UNIVERZA V MARIBORU FAKULTETA ZA ELEKTROTEHNIKO, RAČUNALNIŠTVO IN INFORMATIKO VISOKOŠOLSKI STROKOVNI ŠTUDIJ Elektrotehnika Elektronika POROČILO PRAKTIČNEGA IZOBRAŽEVANJA V ELRAD International, d. o. o. Gornja Radgona Čas opravljanja: od 18. 3. 2013 do 17. 5. 2013 Mentor: Andrej Vučak Študent: Damjan Gomboc E-pošta študenta: damjan.gomboc@guest.arnes.si Vpisna številka: E1040410
3
Kazalo vsebine UVOD...7 1 OPIS PODJETJA ELRAD INTERNATIONAL, D. O. O....8 1.1 Sedež podjetja...8 1.2 Osnovni podatki in zgodovina podjetja...9 1.3 Kupci... 10 1.4 Izdelki... 11 2 Opis praktičnega izobraževanja projektnega dela... 12 2.1 Projektna skupina... 12 2.1.1 Projektni vodja... 12 2.2 Razvoj in priprava kontrolnih priprav... 13 2.3 Tehnologija... 14 2.4 Proizvodnja... 14 2.4.1 Nalaganje elementov SMD... 14 2.4.2 Nalaganje klasičnih elementov... 15 2.4.3 Valjno spajkanje... 15 2.4.4 Avtomatska optična kontrola... 15 2.4.5 Lakiranje elektronik... 16 2.4.6 Zalivanje elektronik z zalivko... 17 2.4.7 Lasersko označevanje tiskanih vezij... 17 2.4.8 Mehanska dela... 18 2.4.9 Funkcionalna in končna kontrola... 18 2.5 Razvoj... 18 2.6 Servisni oddelek... 18 3 MOJE DELO V RAZVOJU KONTROLNIH PRIPRAV... 19 3.1 Projekt, ki sem ga razvijal... 19 3.1.1 Monostabilni multivibrator z enim čipom lm555... 19 3.1.2 Vezje za zakasnjen vklop z dvema čipoma lm555... 21 3.1.3 Zakasnitev z uporabo mikrokrmilnika pic... 22 4 SKLEP... 25 5 PRILOGE... 26 5.1 LM555... 26 5.1 PIC16F690... 27 4
6 LITERATURA... 28 5
Kazalo slik Slika 1: Gornja Radgona s prikazom podjetja ELRAD International, d. o. o...8 Slika 2: Lastniška struktura podjetja...9 Slika 3: Zemljevid z lokacijami Elrad International in njegovih hčerinskih družb ter letnico ustanovitve... 10 Slika 4: Prihodki po področjih, ki jih je imel ELRAD International v letu 2012... 10 Slika 5: Kupci po področjih, ki jih je imel ELRAD International v letu 2012... 11 Slika 6: Delovna miza... 13 Slika 7: Nalaganje elementov SMD... 14 Slika 8: Valjno spajkanje... 15 Slika 9: Stroj AOI VISCOM... 16 Slika 10: Lakirni stroj PVL... 16 Slika 11: Zalivanje elektronike... 17 Slika 12: Stroj ASYS ALS03 za lasersko označevanje... 17 Slika 13: Vezje monostabilnega multivibratorja... 19 Slika 14: Vezje monostabilnega multivibratorja na testni ploščici... 20 Slika 15: Oscilogram monostabilnega multivibratorja... 20 Slika 16: Vezje za zakasnitev z dvema čipoma lm555... 21 Slika 17: Diagrami testnih točk TP1, TP2, TP3, TP4... 22 Slika 18: Diagrami testnih točk: TP1, TP3, TP4, TP5... 22 Slika 19: Vezje za zakasnitev s pomočjo pica pic16f690... 24 Slika 20: Zgradba čipa lm555... 26 Slika 21: Razpored pinov na čipu lm555... 26 Slika 22: Razpored pinov na pic - u... 27 Slika 23: Tabela funkcije pinov na pic - u... 27 6
UVOD Za obvezno prakso sem si izbral podjetje ELRAD International, d. o. o., v Gornji Radgoni. Podjetje razvija in proizvaja elektroniko in elektronske sklope za kupce, kot sta Gorenje, Bosch ipd. Namen te prakse je bila pridobitev delovnih izkušenj in spoznavanje podjetja. Najprej sem bil tri tedne v projektni skupini, kjer sem se srečal s kosovnicami in šiframi elementov, ki so potrebne v nadaljnji proizvodnji. Nato sem bil pet tednov v razvoju kontrolnih priprav, kjer sem spoznal, kako sestavijo kontrolne priprave ter kako testirajo narejeno elektroniko in elektronske sklope. Na koncu pa sem en teden delal v proizvodnji na stroju VISCOM. 7
