Проектирование источника питания счетчиков серии "Мир"

Разработка стабилизированного источника питания счётчиков серии "Мир": построение схем; выбор конструкции, топологии и элементной базы. Расчёт параметров импульсного трансформатора, печатной платы; определение показателей надёжности и восстанавливаемости.

Рубрика Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Вид дипломная работа
Язык русский
Дата добавления 24.02.2013
Размер файла 7,9 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Надёжность элементов в значительной степени зависит от их электрических и температурных режимов работы в составе ИВЭП. Для повышения надёжности элементы необходимо использовать в облегчённых режимах, определяемых коэффициентами нагрузки. Коэффициент нагрузки - это отношение данного параметра элемента в рабочем режиме к его максимально допустимому значению. Коэффициенты нагрузки в источниках электропитания обычно устанавливаются по нескольким параметрам одновременно, например, по напряжению, току, рассеиваемой мощности, температуре. В таблице 16 приводятся рекомендуемые значения коэффициентов нагрузки для некоторых типов радиоэлементов, наиболее часто используемых в ИВЭП.

Меры, направленные на безошибочную работу человека с аппаратурой, должны предусматривать исключение возможных ошибок, которые может допустить человек в процессе производства или эксплуатации ИВЭП, в результате чего ИВЭП или питаемая от него аппаратура выйдет из строя. Типичными ошибками такого вида являются: перемена полярности входного напряжения питания постоянного тока, в результате чего в ИВЭП возникает короткое замыкание и выходит из строя входной каскад; перемена местами входного и выходного соединителей, от чего выходят из строя выходные цепи блока питания; отключение блокировки или системы охлаждения и т.п.

Для устранения таких ошибок разработчик на этапе проектирования должен предусмотреть блокировку и сигнализацию, чтобы, например, без включения системы охлаждения нельзя было включить мощный выпрямитель и т. п.

Таблица 16

Рекомендуемые значения коэффициенты нагрузки элементов

Элементы и их параметры

Коэффициент нагрузки

Резисторы:

по напряжению

по мощности

0,7-0,8

0,3-0,7

Конденсаторы:

по напряжению

по реактивной мощности

0,7-0,8

0,8-0,9

Выпрямительные диоды:

по прямому току

по обратному току

по температуре перехода

0,7-0,8

0,7-0,85

0,7-0,8

Транзисторы:

по току стока

по напряжению сток-исток

по рассеиваемой мощности

0,7-0,8

0,7-0,8

0,7-0,8

Если позволяет конструкция, то входное и выходное напряжения питания ИВЭП необходимо вывести на два раздельных соединителя, отличающиеся между собой габаритами или конструкцией, чтобы их невозможно было перепутать при стыковке. Испытание макетов позволяет экспериментально подтвердить правильность принятых решений и выполнить требования технического задания, измерить режимы работы элементов, определить температуру нагрева силовых полупроводниковых приборов и проверить достаточность принятых мер по обеспечению допустимых температурных режимов элементов.

Основная задача испытаний по обеспечению надежности состоит в том, чтобы выявить проблемы в схеме ИВЭП, в конструкции и устранить их на раннем этапе разработки. Разработчик должен осуществить проверку выполнения требований ТЗ и определить работоспособность в более жёстких режимах с целью выявления имеющихся запасов.

счетчик питание топология плата

3.3 Методы подавления электромагнитных помех

Источники вторичного электропитания содержат цепи с изменяющимся во времени током. Большинство ИВЭП являются источниками электромагнитных помех (ЭМП), интенсивность и спектральные характеристики которых, зависят от скорости и степени изменения тока межузловых соединений и контуров заземления. Высокий уровень регулярных импульсных помех создают инверторы, конверторы, импульсные стабилизаторы напряжения переменного и постоянного тока.

Электромагнитная совместимость (ЭМС) источников вторичного электропитания в ЭС обеспечивается на этапе их проектирования прогнозированием возможных источников ЭМП, снижением уровня ЭМП в местах их возникновения, подавлением помех, излучаемых в пространство, и помех, передаваемых по проводам питания, сигнализации и управления, выполнением монтажных соединений с учётом требований помехоподавления, снижением восприимчивости к помехам от ИВЭП в аппаратуре. Удельные массогабаритные показатели устройств помехоподавления не должны существенно снижать характеристики всей системы электропитания.

Распространение ЭМП по проводам (кондуктивные помехи) происходит по симметричному и несимметричному путям. Распространение ЭМП в окружающее ИВЭП пространство (помехи излучения) проявляется в виде электрического, магнитного и электромагнитного поля в ближней или дальней зоне приема помех. Особенностью ИВЭП является преимущественное проявление электрического и магнитного поля в ближней зоне, в то же время кондуктивные помехи могут распространяться на десятки и сотни метров от источника помех.

Схемотехнические методы подавления ЭМП используются на начальных стадиях проектирования ИВЭП при выборе схемы и электрических режимов работы элементов, при размещения их и соединении с корпусом. Относительно низкий уровень ЭМП обеспечивают:

- двухтактные схемы преобразователей напряжения с независимым возбуждением и поочередной коммутацией транзисторов;

- импульсные стабилизаторы постоянного тока неинвертирующие полярность.

Применение элементов в схеме ИВЭП должно предусматривать:

- выбор выпрямительных диодов с минимальным временем восстановления обратного сопротивления;

- плавную характеристику насыщения сердечника дросселя выходного фильтра импульсного стабилизатора постоянного тока;

- незначительное снижение магнитной проницаемости сердечника дросселя при увеличении тока в его обмотке;

- минимальную ёмкостную связь между обмотками в трансформаторе преобразователя напряжения;

- использование во входных и выходных фильтрах конденсаторов с малым эквивалентным последовательным сопротивлением.

Конструктивное размещение элементов ИВЭП должно предусматривать взаимную компенсацию магнитных потоков в контуре переключения, поузловое экранирование элементов схемы ИВЭП в силовом контуре, снижение паразитных ёмкостных связей между корпусом и элементами с импульсным током.

Подключение узлов с импульсным током должно осуществляться наикратчайшим монтажным соединением. Необходимо разделять цепи постоянного и импульсного тока при соединении этих цепей в отдельных конструктивно определенных точках, исключать неконтролируемое присоединение к общей шине, цепи с импульсным током монтировать с учётом возможных путей распространения ЭМП.

Соединение с корпусом должно исключать случайное замыкание. Точки соединений с корпусом целесообразно предусматривать в чертежах ИВЭП. При выполнении монтажа элементов следует придерживаться следующих основных правил:

- исключать образование замкнутых контуров заземлений с большой площадью;

- общие провода необходимо объединять шиной, обеспечивающей минимальное сопротивление между точками подключения;

- все сигнальные заземления не должны подключаться к контуру заземлений силовых импульсных цепей.

Заземление ИВЭП в системе электропитания осуществляется в самом ИВЭП непосредственно на его выходных (входных) зажимах или вне ИВЭП у потребителя. В первом случае фильтрация заземляющего провода не требуется, во втором - по входным и выходным цепям следует устанавливать фильтры. Все другие соединения с шиной заземления должны отсутствовать, а подключение к корпусу устройства необходимо делать через общие шины электропитания.

