Проект лабораторного стенда по исследованию приемника АМ сигнала

Рисунок 3.37 - Семейство выходных частотных характеристик входной цепи диапазона СВ (удлиненная антенна). Трансформаторная связь с антенной и непосредственное включение нагрузки



Рисунок 3.38 - Входная цепь диапазона СВ, укороченная антенна. Трансформаторная связь с антенной и непосредственное включение нагрузки

Рисунок 3.39 - Семейство выходных частотных характеристик входной цепи диапазона СВ (укороченная антенна). Трансформаторная связь с антенной и непосредственное включение нагрузки

Рассматривались также различные преселекторы



Рисунок 3.40 - Преселектор, состоящий из входной цепи (укороченная антенна) и одного каскада усилителя диапазона СВ. Трансформаторная связь с антенной и непосредственное включение нагрузки

Рисунок 3.41 - Семейства выходных частотных характеристик на выходе ВЦ и преселектора диапазона СВ. Трансформаторная связь с антенной и непосредственное включение нагрузки



Рисунок 3.42 - Преселектор, состоящий из входной цепи (укороченная антенна) и двух каскадного усилителя диапазона СВ. Трансформаторная связь с антенной и непосредственное включение нагрузки

Рисунок 3.43 - Семейства выходных частотных характеристик на выходе ВЦ и преселектора диапазона СВ. Трансформаторная связь с антенной и непосредственное включение нагрузки

Рассматривались и другие эквиваленты антенн.

Для обеспечения идентичности измерений ГОСТ рекомендует единый эквивалент, соответствующий наружной антенне высотой 5м, пригодной для диапазона 0,1530МГц. Электрическая схема этого эквивалента показана на рис.3.44.

Рисунок 3.44 - Электрическая схема эквивалента антенны по ГОСТ

Применяя этот эквивалент, рассматривались те же схемы.

Рисунок 3.45 - Частотная характеристика антенны по ГОСТ

Рисунок 3.46 - Входная цепь, трансформаторная связь с антенной и непосредственная с нагрузкой (укороченная антенна), СВ диапазон



Рисунок 3.47 - Семейство выходных частотных характеристик входной цепи диапазона СВ (укороченная антенна). Трансформаторная связь с антенной и непосредственная с нагрузкой (1кОм)

Рисунок 3.48 - Входная цепь, трансформаторная связь с антенной и емкостная с нагрузкой (укороченная антенна), СВ диапазон



Рисунок 3.49 - Семейство выходных частотных характеристик входной цепи диапазона СВ (укороченная антенна). Трансформаторная связь с антенной и емкостная с нагрузкой (1кОм)

Рисунок 3.50 - Входная цепь, емкостная связь с антенной и емкостная с нагрузкой (укороченная антенна), СВ диапазон



Рисунок 3.51 - Семейство выходных частотных характеристик входной цепи диапазона СВ (укороченная антенна). Емкостная связь с антенной и емкостная с нагрузкой (1кОм)

Рисунок 3.52 - Входная цепь, автотрансформаторная связь с антенной и непосредственная с нагрузкой (удлиненная антенна), СВ диапазон



Рисунок 3.53 - Семейство выходных частотных характеристик входной цепи диапазона СВ (удлиненная антенна). Автотрансформаторная связь с антенной и непосредственная с нагрузкой (7кОм)

Проанализировав полученные данные, получили для представленных схем ВЦ СВ диапазона следующие результаты:

ВЦ с трансформаторной связью с антенной и емкостной с нагрузкой (удлиненная антенна), нагрузка 3кОм:

Неравномерность коэффициент передачи по диапазону К=262,9/33,15=7,9;

Избирательность по зеркальному каналу у_зк=32дБ;

Избирательность по прямому каналу у_пр=17дБ;

Полоса пропускания по уровню 0,707 П=13кГц.

ВЦ с трансформаторной связью с антенной и емкостной с нагрузкой (укороченная антенна), нагрузка 3кОм:

Неравномерность коэффициент передачи по диапазону К=35,5/11,5=3,1;

Избирательность по зеркальному каналу у_зк=29дБ;

Избирательность по прямому каналу у_пр=40дБ;

Полоса пропускания по уровню 0,707 П=23кГц.

ВЦ с автотрансформаторной связью с антенной и непосредственным включением нагрузки (удлиненная антенна), нагрузка 1МОм:

Неравномерность коэффициент передачи по диапазону К=339/206=1,6;

Избирательность по зеркальному каналу у_зк=18дБ;

Избирательность по прямому каналу у_пр=8,1дБ;

Полоса пропускания по уровню 0,707 П=220кГц.

ВЦ с автотрансформаторной связью с антенной и непосредственным включением нагрузки (укороченная антенна), нагрузка 1МОм:

Неравномерность коэффициент передачи по диапазону К=860/358=2,4;

Избирательность по зеркальному каналу у_зк=10дБ;

Избирательность по прямому каналу у_пр=30дБ;

Полоса пропускания по уровню 0,707 П=310кГц.

ВЦ с емкостной связью с антенной и емкостной с нагрузкой (удлиненная антенна), нагрузка 3кОм:

Неравномерность коэффициент передачи по диапазону К=66,05/11,5=5,7;

Избирательность по зеркальному каналу у_зк=35дБ;

Избирательность по прямому каналу у_пр=19дБ;

Полоса пропускания по уровню 0,707 П=16кГц.

ВЦ с емкостной связью с антенной и емкостной с нагрузкой (укороченная антенна), нагрузка 3кОм:

Неравномерность коэффициент передачи по диапазону К=723/77=9,39;

Избирательность по зеркальному каналу у_зк=26дБ;

Избирательность по прямому каналу у_пр=29дБ;

Полоса пропускания по уровню 0,707 П=141кГц.

ВЦ с трансформаторной связью с антенной и автотрансформаторной с нагрузкой (удлиненная антенна), нагрузка 1кОм:

Неравномерность коэффициент передачи по диапазону К=1,17/0,555=2,1;

Избирательность по зеркальному каналу у_зк=39дБ;

Избирательность по прямому каналу у_пр=16дБ;

Полоса пропускания по уровню 0,707 П=20кГц.

