Московский ордена Ленина, ордена Октябрьской Революции

и ордена Трудового Красного Знамени.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. Н. Э. БАУМАНА



Факультет: Информатики и систем управления

Кафедра: Проектирование и технология производства электронной аппаратуры (ИУ4)

Домашнее задание

«Конструкторско-технологическое проектирование электронного устройства»

Зарядное устройство для свинцово-кислотных аккумуляторов



По курсу: Технология проектирования электронно-вычислительных средств

Студент: Жуйков В. В. ИУ4-63

(фамилия, инициалы) (индекс группы)

Руководитель: Гриднев В.Н.

(фамилия, инициалы)

Москва

2010

Содержание

1. 
   Описание устройства…………………………………………………................................…………………………….…………3
   
2. 
   Принципиальная схема модуля и её описание……………………………………………..……………………….……….3
   
3. 
   Таблица со спецификацией компонентов………………………………………………………..…………………….……….5
   
4. 
   Характеристики печатной платы……………………………………………………………………………………………….………5
   
5. 
   Таблица отверстий…………………………………………………………..………………………………………………………….…….6
   
6. 
   Варианты установки навесных компонентов ………………………………………………………………………………….6
   
7. 
   Эскизы посадочных мест………………………………………………………………………..…………………………………………7
   
8. 
   Маршрутный технологический процесс…………………………………………………………………..………………….…..9
   
9. 
   Операционных технологический процесс…………………………………………………………………………………..…10
   
10. 
    Операционный эскиз…………………………………………………………………………….…………………………………………12
    
11. 
    Схема базирования групповой заготовки…………………………………………………………………………..…..……..13
    
12. 
    Схема базирования навесных компонентов………………………………………………………………………………….14
    
13. 
    Анализ и расчёт технологичности…………………………………………………………………………………………..……..15
    
14. 
    Получение рисунка печатной платы………………………………………………………………………………………………15
    

1. Описание устройства

Зарядное устройство для свинцово-кислотных аккумуляторов

С помощью данного устройства можно автоматически заряжать автомобильные аккумуляторы.

Технические характеристики:

• 
  рабочее напряжение питания – 15 В
  
• 
  размеры печатной платы – 65Х65 мм.
  

Общий вид устройства и принципиальная электрическая схема представлены на рисунке 1 и рисунке 2 соответственно.


Рис. 1 Внешний вид устройства

2. Принципиальная схема модуля и её описание

Принципиальная схема модуля представлена на рис.2:

Рис.2. Схема электрическая принципиальная

Описание принципиальной схемы:

Зарядный ток через батарею в зависимости от напряжения на ней (прикладываемого к Б-Э переходу VT1), регулируется транзистором VT1, коллекторным напряжением которого управляется индикатор заряда на светодиоде (по мере зарядки ток заряда уменьшается и светодиод постепенно гаснет) и мощный составной транзистор, содержащий VT2, VT3, VT4.

Резистор R3 ограничивает максимальный зарядный ток, поэтому он должен быть достаточно мощным, не менее 10 Вт, наверное лучше проволочным.

Момент полного заряда батареи (и уменьшение зарядного тока до нуля) определяет необходимое напряжение на ней - обычно достаточно 12.5 В. Электро-химические потенциалы используемых материалов свинцовых аккумуляторов позволяют обеспечить ПОЛНУЮ зарядку батареи лишь при напряжении в 13.8 В.

То есть необходимо устанавливать порог заряда чуть больше 13.8 В, например 13.9 В, при котором обеспечивается зарядка "до отказа", на полную емкость батареи.

Этот порог устанавливается резистором R1, порог зависит от типа применяемых транзисторов.

Эскиз модуля

Рис. 3. Эскиз модуля с указанием установленных компонентов.

3. 
   Таблица со спецификацией компонентов
   

Таблица 1

Перечень компонентов
Позиция	Номинал	Примечание	Кол.
C1	1000 мкФ 25В	1M9205	1
C2	220мкФ 10В	SM8	1
R1	10 кОм	Подстроечный резистор (Потенциометр) R1212N-A10k	1
R2	510 Ом	Зеленый, коричневый, коричневый	1
R3	0.68 Ом 10 Вт	SQP резистор	1
R4	1кОм	Коричневый, коричневый, красный	1
R5	210 Ом	Красный, черный, коричневый	1
VT1	KT361Б	-	1
VT2	КТ315Г	-	1
VT3	КТ815А	-	1
VT4	КТ819А	-	1
LED	AЛ307	зеленый	1
		Печатная плата 65х65 мм	1

Внешний вид печатной платы представлен на рисунке 3.

Рис.3. Внешний вид печатной платы

4. 
   Характеристики печатной платы
   

Тип платы: односторонняя.