Определить степень решающего влияния одного из описанных способов монтажа и конструктивных приёмов на высокочастотные пульсации выходного напряжения сложно, так как любой, отдельно взятый, способ даёт небольшой эффект уменьшения пульсации - примерно 10...15 %. Применяя всю совокупность мер, направленных на снижение высокочастотной пульсации, можно добиться существенных результатов. Применение комплекса мер, неподдающихся разложению на составляющие ввиду бесчисленных взаимных комбинаций всех известных мер борьбы с электромагнитными помехами, представляет собой сложную техническую задачу. Только применение всех перечисленных рекомендаций и предложений приводит к получению высоких, стабильных и повторяемых параметров ИВЭП.

3.4 Конструкторско-технологические расчёты

3.4.1 Поверочный расчёт печатной платы

Для печатной платы счётчика используется стеклотекстолит фольгированный тонкий марки ФДМ-1А-0,35 совместно с прокладочной стеклотканью СП-1-0,025 (ГОСТ 10316-78 ТУ 16503208-81) [18].

Расчёт проводится по методике, изложенной в [8] для двусторонней четырёхслойной печатной платы, которая соответствует второму классу точности, и имеет габаритные размеры 196,51541,5 мм.

Определим минимальную ширину, мм, печатного проводника по постоянному току по формуле:

(19)

где Imax - максимальный постоянный ток, протекающий в проводниках схемы. Imax = 0,8 А.

jдоп. - допустимая плотность тока, выбирается в зависимости от метода изготовления (таблица 4.5 [8]). Для электрохимического метода изготовления jдоп. = 25 А/мм2; t - толщина проводника, мм.

Определим номинальное значение диаметров монтажных отверстий d, мм:

(20)

где dэ - максимальный диаметр вывода устанавливаемого элемента. dэ1 = 0,4 мм, dэ2 = 0,6 мм, dэ3 = 0,8 мм, dэ4 = 1 мм;

ДdН.О. - нижнее предельное отклонение от номинального диаметра монтажного отверстия.

ДdН.О.1 = - 0,10 мм, ДdН.О.2 = - 0,10 мм, ДdН.О.3 = - 0,10 мм, ДdН.О.4 = - 0,15 мм (таблица 4.6 [8]);

r - разница, между минимальным диаметром отверстия и максимальным диаметром вывода элемента, её выбирают в пределах 0,1…0,4 мм. Примем r = 0,1 мм.

Из предпочтительного ряда диаметров отверстий выберем d1 = 0,6 мм, d2 = 0,8 мм, d3 = 1 мм, d4 = 1,3 мм.

Рассчитаем диаметры контактных площадок по формуле:

(21)

где D1min - минимальный эффективный диаметр площадки, мм;

hф - толщина фольги:

(22)

где bм - расстояние от края просверленного отверстия до края контактной площадки. bм = 0,045 мм;

дd и дp - допуски на расположение отверстий и контактных площадок. дd = 0,2 мм, дp = 0,45 мм;

dmax - максимальный диаметр просверленного отверстия, мм:

(23)

где Дd - допуск на отверстие. Дd1 = 0,20 мм, Дd2 = 0,20 мм, Дd3 = 0,20 мм, Дd4 = 0,3 мм;

Рассчитаем максимальные диаметры контактных площадок по формуле:

(24)

Примем Dmax1 = 2,3 мм, Dmax2 = 2,5 мм, Dmax3 = 2,7 мм, Dmax4 = 3,1 мм.

3.4.2 Оценка технологичности конструкции преобразователя

Комплексный показатель технологичности изделия КТЕХ. рассчитывается по средневзвешенной величине относительно частных показателей Кi с учётом коэффициентов технической эквивалентности Кiэ, характеризующих весовую значимость частных показателей, т. е. степень их влияния на трудоёмкость изготовления изделия:

(25)

Определим частные показатели технологичности.

Коэффициент использования микросхем и микросборок Кмс определяем по формуле:

(26)

где Нэмс - общее количество элементов микросхем, применяемых в изделии. Нэмс = 4.

Нэрэ - общее количество ЭРЭ в изделии. Нэрэ = 99.

Коэффициент механизации регулировки монтажа Кмм определяем по формуле:

(27)

где Нмм1 - количество электромонтажных паяных соединений на печатной плате, которые могут осуществляться механизированным, автоматизированным способом. Нмм1 = 202;

Нмм2 - количество электромонтажных неразъёмных межузловых соединений, выполняемых механизированным и автоматизированным способами (накрутка, обжимка, опрессовка). Нмм2 = 0;

Нм - общее число электромонтажных соединений (на печатной плате и межузловых). Нм = 224.

Коэффициент освоенности деталей Косв определяем по формуле:

(28)

где Нтз - количество типоразмеров заимствованных ранее освоенных деталей. Нтз = 15;

Нт - общее количество типоразмеров деталей в изделии. Нт = 20.

Коэффициент параллельности сборки Кпсб определяем по формуле:

(29)

где Еп - количество сборочных единиц в изделии, допускающих параллельную сборку. Еп = 92.

Е - общее количество деталей в изделии. Е = 99.

Коэффициент механизации подготовки ЭРЭ к монтажу Кмсб определяем по формуле:

(30)

где Нмпм - количество ЭРЭ, подготовку которых к монтажу можно осуществлять средствами механизации и автоматизации. Нмпм = 92.

Нпм - общее число ЭРЭ в изделии, которые должны подготавливаться к монтажу. Нмп = 99.

Соответствующие коэффициенты технической эквивалентности составляют:

- Кмс = 1,0;

- Кмм = 0,84;

- Косв = 0,76;

- Кпсб = 0,36;

- Кмсб = 0,28.

4. Расчёт надёжности

В настоящее время важную роль в жизни общества играют радиоэлектронные изделия. Проблема надёжности особенно актуальна в связи с увеличением сложности радиоэлектронных устройств, увеличением сложности их изготовления и сложности самого производственного процесса. Всё это требует более ответственного подхода к обеспечению надёжности аппаратуры, поэтому уже значительное время в практике конструирования и технологии радиоэлектронной аппаратуры производится расчёт надёжности изделия для устранения дефектов проектирования ещё на этапах разработки. Расчёт надёжности радиотехнического изделия обязательно выполняется при разработке конструкций ЭС.

Надёжность - это свойство ЭС выполнять заданные функции с заданными характеристиками в определённых условиях для определённого промежутка времени или требуемой наработки при соблюдении режимов эксплуатации, правил технического обслуживания и ремонта. Надёжность является комплексным свойством, которое в зависимости от назначения изделия и условий его эксплуатации может включать такие характеристики изделия, как:

- долговечность;

- безотказность;

- ремонтопригодность;

- сохраняемость.

Надёжность РЭА не может быть измерена непосредственно как любая физическая величина. Она может быть только количественно оценена или предсказана. Для оценки основных показателей надёжности используют математический аппарат теории вероятностей.

4.1 Постановка задачи

Целью данного раздела является уточнённый расчёт надёжности по заданным показателям надёжности элементов, входящих в состав разрабатываемого импульсного источника питания.

Источник питания предназначен для формирования напряжения питания счётчика МИР С-02. По рабочим условиям в части климатических воздействий счётчик должен относиться к группе 4 по ГОСТ 22261 с расширенным диапазоном по температуре. Структурная схема источника приведена на рисунке 17.

Расчёт производится исходя из условий, что поток отказов простейший, отказы независимые и внезапные, отказ любого элемента приводит к отказу всего изделия.

4.2 Основные расчётные соотношения

Интенсивность отказов элементов зависит от окружающей температуры, вибраций, влажности, линейных ускорений и других воздействующих факторов. Следовательно, чтобы получить заданную вероятность исправной работы за некоторое время t, необходимо знать зависимости интенсивности отказов от воздействующих факторов.