ВЦ с трансформаторной связью с антенной и автотрансформаторной с нагрузкой (укороченная антенна), нагрузка 1кОм:

Неравномерность коэффициент передачи по диапазону К=715/233,25=3,06;

Избирательность по зеркальному каналу у_зк=37дБ;

Избирательность по прямому каналу у_пр=34дБ;

Полоса пропускания по уровню 0,707 П=51кГц.

Для ВЦ с антенной (диапазон СВ), построенной по ГОСТ, получены были следующие данные:

ВЦ с емкостной связью с антенной и емкостной с нагрузкой (укороченная антенна), нагрузка 1МОм:

Неравномерность коэффициент передачи по диапазону К=540/185=2,9;

Избирательность по зеркальному каналу у_зк=36,5дБ;

Избирательность по прямому каналу у_пр=56дБ;

Полоса пропускания по уровню 0,707 П=25кГц.

ВЦ с трансформаторной связью с антенной и емкостной с нагрузкой (укороченная антенна), нагрузка 1кОм:

Неравномерность коэффициент передачи по диапазону К=20,2/4,32=4,7;

Избирательность по зеркальному каналу у_зк=30,3дБ;

Избирательность по прямому каналу у_пр=44дБ;

Полоса пропускания по уровню 0,707 П=41кГц.

ВЦ с трансформаторной связью с антенной и непосредственным включением нагрузки (укороченная антенна), нагрузка 20кОм:

Неравномерность коэффициент передачи по диапазону К=257,6/69,5=3,7;

Избирательность по зеркальному каналу у_зк=12дБ;

Избирательность по прямому каналу у_пр=37дБ;

Полоса пропускания по уровню 0,707 П=353кГц.

Для преселектора с однокаскадным УРЧ, трансформаторной связью с антенной и непосредственным включением нагрузки, диапазон СВ (укороченная антенна), были получены следующие данные:

Неравномерность коэффициент передачи по диапазону К=1,637/0,5133=3,2;

Избирательность по зеркальному каналу у_зк=36дБ;

Избирательность по прямому каналу у_пр=30дБ;

Полоса пропускания по уровню 0,707 П=14кГц.

Для преселектора с двухкаскадным УРЧ, трансформаторной связью с антенной и непосредственным включением нагрузки, диапазон СВ (укороченная антенна), были получены следующие данные:

Неравномерность коэффициент передачи по диапазону К=5,349/0,919=5,8;

Избирательность по зеркальному каналу у_зк=33дБ;

Избирательность по прямому каналу у_пр=54дБ;

Полоса пропускания по уровню 0,707 П=13кГц.

Макет лабораторного стенда для исследования приемника АМ сигналов разрабатывался в MC5.

Рисунок 3.54 - Схема электрическая лабораторного стенда

По первому максимуму были получены следующие экспериментальные данные для разработанного в МС5 схемы лабораторного стенда:

Неравномерность коэффициент передачи по диапазону К=2,392/1,25=1,914;

Избирательность по зеркальному каналу у_зк=33дБ;

Избирательность по прямому каналу у_пр=9дБ;

Полоса пропускания по уровню 0,707 П=73кГц.

Рисунок 3.55 - Семейство выходных частотных характеристик, снятых с разработанного лабораторного стенда

Получение данных производилось следующим образом для разработанного лабораторного стенда.

В первую очередь рассматривался самый большой максимум из всего рассматриваемого семейства частотных характеристик. Определялась частота настройки и значение максимума кривой характеристики преселектора (верхняя стрелка). Затем определялось значение вершины самой низкой из частотных характеристик. Делением максимального значения на минимальное определялась неравномерность коэффициента передачи по диапазону. По уровню 0,707 у самой высокой характеристики определялась полоса пропускания приемника, настроенного на частоту при высокой вершине. При этом использовались специальные возможности самой программы МС5 в виде двух точек, перемещающихся по клику правой или левой клика мыши, причем при этом они показывают и уровень сигнала, и частоту, на которой находится в данный момент точка.

Избирательность по зеркальному каналу определялась следующим образом. Рассматривалась характеристика с максимальной вершиной. От частоты настройки этой характеристики откладывалась 2fпр=465*2=930кГц в сторону возрастания частоты.

Правым кликом устанавливали одну из вспомогательных точек на полученной частоте (точка «привязана» к рассматриваемому графику) и определяли значение напряжения в этой точке. Затем брали двадцать десятичных логарифмов от отношения значения максимума и полученного значения на частоте зеркального канала.

Избирательность по прямому каналу определялась следующим образом. Левым кликом мыши устанавливали точку на частоту 465кГц. Записывали значение напряжения. Затем брали двадцать логарифмов от отношения значения максимума и полученного значения на частоте прямого канала.

3.2 Натурное снятие характеристик со стенда

Работа проводилась в лаборатории кафедры РПрУиТВ на втором этаже корпуса Г в к.212.

Съем частотных характеристик проводился при помощи генераторов, осциллографов и вольтметров, расположенных в лаборатории. Снимались данные, как с разработанного лабораторного стенда, так и со стендов по лабораторной работе «Входные устройства».

Полученные результаты представлены ниже.



Рисунок 3.56 - Схема лабораторного стенда «Входные устройства»

Проанализировав полученные данные, получили для схем ВЦ СВ диапазона следующие результаты:

ВЦ с трансформаторной связью с антенной и емкостной с нагрузкой (удлиненная антенна), нагрузка 1кОм:

Неравномерность коэффициент передачи по диапазону К=54/26,15=1,9;

Избирательность по зеркальному каналу у_зк=24дБ;

Избирательность по прямому каналу у_пр=17дБ;

Полоса пропускания по уровню 0,707 П=130кГц.

