Разработка технологического процесса сборки и монтажа печатной платы игрового автомата

Для описания параметров изделия анализ необходимо разделить на несколько составных частей.

Тип аппаратуры обуславливает уровень механических воздействий и действующую систему стандартов применительно к объекту установки (например, система базовых несущих конструкций возимой аппаратуры, которая предопределяет возможные габаритные размеры печатных плат, несущие рамки, способ их установки в блок и т. д.), ограничения по форме, размерам и массе РЭС и его составных частей, требования к надежности и ремонтопригодности [2].

Объект установки - носимая.

Объект установки обуславливает уровень механических воздействий и действующую систему стандартов применительно к типу аппаратуры.

Параметры механических воздействий для переносной аппаратуры:

частота: 10 - 2000 Гц;

ускорение: до 10 g;

ударное ускорение: до 50 g.

Климатическое исполнение (четвертый и пятый элемент обозначения) включает климатический район и категорию размещения по ГОСТ 15150-69. Различают следующие укрупненные категории размещения: 1 - на открытом воздухе; 2 - под навесом; 3 - в закрытых неотапливаемых помещениях с естественной вентиляцией; 4 - в отапливаемых помещениях с искусственным климатом; 5 - в помещениях с повышенной влажностью, приводящей к частой конденсации влаги (шахты, подземные сооружения, трюмы кораблей). Буквенный код в обозначении климатического исполнения характеризует климатический район: У - умеренный климат; УХЛ - умеренный и холодный; ХЛ - холодный; ТВ - тропический влажный; ТС - тропический сухой; ТМ - тропический морской; М - умеренный холодный морской; О - общеклиматическое исполнение для суши; ОМ - общеклиматическое морское исполнение; В - всеклиматическое исполнение для суши и моря (кроме Антарктиды). Выберем умеренный климат с категорией размещения 3. 1 (в закрытых неотапливаемых помещениях с естественной вентиляцией). Значения допустимых температур для данных климатических условий приведены в таблице 2. 1.

Таблица 2. 1

Значения температуры окружающего воздуха при эксплуатации

Анализ задания показывает, что данная аппаратура должна быть устойчива к перепаду температур от -10 до +45. Подобные воздействия необходимо учитывать при выборе типов элементов.

Для питания устройства потребуется сетевой блок (адаптер) со стабилизированным выходным напряжением 9 В и током нагрузки не менее 20…30 мА. Разъем для его подключения устанавливают на боковой или задней стенке корпуса устройства. Игровой автомат сохраняет работоспособность при снижении напряжения питания до 4, 5…5 В.

Смонтированную плату помещают в прямоугольный пластмассовый корпус размером 100х60х30 мм и закрепляют (после выполнения всех соединений) четырьмя винтами с гайками. Отверстия для внешних элементов управления и индикации сверлят в соответствии с рисунком 1. 1.

3. Принцип работы принципиальной схемы

Принципиальная схема устройства игрового автомата приведена в документе С. М. А. Х. ХХХ. ХХХ. Э3.

Устройство содержит тактовый генератор на элементах DD1. 1 и DD1. 2 с цепью R3R4VT1 автоматического управления частотой его колебаний, десятичный счетчик-дешифратор DD3, сдвоенный синхронный двоичный счетчик DD4, RS - триггер на элементах DD1. 3, DD1. 4, логический элемент 2И (DD2. 3), три логических элемента 2ИЛИ (DD2. 1, DD2. 2 и на элементах VD1, VD2, R9), резисторную матрицу R10 - R15, электронный ключ на полевом транзисторе VT2, светозвуковой сигнализатор (светодиод HL9 и звукоизлучатель со встроенным генератором НА1) и линейку светодиодов HL1 - HL8.

С включением питания конденсатор С4 быстро заряжается через резистор R7. При этом на нем формируется импульс с уровнем лог. 1, который поступает на входы R счетчиков DD3 и DD4 (соответственно выводы 15 и 7, 15) и устанавливает их в нулевое состояние На выходе 0 счетчика DD3 (на схеме не показан, так как не используется) устанавливается уровень лог. 1 а на всех остальных выходах - лог. 0, поэтому ни один из светодиодов HL1 - HL8 не светится.