При эксплуатации в реальных условиях интенсивность отказов элементов равна номинальной интенсивности отказов л0i, умноженной на поправочные коэффициенты ai и Ki

Номинальная интенсивность отказов элементов i-ой группы изделия находятся по формуле:

(31)

где бi - поправочный коэффициент, учитывающий электрический и температурный режимы;

0i - интенсивность отказов i-ого элемента при нормальных режимах;

К1 - поправочный коэффициент, учитывающий воздействие влаги и температуры окружающей среды;

К2 - поправочный коэффициент, учитывающий высоту над уровнем моря (давление окружающей среды);

К3 и К4 - поправочные коэффициенты, учитывающие воздействие вибрации и ударов.

Напряжённость режимов электрической нагрузки элементов оценивается коэффициентом электрической нагрузки Кн, под которым в общем случае понимают отношение значения некоторого параметра, характеризующего работу рассматриваемого элемента в реальном режиме к номинальному значению этого параметра.

Для всех элементов ЭС должно выполняться соотношение Кн < 1. Величины коэффициентов нагрузки должны удовлетворять следующему условию 0,4 Кн 0,8.

Суммарные значения интенсивности отказов определяются по формуле:

(32)

где n - количество элементов;

Ni - количество элементов i-ого типа;

i - интенсивность отказов элементов i-ого типа.

Средняя интенсивность отказов определяется по формуле:

(33)

Средняя наработка на отказ определяется по формуле:

(34)

Вероятность безотказной работы определяется по формуле:

(35)

Если поток отказов простейший, то формула (35) - первый закон надёжности примет вид:

(36)

Среднее время восстановления определяется по формуле:

(37)

где - среднее время восстановления изделия при отказе i-ого элемента; qi - вероятность отказа изделия из-за i-ого элемента.

(38)

Коэффициент готовности - вероятность того, что изделие окажется в работоспособном состоянии в произвольный момент времени, кроме планируемых периодов, в течение которых применение изделия не предусматривается:

(39)

Коэффициент оперативной готовности - вероятность того, что изделие окажется в работоспособном состоянии в произвольный момент времени, кроме планируемых периодов, в течение которых применение изделия не предусматривается и, начиная с этого момента, изделие будет работать безотказно в течение заданного времени:

(40)

где Кг - коэффициент готовности; V(t) - вероятность восстановления изделия. При Кг 0,999 можно не учитывать вероятность восстановления и коэффициент оперативной готовности определяется по формуле:

(41)

4.3 Расчёт показателей безотказности

Расчёт по среднегрупповым интенсивностям отказов предусматривает знание значений интенсивностей отказов, различных групп изделий электронной техники. Эти значения определяются по отраслевым стандартам, справочникам и другим информационным материалам [17].

Обычно даже на начальной стадии проекта изделие на ряд структурных (функциональных) схем. Такое структурирование даёт возможность оценки интенсивности отказов поблочно.

Определим интенсивности отказов для блока схемы выпрямителя с фильтром резервного источника:

Таблица 17

Выпрямитель с фильтром резервного источника

№, группа

Наименование элементов

Обозн. по СхЭ

К-во, Ni, шт.

Интен. отказов л0i, 10-6 ч-1

Режим работы

Поправ. коэфф.

Интен. отказов лi, 10-6 ч-1

Интен. Отказов лi.Ni, 10-6 ч-1

Коэф. нагр., Кн

Т, °С

бi

К1

К2

К3

К4

1

Конденсаторы: К15-5-Н20

293D106X9050D2

C5

C7

1

1

0,07

0,015

0,9

40

3

2,5

1,00

1,00

1,00

0,525

0,113

0,525

0,113

2

Предохранитель: RXE090

FA1

1

0,35

0,3

0,07

0,061

0,061

3

Диоды и стабилитроны: MBRS1100TR 1.5FMCJ33CA

VD1… VD4

VD7

4

1

0,10

0,09

0,8

0,6

0,15

0,135

0,6

0,135

4

Соединитель: WAGO 236-102

X1

1

0,4

0,2

0,5

0,5

0,5

5

Пайки

-

18

0,001

-

-

0,003

0,045

Всего

27

1,487

1,979

Примечание - Значения Кн, Т, бi, К1, К2, К3, К4 взяты из [17].

Определим интенсивности отказов для блока схемы управления резервного источника:

Таблица 18

Схема управления резервного источника

№, группа

Наименование элементов

Обозн. по СхЭ

К-во, Ni, шт.

Интен. отказов л0i, 10-6 ч-1

Режим работы

Поправ. коэфф.

Интен отказов лi, 10-6 ч-1

Интен. Отказов лi.Ni, 10-6 ч-1

Коэф. нагр., Кн

Т, °С

бi

К1

К2

К3

К4

1

Конденсаторы:

0805 X7R

0805 NPO

293D106X9016C2

C8, C10, C14

C11

C17, C19

3

1

2

0,07

0,07

0,015

0,7

40

3

2,5

1,00

1,00

1,00

0,525

0,525

0,113

1,575

0,525

0,225

2

Микросхема: L5970D

DA1

1

0,20

0,5

0,5

0,25

0,25

3

Резисторы:

CR 0805

CR 1206

R12,R13, R15

R17…R19 R21

6

1

0,10

0,09

0,6

1,1

0,275

0,248

1,65

0,248

4

Диоды и стабилитроны:

MBRS1100TR

BZV55C-36

VD9, VD15, VD16 V10

3

1

0,10

0,09

0,8

0,6

0,15

0,135

0,45

0,135

5

Пайки

-

42

0,001

-

-

0,003

0,105

Всего

60

2,224

5,163

Определим интенсивности отказов для блока цепи обратной связи резервного источника:

Таблица 19

Цепь обратной связи резервного источника

№, группа

Наименование элементов

Обозн. по СхЭ

К-во, Ni, шт.

Интен. отказов л0i, 10-6 ч-1

Режим работы

Поправ. коэфф.

Интен. отказов лi, 10-6 ч-1

Интен. Отказов лi.Ni, 10-6 ч-1

Коэфф. нагр., Кн

Т, °С

бi

К1

К2

К3

К4

1

Конденсаторы 0805 X7R

C25

1

0,07

0,7

40

3

2,5

1,00

1,00

1,00

0,525

0,525

2

Резисторы: CR 0805

R22, R23

2

0,10

0,6

1,1

0,275

0,55

3

Оптрон: PS8601L

U1

1

0,20

0,5

0,5

0,25

0,25

4

Пайки

-

14

0,001

-

-

0,003

0,035

Всего

18

1,053

1,36

Определим интенсивности отказов для блока входного фильтра сетевого источника:

Таблица 20

Входной фильтр сетевого источника

№, группа

Наименование элементов

Обозначение по СхЭ

Кол-во, Ni, шт.

Интен. отказов л0i, 10-6 ч-1

Режим работы

Поправ. коэфф.

Интен. отказов лi, 10-6 ч-1

Интен. Отказов лi.Ni, 10-6 ч-1

Коэф.нагр., Кн

Т, °С

бi

К1

К2

К3

К4

1

Конденсаторы: B81130C1104M

C1…C4

4

0,07

0,7

40

3

2,5

1,00

1,00

1,00

0,525

1,008

2

Резисторы и варисторы:

KNP-1

SIOV S14K250

R1…R4

RU1…RU4

4

4

0,10

0,09

0,6

1,1

0,275

0,248

1,1

0,99

3

Пайки

-

24

0,001

-

-

0,003

0,066

Всего

36

1,051

3,164

Определим интенсивности отказов для блока схемы выпрямителя с фильтром сетевого источника:

Таблица 21

Выпрямитель с фильтром сетевого источника

№, группа

Наименование элементов

Обозн по СхЭ

К-во, Ni, шт.

