Конструкция генератора с фазовой автоподстройкой частоты для диапазонов ОВЧ-УВЧ

10. РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ

Критерием надежности называется признак, по которому оценивается надежность различных изделий.

К числу наиболее широко применяемых критериев надежности относятся:

- вероятность безотказной работы в течение определенного времени ;

- средняя наработка до первого отказа ;

- наработка на отказ ;

- частота отказов ;

- интенсивность отказов ;

- параметр потока отказов ;

- функция готовности ;

- коэффициент готовности .

Наиболее полно надежность изделий характеризуется частотой отказов . Это объясняется тем, что частота отказов является плотностью распределения, а поэтому несет в себе всю информацию о случайном явлении - времени безотказной работы.

Средняя наработка до первого отказа является достаточно наглядной характеристикой надежности.

Интенсивность отказов - наиболее удобная характеристика надежности простейших элементов, так как она позволяет более просто вычислять количественные характеристики надежности сложной системы.

Наиболее целесообразным критерием надежности сложной системы является вероятность безотказной работы . Это объясняется следующими особенностями вероятности безотказной работы:

- она входит в качестве сомножителя в другие, более общие характеристики системы, например в эффективность и стоимость;

- характеризует изменение надежности во времени;

- может быть получена сравнительно просто расчетным путем в процессе проектирования системы и оценена в процессе ее испытания.

Если отказ технического устройства наступает при отказе одного из элементов, то такое устройство имеет основное соединение элементов. При расчете надежности таких устройств предполагают, что отказ элемента является событием случайным и независимым.

Тогда вероятность безотказной работы изделия в течение времени равна произведению вероятностей безотказной работы ее элементов в течение того же времени. Вероятность безотказной работы элементов в течение времени можно выразить через интенсивность отказов.

На практике наиболее часто интенсивность отказов изделий является величиной постоянной. При этом время возникновения отказов обычно подчинено экспоненциальному закону распределения, т.е. для нормального периода работы аппаратуры справедливо условие .

В этом случае выражения для количественных характеристик примут вид:

1) Вероятность безотказной работы системы в течение времени t:

(10.1)

где - суммарная интенсивность отказов; (10.2)

- интенсивность отказа го элемента (таблица 10.1);

- число элементов схемы;

2) Частота отказов системы:

(10.3)

3) Средняя наработка системы до первого отказа:

(10.4)

4) Если все элементы данного типа одинаково надежны, интенсивность отказов системы будет:

(10.5)

где - число элементов го типа;

- число типов элементов.

Таблица 10.1 - Значения интенсивностей отказов элементов схемы разрабатываемого устройства

Наименование элементов	Тип элементов	Кол-во эл-в ,	Интенс. отказов ,	Интенсивность отказов системы
1	2	3	4	5
Микро- схемы	78L05 MC74 MC120	1 1 1	0,04 0,64 0,64	0,04 0,64 0,64
Конден- саторы	Murata 0805 Murata B TZVY2R200	16 1 1	0,06 0,1 0,155	0,96 0,1 0,155
Резис- торы	Koa 0805 Murata PVG3A	15 1	0,04 0,155	0,6 0,155
Транзис- торы	КТ3132-А	2	0,5	1
Варикап	КВ132	1	0,2	0,2
Катушки инд-ти	Murata 0603	1	0,01	0,01
Кварцевй резонатор	Geyer KX-9A 10МГц	1	0,35	0,35
Переключатель	Switronic SK-23D06	1	0.7	0,7
Разъемы	Гнездо питания Клеммник ВЧ-гнездо	1 1 1	0,09 0.09 0,01	0,09 0,09 0,01
Провода соединительные	2	0,015	0,03
Пайка	134	0,004	0,536
Итого	181		6,306

шт.

5) Суммарная интенсивность отказов находится по формуле:

6) Рассчитаем среднее время наработки до первого отказа.

7) Построим график вероятности безотказной работы.

8) Определим вероятность безотказной работы от времени наработки до первого отказа.



Рис. 10.1 - Зависимость вероятности безотказной работы от времени

Расчет показал, что (час) существенно больше заданного в техническом задании (час). Таким образом, можно говорить о долговременной работе генератора без отказов, что снижает необходимость профилактических ремонтов. Большое значение говорит также о снижении стоимости обслуживания и ремонта блока, что очень важно для носимой РЭА.

11. ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И СБОРКИ ИЗДЕЛИЯ

Рис. 11.1 - Схема сборочного процесса устройства

На рисунке 11.1 представлен общий сборочный процесс устройства.

Генератор АН468.757.001 представляет собой устройство, выполненнное на одной плате с использованием технологии поверхностного монтажа. ЭРЭ установлены с одной стороны платы в соответствии с РД107.460000.019-90. Данный стандарт разработан с учетом обеспечения возможности максимальной механизации и автоматизации технологических процессов сборки изделия.

Плата с ЭРЭ установлена в металлический корпус, выполняющий роль электромагнитного экрана. Прибор предназначен для изготовления в мелкосерийном производстве. Это позволяет выбрать метод литья под давлением при изготовлении корпуса АН8.020.001. В качестве материала корпуса выбран литейный алюминиевый сплав АЛ9. Детали, получаемые литьем под давлением, имеют усадку, что необходимо учитывать при их конструировании. Очень важно, чтобы усадка была одинаковой по объему всей детали. В противном случае происходит коробление детали, что приводит к браку изделия. Избежать неравномерностей усадки можно, для этого необходимо соответствующим образом выбрать конфигурацию детали: толщина стенок должна быть примерно одинаковой, не должно быть острых углов и резких переходов от одной плоскости к другой. Алюминиевые сплавы имеют минимальную усадку при литье под давлением.

Крышка АН301.250.001 крепится к основанию с помощью 6 винтов М2. Для осуществления герметизации между основанием и крышкой, а также в местах установки ВЧ - разъема, гнезда питания проложены уплотнительная резинка. В корпусе предусмотрены шесть приливов для установки винтов. Корпус является несущей конструкцией и экраном, а также защищает платы с элементами от влаги и пыли.