Материал платы – СФ-1-35

Класс точности – 1

Ширина проводника – 0.8 мм

Метод изготовления – химический

Провести электроконтроль, маркировать сеткографией

5. Таблица отверстий

Таблица 2

Элемент	dвыв, мм	dотв, мм	Dкп, мм	Кол-во отверстий	Тип отверстия
Резистор 10 Вт	0.8	1	2	2	неметаллизированное
Резистор	0.6	1	2	6	неметаллизированное
Резистор подстроечный	0.6	1	2	3	неметаллизированное
Транзистор	0.6	1	2	8	неметаллизированное
Светодиод	0.6	1	2	2	неметаллизированное
Конденсатор	0.6	1	2	4	неметаллизированное
Конструкционные №1	-	1	-	4	неметаллизированное
Конструкционные №2	-	3	-	2	неметаллизированное

d_отв=d_выв+0.15

6. Варианты установки навесных компонентов

Таблица 3

№	Наименование	Эскиз варианта установки	Характеристика варианта установки	Число выводов	Кол-во ИЭТ	Примечания
1	Резисторы R2, R4, R5		Установка – без зазора	2	3	Необходима формовка выводов
2	Резистор R3		Установка – без зазора	2	1	Необходима формовка выводов
3	Резистор R1		Трение,установка - с зазором	3	1	Выводы выполнены с упорами
4	Транзисторы VT1,VT2, VТ3, VT4		Установка – с зазором	3	3	Выводы выполнены с упорами
5	Конденсаторы С1, С2		Установка – с зазором	2	1	Необходима формовка выводов
6	Диод LED		Установка – с зазором	2	1	Зазор обеспечивается упорами

7. Эскизы посадочных мест

Таблица 4

№ п/п	Элемент	Посадочное место
1	Резисторы R2, R4, R5
2	Резистор R3
3	Резистор R1
4	Транзисторы VT1,VT2, VТ3, VT4
5	Конденсаторы С1
6	Конденсаторы С2
7	Диод LED

8. Маршрутный технологический процесс

МТП разработан в соответствии с требованиями ОСТ 160.684.032-92, ОСТ 45.010.030-92 с учетом основных положений ОСТ 4.ГО.054.267 и других руководящих документов, действующих на предприятии и предусмотренных техническими требованиями чертежа. Рабочее место электромонтажника и сборщика должно соответствовать требованиям технической документации. Выполняя работы (сборку, электромонтаж, испытания и др.), связанные с ЭРЭ, требующими защиты от статического электричества, следует строго соблюдать требования ОСТ II 073.063-84

На сборку поступают радиоэлементы, соответствующие техническим требованиям чертежа, платы печатные, прошедшие входной контроль на соответствие отраслевого стандарта ОСТ 16.0539.098-89, имеющие отметку, подтверждающую прохождение входного контроля. Формовку и установку элементов на плату производить в соответствии с ГОСТ 21931-76.

Платы хранить в бумажных или полиэтиленовых антистатических пакетах в вертикальном положении при температуре окружающей среды от +10°С до +30°С и при относительной влажности не выше 70. Межоперационное хранение плат, панелей производится в полиэтиленовых антистатических пакетах. Межцеховая и цеховая транспортировка плат производится в технологической таре.

К работе допускаются исполнители, аттестованные на право проведения особо ответственных операций. Изделия сопровождаются заполнением технологического паспорта.

Таблица 5

№ операции	Наименование операции	Тшт, мин.	Оборудование
1	Разупаковка ЭРЭ	2	Монтажный стол
2	Комплектование	4	Монтажный стол
3	Формовка и обрезка выводов	8	Монтажный стол
4	Лужение выводов	10	Ванна припоя
5	Установка и фиксаци (подгибка) ЭРЭ	16	Монтажный стол
6	Пайка волной	2	Устройство дл пайки волной
7	Промывка платы	4	Ванна для промывки
8	Сушка	25	Сушилный шкаф
9	Сборка и установка потенциометра	5	Стол монтажника
10	Функциональный контроль	5	Стол ОТК
11	Маркировка	5	Стол ОТК

Общее время сборки ячейки: 86 минут.