Во время зарядки конденсатора С4 открыт диод VD1, поэтому на соединенном с ним входе (вывод 9) мажоритарного элемента DD2. 2 устанавливается уровень лог. 1. Поскольку на его втором входе постоянно поддерживается высокий уровень (вывод 6 соединен с цепью питания), на выходе элемента (вывод 8) возникает напряжение такого же уровня, транзистор VT2 открывается и на 1... 1, 5 секунды подключает к источнику питания звукоизлучатель НА1 и светодиод HL9 зеленого цвета свечения, сигнализирующие о начале игры.

После включения питания начинает работать тактовый генератор на элементах DD1. 1, DD1. 2. Частота следования формируемых им прямоугольных импульсов зависит от емкости конденсатора С2, сопротивления резистора R1 и цепи, состоящей из резистора R2 и канала полевого транзистора VT1. При закрытом канале частота следования импульсов минимальна (около 2 Гц) при открытом - максимальна (примерно 30 Гц). Сопротивлением канала управляет напряжение, которое снимается с движка подстроечного резистора R4 и через резистор R3 поступает на затвор транзистора.

С выхода генератора (вывод 4 элемента DD1. 2) импульсы поступают на счетный вход СР (вывод 13) счетчика DD3. С каждым отрицательным перепадом напряжения на этом входе содержимое счетчика увеличивается на единицу, что приводит к поочередному появлению уровня лог. 1 на его выходах 2 - 9 (соответственно выводы 4, 7, 10, 1, 5, 6, 9, 11) и последовательному зажиганию светодиодов HL1 - HL8. Необходимое условие работы счетчика - наличие на входе CN (вывод 14) уровня лог 1. Он устанавливается на выходе (вывод 12) элемента DD2. 1 при наличии на его входе (вывод 2) лог 1, поступающей с выхода элемента DD1. 4 в исходном состоянии RS - триггера, когда замкнуты контакты 1 и 3 кнопки SB1. При нажатии на нее они размыкаются, а контакты 1 и 2 замыкаются, и на вход (вывод 8) элемента DD1. 4 поступает лог 1, которая переводит его в нулевое состояние (лог. 0 на выводе 10). Таким образом, на обоих входах элемента DD1. 3 устанавливается уровень лог 0, низкий уровень на его выходе и соединенном с ним входе элемента DD1. 4 сменяется уровнем лог. 1, а на выходе DD1. 4 остается уровень лог. 0. В результате на выходе элемента DD2. 1 появляется низкий уровень, и счетчик DD3 останавливается на все время, пока нажата кнопка SB1.

Если кнопка нажата в момент, когда на выходе 9 (вывод 11) счетчика DD3 присутствует уровень лог 1 (светится красный светодиод HL8), то на входах (выводы 3 и 11) элемента DD2. 3 появляются уровни лог. 1, и таким же становится напряжение на его выходе. Оно поступает на вход СР счетчика DD4. 1, и в момент отпускания кнопки его содержимое увеличивается на 1. Одновременно это напряжение через диод VD2 поступает на вывод 9 элемента DD2. 2 и переводит его в единичное состояние. Напряжение высокого уровня с его выхода поступает на затвор транзистора VT2, он открывается и включает звуковую (НА1) и световую (HL9) сигнализации отражения градины

Если же кнопка нажата до момента включения светодиода HL8, счетчик DD3 останавливается, но высокий уровень на выходе элемента DD2. 3 не появляется, поэтому диод VD2 закрыт, на выходе DD2. 2 присутствует низкий уровень, и транзистор VT2 остается закрытым (сигнализация успешного отражения града отсутствует). Содержимое счетчиков микросхемы DD4 остается неизменным, поэтому после отпускания кнопки скорость падения градин не повышается, и игра продолжается в прежнем темпе