12. РАСЧЁТ И ОЦЕНКА ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ КОНСТРУКЦИИ

В соответствии с ГОСТ 18831-73 «Технологичность конструкции. Термины и определения».

Технологичностью конструкции аппаратуры называется совокупность свойств конструкции, проявляющихся в возможности оптимальных затрат труда, материалов, времени при технической подготовке производства, изготовления, эксплуатации и ремонте, по сравнению с соответствующими показателями однотипных конструкций изделий того же назначения. Эта совокупность свойств должна быть обеспечена при установленных значениях показателей качества и принятых условиях изготовления, эксплуатации и ремонта.

Условия изготовления или ремонта изделия определяются специализацией и организацией производства, применяемыми технологическими процессами и годовой программой выпуска.

Различается качественная и количественная оценка технологичности.

Качественная оценка определяет целесообразность количественной оценки. Качественная оценка проводится обобщенно, на основании опыта специалистами - экспертами.

Количественная оценка технологичности выражается показателем, численное значение которого характеризует степень удовлетворения требованиям технологичности конструкции.

Целью такой оценки является обеспечение эффективной отработки аппаратуры на технологичность при снижении затрат времени и средств на ее разработку, технологическую подготовку производства, изготовление, эксплуатацию и ремонт.

Номенклатура основных показателей приведена в ОСТ 4Г0.091.219-76. Она может дополняться с внедрением новых конструктивных решений и прогрессивных технологических процессов.

Все показатели технологичности конструкции делятся на: конструкторские и технологические.

Для того чтобы можно было оценить технологичность конструкции, все исходные данные должны представлять соответственно конструкторы и технологи.

Расчет всех показателей производится технологом.

Количественный анализ конструкции изделия на технологичность проводится в два этапа:

1. Количественный анализ ранее разработанных базовых конструкций (изделий - аналогов) с целью установки базовых показателей и уровня технологичности для сопоставления и оценки уровня технологичности вновь разрабатываемых изделий;

2. Количественный анализ новой конструкции по стадиям проектирования с установлением их уровня технологичности.

Для оценки технологичности конструкции аппаратуры используют:

- относительные частные показатели;

- комплексный показатель, рассчитываемый по средневзвешенному значению относительных частных показателей с учетом весовых коэффициентов , т.е. влияющих по-разному на трудоемкость изготовления изделия.

Значения относительных частных показателей находятся в пределах . Чем больше , тем более высока технологичность.

Выражения для расчета может быть двух видов:

1. , когда , что соответствует увеличению технологичности конструкции;

2. , если , технологичность конструкции снижается.

Коэффициент зависит от порядкового номера основных показателей технологичности (эта последовательность устанавливается экспертно) и рассчитывается по формуле

,

где - порядковый номер показателя в ранжированной последовательности.

Нормативный показатель технологичности для разрабатываемой (или модернизируемой) конструкции устанавливается путем корректировки показателей изделий-аналогов с учетом изменения технического уровня изделия и условий его производства.

В таблице 12.1 указаны частные показатели технологичности для электронных блоков; весовые коэффициенты для программы выпуска 10000 шт./год, т.е. для мелкосерийного производства.

Таблица 12.1 - Частные показатели технологичности для электронных блоков

Порядок	Показатель технологичности
1	Коэффициент использования МС и МСБ в блоке	1,0
2	Коэффициент автоматизации и механизации монтажа изделия	1,0
3	Коэффициент механизации и автоматизации подготовки ЭРЭ к монтажу	0,75
	Коэффициент механизации и автоматизации операций контроля и настройки электрических параметров	0,5
5	Коэффициент повторяемости ЭРЭ	0,31
6	Коэффициент применяемости ЭРЭ	0,187
7	Коэффициент прогрессивности формообразования деталей	0,11

1) Коэффициент использования МС и МСБ в блоке

где - общее число МС в изделии;

- общее число ЭРЭ в изделии.

2) Коэффициент автоматизации и механизации монтажа изделия



где - число монтажных соединений, которые осуществляют механизированным или автоматизированным способом, т.е. имеются механизмы, оборудование, оснастка для выполнения монтажных соединений;

- общее число монтажных соединений.

3) Коэффициент механизации и автоматизации подготовки ЭРЭ к монтажу

где - число ЭРЭ, подготовка которых к монтажу может осуществляться механизированным или автоматизированным способом и ЭРЭ, не требующие специальной подготовки к монтажу;

- общее число ЭРЭ в изделии.

4) Коэффициент механизаций и автоматизаций операций контроля и настройки электрических параметров

где - число операций контроля и настройки, которые могут осуществляться механизированным и автоматизированным способом;

- общее число операций контроля и настройки.

5) Коэффициент повторяемости ЭРЭ

где - общее число типоразмеров ЭРЭ в изделии;

- общее число ЭРЭ в изделии.

6) Коэффициент применяемости ЭРЭ

где - число типоразмеров оригинальных ЭРЭ в изделии;

- общее число типоразмеров ЭРЭ в изделии.

К оригинальным относятся детали, узлы, ЭРЭ, разработанные и изготовленные самим предприятием - разработчиком и в порядке кооперирования - другими предприятиями.

7) Коэффициент прогрессивности формообразования деталей

где - число деталей, заготовки которых или сами детали получают прогрессивными способами формообразования (штамповкой, прессованием, литьем под давлением, в кокиль, по выплавляемым моделям, изготовленные порошковой металлургией, пайкой, сваркой, склеиванием, из профилированного материала).

Комплексный коэффициент технологичности:

где - по таблице 12.1 частных показателей технологичности;

- по таблице 12.1 частных показателей технологичности;

- ранжированное место в таблице;

- общее число относительных частных показателей в таблице;

- комплексный нормативный показатель технологичности [ 10 ].