ВЦ с трансформаторной связью с антенной и емкостной с нагрузкой (укороченная антенна), нагрузка 1кОм:

Неравномерность коэффициент передачи по диапазону К=35,5/11,5=3,1;

Избирательность по зеркальному каналу у_зк=22дБ;

Избирательность по прямому каналу у_пр=10дБ;

Полоса пропускания по уровню 0,707 П=230кГц.

ВЦ с автотрансформаторной связью с антенной и непосредственным включением нагрузки, нагрузка 1МОм:

Неравномерность коэффициент передачи по диапазону К=339/250=1,4;

Избирательность по зеркальному каналу у_зк=21дБ;

Избирательность по прямому каналу у_пр=5дБ;

Полоса пропускания по уровню 0,707 П=230кГц.

ВЦ с емкостной связью с антенной и емкостной с нагрузкой (удлиненная антенна), нагрузка 1кОм:

Неравномерность коэффициент передачи по диапазону К=38,05/11,5=3,7;

Избирательность по зеркальному каналу у_зк=20дБ;

Избирательность по прямому каналу у_пр=15дБ;

Полоса пропускания по уровню 0,707 П=160кГц.

ВЦ с емкостной связью с антенной и емкостной с нагрузкой (укороченная антенна), нагрузка 1кОм:

Неравномерность коэффициент передачи по диапазону К=161/77=2,26;

Избирательность по зеркальному каналу у_зк=23дБ;

Избирательность по прямому каналу у_пр=15дБ;

Полоса пропускания по уровню 0,707 П=193кГц.

Для разработанного лабораторного стенда были получены следующие данные: Неравномерность коэффициент передачи по диапазону К=2,8/1,25=2,5; Избирательность по зеркальному каналу у_зк=29дБ;

Избирательность по прямому каналу у_пр=12дБ;

Полоса пропускания по уровню 0,707 П=110кГц.

3.3 Сравнительный анализ моделирования и эксперимента

Проводя сравнительный анализ полученных результатов компьютерного моделирования и натурного снятия характеристик входных цепей и преселекторов, можно сделать вывод, что полученные данные с макетов и моделей отличаются друг от друга на 15-20%. Это связано с тем, что на модели не оказывалось внешнего воздействия (идеальный случай работы устройства).

Для снятия характеристик со стендов требовалось правильное соблюдение правил эксплуатации вспомогательного оборудования (генераторы, осциллографы, вольтметры). Кроме того, номиналы элементов не идеальны. Расходимость значения номинала у резистора достигает 5%, индуктивности 30%, конденсатора 20%. Но при изготовлении стенда номиналы были близки к идеальным.

Компьютерное моделирование показало, что варьируя номиналами элементов, самими элементами можно добиться лучших результатов по сравнению со стендами. При этом уменьшается время анализа и снятия характеристик (они нагляднее). Увеличивается качество понимания. И вследствие чего и знания.

4. Технико-экономические показатели

4.1 Технико-экономическое обоснование проекта

Разрабатываемый лабораторный стенд по исследованию приемника АМ сигналов предназначен для изучения и освоения студентами различных видов входных устройств (цепей с различными видами включения с антеннами и с нагрузкой), а также изучения преселекторов с электронной перестройкой по частоте, работе как с макетом и задающими и снимающими устройствами (генераторы, осциллограф, вольтметр), так и освоение и работой на ПЭВМ с теми же схемами и сигналами. Аналогом лабораторного стенда является стенд для изучения входных устройств, находящийся в лаборатории кафедры РПрУиТВ.

4.2 Расчет затрат на техническую подготовку производства

Процесс технической подготовки производства включает в себя следующие этапы: научно-исследовательская работа; проектирование и разработка устройства; технологическая подготовка и освоение производства; выпуск изделия; эксплуатация.

4.2.1 Расчет заработной платы разработчиков

Заработная плата разработчиков включает в себя основную, дополнительную заработные платы и отчисления на социальные нужды (таблица 6.1). Основная заработная плата рассчитывается по часовой тарифной ставке. Часовая ставка рассчитывается по формуле

где Т_ст - тарифная ставка (часовая)

Т_коэф - тарифный коэффициент

Использовались следующие данные:

Разряд профессора 16, инженера 13.

Таблица 4.1 - Заработная плата разработчиков

Этапы разработки	Исполнитель	Трудоемкость работы, н/ч	Часовая ставка, руб.	Заработная плата, руб.
Составление Т.З.	Профессор Инженер	5 5	13,87 11,11	69,25 55,55
Обзор литературы	Инженер	70	11,11	777,7
Анализ Т.З.	Инженер	40	11,11	444,4
Разработка структурной схемы	Инженер	30	11,11	333,3
Расчет функциональной схемы	Инженер	60	11,11	666,6
Расчет принципиальной схемы	Инженер	60	11,11	666,6
Эксперимент	Профессор Инженер	20 100	13,87 11,11	277,4 1111
Разработка конструкции печатной платы	Инженер	15	11,11	166,65
Оформление ПЗ	Инженер	50	11,11	555,5
Изготовление чертежей	Инженер	55	11,11	611,05
Итого:	5735

Итого: Заработная плата разработчиков - 5735 руб.(Зпр)

4.2.2 Расчет материальных затрат на создание макета

Материальные затраты на создание модели включают в себя затраты на основные материалы, на комплектующие изделия, с учетом транспортных расходов, которые составляют 3-5% от общей суммы материальных затрат.

Таблица 4.2 - Основные материальные затраты

Наименование материала	Единицы измерения	Расход на изделие	Цена, руб.	Затраты, руб.
Материалы
Стеклотекстолит	см2	10	2,5	25
Припой	кг	0,1	250	25
Флюс	кг	0,05	400	20
Провод монтажный	кг	0,05	200	10
Итого	80
2. Покупные и комплектующие изделия
Транзистор КТ315В	шт.	2	20	40
Катушка индуктивности	шт.	6	15	90
Резисторы МЛТ-0.125	шт.	10	5	50
Конденсатор К10-17	шт.	20	2	40
Разъем СР50-73Ф	шт.	10	5	50
Трансформатор ТОТ25	шт.	2	30	60
Диод КВ119В	шт.	4	10	40
Итого	370

Итого стоимость сырья, основных и вспомогательных материалов 80 руб. (Совм).

