Пояснительная записка к творческому проекту

МУНИЦИПАЛЬНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕСРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА № 6
МУНИЦИПАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ЛЮБЕРЕЦКИЙ
МУНИЦИПАЛЬНЫЙ РАЙОН МОСКОВСКОЙ ОБЛАСТИ
140005, г. Люберцы, Октябрьский проспект, дом 118
тел./факс. 503-62-11e-mail: mousoshn6@rambler.ruweb:http://s6.lubertsy.mosreg.fcior.edu.ru
Творческий проект по технологии на тему:«Использование в интерьере оригинальных часов»
Выполнил
Ученик10 «а» класса
Лисевский Александр
Руководитель-консультант
учитель технологии
Воронов Алексей Алексеевич
Люберцы 2016г.
Содержание TOC \o "1-3" \h \z \u
Введение. PAGEREF _Toc441007618 \h 3Выбор и обоснование темы проекта PAGEREF _Toc441007619 \h 3Организационно-подготовительный этап PAGEREF _Toc441007620 \h 4Обдумывание будущего изделия PAGEREF _Toc441007621 \h 4Схема обдумывания PAGEREF _Toc441007622 \h 4Историческая справка PAGEREF _Toc441007623 \h 5Основные параметры семейства PAGEREF _Toc441007624 \h 7Выбор варианта проекта PAGEREF _Toc441007625 \h 8Выбор технологии изготовления изделия PAGEREF _Toc441007626 \h 12Графическая документация PAGEREF _Toc441007627 \h 13Первичная визуализация PAGEREF _Toc441007628 \h 13Чертежи деталей PAGEREF _Toc441007629 \h 15Чертеж печатной платы PAGEREF _Toc441007630 \h 19Программный код для МК PAGEREF _Toc441007631 \h 21Оборудование и инструменты PAGEREF _Toc441007632 \h 22Оборудование ФабЛаб PAGEREF _Toc441007633 \h 22Своё оборудование и инструмент PAGEREF _Toc441007634 \h 22Используемые материалы PAGEREF _Toc441007635 \h 23Список материалов PAGEREF _Toc441007636 \h 23Выбор материалов PAGEREF _Toc441007637 \h 23Предварительное экономическое обоснование PAGEREF _Toc441007638 \h 24Предварительное экологическое обоснование PAGEREF _Toc441007639 \h 25Организация рабочего места PAGEREF _Toc441007640 \h 26Технологический этап PAGEREF _Toc441007641 \h 27Технология изготовления изделия, сборка. PAGEREF _Toc441007642 \h 27Технологическая карта. PAGEREF _Toc441007643 \h 27Ход выполнения работы PAGEREF _Toc441007644 \h 28Оценка проделанной работы PAGEREF _Toc441007645 \h 29Заключение PAGEREF _Toc441007646 \h 30Реклама изделия PAGEREF _Toc441007647 \h 30Экологическое обоснование PAGEREF _Toc441007648 \h 31Экономическое обоснование PAGEREF _Toc441007649 \h 32Итоги PAGEREF _Toc441007650 \h 33Список использованной литературы PAGEREF _Toc441007651 \h 34Интернет-ресурсы: PAGEREF _Toc441007652 \h 34Приложение 1 PAGEREF _Toc441007653 \h 35Инструктажи по ТБ. PAGEREF _Toc441007654 \h 35Приложение 2 PAGEREF _Toc441007655 \h 38Мастерская FabLab PAGEREF _Toc441007656 \h 38Приложение 3 PAGEREF _Toc441007657 \h 41Приложение 4 PAGEREF _Toc441007658 \h 44Создание графической документации. PAGEREF _Toc441007659 \h 44Сборка корпуса PAGEREF _Toc441007660 \h 47Изготовление печатной платы PAGEREF _Toc441007661 \h 48Финальная сборка PAGEREF _Toc441007662 \h 50
Мужчине в каждодневной жизни необходимо ощущать себя творцом и законодателем, только тогда он будет получать от неё полное удовлетворение.
Дейвид Лоуренс ©
Введение.Я тоже почувствовал эту необходимость, мне тоже захотелось создать какую-нибудь вещь, полезную и красивую, чтобы почувствовать себя творцом чего-то нового, уподобиться Творцу всего сущего… Воодушевленный своими мыслями, я решил начать новый проект и изготовить изделие по нему.
Выбор и обоснование темы проектаНедавно мы сделали в гостинной своей квартиры ремонт. Теперь эта комната заиграла новыми яркими красками в зеленых тонах. Все было просто замечательно, каждый элемент интерьера гармонировал с остальными, но старые настенные часы сильно выбивались из общей картины и буквально резали глаза своим цветовым и форменным несоответствием. Обойдя почти все магазины в городе я не нашел ничего подходящего, а интернете заказывать на тот момент было не удобно. Поэтому я решил изготовить их сам. Притворить в жизнь свой, авторский, дизайн часов, который бы идеально вписался в новый интерьер гостинной. Поэтому, темой моего будущего проекта стало создание настенных часов.
Когда я думал над будущей конструкцией часов, я решил считать и отображать время при помощи электронно-вычислительной схемы на микроконтроллере. Но для ее изготовления мне придется изучить программирование микроконтроллеров. Поэтому, цель моего проекта не только создание часов, но и получение новых навыков и знаний в области программирования.
Цели:
Освоить язык программирования С
Научится программировать МК
Освоить современные технологии обработки материалов.
Задачи:
Написать программу часов
Загрузить ее в контроллер
Изготовить корпус часов, применяя лазерную резку
Организационно-подготовительный этапОбдумывание будущего изделияСхема обдумывания«Часы»
Сбор информации
МК и прошивка
Охрана труда
Оборудование
Потребность
Технология изготовленияДизайнерская идея
КонструированиеЭкономическое обоснование
Материалы