Относительный показатель технологичности:

Расчет показал, что технологичность разрабатываемой конструкции ниже нормативного показателя.

Это объясняется в основном недостаточным числом МС, которые используются в схеме принципиальной электрической, использованием широкой номенклатуры ЭРЭ, а так же большого количества немеханизированных и неавтоматизированных операций изготовления деталей и настройки прибора.

13. МЕТОДИКА НАСТРОЙКИ ПРИБОРА

Настройку прибора начинают с проверки режимов узлов по постоянному току. Напряжение на выходах элементов DD1.1, DD1.2 должно быть равно половине напряжения питания (около 2,5 В). Подбором резистора R9 устанавливают на коллекторе транзистора VT1 напряжение 2,2...2,7 В (движок переменного резистора R16 в левом по схеме положении). Затем надо проверить работоспособность ГУН и установить диапазон перестройки по частоте. Для этого в точку соединения резисторов R7, R10 подают постоянное напряжение 2,5 В и подбором индуктивности катушки L1 устанавливают планируемую частоту (в данном случае 1290 МГц), при этом диапазон перестройки должен составлять 15...25 % от частоты. Далее проверяют работоспособность делителя частоты. На его выходе (вывод 4) частота должна быть в 129 раз меньше частоты ГУН. Внешнее напряжение с резистора R7 отключают и проверяют работоспособность ФАПЧ. Подбором емкости конденсатора С8 добиваются устойчивой работы системы и подавление в спектре сигнала составляющих с частотой образцового генератора. Конденсатор С11 может и не понадобиться.

Затем при работающей ФАПЧ точно устанавливают выходную частоту подбором емкости конденсаторов С2, С4 и, более точно, подстроечным конденсатором СЗ. В заключение проверяют напряжение на конденсаторе С8, оно должно быть около половины напряжения питания.

По такой схеме можно собрать генераторы и на более высокие или низкие частоты, например, гетеродин с частотой 404 МГц - для трансвертера 28/432 МГц или 116 МГц для трансвертера 28/144 МГц. Буферный усилитель на транзисторе VТ1 при этом можно исключить; индуктивность катушки L1 и емкость конденсатора С17 надо увеличить, а варикап применить с большей емкостью. Для этого можно изменить и коэффициент деления микросхемы DD2 (см. таблицу 13.1) или применить микросхему делителя частоты с другим коэффициентом деления, а также применить соответствующий кварцевый резонатор.

Таблица 13.1 - Коэффициенты деления микросхемы DD1

Логический уровень на вывод 3	Логический уровень на вывод 6	Коэффициент деления
1	1	64
1	0	65
0	1	128
0	0	129

Например, если в наличии не окажется кварцевого резонатора на частоту 10,0 МГц, то можно использовать резонатор на 10,125 МГц, установить в микросхеме DD2 коэффициент деления 128 и тогда можно получить выходную частоту 1296 МГц.

14. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ИЗДЕЛИЯ

Технологическая характеристика изделия является частью общей технико-экономической характеристики, составляемой на каждое разрабатываемое изделие в соответствии с ОСТ 4.000.021-80

Технологическая характеристика отражает:

o составные части изделия (табл. 14.1);

o новые комплектующие изделия - элементную базу (табл. 14.2);

o виды материалов и покрытий, применяемых в изделии (табл. 14.3, П2.4);

o технологическое оборудование, контрольно-измерительную аппаратуру и специальную оснастку (табл. 14.1).

Таблица 14.1 - Составные части изделия

Наименование	Количество составных частей, шт.
	Всего по изделию	покупных	собственного изготовления
			стандартных	унифицированных	заимствованных	оригинальных
Устройства Электрорадиоте-хнические (ячейки, узлы, электронные модули)	1/1 1/1					1/1 1/1
Несущие конструкции	3/3					3/3
Электрорадиоэле-менты Электровакуумные Полупроводниковые Интегральные микросхемы Конденсаторы Резисторы Моточные изделия (катушки индуктивности.) Коммутационные (разъемы, реле, переключатели, гнезда) Детали Пластмассовые а) из реактопластов б) из термопластов в) слоистые Печатные платы а) односторонние б) двусторонние	45/45 2/3 3/3 3/18 2/16 1/1 4/4 1/1 1/1	45/45 2/3 3/3 3/18 2/16 1/1 4/4				1/1 1/1

Примечание: Количество составных частей изделия записывается дробью: в числителе - количество составных типоразмеров (наименований), в знаменателе - количество составных частей с учетом применяемости.

Таблица 14.2 - Новые комплектующие изделия

Наименование	Обозначение	Количество	Поставщик
MC120LVAD	DD1	1	Motorolla
MC74Н86D	DD2	1	Motorolla
SMD-компоненты	VTX, RXХ,CXХ, L1, ZQ1	37	Murata, Koa
Аккумуляторная батарея	GB1	1	GP Batteries

Таблица 14.3 - Материалы, применяемые в изделии

Материал	Количество	Масса	Расход
	марка	сортамент	детали, кг	материала
Черные металлы
Цветные металлы	АЛ9	сплав	0,1
Драгоценные металлы
Пластмассы	СФ2-35-1,5	Лист
Материалы электроизоляционные
Кабельные изделия	RG178B/U	кабель
Кабели радиочастотные
Лаки и краски	ПФ-115 УР-231 ЭП-572	жидкость
Клеи, герметики, компаунды	ПУ-А2	жидкость
Вспомогательные материалы

Таблица 14.4 - Покрытия, применяемые в изделии

Наименование	Обозначение (шифр)	Максимальные габаритные размеры изделия, мм
Металлические и неметаллические (органические)	Х Н	100х50х25 23х10х0,3
Лакокрасочные	ПФ-115 ЭП-572	100х50х25 40х45
Полимеры	Ан.окс	100х50х25