Итого стоимость покупных полуфабрикатов и комплектующих изделий 370 руб. (Ппки).

Транспортно-заготовительные расходы 22,5 руб. (Тзр=0,05*(Совм+Ппки)).

Материальные затраты 400,5 руб. (Мз=Совм+Ппки+Тзр).

4.2.3 Расчет затрат на техническую подготовку

Дополнительная заработная плата составляет 20% от основной заработной платы, составляет 1147 руб. (Дзп = Зпр*0,2).

Единый социальный налог - 35,6% от заработной платы (основной плюс дополнительной). (Есн=(Зпр+Дзп)*0,356).

Накладные расходы на управление и содержание организации - это общехозяйственные расходы производства. Они составляют 250% от основной заработной платы разработчиков. (Нр=Зпр*2,5).

Затраты на техническую подготовку производства включают в себя заработную плату разработчиков (основную, дополнительную и отчисления на социальные нужды), материальные затраты и накладные расходы.

Знтп=Мз+Зпр+Дзп+Есн+Нр.

Таблица 4.3 - Затраты на техническую подготовку

Наименование статьи	Формула, значение	Сумма,
1	Сырье, основные и вспомогательные материалы	Таблица	80
2	Покупные полуфабрикаты и комплектующие изделия	Таблица	370
3	Транспортно-заготовительные расходы	5% от (ст.1+ст.2)	22,5
4	Материальные затраты	Ст.1+ст.2+ст.3	400,5
5	Основная зарплата разработчиков	Таблица	5735
6	Дополнительная зарплата разработчиков	20% от ст.5	1147
7	Единый социальный налог	35,6% от (ст.5+ст.6)	2450
8	Накладные расходы на управление и содержание организации	250% от ст.5	14337,5
	Затраты на техническую подготовку	Ст.4+ст.5+ст.6+ст.7+ст.8	24070

Итого, затраты на техническую подготовку производства составят 24070 руб.

4.3 Расчет себестоимости изделия

Себестоимость - это затраты на производство и реализацию продукции. Расчет себестоимости ведется по следующим статьям калькуляции:

Основные и вспомогательные материалы (Совм). Расчет затрат на основные и вспомогательные материалы представлен в таблице 4.2, они составляют 80 руб.

Покупные полуфабрикаты и комплектующие изделия (Ппки) (таблица 4.2). Затраты по этой статье калькуляции составляют 370 руб.

Основная зарплата производственных рабочих (Озпр) (Таблица 4.4) составляет 432,2 руб.

Таблица 4.4 - Заработная плата производственных рабочих

Операции	Разряд	Трудоемкость	Часовая ставка исполнителя	Заработная плата, руб.
формирование выводов	4	10	4,85	48,5
пайка элементов	4	20	4,85	97
сборка	5	20	5,38	107,6
настройка	6	30	5,97	179,1
Итого	432,2

Дополнительная зарплата производственных рабочих составляет 20% от Озпр и составляет 86,44 руб. (Дзпр=Озпр*0,2).

Единый социальный налог на производственных рабочих составляет 184,63 руб. (Еснпр=(Озпр+Дзпр)*0,356).

Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования составляют 180% от основной заработной платы производственных рабочих. (Рсэо=Озпр*1,8) и равна 777,96 руб.

Цеховые расходы составляют 160% от основной заработной платы производственных рабочих. (Цр=Озпр*1,6) и равна 691,52 руб.

Общезаводские расходы составляют 140% от основной заработной платы производственных рабочих. (Озр=Озпр*1,4) и равна 605,08 руб.

Итого производственная себестоимость изделия составит 3227,87 руб.

Пс=Совм+Ппки+Озпр+Дзпр+Еснпр+Рсэо+Цр+Озр.

Внепроизводственные расходы (расходы, связанные с реализацией) составляют 2% от производственной себестоимости и равны 64,56 руб.(Вс=Пс*0,02).

Полная себестоимость равна 3292,43 руб.

ПС=Пс+Вр.

Таблица 4.5 - Расчет себестоимости изделия

Наименование статьи	Формула	Сумма, руб.
1.	Сырье, основные и вспомогательные материалы	Таблица	80
2.	Покупные полуфабрикаты и комплектующие изделия	Таблица	370
3.	Основная зарплата производственных рабочих	Таблица	432,2
4.	Дополнительная зарплата производственных рабочих	20% от ст.3	86,44
5.	Единый социальный налог на производственных рабочих	35,6% от (ст.3+ст.4)	184,63
6.	Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования	180% от ст.3	777,96
7.	Цеховые расходы	160% от ст.3	691,52
8.	Общезаводские расходы	140% от ст.3	605,08
9.	Производственная себестоимость	ст.ст.1+2+3+4+5+6+7+8	3227,87
10.	Внепроизводственные расходы (расходы, связанные с реализацией)	2% от ст.9	64,56
11.	Полная себестоимость (ПС)	ст.9+ст.10	3292,43

4.4 Расчет цены изделия

Расчет цены изделия ведется по следующим статьям калькуляции:

1. Планируемая прибыль составляет 50% от полной себестоимости и равна 1646,21 руб. (Пп=ПС*0,5).

2. НДС составляет 18% от суммы Пс и ПС и равна 888,95 руб. (Ндс=(Пп+ПС)*0,18).

3. Оптовая цена изделия равна 5877,58 руб. (Оци=Пп+Ндс+ПС).

4. Торговая наценка составляет 25% от оптовой цены изделия и равна 1456,9 руб. (Тн=Оци*0,25).

5. Розничная цена изделия равна 7284,46 руб.

