Многофункциональное приемопередающее устройство диапазона 433 МГц
Разработка многофункционального приемопередающего устройства для сбора информации со внешних устройств - датчиков. Обзор ресиверов диапазона 433 МГц. Расчет микрополосковой антенны на центральной частоте. Расчет затрат на изготовление опытного образца.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | дипломная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 20.10.2013 |
| Размер файла | 1,9 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.
2.5 Расчёт времени непрерывной работы от батареи
Максимально возможное значение тока при передаче 65мА
При пакетной передаче мы имеем время работы системы:
15 мс прием/передача 65мА
100 мс опрос канала на качество связи 65мА
30 секунд простой - спящий режим потребление 1мА
1 час = 3600 секунд 119.5 периодов работы.
Для расчета активного режима округлим время в большую сторону и получим 120 периодов в час.
Отсюда время часового потребления составляет:
Активный режим 13.8сек
Спящий режим 3586.2сек
В пересчете на ток нагрузки, получим:
Активный режим 0,38% от 1 часа или емкостное потребление в 0,25мА/ч
Спящий режим 99,62% от часа или потребление 0,9962мА/ч
Сложив оба значения получим общее значение потребления от ёмкости равное 1,2462мА/ч
Имея 3 аккумулятора емкостью 2500мА/ч просто поделим емкость батареи на потребляемую емкость, получим 2006 часов работы без подзарядки или 85 дней.
Учет тока саморазряда аккумуляторной батареи.
И для NiMH и для NiCd аккумуляторов характерен приемлемо высокий саморазряд. NiCd аккумулятор теряет около 10 % своей емкости в течение первых 24 часов, после чего саморазряд укладывается примерно в 10 % в месяц. Саморазряд NiMH аккумуляторов - в 1.5-2 раза выше, чем у NiCd.
Исходя из этих данных получаем потерю в первый день после заряда 2500-250=2250мА/ч, и далее еще 10% от текущей емкости, гарантированно получим 2250-225= 2025мА/ч.
С учетом этих данных произведем перерасчет времени:
Получим 1624 часа или 67дней.
Таким образом необходимо установить внешний таймер включающий внешнее зарядное устройство раз в месяц или при преждевременном понижении напряжения меньше установленного критического порога.
При использовании устройства в качестве съема температуры с объекта, возможно увеличить ресурс батареи вплоть до 12-18 месяцев без подзарядки, так как на борту устройства имеется блок памяти объемом 512кБайт то даже взяв 2кбайта на служебные нужды, у нас имеется 510000 8-ми битных температурных измерений.
Производя измерение раз в 5 минут, мы получим 288 измерений в день, всего объема памяти хватит для хранения данных в течении 4.5 лет или 59месяцев. Так что вполне реально будет производить съем данных в какой-то определенный момент времени раз в пол года год или ранее по запросу, при этом применив Li-ion или Li-pol элементы питания, у которых очень низкий ток саморазряда и большое время хранения, емкость таких элементов примерно 6600-8000мА/ч при напряжении 4.2Вольта.
2.6 Разработка схемы электрической принципиальной
В составе системы разрабатываемого приемопередатчика, должны присутствовать ВЧ часть отвечающая за перенос цифровой информации на несущую частоту передачи, блок отвечающий за управление передатчиком по интерфейсу SPI, интерфейс также служит для связи микроконтроллера и памяти. У микроконтроллера должна быть возможность работы по удобному интерфейсу с другими устройствами, а также должен присутствовать разъем для подключения датчиков.
ВЧ часть в выбранной микросхеме ресивера имеет дифференциальный антенный выход и вход, что требует установки согласующей цепи для симметрирования выходного сигнала, и для подавления гармоник на выходе схемы требуется установить П образный резонансный фильтр.
Принципиальная схема разработана с применением САПР Proteus 7.2 позволяющая провести симуляцию работы устройства на эквивалентных элементах, с автоматической трассировкой печатной платы. Разработанная электрическая принципиальная схема приведена на рисунке 2.11, перечень использованных радиоэлектронных компонентов приведен в таблице 2.4.
Рис 2.11 принципиальная схема устройства составленная в САПР Proteus 7
Таблица 2.4 перечень элементов к принципиальной схеме
|
обозначение |
наименование |
корпус |
количество |
|
|
DD1 |
микроконтроллер Atmega128L |
QFN-64 |
1 |
|
|
DD2, DD3 |
микросхема памяти EEPROM AT25F4096 |
SO-8 |
2 |
|
|
DA1 |
микросхема ресивер СС1100 |
QFN-20 |
1 |
|
|
DA2 |
стабилизатор напряжения LT1761ES-3.3 |
SOT-23-5 |
1 |
|
|
ZQ1 |
HC-49SMD 8МГц |
SMD |
1 |
|
|
ZQ2 |
HC-49SMD 26МГц |
SMD |
1 |
|
|
R1 |
чип резистор 56 кОм |
SMD-0402 |
1 |
|
|
C1-C4 |
чип конденсатор NPO 27пФ ± 5% |
SMD-0805 |
4 |
|
|
C5,C7 |
чип конденсатор NPO 3.9пФ ± 5% |
SMD-0402 |
2 |
|
|
C6 |
чип конденсатор X7R 100нФ ± 5% |
SMD-0402 |
1 |
|
|
C8,C11 |
чип конденсатор NPO 200пФ ± 5% |
SMD-0402 |
2 |
|
|
C9 |
чип конденсатор NPO 8.2пФ ± 5% |
SMD-0402 |
1 |
|
|
C10 |
чип конденсатор NPO 5.6пФ ± 5% |
SMD-0402 |
1 |
|
|
C12 |
чип конденсатор X7R 10нФ ± 10% |
SMD-0402 |
1 |
|
|
C13,C14 |
конденсатор электролит 100мкФ ± 20% |
C-100 |
2 |
|
|
L1,L2,L4 |
чип индуктивность 27нГн ± 10% |
SMD-0402 |
3 |
|
|
L3 |
чип индуктивность 27нГн ± 10% |
SMD-0402 |
1 |
|
|
X1 |
BLS-1 |
1 |
||
|
X2 |
BLS-7 |
1 |
||
|
X3 |
BLS-4 |
1 |
||
|
X4 |
BLS-10 |
1 |
||
|
X5 |
BLS-3 |
1 |
2.7 Разводка образцов печатных плат в системе САПР P-Cad 2006
Устройство имеет два функционально различных блока, к построению которых применяются различные правила разводки и трассировки. Высокочастотная часть должна быть максимально компактной для чего при разработке ВЧ блока были использованы только чип компоненты типоразмера 0402, монтируемые на плату автоматическим машинным способом, либо ручным, но с максимальной точностью. Также ВЧ часть должна быть экранирована от внешнего электромагнитного фона, а также все микросхемы должны быть зашунтированы блокировочными емкостями по питанию, для исключения срыва тактовой частоты генерации и случайных наводок на информационных входах АЦП контроллера.
Все три варианта исполнения печатной платы выполнены в современной программе САПР P-Cad 2006, имеющей удобный интерфейс, и современную базу широко распространенных корпусов поверхностных элементов.
Перечень выполненных вариантов разводки:
· Полнофункциональный вариант №1 с микропроцессором и памятью для внешней антенны с SMD разъемом типа F, разведенный на двухстороннем стеклотекстолите толщиной 0.8-1.2мм, показан на рисунке 2.12.
· Полнофункциональный вариант №2 с микропроцессором и памятью, с печатной микрополосковой антенной, разведенный на двухстороннем стеклотекстолите, расчетная толщина между слоями 1.2мм показан на рисунке 2.13.
· Ретрансляторный вариант №3 без внешней памяти и микроконтроллера, с SMD разъемом типа F, разведенный на двухстороннем стеклотекстолите толщиной 0.8-1.2мм показан на рисунке 2.14.
Экран выполняется из луженой жести толщиной 0.2-0.5мм, или упругой медной фольги аналогичной толщины, желательно без перфорации.
Рис 2.12 топология двух слоев печатной платы для первого варианта исполнения с разъемом для подключения внешней антенны
Пояснения к рисунку, цветом указаны соответственно:
Красным - медь, черным - свободный от меди участок стеклотекстолита, голубым - сквозные луженые переходные отверстия, серым - луженые контактные площадки под установку элемента, белым - цветная маска обозначения элемента. Размеры указанные на рисунке даны для справки.
Рис 2.13 топология двух слоев печатной платы для второго варианта исполнения, с антенной в виде микрополоскового отрезка линии
Пояснения к рисунку, цветом указаны соответственно:
Красным - медь, черным - свободный от меди участок стеклотекстолита, голубым - сквозные луженые переходные отверстия, серым - луженые контактные площадки под установку элемента, белым - цветная маска обозначения элемента. Размеры указанные на рисунке даны для справки.
Вид сверху Вид снизу
Рис 2.14 топология двух слоев печатной платы для третьего варианта исполнения, с разъемом для подключения антенны
Пояснения к рисунку, цветом указаны соответственно:
Красным - медь, черным - свободный от меди участок стеклотекстолита, голубым - сквозные луженые переходные отверстия, серым - луженые контактные площадки под установку элемента, белым - цветная маска обозначения элемента.
Размеры печатной платы изображенной на рисунке 2.14 составляют около 21 х 21 мм, что позволяет нам упаковать данное устройство в корпус существенно меньше спичечного коробка, даже с учетом того, что в корпусе можно разместить - элемент питания, состоящий например из двенадцати параллельно соединенных литиевых батарей типоразмера CR-3032.
3. Экономический раздел
Введение
Разработка новых радиоэлектронных устройств и приборов должна сопровождаться оценкой ее экономической эффективности. Если эффективность внедрения новых устройств и приборов мала, либо с экономической точки зрения нецелесообразна, то от дальнейшей разработки и внедрения необходимо отказаться в пользу разработок с лучшими технико-экономическими показателями, либо найти другие варианты конструкции и технологии ее изготовления.
Правильный выбор принципов конструирования позволяет получать экономический эффект на всех стадиях: от разработки и изготовления до эксплуатации.
В рамках данного раздела анализируются экономическая эффективность разработки беспроводной мультимедийной акустической системы и рассматриваются вопросы затрат на проектирование, затраты на практическую реализацию устройства (себестоимость опытного образца).
3.1 Расчет затрат на НИР
Расчет затрат на проектирование включает в себя:
1 Расчет затрат на материалы, необходимые для выполнения задач проектирования.
2 Затраты на основную заработную плату научного руководителя и проектировщика, проводящих исследования.
3 Затраты на дополнительную заработную плату научного руководителя и проектировщика, проводящих исследования.
4 Единый социальный налог.
5 Затраты на машинное время.
3.1.1 Расчет затрат на материалы
В затраты на материал, при проектировании входят затраты на вспомогательные материалы, комплектующие изделия, необходимые для выполнения. Используемые материалы приведены в таблице 3.1.
Таблица 3.1
|
Материал |
Единица измерения |
Количество |
Цена за ед. |
Сумма (руб.) |
|
|
ручка |
шт. |
2 |
5,00р. |
10,00р. |
|
|
CD диск (RW) |
шт. |
1 |
20,00р. |
20,00р. |
|
|
бумага |
упаковка(500 листов) |
1 |
120,00р. |
120,00р. |
|
|
Итого: |
150,00р. |
Таким образом, величина затрат на материалы равна 150 рублей.
3.1.2 Затраты на основную заработную плату
В эту статью затрат входят: основная заработная плата научного руководителя и инженера - проектировщика. Размер основной заработной платы устанавливается исходя из категории исполнителей, трудоемкости отдельных видов работ, и средней основной заработной платы (ставки) работников за один рабочий день.
Месячный оклад руководителя проекта составляет 10000 рублей, инженера - 6000 рублей, при 22 рабочих днях в месяце, дневная тарифная ставка будет составлять:
(3.1)
(3.2)
(3.2.1)
Трудоемкость для каждого вида работы руководителя и инженера с соответствующей оплатой приведены в таблице 3.2.
Таблица 3.2
|
Вид работ |
Трудоемкость (день) |
Дневная ставка (руб.) |
Сумма (руб.) |
||||
|
Руковод. |
Инжен. |
Руковод. |
Инжен. |
Руковод. |
Инжен. |
||
|
Состав и утверждение ТЗ на ОКР |
1 |
1 |
1818,18р. |
1000,00р. |
1818,18р. |
1000,00р. |
|
|
Подбор и изучение литературы |
5 |
1818,18р. |
1000,00р. |
0,00р. |
5000,00р. |
||
|
Разработка функциональной схемы |
1 |
1 |
1818,18р. |
1000,00р. |
1818,18р. |
1000,00р. |
|
|
Разработка структурной схемы |
1 |
1 |
1818,18р. |
1000,00р. |
1818,18р. |
1000,00р. |
|
|
Разработка принципиальной схемы |
1 |
1818,18р. |
1000,00р. |
0,00р. |
1000,00р. |
||
|
Расчет параметров схемы |
1 |
1818,18р. |
1000,00р. |
0,00р. |
1000,00р. |
||
|
Разработка печатной платы |
1 |
1818,18р. |
1000,00р. |
0,00р. |
1000,00р. |
||
|
Оформление документации |
1 |
10 |
1818,18р. |
1000,00р. |
1818,18р. |
10000,00р. |
|
|
Написание программы |
10 |
909,09р. |
9090,90р. |
||||
|
ИТОГО: |
4 |
21 |
7272,72р. |
30090,90р. |
|||
|
ВСЕГО: |
37363,62р. |
Основная заработная плата составляет 37363,62р.
3.1.3 Затраты на дополнительную заработную плату
К затратам на дополнительную заработную плату относятся выплаты, предусмотренные законодательством за непроработанное (неявочное) время: оплата очередных и дополнительных отпусков, выплаты вознаграждений за выслугу лет и др.
Эта сумма составляет 12% от основной заработной платы
Размер дополнительной заработной платы работников, непосредственно выполняющих НИР:
(3.3)
3.1.4 Единый социальный налог
На единый социальный налог приходится 26% от фонда оплаты труда. Фонд оплаты труда составляет сумму основной и дополнительной заработной платы.
(3.4)
Единый социальный налог составляет:
(3.5)
3.1.5 Затраты на машинное время
Так как в процессе работы используется персональный компьютер, необходимо определить затраты на машинное время этого компьютера. Согласно таблице 3.2. время работы на компьютере равно 31 дня, т.о. получаем: 31день 8часов =248часов
Ресурс компьютера равен 10000 часов,
стоимость компьютера - 20000 руб.
Затраты составляют:
3.1.6 Затраты на накладные расходы
К накладным расходам относятся расходы на управление и хозяйственное обслуживание. Здесь учитывается заработная плата аппарата управления и общественных служб, затраты на содержание и текущий ремонт зданий, сооружений, оборудования и инвентаря, амортизационные отчисления на их полное восстановление и капитальный ремонт. Они составляют 60% от основной заработной платы.
(3.6)
На основании полученных данных по отдельным статьям затрат составим затраты на НИР в целом. Результаты приведены в таблице 3.3.
