Модуль артериального давления диагностической системы магнитотерапевтического комплекса

Изображение элементов на фотошаблоне должно соответствовать требованиям чертежа  и быть черно-белым, контрастным  с четкими и ровными границами  при оптической плотности темных полей не менее 2,5…3 ед. и прозрачных участков не более 0,15…0,2ед, замеренной с точностью ±0,02 ед. на фотоэлектрическом денситометре типа ДФЭ-10. Размеры печатных проводников и контактных площадок устанавливаются с учетом величины подтравливания. На рабочем поле фотошаблона не допускаются ореолы, пятна, точки, разрывы, полосы и другие видимые дефекты.  Фотошаблон должен быть износостойким, иметь минимальную деформацию при изменении температуры и влажности окружающей среды, а также в процессе производства.

  Обычно  фотошаблоны получают на основе  оригинала ПП, выполненного также  на материале, который имеет  стабильные размеры (органическое  или силикатное стекло, алюминий, винипроз, лавсан и др.), но в увеличенном масштабе 2:1, 4:1, 10:1.

  Основными  методами получения оригиналов  являются вычерчивание, наклеивание  липкой ленты и вырезание эмали.

  Метод  аппликаций состоит в наклеивании  на прозрачное основание калиброванных  одиночных и групповых элементов,  изготовленных из светонепроницаемой  безусадочной антистатической пленки. Для получения изображения ДПП  на одну сторону основания  наклеивают красные (желтые) элементы, а на другую синие (фиолетовые). Последующее фотографирование через  соответствующий светофильтр обеспечивает  получение совмещенного оригинала  рисунков с точностью ±0,2 мм. Метод  рекомендуется для изготовления  ОПП и ДПП, простых по конструкции,  с пониженной плотностью монтажа.

Сетчатые  трафареты представляют собой металлическую  раму из алюминиевого сплава, на которую  натянут тканый материал. К материалу  ткани предъявляются следующие  требования: величина просветов должна быть в 1,5 – 2 раза больше толщины нитей; на ткани не должно быть дефектов; она  должна быть прочной на разрыв, устойчивой к истиранию, эластичной и практически  не должна растягиваться в процессе работы, ячейки ткани не должны взаимодействовать  с растворителями краски. Наибольшей точностью и долговечностью обладают металлические сетки из нержавеющей  стали или фосфористой бронзы с размерами ячеек 40 … 50 мкм, а  наиболее эластичны сетки из капрона, лавсана, металлизированного нейлонового  моноволокна.

Рисунок платы на поверхности сетки получают прямым копированием через фотошаблон нанесенной фотополимерной композиции «Фотосет-Ж». Наносят фотополимер методом полива после создания временной подложки из полиэтилентерефталатной пленки и пластины оргстекла по высоте, равной высоте трафаретной рамы под углом 20° к вертикали. Дальнейшие операции – экспонирование через фотошаблон, проявление и контроль качества. Хранятся сетчатые трафареты в вертикальном положении на складах-штабеллерах [19].

9.4 Механическая  обработка печатных плат

Механическая  обработка включает раскрой листового  материала на полосы, получение из них заготовок, выполнение фиксирующих, технологических, переходных и монтажных  отверстий, получение чистового  контура ПП. Размеры заготовок  определяются требованиями чертежа  и наличием по всему периметру  технологического поля, на котором  выполняются фиксирующие отверстия  для базирования деталей в  процессе изготовления и тестовые элементы. Ширина технологического поля для ОПП  не превышает 10 мм.

Заготовки ПП в единичном и мелкосерийном  производстве получают резкой на одно- или многоножевых роликах или гильотиновых ножницах. Применяемые ножи должны быть установлены параллельно друг другу с минимальным зазором 0,01 … 0,03 мм по всей длине реза.

Фиксирующие отверстия диаметром 4…6 мм выполнять  сверлением с высокой точностью (0,01…0,03 мм). Для сверления используют универсальные станки, в которых  точность достигается применением  кондукторов. Резание вести спиральными  сверлами из быстрорежущей стали (ГОСТ 4010-77).

Монтажные и переходные отверстия выполнять  также сверлением.

 

9.5 Разработка конструкции модуля  артериального давления

В проекте  используются постоянные тонкопленочные резисторы марки Р1-8М. [20]

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 34 - Общий вид и габаритные размеры резисторов Р1-8М.

1 – керамическое  основание;

2 – резистивный  слой;

3 – защитное  покрытие;

4 – проводниковое  паяющее покрытие.