Таблица 4.6 - Расчет цены изделия

Наименование статьи	Формула	Сумма, руб.
1.	Планируемая прибыль	50% от ПС	1646,21
2.	НДС	18% от (ст.1 + ПС)	888,95
3.	Оптовая цена изделия	ст.1 + ст.2 + ПС	5827,58
4.	Торговая наценка	25% от ст.3	1456,9
5.	Розничная цена изделия	ст.3 + ст.4	7284,46

4.5 Расчет прибыли, ожидаемой у предприятия изготовителя

Рассчитаем прибыль от реализации изделия по формуле

П_р.реал.=( Ц - С_п )N,

где Ц - цена изделия без учета НДС равна 6395,53 руб.;

Ц=Рци-Ндс.

С_п - полная себестоимость 3292,43 руб.;

N - количество изделий.

Определим количество выпускаемых изделий исходя из того, что предполагается мелкосерийное производство N=30.

П_р.реал=3103,130=93093 руб.

Рассчитаем годовой эффект у производителя по формуле

Э =П_р.реал - Е_пК,

где Е_н - нормативный коэффициент эффективности, 0,5.

К = 2З_тр + К, З_тр - затраты на техническую разработку, К - стоимость дополнительного оборудования,

Э = 93093 - 0,5(224070+24070) = 56988руб.

4.6 Расчет интегрального коэффициента качества

Таблица 4.7 - Интегральный коэффициент качества

Технические показатели	Единица Измерения	Аналог(а)	Новая Разработка(б)	Приоритет аналога (а1)	Приоритет разработки(б1)	Коэффициент улучшения(к)
Уровень входных сигналов	мВ	200	200	10	5	0,5
Диапазон частот	кГц	500-1000	525-1607	40	100	4
Масса	г	800	400	30	50	1,2
Потребляемая мощность	мВт	180	200	10	10	1,11
Интегральный коэффициент качества	1,27

Интегральный коэффициент качества в данном случае является оптимальным показателем( ), хотя он и не учитывает в полном объеме все параметры сравниваемых устройств. Важным достоинством разработанного лабораторного стенда по исследованию приемника АМ сигналов является то, что он обеспечивает выполнение требований, установленных Т.З.

В результате проведенного экономического анализа были рассчитаны следующие экономические показатели проекта:

затраты на техническую подготовку производства 24070 руб.

себестоимость изделия 3292,43 руб.

цена изделия 7284,46 руб.

прибыль от реализации 93093 руб.

годовой эффект у производителя 56988 руб.

Полученные результаты свидетельствуют о том, что данный проект является экономически выгодным. Разработанный лабораторный стенд обеспечивает заданные Т.З. характеристики и при этом его стоимость не высока.

5. Безопасность и экологичность проекта

5.1 Анализ условий труда при работе со стендом

Рассмотрим условия труда при работе со стендом. Работа заключается в проведении лабораторной работы по исследованию входных устройств и усилителей радиочастот. Проводятся исследования на стенде и на компьютере. А затем анализируются полученные результаты.

Каждое рабочее место оснащено персональным компьютером.

Проанализируем показатели факторов опасности и вредности производственной среды.

Содержание вредных веществ в воздухе рабочей зоны - отсутствует. Нет источников образования.

Наличие биологических факторов - отсутствует. Нет источников образования.

Уровень шума. В помещениях лаборатории для проведения экспериментальных работ, помещениях для размещения шумных агрегатов ЭВМ уровнь звукового давления 75дБА на частоте 1кГц - допускается 80дБ.

Вибрации отсутствуют. Нет источников образования.

Электромагнитные излучения. Для значений теплового порога радиоволн на частоте 1000кГц тепловой порог 400В/м, 100А/м (допуск 800В/м,160А/м), для напряженности поля электрического 20В/м, магнитного 2А/м(допуск 50В/м, 5В/м). В лаборатории много различных поглощателей. Измерения электромагнитных полей, проводимые санитарным надзором в рабочей зоне компьютера, показали, что их уровень перед экраном ниже установленных допустимых норм. Однако сбоку от экрана напряженность электромагнитного поля может превышать норму. Но так как это превышение весьма незначительно защита осуществляется расстоянием. Тоже самое относится и к работе с макетом. Лазерное излучение отсутствует. Нет источников образования.

Показатели микроклимата. Параметры климатических условий в лаборатории сведены в таблицу 7.1 (по ГОСТ 12.1.005-88).

Таблица 5.1 - Климатические условия в лаборатории

Время года	Оптимальные нормы температур, оС	Оптимальная влажность, %	Скорость движения воздуха, м/с
Теплое	от +22 до +25	от 40 до 60	0,1
Холодное	от +21 до +24	от 40 до 60	0,1

Обеспечение микроклимата в лаборатории в зимнее время осуществляется батареями центрального отопления. Поддержание требуемой температуры и влажности в течение всего года осуществляет местная система кондиционирования с рециркуляцией воздуха.

Световая среда производственных помещений. Очень высокие требования к освещению рабочих мест, оснащенных ПЭВМ и лабораторными макетами.

Физиологи и врачи отмечают снижение функций зрительного анализатора - остроты зрения и развитие близорукости при недостаточной освещенности такого рода лабораторий. Основным нормативным документом, регламентирующим требования, предъявляемые к производственному освещению в помещениях с дисплеями является СНиП 23-05-95 “Естественное и искусственное освещение”, который гласит, что освещенность на поверхности стола в зоне размещения рабочего документа должна быть от 300 до 500 лк. В дневное время используется естественное освещение, которое осуществляется тремя оконными проемами общей площадью 9 м². В вечернее время используется искусственное освещение, которое обеспечивается светильниками серии ЛП036 с зеркализованными решетками, укомплектованными высокочастотными пускорегулирующими аппаратами. При недостаточности освещения можно использовать и источники местного освещения (настольные лампы). Освещение 10% - общее, 90% - местное. Освещенность рабочей поверхности примерно 0,6 лк, допуск не менее 0,2 лк.

Проанализируем факторы тяжести трудового процесса.

При проведении лабораторной работы перемещается аппаратура и сам человек, переносятся провода и аппаратура. В итоге выявлены следующие факторы:

Физическая динамическая нагрузка за смену - 3кгм.

Масса перемещаемого груза - 50кг.

