Тенденции развития охранных GSM-систем

Обзор охранных систем автомобиля с передачей данных по GSM-каналу связи, их достоинства и недостатки. Актуальность создания отечественной охранной системы для автомобиля "Гранта". Описание алгоритма работы охранной системы, расчет ее себестоимости.

Рубрика Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Вид дипломная работа
Язык русский
Дата добавления 27.11.2012
Размер файла 2,2 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

PWRDN

Цифровой

Выбор микросхемы вспомогательного контроллера

RFVCO

Цифровой

Локальный частотный сигнал

(демодулятора) для преобразования

в делителе частоты

RXON1

Цифровой

Сигнал включения приема GSM 900

RXON2

Цифровой

Сигнал включения приема DCS 1800

RAMCS

Цифровой

Сигнал выбора ОЗУ

ROMCS

Цифровой

Сигнал выбора ПЗУ

TXON1

Цифровой

Сигнал включения передачи

TXVCO

Цифровой

Промежуточно-модулированный

сигнал для передачи на трансмиттер

TX1GSM900

Аналоговый

Радиосигнал трансмиттера (GSM 900)

TX2GSM1800

Аналоговый

Радиосигнал трансмиттера (DCS 1800)

TSPDI

Цифровой

Обратные данные PLL (Phase Look Loop)

UI

Цифровой

Позитивный сигнал передачи в фазе модулятора

UIx

Цифровой

Негативный сигнал передачи в фазе

модулятора

UQ

Цифровой

Позитивный сигнал передачи

квадратурной фазы модулятора

UQx

Цифровой

Негативный сигнал передачи

квадратурной фазы модулятора

VSEL

Цифровой

Строб обратных данных PLL

VBAT

Аналоговый

Напряжение аккумуляторной батареи 3,6 В

VSVCO

Аналоговый

Напряжение питания генератора частот

IFVCO и RFVCO

VSRF

Аналоговый

Напряжение питания ресивера

VSVCXO

Аналоговый

Напряжение питания генератора тактов

VSTX

Аналоговый

Напряжение питания трансмиттера

VCC

Аналоговый

Напряжение питания ОЗУ 3,6 В

VDSP

Аналоговый

Напряжение питания микроконтроллера

2,8 В

VCXOGND

Аналоговый

Земля генератора тактов

Принципиальные схемы, изображенные на рис.2.2 - рис.2.6, составлены в соответствии со схемами базовой модели сотового телефона Panasonic GD30. Описание элементов в соответствии с рисунками приведено в табл.2.3.

Таблица 2.3 - Описание элементов охранной системы автомобиля в сети GSM

Рисунок схемы

Обозначение

Наименование

Краткое описание

1

2

3

4

Рис.12

DD

UY76102 GEMINI 0.18м

16-и разрядный микроконтроллер, имеет 3 синхронных последовательных порта и специализированные порты PLL. Напряжения питания 2,8В, тактовая частота до 16 МГц (применение частоты 13 МГц обусловлено тем, что остальные частоты получаются как производные от 13 МГц)

C

F1G1A104A012 - 10В-100нф-10%

Чип конденсатор SMD CASE

Рис.13

DD1

C1CB00000746 VEGA 3E

Контроллер ППЧ (аналоговые входы/выходы, повышенная нагрузочная способность)

C1-C3

F1G1A104A012 - 10В-100нФ-10%

Чип конденсаторы SMD CASE

C4

F1H1A4740005 - 10В-470нф-10%

Чип конденсатор SMD CASE

R1, R2

ERJ2GEJ104X - 0.0625-100Ом-5%

Чип резисторы SMD 1005

R3

ERJ2GEJ102X - 0.0625-1кОм-5%

Чип резистор SMD 1005

R4

ERJ2GEJ223X - 0.0625-22кОм-5%

Чип резистор SMD 1005

Рис.14

DD1

GT28F160B3TA

FLASH

Микросхема памяти - 2Мбайт 16-и разрядное ПЗУ; 64Кбайт 8-и разрядное быстродействующее ОЗУ

C1

F3E0J1060006 - 6.3В-10мф-10%

Чип конденсатор SMD CASE

C2

F1H1A4740005 - 10В-470нф-10%

Чип конденсатор SMD CASE

C3

F1G1A104A012 - 10В-100нФ-10%

Чип конденсатор SMD CASE

R1

ERJ2GEJ103X - 0.0625-10кОм-5%

Чип резистор SMD 1005

R2

ERJ2GE0R00X JUMPER 1A

Перемычка SMD 1005

Рис.15

VD1-VD18

B3ABB0000066

16-28mcd 2.2V

Светодиоды (VD3,VD5 - красные, VD7, VD10 - желтые, VD12 - синий, остальные зеленые)

C1

ECUE1H100DCQ - 50В-10пФ±0.5пФ

Чип конденсатор SMD 2012

R1-R18

D0GB151JA002 - 0.125-150Ом-5%

Токоограничивающие резисторы SMD 1608

Рис.16

SB1-SB12

Механическая клавиатура 4х3 устанавливается на печатную плату клавиатуры с контактными площадками для кнопок

2.3 Описание алгоритма работы охранной системы автомобиля с передачей данных по GSM каналу связи

Блок-схема алгоритма работы охранной системы автомобиля с передачей данных по GSM каналу связи изображен на рис.2.7 - 2.9 Основным принципом построения алгоритма был принцип универсальности, то есть охранной системы автомобиля с передачей данных по GSM каналу связи рассчитано на работу в различных системах радионавигации в сети GSM, а так же охватывает широкий спектр возможных услуг в области навигации. Это условие накладывает определенные требования, предъявляемые к системе. В частности это относительно большой объем микросхемы ПЗУ, адресное пространство которой позволяет запоминать необходимое для полного функционирования охранной системы программное обеспечение.

Алгоритм, приведенный в данном дипломном проекте, детально не отображает работу всех процедур, функций и блоков программы, прошиваемой в ПЗУ. Это обусловлено тем, что, как правило, процедуры организации связи могут быть различными для разных сетей GSM (роуминг осуществляется различными фирмами), тогда как основная последовательность действий устройства остается неизменной. Но это условие не означает, что устройство не сможет работать в различных сетях GSM, так как в этом случае все зависит от программных блоков связи и не зависит от аппаратной части устройства.

