2.2 Компоновка устройства
Процесс компоновки элементов проектируемой мной светодиодной информационной панели можно подразделить на несколько этапов:
○ Функциональная компоновка - это размещение и установка функциональных элементов на печатных платах с учетом функциональных и энергетических требований, а также плотности компоновки и установки элементов, плотности топологии печатных проводников. Функциональная компоновка проводится для определения основных размеров печатной платы, выбора способов ее проектирования и изготовления. Прежде чем приступить к изготовлению печатной платы, нужно сделать её рисунок, т.е. скомпоновать все радиоэлементы и микросхемы. Компоновка устройства подразумевает под собой примерное расположение на печатной плате радиоэлементов и микросхем, входящих в состав устройства. Для определения положения элементов на плате в первую очередь делают рисунок платы в соответствии с заданными габаритами устройства, далее компонуются все радиоэлементы и микросхемы на рисунке в соответствии с их реальными размерами.
После расположения радиоэлементов и микросхем наносятся отверстия для контактных площадок и отверстия для крепления печатной платы в корпусе устройства.
Заключительным этапом является проведение соединительных линий (печатных проводников) в соответствии с принципиальной схемой устройства.
○ Внутренняя компоновка - заключается в размещении входящих в состав нашего устройства блоков внутри его корпуса с учетом требований удобства сборки, контроля, ремонта, механического и электрического соединения, требований по обеспечению оптимального теплового режима и эргономики.
○ Внешняя компоновка - это компоновка устройства в конструкциях старшего уровня, например в составе рабочего места студента, при этом, прежде всего, учитываются эргономические требования. К эргономическим критериям компоновки разрабатываемой нами приставки относятся: эффективность работы и сохранение здоровья в процессе эксплуатации.
Для определения размеров печатной платы произведу расчёты по определению площади каждого элемента:
Sэл.=D×H×1,5×N, (2.2.1)
где S – площадь радиоэлемента;
D – длина радиоэлемента;
H – ширина радиоэлемента;
N – количество одинаковых радиоэлементов.
Площадь резисторов МЛТ - 0,125:
S=2,2×6×1,5×10=225 мм2 .
Площадь конденсаторов КМ5:
S=5×5×1,5×7= 262,5 мм2.
Площадь транзисторов КТ315Д:
S=7,3×7,3×1,5=80 мм2
Площадь ИМС К561ЛН2:
S=10×6,2×1,5= 93 мм2
Площадь ОУ TLV2771:
S=3×4×1,5= 18 мм2
Площадь светодиода АЛ307А:
S=6×6×1,5=54 мм2 .
Площадь процессора MSP430F413:
S=30×30×1,5=1350 мм2 .
Площадь кварцевого резонатора на 40 кГц:
S=4×7×1,5=42 мм2 .
Площадь платы равна сумме всех площадей радиоэлементов:
Sобщ=225+262,5+80+93+18+54+1530+42=2304,5 мм2
Габаритные размеры печатной платы ≈100×23 мм
2.3 Поиск и устранение неисправностей
Существует несколько способов отыскания неисправностей. Выбор того или иного способа зависит от назначения устройства и особенностей схемы. Поэтому от техника-электроника требуется хорошее знание, как минимум принципиальной схемы и конструкции ремонтируемого устройства.
Все неисправности любого радио электрического устройства можно подразделить на механические и электрические.
К механическим неисправностям относятся неисправности в механических узлах устройства (для моего случая, к данному типу неисправностей можно отнести выход из строя переключателей входящих в состав блока задания исходной информации и блок индикации).
К электрическим неисправностям относятся такие, которые приводят к изменению электрического сопротивления цепей (например, к обрыву цепи), Значительному увеличению сопротивления, значительному уменьшению его или короткому замыканию. Для моего учебного стенда к таким неисправностям можно отнести: выход из строя резисторов, микросхем, и т. п.
При поиске неисправностей радиоэлектричекого устройства применяют пять способов:
1) Внешний осмотр позволяет выявить большинство механических неисправностей, а также некоторые электрические. Внешним осмотром проверяется качество сборки и монтажа. При проверке качества сборки вручную следует проверить механическое крепление отдельных узлов, таких как переключатели, переменные резисторы, штепсельные соединения (разъемы). В случае нарушения крепления оно восстанавливается. Внешним осмотром проверяют также качество электрического монтажа. При этом выявляют целостность соединительных проводников, наличие затеков припоя, которые могут привести к коротким замыканиям между отдельными участками схемы, обнаруживают провода с нарушенной изоляцией, проверяют качество паек и т. п. Внешним осмотром можно убедиться в правильности номиналов резисторов и конденсаторов (блока питания), выявить дефекты отдельных элементов (обрыв выводов, резисторов, механическое повреждение керамических конденсаторов и другие).