Интен. отказов л0i, 10-6 ч-1

Режим работы

Поправ. коэфф.

Интен. отказов лi, 10-6 ч-1

Интен. Отказов лi.Ni, 10-6 ч-1

Коэф нагр., Кн

Т°С

бi

К1

К2

К3

К4

1

Конденсаторы B81130C1104M B43858A4226M00

B32652A6224

C6, C9

C12, C13

C15

2

2

1

0,07

0,015

0,07

0,7

40

3

2,5

1,00

1,00

1,00

0,525

0,113

0,525

1,05

0,225

0,525

2

Дроссель:

B82731-M2351-A30

L1

1

0,14

0,5

0,5

0,175

0,175

3

Резисторы и варисторы:

CR 0805

SIOV S14K250

R6…R9

RU5, RU6

4

2

0,10

0,09

0,6

1,1

0,275

0,248

1,1

0,495

4

Диодные мосты:

DI1012S

VD5, VD6

2

0,11

0,8

0,6

0,165

0,33

5

Пайки

-

34

0,001

-

-

0,003

0,085

Всего

48

2,029

3,985

Определим интенсивности отказов импульсного трансформатора источника:

Таблица 22

Импульсный трансформатор источника

№ группа

Наименование элементов

Обозн. по СхЭ

К-во, Ni, шт.

Интен. отказов л0i, 10-6 ч-1

Режим работы

Поправ. коэфф.

Интен. отказов лi, 10-6 ч-1

Интен. Отказов лi.Ni, 10-6 ч-1

Коэфф нагр., Кн

Т, °С

бi

К1

К2

К3

К4

2

Трансформатор

ХХХ.ХХХ

Т1

1

1,0

0,5

40

0,5

2,5

1,00

1,00

1,00

0,25

0,25

5

Пайки

-

7

0,001

-

-

0,003

0,018

Всего

8

0,253

0,268

Определим интенсивности отказов для блока схемы выходного выпрямителя с фильтром сетевого источника:

Таблица 23

Выпрямитель с фильтром сетевого источника

№, группа

Наименование элементов

Обозн. по СхЭ

Кол-во, Ni, шт.

Интен. отказов л0i, 10-6 ч-1

Режим работы

Поправ. коэфф.

Интен отказов лi, 10-6 ч-1

Интен. Отказов лi.Ni, 10-6 ч-1

Коэф. нагр., Кн

Т, °С

бi

К1

К2

К3

К4

1

Конденсаторы: 293D107X9020E2T 0805 X7R

C22, C29

C28

2

1

0,015

0,07

0,7

40

3

2,5

1,00

1,00

1,00

0,113

0,525

0,225

0,525

2

Дроссель:

SDR0805

L3

1

0,14

0,5

0,5

0,175

0,175

3

Резисторы:

CR 0805

R31

1

0,10

0,6

1,1

0,275

0,275

4

Диоды и стабилитроны:

MURS160T3

SMBJ5.0CA

VD19

VD21

1

1

0,10

0,09

0,8

0,6

0,15

0,135

0,15

0,135

5

Пайки

-

14

0,001

-

-

0,003

0,035

Всего

21

1,376

1,52

Определим интенсивности отказов для блока схемы защиты источника:

Таблица 24

Схема защиты источника

№ группа

Наименование элементов

Обозн. по СхЭ

Кол-во, Ni, шт.

Интен. отказов л0i, 10-6 ч-1

Режим работы

Поправ. коэфф.

Интен отказов лi, 10-6 ч-1

Интен. Отказов лi.Ni, 10-6 ч-1

Коэфф нагр., Кн

Т, °С

бi

К1

К2

К3

К4

1

Конденсаторы: 0805 X7R

C21, C24, C26, C27

4

0,07

0,7

40

3

2,5

1,00

1,00

1,00

0,525

2,1

2

Резисторы:

CR 0805

R26… R30

5

0,10

0,6

1,1

0,275

1,375

3

Стабилитрон:

TL431ID

VD20

1

0,09

0,8

0,6

0,135

0,135

4

Пайки

-

21

0,001

-

-

0,003

0,063

Всего

31

0,938

3,673

Определим интенсивности отказов для цепи ограничения напряжения сетевого источника:

Таблица 25

Цепь ограничения напряжения сетевого источника

№ группа

Наименование элементов

Обозн. по СхЭ

К-во, Ni, шт.

Интен. отказов л0i, 10-6 ч-1

Режим работы

Поправ. коэфф.

Интен. отказов лi, 10-6 ч-1

Интен. Отказов лi.Ni, 10-6 ч-1

Коэфф. нагр., Кн

Т, °С

бi

К1

К2

К3

К4

1

Дроссель:

BLM21AG221SN1D

L2

1

0,14

0,5

40

0,5

2,5

1,00

1,00

1,00

0,175

0,175

2

Резисторы и варисторы:

CR 1206

CR 0805

JVR-05N561K

R5, R10, R11

R16

R14

RU7

4

1

1

0,10

0,10

0,09

0,6

1,1

0,275

0,275

0,248

1,1

0,275

0,248

3

Диоды и стабилитроны:

P6KE400CA

MURS160T3

BZG04-8V2

US1M

VD8

VD11

VD12

VD13

1

1

1

1

0,09

0,10

0,09

0,10

0,8

0,6

0,135

0,15

0,135

0,15

0,135

0,15

0,135

0,15

4

Транзистор:

IRFBG30

VT1

1

0,27

0,8

1,1

0,238

0,238

5

Пайки

-

13

0,001

-

-

0,003

0,033

Всего

25

1,784

2,639

Определим интенсивности отказов для блока схемы управления сетевого источника:

Таблица 26

Схема управления сетевого источника

№, группа

Наименование элементов

Обозн. по СхЭ

К-во, Ni, шт.

Интен. отказов л0i, 10-6 ч-1

Режим работы

Поправ. коэфф.

Интен. отказов лi, 10-6 ч-1

Интен. Отказов лi.Ni, 10-6 ч-1

Коэф нагр., Кн

Т °С

бi

К1

К2

К3

К4

1

Конденсаторы:

0805 X7R

1206 X7R

К73-17

C16

C18

C20

1

1

1

0,07

0,07

0,06

0,7

40

3

2,5

1,00

1,00

1,00

0,525

0,525

0,45

0,525

0,525

0,45

2

Микросхема: TNY264G

DA1

1

0,20

0,5

0,5

0,25

0,25

3

Резисторы: CR 1206

R20

1

0,09

0,6

1,1

0,248

0,248

4

Диоды: US1M

VD17, VD18

2

0,10

0,8

0,6

0,15

0,3

5

Пайки

-

16

0,001

-

-

0,003

0,04

Всего

23

2,151

2,338

Определим интенсивности отказов для блока цепи обратной связи сетевого источника:

Таблица 27

Цепь обратной связи сетевого источника

№ группа

Наименование элементов

Обозн. по СхЭ

Кол-во, Ni, шт.

Интен. отказов л0i, 10-6 ч-1

Режим работы

Поправ. коэфф.

