Дипломная работа: Разработка системы автоматических звонков в учреждении образования

МИНИСТРЕТСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

Учреждение образования "Гомельский государственный дорожно-строительный техникум им. Ленинского комсомола Белоруссии"

Отделение: "Электронные вычислительные средства"

Специальность: 2 40 02 02, группа ЭВС-41

ДОПУЩЕН К ЗАЩИТЕ

И.о. заведующей отделением

Глухова И.В.

"___"___________ 2007 г.

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА К ДИПЛОМНОМУ ПРОЕКТУ

Тема: "Разработка системы автоматических звонков в учреждении образования"

ДП Т100300.041.002 ПЗ

Учащийся группы ЭВС-41

Р.А. Бегляк

Руководитель Д.С. Минин

Консультант по экономическому разделу

О.В. Исакович

Гомель, 2007

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Расчётно-проектировочный раздел

1.1 Назначение и область применения проектируемого устройства

1.2 Разработка структурной схемы

1.3 Разработка функциональной схемы

1.4 Разработка принципиальной схемы

1.4.1 Расчёт узлов и блоков

1.4.2 Выбор элементной базы

1.4.3 Описание принципа действия

1.4.4 Расчёт потребляемой мощности

1.5 Разработка программного обеспечения

2. Конструкторско-технологичекий раздел

2.1 Разработка печатной платы

2.2 Выбор способа изготовления печатной платы

2.3 Разработка компоновки устройства

2.4 Поиск и устранение неисправностей

3. Экономический раздел

4. Охрана труда

5. Энерго- и материалосбережение

6. Охрана окружающей среды

Заключение

Список использованных источников

Приложение А

ВВЕДЕНИЕ

Дипломное проектирование является завершающим этапом подготовки специалиста техника-электроника. Учащиеся приступают к данному этапу лишь, пройдя весь лекционный и практический курс, являясь уже, по сути, готовыми специалистами. Дипломное проектирование является последним контрольным этапом, в ходе которого, проверяются все полученные в процессе обучения знания, умения и навыки. Начиная от элементарных навыков пайки при практическом изготовлении соответствующего устройства, заканчивая расчётом экономической эффективности данного устройства или предложенного решения.

В процессе дипломного проектирования перед учащимся ставятся следующие задачи:

- решить конкретную проблему, путём её автоматизации

- продемонстрировать все полученные в процессе обучения знания

- подтвердить свою квалификацию как специалиста.

1. РАСЧЁТНО-ПРОЕКТИРОВОЧНЫЙ РАЗДЕЛ

1.1 Назначение и область применения устройства

Устройство предназначено для автоматизации подачи звонков в учебных заведениях.

Устройства для решения этой задачи не производятся серийно. В настоящий момент, налажено лишь производство непосредственно самих звонков, а подача самого сигнала – как правило, закрепляется за вахтерами. Такая организация имеет ряд недостатков. Первый и очевидный – вахтеры порой склонны забывать эту свою обязанность. Второй недостаток – необходимость платить зарплату вахтёру за осуществление данного вида работ. Кроме того, кнопки подачи звонков порой находятся в легкодоступном месте и могут быть объектом неадекватного поведения учащихся.

Некоторые учебные заведения, в частности БелГУТ, решили данную проблему с помощью микропроцессорной системы на базе процессора Intel8080. Это решение обеспечивает не только автоматизацию процесса, но придание звонкам более приятного для человека звучания. Однако и у этого решения есть свои недостатки. Среди которых:

1. Сложность и высокая стоимость самого устройства. Использование процессора Intel 8080 предполагает так же наличие внешней ПЗУ и ОЗУ. Кроме того, их необходимо подключить к процессору.

2. Необходимость замены самих звонком на динамики. Совершенно ясно, что это затратное мероприятие.

3. Необходимость проектирования и изготовления усилителя, так как выход микросхемы не может дать необходимую мощность.