9. Операционный технологический процесс

Таблица 6

№	Операция	Оборудование	Оснастка	Время, мин.
10	Разупаковка ЭРЭ	Монтажный стол	Оборудование для разупаковки	2
01	Разупаковать элемент			5 сек
02	Поместить элемент в тару			5 сек
03	Повторить переходы 01-02 для всех элементов
20	Комплектование	Монтажный стол	Технологичес-кая тара	4
01	Комплектовать элемент согласно чертежу
30	Формовка и обрезка выводов	Монтажный стол	Щтамп, технологическая тара	8
01	Извлечь элемент из технологической тары и разместить в штампе			5 сек
02	Формовать выводы элемента			1 сек
03	Извлечь элемент из штампа			3 сек
04	Проконтролировать качество формовки и отсутствие повреждений			5 сек
05	Положить в тару для элементов с отформованными выводам			2 сек
06	Повторить переходы 01-05 для всех ЭРЭ
40	Лужение выводов	Ванна припоя	Пинцет, технологическая тара, приспособление для группового лужения	10
01	Извлечь элемент из тары			3 сек
02	Поместить элемент в приспособление для группового лужения			5 сек
03	Повторить 01-02 для всех элементов
04	Окунуть выводы элементов в ванну припоя			2 сек
05	Извлечь элемент из приспособления и положить в тару			5 сек
06	Повторить 05 для всех элементов
50	Установка и фиксации ЭРЭ	Монтажный стол	Технологическая тара, плоскогубцы	16
01	Извлечь требуемый элемент из тары			3 сек
02	Найти место установки элемента на плате			5 сек
03	Установить элемент на плату			5 сек
04	Повторить 01-03 для всех элементов
05	Подогнуть выводы элемента			5 сек
06	Повторить 05 для всех элементов (Кроме IC)
07	Проконтролировать надёжность фиксации элемента			1,5 сек
60	Пайка волной	Устройство для пайки волной		2
01	Установить плату в кассету			20 сек
02	Установить кассету в зажимы транспортера			20 сек
03	Провести пайку волной			5 сек
04	Извлечь кассету			20 сек
05	Извлечь плату из кассеты			20 сек
06	Проконтролировать визуально качество пайки			35 сек
70	Промывка платы	Ванна для промывки		4
01	Поместить плату в приспособление			20 сек
02	Провести промывку платы			3,5
03	Извлечь плату из приспособления			10 сек
80	Сушка	Шкаф сушильный		25
01	Поместить плату в сушильный шкаф			15 сек
02	Сушить в сушильном шкафу			24,5
03	Извлечь плату из шкафа			15 сек
90	Сборка и установка потенциометра	Монтажный стол	Пинцет, паяльник,	5
01 02 03 04 05 06	Подготовить изолированные провода Извлечь элемент из упаковки Повторить 02 для остальных элементов К выводам элемента припаять провода Повторить 04 для остальных элементов Припаять конец провода к плате			1 5 сек 10-15 сек 10-15 сек
07	Повторить 06 для остальных элементов
100	Функциональный контроль	Стол ОТК		5
01	Закрепить плату			20 сек
02	Провести функциональный контроль			4,5
03	Извлечь плату			10 сек
110	Маркировка	Монтажный стол	Кисточка	5
01	Маркировать заводской номер изделия в указанном на чертеже месте			30 сек
02	Сушить краску			4,5

10. Операционный эскиз

На операционном эскизе (Рис. 4) показаны места установки навесных компонентов. Каждый тип компонента выделен своим цветом.

Рис. 4. Операционный эскиз ячейки

Порядок сборки:

1.		Резисторы
2.		Транзисторы
3.		Диод
4.		Конденсаторы
5.		Подстроечный резистор

11. Схема базирования групповой заготовки.

Рис. 5. Схема базирования групповой заготовки

12. Схема базирования навесных элементов.

Таблица 7

Резисторы R2…R5
Конденсаторы C1, C2
Транзисторы VT1, VT2, VT3, VT4
Диод LED
Резистор R1

13. 
    Анализ и расчет технологичности
    

Технологичность электронного модуля оценивается по базовым показателям.

– Комплексный показатель технологичности.

, где K_i – базовый показатель технологичности,

ϕ_i – весовая значимость базового показателя технологичности.
В таблице 8 приведены базовые показатели технологичности и весовые значимости нашего электронного модуля.

Таблица 8

№ п/п	Наименование показателя	Обозн-ие показателя	Характеристика	Ki	ϕi
1	Коэффициент конструктивно-технологической компоновки модуля	ККТК	Характер размещения ИЭТ (КМО) с одной стороны	0,73	1,0
2	Коэффициент состава навесных компонентов	КСНК	Присутствуют КМО	0	0,8
3	Коэффициент механизации и автоматизации монтажа	КМАМ	Монтаж КМО осуществляется вручную	0	0,5
4	Коэффициент плотности монтажа	КПМ	Площадь платы: 4225 мм2 Площадь на компоненты: 1200 мм2	0,28	0,3
5	Коэффициент механизации контроля и настройки	КМКН	Все операции контроля и настройки проводятся вручную	0	0,2

K=0.29

14. 
    Получение рисунка печатной платы
    

Для получения проводящего рисунка печатной платы использован пакет программ P-CAD 2006.

Сначала создавались условные графические обозначения всех элементов с указанием выводов в P-CAD 2006 Symbol Editor.

Далее для полученных УГО в программе P-CAD 2006 Pattern Editor для каждого вывода элемента были обозначены посадочные места. Примеры УГО с посадочными местами для транзистора и конденсатора показаны на Рис. 6.

Далее в программе P-CAD 2006 Library Executive связываем УГО с УГО с посадочными местами для всех элементов.

В программе P-CAD 2006 Schematic была построена принципиальная схема устройства (Рис. 7).

На заключительном этапе для полученной ранее принципиальной схемы в программе P-CAD 2006 PCB была выполнена разводка печатной платы. Результат показан на Рис. 8.


Рис. 6. УГО с посадочными местами электролитического транзистора и конденсатора

Рис. 7. Принципиальная схема устройства в P-CAD 2006 Schematic

Рис. 8. Плата, разведённая в P-CAD 2006 PCB