Интен. отказов лi, 10-6 ч-1

Интен. Отказов лi. Ni, 10-6 ч-1

Коэф. нагр., Кн

Т°С

бi

К1

К2

К3

К4

1

Конденсаторы:0805 X7R

C23

1

0,07

0,7

40

3

2,5

1,00

1,00

1,00

0,525

0,525

2

Резисторы: CR 0805

R24, R25

2

0,10

0,6

1,1

0,275

0,55

3

Оптрон: LTV357T

U2

1

0,20

0,5

0,5

0,25

0,25

4

Пайки

-

4

0,001

-

-

0,003

0,01

Всего

8

1,053

1,34

Из расчёта видно, что наименее надёжным блоком является схема управления источника резервного питания, интенсивность отказов его составляет 5,163.10-6 ч-1. Обусловлено это содержанием в блоке большого числа элементов, обладающих высокими значениями интенсивностей отказов.

Определим интенсивность отказов ЭС по формуле (33):

Определим среднюю наработку на отказ ЭС по формуле (34):

Определим вероятность безотказной работы ЭС при t = 1000 ч по формуле (36):

4.4 Расчёт показателей восстанавливаемости

Таблица 28

Показателя восстанавливаемости ЭС

№, группа

Наименование элементов

Интенс. отказов i-й группы элементов, л0i.Ni, 10-6 ч-1

Среднее время восстановления элементов i-й групп- пы , ч

Вероятности отказа ЭС по вине i-й группы, qi

Доля среднего времени восстановления ЭС, .qi, ч

1

Конденсаторы

11,171

1

0,407

0,407

2

Микросхемы

0,5

1,2

0,018

0,022

3

Предохранители

0,061

0,1

0,002

0,000

4

Дроссели

0,525

1,3

0,019

0,025

5

Резисторы и варисторы

10,104

0,8

0,372

0,298

6

Трансформатор

0,25

1,8

0,009

0,016

7

Оптроны

0,5

1,2

0,018

0,022

8

Диоды и стабилитроны

2,94

0,6

0,107

0,064

9

Транзисторы

0,238

0,6

0,009

0,005

10

Соединители

0,5

1

0,018

0,018

11

Пайки

0,535

0,5

0,066

0,033

Всего

27,324

1

0,91

Примечание - Значения взяты из [14].

4.5 Расчёт комплексных показателей надёжности

Коэффициент готовности определяем по формуле (39):

Коэффициент общей готовности определяем по формуле (41):

4.6 Рекомендации по обеспечению надёжности

В результате произведённого расчёта надёжности по внезапным отказам с учётом дестабилизирующих факторов (ударные нагрузки, температура, вибрация, влажность, высота над уровнем моря) наименее надёжным является блок управления источника резервного питания. Средняя интенсивность отказов его самая высокая среди всех блоков устройства. Результаты расчётов комплексных показателей надёжности всего изделия приведены в таблице 29.

Таблица 29

Комплексные показатели надёжности

Параметр

Значение

Т0, ч

36598

P(t)

0,973

, 10-6 1/ч

27,324

Кг

0,999

Ког

0,972

Поскольку блок управления источником резервного питания, наименее надёжен, а исключить его не представляется возможным, рекомендуется применить в нём наиболее надёжные элементы, обладающие наименьшими показателями интенсивности отказов. Либо снизить требования к условиям эксплуатации прибора в целом.

5. Расчёт затрат на проектирование конструкторской документации источника питания

В данном разделе производится расчёт затрат на проектирование конструкторской документации источника питания счётчика серии “Мир”.

В общем случае при проектировании необходимо стремиться к максимальному удешевлению стоимости конечного изделия при сохранении требуемого уровня качества. Произведём расчёт затрат на проектирование. Согласно [9] определим группу сложности разрабатываемого изделия. Данное устройство по количеству входящих элементов относится к третьей группе сложности.

Согласно [19], расходы на проектирование конструкторской документации складываются из:

- основной заработной платы исполнителей;

- дополнительной заработной платы;

- отчислений во внебюджетные фонды;

- накладных расходов.

Проектирование конструкторской документации осуществляется на основании того, что данное устройство относится к третьей группе сложности и в нашем случае включает в себя следующие стадии:

- техническое задание (ТЗ);

- эскизный проект (ЭП);

- технический проект (ТП);

- разработка рабочей документации (РРД).

На каждый вид работ назначаются исполнители. Все расчётные данные приведены в таблице 30.

Таблица 30

Объём работ на проектирование технической документации

Документы, входящие в типовую стадию

Количество единиц объёма работы

Единица объёма работы

К4

Ттабл, ч.

Исполнитель

Техническое задание

Техническое задание

1

А4

1

3,0

ИК-1

Эскизный проект

Пояснительная записка

30

А4

1

4,1

ИК-1

Ведомость эскизного проекта

1

А4

1

0,5

ТК

Чертёж общего вида

1

А3

1,6

24,2

ИК-2

Схема структурная

1

А3

0,4

25,7

ИК-1

Схема электрическая принципиальная

1

А3

0,2

80,3

ИК-1

Подготовка и оформление расчётов

10

А4

1

0,94

ТК

Проведение технических расчётов

10

А4

1

1,06

ТК

Технический проект

Пояснительная записка

40

А4

1

4,3

ИК-1

Ведомость технического проекта

1

А4

1

0,5

ТК

Чертёж общего вида

1

А3

1,6

24,2

ИК-2

Схема структурная

1

А3

0,4

25,7

ИК-1

Чертёж детали

1

А3

1

1

ИК-1

Схема электрическая принципиальная

1

А3

0,4

80,3

ИК-1

Подготовка и оформление расчётов

15

А4

1

0,94

ТК

Проведение технических расчётов

15

А4

1

1,06

ТК

Ведомость покупных изделий

60

Строка

1

0,3

ТК

Спецификация

53

Строка

1

0,12

ТК

Разработка рабочей документации

Чертёж печатной платы

1

А3

1

0,8

ИК-1

Схема структурная

1

А3

0,4

25,7

ИК-1

Схема электрическая принципиальная

1

А3

0,4

80,3

ИК-1

Чертёж детали

1

А3

1

1

ИК-1

Сборочный чертёж

1

А3

0,2

11,9

ИК-1

Ведомость спецификаций

25

Строка

1

0,12

ТК

Примечание - ИК-1 - инженер-конструктор 1 категории;

ИК-2 - инженер-конструктор 2 категории;

ТК - техник-конструктор.

Расчёт заработной платы производится по каждому этапу проектирования, исходя из трудоёмкости этапа и оклада исполнителя.

Согласно вышеприведённой таблице для выполнения работ использовались специалисты следующих квалификаций: инженер-конструктор 1 категории, инженер-конструктор 2 категории, техник-конструктор.

Данные приведены в таблице 31.

Таблица 31

Время работы и разряд по оплате труда

Исполнитель

Суммарное время работы, ч.

Разряд по оплате труда

Инженер-конструктор 1 категории

414,32

10-11

Инженер-конструктор 2 категории

77,44

8-9

Техник-конструктор

78,36

4-5

Итого

525,72

Расчёт заработной платы исполнителей приведён в таблице 32.

Должностные оклады рассчитаны на основе единой тарифной сетки для работников бюджетной сферы и величины минимального размера оплаты труда, составляющего 1100 рублей [9].

В таблице 33 приведён результат расчёта затрат на разработку конструкторской документации источника питания.

Дополнительная ЗП считается как 12% от основной ЗП.

Таблица 32

Расчёт заработной платы

Этапы проектирования

Исполнители

Трудоёмкость чел/мес.

Оклад, руб.

Прямой фонд, руб.

Премия, руб.

Основная ЗП, руб.