4. Сложность программного алгоритма. Реализация более дружественного звучания звонка требует значительного усложнения используемого оборудования и программного обеспечения для его выполнения.

Моё решение данной проблемы лишено данных недостатков. За счёт использования микроконтроллера отпала необходимость использовать внешнюю память, так как память уже встроена в сам контроллер. Моё устройство полностью совместимо с существующей системой подачи звонков и его внедрение не потребует существенных затрат материальных ресурсов и рабочего времени. Отпадает необходимость использования усилителей и сложных программных алгоритмов. С перепрошивкой микроконтроллера, при наличии соответствующего оборудования справится даже второкурсник. Кроме того, устройство значительно дешевле и очень просто в изготовлении. Оно компактно, экономично (т.к. использует микросхемы КМОП серии), имеет минимум регулировок, что значительно упрощает освоение и использование данного решения.

1.2 Разработка структурной схемы

Прежде чем приступать к разработке схемы устройства, необходимо чётко определить цели и задачи, назначение проектируемого устройства. Это позволит избежать неоправданного усложнения схемы и значительно упростит задачу разработки устройства.

Итак, проектируемое устройство должно подавать звонки согласно расписанию. При этом заранее известно, что данное расписание меняется крайне редко. Этот факт позволяет отказаться от использования возможности настройки системы и расписания оператором устройства. Если это расписание меняется раз в 5-10 лет, это было бы неоправданной тратой ресурсов. Далее внимательно проанализируем само расписание звонков:

Будни:

8¹⁵ ,9⁰⁰ ,9¹⁰ ,9⁵⁵ ,10⁰⁵ ,10⁵⁰ ,11⁰⁰ ,11⁴⁵ ,11⁵⁵ ,12⁴⁰ ,12⁵⁰ ,13³⁵ ,13⁴⁵ ,14³⁰ ,14⁴⁰ ,¹⁵²⁵ ,15³⁵ ,16²⁰ ,16³⁰ 17¹⁵ ,17²⁵ ,18¹⁰

Суббота:

8¹⁵ ,9⁰⁰ ,9¹⁰ ,9⁵⁵ ,10⁰⁵ ,10⁵⁰ ,11⁰⁰ ,11⁴⁵ ,11⁵⁵ ,12⁴⁰ ,12⁵⁰ ,13³⁵ ,13⁴⁵ ,14³⁰ ,14⁴⁰ ,¹⁵²⁵ ,15³⁵ ,16²⁰ ,16³⁰ 17¹⁵ ,17²⁵ ,18¹⁰

В предпраздничные дни третья и чётвёртая пара обычно проводится лишь по одному уроку.

Внимательно изучив расписание, очевидно, что оно идентично в любой день недели, кроме, разумеется, воскресенья, когда звонки вообще не должны подаваться. Этот факт позволит отказаться и от использования такого параметра как день недели, так как звонки фактически от него не зависят. Вместо него используем счётчик, который отключит звонки в воскресенье.

Внимательно проанализировав все изложенные выше соображения, я решил использовать следующую структурную схему:

Рис. 1 Структурная схема

1.3 Разработка функциональной схемы

Для реализации необходимых функций и выше приведенной структурной схемы предлагаю использовать микроконтроллер производства ATMEL как самый простой и доступный из представленных на рынке. Кроме того, его использование позволит существенно упростить проектирование самого устройства, сделать его изготовление очень простой задачей.

Ввиду использования такого решения, предлагаю следующую схему разделения функций по компонентам системы:

Рис. 2 Функциональная схема

Считаю, что данная функциональная схема будет оптимальной для решения поставленной задачи.

1.4 Разработка принципиальной схемы

1.4.1 Расчёт узлов и блоков

Для микросхем используются стандартные подключения. В частности, для микросхемы К176 для не задействованных выходов используются резисторы номиналом 1 кОм. Входы микроконтроллера, в соответствии с документацией, защищены ограничивающими резисторами R8-R16, R18-R24.

При этом номинал резистора R8 составляет 500 кОм, всех остальных – 100 кОм. Понятно, что ток при таком включении будет незначительный, поэтому не требуется включения ограничивающего резистора в цепи транзистора VT1.

Рассчитаем ограничивающий резистор в цепи транзистора VT2. Максимальный ток для транзистора – 30 мА. Исходя из этого, выберем рабочий ток 20 мА. Тогда по закону Ома:

R = U/I = 5 / 0,02 = 250 Ом.

При этом токе выделяемая мощность составит:

P = UI = 5 * 0,02 = 0,1 Вт.

В цепи питания, параллельно микроконтроллеру должен быть включён керамический конденсатор номиналом 0,1 мкФ.

Далее, в соответствии со стандартным подключением.

R2 = 22 Мом, 0,125 Вт

R3 = 510 кОм, 0,125 Вт

ZQ1 = 32 кГц

С1 = 62 пФ

С2 = 3..15 пФ

С3 = 4..20 пФ

С4 = 12 пФ

ZQ2 = 1 МГц.

1.4.2 Выбор элементной базы

Выбор микроконтроллера был продиктован его функциональными возможностями, которые являются оптимальными для разрабатываемой системы, а также его сравнительно низкой стоимостью.

Выбор микросхемы К176ИЕ12 был обусловлен тем, что она содержит все необходимые моей системе компоненты в максимально интегрированном виде.

Выбор реле был продиктован уровнем управляющего напряжения и коммутируемой мощностью. Последний параметр был значителен, и чем выше он был, тем лучше. Тем больше звонков можно было подключить. Я использовал реле с максимальным током в 5 А, что на мой взгляд более чем достаточно даже для большого количества звонков.

Все конденсаторы должны выдерживать напряжение 10 В. Резисторы, кроме R17, мощность 0,125 Вт. R17 – 0,25 Вт.

В качестве ZQ1 используется специальный часовой резонатор повышенной точности. ZQ2 – кварцевый резонатор обычной точности частотой 1 МГц.

Ключ SA1 – с фиксацией в обоих положениях.

Ключ SA2 – кнопка без фиксации в нажатом состоянии или ключ. Должна выдерживать напряжение 220 В и ток 5 А.

1.4.3 Описание принципа действия

При разработке принципа действия данного устройства, я решил отказаться от использования реального времени и контрольных точек. Разработка устройства по этому пути была бы неоправданно сложной и затратной. Поэтому я решил использовать принцип таймера и реализовать схему с использованием микроконтроллера AT90S1200.

Принцип действия предложенного устройства следующий: микросхема К176ИЕ12 представляет собой два счётчика. Первый – с коэффициентом деления 2¹⁵ с подключаемым внешним кварцевым резонатором. Он используется для генерации секундных импульсов. Второй – с коэффициентом деления 60. Используется для генерации минутных импульсов. Счётчики соединены так, что секундный сигнал с выхода первого поступает на вход второго.

Ввиду того, что микросхемы микроконтроллера и счётчика построены на разных типах логики, для согласования по току и напряжению, я использовал транзистор VT1. Это транзистор с индуцированным каналом, следовательно, микросхемы напрямую не соединены друг с другом. Выходной сигнал счётчика лишь коммутирует питание на вход микроконтроллера. Для этого можно использовать почти любой транзистор с индуцированным каналом n-типа. В режиме отсечки на входе микроконтроллера будет 0, в режиме насыщения – 1. В качестве этого транзистора предлагаю использовать КП303А. Этот же транзистор предлагаю использовать как ключ для включения реле.

Микроконтроллер с помощью программы обрабатывает входящий минутный сигнал и выдает импульс звонка, который коммутирует питание на реле с помощью транзистора VT2.

Реле в свою очередь коммутирует напряжение 220 В на звонки.

1.4.4 Расчёт потребляемой мощности

В соответствии с документацией, потребляемый микросхемой К176ИЕ12 ток составляет 25 мкА. При напряжении питания 9 В. Рассчитаем потребляемую мощность:

P = UI = 9 * 0,000025 = 0,000225 Вт.

Потребляемый ток микроконтроллера, в соответствии с технической документацией, в рабочем режиме составляет 0,3 мА. При напряжении питания 5 В. Рассчитаем мощность:

P = UI = 5 * 0,0003 = 0,0015 Вт.

Ток на резисторах R1-R16, R18-R24 незначителен, поэтому примем потребляемую ими мощность как 0,05 Вт.

Как было посчитано выше, потребляемая мощность на резисторе R17 составляет 0,1 Вт.

Итого потребляемая мощность схемы:

P = 0,05 + 0,000225 + 0,0015 + 0,1 = 0,151725 Вт.

1.5 Разработка программного обеспечения

Для разработки программного обеспечения был использован Ассемблер микроконтроллеров ATMEL серии AT90S, все команды которого изложены в Приложении 1.

Начальным этапом создания программного обеспечения стала разработка блок схемы будущей программы.

Рис. 3 Схема алгоритма программы

Для реализации заданного алгоритма, предлагаю использовать следующий текст программы:

ORG 0

JMP reset

RETI

reset:LDI R16,00h

LDI R17,00h

M1:CPI R17,06h

BREQ M2

LDI R18,01h

OUT PINB,R18

LDI R18,05h

OUT TCCR0,R18

LDI R18,00h

M3:IN R19,TCNT0

CPI R19,E0h

BRPL M3

LDI R19,00h

OUT TCNT0,R19

INC R3

BRSH M3

LDI R18,00h

OUT PINB,R18

M2:LDI R18,06h

OUT TCCR0,R18

LDI R18,00h

OUT TCNT0,R18

M4:IN R18,TCNT0

CPI R18,45d

BRNE M4

CPI R17,06h

BREQ M5

LDI R18,01h

OUT PINB,R18

LDI R18,05h

OUT TCCR0,R18

LDI R18,00h

M7:IN R19,TCNT0

CPI R19,E0h

BRPL M7

LDI R19,00h

OUT TCNT0,R19

INC R3

BRSH M3

LDI R18,00h

OUT PINB,R18

M5:LDI R18,06h

OUT TCCR0,R18

LDI R18,00h

OUT TCNT0,R18

M6:IN R18,TCNT0

CPI R18,10d

BRNE M6

INC R16

CPI R16,10d

BRNE M1

LDI R16,00h

LDI R19,00h

LDI R18,06h

OUT TCCR0,R18

LDI R18,00h

OUT TCNT0,R18

M8:IN R18,TCNT0

CPI R19,03h

BRNE M9

CPI R18,77d

BREQ M10

M9:CPI R18,FFh

BRNE M8

INC R19

LDI R18,00h

OUT TCNT0,R18

JMP M8

M10: INC R17

CPI R2,07h

BRNE M1

LDI R2,00h

JMPM1

2. КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ

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 10х10 см.

2.2 Выбор способы 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

3. ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

В данном разделе будет рассчитана стоимость изготовления устройства для автоматической подачи звонков 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 = S Н i * Ц i ,

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

2. Расчет затрат на покупные комплектующие изделия и полуфабрикаты:

Ск = S (К i * Ц i ,)

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

3. Расчет тарифной заработной платы производственных рабочих:

ЗПтар = S (Сч _ij * Т e_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.;

Табл. 4 Тарифная заработная плата.

4. Расчет основной заработной платы производственных рабочих:

ЗПосн = ЗПтар + Пр,

где ЗПосн — основная заработная плата производственных рабочих, руб.;

Пр — сумма премии, руб.

ЗПосн = 11635*1,3 = 15126 руб.

5. Расчет дополнительной заработной платы производственных рабочих ( ЗПдоп):

ЗПдоп = ЗПосн * 9,6 / 100,

где 9,6 - % дополнительной зарплаты по предприятию.

ЗПдоп = 15126*9,6/100 = 1452 руб.

6. Расчет налогов и отчислений от заработной платы производственных рабочих (Озп):

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

б) отчисления по обязательному страхованию – 0,28 %.

Озп = 0,378* (ЗПосн + ЗПдоп)

Озп = 0,3528*(1452+15126) = 5849 руб.

7. Итого прямые затраты (Зпр):

Зпр = М + ЗПосн + ЗПдоп + Озп

Зпр = 1500+45800+15126+1452+5849 = 69727 руб

8. Расчет накладных расходов (Нр):

Нр = 15126 *165,1/100 = 24958 руб

9. Калькуляция себестоимости проектируемого устройства,

Расчет отпускной цены проектируемого устройства

Табл. 5 Калькуляция

Из произведенных ниже расчётов стоимости изготовления, очевидно, что предложенное устройство обладает конкурентоспособной ценой в условиях рыночной экономики, при промышленном производстве. При внедрении устройства автоматической подачи звонков в серийное производство, себестоимость его изготовления может быть снижена, за счёт экономии материалов и более низких цен на комплектующие при оптовой закупке.

4. ОХРАНА ТРУДА.

Ниже изложена типовая инструкция по охране труда при выполнении паяльных работ.

4.1 Общие требования безопасности

4.1.1 К выполнению работ по пайке паяльником допускаются работники в возрасте не моложе 18 лет, прошедшие обучение, инструктаж и проверку знаний по охране труда, освоившие безопасные методы и приемы выполнения работ, методы и приемы правильного обращения с приспособлениями, инструментами и грузами.

4.1.2 Работники, выполняющие пайку паяльником, должны иметь II группу по электробезопасности.

4.1.3 В случае возникновения в процессе пайки паяльником каких-либо вопросов, связанных с ее безопасным выполнением, работник должен обратиться к своему непосредственному или вышестоящему руководителю.

4.1.4 При пайке паяльником на работника могут воздействовать опасные и вредные производственные факторы:

· повышенная загазованность воздуха рабочей зоны парами вредных химических веществ;

· повышенная температура поверхности изделия, оборудования, инструмента и расплавов припоев;

· повышенная температура воздуха рабочей зоны;

· пожароопасность;

· брызги припоев и флюсов;

· повышенное значение напряжения в электрической цепи, замыкание которой может произойти через тело работника.

4.1.5 Работники, занятые пайкой паяльником, должны обеспечиваться средствами индивидуальной защиты.

4.1.6 Работы с вредными и взрывопожароопасными веществами при нанесении припоев, флюсов, паяльных паст, связующих и растворителей должны проводиться при действующей общеобменной и местной вытяжной вентиляции. Системы местных отсосов должны включаться до начала работ и выключаться после их окончания. Работа вентиляционных установок должна контролироваться с помощью световой и звуковой сигнализации, автоматически включающейся при остановке вентиляции.

4.1.7 Паяльник должен проходить проверку и испытания в сроки и объемах, установленных технической документацией на него.

4.1.8 Кабель паяльника должен быть защищен от случайного механического повреждения и соприкосновения с горячими деталями.

4.1.9. Рабочие места обжига изоляции с концов электропроводов (жгутов) должны быть оборудованы местной вытяжной вентиляцией. Работа по обжигу изоляции без применения работниками защитных очков не допускается.

4.1.10 Для местного освещения рабочих мест при пайке паяльником должны применяться светильники с непросвечивающими отражателями. Светильники должны располагаться таким образом, чтобы их светящие элементы не попадали в поле зрения работников.

4.1.11 На рабочем месте должны быть емкости с нейтрализующими жидкостями для удаления паяльных флюсов, содержащих фтористые и хлористые соли, в случаях их попадания на кожу работника.

4.1.12 На участках пайки паяльником на полу должны быть положены деревянные решетки, покрытые диэлектрическими ковриками.

4.1.13 Рабочие поверхности столов и оборудования на участках пайки паяльником, а также поверхности ящиков для хранения инструментов должны покрываться гладким, легко очищаемым и обмываемым материалом.

4.1.14 Использованные при пайке паяльником салфетки и ветошь, должны собираться в специальную емкость, удаляться из помещения по мере их накопления в специально отведенное место.

4.1.15 Работник, занятый пайкой паяльником, немедленно извещает своего непосредственного или вышестоящего руководителя о любых ситуациях, угрожающих жизни и здоровью людей, о каждом несчастном случае, происшедшем на производстве, или об ухудшении состояния своего здоровья, в том числе о проявлении признаков острого профессионального заболевания (отравления).

4.2 Требования безопасности перед началом работы

Перед началом работы необходимо:

4.2.1 Осмотреть рабочее место, привести его в порядок, освободить проходы и не загромождать их.

4.2.2 Осмотреть, привести в порядок и надеть средства индивидуальной защиты.

4.2.3 При пользовании паяльником:

· проверить его на соответствие классу защиты от поражения электрическим током;

· проверить внешним осмотром техническое состояние кабеля и штепсельной вилки, целостность защитного кожуха и изоляции рукоятки;

· проверить на работоспособность встроенных в его конструкцию отсосов;

· проверить на работоспособность механизированную подачу припоя в случаях ее установки в паяльнике.

4.2.4 Включить и проверить работу вентиляции.

4.2.5 Проверить наличие и исправность:

· ограждений и предохранительных приспособлений;

· токоведущих частей электрической аппаратуры (пускателей, трансформаторов, кнопок и других частей);

· заземляющих устройств;

· средств пожаротушения.

4.2.6 Проверить освещенность рабочего места. Напряжение для местного освещения не должно превышать 50В.

4.3 Требование безопасности при выполнении работ

Во время работы необходимо:

4.3.1 Содержать рабочее место в чистоте, не допускать его загромождения.

4.3.2 При выполнении работ соблюдать принятую технологию пайки изделий.

4.3.3 Паяльник, находящийся в рабочем состоянии, устанавливать в зоне действия местной вытяжной вентиляции.

4.3.4 Паяльник на рабочих местах устанавливать на огнезащитные подставки, исключающие его падение.

4.3.5 Нагретые в процессе работы изделия и технологическую оснастку размещать в местах, оборудованных вытяжной вентиляцией.

4.3.6 При пайке крупногабаритных изделий применять паяльник со встроенным отсосом.

4.3.7 Для перемещения изделий применять специальные инструменты (пинцеты, клещи или другие инструменты), обеспечивающие безопасность при пайке.

4.3.8 Сборку, фиксацию, поджатие соединяемых элементов, нанесение припоя, флюса и других материалов на сборочные детали проводить с использованием специальных приспособлений или инструментов, указанных в технологической документации.

4.3.9 Излишки припоя и флюса с жала паяльника снимать с применением материалов, указанных в технологической документации (хлопчатобумажные салфетки, асбест и другие).

4.3.10 Пайку паяльником в замкнутых объемах проводить не менее чем двумя работниками. Для осуществления контроля безопасного проведения работ один из работников должен находиться вне замкнутого объема. Работник, находящийся в замкнутом объеме, кроме спецодежды должен применять: защитные каски (полиэтиленовые, текстолитовые или винипластовые), электрозащитные средства (диэлектрические перчатки, галоши, коврики) и предохранительный пояс с канатом, конец которого должен находиться у наблюдающего вне замкнутого объема.

4.3.11 Пайку паяльником в замкнутых объемах проводить паяльником с напряжением не выше 12 В и при непрерывной работе местной приточной и вытяжной вентиляции.

4.3.12 Пайку малогабаритных изделий в виде штепсельных разъемов, наконечников, клемм и других аналогичных изделий производить, закрепляя их в специальных приспособлениях, указанных в технологической документации (зажимы, струбцины и другие приспособления).

4.3.13 Во избежание ожогов расплавленным припоем при распайке не выдергивать резко с большим усилием паяемые провода.

4.3.14 Паяльник переносить за корпус, а не за провод или рабочую часть. При перерывах в работе паяльник отключать от электросети.

4.3.15 При нанесении флюсов на соединяемые места пользоваться кисточкой или фарфоровой лопаточкой.

4.3.16 При проверке результатов пайки не убирать изделие из активной зоны вытяжки до полного его остывания.

4.3.17 Изделия для пайки паяльником укладывать таким образом, чтобы они находились в устойчивом положении.

4.3.18 На участках пайки паяльником, не производить прием и хранение пищи, а также курение.

4 .4 Требования безопасности при окончании работы

По окончании работы необходимо:

4.4.1 Отключить от электросети паяльник, пульты питания, освещение.

4.4.2 Отключить местную вытяжную вентиляцию.

4.4.3 Неизрасходованные флюсы убрать в вытяжные шкафы или в специально предназначенные для хранения кладовые.

4.4.4 Привести в порядок рабочее место, сложить инструменты и приспособления в инструментальный ящик.

4.4.5 Снять спецодежду и другие средства индивидуальной защиты и повесить их в специально предназначенное место.

4.4.6 Вымыть руки и лицо теплой водой с мылом, при возможности принять душ.

4.5 Требование безопасности в аварийных ситуациях.

В аварийных ситуациях необходимо:

4.5.1 При обнаружении неисправной работы паяльника отключить его от питающей электросети и известить об этом своего непосредственного или вышестоящего руководителя.

4.5.2 При травмировании, отравлении и внезапном заболевании работника оказать ему первую (доврачебную) помощь и, при необходимости, организовать доставку в учреждение здравоохранения.

4.5.3 При поражении электрическим током работника принять меры к скорейшему освобождению пострадавшего от действия тока.

4.5.4 При возникновении пожара:

· прекратить работу;

· отключить электрооборудование;

· сообщить непосредственному или вышестоящему руководителю о пожаре;

· сообщить о пожаре в пожарную охрану;

· принять по возможности меры по эвакуации работников, тушению пожара и сохранности материальных ценностей.

5. ЭНЕРГО- И МАТЕРИАЛОСБЕРЕЖЕНИЕ

Рыночная экономика требует максимально эффективного использования материальных ресурсов и энергии. Чтобы повысить экономическую привлекательность моего устройства, я применил следующие технические и проектировочные методы:

1. Оптимизировал конструкцию устройства в соответствии с поставленной задачей, максимально упростив его изготовление, использовал минимально необходимое количество деталей.

2. В процессе конструирования, применил микросхемы КМОП-логики вместо ТТЛ. Тем самым снизил энергопотребление.

3. Минимизировал использование материалов, путей максимально компактной разводки печатной платы.

4. В процессе проектирования отказался от индикации, тем самым сэкономил материальные и энергоресурсы.

6. ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

При современном уровне развития радиоэлектронной промышленности одной из острых экологических проблем является защита окружающей среды от токсического воздействия отходов химико-гальванических процессов, в том числе стоков травления печатных плат.

На предприятиях электронной промышленности, где производится изготовление печатных плат травлением металлического проводящего слоя, созданы специальные установки и комплексы с применением локальных малоотходных технологий, основное предназначение которых - постадийное извлечение ценных металлокомпонентов, восстановление отработанных травительных растворов для дальнейшего повторного использования в технологическом цикле, а также вторичное использование очищенной промывной воды. Это позволяет решить одновременно две проблемы: происходит минимизация утилизируемых материалов и экономия на закупке средств для приобретения новых химических компонентов.

Весь процесс утилизации должен осуществляется в соответствии с разработанной нормативно-технической документацией: "Временным технологическим регламентом по производству" и "Техническими условиями на товарные продукты".

В непромышленных условиях в качестве травителя для плат наибольшее распространение получил раствор хлорного железа (FeCl3). Эта соль в водном растворе окисляет медь и способствует ее отделению от основы-диэлектрика печатной платы. Концентрация используемого раствора 400 г/л, рабочая температура до 35° С. Несмотря на то, что этот раствор достаточно популярен, у него есть один большой недостаток - он не поддается регенерации, т.е. восстановлению в обычных непромышленных условиях. Поэтому необходимо применять ряд операций для подготовки к утилизации отработанного химического раствора. Идеальным способом является нейтрализация остатков производства щелочью (лучше гашеной известью). После нейтрализации жидкую часть можно вылить в канализацию при изрядном разбавлении обычной водой - в таких количествах она не поспособствует засолению почв. А твердую надо высушить, и хорошо прокалить. Получившийся продукт будет достаточно химически инертен и не представляет опасности для окружающей среды.

Итак, нейтрализация проводится с применением химических элементов в следующей пропорции: на моль хлорного железа (162 г) требуется три моля извести (171 г). То есть примерно, сколько по весу хлорного железа, столько и извести. Реакция будет проходить с выделением большого количества тепла, поэтому известь нужно добавлять постепенно. И еще будет выделяться некоторое количество газа (углекислого), так как в извести обязательно будет карбонат, поглощающий газ CO2 из воздуха. Только применение таких операций позволит минимизировать оказываемые при утилизации отработанных растворов воздействия на окружающую среду.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В заключении данного дипломного проекта, хочу отметить, что все поставленные задачи были решены с максимальной экономией технических, трудовых, материальных ресурсов. Предложенный вариант обладает широким спектром преимуществ перед своими аналогами и, безусловно, с легкостью может быть запущен в серийное производство. Уверен, что предложенное решение сможет достойно конкурировать на рынке.

В процессе дипломного проектирования я проявил полученные мною в процессе обучения знания, решил поставленную передо мной задачу и подтвердил свою квалификацию как техника-электроника.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Цифровые интегральные микросхемы: Справочник./М.И. Богданович, И.Н. Грель и др. – Мн.: Беларусь, 1991.

2. В.В. Фролов. Язык радиосхем – М.: Радио и связь, 1988.

3. Справочная книга радиолюбителя-конструктора/А.А Бокуняев, Н.М. Борисов, Р.Г. Варламов и др.;Под ред. Н.И.Чистякова. – М.: Радио и связь, 1990

4. Сайт www.gaw.ru

5. Сайт www.atmel.ru

6. Сайт www.shema.ru

7. Сайт www.schem.ru

8. Сайт www.redair.narod.ru

9. Сайт www.diagram.com.ua

10. Сайт www.radiotexnika.ru

11. Сайт www.radiochainik.narod.ru

12. Сайт www.gelezo.com

13. Сайт www.qrz.ru

14. Сайт www.brgu.ru

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Команды Ассемблера микроконтроллеров серии AT90S производства компании ATMEL

Ассемблер не различает регистр символов. Операнды могут быть таких видов:

- Rd: Результирующий (и исходный) регистр в регистровом файле

- Rr: Исходный регистр в регистровом файле

- b: Константа (3 бита), может быть константное выражение

- s: Константа (3 бита), может быть константное выражение

- P: Константа (5-6 бит), может быть константное выражение

- K6; Константа (6 бит), может быть константное выражение

- K8: Константа (8 бит), может быть константное выражение

- k: Константа (размер зависит от инструкции), может быть константное выражение

- q: Константа (6 бит), может быть константное выражение

- Rdl:R24, R26, R28, R30. Для инструкций ADIW и SBIW

- X,Y,Z: Регистры косвенной адресации (X=R27:R26, Y=R29:R28, Z=R31:R30)