Технология сборки и монтажа печатной платы игрового автомата

 

Содержание

 

 

 

 

Введение

 

Под производственным процессом понимают совокупность всех действий людей и орудий производства, необходимых на данном предприятии для изготовления или ремонта выпускаемых изделий. Производственный процесс включает подготовку производства: получение, транспортирование, контроль и хранение материалов (полуфабрикатов); технологические процессы изготовления деталей и сборки; изготовление технологической оснастки и др.

Основой любого производственного процесса является технологический процесс (ТП). Технологическим процессом называется часть производственного процесса, содержащая действия по изменению последующему определению состояния предмета производств.

Темой письменной экзаменационной работы является разработка технологического процесса сборки и монтажа печатной платы игрового автомата. Поэтому экзаменационная работа поделена на несколько частей (глав). В первой главе требуется описать назначение изделия. Во второй главе необходимо дать краткое описание параметров изделия. В третьей главе нужно описать принцип работы принципиальной схемы устройства. Четвертая глава включает в себя технологический процесс сборки и монтажа печатной платы. Пятая глава показывает организацию рабочего места монтажника. В шестой главе определяются основные требования по безопасной жизнедеятельности человека при выполнении сборочно-монтажных работ. И после выполнения основной части работы последует заключение, в котором необходимо сделать выводы по результатам работы.

 

1 Назначение изделия

 

Игровой автомат представляет собой тренажер, развивающий скорость реакции на предъявляемый раздражитель [1]. Панель управления игрового автомата приведена на рисунке 1.1.

 

Рисунок 1.1 – Панель управления игрового автомата

 

На панели имеется индикатор в виде вертикального столбика, состоящего из восьми светодиодов (семи – белого цвета свечения и одного, расположенного в самом низу красного) и имитирующего (последовательным зажиганием светодиодов) градину, падающую с неба на сельскохозяйственное поле (ниву). Задача игрока – нажать на кнопку «Защита» в момент достижения градиной поверхности поля (она при этом становится красной). Если кнопка нажата вовремя, падение градин прекращается и подается сигнал «Отражение града» - загорается зеленый светодиод «Защита», указывающий на успешное отражение, и звучит тональный сигнал. Светозвуковая сигнализация продолжается все время пока кнопка остается нажатой. Если же она нажата не вовремя, падение градин прекращается, но сигнал «Отражение града» не подается. После отпускания кнопки начинается полет очередной льдинки и игра продолжается.

В момент включения питания на короткое время (примерно на 1 секунду) включается светозвуковая сигнализация, аналогичная подаваемой при успешном отражении града, после чего начинается падение первой градинки. В начале игры скорость полета льдинок минимальна, и их нетрудно отразить, своевременно нажав на кнопку «Защита». После каждых четырех успешных отражений скорость падения льдинок автоматически увеличивается, делая игру, с одной стороны, интереснее, а с другой — усложняя ее, при этом защитить ниву с каждым разом становится все труднее. Всего за игровой цикл скорость увеличивается семь раз. После 32-го удачного отражения устройство переходит в режим блокировки, и включается сигнализация окончания игры – непрерывно звучит тональный сигнал, и светит зеленый светодиод. На нажатие кнопки устройство больше не реагирует. Чтобы начать новую игру, необходимо выключить, а затем снова включить питание.

Недостаток устройства – отсутствие таймера, фиксирующего интервал времени, затраченного на игру, однако это оправдывается относительной простотой устройства, а для точного отсчета времени можно использовать цифровые часы, которые, как правило, могут работать в режиме секундомера.

 

 

2 Параметры изделия

 

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

Значения температуры воздуха при эксплуатации, оС
Рабочие			Предельные рабочие
Верхнее значение	Нижнее значение	Среднее значение	Верхнее значение	Нижнее значение
+40	-10	+10	+45	-10

 

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.