Историческая справкаИстория появления микроконтроллеров
Началось все с разработки первой ЭВМ. Эта машина могла почти все то, что сейчас делает МК, но ее главным отличаем был размер… Даже сравнительно слабая по вычислительной мощности ЭВМ была очень громоздкой и могла занимать целое помещение, к тому же потребляла очень большое количество электроэнергии. Например, одна из ранних ламповых ЭВМ 1-го поколения была «Урал-1». Вот ее характеристики:
Основные технические характеристики ЭВМ "УРАЛ-1"Структура команд одноадресная.
Система счисления двоичная.
Способ представления чисел - с фиксированной запятой и с плавающей запятой по стандартным программам.
Разрядность-35 двоичных разрядов (10,5 десятичных) и один разряд для знака числа.
Диапазон представляемых чисел: от 1 до 10-10.5.
Время выполнения отдельных операций:а) деления - 20 мксек; б) нормализации - 20 мсек; в) остальных операций-10 мсек.
Количество команд-29.
Характеристики ЗУ:емкость ОЗУ на магнитном барабане - 1024 тридцатишестиразрядных числа или команды;емкость НМЛ - до 40 000 тридцатишестиразрядных чисел или 8000 команд.
Устройство ввода - на перфорированной киноленте шириной 35 мм.
Вывод - печатающее устройство. Скорость печати - 100±10 чисел в минуту.
Машина построена на одноламповых типовых ячейках.
Питание машины от сети трехфазного переменного тока напряжением 220В ±10%, частотой 50Гц.
Потребляемая мощность 7-10 кВт.
Занимаемая площадь 50 кв. м.

Что бы увеличить вычислительную мощность ЭВМ с использованием прежних технологий, нужно было увеличивать размеры и потребление электроэнергии. Поэтому вполне логично, что люди начали искать способы уменьшить ЭВМ, но сохранить или приумножить ее производительность.
Первым шагом была замена электровакуумных приборов полупроводниковыми. Когда лампы заменились транзисторами, отпала необходимость в огромных блоках питания для ламп. И это существенно помогло снизить размеры ЭВМ, но сохранить и увеличилась производительность. Вот пример подобной ЭВМ 2-го поколения «Урал-16».
Характеристики:
Структура команд двухадресная.
Система счисления двоичная,
Способ представления чисел: с плавающей запятой.
Разрядность: 36 двоичных разрядов (мантисса числа — 29 разрядов, знак мантиссы -- 1 разряд, порядок — 5 разрядов, знак порядка — 1 разряд).
Быстродействие 5000 операций/с.
Количество команд (основных) 17. Каждая операция имеет 8 модификаций.
Характеристики запоминающих устройств.
Емкость ОЗУ на ферритах 2 К слов; время обращения к ОЗУ 24 мкс,
Емкость внешнего НМЛ 120000 чисел; скорость считывания с НМЛ 2000 чисел/с.
Устройства ввода — вывода обеспечивают ввод информации в машину с фотосчитывающего
устройства на киноленте со скоростью 35 чисел/с и вывод результатов вычислений на печатающее устройство со скоростью 20 чисел/с.
Питание машины от сети переменного тока напряжением 380/220 В, частотой 50 Гц.
Потребляемая мощность около 3 кВт.
Занимаемая площадь 20 кв. м.

Следующим шагом было изобретение интегральных микросхем. Это вообще очень важное изобретение не только в электровычислительной сфере, но и во всей электротехнике в целом. Ведь интегральные микросхемы научились не только вычислять, но и заниматься усилением, модуляцией, декодированием аналоговых сигналов и т.д. Интегральная микросхема – это маломощная электрическая схема, смонтированная на маленькой пластине и защищенная корпусом. Элементы микросхемы имеют микро и нанометрические размеры. Поэтому ЭВМ 3-го поколения стала еще меньше и производительней. Даже появилась возможность создания первых компактных ЭВМ, прародителей ПК.
А теперь самое главное. В конструкции ЭВМ на отдельных элементах или даже платах были собраны блоки памяти, вычислений, ввода и вывода информации. И вот людям приходит в голову идея совместить все это внутри одной микросхемы, чтобы сделать ЭВМ еще более компактной и универсальной. И они это сделали. Так появилась первая микро-ЭВМ. Так ее называли в СССР, а на западе такое устройство назвали микроконтроллером. Первый микроконтроллер, вышедший в серийное производство, был Intel 8048 из семейства MCS-48.
Основные параметры семейства8-битный таймер/счетчик;
встроенный системный генератор тактовой частоты;
совместимость с MCS-80/MCS-85 периферией;
вывод внутренней шины данных;
возможность расширения памяти и портов ввода/вывода;
адресное пространство внешней памяти данных (ОЗУ): 256 байт;
адресное пространство памяти программ (ПЗУ): 4 Кб.

Аналог, выпущенный в СССР

Выбор варианта проектаПеред тем как разрабатывать свою конструкцию с нуля, я решил посмотреть уже имеющиеся решения на радиолюбительких сайтах, чтобы набраться идей и думать уже, опираясь на что-то. Вот какие конструкции мне понравились и при определенной дизайнерской доработке могли бы вписаться в мой интерьер.
Часы с газоразрядной индикацией

В данной конструкции для отображения времени используются газоразрядные индикаторы.
Плюсы:
Дизайн: приятное глазу красивое теплое свечение, привлекательный ретро стиль.
Минусы:
Более сложные в изготовлении: требуется специальный высоковольтный блок питания для ламп. Поэтому появляется опасность попасть под высокое напряжение и получить удар током.
Часы с механической разверткой

В данной конструкции отображением времени занимается вращающийся ряд светодиодов. Если включать их на короткое время в определенный момент то формируется механическая развертка.
Плюсы:
Дизайн: современный стиль, визуальная легкость конструкции, свобода отображаемой анимации.
Минусы:
Сложность конструкции: расчет мерцания и стабилизация механической развертки, сообщение питания вращающимся электронным частям.
Выбор
Каждая из этих конструкций является оригинальной и красивой, со своими достоинствами и недостатками. Но, проанализировав все их плюсы и минусы, я понял, что они мне не подходят. Часы с газоразрядными индикаторами я отстранил из-за неудобного питания ламп. Это делает конструкцию слишком громоздкой. Часы с механической разверткой я не стал выбирать из-за сложной подачи питания вращающимся электронным частям, а также из-за проблем со стабилизацией развертки.
Исходя из этого, я решил разработать совершенно новую конструкцию часов, которая была бы проста в изготовлении и имела красивый оригинальный дизайн.
Это достаточно сложная задача, но я обладаю хорошим воображением, и я с ней справился, я создал авторскую конструкцию часов.
Моя конструкция часов