Таблица 14.5 - Специальная техническая оснастка и инструмент

Наименование	Количество наименований (номеров чертежей)	Обозначение (номер чертежа)	Обозначение составной части, где применяется	Стоимость, руб.
Специальная оснастка, в том числе:
штампы
пресс-формы	6
формы для литья	2
кокили
приспособления
кондукторы
прочая
ВСЕГО:	8
Специальный инструмент, в том числе:
режущий	3
измерительный
вспомогательный
слесарный
радиомонтажный
ВСЕГО:

15. ОБЕСПЕЧЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ

15.1 Анализ характеристик объекта проектирования и трудовой деятельности

Объект проектирования представляет собой автономный портативный генератор с ФАПЧ для диапазонов ОВЧ-УВЧ, заключенный в алюминиевый экранирующий корпус. Прибор питается от аккумуляторной батареи напряжением 7,2 В, или от блока питания 7…15 В, работающего от сети переменного тока 220 В. Малые рабочие напряжения и токи, а так же металлический экран, обеспечивают безопасно низкий уровень электромагнитных излучений для здоровья человека при эксплуатации прибора (согласно СанПиН 2.2.4/2.1.8.055-96).

Объект проектирования может применяться как в помещениях, так и на открытом воздухе. Прибор может быть использован как радиомаячок, гетеродин или контрольный генератор, не требующий постоянного контроля со стороны оператора, в том числе и в автономном режиме. Исходя из этого, данное устройство может являться как составной частью более сложной системы, так и самостоятельным прибором. Разрабатываемое устройство относится к профессиональной аппаратуре (ГОСТ 16962.1-89), гр. IV, к классу наземной носимой аппаратуры. Предполагается, что изделие может использовать радиолюбитель.

Основные технические характеристики проектируемого устройства:

1. Диапазон рабочих частот, МГц ……….. 100-2500;

2. Напряжение питания, В………………… 5 (7…15);

3. Масса, кг…………………………………. менее 0,2;

4. Габаритные размеры, мм……………….. 106х50х25.

Устройство не разбирать самостоятельно. Ремонт и обслуживание оборудования осуществляется только специальным техническим персоналом, прошедшим инструктаж по технике безопасности. Не допускать попадания жидкости внутрь корпуса. Нежелательно воздействие прямых солнечных лучей. Не располагать изделие вблизи источников теплового излучения.

Исходя из изложенного, более целесообразно рассматривать мероприятия по обеспечению безопасности жизнедеятельности в условиях ремонта данного устройства.

15.2 Мероприятия по эргономическому обеспечению

Общие эргономические требования к объекту проектирования и рабочим местам обслуживающего персонала должны соответствовать ГОСТ Р 50948-2001.

На лицевой панели устройства расположены слева направо: гнездо для подключения внешнего блока питания, трехпозиционный движковый переключатель, управляющий включением и режимом питания прибора, высокочастотный разъем для внешней коммутации устройства. Причем среднее положение переключателя включает питание прибора от гальванического элемента, левое - слева расположено гнездо для внешнего блока питания - соответственно, включает питание от внешнего сетевого блока питания.

Конструкция крышки корпуса обеспечивает быстрый доступ к отсеку с гальванической батареей и возможность ее оперативной замены. Для доступа к плате с ЭРЭ необходимо снять крышку прибора, для чего необходимо отвинтить 6 винтов с потайной головкой.

Все элементы, расположенные на печатной плате, гнезда и переключатель имеют легко читаемую маркировку, что также способствует быстрому ориентированию при осуществлении ремонта и настройки.

Рассмотрим оснащение рабочего места персонала, который осуществляет ремонт и настройку данного объекта проектирования в стационарных условиях. Оно должно соответствовать общим требованиям ГОСТ Р 12.0.006-2002.

Окраска помещений и мебели должна способствовать созданию благоприятных условий для зрительного восприятия, хорошего настроения.

Конструкция мебели: стола, рабочего кресла, шкафов и оснастка рабочего места имеет огромное значение для создания комфортных и безопасных условий труда.

Основное значение имеет конструкция производственного кресла, т.к. от него зависит правильность позы работника, а, следовательно, и степень утомляемости. Рабочее кресло должно иметь требуемые размеры, соответствующие антропометрическим данным человека, и быть подвижным, этим требованиям отвечают кресла с регулируемым наклоном спинки и высотой сиденья. Изменяя высоту сиденья от уровня пола и угол наклона спинки, работник может найти наиболее удобное и соответствующее трудовому процессу и индивидуальным особенностям положение.

Поверхность рабочего стола должна быть на уровне локтя при рабочем положении человека. Отсутствие достаточного пространства для коленей и ступней ног обуславливает неправильное положение тела во время работы и вызывает утомление работника. Средняя высота рабочего стола принимается за 725 мм. Расстояние от ремонтируемого устройства до глаз рабочего по высоте должно составлять примерно 450 мм.

Покрытие рабочего места ремонтника должно быть выполнено из изоляционных материалов, при нагревании не выделяющих вредных веществ.

Рабочее место следует оборудовать таким образом, чтобы движения работника были наиболее рациональные, наименее утомительные. Предельная и комфортная зоны досягаемости рук для сидящего оператора приведена на рис. 16.1, размеры указаны в мм.



Рис. 15.2.1 - Зоны досягаемости рук в горизонтальной плоскости

Разрабатываемое устройство должно находится в зоне Д, в зоне Г и В рекомендуется располагать часто используемое оборудование: паяльник или паяльно-ремонтную станцию, флюс, припой и т. д. В зонах А и Б рекомендуется размещать выключатели питания, контрольно-измерительную аппаратуру и т. д.

На рабочем месте не должны находиться ненужные для рабочего процесса материалы, приспособления и оборудование. Захламленность рабочего места часто приводит к производственному травматизму. Размещение инструментов в инструментальном шкафу, измерительных приборов, инструментов и приспособлений, заготовок и деталей в строгом порядке на рабочем месте снижает утомляемость работника.