Габаритные  размеры:

H = 1.6 ± 0.2 мм;

L = 3.2 ± 0.2 мм;

W = 0.7 ± 0.2 мм;

D_min = 0.3 мм;

d = 0.3 мм.

Максимальная  площадь, которую может занимать резистор Р1-8М на печатной плате:

 мм²;

В проекте  используются керамические  ЧИП  – конденсаторы марки NPO.

Рисунок 35 - Внутреннее устройство и габаритные размеры конденсаторов NPO.

Габаритные  размеры:

L = 1.6 ± 0.1 мм;

W = 0.8 ± 0.10 мм;

T = 0.8 ± 0.1 мм;

ME = 0.3 ± 0.1 мм.

Максимальная  площадь, которую может занимать конденсатор NPO на печатной плате:

 мм²;

Выбор электролитических конденсаторов

В качестве электролитических конденсаторов  используем танталовые ЧИП-конденсаторы K53-37A.

 

 

 

 

 

Рисунок 36 - Внешний вид корпуса конденсатора К53-37А.

Габаритные  размеры:  L = 3.2 мм; W = 1.6 мм; T = 1.6 мм; B = 1.2 мм; A = 0.8 мм.

Площадь одного электролитического конденсатора:

 мм²;

Выбор полевого транзистора

В качестве полевого транзистора выбираем транзистор Si9430DY.

Транзистор Si9430DY изготавливается в корпусе SO8.

 

 

 

 

Рисунок 37 - Корпус транзистора Si9430DY.

В проекте также используется микросхема КР140УД20, которая содержит в себе 2 операционных усилителя КР140УД7. Микросхема КР140УД20 выпускается в корпусе  DIP14.

 

 

 

 

 

 

Рисунок 38 - Цоколёвка корпуса микросхемы КР140УД20.

Габаритные  размеры корпуса 201.14-1: 19.5×7.5 мм

Площадь одного усилителя: 146.25 мм²;

В качестве отладочной платы выбрана плата  STM-P103.[21]

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 39 - Отладочная плата STM-P103.

Особенности платы:

1.) Установлен 32-битный ARM-микроконтроллер STM32F103R6T6 с ядром Cortex M3

2.) Интерфейсы SD/MMC, USB, CAN, USART

3.) Интерфейс  отладки JTAG

4.) Статусный  светодиод

5.) Пользовательская  кнопка

6.) Макетная  площадка

Размер  платы 100 × 90 мм.

Размер  пустого места на плате 100 × 30 мм

 

 

9.6 Расчет печатной платы

Расчет площади печатной платы начинаем с расчета установочной площади элементов. Установочная площадь  представляет собой прямоугольник, описанный вокруг элемента с учетом его максимальных установочных размеров, требований по монтажу, обеспечивающих нормальную работу электрорадиоэлемента.

На печатной плате расположены  следующие элементы, которые представлены в табл. 9.1:

Таблица 9.1

Элемент	Кол-во	Размеры, мм		Площадь, мм2	Общая площадь, мм2
		D	L
Микросхема  КР140УД20	3	19,5	7,5	146,25	438,75
Микросхема 78L05	1	5	3.8	19	19
Микросхема MAX651	1	9,91	10,16	100,69	100.69
Микросхема  MAX637	1	9,91	10,16	100,69	79,56
Транзистор Si9430DY	1	4,9	6,0	29,4	29,4
Диод с барьером Шоттки NSQ03A02L	1	8,3	4,2	34,86	34,86
Диод Д9К	1	7,5	2,5	18,75	18,75
Индуктивность CC453232-331KL	1	3,2	4,2	13,44	13,44
Индуктивность CC453232-220KL	1	3,2	4,2	13,44	13,44
Резистор Р1-8М	16	1,8	3,4	6,12	97,92
Конденсатор NPO	6	1,7	0,9	1,53	9,18
Электролитический конденсатор  K53-37A	4	3,2	1,6	5,12	20,48
Суммарная площадь					862,03

 

Учитывая  коэффициент заполнения , рассчитываем площадь печатной платы:

Получаем  площадь печатной платы  2155,1 мм², которая позволяет разместить нам наши элементы на пустой плате размером 100 × 30 мм.

 

9.7 Разработка чертежа общего вида модуля артериального давления пациента диагностической системы МТК

Выбор корпуса  осуществляется с соблюдением условия:

-  возможность  размещения  печатной платы размером  100 × 90 мм;

Исходя  из данного условия, был выбран корпус размера 120 × 110 × 60мм.