В моей конструкции индикацией времени занимаются светодиоды, расположенные под цифрами и напротив их.
Плюсы:
Функциональность: мощная световая индикация времени позволяет использовать часы в качестве ночника, большие размеры помогают лучше различать время близоруким людям (вся моя семья носит очки больше чем -2 дптр).
Оригинальный дизайн, который разработал я сам.
Минусы:
Низкая точность индикации (+/-2,5 мин), не считают время без питания.
Окончательный выбор
Я считаю минусы моей конструкции не существенными, ими можно пренебречь в моей ситуации. Поэтому я выбираю ее. Ведь она авторская, и автор ее – я. Это очень важно, ведь разработка чего-то нового и есть главная цель творчества.
Выбор технологии изготовления изделияКогда я выбирал технологию изготовления корпуса для своих часов, я хотел найти такую, которая позволяет как можно качественнее обрабатывать материалы. Обратившись к интернету, я узнал о технологии лазерной резки и гравировки. Чаще всего эта технология используется в ЧПУ станках, для обработки широкого спектра материалов. Но, к сожалению, такие станки имеют очень большую цену, и работа на них в каком-то цеху тоже стоит не малых денег. К счастью, я нашел особое место – ФабЛаб. (Подробнее в приложении 2) Это уникальный свободный производственный ресурс. Там имеется набор современных ЧПУ станков для обработки различных материалов (в том числе тот, который мне нужен), ручные инструменты и мастерская для работы с микроэлектроникой. А главное, если там работать по своему проекту, который впоследствии будет широко опубликован, то за работу у многих станков платить не нужно!
Поэтому я решил воспользоваться ФабЛабом для реализации своего проекта.
Ниже я привожу снимки обработанного акрилового пластика ручным лобзиком и лазерным станком, чтобы показать превосходство лазерной обработки над ручной. Различие срезов лобзика и лазера:
Лобзик Лазер

Над выбором технологии изготовления печатной платы я долго не думал. Травленая плата в хлорном железе всегда качественнее, чем резанная. Поэтому я решил травитьи выбрал технологию, в народе прозванную ЛУТ (лазерно-утюжная технология). Примерный план таков:
На лазерном принтере печатается чертеж платы на глянцевой бумаге.
распечатка фиксируется на фольгированной стороне стеклотекстолита.
Все это заворачивается в чистую бумагу и прижимается горячим утюгом.
Прогревается и проглаживается в течении 10 минут.
Плата с прилепившейся распечаткой извлекается и аккуратно отмывается от глянцевой бумаги.
При идеальном исходе мы имеем плату с чернильным рисунком дорожек.
Теперь плата опускается в 10% раствор хлорного железа, и вся медь не защищенная чернилами растворяется.
Разница между технологиями изготовления плат:
Резанная Травленая

Графическая документацияПервичная визуализацияДля визуализации идеи и выбора внешних характеристик я использую программу 3D моделирования компании MAXON - Cinema 4DR16. Эта программа относительно легка в освоении, но при этом является очень удобным, многофункциональным и быстрым инструментом 3D моделирования.

Первая визуализация идеи


Чертежи деталейЯ использую чертежную программуCorelDrawX7 для создания чертежей деталей под лазерный станок. Эта программа удобна тем, что имеет простой, интуитивно понятный интерфейс и осваивается буквально «за один вечер», при этом остается мощнейшим инструментом 2D черчения.

Готовые чертежи
Передняя и задняя деталь 4мм

Основная деталь 6мм

Цвета у линий не случайно разного цвета. Лазерный станок способен наносить линии и прорези разной конфигурации. Для этого каждому цвету присваивается индивидуальная конфигурация резки или гравировки. В моем случае черный цвет настроен на сквозную резку, а красный на создание жженого паза.
Внутреннее кольцо для крепления светодиодов 4мм

Чертеж печатной платыДля разработки разводки печатной платы я использую популярную среди радиотехников программу
Sprint LayOut. Эта программа удобна тем, что имеет большую библиотеку корпусов радиокомпонентов и микросхем, поэтому можно быстро и легко придумать расположение деталей на плате. А еще она позволяет распечатать на бумаге разводку определенного размера с хорошей точностью, благодаря специальному алгоритму печати.

Чертеж платы
Я разрабатывал две версии чертежа. И та, и та вполне пригодны к работе, ноесли бы я не допускал ошибок при пайке, то и первая плата смогла бы долго прослужить мне верой и правдой, но она не выдержала частой перепайки во время отладки. Поэтому я укрепил дорожки, сделав их более массивными, и добавил один резистор, подтягивающий ножку RESET МК к плюсу питания.

Программный код для МКЯ писал код для МК в специально разработанной под это семейство МК среде программирования. Ее разрабатывала компания Atmelспециально для удобного программирования своих МК. Называется она AVRStudio 5.
С кодом моей программы вы можете ознакомиться в приложении 3 TA \l "приложении 3" \s "приложении 3" \c 1 .

Оборудование и инструментыСпасибо лаборатории ФабЛаб [Приложение 2], я располагаю хорошим набором профессиональных инструментов и станков для обработки различных материалов по доступной цене. А также, мне предоставляется полный набор индивидуальной защиты в соответствии с выполняемой работой.
Оборудование ФабЛабЛазерный раскройщик LaserPROSpirit 100 Вт.Позволяет резать заготовки толщиной до 10 мм из дерева, пластика, картона и других горючих материалов. А так же, способен гравировать еще больший перечень материалов. Мрамор, гранит, металл, стекло и тд.