При нажатии кнопки на один или два такта позже (красный светодиод HL9 погас) подсчет импульсов прекращается, ни один из светодиодов HL1 - HL8 не горит (лог 1 присутствует на незадействованных выходах 0 или 1 DD3), содержимое счетчиков микросхемы DD4 не изменяется, и игра после отпускания кнопки возобновляется с прежней скоростью падения градин. После четырех своевременных (победных) нажатий кнопки на выходе 2 (вывод 4) счетчика DD4. 1 формируется отрицательный перепад напряжения. Он поступает на вход СР (вывод 10) счетчика DD4 2 и увеличивает его содержимое на единицу. Так как выходы 1, 2, 4 (соответственно выводы 11, 12, 13) этого счетчика подключены к резисторной матрице R10 - R15, напряжение, снимаемое с движка ее нагрузки - подстроечного резистора R4. каждый раз возрастает на одну ступеньку. Поступая через резистор R3 на затвор транзистора VT1, увеличившееся напряжение приоткрывает его в большей мере, сопротивление канала становится меньше, поэтому частота следования импульсов задающего генератора, и скорость появления уровня лог. 1 на выходах счетчика DD3 (а значит, и падения градин) повышаются на одну ступеньку.

После очередных четырех удачных нажатий кнопки содержимое счетчика DD4. 2 вновь увеличивается на единицу, а скорость падения градин возрастает еще на одну ступеньку и так далее. Таким образом, после 28-го победного нажатия кнопки происходит седьмое увеличение скорости. Причем, если в начале игры ее прирост наибольший, то к концу он плавно уменьшается, что оптимально соответствует накоплению игрового опыта. После 28 победных нажатий на выходах 1 2 и 4 счетчика DD4. 2 присутствует лог. 1, на выходе 8 - лог. 0, на затворе транзистора VT1 положительное напряжение, близкое к напряжению питания, и скорость игры максимальна.

Последнее, 32-е победное нажатие кнопки после ее отпускания приводит к погасанию светодиода HL8 и установке счетчика DD4. 2 в состояние, в котором на его выходе 8 присутствует уровень лог. 1, а на всех остальных - лог. 0. Появление высокого уровня на выходе 8 переводит устройство в режим окончания игры. Происходит это так. Воздействуя на вход (вывод 6) элемента DD1. 2 высокий уровень останавливает задающий генератор, и на его выходе (вывод 4 DD1. 2) устанавливается лог. 0. Появление высокого уровня на входе (вывод 1) DD2. 1 приводит к тому, что напряжение на его выходе (а следовательно, и на соединенном с ним входе CN счетчика DD3) перестает зависеть от положения контактов кнопки SB1, т. е. в любом ее состоянии имеет уровень лог. 1. Высокий уровень на входах CN счетчиков микросхемы DD4 запрещает их дальнейшую работу, а подача этого же уровня на вход (вывод 5) элемента DD2. 2 переводит его в единичное состояние (лог. 1 на выводе 8). В результате открывается транзистор VT2 и включается сигнализация об окончании игры, которая продолжается до тех пор, пока не будет выключено питание. Включив его снова, можно начинать новый цикл игры.

Увеличить яркость свечения светодиодов HL1 - HL8 можно уменьшением сопротивления резистора R8, а светодиода HL9 - резистора R16. Во избежание перегрузки микросхемы DD3, подбирая резистор R8, необходимо контролировать напряжение на ее выходах: при горящем светодиоде оно должно быть не менее 65... 70% от напряжения питания Изменить длительность сигнала «Начало игры» можно подбором емкости конденсатора С4 в пределах 2 - 22 мкФ.

Детали устройства монтируют на печатной плате, чертеж которой изображен в документе С. М. А. Х. ХХХ. ХХХ. Э4.