Величину статической нагрузки выражают в килограммах в секунду (кгс). Если в течении смены величина статических усилий меняется, то для каждого периода работы отдельно определяют произведение усилия на время его удержания, а затем эти произведения суммируют.

Статическая работа в зависимости от характера деятельности мускулатуры может быть разделена на два вида: 1 - статическая работа по удержанию орудий и предметов труда в процессе выполнения человеком производственных операций; 2 - статическая работа, направленная на поддержание позы. Она отличается малыми затратами энергии и может продолжаться более длительное время.

Статическая работа более утомительна, чем динамическая. Это объясняется тем, что напряжение мышц длится непрерывно, в то время как при динамической работе благодаря чередованию процессов сокращения и расслабления мышц имеются паузы, во время которых нервные центры не посылают импульсов к мышцам, то есть "отдыхают". Имеет значение и то, что при статическом напряжении мышц сосуды в них сдавлены и нормальное кровообращение затруднено, что приводит к застою крови и накоплению недоокисленных продуктов в них и в организме в целом.

Наклон рабочей позы 45%.

По электробезопасности помещение относится к 3 категории - помещения без повышенной опасности поражения людей электрическим током. Питающее напряжение представляет собой однофазную сеть общим напряжением 220В, частота 50Гц с заземленной нейтралью. От поражения электрическим током защищают электроизоляционный пол и защитное заземление.

Давая характеристику условиям работы операторов с ПЭВМ и макетами, следует отметить специфичность этой работы. Напряженный нервно-эмоциональный характер труда, вынужденная поза, недостаток подвижности и физической активности, специфические условия зрительной работы - показатели того, что работа с дисплеями и макетами вредна для здоровья. Исследования, проведенные учеными Швеции, выявили связь между использованием компьютера (лаб. стенда) и множеством заболеваний. К наиболее распространенным симптомам относятся: боли в спине и области шеи, ухудшение зрения, боли в кистевых и плечевых суставах, нарушение сна, вызванное перенапряжением, хронические головные боли, тошнота слабость. Уже через два часа после начала работы перед экраном и обучающим макетом у оператора появляются и быстро усиливаются болезненные ощущения: головная боль, боль в позвоночнике и глазах. С ростом времени работы эти ощущения усиливаются. Необходимость постоянно следить за информацией на дисплее и за уровнями сигналов на аппаратуре при снятии данных на макете требует от оператора напряжения воли для обеспечения необходимого уровня внимания. По данным психологических наблюдений человек способен поддерживать активно внимание на протяжении 15-25 минут, затем наступает фаза пассивности, и возобновление нового периода активного внимания, к концу рабочего дня период активного внимания может быть обеспечено волевым усилием, что вызывает сильное психическое напряжение. Для работников, чья деятельность связана с работой на компьютерах и макетах, необходимо создание нормальных условий труда. Рекомендации по необходимым мероприятиям, поддерживающим уровень работоспособности операторов и сохраняющим их здоровье даны в СНиП 2.2.2.542-96 и будут рассмотрены в п.5.2.

В итоге получаем таблицу.

Таблица 5.2 - Анализ и оценка условий труда

Фактор	Фактическое значение	Нормативное значение	Класс условий труда
Уровень звукового давления (дБА)	75	80	2
Тепловой порог (В/м, А/м)	400,100	800,160	1
Напряженность электрического поля (В/м)	20	50	1
Напряженность магнитного поля (А/м)	2	5	1
Скорость движения воздуха	0,1	0,5	1
Температура, С0 (теплое время года)	22	25	2
Температура, С0 (холодное время года)	21	24	2
Влажность	40	60	1
Естественное освещение, %	2	3	3,1
Совмещенное освещение, %	1	1,8	3,2
Освещенность рабочей поверхности, лк	20	50	3,2
Физическая динамическая нагрузка за смену, кгм	10	20	1
Масса перемещаемого груза, кг	50	1750	1
Рабочая поза,(градус)	30	45	3,2
Длительность сосредоточенного наблюдения, %	40	20	3,2
Монотонность работы, %	45	30	3,1
Общая оценка условий труда	3,3

3 степень 3-го класса (3.3) - условия труда, характеризующиеся такими уровнями вредных факторов, которые приводят к развитию, как правило, профессиональной патологии в легких формах в период трудовой деятельности, росту хронической общесоматической патологии, включая повышенные уровни заболеваемости с временной утратой трудоспособности.

5.2 Меры защиты от вредного воздействия производственных факторов

В первой части раздела при анализе соответствия рассматриваемой лаборатории требованиям санитарных норм и правил, а так же системе стандартов эргономических требований и эргономического обеспечения было указано превышение напряженности электростатического поля в рабочей зоне норматива. Определим влияние выявленного вредного фактора на человека, а так же рассмотрим меры защиты, в общем, и применительно к рассматриваемой лаборатории.

При возникновении разряда статического электричества через тело человека могут возникнуть болевые и нервные ощущения. Медицинские исследования показали, что наиболее чувствительными к электростатическим полям являются нервная, сердечно-сосудистая и нейрогуморальная системы организма человека. Люди жалуются на раздражительность, головную боль, нарушение сна, снижение аппетита и так далее.

Защита от статического электричества ведется по двум основным направлениям: уменьшение интенсивности генерации электрических зарядов и устранение уже образовавшихся зарядов. Уменьшение интенсивности генерации электростатических зарядов достигается за счет: использование слабо электризующих или не электризующих материалов; смешивание материалов, которые при взаимодействие с элементами технологического оборудования заряжаются разнопольно. В рассматриваемой лаборатории этот метод защиты не используется.

Устранение уже образовавшихся уже образовавшихся зарядов осуществляется следующими методами:

заземление электропроводных частей технического оборудования, независимо от других средств защиты. Если заземление предназначено для защиты от статического электричества, то его сопротивление допускается до 100 Ом;

уменьшение удельного поверхностного и объемного электрического сопротивления. С этой целью применяется общее или местное увлажнение воздуха в помещении, что снижает удельное поверхностное сопротивление;

применение нейтрализаторов статического электричества, создающих вблизи наэлектризованного диэлектрического объекта положительные и отрицательные ионы.