Своё оборудование и инструментПаяльник
Клеевой пистолет
Мультиметр
Электрошлифовальная машинка
Лазерный принтер
Утюг
Используемые материалыСписок материалов
Корпус Электронные компоненты
Лист фанеры 0,5м*0,5м*4мм х2 Микроконтроллер компании Atmel – Atmega8А
Лист матового оргстекла 4мм салатовый Светодиоды белые 20mА 4V
Винты Кварцевый резонатор 16MHz
Лист фанеры 0,5м*0,5м*6мм Резисторы
Лист матового оргстекла 2мм белый Конденсаторы
Краска золотая, салатовая Кнопки
Грунт акриловый Провода
Выбор материаловОсновным материалом будущего изделия я выбрал фанеру, т.к. она имеет относительно не большую цену. и является экологически чистым материалом. А еще не пропускает свет, что является важным аспектом в моем проекте.
На лицевой стороне будет слой акрилового пластика. Я выбрал этот материал потому что он полупрозрачный и легкий, и бывает практически любых цветов с разной степени прозрачности, что дает мне свободу выбора в цвете.
МК я выбирал тот, который имеет малую производительность и минимум периферийных устройств, т.к. для счета времени много не нужно.
Предварительное экономическое обоснованиеМатериалы Стоимость за
единицу Количество
Общая стоимость
Лист берёзовой фанеры 1,5мм*1,5мм*4мм 300руб/лист
1,25 м2 0,5 м2
120 руб
Лист оргстекла
4 мм салатовый , размер 2,05х3,05
8 500руб/лист
6,25 м2 0,25 м2 340руб
Лист оргстекла
4 мм салатовый , размер 2,05х3,05 7 500руб/лист
6,25 м2 0,25 м2 300 руб
ATmega8 100руб 1 100 руб
Блок питания 5V 1A 200руб 1
200 руб
Прочие электронные компоненты 100 руб 100 руб
Фольгированный стеклотекстолит – основа печатной платы 300 руб.\шт. 1 300 руб
По предварительной оценке, на изготовление часов может уйти до 1060 р. на материалы, плюс амортизация и затраты на электроэнергию до 100 р.
Расчет амортизации: c=((x/24)/26)*d; c=(x/624)*d
Паяльник: (200р/624) = 0,4р
Клеевой пистолет: (500р /624) + 20р(стержень клея) = 21р
Мультиметр: (1000р /624) = 2р
Электрошлифовальная машинка: (1500р /624) = 3р
Утюг: (3000р*0,002) = 6р
Амортизация: 32,4р
Расчет затрат на электроэнергию:
Паяльник: (0,04*3)*4р = 0,5р
Клеевой пистолет: (0,04*0,5)*4р= 0,08р
Электрошлифовальная машинка: (1,5*0,5)*4р = 3р
Утюг: (1,5*0,5)*4р = 3р
Освещение: 10р
Электроэнергия: 16,58р
Итого: 1510 р.
Предварительное экологическое обоснованиеМатериалы Возможность биологической переработки Вред окружающей среде Наличие способа специальной переработки
Лист берёзовой фанеры Да, бактериями гниения. нет да
Лист оргстекла
Нет да да
Электронные компоненты Нет нет да
Фольгированный стеклотекстолит Нет нет да
Я всегда думаю об окружающей среде, я хочу сохранить нашу планету в чистоте для последующих поколений.
Как видно из таблицы, для всех этих материалов существуют специальные комбинаты по переработке, поэтому при правильной утилизации моего изделия, я не нанесу вреда природе.

Организация рабочего места1.Для изготовления моих часов-ночника главным из компонентов, составляющих рабочее, место является рабочий стол.
2. Спецодежда (халат), респиратор, очки защитные.
3.Поверхность рабочего стола не должна быть низкой, чтобы не сутулиться при работе, или высокой, из-за чего слишком быстро будут уставать руки.
4.Необходимо позаботиться об освещении. Желательно среднее, мягкое и рассеянное освещение, которое не будет слепить, и напрягать глаза.
5.Чемоданчик с инструментами, в который входит всё необходимое мне оборудование.
7.Табурет.
8.Щётка-смётка, совок.
Правила безопасности во время работы
1.Надежно закрепить обрабатываемый материал (фанеру) в зажимах лазерного аппарата.
2. Пользоваться станком только по назначению, исправным, хорошо налаженным. [Приложение 1]
3. Не допускать наличия гвоздей и других металлических предметов в обрабатываемом материале. [Приложение 1]
4. Не допускать сырости, загрязнения, попадания стружек и других посторонних предметов на электроаппаратуру. [Приложение 1]
5. Следить за исправностью защитного заземления станка. [Приложение 1]
6.Начиная работу, путем внешнего осмотра убедиться:
а) в исправности охлаждения;
б) в легкости и плавности движения всех ходовых частей;
в) в целостности защитного светофильтра;
г) в исправности дымоотвода и противопожарных устройств
е)в надежности работы выключателя. [Приложение 1]
Подробные инструктажи по ТБ вприложении 1.
Технологический этапТехнология изготовления изделия, сборка.Технологическая карта.Изготовление часов
№ п\п Действие Материалы Инструменты Технические рекомендации
1 Изготовить все детали корпуса на лазерном ЧПУ станке Листы фанеры и оргстекла LaserPROSpirit Убедиться: в работоспособности вентиляции станка, в точно установленном фокусе лазера.
2 Отшлифовать детали корпуса Детали корпуса Электрошлифовальная машинка Использовать шкурки:
100, 240, 400
3 Покрасить детали Краска Краскопульт Шлифовать после каждого слоя и удалять напыл
4 Распечатать разводку
платы Глянцевая бумага, чернила Лазерный принтер Убедится, что выполняется ЗЕРКАЛЬНАЯ печать разводки.
5 Перенести печать разводки на текстолит Печать разводки, текстолит Утюг Приложить печать к текстолиту, завернуть в чистую бумагу и прижать сверху утюгом
5 Протравить печатную
плату Плата фольгированного стеклотекстолита, хлорное железо. Ванночка, печатки Аккуратно обращаться с хим. раствором. Во время травления покачивать ванночку.
6 Припаять все электр. компоненты на свои места Канифоль, припой, печатная плата Паяльник Не перегреть МК паяльником, он не термостойкий.
7 Прошить МК Программатор, компьютер Внимательно подключать программатор и питание.
8 Финальная сборка изделия
Плата, корпус, провода, светодиоды,
Резисторы, разъем. Клеевой пистолет, паяльник Надежно крепить все детали.
9 Отладка готового изделия Убедиться в полной работоспособности изделия.
Ход выполнения работыВсе фотографии, сделанные по ходу выполнения работы, находятся в приложении 4.
Подготовительная часть. Разработка чертежейПервичная визуализация идеи, подбор формы и цветовой гаммы(CINEMA 4D).
Чертеж деталей корпуса под лазерную резку (CorelDrow).
Разводка
Часть 1. Детали корпуса.
Для начала, я запускаю станок: включаю вентиляцию и подачу сжатого технического газа.
Открываю станок, закрепляю обрабатываемый материал.
Пультом управления передвигаю режущую головку в локальное начало координат, отмеченное на материале.
Выставляю высоту подъема режущей головки над материалом так, чтобы лазерный луч сфокусировался и был как можно тоньше. Закрываю крышку станка.
В управляющей программе устанавливаю векторный чертеж на текущее положение режущей головки и запускаю процесс.
После окончания резки, достаю материал и извлекаю из него отрезанные детали.
Провожу финальную шлифовку деталей электрошлифовальной машинкой.
Часть 2. Покраска
Часть 3. Изготовление платыПечатаю чертеж платы на глянцевой бумаге с помощью лазерного принтера.
Прикладываю к обезжиренному текстолиту печать и, завернув это бумагой, прижимаю утюгом.
Отмываю плату от бумаги и опускаю в 10% раствор хлорного железа.
Жду, пока не защищенная медь растворится.
Корректирую дорожки после травления
Лужу дорожки
Аккуратно и очень внимательно припаиваю МК.
Впаиваю остальные компоненты
Прошиваю МК
Отлаживаю прошивку
Часть 4. Финальная сборкаСобираю большой круг светодиодов на специальной детали. Подключаю его к плате.
Подключаю и креплю разъем питания и кнопки
Скрепляю винтами все детали корпуса
Оценка проделанной работыЯ считаю, что выполнил работу очень хорошо. Я применил современные технологии обработки материалов, поэтому мое изделие является очень качественным. А так же я освоил и применил современные информационные технологии электронного контроля.