Районный коэф. руб.

Потребный фонд ЗП, руб.

ТЗ

ИК-1

0,018

2948

53

6,36

55,26

7,95

60,95

Итого

55,26

60,95

ЭП

ИК-1

ИК-2

ТК

0,93

0,24

0,13

2948

2442

1661

2751,5

590,9

212,8

330

70,9

25,5

2750,8

590,86

212,79

412,68

88,6

31,9

3164,18

679,5

244,81

Итого

3554,45

4088,49

ТП

ИК-1

ИК-2

ТК

1,34

0,24

0,34

2948

2442

1661

3950,3

590,9

569,5

474

70,9

68,34

3949,2

590,86

569,4

592,4

88,6

85,41

4542,7

679,5

654,9

Итого

5109,5

5876,4

РРД

ИК-1

ТК

0,29

0,018

2948

1661

854,92

29,89

102,59

3,58

856

31,14

128,23

4,48

983,16

34,37

Итого

887,14

1017,53

Всего

9606,35

11043,37

Отчисления на социальные нужды составляют 26 % от потребного фонда ЗП и дополнительной ЗП.

Накладные расходы считаются как 200 % от основной ЗП исполнителей.

Таблица 33

Затраты на разработку конструкторской документации

Статьи затрат

Этапы проектирования

Стоимость затрат, руб.

ТЗ

ЭП

ТП

РРД

Потребный фонд ЗП исполнителей

60,95

4088,49

5876,4

1017,53

11043,37

Дополнительная ЗП исполнителей

6,36

426,4

613,24

106,17

1151,77

Отчисления на социальные нужды

24,1

1616,33

2323,25

40,2

3170,73

Накладные расходы

110,52

7108,9

10219

179,42

17617,84

Итого

32983,71

В данном разделе был проведён расчёт заработной платы исполнителей, а также составлена таблица расчёта затрат на разработку конструкторской документации источника питания.

Общая сумма затрат на разработку конструкторской документации составила 32983,71 рублей.

6. Безопасность жизнедеятельности

6.1 Охрана труда

6.1.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов, присутствующих на рабочем месте инженера-конструктора при разработке источников питания

В настоящее время значительную важность приобретают вопросы безопасности проведения работ по проектированию, наладке, запуску в производство и эксплуатации новых электронных средств. Факторы рабочей среды подразделяются на опасные и вредные.

Опасный фактор - такой производственный фактор, воздействие которого в определённых условиях приводит к травме или к другому внезапному, резкому ухудшению здоровья работающего.

Вредный фактор - такой производственный фактор, воздействие которого в определённых условиях приводит к заболеванию или снижению работоспособности работающего.

Выделяют следующие группы опасных и вредных производственных факторов:

- физические;

- химические;

- биологические;

- психофизологические.

Опасные и вредные производственные факторы, действующие при разработке источников питания электронных средств (согласно ГОСТ 12.0.003-74 “Классификация вредных и опасных производственных факторов”):

Физические:

- повышенная или пониженная температура воздуха рабочей зоны;

- повышенная или пониженная влажность воздуха рабочей зоны;

- повышенная или пониженная ионизация воздуха рабочей зоны;

- пониженная подвижность воздуха рабочей зоны;

- повышенное значение напряжения в электрической цепи, замыкание которой может произойти через тело человека;

- повышенный уровень статического электричества;

- повышенный уровень электромагнитных излучений;

- повышенная напряженность магнитного поля;

- отсутствие или недостаток естественного света;

- недостаточная освещённость рабочей зоны;

- повышенная яркость света;

- пониженная контрастность;

- прямая и отраженная блёсткость;

- повышенная пульсация светового потока;

- повышенный уровень шума на рабочем месте.

Психофизологические:

- умственное перенапряжение;

- перенапряжение анализаторов;

- монотонность труда;

- эмоциональные перегрузки.

Исходя из конкретных условий производства и эксплуатации, рассмотрим следующие пути возникновения опасных условий для производственного персонала и пользователей.

6.1.1.1 Поражение электрическим током

Эксплуатация ПЭВМ связана с применением опасного для человека электрического тока, который, проходя через организм человека, оказывает термическое, электролитическое и биологическое действие, вызывая местные и общие электротравмы.

Основными причинами воздействия тока на человека являются: случайное прикосновение или приближение на опасное расстояние к токоведущим частям, появление напряжения на металлических частях оборудования в результате повреждения изоляции или ошибочных действий персонала.

При подключении оборудования к силовой электрической сети питания напряжением 220В или 380В, существует опасность поражения электрическим током. Причина возникновения такого опасного фактора связана с нарушением изоляции токоведущих элементов.

Нормативным документом, устанавливающим допустимый уровень напряжения, является ГОСТ 12.1.038-82(2001).

При нормальном (неаварийном) режиме напряжение прикосновения и токи, протекающие через тело человека, не должны превышать: напряжение - не более 2,0 В; сила тока - не более 0,3 мА.

Предельно допустимые значения напряжений прикосновения и токов (частотой 50 Гц) при аварийном режиме производственных электроустановок напряжением до 1000 В с глухозаземлённой или изолированной нейтралью и выше 1000 В с изолированной нейтралью не должны превышать значений, указанных в таблице 34.

Таблица 34

Предельно допустимые значения напряжений прикосновения и токов

Род тока

Нормируемая

величина

Предельно допустимые значения, не более, при продолжительности воздействия тока t, с

0,01-0,08

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

Св.1,0

Переменный 50 Гц

U, B

550

340

160

135

120

105

95

85

75

70

60

20

I, мА

650

400

190

160

140

125

105

90

75

65

50

6

6.1.1.2 Производственный шум

На рабочем месте инженера конструктора, разрабатываемого источник питания, имеются источники шума - это оборудование (компьютер, принтер), работа которого, сопровождается шумом. Длительное воздействие шума на инженера может привести к развитию такого вида профессионального заболевания, как “шумовая болезнь”.

Длительный шум приводит к перераздражению клеток звукового анализатора и его утомлению, а затем стойкому снижению остроты слуха. Помимо действия шума на органы слуха, установлено его вредное влияние на многие органы и системы организма.

Далее приведена таблица 35, в которой показаны допустимые уровни звукового давления, уровни звука и эквивалентные уровни звука согласно СанПин 2.2.2/2.4.1340-03 (приложение 1 - таблица 2).

Таблица 35

Допустимые значения уровней звукового давления на октавных полосах частот и уровни звука

Октавные уровни звукового давления, дБ, на среднегеометрических частотах, Гц

Уровень звука и эквивалентный уровень звука, дБА

31,5

63

125

250

500

1000

2000

4000

8000

86

71

61

54

49

45

42

40

38

50

6.1.1.3 Неблагоприятные параметры микроклимата

Микроклимат производственных помещений - это климат внутренней среды этих помещений, который определяется действующими на организм человека сочетаниями температуры, влажности и скорости движения воздуха

В СанПин 2.2.4.548-96 указаны оптимальные и допустимые показатели микроклиматы в производственных помещениях. Работа инженера-конструктора относится к категории работ I-б с интенсивностью энергозатрат 121-150 ккал/ч (140-174 Вт), связанной с работой производимой сидя и сопровождающейся некоторым физическим напряжением. Оптимальные величины показателей микроклимата на рабочем месте инженера приведены в таблице 36.

