Создание лабораторного стенда, который позволит приобрести инженерно-практические навыки моделирования и отладки принципиальных схем при программировании в среде Multisim

2)обладают более высоким КПД (в 1,5-2 раза выше, чем КПД ламп накаливания);

3)обладают повышенной светоотдачей (в 3-4 раза выше, чем у ламп накаливания);

4)более длительный срок службы.

Расчет освещения производится для комнаты площадью 15м² , ширина которой 5м, высота - 3 м. Воспользуемся методом светового потока [12].

Для определения количества светильников определим световой поток, падающий на поверхность по формуле:

, (34)

где F - рассчитываемый световой поток, Лм;

Е - нормированная минимальная освещенность, Лк (определяется по таблице). Работу программиста, в соответствии с этой таблицей, можно отнести к разряду точных работ, следовательно, минимальная освещенность будет Е = 300Лк;

где, S - площадь освещаемого помещения (в нашем случае S = 15м2);

Z - отношение средней освещенности к минимальной (обычно принимается равным 1,1…1,2 , пусть Z = 1,1);

К - коэффициент запаса, учитывающий уменьшение светового потока лампы в результате загрязнения светильников в процессе эксплуатации (его значение зависит от типа помещения и характера проводимых в нем работ и в нашем случае К = 1,5);

n - коэффициент использования, (выражается отношением светового потока, падающего на расчетную поверхность, к суммарному потоку всех ламп и исчисляется в долях единицы; зависит от характеристик светильника, размеров помещения, окраски стен и потолка, характеризуемых коэффициентами отражения от стен (РС) и потолка (РП)), значение коэффициентов РС и РП были указаны выше: РС=40%, РП=60%. Значение n определим по таблице коэффициентов использования различ­ных светильников. Для этого вычислим индекс помещения по формуле:

, (35)

где S - площадь помещения, S = 3*5=15 м²;

h - расчетная высота подвеса, h = 2.92 м;

A - ширина помещения, А = 3 м;

В - длина помещения, В = 5 м.

Подставив значения получим:

Зная индекс помещения I, по таблице 7 [23] находим n = 0,22

Подставим все значения в формулу для определения светового потока F:

[Лм]

Для освещения выбираем люминесцентные лампы типа ЛБ40-1, световой поток которых F = 4320 Лм.

Рассчитаем необходимое количество ламп по формуле:

, (36)

где N - определяемое число ламп;

F - световой поток, F = 33750 Лм;

Fл- световой поток лампы, Fл = 4320 Лм.

штук)

Расчет уровня шума

Одним из неблагоприятных факторов производственной среды в ИВЦ является высокий уровень шума, создаваемый печатными устройствами, оборудованием для кондиционирования воздуха, вентиляторами систем охлаждения в самих ЭВМ.

Для решения вопросов о необходимости и целесообразности снижения шума необходимо знать уровни шума на рабочем месте оператора.

Уровень шума, возникающий от нескольких некогерентных источников, работающих одновременно, подсчитывается на основании принципа энергетического суммирования излучений отдельных источников [14]:

, (37)

где Li - уровень звукового давления i-го источника шума;

n - количество источников шума.

Уровни звукового давления источников шума, действующих на оператора на его рабочем месте представлены в табл.5.

Таблица 5- Уровни звукового давления различных источников

Источник шума	Уровень шума, дБ
Жесткий диск	35
Куллер	45
Монитор	15
Клавиатура	10
Шум воды	40
МЭО	50
Регулятор	30
ДУП	30



Подставив значения уровня звукового давления для каждого вида оборудования в формулу , получим:

Полученное значение не превышает допустимый уровень шума для рабочего места , равный 65 дБ (ГОСТ 12.1.003-83).

5.2 Охрана окружающей среды

Анализ состояния вопроса охраны окружающей среды от её загрязнения ртутью и соединениями

Среди актуальных проблем экологии важное место занимают вопросы, связанные с загрязнением среды обитания ртутью и ее соединениями. Это обусловлено, с одной стороны, широким использованием и периодическим выходом из строя разнообразных ртутьсодержащих изделий (люминесцентных и ртутных ламп, термометров, гальванических элементов и других приборов) на предприятиях, в быту, здравоохранении, транспорте, в дошкольных, учебных и научных учреждениях, а с другой стороны очень высокой токсичностью ртути.