Типовое рабочее место ремонтника включает в зоне электростатической безопасности, следующие антистатические объекты: паяльную станцию (например, ERSA Analog 60A), монтажный инструмент (с изолирующими ручками), контрольно-измерительную аппаратуру (например, мультиметр), контейнеры с компонентами, настольный коврик, браслет с гарнитурой (например, 8РК-611), объединительный узел заземления, напольное заземляющее покрытие, стол и стул (полностью антистатический или с заземляющими чехлами на сиденье и спинке). Настольный антистатический коврик обычно двухслойный: верхний его слой рассеивающий, а нижний - проводящий. Коврик должен быть износостойким, негорючим, термостойким (чтобы выдерживать случайные прикосновения паяльником), не выделять газов, иметь спокойную однотонную расцветку.

На рисунке 16.2 показан примерный вид оснащения рабочего места ремонтника (электрическое оборудование и кресло не показано).

Антистатическое покрытие пола должно быть матовым c цветными вкраплениями, чтобы не выделялись места потертостей после длительной эксплуатации. Покрытие пола должно быть износостойким, шумопоглощающим, негорючим, термостойким, не выделять газов. Оно крепится на напольную металлическую сетку или сборные металлические плитки проводящим клеем. Антистатический стул (кресло) должен иметь негорючее, термоcтойкое покрытие с сопротивлением порядка 1Мом и временем стекания заряда не более 0,5 с; конструкция стула должна соответствовать стандартам эргономичности.

Спецодежда с антистатической маркировкой (халаты, футболки) для работы в зоне антистатической защиты имеет в составе ткани 96% хлопка и 4% проводящего волокна, обеспечивающего сопротивление порядка 3 МОм и время стекания заряда не более 0,3 с; число стирок без утраты антистатических свойств - не менее 50.



Рис. 15.2.2 - Оснащение рабочего места ремонтника

Обувь изготавливается на основе натуральной кожи с сопротивлением не более 3,5 МОм. При отсутствии специальной обуви используются заземляющие ремешки для стекания заряда с лодыжечной части ноги человека на покрытие пола. Разумеется, рабочую одежду и обувь следует содержать в чистоте в соответствии с СанПиН 2.2.2.540-96 "Гигиенические требования к ручным инструментам и организации работ".

На ответственного сотрудника возлагаются функции ежедневного контроля над соблюдением правил антистатической безопасности. В распоряжении координатора должны быть приборы контроля влажности, статического заряда, сопротивления. Периодически должен проводиться также независимый антистатический аудит.

Необходимым условием безопасной для зрения работы является наличие бестеневой лампы с увеличивающей линзой, например 8РК-F120NB.

Правильный выбор и расчет освещенности рабочего места и производственного помещения обеспечивают в соответствии с главой СНиП П-4-79, рекомендуется применять комбинированное освещение.

Системы вентиляции, отопления и кондиционирования воздуха должны быть выполнены в соответствии с главой СНиП 2.04.05-91.

Рабочее место ремонтника должно быть оборудовано принудительной вентиляцией со скоростью вытяжки воздуха на месте пайки - не менее 0,6 м/сек (СанПин 952-72), причем рециркуляция воздуха внутри помещения запрещена. Вентиляционные устройства необходимо очищать не менее раза в месяц. При данных мероприятиях концентрация аэрозолей свинца на рабочем месте не должна превышать 0,005-0,01 мг/м³.

Гигиенические требования к микроклимату ремонтного помещения должны соответствовать СанПиН 2.2.4.548-96 и Р 2.2.755-99. Концентрация пыли на рабочих местах не должна превышать 6 мг/м³(п.892б СанПиН N 4617-88). Не реже одного раза в две недели должна выполняться общая влажная уборка всего рабочего помещения.

Уровни шума на рабочих местах должны соответствовать требованиям ведомственных строительных норм ВСН 601 - 92 "Допустимые уровни шума на предприятиях связи".

15.3 Мероприятия по электробезопасности (ГОСТ 12.1.030-81)

Помещение, в котором находятся рабочие места ремонтников, по степени поражения электрическим током относится к категории помещений без повышенной опасности.

Для питания измерительных приборов и устройства на рабочем месте используется сеть переменного тока напряжением 220 В, частотой 50 Гц с глухозаземленной нейтралью. Электропитание рабочего места должно быть подключено через рубильник, установленный в месте, удобном для быстрого отключения питания рабочего места, должны быть предприняты меры для обесточивания рабочего места в аварийных режимах.

В сети с глухозаземленной нейтралью при однофазном замыкании на корпус необходимо обеспечить автоматическое отключение поврежденного электрооборудования. Этого можно добиться только прокладкой специального провода достаточной проводимости - нулевого провода, к которому присоединяются корпуса электрооборудования

На рис. 16.3 приведена рекомендательная схема заземления производственного помещения с учетом требований электробезопасности и антистатики.

Рис. 15.3.1 - Схема заземления производственного помещения

15.4 Мероприятия по пожарной безопасности

Пожарная безопасность обеспечивается системой предотвращения пожара, системой пожарной защиты, а так же автоматическими системами пожаротушения, противопожарными датчиками температуры и задымленности и системами аварийного отключения аппаратуры от сети. Во всех ремонтных помещениях необходимо наличие таблиц «План эвакуации людей при пожаре», регламентирующий действия персонала в случае возникновения возгорания и указывающих места расположение пожарной техники. Отделка помещения, где находится данное устройство, должна соответствовать нормам пожарной безопасности ППБ 01-93, ГОСТ 12.1.004 - 91 ССБТ, ГОСТ 12.1.018-93 ССБТ.

В зданиях пожарные краны устанавливаются в коридорах, на площадках лестничных клеток и входов.

Пожар часто угрожает жизни и здоровью человека и может привести к выходу из строя дорогостоящей аппаратуры.