ЗаключениеРеклама изделияВ современное время, и в соответствии с инновационными технологиями, можно поместить рекламу где угодно: в интернете, на радио, телевидении, или в газете.
Образец рекламного объявления в газете:
,, Уважаемые читатели! Предлагаем вашему вниманию дизайнерские часы ручной работы. Они способны осветить вашу спальню мягким расслабляющим светом в ночное время суток и вы легко сможете определить время благодаря световой индикации времени.
Звоните и заказывайте, прямо сейчас!!!
8(495)111-22-33
Вы также можете посетить наш сайт и заказать данное эксклюзивное изделие со скидкой 5%:
www.krasota.ru ”
Предварительное экологическое обоснование
Материалы Возможность биологической переработки Вред окружающей среде Наличие способа специальной переработки
Лист берёзовой фанеры Да, бактериями гниения. нет да
Лист оргстекла
Нет да да
Электронные компоненты Нет нет да
Фольгированный стеклотекстолит Нет нет да
Я всегда думаю об окружающей среде, я хочу сохранить нашу планету в чистоте для последующих поколений.
Как видно из таблицы, для всех этих материалов существуют специальные комбинаты по переработке, поэтому при правильной утилизации моего изделия, я не нанесу вреда природе.

Экономическое обоснованиеМатериалы Стоимость за единицу Потраченный материал на одни часы Цена на одни часы
Лист берёзовой фанеры 1,5мм*1,5мм*4мм 300руб/лист
1,25 м2 0,5 м2 120р
Лист оргстекла
4 мм салатовый, размер 2,05х3,05 8 500руб/лист
6,25 м2 0,25 м2 340 р
Лист оргстекла
2 мм белыразмер 2,05х3,05 7500руб/лист
6,25 м2 0,25 м2 300 р
ATmega8 100руб 1 шт. 100 р
Блок питания 5V 1A 150 руб 1шт 150 р
Прочие электронные компоненты 100 руб 100 р
Фольгированный стеклотекстолит 200 руб.\шт. 1шт 200 р
Мой проект открыто публикуется и содержит в себе все необходимые сведения для повторения моего изделия, поэтому ФабЛаб предоставил мне свое оборудование абсолютно бесплатно, придерживаясь своей «Хартии».
Подсчеты:
Стоимость материалов: 930 р
Расчет амортизации: c=((x/24)/26)*d; c=(x/624)*d
Паяльник: (200р/624) = 0,32р
Клеевой пистолет: (500р /624) + 20р(стержень клея) = 21р
Мультиметр: (1000р 624) = 1.6р
Электрошлифовальная машинка: (1500р * 0,002) = 2.4р
Утюг: (3000р*0,002) = 4.8р
Расходы на амортизацию: 31 р
Расчет затрат на электроэнергию:
Паяльник: (0,04*3)*4р = 0,5р
Клеевой пистолет: (0,04*0,5)*4р= 0,08р
Электрошлифовальная машинка: (1,5*0,5)*4р = 3р
Утюг: (1,5*0,5)*4р = 3р
Освещение: 10р
Расходы на электроэнергию: 16,58р
Себестоимость часов составит 1357 рублей.
Рыночная стоимость изделия , по проведённого мною исследованию будет составлять порядка 2000 – 4000 рублей, и при этой цене будет пользоваться очень хорошим спросом.
Исходя из этого, считаю изготовление этих часов экономически обоснованным.
ИтогиЗанимаясь выполнением данного проекта, я полностью погрузился в процесс творчества и получил колоссальное удовольствие. Я приобрел множество новых навыков, открыл для себя новые технологии и микроэлектронику. Я понял что труд – единственный способ саморазвития. «Душа обязана трудится и день, и ночь, и день, и ночь». В труде развиваются лучшие качества человека.
Здесь я хочу процитировать знаменитого философа Константина Гельвеция: «Удовольствие должно быть наградой за труд». Это именно то, что я сейчас испытываю.
Затраченные мною усилия были оправданы.Я смог удивить не только родителей и друзей, но и взрослых людей, профессионалов в области электроники.
Список использованной литературыИнтернет-ресурсы:http://yandex.ru/imageshttp://atmel.comhttp://avr.ru/beginerhttp://alldatasheet.com/http://radiokot.ru/http://fablab77.ru/Приложение 1Инструктажи по ТБ.ИНСТРУКЦИЯ ПО ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РАБОТЕ С ПРИМЕНЕНИЕМ ПЕРЕНОСНЫХ ЭЛЕКТРОИНСТРУМЕНТОВ
Опасности в работе
Работа с переносным электроинструментом при невыполнении правил техники безопасности может привести к несчастным случаям, а именно:
1. Ранение ног упавшим электроинструментом.
2. Ранение глаз отлетающей стружкой, осколками режущего инструмента.
3. Поражение электрическим током при отсутствии заземления или неисправности проводки.
4. Ранение при неправильном креплении режущего инструмента.
До начала работы
1. Правильно надеть спецодежду.
2. Получая инструмент, путем внешнего осмотра убедиться:
а) в надежности крепления всех резьбовых соединений;
б) в легкости и плавности движения всех ходовых частей;
в) в правильности направления вращения режущего инструмента;
г) в исправности токоведущего шлангового кабеля и защитного заземления;
д) в надежности работы выключателя.
3. Не выполнять работ, не входящих в круг прямых обязанностей, без разрешения учителя.
4. Изучить правила оказания первой помощи и практического применения искусственного дыхания при поражении электротоком.
5. Получить монтерские резиновые перчатки и коврик. Предварительно проверить их исправность.
6. Во время работы быть внимательным.
Во время работы
1. Не допускать наличия гвоздей и других металлических предметов в обрабатываемом материале.
2. Не допускать сырости, загрязнения, попадания стружек и других посторонних предметов на электроаппаратуру.
3. Следить за исправностью защитного заземления инструмента.
4. После установки обрабатываемой детали на верстаке или другом рабочем месте включить электроинструмент, подать (нажать) его так, чтобы не было резкого движения или толчка.
5. Нельзя работать при вибрации электроинструмента.
6. Обрабатывать детали в специальных пакетах (шаблонах) или надежно закрепленные.
7. Отлучаясь от рабочего места, обязательно следует отключить электроинструмент от сети.
8. Ставить или класть электроинструмент в безопасном положении.
9. Работать переносным электроинструментом, следить за питающим кабелем (не допуская его скручивания, завала и других механических воздействий).
10. Не производить частичную разборку и регулировку режущего инструмента без отсоединения электроинструмента от питающей сети.
11. Не переходить с одного участка работы на другой с не выключенным электроинструментом.
12. Хранить электроинструмент в определенном месте.
После окончания работы