Алгоритм на рис.2.7 - 2.9 функционирует следующим образом. При включении охранной системы автомобиля с передачей данных по GSM каналу связи запускается программа начальных проверок (проверяются основные узлы охранной системы и состояние блока датчиков автомобиля и исполнительных устройств охранной системы). В случае если устройство не работает или разряда аккумулятора загорается красный индикатор "Разряд батареи" и дальнейшая работа устройства не возможна. Если все проверки пройдены, загорается зеленый индикатор "Питание включено". Далее запускается блок подготовки данных для запроса БС. Затем осуществляется радио-запрос на обслуживание БС (транслируется кадр запроса, получается ответ от БС: разрешение доступа, порядок использования частот, маска временных интервалов, определение каналов связи, качество связи и т.д.). БС в свою очередь анализирует полученный запрос (кто вызвал, когда вызвал и т.д.) и соответствующим образом использует полученные данные. Если ответ от БС не получен загорается желтый индикатор "БС не отвечает”, и далее следует блок программы повторного запроса (переход на другую частоту, усиление мощности передатчика и т.д.). Когда ответ от БС получен, запускается блок обработки полученных данных (формируются дальнейшие действия устройства: порядок передачи и получения данных). Если доступ на связь с БС запрещен (устройство украдено, отключено из-за не уплаты и др.) высвечивается красный индикатор "Запрет доступа" и дальнейшая работа прекращается. В случае разрешения доступа происходит переход к блоку получения параметров ТА от ближайших базовых станций. Это необходимо для того, чтобы предварительно определить примерное местонахождение передатчика (с точностью до 500 м). Эта подпрограмма осуществляет запрос на обслуживание ближайшим БС и анализирует полученные ответы, в частности определяются задержки пришедших от различных БС сигналов, и выбираются четыре минимальных параметра ТА (увеличение ТА на единицу означает удаление на 500 м) для последующей отправки обслуживающей БС. После отправки этих параметров БС, которая обслуживает устройство, зная параметры ТА относительно передатчика других привязанных на местности БС, может примерно определить область на местности, где находится автомобиль. Далее запускается подпрограмма подготовки опроса блока датчиков охранной системы автомобиля. Так же запускается счетчик времени. Это необходимо для того, чтобы по истечении определенного интервала (как правило, 3-5 минут) снова установить связь с БС для осуществления эстафетной передачи (hand over), когда передатчик перемещается на местности и может обслуживаться другой БС. Когда происходит срабатывание одного из датчиков охранной системы, запускается подпрограмма опроса состояния всей системы в целом (анализируются все датчики и исполнительные устройства охранной системы автомобиля), Это необходимо для оценки сложившейся ситуации и выработки управляющего действия, при этом формируется запрос сигнала на БС и выполнить алгоритм определения местоположения автомобиля. Затем охранной системы автомобиля с передачей данных по GSM каналу связи передает запрос о помощи БС, в котором несется информация о виде (видах) сложившейся ситуации (срабатывание сигнализации) и причиной повлекшей это срабатывание. Ответ, полученный от БС, несет информацию о способе радионавигации. Если способа нет в памяти охранной системы, то осуществляется повторный запрос БС. Охранная система и БС производят обмен необходимыми данными, а информация, полученная БС, обрабатывается и отправляется владельцу автомобиля.

Рисунок 2.7 - Блок-схема алгоритма работы охранной системы автомобиля с передачей данных по GSM каналу связи (часть 1)

Рисунок 2.8 - Блок-схема алгоритма работы охранной системы автомобиля с передачей данных по GSM каналу связи (часть 2)

Рисунок 2.9 - Блок-схема алгоритма работы охранной системы автомобиля с передачей данных по GSM каналу связи (часть 3)

2.4 Расчет активного фильтра канала измерения вибрации (датчик удара) охранной системы автомобиля

Используем фильтры с нижней и верхней частотами среза <10 и >100 Гц. Фильтр должен обеспечивать гарантированное затухание 40дБ на граничных частотах 15 и 90 Гц.

Низкочастотные фильтры легко реализовать с помощью операционных усилителей, резисторов, конденсаторов и обеспечить характеристики, сравнимые с соответствующими характеристиками LC-фильтров. Удовлетворительные характеристики фильтры на операционных усилителях обеспечивают и в области сверхнизких частот, где использование LC-фильтров принципиально невозможно. Поскольку в активных фильтрах полностью исключается использование катушек индуктивности, это позволяет обеспечить уменьшение их стоимости и ограничить размеры, особенно на низких частотах.

По условию задания фильтры - подавляют компоненты спектра внутри заданной полосы, называемой полосой задержания, и пропускает без искажений частоты вне этой полосы. АЧХ режекторного фильтра представлена на рис.2.10.

Рисунок 2.10 - АЧХ режекторного фильтра

Расчет фильтра:

Находим отношение верхней и нижней граничных частот

Fc:

Поскольку отношение верхней и нижней граничных частот равно 10, то данный фильтр рассчитывается как широкополосный.

Полученные схемы включаются в параллельную цепь. Структурная схема фильтра рис 2.11.

Рисунок 2.11 - Структурная схема фильтра

Примем: ФНЧ - частота среза полосы пропускания 10 Гц, граничная частота полосы задержания 15Гц на уровне 40дБ;

ФВЧ - частота среза полосы пропускания 100 Гц, граничная частота полосы задержания 90Гц на уровне 40дБ.

Расчет произведем отдельно для ФНЧ и ФВЧ.

Вычисляем крутизну АЧХ отдельно для ФНЧ и ФВЧ.

Для ФНЧ ,

а для ФВЧ

Выбираем тип АЧХ фильтра, удовлетворяющий одновременно требованиям ФНЧ и ФВЧ. Из рисунка 2.12 по кривым затухания находим, что схема нормированного фильтра Баттерворта второго порядка () обеспечивает затухание более 40 дБ при и ,

Рисунок 2.12 - Кривые затухания фильтров Баттерворта

Значения параметров элементов приведены в таблице 2.2

Таблица 2.2 - Параметры нормированного ФНЧ Баттерворта

Данные из таблицы 2.2 для ФНЧ: Ф, Ф, Ом

Рисунок 2.13 - Фильтр низкой частоты

Схема нормированного ФВЧ получена из схемы ФНЧ Баттерворта второго порядка путем замены резисторов на конденсаторы емкостью , а конденсаторов - на резисторы сопротивлением .

В результате, получим значения нормированного ФВЧ:

Ом; Ом, а емкость конденсаторов Ф

Рисунок 2.14 - Фильтр высокой частоты

Проведем масштабирование обоих фильтров по частоте и импедансу, чтобы обеспечить выполнение условий по частотам среза и уровню импеданса по формуле: FSF = x Fc.

Частотный масштабный множитель для ФНЧ:

FSF = 2р x 10 = 62,8

а для ФВЧ

FSF = 2р x 100 = 628

Приняв , умножим сопротивление всех резисторов на , а емкость всех конденсаторов поделим на Z x FSF, используя в каждом фильтре соответствующий ему множитель .

Операции масштабирования по частоте и импедансу объединяются и вычисление параметров производится по формулам:

;

R' = R x Z,

где штрихом обозначены параметры масштабированной схемы в отличие от параметров нормированного фильтра.

ФНЧ

мкФ

мкФ

кОм

кОм

ФВЧ

мкФ

мкФ

Ом

Ом

Схема фильтра представлена на рисунке 2.15.

Рисунок 2.15 - Электрическая схема фильтра

Операционный усилитель в фильтре НЧ и в фильтре ВЧ используется в качестве повторителя напряжения с единичным усилением в полосе пропускания.

Добротность фильтра НЧ и фильтра ВЧ вычисляется по следующим уравнениям:

ФНЧ ;

ФВЧ ,

Где .

Добротность ФНЧ равна

Добротность ФВЧ равна

Из условия, что точность измерения гармоник равна 5%, значения добротности фильтров могут быть в пределах:

для ФНЧ от 0,6745 до 0,7455;

для ФВЧ от 75,24 до 83,16.

3. Конструкторско-технологическая часть

Разработанная охранная система автомобиля с передачей данных по GSM каналу связи направлена на работу в условиях постоянной близости с пользователем, и должно обладать компактностью и высокой надежностью. В то же время принципиальная схема устройства включает в себя более 350 элементов. Поэтому в подобных изделиях при изготовлении печатной платы применяют только поверхностно монтируемые элементы (SMD - Surface Mounting Device) и технологию поверхностного монтажа (SMT - Surface Mounting Technology). На данный момент широкое применение получили только две технологии монтажа компонентов на печатные платы - это PTH (Pin Through Hole - установка компонентов в монтажные отверстия) и SMT. У каждой из этих технологий есть свои достоинства и недостатки. Использование SMD компонентов вместо традиционных, монтируемых в отверстия, позволило заметно сэкономить в размерах, значительно понизить стоимость затрат на установку и тестирование. SMT технология по сравнению с PTH имеет следующие преимущества:

меньшие размеры компонентов приводят к уменьшению размеров плат, что уменьшает себестоимость. Типичное SMT преобразование уменьшает пространство на плате до 30 % размера за счет отсутствия отверстий.

большее количество функциональных возможностей для размера платы.

компоненты могут легко размещаться с обеих сторон печатной платы, что увеличивает плотность размещения.

меньший размер изделия и вес снижают издержки на упаковку и увеличивают оборачиваемость на рынке.

меньшая масса и более низкий профиль изделия улучшают вибро и ударопрочные свойства.

некоторые новые компоненты доступны только в SMD модулях.

автоматическая сборка SMT компонентов потенциально уменьшает полные издержки производства.

SMT пайка имеет более высокий потенциал, чем пайка волной SMD или PTH компонентов. Пайка волной все еще считается надежным процессом, но она уступает по количеству дефектов.

3.1 Расчет площади печатной платы

Полная площадь печатной платы рассчитана по формуле (3.1).

, (3.1)

где - площадь печатной платы;

k - коэффициент запаса по площади;

S УЭЛЕМ - суммарная площадь занимаемая элементами.

С целью облегчения теплового режима назначаем k = 3.

Из-за большого размера спецификации в таблице 3.1 для дискретных элементов поверхностного монтажа указаны не элементы, а только типы корпусов и их количество. Этой информации вполне достаточно для определения площади платы.

Таблица 3.1 - Установочные размеры элементов ПП

Наименование

Номенклатура

Кол-во

Si уст, ммІ

?Si уст, ммІ

Микросхема

B9Z000000019

COUP 1.747GHz

1

85,56

85,56

B9Z000000018

COUP 897.5 MHz

1

31

31

EFCH225MDQP1

FL IF 225MHz

2

31

62

J0E1417B0001

FL LC1412.5MHz

1

31

31

EFCH9418MTY2

FL RX GSM/PCN

1

78

78

SY76003A

DIPLEXER

1

62

62

TX76001A

TCVCXO 13MHz

1

166,14

166,14

C0DBAFC00007

REG 1.8V

1

54,25

54,25

C0DBFGG00001

REG WDT

1

31

31

C0EBD0000030

VOL DET

1

43,56

43,56

UY76102A

GEMINI 0.18u

1

31

31,0

C1CB00000746

BB/RF VEGA 3E

1

48,5

48,5

GT28F160B3TA

FLASH

1

31

31,0

GN01073B01MC

DUAL GSM/DCS

1

48,5

48,5

C1CB00000803

RF 2 GSM

1

62

62,0

UY76044A

VCO TX

1

66,5

66,5

C1CB00000711

DUAL BAND APC

1

54,25

54,25

C5CB00000023

DUAL GSM/DCS

1

31

31,0

C1CB00000794

MMIC AMP

1

48,5

48,5

C0DBAFC00004

REG 2.8V

2

31

62,0

C0DBZFC00006

2.75V 100mA

2

31

62,0

C1CB00000795

DUAL

1

62

62,0

UY76084A

VCO 520/540MHz

1

62

62,0

UY76043A

VCO RF

1

54,25

54,25

Корпус

1206

16

18,91

302,56

0805

27

2,5

67

0603

9

1,28

11,52

0402

74

0,5

37

0201

127

0,18

22,86

SMA

10

16,52

165,2

SOT-23

6

8,02

48,12

SOD-323

4

3,645

14,58

DPACK

2

61,31

122,62

Диод

TLUV5300

6

19,63

117,98

THG460

10

7,06

70,6

Кварцевый резонатор

HC-49SM

1

54

54

2402,05

После подстановки данных из таблицы 3.1 в формулу (3.1):

Рассчитаем минимальную длину печатной платы, исходя из соотношения сторон 3: 4:

.

При этом ширина платы должна быть не менее:

3.2 Технология изготовления печатной платы охранной системы автомобиля с передачей данных по GSM каналу связи

При наличии требуемого оборудования процесс перепайки и замены элементов на SMT платах проще, чем на PTH платах. За счет удобной подачи SMD интегральных схем, компоненты могут удаляться и заменяться неоднократно с той же самой платы без повреждения интегральной схемы или печатной платы, чего нельзя сделать с DIP интегральными схемами (ИС), имеющими более 40 выводов.

Технология SMT имеет следующие недостатки:

платы с SMT компонентами требуют специальной разработки и автоматизированного проектирования (CAD), с высокими требованиями к допускам и качеству печатной платы.

экономически оправданным методом применения SMT компонентов при изготовлении печатных плат является наличие оборудования автоматизации сборки.

ручная сборка практически не допустима.

применение обычного паяльника при ремонте SMT плат не допустимо.

любые технические изменения влекут за собой изменения расположения компонентов и требуют новых затрат, таких как изготовление нового трафарета для клея и т.п., что влечет за собой дополнительные расходы.

некоторые разработки требуют применения DIP компонентов. При сборке таких плат приходиться применять автоматическую установку PTH и SMT компонентов, что увеличивает издержки на выполнение дополнительных сборочных шагов.

Для повышения компактности устройства радионавигации, конструктивно, его принципиальные схемы выполнены в виде двух печатных плат: основная печатная плата - двухсторонняя печатная плата (ДПП) с монтажом элементов с обеих сторон платы; печатная плата клавиатуры (схема блока клавиатуры и блока индикации) - ДПП с монтажном элементов с одной стороны платы, содержащая контактные площадки для механической клавиатуры. Элементная база устройства радионавигации конструктивно состоит только из SMD компонентов, а сборка печатной платы осуществляется только по SMT технологии.

Технологический процесс изготовления печатной платы устройства позиционирования в сети GSM состоит из следующих стадий:

1) Проектирование рисунка печатной платы и сборочного чертежа, оформление соответствующей документации (в данном дипломном проекте проектирование осуществлялось с помощью пакета программных приложений P-CAD 2000 V15.1). Величина зазор-проводник составляет 0,2 мм - 0,2 мм, элементы схемы устанавливаются в узлах координатной сетки 0,4 мм. Трассировка печатных плат устройства радионавигации изображена на рис.21 - 24.

2) Входной контроль материалов (осуществляется по Гост 10316-78).

3) Резка на заготовки по заданному маршруту. Здесь и далее не указывается конкретное оборудование для технологических этапов изготовления печатной платы (ПП). Следует отметить, что изготовить платы устройства позиционирования в сети GSM можно только с помощью современного высокоточного оборудования. В качестве диэлектрического основания был выбран стеклотекстолит фольгированный с двух сторон, толщиной 1,5 мм.

Рисунок 3.1 - Трассировка печатных плат устройства радионавигации (сторона 1)

Рисунок 3.2 - Трассировка печатных плат устройства радионавигации (сторона 2)

4) Сверление отверстий. Для повышения качества сверления между заготовками ПП прокладывается алюминиевая фольга (или гетинакс). Для выхода сверла используется гетинакс толщиной 2.3 мм. Диаметр переходных отверстий (металлизированные) - 0,4 мм, диаметр отверстий для монтажа проводов (металлизированные) - 1 мм, диаметр монтажных отверстий (не металлизированные) - 3 мм.

5) Первичная металлизация отверстий. Химико-гальванический процесс с последующим наращиванием гальваническим способом до 4 мкм. Обеспечивает начальную металлизацию во всех отверстиях (если металлизация в каком-то отверстии не нужна, то это отверстие закрывается специальной пробкой).

6) Подготовка поверхности фольгированного диэлектрика: в данную операцию входят две подоперации, одна из них механическая обработка (это обработка с помощью абразивных материалов) и химическая (это обработка с помощью химикатов). На этом этапе заготовка очищается от грязи, окислов, жира и др. веществ.

7) Ламинирование - процесс нанесения на печатные платы пленочного фоторезиста. Эта пленка чувствительна к свету и позволяет выполнить печать и проявку панелей, используя фото-инструменты, которые определяют изображение печатных проводников на обеих поверхностях платы.

8) Экспонирование - заготовка с нанесенным защитным фоторезистом засвечивается через фотошаблон с переносом рисунка на фоторезист. Печать выполняется экспозицией панелей в ультрафиолетовом свете через фотошаблоны, прикрепленные к панели во время экспозиции. Интенсивность и время засветки выбирается таким, чтобы обеспечить достоверную копию изображения на фотошаблоне и гарантировать полную полимеризацию фоторезиста с тем, чтобы он не смылся при проявке и противостоял кислотной природе растворов, используемых в дальнейшем при металлизации медью, оловом и (или) никелем и золотом.

9) Проявление. Проявленный образ печатных проводников предстает на панели как области меди, не покрытые фоторезистом. Те участки панели, которые остались закрытыми под фоторезистом, не смогут подвергаться электрометаллизации, поэтому в дальнейшем дополнительным слоем меди и олова будут покрыты только области, освобожденные от фоторезиста при проявке. Этап заканчивается визуальным контролем правильности рисунка ПП и ретушью по фоторезисту.

10) Вторая металлизация. Сила тока и время цикла медной металлизации выбираются с тем, чтобы обеспечить нанесение необходимой толщины меди на стенки металлизированных сквозных отверстий. За медной металлизацией следует металлизация оловянно-свинцовым припоем.

11) Снятие фоторезиста. Химический процесс в щелочной среде в модульной линии. По окончании - визуальный контроль.

12) Травление. Покрытие, которое защищает участки проводников от вытравливания, представляет собой слой припоя, нанесенный по изображению проводников. После того, как фоторезист химически удаляется с панелей, они погружаются в травильную машину, где участки меди, незащищенные слоем припоя, подвергаются атаке реактива и вытравливаются, таким образом, оставляя на панели токопроводящие дорожки в соответствии с изображением на фотошаблоне. В технологическом процессе травления имеется понятие, известное как подтрав. В то время, когда впрыскиваемый реактив вытравливает открытые участки меди, достигая полной глубины медного слоя, он также немного подтравливает медь по бокам. То есть, реактив "съедает" медь, как в глубину, так и в ширину, и наиболее глубоко подтравливается верх трассы, а наименее - ее самая глубокая часть. Если взять срез такой медной трассы, мы могли бы увидеть что-то близкое к трапеции, с более широким основанием, лежащим на подложке платы. Ширина подтрава имеет величину примерно 70% от толщины медного слоя. Это явление ведет к зауживанию проводников.

13) Оплавление - процесс, во время которого припой нагревают до температуры плавления и дают ему равномерно растечься. В этом случае поверхность припоя принимает более блестящий вид вследствие большего размера зерна и становится менее подверженной окислению с течением времени. Важным свойством оплавления является устранение очень тонких наростов припоя на краю вытравленных проводников вследствие подтрава, описанного ранее. Если не выполнять этап оплавления, эти наросты припоя могут оторваться и образовать очень тонкие и незаметные токопроводящие дорожки в непредсказуемых местах платы, что совершенно нежелательно.

14) Этап зачистки поверхности перед нанесением припойной маски (припой в последствие наносится на контактные площадки для монтажа элементов).

15) Нанесение жидкой фоточувствительной маски.

16) Сушка маски. Инфракрасная сушка с активной вентиляцией для обеспечения равномерности покрытия.

17) Экспонирование.

18) Проявка.

19) Отвердение. Может применяться как ультрафиолетовое отвердение, так и термоотвердение (обеспечиваются более жесткие условия).

20) Подготовка поверхности для нанесения припоя. Защита планарных выводов, ламелей для покрытия никелем, палладием, золотом.

21) Нанесение и оплавление покрытия олово-свинец (ПОС). Выравнивание припоя осуществляется горячим воздухом. Наносится ПОС-61 толщиной 8.18 мкм.

22) Нанесение маркировки.

23) Покрытие ламелей и планарных площадок никелем, палладием, золотом.

24) Резка на единичные печатные платы (возможно после сборки).

25) Выходной контроль. Электрический тестовый контроль предусматривает проверку печатной платы на обрыв или короткое замыкание.

После процесса изготовления печатной платы следует технологический этап сборки, на котором электронные компоненты, входящие в состав устройства радионавигации, устанавливаются на печатную плату. Причем в отличие от PTH сборки, SMT технология в данном случае не допускает установку компонентов волной припоя. Поэтому при сборке устройства позиционирования следует применять один из следующих способов сборки: пайка расплавлением дозированного припоя в парогазовой фазе (ПГФ), пайка расплавлением дозированного припоя с инфракрасным (ИК) нагревом, лазерная пайка. Так же возможна установка некоторых компонентов на специальные токопроводящие клеи.

Пайка расплавлением дозированного припоя применима только к микросборкам с поверхностным монтажом. Процесс начинается с нанесения способом трафаретной печати припойной пасты на контактные площадки коммутационной платы. Затем на поверхность платы устанавливаются компоненты. В ряде случаев припойную пасту просушивают после нанесения, с целью удаления из ее состава летучих ингредиентов или предотвращения смещения компонентов непосредственно перед пайкой. После этого плата разогревается до температуры расплавления. В результате образуется паяное соединение между контактной площадкой платы и выводом компонента. Такая техника пайки применима к коммутационным платам без монтируемых в отверстия компонентов, т.е. с набором только поверхностно монтируемых компонентов любых типов. Метод пайки в парогазовой фазе является разновидностью пайки расплавлением дозированного припоя, в ходе которой пары специальной жидкости конденсируются на коммутационной плате, отдавая скрытую теплоту парообразования открытым участкам микросборки. При этом припойная паста расплавляется и образует галтель между выводом компонента и контактной площадкой платы. Когда температура платы достигает температуры жидкости, процесс конденсации прекращается, тем самым заканчивается и нагрев пасты. Повышение температуры платы, от ее начальной температуры (например, окружающей среды перед пайкой) до температуры расплавления припоя, осуществляется очень быстро и не поддается регулированию. Поэтому необходим предварительный подогрев платы с компонентами для уменьшения термических напряжений в компонентах и местах их контактов с платой. Температура расплавления припоя также не регулируется и равна температуре кипения используемой при пайке жидкости. Такой жидкостью является инертный фторуглерод. При использовании установки для пайки в ПГФ таких компонентов, как чип-конденсаторы и чип-резисторы, может возникнуть проблема, известная как "эффект опрокидывания компонента". Причина опрокидывания компонентов до конца не изучена, и универсальных средств для избежания этого в настоящее время не существует. Необходимо варьировать параметры процесса пайки до тех пор, пока не прекратится опрокидывание компонентов.

Процесс пайки компонентов, собранных на коммутационной плате, с помощью ИК-нагрева аналогичен пайке в ПГФ, за исключением того, что нагрев платы с компонентами производится не парами жидкости, а ИК-излучением. Основным механизмом передачи тепла, используемым в установках пайки с ИК-нагревом, является излучение. Передача тепла излучением имеет большое преимущество перед теплопередачей за счет теплопроводности и конвекции в описанных ранее методах, так как это единственный из механизмов теплопередачи, обеспечивающий передачу тепловой энергии по всему объему монтируемого устройства. Остальные механизмы теплопередачи обеспечивают передачу тепловой энергии только поверхности монтируемого изделия. В отличие от пайки в ПГФ, в процессе пайки с ИК-излучением скорость нагрева регулируется изменением мощности каждого излучателя и скорости движения транспортера с коммутационными платами. Поэтому термические напряжения в компонентах и платах могут быть снижены посредством постепенного нагрева микросборок. Основным недостатком пайки с ИК-нагревом является то, что количество энергии излучения, поглощаемой компонентами и платами, зависит от поглощающей способности материалов, из которых они изготовлены. Поэтому нагрев осуществляется неравномерно в пределах монтируемого устройства. Пайка кристаллоносителей без выводов или с J-образными выводами может оказаться невозможной в установках с ИК-нагревом, если компонент непрозрачен для ИК-излучения. В некоторых установках для пайки с ИК-нагревом вместо ламп ИК-излучения применяются панельные излучающие системы. В этом случае излучение имеет намного большую длину волны, чем излучение традиционных источников. Излучение такой излучающей системы не нагревает непосредственно микросборку, а поглощается технологической средой, которая в свою очередь передает тепло микросборке за счет конвекции. Этот способ пайки устраняет ряд недостатков, присущих традиционной пайке с ИК-нагревом, таких, как неравномерный прогрев отдельных частей микросборки и невозможность пайки компонентов в корпусах, непрозрачных для ИК-излучения. Панельные излучатели имеют ограниченный срок службы и обеспечивают намного меньшую скорость нагрева, чем традиционные источники ИК-излучения. Однако при их использовании может не потребоваться технологическая среда из инертного газа.

Лазерная пайка (пайка лучом лазера) не относится к групповым методом пайки, поскольку монтаж ведется по каждому отдельному выводу либо по ряду выводов. Однако бесконтактность приложения тепловой энергии позволяет повысить скорость монтажа до 10 соединений в секунду и приблизиться по производительности к пайке в паровой фазе и ИК излучением. По сравнению с другими методами лазерная пайка обладает рядом следующих преимуществ. Во время пайки печатная плата и корпуса элементов практически не нагреваются, что позволяет монтировать элементы, чувствительные к тепловым воздействиям. В связи с низкой температурой пайки и ограниченной областью приложения тепла резко снижаются температурные механические напряжения между выводом и корпусом. Выбор материала основания не является критическим.

Кратковременные действия тепла - 20.30 мс, резко снижаются толщина слоя интерметаллидов, припой имеет мелкозернистую структуру, что положительно сказывается на надежности печатной сборки (ПС). Установки лазерной пайки могут быть полностью автоматизированы, при этом, возможно, использовать данные САПР для печатных плат. Возможна пайка плат с высокой плотностью компоновки элементов, с размерами контактных площадок до 25 мкм, без образования перемычек на соседние соединения или их повреждения. При использовании хорошо просушенной паяльной пасты, выполненные с помощью лазерной пайки ПС, не образуют шариков припоя или перемычек, в результате чего отпадает необходимость применять паяльные маски. При использовании лазерной пайки нет необходимости в предварительном подогреве многослойной печатной платы, что обычно необходимо делать при пайке в паровой фазе для предотвращения расслоения платы. Не требуется также создавать какую-либо специальную газовую среду. Процесс пайки ведется в нормальной атмосфере без применения инертных газов.

Таким образом, выбор метода сборки печатной платы во многом зависит от требуемого качества конечного изделия, то есть устройства радионавигации. Не мало важным является вопрос о стоимости оборудования, применяемого при изготовлении устройства позиционирования в сети GSM. Поэтому необходимо проанализировать этот вопрос и выбрать наиболее оптимальный вариант. В любом случае необходимо применять оборудование для автоматической установки компонентов.

Машины для автоматической установки работают по трем основным принципам: поочередная, поочередно-одновременная и одновременная установка компонентов. В аппаратах поочередной установки один компонент все время устанавливается одной или двумя установочными головками. Поочередная установка, также может проводиться при помощи револьверной головки. В поочередно-одновременной установке несколько компонентов может быть установлено одновременно. Установочные машины одновременного типа, устанавливают все или возможно-большее количество компонентов за один раз.

Поочередные и поочередно-одновременные машины, также называются последовательными и их основное преимущество в гибкости настройки. Если машина поочередной установки оснащена револьверной головкой, скорость установки компонентов на печатную плату значительно возрастает. Эти машины могут устанавливать компоненты нескольких типов. Место установки компонента может быть легко изменено, а точность установки достаточно высока.

Машины одновременной установки компонентов значительно производительней. Скорость установки компонентов может достигать 300000 компонентов в час, однако эти машины не так просты и гибки в настройке. Если для изменения места установки компонента в машинах поочередного и поочередно-одновременного типа достаточно изменить программы, то для машины одновременной установки требуются значительные сложные механические изменения. Поэтому, эти машины используются, в основном, для особо больших партий изделий.

4. Экономическая часть

4.1 Понятие себестоимости

При производстве любой продукции неизбежны издержки, связанные с ее изготовлением и реализацией. Отражением уровня этих издержек или затрат является себестоимость производимых изделий. Себестоимость продукции представляет собой стоимостную оценку, используемых в процессе производства продукции природных ресурсов, сырья, материалов, топлива, энергии, основных фондов, трудовых ресурсов, а так же других затрат на ее производство и реализацию. В себестоимость продукции включаются: затраты, непосредственно связанные с производством продукции (работ, услуг), обусловленные технологией и организацией производства, включая затраты по контролю производственных процессов и качества выпускаемой продукции; затраты, связанные с использованием природного сырья; затраты на обслуживание производственного процесса; затраты по обеспечению нормальных условий труда и техники безопасности; затраты на подготовку и освоение производства; затраты, связанные с изобретательством и рационализацией; текущие затраты, вызванные содержанием и эксплуатацией фондов природоохранного назначения; затраты, связанные с управлением производством; затраты, связанные с подготовкой и переподготовкой кадров; выплаты, предусмотренные законодательством о труде, за не проработанное на производстве время; отчисления на государственное социальное страхование и пенсионное обеспечение, в государственный фонд занятости населения, отчисления по обязательному медицинскому и имущественному страхованию; платежи по кредитам банков в пределах ставки, установленной законодательством; затраты, связанные со сбытом продукции; затраты на воспроизводство основных производственных фондов износ по нематериальным активам; налоги, сборы и другие обязательные отчисления; другие виды затрат, включаемые в себестоимость продукции в соответствии с установленным законодательством порядком.

4.2 Затраты, включаемые в себестоимость

По методу включения в себестоимость, все затраты подразделяются на две группы: прямые и накладные (косвенные).

Прямыми являются те затраты, которые могут быть непосредственно рассчитаны и включены в себестоимость изготовления конкретного изделия. К прямым затратам относятся: затраты на сырье; затраты на основные и вспомогательные материалы; затраты на комплектующие, полуфабрикаты; основная и дополнительная заработная плата (с отчислениями на социальные нужды) основных производственных рабочих; затраты на ремонт и эксплуатацию оборудования.

Накладные затраты - это затраты, рассчитываемые накладным или бухгалтерским методом, т.е. путем начисления определенных процентов на основную заработную плату. Накладные (косвенные) расходы формируются в следующие группы; цеховые расходы; заводские расходы; внепроизводственные расходы, затраты на амортизацию оборудования. Цеховые расходы включают в себя износ малоценных инструментов и приспособлений, материалы для содержания производственного оборудования, энергию, топливо, газ, воду, пар для технологических целей, основную и дополнительную заработную плату (с отчислениями на социальные нужды), вспомогательных рабочих, обслуживающих оборудование и рабочие места. Кроме того, к цеховым расходам относятся: основная и дополнительная заработная плата (с отчислениями на социальные нужды) цехового управленческого персонала и вспомогательных рабочих, занятых на общепроизводственных и хозяйственных работах; расходы на материалы, топливо, энергию, воду для хозяйственных нужд цеха; амортизация и текущий ремонт производственных зданий цеха, малоценного хозяйственного инвентаря; транспортные расходы; расходы по производству опытов, испытаний и исследований; расходы по охране труда и технике безопасности, и некоторые другие. Общезаводские расходы включают в себя основную и дополнительную заработную плату (с отчислениями на социальные нужды) работников аппарата заводоуправления и служб общезаводского назначения, оплату командировок, канцелярские и почтово-телеграфные расходы, содержание и амортизация здания заводоуправления, а также зданий материальных складов завода, склада готовой продукции, заводских лабораторий, представительские расходы. К внепроизводственным расходам относятся затраты на стандартизацию и научно-исследовательские работы, расходы по освоению новых типов приборов (до начала их серийного выпуска), затраты на тару, упаковку, транспортировку готовой продукции и другие расходы, связанные с подготовкой продукции к реализации.

4.3 Расчет себестоимости охранной системы автомобиля с передачей данных по GSM каналу

При расчете себестоимости были использованы расчетные коэффициенты, приведенные в табл.4.1.

Таблица 4.1 Заданные коэффициенты

п. п.

Показатель

Обозначение

Численное

Значение

1

Коэффициент доплат за проработанное время

Кпр

35%

2

Коэффициент доплат за не проработанное время

Кдоп

15%

3

Коэффициент отчислений во внебюджетные фонды

Кф

35,6%

4

Коэффициент затрат на содержание оборудования

Коб

215%

5

Коэффициент цеховых расходов

Кцех

45%

6

Коэффициент общезаводских расходов

Кзав

52%

7

Коэффициент внепроизводственных затрат

Квнепр

10%

Расчет затрат на основные материалы, а так же на покупные комплектующие и полуфабрикаты был проведен в табл.4.2 и 4.3 Все цены на материалы и комплектующие брались в соответствии с оптовыми ценами фирм распространителей в нашей стране. Цены на электронные компоненты соответствуют ценам при партиях более 4000 штук. Общие затраты вычислялись путем суммирования цены и стоимости транспортно заготовительных расходов (ТЗР). Коэффициент ТЗР был принят равным КТЗР = 2,5%. Расчет основной заработной платы основных производственных рабочих приведен в табл.4.4.

Таблица 4.2 Расчет затрат на основные материалы

п. п.

Наименование

Цена, руб.

Норма расхода

Сумма, руб.

ТЗР

Общие затраты, руб.

%

Руб.

1

Текстолит фольгированный

Двусторонний

d = 1,5 мм

100х60 мм

80

0,006м^2

0,48

2,5

0,012

0,492

2

Припой ПОС-61

45

0,02 кг

0,9

2,5

0,023

0,923

3

Компонентный

Клей

145

0,005 кг

0,725

2,5

0,018

0,743

4

Канифоль

120

0,005 кг

0,6

2,5

0,015

0,615

5

Провода

Соединительные

5

0,2 м

1

2,5

0,025

1,025

6

Проводная шина

15

0,05 м

0,75

2,5

0,019

0,769

Итого: по основным материалам

по общим затратам

4,455 руб.

4,567 руб.

Таблица 4.3 Расчет затрат на покупные комплектующие и полуфабрикаты

9№

п.п

Наименование

Цена,

Руб.

Норма расхода, шт.

Сумма, руб.

ТЗР

Общие затраты руб.

%

Руб.

1

2

3

4

5

6

7

8

Чип конденсаторы

ПЕ

1

ECUE1H1102KBQ

1nF-10%-50V

0,1

9

0,9

2,5

0,0225

0,923

2

ECUE1H1101JCQ

100pF-5%-50V

0,22

9

1,98

2,5

0,0495

2,030

3

ECUE1C103KBQ

10nF-10%-16V

0,15

15

2,25

2,5

0,056

2,306

4

ECUE1H040CCQ

4pF+/-0.25-50V

0,1

3

0,3

2,5

0,007

0,308

5

ECUE1E271KBQ

270pF-10%-25V

0,3

1

0,3

2,5

0,007

0,308

6

ECJ1VB1C104K

100nF-10%-16V

0,1

33

3,3

2,5

0,082

3,383

7

F1H1A4740005

470nF-10%-10V

0,15

4

0,6

2,5

0,015

0,615

8

F3E0J1060006

10uF=20%-6.3V

0,1

1

0,1

2,5

0,0025

1,538

9

YTAJB336M006

33uF-20%-6.3V

0,1

2

0,2

2,5

0,005

0,205

10

ECST1CZ474R

0.47uF-20%-16V

0,1

1

0,1

2,5

0,003

0,103

11

ECUE1H330JCQ

33pF-5%-50V

0,15

46

6,9

2,5

0,173

7,073

12

ECUE1H391KBQ

390pF-10%-50V

0,3

2

0,6

2,5

0,015

0,615

13

ECUE1H020CCQ

2pF+/-0.25-50V

0,2

8

1,6

2,5

0,04

1,640

14

ECUE1H010CCQ

1pF+/-0.25-50V

0,15

3

0,45

2,5

0,011

0,461

15

ECUE1H220JCQ

22pF-5%-50V

0,15

20

3

2,5

0,075

3,075

16

ECUE1H470JCQ

47pF-5%-50V

0,2

9

1,8

2,5

0,045

1,845

17

ECUE1H0R5CCQ

0.5pF-50V

0,1

11

1,1

2,5

0,028

1,128

18

ECUE1H030CCQ

3pF+/-0.25-50V

0,1

5

0,5

2,5

0,013

0,513

19

ECUE1H080DCQ

8pF+/-0.5-50V

0,1

1

0,1

2,5

0,003

0,103

20

ECUE1H181JCQ

180pF-5%-50V

0,4

2

0,8

2,5

0,02

0,820

21

ECJ1VB1E273K

27nF-10%-25V

0,15

1

0,15

2,5

0,004

0,154

22

ECUE1H151JCQ

150pF-5%-50V

0,2

2

0,4

2,5


Подобные документы

  • Тема работы: тактика оснащения объектов периметральными системами охранной сигнализации связана с оснащением объекта ограждением. Технические средства и системы защиты внешнего периметра объекта. Типы периметральных систем охранной сигнализации.