Основными причинами возникновения пожаров являются:

· небрежное, неосторожное или неумелое обращение с открытым огнем;

· неисправности в устройствах систем отопления, вентиляции, кондиционирования и нарушение правил их эксплуатации;

· неисправности электрооборудования, электропроводки, производственного оборудования и нарушение правил их эксплуатации;

· самовозгорание и самовоспламенение горючих веществ;

· разряды статического и атмосферного электричества;

· неправильное хранение материалов, опасных в пожаром отношении;

· нарушение установленного технологического процесса производства без учета пожарной опасности;

· курение в местах, не разрешенных пожарной охраной предприятия.

Поэтому все ремонтники должны допускаться к работе только после прохождения противопожарного инструктажа.

Для тушения пожаров на начальных стадиях применяются огнетушители. В соответствии с ГОСТ Р 51057-97 в помещении, где находится рабочие места ремонтников целесообразно использовать углекислотный огнетушитель ОУ-5, который применяется для тушения пожаров в электротехнических установках и приборах, находящихся под напряжением и для тушения особо ценных материалов (например, ценных бумажных документов), когда нельзя использовать воду или пену. Профилактический осмотр данных огнетушителей заключается в периодическом (как минимум 1 раз в год) взвешивании.

В случае возникновения пожара ответственным за пожарную безопасность лицам необходимо:

· продублировать сообщение о возникновении пожара в пожарную охрану;

· в случае угрозы жизни людей немедленно организовать их спасение, используя для этого имеющиеся силы и средства;

· проверить включение в работу автоматических систем противопожарной защиты;

· при необходимости отключить электроэнергию;

· прекратить все работы в здании, кроме работ, связанных с мероприятиями по ликвидации пожара;

· одновременно с тушением пожара организовать эвакуацию персонала, не участвующего в пожаротушении и защиту материальных ценностей;

· обеспечить соблюдение требований безопасности работниками, принимающими участие в тушении пожара;

· организовать встречу подразделений пожарной охраны и оказать помощь в выборе кратчайшего пути для подъезда к очагу пожара;

15.5 Мероприятия по обеспечению экологической безопасности

При проектировании СВЧ аппаратуры необходимо учитывать возможность загрязнения окружающей среды электромагнитным излучением. Для обеспечения экологической безопасности при разработке генератора диапазона ОВЧ-УВЧ необходимо учесть экранирование.

Уменьшение энергии излучения достигается выполнением специальных мероприятий: к ним относится экранирование СВЧ аппаратуры. Полное отражение электромагнитных волн обеспечивается применением экранов с высокой электропроводностью (из металлов). Проектируемое устройство имеет алюминиевый экран. В материале металлического экрана возникают вихревые токи, создающие электромагнитное поле, противоположное экранируемому. В результате такого противодействия электромагнитное поле источника излучения локализуется. Наибольший эффект достигается при общем экранировании всех элементов устройства.

При точном выполнении требований нормативных документов и правил, грамотном и разумном оснащении рабочих мест ремонтников данного устройства все угрозы для жизни и здоровья людей будут сведены к минимуму.

Разрабатываемое устройство можно назвать безопасным при эксплуатации и удобным для обслуживающего персонала эргономически.

Условия труда для ремонтных работников комфортны и благоприятны для высокопроизводительного труда. Наличие вентиляции сводит риски, связанные с пайкой припоем, содержащим свинец, к минимуму. При этом приточная вентиляция обеспечивает концентрацию паров свинца в несколько раз меньшую, чем его ПДК.

Специальные мероприятия обеспечивают пожарную и электрическую безопасность помещений.

16. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ

В данном дипломном проекте разрабатывается конструкция генератора с ФАПЧ для диапазонов ОВЧ-УВЧ.

В ходе разработки дипломного проекта был выполнен анализ технического задания, в котором предъявляются требования к эксплуатационным характеристикам устройства, конструкции, ремонтопригодности.

Анализ различный конструкторских приемов и решений, использование современных технологий, позволили существенно снизить затраты на изготовление прибора с сохранением всех изначально заложенных потребительских качеств.

Генератор с ФАПЧ - это устройство с фазовой автоматической подстройкой частоты электрических колебаний стабильного задающего генератора, который реализован на компактном стабильном кварцевом резонаторе Geyer Electronics с частотой 10 МГц.

Генератор заключен в литой герметичный алюминиевый корпус, и может являться как автономным портативным устройством (например, как радиомаяк), ввиду малых габаритов, веса и наличия встроенного аккумуляторного источника питания высокой емкости, так и частью более сложной стационарной системы (например, как гетеродин-генератор).

Основной целью данного раздела является анализ экономической целесообразности и технической возможности разработки и реализации генератора с ФАПЧ.

При расчетах за единицу продукции принимается одно устройство в сборе. Применительно к условиям производства в себестоимость включается три прямых статьи затрат: стоимость материалов; покупные комплектующие изделия, полуфабрикаты и услуги кооперированных предприятий; основная заработная плата производственных рабочих. Остальные статьи калькуляции определяются косвенным путем.

1). Расчет стоимости покупных изделий и полуфабрикатов

Расчет стоимости покупных изделий и полуфабрикатов определяется прямым счетом. Форма для расчета стоимости покупных изделий и полуфабрикатов приведена в таблице 17.1.

Данные граф 1-3 определяются на основании принципиальной схемы и спецификации разработки. Графа 4 определяется, в основном, по договорным и свободным ценам, или по данным предприятия-изготовителя. Графа 5 - расчетная (произведение графы 3 на графу 4).

Транспортно-заготовительные расходы принимаются в размере 13-15% от общей стоимости покупных изделий и полуфабрикатов.

Договорные цены на покупные изделия определялись через представительства крупнейших поставщиков радиокомпонентов в сети Интернет: Платан, Симметрон, Вест-Эл, Компэл.

Таблица 16.1 - Расчет стоимости покупных изделий и полуфабрикатов

Наименование готовых изделий и полуфабрикатов	Тип	Количество	Цена за единицу, руб.	Сумма, руб.
1	2	3	4	5
Печатная плата	СФ2-35-1,5	0,18 дм2	80	14,4
Микросхемы	78L05	1	17	17
	Motorolla MC74HC86D	1	12,6	12,6
	Motorolla MC12022LVAD	1	7,3	7,3
Транзисторы	КТ 3132А	2	50	100
Резисторы	Koa RK73	15	0,55	8,25
	Murata PVG3A	1	9,8	9,8
Катушка индуктивности	Murata LQP18M-1,5нГн	1	3,4	3,4
Конденсаторы	Murata GRM 0.01мкФ	5	0,6	3,0
	Murata GRM 0.1мкФ	2	1	2
	Murata B 47мкФх6В	1	3,4	3,4
	Murata GRM 4,7пФ	1	0,6	0,6
	Murata GRM 5,1пФ	1	0,7	0,7
	Murata GRM 20пФ	1	0,7	0,7
	Murata GRM 30пФ	2	0,9	1,8
	Murata GRM 300пФ	4	0,9	3,6
	Murata TZVY2R200 4,5-20пФ	1	13,3	13,3
Соединители	Переключатель Switronic SK-23D06	1	7,8	7,8
	Гнездо питания 3,5мм	1	5,6	5,6
	Клеммник 301-02-113	1	4,1	4,1
	ВЧ-гнездо AMP BNC 966475 50Oм	1	93,60	93,6
Элемент питания	GP Batteries 7.2V	1	403,3	403,3
Варикап	КВ132	1	6,3	6,3
Кварцевый резонатор	Geyer KX-9A 10МГц	1	25	25
Итого 747,55 руб. Транспортно-заготовительные расходы 97,18 руб. Всего 844,73 руб.

2). Расчет стоимости основных материалов

Определим затраты на основные материалы

руб.,(16.1)

где - удельный вес на материалы;

- удельный вес на покупные изделия и полуфабрикаты.

Коэффициенты , , выбираются согласно таблице 3.6 [ ].

Так как разрабатываемое устройство - генератор, т.е. возбудитель, то =0,15; =0,3

3). Расчет заработной платы производственных рабочих

Определим заработную плату производственных рабочих

руб.,(16.2)

где =0,55 - удельный вес на заработную плату.

4). Расчет полной себестоимости изделия

Расчет полной себестоимости приведен в таблице 17.2. За основу при расчете взята заработная плата производственных рабочих.

Таблица 16.2 - Полная себестоимость единицы изделия

Наименование статей затрат	Сумма затрат, руб	Удельные веса статей затрат, %
1	2	3
Зарплата производственных рабочих	1548,67	17,54
Единый социальный налог (26% зарплаты производственных рабочих)	402,65	4,56
Покупные комплектующие изделия, полуфабрикаты и услуги кооперированных предприятий	844,73	9,57
Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования (35-40% зарплаты производственных рабочих)	542,03	6,14
Цеховые расходы (150% зарплаты производственных рабочих)	2323	26,31
Общезаводские расходы (200% зарплаты производственных рабочих)	3097,34	35,08
Производственная себестоимость единицы изделия	8758,42	99,2
Внепроизводственные расходы(0,8-1% производственной себестоимости единицы изделия)	70,07	0,8
Полная себестоимость единицы изделия (Сп)	8828,49	100%

5). Расчет оптовой цены

Определим базовую оптовую цену изделия Ц_мин с учетом 15%-прибыли предприятия П как:

;(16.3)

Ц_мин = С_п(1+0,15) = 8828,49(1+0,15) = 10152,76 руб.;

Так как аналог устройства не определен - верхний предел цены не может быть учтен, очевидно, что она должна быть на уровне, выгодном потребителю.

6). Расчет отпускной цены

Для расчета конечных цен примем оптовую цену Ц_о за 10500 руб. Тогда отпускная цена изделия (с учетом НДС 18%) будет составлять:

Ц_отп = Ц_о+Ц_ох18% = 10500+1890 = 12390 руб;

7). Расчет розничной цены

Розничная цена Ц_розн дополнительно к отпускной цене Ц_отп включает в себя торговую наценку 25%, тогда:

Ц_розн = Ц_отп+Ц_отпх25% = 12390+3097,5 = 15487,5 руб;

7). Технико-экономические показатели

Основные технико-экономические показатели разработанного устройства представлены в таблице 16.3.

Таблица 16.3 - Технико-экономические показатели

Наименование показателей	Разрабатываемое устройство	Аналог устройства
1	2	3
Диапазон частот, МГц Нестабильность частоты, % Способ установки частоты Точность установки частоты, % Среднее время безотказной работы, час Коэффициент использования объема Коэффициент использования массы Диапазон перестройки частоты, % Напряжение питания, В Число полупроводниковых микросхем Габариты ВхШхД, мм Масса, кг Полная себестоимость, руб. Отпускная цена, руб. Розничная цена, руб.	100…2500 (номинально 1290) 10 Фазовая автоподстройка 10 1,6х105 0,09 0,163 15…25% +7…15 3 25х50х106 <0,2 8828,49 12390 15487,5	Нет данных

Проведенный аналитический обзор технической литературы за 1995-2005гг. по теме дипломного проектирования не позволил выявить явный аналог. Были найдены несколько устройств, которые по назначению похожи на разрабатываемое в дипломном проекте, но некоторые из них могут работать на частотах значительно более низких, а одно работает на тех же частотах, но выполняет другие функции, реализовано на другом функциональном уровне (ПАВ) и находится в стадии разработки в настоящий момент, поэтому его цена неизвестна. Исходя из этого, технико-экономический расчет возможно было провести только для нового устройства.

Уменьшение себестоимости генератора возможно с применением менее совершенной и более дешевой элементной базы, а так же существенное увеличение программы выпуска, кроме этого существует возможность изменить комплект поставки и вместо аккумуляторной батареи питания включить одноразовый гальванический элемент.

17. РАСЧЕТ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА КОНСТРУКЦИИ

В настоящее время действует 2 ГОСТа для оценки качества РЭА:

ГОСТ 15467-70 Качество продукции. Термины. ГОСТ 16431-70. Качество продукции. Показатели качества и методы оценки уровня качества продукции. Термины и определения.

Под качеством продукции (в том числе радиоэлектронной аппаратуры) согласно ГОСТ 15467-70 понимается совокупность ее свойств, обуславливающих пригодность продукции удовлетворять определенные потребности в соответствии с ее назначением.

Для оценки уровня качества в соответствии с ЕСКД (ГОСТ 2.116-71) должны составляться “Карты технического уровня и качества продукции” (КУ). В КУ для РЭА указываются следующие показатели качества:

- показатели назначения;

- надежности;

- технологичности;

- эргономические;

- эстетические;

- стандартизации и унификации;

- патентно-правовые;

- экономические.

Ряд показателей качества непосредственно является сисмтемой конструкции (технологичность), а остальные частично определяются конструкцией наряду со системно-, схемотехническими и технологическими решениями.

При анализе конструкций РЭА используются параметры и коэффициенты по компоновочным показателям (часть показателей качества РЭА по назначению, практически не зависящих от схемного решения РЭА):

Рассчитаем компоновочные показатели качества блока генератора:

кг - масса генератора;

см³ - объем генератора;

1) Плотность монтажа для блока генератора:

(17.1)

где N - количество ЭРЭ, входящих в принципиальную электрическую схему РЭА.

2) Коэффициент использования массы го элемента

(17.2)

масса го элемента, кг;

масса конструкции, кг.

3) Коэффициент использования объема го элемента

(17.3)

объем го элемента, ;

объем конструкции, .

4) Эквивалентная масса одного ЭРЭ

(17.4)

5) Эквивалентный объем одного ЭРЭ

(17.5)

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В дипломном проекте разработана конструкция генератора с ФАПЧ для диапазонов ОВЧ-УВЧ в виде носимого малогабаритного автономного прибора, который может функционировать как самостоятельно, так и в составе более сложной системы, например как задающий генератор.

В проекте решены все поставленные в ТЗ задачи: проведен патентный поиск; обзор технической литературы по теме проекта, который не позволил найти полный аналог разрабатываемого прибора; проведены необходимые расчеты подтвердившие правильность конструкторских решений; проведены расчеты надежности и технологичности конструкции. Габариты прибора 106Ч50Ч25 мм. Масса менее 0,2кг.

В герметизированном алюминиевом корпусе, выполняющем роль экрана, установлена малогабаритная печатная плата (40х45 мм) и аккумуляторная батарея повышенной емкости. Конструкция обеспечивает возможность быстрой замены батареи, при этом устройство может быть подключено к сетевому блоку питания 7…15 В.

Малые габариты печатной платы были получены в результате использования современной элементной базы на основе поверхностно-монтируемых (SMD) элементов.

Проведенные технико-экономические расчеты, показали целесообразность изготовления данного прибора в условиях мелкосерийного производства, при этом были предложены варианты дополнительного снижения себестоимости.

Прибор удобен и безопасен при эксплуатации и ремонте.

К недостаткам устройства можно отнести отсутствие световой индикации, показывающей режимы питания прибора, а так же необходимость его настройки.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Воздвиженский Ю.М., Иванов В.К., Короткова Н.А., Костромина Е.Н. «Экология и безопасность жизнедеятельности. Методические указания для разработки главы в дипломных проектах». СПб., СПбГУТ, 2005.

2. Гелль П.П., Иванов-Есипович Н.К. «Конструирование радиоэлектронной аппаратуры». Ленинградское отделение: «Энергия», 1972.

3. Гелль П.П., Иванов-Есипович Н.К. «Конструирование и микроминиатюризация радиоэлектронной аппаратуры: Учебник для ВУЗов». Л: «Энергоатомиздат», 1984.

4. Гелль П.П., Осокина Н.А., Сотенко С.М., Матюхина Т.В. «Методические указания к конструкторскому практикуму по курсу "Конструирование радиоэлектронных средств"». СПб., СПбГУТ, 1995.

5. Гелль П.П., Матюхина Т.В., Осокина Н.А., Сотенко С.М. «Основные конструкторские расчеты. Учебное пособие к самостоятельной работе по специальности 654300, 551100». СПб., СПбГУТ, 2004.

6. Гроднев И.И. «Электромагнитное экранирование в широком диапазоне частот». М., «Связь», 1972.

7. Гончаров Н.Р. «Охрана труда на предприятиях связи». М., «Связь», 1971.

8. Журнал «Радио» №12, 2004. // Нечаев И. «Генератор с ФАПЧ для диапазонов ОВЧ-УВЧ», с. 33-34.

9. Журнал «ChipNews» №4 2000 г. // Голуб В. «Система ФАПЧ и ее применения».

10. Кустов О.В., Гелль П.П., Осокина Н.А., Матюхина Т.В. «Методические указания к выпускной квалификационной работе. Проектирование и технология электронных средств». СПб., СПбГУТ, 2004.

11. Ненашев А.П. «Конструирование радиоэлектронных средств: Учебник для радиотехнических специальностей ВУЗов». М: «Высшая школа», 1990.

12. Половко А.М. «Сборник задач по теории надежности», М:,1972.

13. Уваров А.С. «P-CAD. Проектирование и конструирование электронных устройств». М.: «Горячая линия - Телеком», 2004.

14. Ханке Х.-И., Фабиан Х. «Технология производства радиоэлектронной аппаратуры». М.: «Энергия», 1980.

15. Цатурова Р.Г., Мазурова М.М., Голубева А.В. «Методические указания по технико-экономическому обоснованию дипломных проектов». СПб., СПбГУТ, 2003.

Размещено на Allbest.ru