1. Отключить электроинструмент от сети, отсоединить заземление и очистить его от пыли и грязи. Очистку производить сметкой.
2. Сдать инструмент учителю.
3. Привести себя в порядок.
Инструкция по технике безопасности при работе с лазером
ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
В зависимости от класса опасности лазеров, на персонал могут действовать следующие неблагоприятные факторы:
Лазерное излучение - прямое, зеркальное
Световое излучение
Инфракрасное излучение
Газы и аэрозоли
Электромагнитные поля ВЧ, СВЧ
Тонизирующее излучение при рабочем напряжении свыше 10 кВ
Поражение и повреждение кожи
К работе на лазерных установках допускаются лица не моложе 18-ти лет, с законченным высшим и средним образованием, имеющие удостоверение о прохождении курса специального обучения, изучившие техническую документацию, инструкцию по правилам эксплуатации, охране труда и техники безопасности при работе установки, инструкцию по оказанию первой помощи при несчастных случаях, прошедшие инструктаж непосредственно на рабочем месте.
В помещениях, где проводятся работы на лазерных установках должны соблюдаться действующие правила пожарной безопасности. Загромождение проходов, захламление помещений не допускается.
Установка, ее конструкция должны исключать возможность прикосновения обслуживающего персонала к источнику питания во включенном состоянии. В установке должны быть предусмотрены сигнализация и блокировка, обеспечивающие безопасность обслуживающему персоналу. К обслуживанию лазерных установок допускаются лица, имеющие третью квалификационную группу.
О каждом несчастном случае, связанным с производством или работой, пострадавший или очевидец несчастного случая немедленно должен известить соответствующего руководителя. Руководитель должен организовать первую помощь пострадавшему, его доставку в лечебное учреждение, сообщить руководителю учреждения, инженеру по охране труда или лицу, выполняющему его функции, и в профсоюзный комитет о случившемся, сохранить для расследования обстановку на рабочем месте и состояние оборудования таким, каким оно было в момент происшествия, если это не угрожает жизни и здоровью окружающих работников и не приведёт к аварии.
МЕРЫ БЕЗОПАСНОСТИ
В установке применен лазер, по степени опасности генерируемое излучение, относящееся к классу.
Источником опасности являются:
Переменное напряжение 220 Вв цепях питания блока управления источника питания лазера;
Напряжение свыше 1 кВ в высоковольтном разъеме;
Лазерное излучение (прямое, зеркально отраженное).
На дверях помещения должна быть надпись «Не входить» и знак лазерной опасности с надписью «Осторожно, излучение лазера» в соответствии с ГОСТ 12.4.026-76 «ССБТ. Цвета сигнальные и знаки безопасности».
В помещении, где расположена установка, запрещается использовать приборы и предметы с зеркальными поверхностями. Рабочий инструментарий должен иметь матовую поверхность.
Персонал, работающий с лазерными установками, обязан пользоваться необходимыми средствами индивидуальной защиты и в соответствие с требованиями, определяемыми классом лазерной опасности. Глаза пациентов должны быть защищены светонепроницаемыми накладками (масками, очками).
В помещении с лазерными установками, где возможно образование озона, окислов азота или других вредных газов, паров и аэрозолей, должна быть предусмотрена принудительная приточно-вытяжная вентиляция, обеспечивающая снижение содержания их в воздухе до концентрации допустимой санитарными нормами.
Освещённость (естественная и искусственная) должна соответствовать оптимальным величинам, определяемым соответствующими инструкциями для определённых помещений учебных учреждений, в соответствии с требованиями действующих санитарных правил.
Персонал, занятый ремонтом и сборкой установки, должен иметь квалификационную группу по технике безопасности не ниже IV.
О всех нарушениях в работе лазера, несоответствии средств индивидуальной защиты предъявленным к ним требованиям и других отступлениях от нормального режима работы персонал обязан немедленно доложить администрации и записать в журнал оперативных записей по эксплуатации и ремонту лазерной установки.
ЗАПРЕЩАЕТСЯ
При работе с лазерным излучением:
Смотреть навстречу первичному и зеркально отраженному лучу;
Оставлять бесконтрольным пространство, в котором производятся манипуляции;
Работать без защитных очков в зоне излучения;
Проводить ремонтные и наладочные работы при подключенной установки к сети;
При эксплуатации установки:
Производить замену сетевых предохранителей, соединения и разъединения кабелей при включенной в сеть установке;
Наблюдать прямое или зеркальное отражение лазерного излучения;
Работать на заведомо неисправной установке;
Оставлять установку без присмотра во включенном состоянии;
Применять самодельные и нестандартные предохранители;
Производить расстыковку высоковольтного разъема ранее, чем через 2 минуты после отключения источника питания лазера от сети;
Производить включение лазера при расстыкованном разъеме излучателя источника питания.
ВНИМАНИЕ!
При демонтаже лазера из установки:
Расстыковку высоковольтного разъема разрешается производить не ранее, чем через 2 минуты после отключения источника питания от сети, так как на выходе высоковольтного разъема после отключения источника питания от сети сохраняется остаточный заряд.
Перед началом работы присоединить заземляющий провод к излучателю, а при демонтаже лазера из установки отсоединить его.
НЕ ДОПУСКАЕТСЯ
Применять шнур с поврежденной изоляцией.
Бросать шнур во избежание поломки вилки.
Включать установку в сеть, если сетевая розетка не отвечает требованиям класса защиты установки.
Эксплуатировать установку в помещениях с относительной влажностью более 80%.
Устанавливать предохранители, не соответствующие номинальному значению.
Применять самодельные предохранители.
По электробезопасности установка выполнена по классу защиты II типа В.
По степени опасности лазерное излучение установки относится к классу по СанПиН 5804-91.
Установка маркирована знаком лазерной опасности в соответствии с ГОСТ 12.4.026 - 76 с предупредительной надписью «Осторожно! Лазерное излучение».
Работа с установкой разрешается только после ознакомления с настоящей инструкцией и паспортом.
Приложение 2Мастерская FabLabВо время выполнения своего проекта, я пользовался мастерской ФабЛаб. Вот немного информации о ней.
История появления Fablab
В конце прошлого века в одном из ведущих технических университетов мира — Массачусетском технологическом институте (MIT), профессор Нил Гершенфельд с коллегами начал читать курс, с не совсем академическим названием «Как сделать (почти) все, что угодно». В рамках дисциплины студентов знакомили с современными цифровыми производственными машинами — с их возможностями и ограничениями. Студентов знакомили с современными технологиями и предлагали реализовывать с их помощью собственные проекты.Всего за один семестр магистранты с самым различным образованием и опытом успевали освоить несколько методов обработки материалов, изготовление печатных плат и программирование микроконтроллеров, создавая в итоге оригинальные функциональные продукты. Курс вызвал огромный интерес как внутри университета, так и далеко за его пределами, и очень быстро стало понятно, что подобный сплав современного доступного оборудования, открытого программного обеспечения и демократичных методов преподавания заслуживает стать чем-то значительно большим, чем просто часть академической программы одного, пусть даже и лучшего в мире, технического университета. Таким образом, Центр битов и атомов, возглавляемый Нилом Гершенфельдом, запустил программу развития сети лабораторий цифрового производства Fab Lab, которая очень скоро стала глобальным международным проектом.
ФаблабМИСиС — первый Российский фаблаб
Каждая лаборатория, по сути, является облегченной версией Центра битов и атомов и дает своим пользователям возможность научиться тому, как сделать (почти) все. На сегодняшний момент в мире насчитывается порядка 200 лабораторий, объединенных сетевым взаимодействием, дающим возможности обмена идеями и цифровыми ресурсами и совместной работы над проектами.Первая полнофункциональная лаборатория формата Fab Lab в России открылась в апреле 2012 года в НИТУ «МИСиС», в рамках совместного проекта с MIT при поддержке Департамента образования г. Москвы.Каждая лаборатория проекта располагает унифицированным комплектом основного цифрового оборудования (фрезерный станок с большим рабочим полем, устройство лазерной резки, прецизионный настольный фрезерный станок, 3D принтер, режущий плоттер), использует стандартную элементную базу электронных компонентов и разделяет общую идеологию открытого проекта, зафиксированную в «хартии» Fab Lab.
ХартияМиссия:фаблабы —это всемирная сеть лабораторий цифрового производства, созданная для того, чтобы позволить каждому создавать всё что он пожелает при помощи современных цифровых технологий.
Назначение: в фаблабе можно создавать всё что пожелаете, главное — чтобы Ваше изделие не представляло угрозы для жизни человека. Вы должны уметь самостоятельно работать в лаборатории, а также не забывать, что помимо Вас в лаборатории работают другие коллеги.
Обучение: образовательный процесс в фаблабах заключается в выполнении практических заданий. В основе образовательного процесса в фаблабе лежат продуктивное общение с однокашниками и непрерывный взаимополезный обмен опыта с ними. Каждый должен стремиться привносить свой вклад в развитие образовательного процесса и помогать окружающим обучаться работе с оборудованием в лаборатории.
Ответственность: не забывайте, что Вы несёте ответственность за:
Безопасность: при выполнении любого вида работ в фаблабе не забывайте о собственной безопасности и о безопасности окружающих Вас людей
Чистоту: закончив работать в фаблабе, не забудьте убрать за собой рабочее место
Функционирование оборудования: поддерживайте оборудование в рабочем состоянии, ремонтируйте его в случае поломки, а также сообщайте о случаях неисправной работы устройств или их частей
Конфиденциальность: технологии и процессы, создаваемые в ходе работы в фаблабе, должны оставаться общедоступными, однако Вы вправе защищать права своей интеллектуальной собственности.
Коммерциализация: технологические разработки фаблаба могут быть коммерциализированы, однако не стоит забывать, что один из основополагающих принципов работы фаблаба — свободный доступ ко всем её ресурсам. Коммерческая деятельность должна развиваться не столько внутри самой лаборатории, сколько вне её, тем самым способствуя процветанию всей сети лабораторий, а также успеху разработчиков.
Проект документа от 30 августа 2009
Мы приглашаем всех желающих становится нашими соавторами.
Москва, метро Октябрьская, Крымский вал 3. Открыты: ср, чт: 11:00 — 18:00.
Мир идей и решений Fab Lab безграничен! Добро пожаловать!
http://fablab77.ru/Приложение 3Я привожу полный текст программы для МК на языке С.
Информация о размере:
МК:ATmega8
Программа: 810 bytes (9.9%) (.text + .data + .bootloader)
Статическаяинформация: 53 bytes (5.2% Full) (.data + .bss + .noinit)
/*
* Device: ATmega8A
* Clock: 16 MHz
* Relise: v1.1
* Author: Александр
*/
#defineF_CPU16000000UL//частота тактирования
#defineTIMH0xC2//начальный уровень таймера, старший байт
#defineTIML0xF7//начальный уровень таймера, младший байт
#include<avr/io.h>
#include<avr/delay.h>
#include<avr/interrupt.h>
#include<avr/bitmap.h>
/*Массивы констант состояния портов I/O*/
const char converting_array_for_port_d[12]={0x30,0x90,0x50,0x22,0x82,0x42,0x32,0x92,0x52,0x32,0x92,0x52};//константыдлямалогокруга
const char converting_array_for_port_b[12]={0x05,0x05,0x05,0x05,0x05,0x05,0x04,0x04,0x04,0x01,0x01,0x01};//константыдлямалогокруга
constchar converting_array_for_port_c[12]={0x0B,0x13,0x23,0x0D,0x15,0x25,0x0E,0x16,0x26,0x0F,0x17,0x27};//константыдлябольшогокруга
const char dopl_const_array_for_port_d[12]={0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x01,0x00,0x00,0x00};//константыдлябольшогокруга
/*Переменнаяфлагов*/
volatile lags flag;
/*Переменные счета времени*/
volatile char s;
volatile char s30;
volatile char min5;
volatile char h;
/*Прерывания */
ISR(TIMER1_OVF_vect)// потаймеру
{
/*Выставляем начальный уровень таймера*/
TCNT1H=TIMH;
TCNT1L=TIML;

/*Считаем время*/
s++;
if(s==30)
{
s =0;
s30++;
flag.FL1 = 1;//флагобновлениядисплея
}
if(s30==10)
{
min5++;
s30=0;
}
if(min5==12)
{
min5=0;
h++;
}
if(h==12)h=0;


}
ISR(INT1_vect)// покнопке +час
{
h++;
if(h>11)h=0;
flag.FL1 = 1;//флагобновлениядисплея

}
ISR(INT0_vect)// по кнопке + 5 минут
{
/*обнуление секунд и половин минут,
*чтобы можно было точно выставить время
*/
s=0;
s30=0;
/**/

min5++;
if(min5>11)min5=0;

flag.FL1 = 1;//флагобновлениядисплея

}
/*Функция отображения времени*/
voidtime_output(void)
{
cli();
PORTB=converting_array_for_port_b[h];
PORTD=converting_array_for_port_d[h]|dopl_const_array_for_port_d[min5]|0x0C;
PORTC=converting_array_for_port_c[min5];
sei();
}
/*Функцииинициализации*/
voidport_config(void)
{
DDRB=0xFF;
DDRC=0xFF;
DDRD=0xF2;
}
voidtime_set0(void)
{
s=0;
s30=0;
min5=0;
h=0;
}
voidtimer_n_buttom_interr_init(void)
{
/*Выставляем начальный уровень таймера*/
TCNT1H=TIMH;
TCNT1L=TIML;

/*Конфигурация таймера*/
TCCR1B|=(1<<CS00)|(0<<CS01)|(1<<CS02);//установка предделителя
TIMSK|=(1<<TOIE1);

/*Конфигурация прерываний*/
MCUCR|=(1<<ISC11)|(0<<ISC10)|(1<<ISC01)|(0<<ISC00);
GICR|=(1<<INT0)|(1<<INT1);
}
/*Тело программы*/
intmain(void)
{
/*Инициализация*/
port_config();
time_set0();
timer_n_buttom_interr_init();
time_output();
sei();
/**/

while(1)
{


/*Отображение времени*/

if(flag.FL1)//проверяем флаг обновления дисплея
{
flag.FL1=0;
time_output();//обновляемего
}

}

}
Файл bitmap.hписал тоже я, хотя идея не нова и мог найти в интернете, но он мне более удобен и понятен, потому что его автор – я. Вот его текст:
/*
*Автор: Александр
*Типы для контроля отдельных битов внутри char
*/
#ifndef_AVR_BITMAP_H_
#define_AVR_BITMAP_H_1
/*Тип для контроля каждого внутреннего бита*/
typedefunion
{
charBYTE;

struct
{
unsignedBIT0:1;
unsignedBIT1:1;
unsignedBIT2:1;
unsignedBIT3:1;

unsignedBIT4:1;
unsignedBIT5:1;
unsignedBIT6:1;
unsignedBIT7:1;
};
}bitmap;

/*Типдлясжатогохранения 8 флагов*/
typedefunion
{
charALLFL;
struct
{
unsignedFL1:1;
unsignedFL2:1;
unsignedFL3:1;
unsignedFL4:1;

unsignedFL5:1;
unsignedFL6:1;
unsignedFL7:1;
unsignedFL8:1;
};
}flags;


/*Тип регистра с удобным доступом к отдельным битам и ко всему сразу*/
typedefunion
{
charFULLREG;
struct
{
unsignedAD0:1;
unsignedAD1:1;
unsignedAD2:1;
unsignedAD3:1;

unsignedAD4:1;
unsignedAD5:1;
unsignedAD6:1;
unsignedAD7:1;
};
}reg;
#endif/*_AVR_BITMAP_H_*/
Приложение4Создание графической документации.Работа в CINEMA 4D



Работа в CorelDrow:


Работа в LayOut:


Сборка корпуса
Изготовление печатной платы
Финальная сборка