4. Организация рабочего места монтажника

Для успешного монтажа электро- и радиоаппаратуры необходимо знать правила выполнения монтажных работ и их технологические особенности. Надо также знать, в каких условиях будет работать данный прибор, чтобы обеспечить удобство его ремонта при эксплуатации, замены отдельных деталей, доступность проверки работы цепей и блоков. Рабочим местом монтажника является монтажный стол или верстак, оснащенный необходимым оборудованием и приспособлениями. Правильная организация рабочего места существенно влияет на производительность труда рабочего и качество выполняемой продукции. На рабочем месте монтажника размещают все необходимые для выполнения текущей работы инструменты, детали и оборудование. Последним дополнением к рабочему столу монтажника являются кассы, которые служат для хранения крепежных деталей и монтируемых радиодеталей. Они могут иметь самую разнообразную конструкцию. Инструменты раскладывают по ящикам стола в строгом порядке - по группам применения. Нельзя хранить в одном ящике измерительные, монтажные, сборочные и слесарные инструменты. Размещение инструментов в ящике должно быть продумано. Лучше всего хранить инструменты в ящиках со специально изготовленными для них гнездами, подобно тому, как это делается в готовальне. Измерительные инструменты обычно выдают монтажнику из инструментальной кладовой в специальных футлярах или укладочных ящиках, поэтому гнезд для их укладки в ящике не требуется [3].

Иногда с правой стороны стола крепят тиски, на которых выполняют мелкие слесарные работы, встречающиеся при сборке или монтаже радиоаппаратуры. Паяльник устанавливают на подставку. Для включения паяльника устанавливают колодку с несколькими штепсельными гнездами, к которым подводят напряжение от различных отводов обмотки трансформатора.

На монтажника устанавливают определенный трансформатор, рассчитанный на одно рабочее место. При установке трансформатора или колодки шнур располагают вне стола, чтобы ничего не мешало передвижению паяльника. Подставку для паяльника изготавливают вместе с коробкой, разделенной на две части - для флюса и припоя. На дно коробки кладут прессшпан или плотную бумагу, которые при загрязнении флюсом выбрасывают вместе с ним. Количество флюса в коробке не должно превышать 4-5см3, его часто надо менять полностью. Припой также кладут в коробку в небольшом количестве, так как загрязненный нагаром и окалиной стержень паяльника требует больше времени при оплавлении, чем чистый. Загрязненный припой собирают в одно место для переплавки.

Стол монтажника должен быть хорошо освящен дневным светом. При искусственном освещении применяют лампочку не более 40-60 Вт, создающие вполне достаточную освещенность рабочего места на расстоянии 0, 5-0, 75 м от освещаемой плоскости. Свет должен падать равномерно; теней, затрудняющих работу монтажника должно быть, по возможности, как можно меньше. При правильном освещении рабочего места не должно быть ослепляющего воздействия на глаза источника света, вызванного его чрезмерной яркостью. Очень удобна арматура с раздвижным или поворотным кронштейном и глубоким отражателем, в котором лампочка утопает целиком.

Технологическую карту помещают в рамку и располагают на специальном кронштейне, что бы она всегда находилась в поле зрения монтажника. Объект монтажа располагают в нормальной зоне движения рук рабочих.

Для удаления вредных испарений и продуктов горения, образующих в процессе пайки или сварки, на рабочем месте оборудуют вытяжную вентиляцию. Если применяют электросварку в монтажных соединениях, рабочее место снабжают специальными щитами или занавесками, защищающими глаза от вредного воздействия дневного света сварочной дуги исходящей от соседних рабочих мест.

Чтобы предохранить монтируемый прибор от повреждений, на рабочий стол монтажника укладывают коврик из губчатой резины, а для хранения легко воспламеняющих жидкостей используют металлический ящик.

5. Безопасность труда при электромонтажных работах

При монтаже радиоэлектронной аппаратуры (РЭА), а также лужении и пайке монтажных проводников и выводов радиоэлементов, должны быть предусмотрены меры, предохраняющие работающих от ожогов, поражения электрическим током и отравления [4].

Ожоги, отравления и особенно поражения электрическим током могут иметь различный характер и различную степень тяжести вызываемых ими последствий: от кратковременного болевого ощущения до необратимых изменений в организме пострадавшего человека, включая даже смертельный исход.

Поэтому при монтаже РЭА необходимо строго и неукоснительно соблюдать перечисленные ниже правила безопасного выполнения монтажных работ.