Выбор материала  для деталей является важной задачей, так как в большинстве случаев  детали можно создать либо из различных  материалов, либо из сложных совокупностей.

Основными материалами для создания конструкции  данного устройства в условиях мелкосерийного и единичного производства являются стали и алюминиевые сплавы. Применение пластмасс в мелкосерийном производстве экономически не оправдано из-за сложности и высокой стоимости изготовления прессформ, а так же из-за необходимости заземления корпуса устройства. Корпус прибора выполнен из алюминия марки АЛ2, так как этот металл является легким с одной стороны и прочным с другой стороны. Он предназначен для изготовления корпусов переносных приборов и обладает коррозийной стойкостью выше средней, хорошей стойкостью против усадочных трещин и герметичностью. Это сравнительно недорогой металл и обеспечивает надежность конструкции. Также мало подвержен коррозии. Это условие необходимо, так как в больницах часто применяется различного рода вещества способные вызвать коррозию.

Разъем  для связи  с ПЭВМ расположен на передней панели устройства. Для устойчивости прибора используются клейкие резиновые амортизаторы, которые находятся на нижней части корпуса устройства. Плата крепится к корпусу параллельно основанию с помощью четырех винтов. Габаритные размеры и внешний вид аппарата представлены в приложении.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10.   Экономическая часть

На всех стадиях проектирования возникает  необходимость оценки и обоснования  экономической целесообразности проекта.

10.1  Расчет ленточного графика

Процесс создания и освоения новых технологических  процессов состоит из многих стадий и этапов, реализуемых различными исполнителями. Для того чтобы наиболее полно составить план, необходимо выбрать такое направление для  воздействия на ход подготовки производства, чтобы весь комплекс работ был  выполнен в сжатые сроки с минимальными затратами. Планирование позволяет  решать различные задачи, возникающие  на производстве и при научных  исследованиях. Планирование подготовки проведения научно-исследовательской  работы можно обеспечить, если представить  процесс в виде модели, отражающей весь ход предстоящей работы. Наиболее широкое распространение получили графические методы. Сетевое планирование целесообразно использовать для  координации большого количества работ  и управления их выполнением, например, при создании новых опытных образцов, сложных уникальных изделий, монтаже  и пусконаладочных работах. При  разработке относительно простых изделий  целесообразно применять планирование с использованием ленточных графиков. Ленточный график процесса производства – это графическая модель с  указанием перечня и организационно-экономических  характеристик всех работ, сроков и  последовательностей их исполнения, отражаемых совокупностью упорядоченных  во времени горизонтальных линий [22].

Этапы и  состав работ производства устройства, а также число исполнителей и  продолжительность представлены в  таблице 10.1. На основании этой таблицы  был построен ленточный график, представленный на рисунке 40. Общая продолжительность выполнения всех работ составляет 54 дня.

Таблица 10.1

Рисунок 40 -  Ленточный график.

10.2  Составление сметы затрат  на разработку

Составление сметы затрат на проведение разработки дает возможность определения общих  затрат. Общая сумма расходов на выполнение всех работ рассчитывается по следующим калькуляционным статьям:

1. материальные затраты;

2. основная и дополнительная заработная плата исполнителей;

3. отчисления на социальные нужды;

4. затраты на спецоборудование;

4.1 амортизационные отчисления;

4.2 затраты на электроэнергию;

5.  прочие  затраты.

Материальные  затраты ( ) складываются из стоимости материалов, требуемых для работы, и из стоимости покупной энергии. Требуемое количество определяется из технологического минимума, необходимого для обеспечения планируемых исследований.

В данном проекте затраты на оплату труда складываются из затрат на заработную плату исполнителей (руководителя проекта  и инженера). Расчет основной заработной платы будет производиться условно, учитывая, что заработная плата руководителя проекта составляет 15000,00 руб., а заработная плата инженера – 10000,00 руб.:

,                                         (10.1)

где - расходы на оплату труда руководителя проекта,  - расходы на оплату труда инженера.

Дневная заработная плата рассчитывается исходя из месячной оплаты труда и  известного числа рабочих дней в  месяце, принимаемого равным 22 дням. Время  работы руководителя над проектом – 9 дней, а инженера – 54 дня. Тогда  расходы на оплату труда будут  определяться следующим образом:

руб.;                             (10.2)

руб.                              (10.3)

Таким образом, основная заработная плата  составит:

руб.                       (10.4)

Дополнительная заработная плата  составляет 20% от основной заработной платы:

руб.                  (10.5)

Таким образом общие затраты  на оплату труда составят:

,                                              (10.6)