Внешний осмотр, как правило, делают при отключенном питании аппаратуры. При его проведении особое внимание необходимо обращать на то, чтобы в монтаж не попали случайные предметы, которые при включении устройства могут вызвать короткое замыкание.
Внешним осмотром можно выявить неисправный светоэлемент (по яркости свечения), резисторов (по изменению цвета или обугливанию поверхностного слоя) и других элементов.
Во включенном состоянии можно определить перегрев трансформаторов, электролитических конденсаторов, полупроводниковых элементов. Появление запахов от перегретых обмоток, резисторов, пропиточного материала трансформаторов также сигнализирует о наличии неисправностей в схеме устройства. О неисправности может свидетельствовать и изменение частоты или тона звуковых колебаний воздушной среды, вызываемых работой трансформаторов и других элементов, которые обычно либо вообще не слышны во время работы, либо имеют звучание другого тона.
Для проверки отсутствия коротких замыканий используют омметр. В качестве опорной точки чаще всего принимают плюс или минус источника питания. Иногда входе осмотра возникает сомнение в исправности отдельных элементов. Тогда следует выпаять элемент и проверить его исправность более тщательно.
2) Способ промежуточных измерений – заключается в последовательной проверке прохождения сигнала от блока к блоку до обнаружения неисправного участка.
3) Способ исключения – заключается в последовательном исключении исправных узлов и блоков.
4) Способ замены отдельных элементов, узлов или блоков на заведомо исправные, широко используется при ремонте радио электрических устройств. Например, можно заменить элемент (транзистор, трансформатор, микросхему) или блок на заведомо исправный и убедиться в наличии неисправности на этом участке.
5) Способ сравнения – заключается в сравнении параметров неисправного аппарата с параметрами исправного аппарата того же типа или марки.
Использование того или иного способа поиска неисправности зависит от способностей схемы устройства.
Для устройства идентификации близлежащих предметов характерны следующие неисправности:
Если отсутствует напряжение питания, то необходимо проверить источник питания. В моём случае это аккумулятор. Если на схему подано напряжение питания, то проверяем компоненты схемы проверяемого устройства. Если не работают индикаторы, то значит, либо неисправны сами индикаторы, либо неисправны микросхема DD1, следовательно, необходимо проверить индикатор, микросхему DD1, и если они неисправен, то заменить его. Если на индикаторе формируются символы, не предусмотренные прошивкой ПЗУ, то неисправен микропроцессор. Значит, необходимо проверить микросхему прцессора, если «полетела» прошивка, то перепрограммировать ПЗУ; необходимо проверить генератор импульсов. К выходу генератора импульсов подключить частотомер либо осциллограф. Если генератор импульсов неисправен, то заменить микросхему DD1.
Таблица 2.3.1 – Неисправности устройства
| Тип неисправности | Причины неисправности | Способ устранения |
| 1 | 2 | 3 |
| Отсутствует напряжение питание | - Неисправен аккумулятор; | - Проверить уровень заряда аккумулятора. |
| Не работают индикаторы | - Неисправны сами индикаторы; - Неисправна микросхемы DD1; | - Проверить индикаторы, микросхему DD1. |
| На индикаторе формируются символы, не предусмотренные прошивкой ПЗУ | - «полетела» прошивка ПЗУ; - Неисправен генератор импульсов на микросхеме DD1. | - Перепрограммировать ПЗУ; - Проверить генератор импульсов, подключив к выходу частотомер либо осциллограф. |
| На входе схемы нет +12В | - Обрыв соединительных проводов. | - Проверить соединительные провода на пример обрыва. |
3. Экономический раздел
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.
Результаты расчетов оформляем в таблицу:
Таблица 3.1 - Расчет затрат на сырье и материалы
| № n/n | Наименование материала | Единицы измерения | Норма расхода на устройство | Цена за ед. измерения, ( руб.) | Сумма, (руб.) |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| 1 | Обезжириватель ДХТИ – НТ ТУ6 – 00 – 5800151 – 160 – 89 | кг | 0,02 | 1320 | 26,4 |
| 2 | Хлорное железо ТУ6-09-3084-82 | кг | 0,04 | 3000 | 120 |
| 3 | Краска ТНПФ-53 черная | кг | 0,02 | 14240 | 284,8 |
| 4 | Ацетон (УАЙТ-СПИРИТ) ГОСТ 2603-79 | кг | 0,02 | 3070 | 61,4 |
| 5 | Стеклотекстолит СФ-2-35Г-1,5 1с ГОСТ 10316-78 | кг | 0,2 | 9330 | 1866 |
| 6 | Флюс ФКТ ОСТ 4ГО. 033.020 | кг | 0,01 | 7590 | 75,9 |
| Итого | 2 434,5 | ||||
Расчет затрат на покупные комплектующие изделия и полуфабрикаты: