Разработка системы подачи электропитания по расписанию (стр. 2 из 4)

P = UI = 12* 0,0003 = 0,0036 Вт.

Ток на резисторах R1-R7 незначителен, поэтому примем потребляемую ими мощность как 0,05 Вт.

Итого потребляемая мощность схемы:

P = 0,05 + 0,0036 = 0,0536 Вт.

2. Конструкторско-технологический раздел

2.1 Разработка печатной платы

Печатная плата была разработана на основе принципиальной схемы с помощью программы RuLay. Ниже приведен её рисунок:

Рис. 4 Печатная плата. Реальный размер платы 5х7см.

2.2 Выбор способа изготовления печатной платы

Печатные платы представляют собой диэлектрическую основу с нанесенным на нее токопроводящим рисунком (печатным монтажом) и отверстиями для монтажа элементов.

Печатный монтаж – это нанесение на изоляционное основание тонких электропроводящих покрытий (печатных проводников), выполняющих функции монтажных проводов для соединения элементов схемы.

Печатные платы служат для размещения и закрепления элементов устройства на одном основании, а печатный монтаж обеспечивает связь между этими элементами в соответствии с принципиальной схемой устройства.

Наряду с традиционным проводным монтажом печатные платы являются основным этапом в подготовке устройства к производству и имеют ряд преимуществ, т. е. они позволяют:

· Увеличить плотность монтажных соединений и возможность миниатюризации компоновки радиоэлементов и блоков внутри устройства;

· Организовать изготовление печатных проводников и электрорадиоэлементов в одном технологическом цикле;

· Гарантированная стабильность и повторяемость электрических характеристик;

· Повышенная стойкость устройства к климатическим и механическим воздействиям;

· Провести унификацию конструкторских и технологических решений;

· Увеличить надежность;

· Организовать комплексную автоматизацию работ по изготовлению устройства;

По конструктивному исполнению все печатные платы можно подразделить на: односторонние, двухсторонние, однослойные и многослойные.

Односторонние печатные платы представляют собой диэлектрическое основание, на одной стороне которого выполнен печатный монтаж, а на другой стороне размещаются элементы устройства.

У двухсторонних печатных плат печатный монтаж выполнен на двух сторонах, а переход токопроводящих линий осуществляется металлизированными контактными отверстиями. Такое исполнение печатной платы позволяет обеспечить большую плотность размещения печатных проводников.

Многослойные печатные платы состоят из чередующихся слоев материала с проводящим рисунком, соединенных клеевыми прокладками в монолитное основание путем прессования. Такое исполнение печатной платы позволяет обеспечить наибольшую плотность и надежность печатного монтажа, что в свою очередь позволяет уменьшить габаритные размеры печатной платы.

Теперь рассмотрим более подробно методику нанесения токопроводящего рисунка на подложку печатной платы. Существует несколько способов:

1 Химическое травление;

2 Электрохимическое осаждение;

3 Комбинированный.

Наиболее распространенным из этих методов является метод химического травления.

Организация процесса химического травления фольгированного материала осуществляется при помощи специально изготавливаемых для этих целей химических составов. Существует широкая номенклатура таких реактивов, большинство из которых довольно легко можно изготовить даже в домашних условиях. Наиболее простыми способами травления фольгированного материала в процессе изготовления печатной платы является:

1 Участки фольги, которые на полученном рисунке должны остаться в виде проводников, покрывают нитролаком, или клеем БФ, подкрашенным несколькими каплями чернил. После высыхания краски рисунок проверяют на соответствие чертежу и при необходимости корректируют его. Затем в стакане холодной воды растворяют 4 – 6 таблеток перекиси водорода и осторожно добавляют 15 – 25 мл концентрированной серной кислоты. Раствор выливается в стеклянную или керамическую емкость, в которую помещается плата. Время травления в данном растворе примерно 1 час.

2 Раствор хлорного железа в воде: в 200 мл воды растворяют 150 г хлорного железа в порошке. Для приготовления хлорного железа берут 9%-ную соляную кислоту и мелкие железные опилки. На 25 объемных частей кислоты берут одну часть железных опилок. Опилки засыпают в открытый сосуд с кислотой и оставляют на несколько дней. Через 5 – 6 дней раствор окрасится в желто-бурый цвет, что означает готовность раствора к применению.

3 Травление платы в концентрированном растворе азотной кислоты занимает 1 –5 минут, но требует осторожности. После травления плату тщательно промывают водой с мылом.

Существует также механический способ изготовления печатной платы без применения химикатов. Данный процесс осуществляется следующим образом: требуемых размеров плату вырезают из фольгированного материала, сверлят все необходимые отверстия и наносят на нее рисунок печатного монтажа. Контуры обводят острым шилом. Фольгу с там, где это необходимо снимают при помощи резака. Для изготовления платы средней сложности приведенным способом затрачивается 1,5 – 2 часа. При применении данного метода незначительно ухудшается качество платы.