Таблица 36
Оптимальные нормы температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха в рабочей зоне

Параметр микроклимата

Холодный период

Тёплый период

Оптимальный

Оптимальный

Температура воздуха, оС

21-23

22-24

Скорость движения воздуха, м/с

0,1

0,1

Относительная влажность воздуха, %

40-60

40-60

6.1.1.4 Электромагнитное излучение

Этот вредный фактор обусловлен тем, что существует большое число источников электромагнитного излучения, каждый из которых кроме полезной работы излучает в пространство какую-то долю энергии. Уровень этой энергии различен.

Степень воздействия электромагнитных полей на человека зависит от напряжённости электрического и магнитного полей, интенсивности облучения, диапазона частот, длительности воздействия, а также от индивидуальных особенностей организма. При попадании в зону ЭМП происходит частичное поглощение энергии тканями организма, возникает их нагрев и появление ионных токов. Это приводит к нарушению циркуляции жидкости в клетках и внутренних органах, что может вызвать изменения в составе крови, заболевания глаз, нервно-психические заболевания. Длительное воздействие приводит к повышенной утомляемости, сонливости, нарушению сна, гипертонии, боли в области сердца. Однако большинство нарушений в организме обратимы, в случае своевременного уменьшения интенсивности излучения либо полного прекращения контакта с источником излучения. Обратимость также зависит от индивидуальных особенностей организма.

Допустимые нормы электромагнитного излучения для мониторов в соответствии с СанПин 2.2.2/2.4.1340-03 (приложение 2 - таблица 1) приведены в таблице 37.

Таблица 37

Допустимые значения параметров неионизирующих электромагнитных излучений

Наименование параметров

Допустимое значение

Напряжённость электромагнитного поля на расстоянии 50 см вокруг ВДТ по электрической составляющей должна быть не более:

- в диапазоне частот от 5 Гц до 2 кГц;

- в диапазоне частот от 2 до 400 кГц;

25 В/м

2,5 В/м

Плотность магнитного потока должна быть не более:

- в диапазоне частот от 5 Гц до 2 кГц;

- в диапазоне частот от 2 до 400 кГц;

250 нТл

25 нТл

Напряжённость электростатического поля

15 кВ/м

6.1.1.5 Недостаточное освещение

Производственное освещение, правильно спроектированное и выполненное, улучшает условия зрительной работы; снижает утомляемость; благоприятно влияет на производственную среду, что оказывает положительное психологическое воздействие на работающего; повышает безопасность труда и снижает травматизм.

Выбор параметров освещения рабочего места зависит от характера производимой работы. Объект различения определяется наименьшим размером предмета (детали) или его части, которые нужно различить в процессе выполнения данной работы.

Согласно изменению № 1 СНиП 23.05-95 и СанПин 2.2.2/2.4.1340-03 работы, выполняемые при изготовлении устройства относятся к разряду зрительной работы А, подразряду 2. Для данного разряда работ искусственное освещение при системе комбинированного освещения должно составлять 500 люкс, в том числе общего 300 лк, коэффициент пульсации 5 %, КЕО равняется 1,2 % при искусственном или совмещённом боковом освещении. Величина показателя ослеплённости 40, яркость светящихся поверхностей (окна, светильники и др.), находящихся в поле зрения, должна быть не более 200 кд/м2, яркость бликов на экране ПЭВМ не должна превышать 40 кд/м2 и яркость потолка не должна превышать 200 кд/м2.

6.1.1.6 Напряжённость труда

Напряжённость труда - характеристика трудового процесса, отражающая нагрузку преимущественно на центральную нервную систему, органы чувств, эмоциональную сферу работника. К факторам, характеризующим напряжённость труда, относятся: интеллектуальные, сенсорные, эмоциональные нагрузки, степень монотонности нагрузок, режим работы.

У инженера-конструктора напряжённость трудового процесса (класс труда) носит допустимый характер, т.е. напряжённость труда средней степени.

Интеллектуальные нагрузки. Сопровождаются решением простых альтернативных задач по инструкции с последующей коррекцией действий и операций. Все задачи обрабатываются и проверяются. Работа осуществляется по графику с возможной его коррекцией.

Сенсорные нагрузки. Согласно проведению работ с длительностью в 50 % от всего рабочего времени (работа за компьютером).

Эмоциональные нагрузки. Инженер-конструктор отвечает за функциональное качество выполняемых работ. При этом отсутствует степень риска для собственной жизни и степень риска за безопасность других лиц.

Монотонность нагрузок. Инженер-конструктор выполняет поставленное задание (разработка источника питания) при 70-80 % монотонности рабочей обстановки (выполнение работы за компьютером).

Режим работы инженера-конструктора составляет 8-9 часов при условии регламентированных перерывов, составляющих 3-7 % от рабочего времени.

6.1.1.7 Аэроионный состав воздуха

Согласно СанПин 2.2.4.1294-03, при работе за компьютером на здоровье человека существенное влияние оказывает аэроионный состав воздуха. По возможности необходимо предотвратить неблагоприятное влияние на здоровье человека аэроионной недостаточности и избыточного содержания аэроионов в воздухе на рабочем месте инженера-конструктора.

Минимально и максимально допустимые значения нормируемых показателей определяют диапазоны концентраций аэроионов обеих полярностей и коэффициента униполярности, отклонения от которых могут привести к неблагоприятным последствиям для здоровья человека.

Нормируемыми показателями аэроионного состава воздуха производственных и общественных помещений являются:

- концентрации аэроионов (минимально допустимая и максимально допустимая) обеих полярностей ро+, ро-, определяемые как количество аэроионов в одном кубическом сантиметре воздуха (ион/см3);

- коэффициент униполярности “у” (минимально допустимый и максимально допустимый), определяемый, как отношение концентрации аэроионов положительной полярности к концентрации аэроионов отрицательной полярности.

Значения нормируемых показателей концентраций аэроионов и коэффициента униполярности приведены в таблице 38.

Таблица 38

Нормируемые показатели концентрации аэроионов и коэффициента униполярности

Нормируемые показатели

Концентрация аэронов, р0 (ионов/см3)

Коэффициент униполярности, у

Положительной полярности

Отрицательной полярности

Минимально допустимые

ро+ ? 400

ро- > 600

0,4 ? у < 1,0

Максимально допустимые

ро+ < 50 000

ро- ? 50 000

6.1.2 Меры по снижению и устранению опасных и вредных производственных факторов

Рассмотрим возможные мероприятия по снижению или устранению действия некоторых опасных и вредных производственных факторов, которые были определены в предыдущем разделе.

Недостаток освещённости рабочего места, который зависит от времени года и местоположения рабочего места, может быть устранён с помощью использования искусственного освещения.

Естественное освещение положительно влияет не только на зрение, но также тонизирует организм человека в целом. В связи с этим все помещения в соответствии с санитарными нормами и правилами должны иметь естественное освещение.

Различают три системы естественного освещения: боковое (осуществляется через световые проёмы в наружных стенах или стеклянные конструкции), верхнее (устраивают через световые проёмы в покрытии, зенитные купола) и комбинированное (совокупность бокового и верхнего освещения). Комбинированное освещение является наиболее рациональным, так как создаёт равномерное по площади помещения освещения.