1 OPIS PODJETJA ELRAD INTERNATIONAL, D. O. O. 1.1 Sedež podjetja ELRAD International, d. o. o. Ljutomerska cesta 47 9250 Gornja Radgona SLOVENIJA Slika 1: Gornja Radgona s prikazom podjetja ELRAD International, d. o. o. 8
1.2 Osnovni podatki in zgodovina podjetja Podjetje je bilo ustanovljeno leta 1996. Leta 1999 je bil vzpostavljen informacijski sistem Baan 4 in začela se je proizvodnja elektronskih regulacij za belo tehniko. Leta 2001 je bil začetek proizvodnje elektronskih regulacij za avtomobilsko industrijo. Leta 2004 pa so ustanovili hčerinsko podjetje ELRAD Serbia, d. o. o., v Srbiji. Leta 2007 je bilo ustanovljeno hčerinsko podjetje ELRAD Hongkong Co., Ltd. in istega leta se je podjetje preselilo na novo lokacijo. Zaradi ustanovitve hčerinskih podjetij sta se povečala dohodek in produktivnost podjetja. V podjetju je zaposlenih okoli 300 delavcev. Razvijajo in proizvajajo elektronske sklope za končne izdelke na področjih malih gospodinjskih aparatov, električnih orodij, bele tehnike, avtomobilske industrije in drugih področij. Spodaj so na zemljevidu označeni ELRAD International in njegove hčerinske družbe. Slika 2: Lastniška struktura podjetja 9
Slika 3: Zemljevid z lokacijami Elrad International in njegovih hčerinskih družb ter letnico ustanovitve 1.3 Kupci Na spodnjih slikah je razvidno, koliko prihodkov in katere kupce je imel Elrad International. Slika 4: Prihodki po področjih, ki jih je imel ELRAD International v letu 2012 10
Slika 5: Kupci po področjih, ki jih je imel ELRAD International v letu 2012 1.4 Izdelki Osnovna dejavnost podjetja sta razvoj in proizvodnja elektronskih sklopov, ki jih njihovi kupci vgrajujejo v svoje izdelke. Glede na uporabo so izdelke razvrstili na več področij: - elektronika za male gospodinjske aparate (sokovnike, mešalnike ipd.), - elektronika za električna orodja (elektronika za razne vrtalne stroje, elektronika za avtomatsko vodene kosilnice ipd.), - elektronika za belo tehniko (elektronika za pralne stroje in pečice), - elektronika za avtomobilsko industrijo, - elektronika za druga področja. Največ elektronik se proizvede za električna orodja. 11
2 Opis praktičnega izobraževanja projektnega dela Najprej sem bil v projektni skupini, nato v razvoju in pripravi kontrolnih priprav ter na koncu v proizvodnji. 2.1 Projektna skupina Najprej sem bil v projektni skupini, kjer sem delal s kosovnicami. V projektni skupini se uporablja računalniški program baan. Ko kupec pošlje svojo kosovnico, je treba najprej poiskati šifre elementov, če so že bile uporabljene pri drugih izdelkih, ali odpreti nove šifre, če jih še ni. Ko imamo šifre elementov, jih vnesemo v računalniški program baan (Worktop), s katerim se urejajo kosovnice, dodamo reference (npr. R1, C1, IC1...) in tekste (proizvajalec, oznaka elementa, vrednosti ). Včasih pa kupec pošlje tudi zahtevke za spremembe. Spremembe se najlažje ugotovijo tako, da se preverita stara in nova kosovnica, in sicer vsako vrstico posebej, spremembe pa je treba označiti. Delo v projektni skupini poteka večinoma z računalnikom in je zelo odgovorno. Po navadi zahtevki pridejo iz razvoja v projektno skupino. Šifre elementov dobi dobava, katere elemente treba naročiti, pripravljene kosovnice pridejo naprej v razvoj kontrolnih priprav in proizvodnjo. V istem prostoru se urejajo tudi vsa dokumentacija in načrti kupčeve elektronike. V projektni skupini se uporablja tudi računalniški program gama za delo z zahtevki. 2.1.1 Projektni vodja. Projektni vodja je odgovoren za celoten potek izdelave projekta. Za vsak novi izdelek se najprej projektni vodja sestane z vsemi, ki sodelujejo pri projektu. Po sestankih naredi načrt po tednih, do kdaj mora biti narejen končni izdelek. Projektni vodja je vedno v stiku s kupcem in z vsemi, ki sodelujejo pri tem projektu. 12
2.2 Razvoj in priprava kontrolnih priprav V tem oddelku se izdelujejo kontrolne priprave, v katerih se testira elektronika, narejena v proizvodnji. Najprej treba izdelati kontrolno pripravo v mehanskem smislu, nato električno opremiti in povezati elektronske sklope ter napisati programsko kodo za testiranje elektronike. Programska koda se večinoma piše v programu visual basic in v programu labview s pomočjo blokov, ki se sestavijo skupaj. Izdelujejo se tudi kontrolne priprave, ki se uporabljajo za programiranje in vsebujejo mikrokrmilnike. Ko se elektronika testira, se ločijo dobre in slabe elektronike. Slabe elektronike imajo po navadi napake, ki jih popravijo v servisnem oddelku. Dobre elektronike se zapakirajo v kartonske škatle in pošljejo kupcu. Ko slabe elektronike popravijo, se še enkrat testirajo, in če ni več nobenih napak na elektronikah, jih zapakirajo v kartonske škatle in pošljejo kupcu. V tem oddelku je obvezen antistatični plašč in antistatični copati ali antistatična zapestnica, ki se poveže na mizo na ozemljitveno točko. Na sliki je prikazano, kako je videti delovna miza. Slika 6: Delovna miza 13
2.3 Tehnologija Tehnologi skrbijo za nemoten potek proizvodnje. Delavcem v proizvodnji dajo navodila in načrte, kako naj delajo. Priskrbeti jim morajo najnovejše načrte, ker sicer bi prišlo do nepotrebnih stroškov. Tehnolog skrbi tudi za vzorce elektronik, ki jih naroči kupec. 2.4 Proizvodnja Tudi v proizvodnji je obvezna antistatična oprema. V proizvodnjo se ne sme brez antistatičnega plašča, antistatičnih copatov ali antistatične zapestnice. 2.4.1 Nalaganje elementov SMD. Na tiskana vezja se nalagajo elementi SMD z uporabo spajkalne paste na nalagalnih linijah. Na spajkalno pasto naložene elemente spajkajo z vročim zrakom v dušikovi atmosferi. Na lepilo naložene elemente SMD s procesom strjevanja lepila v pečici fiksiramo na tiskana vezja. Slika 7: Nalaganje elementov SMD 14
2.4.2 Nalaganje klasičnih elementov. Klasične elemente po navadi nalagajo ročno, to delajo večinoma ženske. Nekatere klasične elemente pa nalagajo tudi strojno. Največkrat so to elementi, ki morajo zdržati večjo napetost in tok, ali elementi, katerih v ohišju SMD in v integriranih vezjih ni mogoče narediti. 2.4.3 Valjno spajkanje. Večinoma spajkajo strojno z uporabo valjnega spajkanja v dušikovi atmosferi na spajkalnih linijah SEHO. Spajkajo v skladu z direktivo RoHS. Tinol ne sme vsebovati svinca. Po želji kupca se pa lahko spajka z uporabo svinca, saj je takšno spajkanje cenejše. Manjši kosi se včasih tudi spajkajo ročno. Spajkajo pa lahko selektivno z uporabo stroja za spajkanje. Pred spajkanjem se naredijo maske, ki preprečijo, da bi se tinol razlil tam, kjer ne sme biti. Slika 8: Valjno spajkanje 2.4.4 Avtomatska optična kontrola. Uporablja se stroj AOI VISCOM, ki avtomatsko pregleda izdelke, ali so optično pravilni. To dela na osnovi algoritmov. Vsaka elektronika ima svojo šifro in 2d kodo, ki jo stroj prebere ter najde slabe spoje in kratke stike. Na tem stroju sem delal en teden. Ko pride elektronika iz stroja, jo ročno popravljajo, in to delajo večinoma ženske. Ta stroj naredi slike slabih spojev s pomočjo odbijanja laserja. 15
Slika 9: Stroj AOI VISCOM 2.4.5 Lakiranje elektronik. Elektronike lakirajo strojno in tudi ročno. Za strojno lakiranje imajo lakirni stroj PVL. Vezja lakirajo zato, da so zaščitena pred vlago in atmosferskimi vplivi. Stroj lahko lakira po celi površini ali le določene dele tiskanine. Na koncu delavec še sam preveri, ali je v redu polakirano, sicer še enkrat lakira. Uporabljajo več vrst lakov, uporablja se tudi lak, ki je viden le pod ultravijolično svetlobo. Slika 10: Lakirni stroj PVL 16
2.4.6 Zalivanje elektronik z zalivko. Določeni sklopi vezij se zalijejo s t. i. trdo ali mehko zalivko. Elektronski sklopi se zalivajo zaradi mehansko občutljivih delov ali pa zaradi atmosferskih vplivov in pred vibracijami. S trdo zalivajo večje segmente in zalivka je bolj gosta. Z mehko pa zalivajo manjše segmente in ozke dele, kjer trda zalivka ne bi stekla skozi. Zalivke so zgrajene iz večkomponentnih polimerov. Slika 11: Zalivanje elektronike 2.4.7 Lasersko označevanje tiskanih vezij. Tiskana vezja označujejo lasersko z uporabo 1D in 2D kode, na podlagi česar se zagotavlja 100 % sledljivost izdelkov. Slika 12: Stroj ASYS ALS03 za lasersko označevanje 17
2.4.8 Mehanska dela. Narejena tiskana vezja po navadi dobijo v panelih po 4 ali več skupaj in jih je treba razrezati. Imajo tudi stroj CNC za izrezovanje mehanskih delov, na ta način sami izdelajo ohišja elektronik. Pri klasičnih elementih je treba nogice odrezati na primerno dolžino. Nekatere mehanske dele pa je treba tudi kovičiti, in sicer z uporabo tlaka. 2.4.9 Funkcionalna in končna kontrola. Funkcionalno in končno kontrolo izvajajo nad izdelki, ki so že končani. S temi kontrolnimi pripravami preverjajo, ali elektronika dobro deluje. Na ta način se izognejo velikemu številu reklamacij in nepotrebnih stroškov. 2.5 Razvoj ELRAD International ima tudi svoj razvoj, kjer razvijajo novo elektroniko. V razvoju se uporablja programsko orodje za risanje tiskanih vezij Altium Designer. Za risanje in simulacijo mehanskih delov se uporabljata programski orodji autocad in solidworks. 2.6 Servisni oddelek V servisnem oddelku popravljajo slabo in nedelujočo elektroniko. To dobijo od funkcionalne in končne kontrole ter od razvoja kontrolnih priprav. 18
3 MOJE DELO V RAZVOJU KONTROLNIH PRIPRAV 3.1 Projekt, ki sem ga razvijal 3.1.1 Monostabilni multivibrator z enim čipom lm555. Najprej sem na testni ploščici sestavil vezje monostabilni multivibrator s čipom lm555. Na izhodu sem dal led diodo in je svetila, ko sem tipko pritisnil, in nato je led dioda še 393 ms gorela, saj impulz na izhodu traja 393 ms. Čas impulza se izračuna po formuli:. V mojem primeru sem za R izbral 120 kω in za C 3 µf. Na slikah 13, 14 in 15 sta prikazana vezje in oscilogram. Slika 13: Vezje monostabilnega multivibratorja 19
Slika 14: Vezje monostabilnega multivibratorja na testni ploščici Slika 15: Oscilogram monostabilnega multivibratorja 20
3.1.2 Vezje za zakasnjen vklop z dvema čipoma lm555. Razvijal sem vezje z dvema čipoma lm555, ki je na sliki 16. To vezje se bo uporabljalo pri programiranju mikrokrmilnikov tako, da ko boš dal vezje v kontrolno pripravo in ko zapreš pokrov kontrolne priprave, se bo po dvojni zakasnitvi za 0,5 s ali skupni zakasnitvi 1 s elektronika sprogramirala avtomatsko brez pritiska na tipko. Istočasno, ko zapreš pokrov, pokrov pritisne tipko za proženje impulza. Najprej sem vezje sestavil na testni ploščici. Ko je to vezje delovalo, sem celo vezje spajkal na luknjasto tiskano vezje. Slika 16: Vezje za zakasnitev z dvema čipoma lm555 Diagrami testnih točk, ki so označene na shemi: 21
Slika 17: Diagrami testnih točk TP1, TP2, TP3, TP4 Slika 18: Diagrami testnih točk: TP1, TP3, TP4, TP5 3.1.3 Zakasnitev z uporabo mikrokrmilnika pic. To isto zakasnitev sem naredil s picom pic16f690. Napisal sem programsko kodo in električno povezal vse dodatne elemente. Pri tem sem uporabil potenciometer 250 kω, ki se uporablja za poljubno nastavljanje zakasnitve. Vrednost napetosti na potenciometru berem z uporabo A/D pretvorbe s picom. Prva zakasnitev je nastavljiva, druga pa je fiksna 500 ms. Prikazana sta še programska koda in vezje s picom pic16f690. 22
Programska koda: bit oldstate; int LED1 = 8; int LED2 = 6; unsigned long adc; unsigned long i; void main() { OSCCON = 0b01110000; // 8 MHz notranji oscilator ANSEL = 0 x 04; INTCON = 0; ANSELH = 0; C1ON_bit = 0; // A/D pretvorba na analognem pinu AN2 // onemogoci prekinitve // vsi drugi pini so digitalni // onemogoci primerjalnike C2ON_bit = 0; TRISb7_bit = 1; TRISa2_bit = 1; TRISc = 0 x 00; // nastavi RB7 pin kot vhod // nastavi RA2 pin kot vhod // nastavi PORTC kot izhod oldstate = 0; do { adc = ADC_Read(2); // neskoncna zanka do - while // bere 10-bitno A/D pretvorbo if (Button(&PORTB, 7, 1, 1)) { // detektira logicno "1" oldstate = 1; // posodobi stanje } if (oldstate && Button(&PORTB, 7, 1, 0)){ // detektira spremembo logicne "1" v logicno "0" if (adc <= 21){ // če je spremenljivka adc manjša ali enaka 21, PORTC = LED1; // je zakasnitev 100 ms delay_ms (100); } else{ for (i = 0; i < ((adc *14) + adc); i ++ ){ // ce je spremenljivka adc večja od 21, se zakasnitev veča glede na A/D pretvorbo, napetosti na potenciometru 23
PORTC = LED1; } } PORTC = LED2; delay_ms(500); // led dioda 2 ima fiksno zakasnitev 500 ms PORTC = 0; // resetira celi PORTC na 0 oldstate = 0; // posodobi stanje } } while (1); } Slika 19: Vezje za zakasnitev s pomočjo pica pic16f690 24
4 SKLEP V času prakse sem spoznal celotno podjetje in oddelke, ki so med seboj povezani. Proizvodnja ne bi delovala brez razvoja in uprave. Videl sem veliko stvari, ki jih ne bi videl, če ne bi bil na praksi. V tem času sem se naučil veliko novega. Za dobre in kakovostne izdelke je treba biti potrpežljiv in natančen, sicer lahko pride do reklamacij in nepotrebnih dodatnih stroškov v servisnem oddelku. 25
5 PRILOGE 5.1 LM555 Slika 20: Zgradba čipa lm555 Slika 21: Razpored pinov na čipu lm555 26
5.1 PIC16F690 Slika 22: Razpored pinov na pic - u Slika 23: Tabela funkcije pinov na pic - u 27
6 LITERATURA 1. http://www.elrad-int.si/ 2. http://www.dz863.com/index.php 3. http://www.microchip.com/ 4. http://www.alldatasheet.com/ 28