В рассматриваемой лаборатории применяется метод общего и местного увлажнения, то есть регулярно проводится влажная уборка и проветривание помещения.

Рассмотрим мероприятия, поддерживающие уровень работоспособности операторов и сохраняющие их здоровье.

Организация рабочих мест операторов осуществляется на основе современных эргономических требований. Конструкция рабочей мебели должна обеспечивать возможность индивидуальной регулировки соответственно росту работающего и создавать удобную позу. Немаловажное значение имеет рациональное устройство рабочего места. Режим труда и отдыха при работе со стендом должны организовываться в зависимости от вида и категории трудовой деятельности. Виды трудовой деятельности разделяются на три группы: группа А - работа по считыванию информации; группа Б - работа по вводу информации; группа В - творческая работа в режиме диалога со стендом. Для видов трудовой деятельности устанавливаются три категории тяжести и напряженности. Группа А - по суммарному числу считываемых знаков за рабочую смену (не более 60000 знаков за смену); Б - по суммарному числу считываемых или вводимых знаков (не более 40000 знаков за смену); В - по суммарному времени непосредственно работы со стендом (не более 6 часов за смену).

Для обеспечения оптимальной работоспособности и сохранения здоровья на протяжении рабочего времени устанавливаются регламентированные перерывы длительностью 15-25 минут после каждого академического часа. Во время регламентированных перерывов с целью снижения нервно-эмоционального напряжения, утомления зрительного анализатора, устранения влияния гиподинамии и гипокинезии целесообразно выполнять комплексы специальных физических упражнений, а так же гимнастику для глаз через каждые 20-25 минут.

5.3 Пожарная безопасность при макетировании

Причины возникновения пожара бывают электрического и неэлектрического характера. К причинам электрического характера относятся: короткое замыкание; перегрузки; большие переходные сопротивления; искрение; статическое электричество. К причинам неэлектрического характера относятся: неправильное устройство и эксплуатация отопительных систем; неисправность оборудования и нарушения технологических процессов; неосторожное обращение с огнем; самовозгорание веществ.

Рассмотрим проект с точки зрения пожарной опасности. Моделирование лабораторного стенда по исследованию АМ сигналов осуществляется в лаборатории, оборудованной ПЭВМ. Данное помещение относится к помещениям категории В - наименее опасным (СНиП 2.09.02-85), поскольку в нем не используются горючие газы, легко воспламеняющиеся жидкости, а также вещества и материалы способные взрываться. Системы центрального отопления и кондиционирования при правильном использовании и в исправном состоянии не представляют опасности возникновения пожаров. Вероятность воспламенения при эксплуатации ПЭВМ и макета очень мала. В ПЭВМ и макете пожарную опасность создают элементы электронной схемы и соединительные провода. Действующие радиотехнические детали разогреваются электрическим током, нагреваются окружающие их воздух и соседние детали. Пожароопасны изоляционные материалы: лаки, краски, эмали. При нарушении температурных режимов возможно разложение этих материалов и выделение горючих различных веществ, так как изоляционные материалы не теплостойки. Из выше изложенного следует вывод, что в ПЭВМ и макете необходимо предотвращать нагрев и излучение тепла деталями из легко воспламеняющихся материалов. При изготовлении данной аппаратуры ее оснащают системой принудительного охлаждения, поэтому для предотвращения пожарной опасности достаточно использовать исправное оборудование и не нарушать технологические процессы.

Для успешного тушения пожаров решающее значение имеет быстрое обнаружение очага возгорания и своевременное оповещение с вызовом пожарной команды к месту пожара. Распространенным средством извещения является телефонная связь. Наиболее надежной системой извещения о пожаре является электрическая пожарная сигнализация, которая включает в себя: извещатели, линии связи, звуковые и световые средства сигнализации. Наиболее широко используемыми является извещатель КИ-1, который выполняет функции теплового и дымового извещателей (реагирует на повышение температуры в помещении выше установленного значения и обнаруживает дым над очагом пожара). Звуковые и световые средства сигнализации устанавливаются в помещении, где находится персонал, ведущий круглосуточное дежурство.

Тушение пожаров в начальной стадии можно производить первичными средствами пожаротушения - огнетушителями. Для тушения пожара оборудования, находящегося под напряжением применяются углекислотные огнетушители. В данном случае применяются ручные огнетушители типа ОУ-5.

Для предупреждения пожара проводятся мероприятия: организационные, эксплуатационные, технические, режимные. Эксплуатационные мероприятия предусматривают правильную эксплуатацию оборудования.

К техническим мероприятиям относится соблюдение противопожарных правил и норм.

К организационным мероприятиям относятся: обучение работающих пожарной безопасности; проведение инструктажа.

К мероприятиям режимного характера относятся запрещение курения в неустановленных местах.

Для проведения вышеизложенных мероприятий на каждом предприятии создаются пожаронадзор, назначаются ответственные за пожарную безопасность на отдельных участках, пожарно-технические комиссии. В их обязанности входит контроль за выполнением правил и требований противопожарного режима, установленных на предприятии, проверка исправности приборов отопления, обеспечение исправности и постоянной готовности к действию имеющихся средств пожаротушения, сигнализации.

На предприятии соответствующим приказом устанавливается порядок проведения противопожарного инструктажа и занятий по пожарно-техническому минимуму с работающими на предприятии. Проводит инструктаж пожаронадзор.

Задачи пожарно-технической комиссии: выявление нарушений технологических режимов, которые могут привести к возникновению пожара; разработка мероприятий по их устранению.

5.4 Охрана окружающей среды

Внедрение в промышленность новых, более эффективных технологий расширение масштабов производства требуют увеличение затрат материальных и энергетических ресурсов, что привело к отрицательному воздействию на окружающую среду. Проблема экологии в настоящее время стала одной из важнейших.

Защита окружающей среды - это комплексная проблема: наряду с природоохранными задачами она решает также и социально-экономическую задачу - улучшение условий жизни человека, сохранение его здоровья.

