимогам, встановленим як відносно основних параметрів, так і відносно другорядних параметрів, що характеризують зовнішній вигляд і зручність в експлуатації, то такий стан називають справним станом. Відповідно до цього визначення несправний стан – стан РЕА, при якому вона в даний момент часу не задовольняє хоч би одній з цих вимог.

Працездатність – стан РЕА, при якому вона в даний момент часу відповідає всім вимогам відносно основних параметрів, що характеризують нормальне протікання процесів.

Відмова – це подія, що полягає в повній або частковій втраті працездатності системи.

По характеру зміни параметрів до моменту виникнення відмови діляться на раптові - в результаті миттєвої зміни одного або декількох параметрів елементів і поступові - в результаті поступової зміни параметрів елементів до тих пір, поки значення одне з параметрів не вийде за деякі межі, що визначають нормальну роботу елементів.

По характеру усунення відмови ділять на стійких і таких, що самоусуваються. Для усунення стійких відмов необхідне його регулювання або заміна, а відмови, що самоусуваються, усуваються без втручання оператора.

По зовнішніх проявах відмови ділять на явних - виявляються при зовнішньому огляді і неявні – виявляються спеціальними методами контролю.

Поняття відмова дозволяє розглянути основні експлуатаційні властивості РЕА: безвідмовність, ремонтопридатність, довговічність, збереження.

Безвідмовність – властивість ЕА безперервно зберігати працездатність в заданих режимах і умовах експлуатації в течії заданого інтервалу часу. Під ремонтопридатністю розуміють властивість пристрою, що полягає в пристосуванні до попередження відмов, виявлення причин їх виникнення і усунення їх наслідків шляхом проведення ремонтів і технічного обслуговування. Довговічність характеризує властивість виробу зберігати працездатність до настання граничного стану. Під збереженням розуміють властивість виробу, зберігаючий значення параметрів при зберіганні і транспортуванні.

У справжньому проекті оцінюється структурна надійність проектованої акустичної системи. Структурна надійність РЕА - його результуюча надійність при відомій структурній схемі і відомих значеннях надійності всіх елементів, складових структурну схему. При цьому під елементами розуміється як інтегральні мікросхеми, резистори, конденсатори і тому подібне, що виконують певну функцію і включені в загальну електричну схему, так і елементи допоміжні, такі, що не входять в структурну схему: з'єднання паяні, роз'ємні, елементи кріплення і так далі

Розрахунок проводиться на ЕОМ за допомогою програми «NAD32». Початковими даними до розрахунку є дані про типи використовуваних елементів і їх кількість.

Результати розрахунку приведені в додатку Б. По результатах можна зробити висновок про те, що отримані дані задовільняють вимогам ТЗ на розробку. Час роботи до відмови виробу дорівнює 627652,625 годинам, а це приблизно складає 72 роки безперервної роботи. А при роботі пристрою тривалістю 10 років (окремо взятий розрахунок, що не входить в дипломний проект), вірогідність безвідмовної роботи дорівнює 87%, що дуже добре.

 

Друкована плата

В даний час для виготовлення провідних шарів ДП використовують 3 методи:

ü Субтрактивний;

ü Адитивний;

ü Комбінований.

Для двосторонніх ДП найбільш поширені аддитивний і комбінований методи. Вибір методу виготовлення провідних шарів залежить від їх конструктивного виконання, необхідних конструкторських і експлуатаційних характеристик. Адитивний метод заснований на вибірковому осадженні тонкопровідного покриття на діелектричну основу. В порівнянні з субтрактивним він володіє цілім рядом переваг:

ü підвищується щільність монтажу за рахунок зменшення діаметра контактних площадок;

ü однорідність структури, тому що провідники й металізація отворів утворюються у єдиному процесі;

ü можливість одержання ДДП;

ü різко підвищується надійність механічних й електричних з'єднань за рахунок металізації отворів

Адитивний метод не влаштовує через наступні недоліки:

ü тривалий процес одержання провідного шару;

ü низька адгезія провідників з основою;

ü порівняно високий питомий опір провідників у порівнянні з фольгою;

ü недостатня якість провідного шару.

У комбінованих методах зроблена спроба об'єднати основні переваги субтрактивного і адитивних методів. З субтрактивного методу взято використання фольгованої основи як заготівка, а з адитивного – металізація отворів. В більшості випадків комбінований метод широко застосовується для виготовлення ДПП і МПП. Існують комбінований негативний і комбінований позитивний методи.

Негативний. Сутність методу полягає в вибірковому труїнні незахищених ділянок фольги, металізація отворів химіко-гальванічним способом. Переваги - доступність механізації і автоматизації, металізація отворів, висока якість ДП. Недоліки - дія хімічних речовин на діелектричну основу, бічне затруювання провідників, витрата травників та меді.

Позитивний. Сутність позитивного методу полягає у: хімічне осадження міді в отвори, нанесення захисного шару (негативна маска), електрохімічне осадження міді, захист провідного малюнка сплавом Sn-Pb, стравлення захисної маски. Позитивний метод усуває основні недоліки негативного методу і володіє наступними перевагами:

ü діелектрична основа захищена від дій хімічних реактивів;

ü провідники мають високу адгезію до основи;

ü достатня роздільна здатність малюнка при правильному підборі матеріалів;

ü раціональна витрата реактивів і міді.

Зі всіх приведених способів здобуття провідного малюнка найбільш прийнятним для виробництва двосторонньої ДП є комбінований позитивний метод через свою низьку вартість, хорошу якість і відлагоджену технологію на підприємстві-виробника.

Основними методами для створення малюнка друкованого монтажу, є офсетний друк, сіткографія і фотодрук.

Метод офсетного друку полягає у виготовленні друкованої форми, на поверхні якої формується малюнок шару. Форма закатується валиком трафаретною фарбою, а потім офсетний циліндр переносить фарбу з форми на підготовлену поверхню підстави ДП. Метод застосовний в умовах масового і великосерійного виробництва. Його недоліками є висока вартість устаткування, необхідність використання кваліфікованого обслуговуючого персоналу і трудність зміни малюнка плати.

Сіткографічний метод заснований на нанесенні спеціальної фарби на плату шляхом продавлювання її гумовою лопаткою (ракелем) через сітчастий трафарет, на якому необхідний малюнок утворений сітки, відкритими для продавлювання. Метод забезпечує високу продуктивність і економічний в умовах масового виробництва.

Найвищою точністю і щільністю монтажу характеризується метод фотодруку. Він полягає в тому, що на поверхню плати наносять світлочутливий фоторезист, який потім експонують через фотошаблон і проявляють, внаслідок чого утворюється заданий малюнок схеми.

При комбінованому позитивному методі для забезпечення необхідної точності, з метою підвищення технологічності і економічності необхідно використовувати метод фотодруку для здобуття захисного малюнка. Для запобігання розрощуванню міді в процесі гальванічного осадження необхідно використовувати сухий фоторезист завтовшки 40-60 мкм. Технологія значно спрощується при використання плівкового фоторезисту, який легко піддається автоматизації і забезпечує рівномірне нанесення захисного шару.

Збірка й монтаж

Установка ЕРЕ

Зборка компонентів на ДП складається з подачі їх до місця установки, орієнтації виводів щодо монтажних отворів або контактних площадок, сполучення зі складальними елементами й фіксації в необхідному положенні. Всі ці операції в середньосерійному багатономенклатурному виробництві можуть виконуватися як вручну, так і з використанням автоматичного устаткування.

При виробництві даного пристрою збірку для ЕРЕ з осьовими виводами із-за їх численності скористаємося автоматичним устаткуванням. Можливість автоматизації зборки вузлів ЕОА на друкованих платах залежить від технологічності виробу й базується на уніфікації, стандартизації й модернізації існуючих пристроїв, а також на розробці нових гнучких складальних систем. Автоматизація технологічних процесів зборки дозволяє знизити трудомісткість виробництва, підвищити якість виробів, виключити роботу людини в шкідливому виробництві. Автоматизація процесів виготовлення вузлів ЕОА із застосуванням інтегральних схем дозволяє реалізувати можливості підвищення надійності апаратури, закладені в самій конструкції мікросхем.

Переваги автоматизованої зборки:

ü одержання схем, що не мають дефектних з'єднань, що забезпечується точною зборкою;

ü виконання щільного монтажу елементів з мінімальними контактними площадками навколо отворів на платі з боку схеми й мінімальних відстаней між контактними площадками й суміжними провідниками.

Створенню сучасних мікро-ЕОМ і мікропроцесорів сприяє автоматизація технологічних процесів зборки. Найбільш важливою особливістю автоматизованих систем зборки із застосуванням мікро-ЕОМ є те, що вони дозволяють ощадливо здійснити будь-який перехід від одного верстата з автономним контролером до оптимальної організації, при якій від загального контролера працюють декілька (до 8) різних верстатів.

З можливого устаткування для автоматичної установки ЕРЕ (дивитися табл.3.2) вибираємо автомат NM-2024, який має оптимальні параметри.

 

Таблиця 3.2 – Технічні характеристики автоматів для установки ЕРЕ з осьовими виводами

Модель Фирма страна	Производительность, тис.шт./час	Число типоно- миналов ЕРЕ	Максимальние размери ПП,мм	Потребляемая мощность, Вт	Масса, кг	Размери ЕРЕ, мм			Примечания
						Длина корпуса	Диаметр корпуса	Диаметр виводов
ГГМ1.149.002-01(СССР) ГГМ1.149.002-02(СССР) «Трофей» (СССР) AI 6448 (Amistar, США) NM-2024 (Япония) NM-2041 (Япония) NM-2050 (Япония) NM-2025 (Япония)	6,0   3,0   9,0   9,6   7,2   7,2   14,4   8,6	-   -   -   48..64   40   40   20   44	320x320   320x320   380x380   457x457   330x250   508x305	1,5   1,5   -   2,4   -   -   -   -	500 500 - 1409   1700   2000   2800   1400	6..13   9,5..12 6..7.3 7,2..25 10 -   -   -   -	2..6,6   3,5..4 2,0..3, 2,2..9   4,4   -   -   -   -	0,5..0,8   0,4..0,8 0,5..0,6 -   0.88   -   -   -   -	Резистори   Резистори Диоди Две сбор. головки -   Две сбор. Головки     Одна сбор головка Двухряд- ная лента