1. Производить работу на исправном оборудовании, пользуясь исправным инструментом и приспособлениями, и применять их только по прямому назначению. Стержень паяльника не должен качаться, его ручка не должна иметь трещин, шнур не должен иметь нарушений изоляции.

2. Электрические провода, подводящие питание к рабочему месту, должны быть надежно изолированы и защищены от механических повреждений. Напряжение питания местного освещения, электропаяльника и лудильной ванны должно быть не вьше 36 В, питание приспособлений для обжига изоляции - 6 В. В перерывах между пайками паяльник надо держать на металлической или огнестойкой подставке.

3. Припаиваемый провод нужно придерживать пинцетом. Во избежание образования брызг при пайке флюс наносить тонким слоем. Лишний припой со стержня паяльника удалять специально предназначенной для этого салфеткой, а не стряхивать излишки припоя с наконечника.

4. Пользуясь боковыми кусачками, откусывать провод от себя. Следить за тем, чтобы отлетающие частицы не попадали в окружающих.

5. Работу с проводами, имеющими изоляцию из стекловолокна, выполнять в хлопчатобумажных перчатках.

6. Места, где производятся работы с вредными веществами (флюсы, припои, стеклолента, фторопласт, компаунды и др.), должны быть оборудованы местными вытяжными устройствами, а все операции пайки и лужения - производиться при включенной вытяжной вентиляции.

7. Демонтаж радиоаппаратуры и отпайку проводов от контактных лепестков и электрических соединений производить в защитных очках.

8. Паяльные работы в блоках, стойках, шкафах и других изделиях можно производить при полном снятии с них напряжения.

9. Не допускать попадания влаги в лудильную ванну, все детали перед лужением хорошо просушивать.

10. В помещениях, где производится пайка припоем, содержащим свинец, не допускать принятие пищи, воды, хранения личных вещей во избежание попадания свинца в организм человека. Личную одежду хранить в установленных местах, перед посещением столовой, буфера, медпункта снимать спецодежду. Перед приемом пищи и по окончании работы мыть руки с мылом.

11. Работающие с эпоксидными смолами, компаундами и их отвердителями должны иметь специальную одежду, резиновые перчатки и защитные очки. Попавшие на кожу брызги смолы, отвердителя или компаунда немедленно промыть теплой водой с мылом.

12. Поскольку при монтаже РЭА используют бензин, ацетон и другие легковоспламеняющиеся жидкости, во всех производственных помещениях должны соблюдаться меры противопожарной безопасности:

а) на рабочем месте нельзя курить и пользоваться открытым огнем;

б) все производственные операции должны производиться с малым количеством легковоспламеняющихся и взрывоопасных жидкостей и в технологической таре;

в) технологическая тара должна быть металлической с резьбовыми пробками и иметь форму, исключающую ее опрокидывание;

r) на таре должен быть предупредительный знак «Огнеопасно».

13. Использованные промывочные жидкости должны собираться в специальные емкости и не должны сливаться в раковины и сточную канализацию общего назначения.

Заключение

Ознобихин, А. Игра «Защити ниву» / А. Ознобихин // журнал «Радио». - 2010. - № 6. - С. 49-52.

Леухин, В. Н. Конструирование и технология радиоэлектронных систем: практикум / В. Н. Леухин. - Йошкар-Ола: Марийский государственный технический университет, 2009. - 128 с.

Конструкторско-технологическое проектирование электронной аппаратуры: Учебник для вузов / К. И. Билибин, А. И. Власов, Л. В. Журавлева и др. Под общ. ред. В. А. Шахнова. - М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2002. - 528 с.

Вершинин, О. Е. Монтаж радиоэлектронной аппаратуры и приборов: Учебник для ПТУ / О. Е. Вершинин, И. Г. Мироненко. - М. : Высш. шк., 1991. - 208 с.

Московкин, Л. Н. Слесарно-сборочные работы в производстве радиоаппаратуры и приборов: Учебное пособие для СПТУ / Л. Н. Московкин, Н. Н. Сорокина. - М. : Высш. шк., 1987. - 304 с.

Размещено на Allbest.ru