Основными направлениями по решению проблем экологии являются: совершенствование технологических процессов и разработка нового оборудования с меньшим уровнем выбросов примесей и отходов в окружающую среду; замена токсичных отходов на нетоксичных, ограничение выбросов промышленного производства с последующей утилизацией.

Важную роль в защите окружающей среды принадлежит мероприятиям по рациональному размещению источников загрязнения: устройство санитарно-защитных зон; вынесение промышленных предприятий за черту города; проведение контроля качества окружающей среды.

Общее направление повышения безопасности и экологичности технических средств и технологических процессов установлены СН 1042-73. Они предусматривают: замену вредных веществ безвредными, или мене вредными; полное улавливание и очистку технологических выбросов, а также удаляемого вентиляцией загрязненного воздуха от химически вредных веществ; очистку промышленных стоков от загрязнений; тепловую изоляцию нагретых поверхностей оборудования и ряда других защитных мер.

Последние годы основным направлением по защите окружающей среды стала разработка малоотходных технологий и технологий по переработки и утилизации отходов.

Для повышения экологичности и безопасности технических систем и технологий используют конструктивные меры по снижению выбросов и стоков, защиту от энергетических воздействий экранированием и так далее. Все защитные мероприятия и конструктивные решения разделяются на две группы: с изменением конструкции или схемного решения; с применением дополнительных устройств и систем (экозащитная техника).

Проектируемое устройство «Лабораторный стенд по исследованию АМ сигналов» на стадии разработки, моделирования, эксплуатации не представляет угрозы для окружающей среды. В то время как в процессе изготовления и утилизации (возможно) возникают такие вредные факторы, как выброс в атмосферу вредных токсичных веществ. Вызвано это самой технологией изготовления устройства (изготовление печатной платы, пайка микросхемы и радиоэлементов), при которой применяются различные химические вещества - лаки, канифоль, припой, свинец, олово. В результате проведения технологического процесса происходит загрязнение атмосферы за счет выбросов, удаляемых из помещений, где эти процессы проводятся.

На практике реализуются следующие варианты использования средств защиты атмосферы: локализация токсичных веществ в зоне их образование, очистка загрязненного воздуха в специальных аппаратах, выброс и рассеивание в атмосфере; проветривание помещений.

В заключении сделаем вывод устройство «Лабораторный стенд по исследованию АМ сигналов» на стадиях разработки, моделирования и эксплуатации является безопасным и экологичным.

Заключение

В процессе дипломного проектирования был произведен выбор и разработка структурной схемы лабораторного стенда по исследованию приемника АМ сигналов. Рассчитана принципиальная электрическая схема преселектора. Разработана принципиальная схема стенда. Также было проведено компьютерное моделирование различных видов ненастроенных антенн, входных цепей и преселекторов. Было также проведено натурное снятие данных с уже существующих макетов и разработанного (собранного). Проведен сравнительный анализ полученных результатов. Кроме того, были проведены экономические расчеты, а именно рассчитана цена устройства, затраты на техническую подготовку и проведено обоснование целесообразности разработки системы. Также были затронуты вопросы экологичности и безопасности проекта.

Список использованных источников

1. Н. В. Бобров. Расчет радиоприемников. М: «Радио и связь», 1981г. - 240с.

2. Н. Н. Буга, А. И. Фалько, Н. И. Чистяков. Радиоприемные устройства Учебник для высших учебных заведений. Москва: «Радио и связь», 1986г. - 320с.

3. В. Д. Екимов. Расчет и конструирование транзисторных радиоприемников. М: «Связь», 1972. - 216с.

4. И. А. Мишустин. Как сконструировать и наладить радиоприемник. М: «Радио и связь», 1983г. 128с.

5. Ю. П. Соколовский. Технологические характеристики бытовой радиовещательной аппаратуры. М: «Московский технологический институт», 1982г. - 96с.

6. «Справочная книга радиолюбителя-конструктора» /под редакцией Н. И. Чистякова. М: «Радио и связь», 1990г. - 624с.

7. В. С. Плаксиенко. Устройства приема и обработки сигналов. Учебное пособие. Часть 1. Таганрог: «ТРТУ», 1999г. - 108с.

8. В. С. Плаксиенко. Устройства приема и обработки сигналов. Учебное пособие. Часть 2. Таганрог: «ТРТУ», 2000г. - 112с.

9. К. Е. Румянцев, А. А. Клюй. Входные устройства радиоприемников. Учебно-методическое пособие. Таганрог «ТРТУ», 1994г. - 61с.

10. Моделирование и испытание радиооборудования. /под редакцией В. И. Винокурова. Л: «Судостроение», 1981г. - 304с.

11. Л.М. Кононович Современный радиовещательный приемник. М: «Радио и связь», 1986г. - 144 с.

12. «Радиоприемные устройства». /Под. ред. А.Г. Зюко. М: «Связь», 1975г.

13. В.Д. Разевиг Система схемотехнического моделирования MICRO-CAP-V. Руководство по применению. М: «Солон», 1997г. -273 с.

14. «Радиоприемные устройства». /Под. ред. Жуковского В.Г. М: Радио и связь, 1979u. - 254 с.

15. В.В.Шеболков. Современные средства моделирования электронных схем: Учебное пособие. Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2002г. - 127с.

16. Брусницын Ю.В. Методические указания по выполнению курсовых и дипломных проектов на тему "Экономическое обоснование инженерных разработок" №2055. - Таганрог, Изд-во ТРТИ, 1993г. - 43с.

17. Бакаева Т.Н., Непомнящий А.В., Ткачев И.И. В помощь дипломнику: Методическая разработка к разделу «Безопасность и экологичность» в дипломном проекте (работе) для студентов всех специальностей. Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2001г. - 51с.

18. Бакаева Т.Н. Безопасность жизнедеятельности. Ч. II. Безопасность в условиях производства: Учеб. пособие. Таганрог: ТРТУ, 1997г. - 318с.

Размещено на Allbest.ru