Для изготовления печатной платы, я буду использовать метод травления в хлорном железе. Этот метод выбран из-за своей доступности и простоты исполнения. Нанесение рисунка дорожек будет осуществлено путём переноса тонера с распечатки на термобумаге. Это позволит существенно повысить качество изготовления печатной платы, в сравнении с методом ручного переноса.

2.3 Разработка компоновки устройства

Устройство можно исполнить в виде коробки габаритными размерами 13х11х8 см. На крышке предлагаю разместить управляющие кнопки. В корпусе следует предусмотреть отверстие для подключения блока питания и возможность установки элементов питания для микросхемы К176ИЕ12. В качестве такого элемента питания можно использовать батарейку типа «Крона». Ниже привожу примерный рисунок компоновки устройства.

Рис. 5 Компоновка

2.4 Поиск и устранение неисправностей

В данном устройстве используется минимум элементов, подверженных старению, чьи характеристики ухудшаются с течением времени. Это является фактором, существенно повышающим надёжность системы. В месте с тем, в целях удешевления и упрощения устройства, я отказался от индикации. Это несколько усложняет процесс поиска неисправностей, если они всё же возникнут. Поэтому для того, чтобы выявить неисправность с большой долей вероятности потребуется осциллограф.

В число деталей, подверженных старению, входят конденсаторы, которые в данном устройстве в большинстве своём входят в стандартное подключение кварцевого резонатора. Их старение может привести к снижению точности отсчёта времени. Для устранения этого эффекта можно пользоваться построечными конденсаторами, для компенсации потерянной ёмкости.

При поиске и устранении неисправностей, предлагаю пользоваться следующей таблицей:

Табл. 1 Возможные неисправности и методы их устранения

Признак	Причина	Действия по устранению
Устройство не включает свет	Отсутствие питания	Проверить наличие питания на всех узлах устройства, в первую очередь на микросхемах, надёжность пайки.
	Выход из строя микроконтроллера и/или программы	Проверить наличие импульса на выходе микроконтроллера. Проверить программу на эмуляторе данного микроконтроллера, заменить его аналогичным.
	Выход из строя реле	Проверить наличие импульсов на выходе микроконтроллера, напряжения на реле. При наличии обоих, заменить реле.

3. Экономический раздел

В данном разделе будет рассчитана стоимость изготовления устройства для автоматической подачи питания в учебных заведениях. Для этого будет составлена калькуляция себестоимости изготовления данного изделия в условиях предприятия РУП «Гомель ВТИ». Для расчётов использованы данные и нормы расхода материалов этого предприятия. Цены на покупные комплектующие – розничные.

1. Расчет затрат на сырье и материалы:

См = SНi * Цi,

где См – стоимость сырья и материалов, руб.;

Нi – норма расхода i-го материала, в натуральных показателях;

Цi – цена за единицу измерения i-го материала, руб.

Табл. 2 Затраты на сырьё и материалы

№n/n	Наименование материала	Единицы измерения	Норма расхода на устройство	Цена за ед. измерения,(руб.)	Сумма,(руб.)
1	Бензин – растворитель ГОСТ 3134 – 78	кг	0,03	8000	240
2	Канифоль сосновая ГОСТ 19113 – 72	кг	0,01	1000	20
3	Припой ПОС 61 ГОСТ 21931 – 76	кг	0,03	15000	600
4	Стеклотекстолит СФ – 2 – 35Г – 1,5 1с ГОСТ 10316 – 78	кг	0,01	5000	50
5	Хлорное железо ТУ6 – 09 – 3084 – 82	кг	0,02	7000	140
Итого:					1050

2. Расчет затрат на покупные комплектующие изделия и полуфабрикаты:

Ск = S(Кi * Цi,)

где Ск — стоимость покупных комплектующих изделий и полуфабрикатов на одно устройство, руб.

Кi — количество комплектующих изделий и полуфабрикатов i-го наименования на одно устройство, шт.

Цi — цена за единицу, руб.

Табл. 3 Затраты на покупные комплектующие

№N/n	Наименование комплектующих изделий и полуфабрикатов	Количество на 1 устройство	Цена за единицу,(руб.)	Сумма,(руб.)
1	Диоды	1	500	500
2	Конденсатор постоянной ёмкости	4	200	800
3	Светодиоды	4	1000	4000
4	Микроконтроллер PIC12F675	1	6000	6000
5	Разъемы	4	700	2800
6	Реле	1	4000	4000
7	Резисторы МЛТ	7	200	1400
8	Ключ	2	1000	2000
9	Транзистор полевой	2	500	1000
Итого:	18500

3. Расчет тарифной заработной платы производственных рабочих: