Компоновка проектируемого устройства

2.2 Компоновка проектируемого устройства

 

Процесс компоновки элементов проектируемой нами информационно-сигнальной системы оледенения в автомобиле можно подразделить на несколько этапов:

Функциональная компоновка - 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 – размещение 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: эффективность работы, сохранение здоровья в процессе эксплуатации, развитие личности в процессе труда.

Поиск и устранение неисправностей

Определение, отыскивание и устранение неисправностей в процессе ремонта является очень трудоемкой операцией. Найти неисправность - значит, найти отказавший элемент, блок, модуль и т.п. Процесс ремонта устройства можно разделить на четыре этапа: установление факта наличия неисправности, выявление ее характера, устранение неисправности и проверка устройства после ремонта

Все неисправности какого-либо радиоэлектронного устройства можно разделит на механические и электрические.

К механическим неисправностям относятся неисправности в механических узлах устройства (выход из строя кнопок, входящих в состав блока подачи внешних воздействий).

К электрическим неисправностям относятся такие, которые приводят к изменению электрического сопротивление цепей (к ее обрыву), значительному увеличению или уменьшению сопротивления или к короткому замыканию. Для разрабатываемого мной стенда к таким неисправностям можно отнести такие как выход из строя резисторов, микросхем и т.п.

Рассмотрим неисправности, которые могут возникнуть в процессе работы датчика и пути их устранения. Эти неисправности сведены в таблицу 2.3.1.

Таблица 2.3.1

Неисправность	Причины	Устранение
Устройство не реагирует на магнитное поле или же реагирует не правильно	Села аккумуляторная батарея	Замена аккумулятора
	Вольтметр работает не в том режиме измерения	Выбрать подходящий режим измерения
Устройство не включается	Выход из строя микросхемы	Замена неисправной микросхемы на новую
	Выход из строя одного из блоков	Проверка прохождения сигналов и устранение неиспр. блока

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), резистор (по изменению цвета или обугливанию поверхностного слоя) и другие элементы.

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.

1. Способ промежуточных измерений - заключается в последовательной проверке прохождения сигнала от блока к блоку до обнаружения неисправного участка.

2. Способ исключения - заключается в последовательном исключении исправных узлов и блоков.

3. 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.

4. 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.

Поиск неисправностей осуществляют по определенному правилу (алгоритму), позволяющему максимально сократить время их отыскания. Поиск проводится поэтапно, от более крупных конструктивных единиц к более мелким, т.е. в последовательности Блок - Узел (модуль) - Каскад - Неисправный элемент.

3 Экономический раздел

 

3.1 Расчет прямых затрат

 

3.1.1 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.

Таблица 1- Расчет затрат на сырье и материалы

№ п/п	Наименование Материала	Единицы измерения	Норма расхода	Цена, ( руб.)	Сумма, (руб.)
1	Канифоль сосновая  ГОСТ 19113 – 72	кг	0,01	16500	165
2	Припой ПОС 61  ГОСТ 21931 – 76	кг	0,04	9630	385,2
3	Хлорное железо ТУ6– 09– 3084– 82	кг	0,02	3000	60
4	Бензин – растворитель ГОСТ 3134 – 78	кг	0,03	1670	50,1
5	Стеклотекстолит СФ– 2– 35Г– 1,5 1с ГОСТ 10316 – 78	кг	0,01	9330	93,3
Итого:					753,6

3.1.2 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.

Таблица 2 - Расчет затрат на покупные комплектующие изделия и полуфабрикаты.

№ п/п		Наименование комплектующих изделий	Количество на 1 устройства	Цена за единицу (руб.)	Сумма (руб.)
1		2	3	4	5
1	Резистор МЛТ-75 кОм		1	120	120
2	Резистор МЛТ-47 кОм		2	120	240
3	Резистор МЛТ-100 кОм		8	120	960
4	Резистор МЛТ-10 кОм		9	120	180
5	Резистор МЛТ-120 Ом		4	120	480
6	Резистор МЛТ-470 Ом		4	120	480
7	Резистор МЛТ-1 кОм		18	120	2160
8	Резистор МЛТ-100 Ом		8	120	960
9	Резистор МЛТ-22 кОм		13	120	1560
10	Резистор МЛТ-510 кОм		1	120	120
11	Резистор МЛТ-5.6 кОм		4	120	480
12	Резистор МЛТ-3.3 кОм		2	120	240
13	Резистор МЛТ-11 кОм		1	120	120
14	Резистор МЛТ-2 кОм		1	120	120
15	Резистор МЛТ-1 мОм		1	120	120
16	Резистор МЛТ-2 мОм		1	120	120
17	Резистор МЛТ-200 Ом		1	120	120
18	Резистор МЛТ-500 Ом		1	120	120
19	Резистор МЛТ-5.6 кОм		1	120	120
20	Резистор МЛТ- 680 Ом		2	120	480
21	Конденсатор 0,022 мкФ		1	200	200
22	Конденсатор 4700 пФ		1	150	150
23	Конденсатор 0.047 мкФ		1	200	200
24	Конденсатор 1 мкФ		5	300	1500
25	Конденсатор 200 мкФ 10В		2	500	1000
26	Конденсатор 500 мкФ 10В		1	500	500
27	Конденсатор 0,1 мкФ		10	150	1500
28	Конденсатор 47 мкФ 20В		1	600	600
29	Конденсатор 10 нФ		1	150	150
30	Конденсатор 510 мкФ		1	300	300
31	Диод Д226		1	350	350
32	Диодный мост КД503А		1	2500	2500
33	Светодиод АЛ310		2	500	1000
34	Стабилитрон КС147А		2	800	1600
35	Транзистор КТ361Г		1	300	300
36	Транзистор КТ315И		2	300	600
37	Транзистор КТ973А		3	350	1050
38	Транзистор КТ315		1	300	300
39	Транзистор КТ361		1	300	300
40	Транзистор КТ 972А		2	300	600
41	Микросхема HMC1022		2	2500	5000
42	Микросхема AMP04		4	1500	6000
43	Микросхема LM324N		2	1000	2000
44	Микросхема TL431C		1	800	800
45	Микросхема К561ЛЕ5		3	400	1200
46	Микросхема К561ИЕ16		1	350	350
47	Микросхема КР142ЕН5А		1	400	400
48	Амперметр		1	2500	2500
	Итого:				42250