Согласно СанПин 2.2.4/2.4.1340-03 на рабочем месте инженера-конструктора могут быть рекомендованы следующие типы ламп и светильников:

- в качестве источников света при искусственном освещении следует применять преимущественно люминесцентные лампы типа ЛБ и компактные люминесцентные лампы (КЛЛ). В светильниках местного освещения допускается применение ламп накаливания, в том числе галогенные;

- для освещения помещений с ПЭВМ следует применять светильники с зеркальными параболическими решётками, укомплектованными электронными пускорегулирующими аппаратами (ЭПРА). Допускается использование многоламповых светильников с электромагнитными пускорегулирующими аппаратами, состоящими из равного числа опережающих и отстающих ветвей. Применение светильников без рассеивателей и экранирующих решёток не допускается. При отсутствии светильников с ЭПРА лампы многоламповых светильников или рядом расположенные светильники общего освещения следует включать на разные фазы трёхфазной сети;

- общее освещение при использовании люминесцентных светильников следует выполнять в виде сплошных или прерывистых линий светильников, расположенных сбоку от рабочих мест, параллельно линии зрения пользователя при рядном расположении видеодисплейных терминалов.

Основными мерами электробезопасности являются:

- расположение кабелей и проводов в местах, удаленных отнагретых деталей (жало паяльника);

- использование сигнальных знаков и надписей;

- устройства защитного заземления и зануления;

- использование малых напряжений;

- изоляция токоведущих частей оборудования;

- защитное отключение (механическое, электрическое);

- недоступность токоведущих частей при случайном прикосновении.

Заземлению подлежат: корпус ПЭВМ, монитор ПЭВМ, рабочий стол инженера-конструктора (при условии, что он имеет металлический каркас), каркасы распределительных щитов, металлические оболочки кабелей и проводов и т.д.

Защитное зануление также предназначено для защиты от поражения электрическим током. По возможности необходимо использовать малые напряжения (например, паяльник на 36 В для проведения макетирования опытных образцов).

Чтобы исключить возможность прикосновения или опасного приближения к изолированным токоведущим частям, необходимо обеспечить их недоступность посредством ограждения, блокировок и расположения токоведущих частей на недоступной высоте или в недоступном месте.

Борьба с производственным шумом ведётся посредством:

- изоляции источника шума от окружающей среды (применение защитных кожухов);

- профилактические мероприятия медицинского характера. Основными мерами защиты от электромагнитного излучения могут быть:

- экранирование источников излучения;

- экранирование рабочих мест.

Повышенный уровень электромагнитного излучения компенсируется установкой защитных экранов, применением мер защиты от ЭМП.

Для предотвращения возникновения вредных последствий от статических физических перегрузок, необходимо оборудовать место так, чтобы исключить неудобные позы, длительные напряжения. Дисплей должен быть установлен на такой высоте и под таким углом, чтобы шея оператора не была согнута и удерживалась в таком состоянии напряженными мышцами. Клавиатура должна располагаться так, чтобы до неё не нужно было тянуться, руки не должны быть на весу или перенапряжены. Для удобства можно использовать подставку под ноги. Нельзя долго находиться в одной позе. Каждый час в течение 15 минут необходимо заниматься каким-либо другим делом, сделать разминку.

Для предотвращения перенапряжения анализаторов необходимо определить оптимальный яркостной режим. Для этого нужно установить уровень яркости, соотношение уровней яркости в поле зрения, уровень контраста. Оптимальной считается такая яркость, при которой проявляется контрастная чувствительность глаза, острота зрения и быстрота различения сигналов. Нижней комфортной границей уровня яркости светящихся сигналов можно считать 30 кд/м2, верхняя комфортная граница определяется значением слепящей яркости. Яркость символов на экране должна быть согласована с яркостью фона экрана и окружающим освещением. При обратном контрасте яркостной контраст должен находиться в пределах 85-90 % с возможностью регулировки яркости знака, а при прямом контрасте - 75-80 % с возможностью регулировки яркости экрана. Прямой контраст предпочтительнее обратного. Коэффициент контрастности символов на экране при оптимальных размерах символов считается благоприятным в пределах 5-10 для обратного контраста, 8-12 - для прямого. Соотношение яркости между рабочими поверхностями не должно превышать 3:1-5:1, а между рабочими поверхностями и поверхностями стен и оборудования 10:1 (согласно СанПин 2.2.4/2.4.1340-03). Расстояние считывания информации с экрана может быть от 400 мм и более.

6.1.3 Расчёт искусственного освещения

Задачей расчета является определение потребляемой мощности электрической осветительной установки для создания в производственном помещении заданной освещенности.

Проектируя осветительную установку, необходимо решить ряд вопросов.

Выбрать тип источника света. Как правило, выбирают газоразрядные лампы. В случае если температура воздуха может быть ниже +5 єС, а также для местного освещения отдаётся предпочтение лампам накаливания.


Подобные документы

  • Методика проектирования маломощного стабилизированного источника питания, разработка его структурной и принципиальной схем. Расчет и выбор основных элементов принципиальной схемы: трансформатора, выпрямителя, фильтра, стабилизатора и охладителя.

    курсовая работа [1,6 M], добавлен 02.09.2009

  • Выбор электрической принципиальной, структурной и функциональной схемы источника питания. Расчёт помехоподавляющего фильтра. Моделирование схемы питания генератора импульсов. Выбор схемы сетевого выпрямителя. Расчёт стабилизатора первого канала.

    курсовая работа [1,0 M], добавлен 04.06.2013

  • Стабилизированный источник питания. Активный фильтр Саллена-Кея. Генераторы сигналов на ОУ, расчет фильтра и генератора прямоугольных сигналов. Моделирование стабилизированного источника питания. Амплитудно-частотная характеристика пассивного фильтра.

    курсовая работа [1,5 M], добавлен 20.08.2012

  • Характеристика свойств и параметров полупроводниковых приборов: диодов, транзисторов и стабилитронов. Расчет стабилизаторов напряжения, выпрямителей с емкостным фильтром. Выбор стандартного трансформатора. Определение коэффициента полезного действия.

    курсовая работа [2,3 M], добавлен 19.02.2013

  • Технические характеристики, описание конструкции и принцип действия (по схеме электрической принципиальной). Выбор элементной базы. Расчёт печатной платы, обоснование ее компоновки и трассировки. Технология сборки и монтажа устройства. Расчет надежности.

    курсовая работа [56,7 K], добавлен 07.06.2010

  • Разработка и проектирование принципиальной схемы вторичного источника питания. Расчет вторичного источника питания, питающегося от сети переменного тока, для получения напряжений постоянного и переменного тока. Анализ спроектированного устройства на ЭВМ.

    курсовая работа [137,3 K], добавлен 27.08.2010

  • Проектирование и рассчет вторичного источника питания (выпрямителя, трансформатора, сглаживающего фильтра, стабилизатора выходного напряжения) с заданными параметрами. Обоснование выбора электрических схем устройства. Питание от сети переменного тока.

    курсовая работа [131,8 K], добавлен 27.08.2010

  • Проект многофункционального источника питания различных приборов стабильным напряжением и ограниченным выходным током. Разработка структурной и электрической схем, элементной базы. Программирование микроконтроллера: выбор среды отладки и программатора.

    курсовая работа [5,1 M], добавлен 11.05.2013

  • Работа источника питания радиоэлектронной аппаратуры. Расчет стабилизаторов напряжения, однофазного мостового выпрямителя с емкостным фильтром, параметров трансформатора, коэффициента полезного действия. Выбор микросхемы, стабилитрона и транзистора.

    курсовая работа [271,9 K], добавлен 20.03.2014

  • Назначение и условия эксплуатации импульсного блока питания. Разработка конструкции печатной платы и печатного узла. Разработка техпроцесса на сборку монтажа. Выбор и обоснование основных и вспомогательных материалов. Анализ технологичности конструкции.

    курсовая работа [1,5 M], добавлен 03.04.2010

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.