    реферат [21,4 K], добавлен 21.01.2009

  • Тенденции развития радиоканальных систем безопасности. Использование беспроводных каналов в системах охраны. Описание существующей системы защиты предприятия. Исследование скорости передачи данных, способности канала GSM. Анализ помехоустойчивости канала.

    дипломная работа [1,1 M], добавлен 05.11.2016

  • Анализ возможных способов применения автоматических систем охраны объектов связи различного назначения. Сравнительная оценка технических способов охраны военных объектов. Разработка структурной схемы системы охранной сигнализации приемного радиоцентра.

    дипломная работа [2,2 M], добавлен 20.11.2013

  • Состав и назначение подсистемы обнаружения. Классификация охранных извещателей. Виды помех и их возможные источники. Разработка структурной схемы системы охранной сигнализации участка периметра ядерной установки. Выбор места для установки извещателей.

    курсовая работа [1,6 M], добавлен 23.12.2014

  • Передача цифровых данных по спутниковому каналу связи. Принципы построения спутниковых систем связи. Применение спутниковой ретрансляции для телевизионного вещания. Обзор системы множественного доступа. Схема цифрового тракта преобразования ТВ сигнала.

    реферат [2,7 M], добавлен 23.10.2013

  • Процессы передачи сигнала от датчика к устройству управления. Назначение и технические характеристики охранной системы с цифровой индикацией. Разработка электрических структурной и принципиальной схем, выбор элементной базы. Расчет узлов и блоков.

    курсовая работа [325,9 K], добавлен 09.06.2013

  • Системы охранной сигнализации, учет специфики охраняемых объектов, определяемой концентрацией, важностью и стоимостью охраняемых материальных ценностей. Подгруппы охраняемых объектов. Термины и определения, используемые в системах охранной сигнализации.

    реферат [23,4 K], добавлен 21.01.2009

  • Разработка интегрированной системы сигнализации на базе использования оптико-электронных и звуковых извещателей применительно к условиям торгово-развлекательного комплекса. Расчет экономической эффективности от внедрения системы охранной сигнализации.

    дипломная работа [2,3 M], добавлен 05.11.2016

  • Разработка системы передачи извещений о проникновении на базе использования современной элементной базы (PIC контроллеры) и современных принципов организации информационного обмена между разнесенными объектами. Оценка гибкости и качеств системы.

    дипломная работа [1,4 M], добавлен 20.06.2010

  • Система охраны и технические средства объектов (имущества). Виды извещателей, формирующих сигналы тревоги и приемо-контрольный прибор. Расчет экономической эффективности от внедрения средств охранной сигнализации. Техника безопасности при эксплуатации.

    дипломная работа [375,1 K], добавлен 27.04.2009

  • Алгоритм работы охранной сигнализаций. Датчик движения, звуковая сирена, реле, транзистор, резистор, конденсатор, цифровой сегментный индикатор. Изготовка домашней охранной сигнализации. Определение зон установки датчиков для обеспечения охраны объекта.

    дипломная работа [1,7 M], добавлен 22.07.2013

  • Анализ существующих систем контроля и управления доступом (СКУД). Разработка структурной схемы и описание работы устройства. Выбор и обоснование эмулятора для отладки программы работы СКУД. Отладка программы системы управления охранной сигнализацией.

    курсовая работа [2,1 M], добавлен 23.03.2015

  • Характеристика системы охранной сигнализации, особенности выбора микроконтроллера. Основные этапы развития микроэлектроники. Общая характеристика микроконтроллера PIC16F8776 фирмы Microchip: принцип действия, анализ структурной схемы устройства.

    курсовая работа [176,1 K], добавлен 23.12.2012

  • Определение принципа работы емкостного датчика присутствия. Схемы включения датчиков внесения ёмкости к МК. Технические характеристики и построение электрической схемы прибора со звуковым индикатором. Применение охранных извещателей для помещений ПИК.

    курсовая работа [2,0 M], добавлен 23.09.2011

  • Ознакомление с сервисным центром оргтехники ТОО "Монтеко"; организация систем офисной связи, контроля доступа; выбор и обоснование схемы охранно-пожарной сигнализации: пороговые системы с радиальными шлейфами, с модульной структурой; пожарные извещатели.

    отчет по практике [810,2 K], добавлен 18.01.2013

  • Разработка система охраны трансформаторного завода, включающая в себя подсистему охранной сигнализации, подсистему контроля доступа и видеонаблюдения. Настройка системы контроля. Расчёт себестоимости создания системы физической безопасности электрозавода.

    дипломная работа [3,8 M], добавлен 18.06.2010

  • Радио и сотовые средства связи. Современные информационные технологии, сети их классификация, структура и параметры. Линии связи и их характеристики. Классификация систем связи с подвижными объектами. Радиальные системы, их достоинства и недостатки.

    реферат [353,2 K], добавлен 11.05.2009

  • Анализ схемы и конструкции ИК линии связи в охранной сигнализации. Формирование УГО, КТО компонентов библиотеки, Образование их интегрального образа. Упаковка компонентов схемы в корпус. Процедура автоматической трассировки двухсторонней печатной платы.

    курсовая работа [1,1 M], добавлен 08.01.2013

  • Особенности систем передачи информации лазерной связи. История создания и развития лазерной технологии. Структура локальной вычислительной сети с применением атмосферных оптических линий связи. Рассмотрение имитационного моделирования системы.

    дипломная работа [2,6 M], добавлен 28.10.2014

  • Классификация адаптивных систем. Достоинства и недостатки типов и классов адаптивных, самонастраивающихся систем. Разработка оригинальной схемы адаптивной системы. Системы со стабилизацией основного контура, идентификатором или уточняемой моделью объекта.

    статья [327,2 K], добавлен 24.07.2013

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.