 

3.1.3 Расчет тарифной заработной платы производственных рабочих:

 

ЗПтар = S(Сч_ij * Тe_i), где

ЗПтар — тарифная заработная плата производственных рабочих, руб.;

Сч_ij — часовая тарифная ставка по i-той операции, j-го разряда работ, руб.; Тe_i — трудоемкость i-той операции, чел-час.;

Таблица 3-Расчет тарифной заработной платы производственных рабочих

№ п/п	Наименование операции	Разряд работ	Часовая тарифная ставка (руб.)	Трудоемкость, (чел-час.)	Сумма тарифной зарплаты, (руб.)
1	Слесарные	3	1073	1	1073
2	Регулировочные	3	1073	4	4292
3	Контрольные	2	922	3	2766
4	Монтажные	3	1073	5	5365
Итого заработная плата тарифная (ЗПтар):					13496

3.1.4 Расчет основной заработной платы производственных рабочих:

 

ЗПосн = ЗПтар + Пр, где

ЗПосн — основная заработная плата производственных рабочих, руб.;

Пр — сумма премии, руб.

Пр = ЗПтар / 100 * %Пр, где

%Пр — процент премии основным производственным рабочим по предприятию за базисный период (30%).

Пр = 13496 / 100 * 30 = 4048,8 руб.

ЗПосн = 13496 + 4048,8 = 17544,8 руб.

3.1.5 Расчет дополнительной заработной платы производственных рабочих (ЗПдоп):

 

ЗПдоп = ЗПосн * 8,1 / 100, где

8,1 - % дополнительной зарплаты по предприятию.

ЗПдоп = 17544,8 * 8,1 / 100 = 1421,13 руб.

3.1.6 Расчет отчислений от заработной платы производственных рабочих (Озп):

а) в фонд соц.защиты — 35% от заработной платы;

б) отчисления по обязательному страхованию – 0,3 %.

 

Озп = 0,353* (ЗПосн + ЗПдоп)

 

Озп = 0,353* (17544,8 + 1421,13) = 6694,97 руб.

3.1.7 Итого прямые затраты (Зпр):

 

Зпр = М + ЗПосн + ЗПдоп + Озп

 

Зпр = 42250 + 17544 + 1421,13 + 6694,97 = 67910,1 руб.

3.2 Расчет накладных расходов

 

Нр = ЗПосн / 100 * 169,2 где

169,2 – процент накладных расходов по предприятию за базисный период,%.

Нр = 17544 / 100 * 169,2 = 29684,448 руб.

3.3 Калькуляция себестоимости проектируемого устройства

Итого полная себестоимость :

 

С = Зпр + Нр

 

С = 67910,1 + 29684,448 = 97594,548 руб.

Плановая прибыль:

 

П = Ур * С / 100;

где Ур - уровень плановой рентабельности 20%

П = 20 * 97594,548 / 100 = 19518,9096 руб.

Сбор в республиканский фонд поддержки производителей сельскохозяйственной продукции, продовольствия и аграрной науки – 2%,

 

Сб = (С + П) * 2 / (100 – 2).

 

Сб = (97594,548 + 19518,9096) * 2 / (100 – 2 ) = 2390,1 руб.

Итого стоимость проектируемого устройства без НДС:

 

Сндс = С + П + Сб;

 

Сндс = 97594,548 + 19518,9096+ 2390,1= 119503,5576 руб.

Налог на добавленную стоимость:

 

НДС = (С + П + Сб)* 18 / 100;

 

НДС = (97594,548 + 19518,9096+ 2390,1) * 18 / 100 = 21510,64 руб.