Согласно действующим в нашей стране экологическим и гигиеническим нормативам предельно допустимые концентрации (ПДК) ртути в воздухе составляют 0,0003 мг/м3, в почве - 2,1 мг/кг.

В наиболее распространенных типах люминесцентных и специальных ртутных лампах содержится от 20 до 300 мг ртути. В России ежегодно выходит из строя около 100 млн. ламп, из них 8-9 млн. приходится на Москву. Ртутьсодержащие люминесцентные лампы представляют особую опасность с позиций локального загрязнения среды обитания токсичной ртутью.

Проблема предотвращения загрязнения ртутью окружающей среды во многом определяется эффективностью технологий, которые используются для обезвреживания и переработки ртутьсодержащих отходов.

Анализ ситуации, сложившейся в нашей стране, в сфере переработки ртутьсодержащих отходов потребления, показывает, что, к сожалению, она не отвечает главному требованию закона РФ «Об отходах производства и потребления» - предотвращению вредного воздействия их на здоровье человека и окружающую природную среду и вовлечению отходов в хозяйственный оборот в качестве дополнительных источников сырья.

Большинство отечественных демеркуризационных предприятий используют установки, в основу которых положены термические методы демеркуризации. На некоторых из них применяется гидрометаллургический способ утилизации отходов.

Гидрометаллургический метод, сущностью которого является обработка раздробленных изделий химическими демеркуризаторами с целью перевода ртути в трудно растворимые соединения, предполагает многократную промывку отходов растворами, что приводит к перераспределению ртути в раствор в виде устойчивых комплексов и как следствие - вызывает необходимость создания дорогостоящих систем очистки промывных вод.

Термический метод демеркуризации люминесцентных ламп основан на возгонке ртути из смеси стеклянного и металлического лома с последующим улавливанием и конденсацией ее паров. Он положен в основу установок УДЛ (ВНИИВМР) и типа УДМ, УДМП (НПК «Меркурий», Чебоксары).

Термовакуумный метод реализован в малогабаритных установках типа УРЛ-2М (ФИД - Дубна). Принцип действия этих установок основан на вакуумной дистилляции ртути с вымораживанием ее паров на поверхности криогенной ловушки.

Несмотря на определенные достоинства этих методов, например, термических, по сравнению с гидрометаллургическим, они достаточно сложны в эксплуатации, энергоемки, требуют высоких температур надежных систем сорбции ртути из отходящих газов. Методы не исключают вероятности выброса газов в атмосферу при нарушении герметичности в стыках технологических трактов и локального загрязнения среды обитания из-за постоянного выброса технологического газа в атмосферу и при сбросе промывочных вод.

Кроме того декларируемая разработчиками универсальность методов не находит практического подтверждения: для переработки тех или иных отходов - ртутьсодержащих приборов, люминесцентных ламп, загрязненных ртутью почв и т.д. - требуются специфические условия, соответствующие технологии и установки.

Применительно к проблеме переработки отработанных люминесцентных и других ртутных ламп в настоящее время известны намного более рациональные и, главное, более экологические методы, нашедшие во многих странах широкое практическое применение. Эти методы основаны на следующих главных принципах:

- на отказе от применения высокотемпературных и «мокрых» технологий, в этом случае в ходе переработки ламп не образуются выбросы и стоки, поступающие в окружающую среду;

- на получении как можно меньшего числа конечных продуктов переработки, что резко уменьшает вероятность «распыления» ртути;

- на учете того факта, что ртуть в отработанных лампах в основной своей массе связана люминофором. Это обусловливает необходимость отделения ртутьсодержащего люминофора и использования его в качестве сырья для получения вторичной ртути.

- на использовании составляющих материалов ламп в качестве вторичного сырья.

Подобные принципы положены в основу разработок ведущих мировых фирм в этой сфере деятельности, например, шведской фирмы «MRT system», установки которой широко используются в США, в европейских странах, в Японии, Южной Корее. Не менее известны и разработки американской фирмы «DYTEK», автоматизированное устройство которой «DYTEK-3600» признано одним из лучших в мире.

В нашей стране технология переработки ртутных ламп, соответствующая перечисленным выше передовым тенденциям мировой практики по обезвреживанию ртутьсодержащих отходов, разработана научно-производственным предприятием «Экотром» в начале 1990-х годов и реализована в настоящее время в установке «Экотром-2» (патент на изобретение № 2050051).

Установка разделения компонентов и демеркуризации люминесцентных ламп "Экотром-2"

Рисунок 48 - Схема установки "Экотром-2"

Описание установки и технологии переработки ртутных ламп

Принцип действия так называемой «холодной и сухой» вибропневматической установки «Экотром-2» основан на разделении ртутных ламп на главные составляющие: стекло, металлические цоколи и ртутьсодержащий люминофор. Очищенные от ртути стеклобой и металлические цоколи (алюминиевые и стальные) используются как вторичное сырье. Люминофор также является сырьем для получения ртути на специализированных предприятиях( например на ртутном руднике ЗАО НПП «Кубаньцветмет») или на малогабаритных установках типа УРЛ-2М производства ФИД-ДУБНА.

Схема установки представлены на рис. 48

Установка состоит из двух основных блоков: устройства разделения ламп, состоящего из узла загрузки, пневмо-вибрационного сепаратора с дробилкой, циклона и системы очистки, включающей в себя фильтр рукавный, адсорбер и газодувку с компрессором. Компрессор создает в установке разряжение по всему тракту с 5-8 КПА (в зоне загрузки ламп) до 19-23 КПА перед газодувкой, что обеспечивает безопасность работы на установке, так как исключаются пылевоздушные выбросы в производственное помещение.

Переработка ртутных ламп на установке «Экотром-2 проводится следующим образом:

Доставленные в специальных контейнерах (бочки из оцинкованного железа с чехлами) ртутные лампы подаются в узел загрузки.

За счет высокого разряжения в пневмо-вибрационном сепараторе лампы одна за другой непрерывно подаются в ускорительную трубу, попадают в дробилку и измельчаются до крупности стекла до 8 мм.

Цоколи отделяются от стекла на вибрирующей решетке и удаляются в сборник - технологический контейнер. Заполненный цоколями технологический контейнер направляется в демеркуризационно-отжиговую электрическую печь, газовые выбросы из которой поступают в систему очистки. В результате термической обработки цоколи полностью очищаются от остаточных загрязнений ртутью. Доочистка цоколей от ртути может быть осуществлена также на установке УРЛ-2М.

Отделение люминофора - главного носителя ртути, от стекла осуществляется за счет выдувания его в противоточно движущейся системе «стеклобой-воздух» в условиях вибрации. Очищенное от люминофора стекло поступает в бункер-накопитель. Конструкция пневмо-вибрационного сепаратора с дробилкой обеспечивает в процессе работы очистку стекла от ртути до величин значительно меньших ПДК ртути в почве 2,1мг/кг. Основная масса люминофора улавливается в циклоне и попадает в сборник люминофора (представляющий собой транспортную металлическую бочку с полиэтиленовым мешком-вкладышем и специальной крышкой). Остальные 3-5% люминофора осаждаются в приемнике рукавного фильтра и в дальнейшем также упаковываются в транспортные металлические бочки.

Воздушный поток последовательно очищается от люминофора в циклоне, рукавном фильтре и адсорбере. Очистка воздуха от паров ртути происходит в адсорбере до содержания ртути в воздухе менее 0,0001 мг/м3. При превышении содержания ртути значения ПДК в выбросах в атмосферу производится замена отработанного активированного угля в адсорберах.

Вместе с люминофором в металлические бочки с полиэтиленовым вкладышем упаковывается отработанный активированный уголь, а также загрязненная обтирочная ветошь.

Вода после санитарной обработки помещения и периодической демеркуризации установки, скапливаемая в футерованном приямке, идет на смачивание люминофора.

Работа на установке ведется под постоянным аналитическим контролем аккредитованной лаборатории на содержание ртути в стеклобое, цоколях и в люминофоре. Определяется содержание паров ртути в воздухе рабочей зоны и на выходе воздушного потока из адсорбера в атмосферу. Анализы проводятся с помощью приборов АГП-0,1 с термоприставкой.

Основные характеристики установки

Основные характеристики установки «Экотром-2»: производительность переработки ртутных ламп и выхода вторичного сырья, а также энергопотребление и расход материалов приведены в таблицах 6 и 7.



Таблица 6- Производительность установки

№	Наименование	Количество,вес	Производительность(в час)
1	Отработанные лампы	шт	1200
2	Стеклобой	кг	250-280
3	Люминофор	кг	15-18
4	Цоколи	кг	5
№	Наименование	Количество	Единица измерения	Кол-во
1	Электроэнергия	в т.ч: Газодувка Дробилка Вибратор Прочие	квт/час	7,5 2,0 1,1 0,4
2	Активированный уголь	Адсорберы	т/год	0,5
3	Сжатый воздух	Продувка рукавных фильтров	м3/час	0,3
4	Санитарная обработка	Санитарная обработка	л/смена	20

Расход электроэнергии на работу установки составляет 11кв/ч.

Необходим сжатый воздух для продувки рукавных фильтров, вода для периодической санитарной обработки установки и примерно 0,5 тонн активированного угля в год для адсорберов.

Для размещения установки необходима площадь не менее 20 мІ в производственном помещении.

Установка «Экотром-2» отвечает Российским экологическим и санитарно-гигиеническим требованиям.

Вывод по разделу

В данном разделе дипломной работы были изложены требования к рабочему месту обучающихся. Созданные условия должны обеспечивать комфортную работу, проведен расчет оптимального освещения производственного помещения, а также расчет уровня шума на рабочем месте.

Также был решён вопрос защиты окружающей среды от загрязнений ртутью, используемой в люминесцентных лампах, применяемых для освещения лаборатории.



Заключение

В данном дипломном проекте был рассмотрен вопрос о создании лабораторного стенда для моделирования и исследования параметров усилительного тракта индуктивного датчика в среде программирования «Multisim».

В теоретической части была рассмотрена среда программирования Multisim, произведено обоснование выбора данного программного обеспечения для моделирования схем. Рассмотрены интерфейс программы и его настройки, инструменты, необходимые для моделирования схем, редактирование компонентов, составляющих схему, работа с библиотекой программы. На основе изученного материала можно выпустить методическое указание по выполнению лабораторных работ в среде программирования Multisim.

В конструкторской части были разработаны структурная и функциональная схемы усилительного канала индуктивного датчика. Произведён выбор и расчёт параметров элементов принципиальной схемы.

В специальной части были по отдельности смоделированы части функциональной схемы и проведены экспериментальные исследования. Были измерены последовательно показания с отдельных участков измерительной цепи.

Изученный материал можно использовать для написания методического указания по лабораторным работам.

В экономической части был произведен расчет стоимости лабораторного стенда, а так же расчёт заработной платы лаборанта

В разделе " Безопасность жизнедеятельности и охрана окружающей среды" были изложены требования к рабочему месту обучающихся. Созданные условия должны обеспечивать комфортную работу, проведен расчет оптимального освещения производственного помещения, а также расчет уровня шума на рабочем месте.

Также был решён вопрос защиты окружающей среды от загрязнений ртутью, используемой в люминесцентных лампах, применяемых для освещения лаборатории.



Список литературы

1. Multisim Руководство пользователя. National Insruments - 16с.

2. Учебный курс Multisim - 22с

3. Официальный сайт компании National Instruments ni.com/russia.

4. Марченко А.Л., Освальд С.В. Лабораторный практикум по электротехнике и электронике в среде Multisim./ Учебное пособие для вузов - Москва: изд. ДМК, 2010.

5. Дубовцев В.А. Безопасность жизнедеятельности. / Учеб. пособие для дипломников. - Киров: изд. КирПИ, 1992.

6. Мотузко Ф.Я. Охрана труда. - М.: Высшая школа, 2009. - 336с.

7. Безопасность жизнедеятельности. /Под ред. Н.А. Белова - М.: Знание, 2000 - 364с.

8. Самгин Э.Б. Освещение рабочих мест. - М.: МИРЭА, 2014. - 186с.

9. Справочная книга для проектирования электрического освещения. / Под ред. Г.Б. Кнорринга. - Л.: Энергия, 1976.

10. Борьба с шумом на производстве: Справочник / Е.Я. Юдин, Л.А. Борисов; Под общ. ред. Е.Я. Юдина - М.: Машиностроение, 2009. - 400с., ил.

Размещено на Allbest.ru