Отпускная цена проектируемого устройства с учетом НДС:

Цо = С + П + Сб + НДС

 

Цо = 97594,548 + 19518,9096+ 2390,1+ 21510,64= 121495,3 руб.

Таблица 4. Статьи затрат калькуляции.

№ n/n	Статьи затрат калькуляции	Условные обозначения	Сумма, руб.
1.	Материальные затраты	М	42250
2.	Заработная плата производственных рабочих	ЗПосн + ЗПдоп	18965,93
3.	Отчисления от заработной платы производственных рабочих	Озп	6694,97
4.	Итого прямые затраты	Зпр	67910,1
5.	Накладные расходы	Нр	29684,448
6.	Итого полная себестоимость ( С = Зпр + Нр)	С	97594,548
7.	Плановая прибыль (П = Ур * С / 100 ; где Ур - уровень плановой рентабельности 20%)	П	19518,909
8.	Сбор в республиканский фонд поддержки производителей сельскохозяйственной продукции, продовольствия и аграрной науки – 2%, Сб = (С + П) * 2 / (100 – 2).	Сб	2390,1
9.	Итого стоимость проектируемого устройства без НДС Сндс = С + П + Сб	Сндс	119503,56
10.	Налог на добавленную стоимость НДС = (С + П + Сб)* 18 , 100	НДС	21510,64
11.	Отпускная цена проектируемого устройства с учетом НДС: Цо = С + П + Сб + НДС,	Цо	121495,3

В результате проведенных расчетов были определены следующие экономические показатели:

1.  Материальные затраты - 42250 руб.

2.  Заработная плата рабочих - 18965,93 руб.

3.  Полная себестоимость - 97594,548 руб.

4.  Отпускная цена - 121495,3 руб.

В результате анализа этих экономических показателей можно сделать вывод, что проектируемое устройство для измерения напряжённости и градиента магнитного поля имеет очень приемлемую стоимость.

Расчёты проводились по предприятию РУП «Гомель ВТИ». Данные на апрель 2008г.

4. Энерго - и материалосбережение

 

 Для эффективного материалосбережения при разработке устройства измерения напряжённости и градиента магнитного поля можно предпринять следующие шаги:

1.  Можно уменьшить размер печатной платы путем более плотной компоновки радиоэлементов, что сэкономит текстолит, затрачиваемый на изготовление платы.

2.  Печатную плату можно изготовить и без применения химикатов. Плату требуемых размеров вырезают из фольгированного материала, сверлят все необходимые отверстия и наносят на нее рисунок печатного монтажа. Контуры обводят острым шилом.

Кроме проблемы материалосбережения существует еще один не менее важный параметр, как энергосбережение.

Данная проблема до недавних пор практически никого не волновала, однако с развитием микроэлектроники, схемотехники, с истощением энергетических ресурсов всего земного шара, данная проблема вышла на первое место экономической политики любого государства.

Проблема энергосбережения в Республике Беларусь возведена в ранг государственной политики. Наряду с этим была создана республиканская система управления процессом энергосбережения. Верхним звеном этой системы является государственный комитет по энергосбережению и Энергонадзору, который был создан в 1993г. Данным комитетом в 1998г. Был принят закон об энергосбережении, который оглашает все проблемы современности связанные с перепотреблением, незаконным и некорректным использованием электрической, тепловой и других видов энергии.

С целью экономного использования электрической энергии все предприятия связанные с разработкой электрических устройств проектируют устройства, выпускаемые в массовое производство таким образом, чтобы оно как можно меньше потребляло электроэнергии. Для этого, например, проводятся попытки к минитюаризации отдельных элементов, что позволяет комбинировать их единые блоки небольших размеров. Это даёт возможность сберегать электрическую энергию за счёт использования для питания этих блоков уже один источник питания, а не по одному для каждого из элементов. На специализированных форумах и выставках предприятия делятся своими новыми разработками в области энергосберегающей аппаратуры.

Кроме приведённого примера существует большое количество способов сбережения, как электрической, так и других видов энергии.

В ходе разработки стенда мы постарались снизить потребление электрической энергии. В этих целях нами было сделано следующее:

1. Использованы микросхемы с пониженным энергопотреблением;

2. Были использованы резисторы малой мощности, а следовательно не с большим потреблением электрической энергии.

3. Для всех элементов нами используется один источник питания.

4. Микросхемы подобраны и подключены так, что несмотря на то что они сами потребляют минимальное количество электроэнергии, так еще и радиоэлементы подвешенные на их выходы находятся до определенного момента в неактивном состоянии.

5. Тщательно произведен расчет схемы для исключения лишних функциональных узлов.

6. Однако, несмотря на вышесказанное необходимо отметить или установить правило, которое должен соблюдать пользователь при использовании спроектированного устройства:

- пользователь обязан включать устройство только по мере необходимости, сводить время работы устройства к минимуму, т.е. свести время бездействия устройства к минимуму.