Таблица 3.3
|
Статьи затрат |
сумма (руб.) |
Доля (%) |
|
|
Материалы |
150 |
0,19 |
|
|
Основная заработная плата |
37363,62 |
49,3 |
|
|
Дополнительная заработная плата |
4483,63 |
5,92 |
|
|
Единый социальный налог |
10880,29 |
14,36 |
|
|
Затраты на машинное время |
496 |
0,65 |
|
|
Накладные расходы |
22418,17 |
29,58 |
|
|
ИТОГО: |
75791,71 |
100 |
3.2 Расчет затрат на изготовление опытного образца.
При проектировании радиоэлектронного устройства с использованием микропроцессорного элемента возникает необходимость в создании опытного образца для отладки его работы.
3.2.1 Прямые материальные затраты на изготовление
Прямые материальные затраты на изготовление складываются из затрат на приобретение комплектующих, затраты на изготовление и т.д. Расходы, связанные с приобретением комплектующих, производятся с учетом НДС, так как рассматриваются по ценам розничной торговли.
Результаты приведены в таблице 3.4.
Таблица 3.4
|
Наименование |
Обозн. |
ТИП |
Кол-во |
Цена |
Сумма |
|
|
Приёмопередатчик |
U2 |
СС1100 |
1 |
116,00р. |
116,00р. |
|
|
Источник опорного напряжения |
U5 |
LM 2576T-ADJ |
1 |
69,70р. |
69,70р. |
|
|
Микроконтроллер |
U1 |
ATmega128L |
1 |
174,00р. |
174,00р. |
|
|
Память EEPROM |
U3(U4) |
АТ25F4096 |
1 |
65,15р. |
65,15р. |
|
|
Кварцевый резонатор |
X1-X2 |
2 |
5,00р. |
10,00р. |
||
|
Печатная плата |
Board |
двухслойная |
1 |
6,30р. |
6,30р. |
|
|
Чип резисторы |
R1 |
1кОм |
1 |
0,05р. |
0,05р. |
|
|
Чип индуктивности |
L1-L4 |
27нГн |
4 |
0,05р. |
0,20р. |
|
|
Чип конденсаторы |
C1-C12 |
NPO 27пФ |
12 |
0,05р. |
0,60р. |
|
|
Транспортные расходы |
240р. |
240р. |
3.2.2 Расчет основной заработной платы
При изготовлении прибора использовался труд радиомонтажника пятого разряда. Часовая ставка монтажника пятого разряда рассчитывается из часовой ставки монтажника первого разряда.
(3.7)
Количество часов в месяц:
Часовая ставка монтажника первого разряда:
Часовая ставка монтажника пятого разряда:
Расчет времени работы радиомонтажника приведен в таблице 3.6.
Таблица 3.6
|
Вид работ |
Трудоемкость (час) |
Часовая ставка (руб.) |
Сумма (руб.) |
|
|
Поиск и покупка материалов |
7 |
122,73р. |
859,12р. |
|
|
Монтаж |
1 |
122,73р. |
||
|
Отладка |
10 |
1227,30р. |
||
|
Составление протокола испытаний |
4 |
490,92р. |
||
|
Итого: |
22 |
2700,07р. |
Основная заработная плата составляет 2700,07 рублей.
3.2.3 Расчет дополнительной заработной платы
Необходимо провести расчет по статье «дополнительная заработная плата» при производстве изделия радиомонтажником, на которую относятся выплаты предусмотренные законодательством за неявочное время, оплата очередных и дополнительных отпусков, выплаты вознаграждений за выслугу лет и др.
Размер дополнительной заработной платы составляет 12% от основной заработной платы.
(3.8)
3.2.4 Единый социальный налог
На единый социальный налог приходится 26% от фонда оплаты труда. Фонд оплаты труда складывается из основной и дополнительной заработной платы:
(3.9)
Единый социальный налог составляет:
ЕСН = 0,26 3024,07 = 786,26руб (3.10)
3.2.5 Цеховые расходы
Затраты на цеховые расходы составляют 180% от основной и дополнительной заработной платы (ФОТ):
(3.11)
3.2.6 Производственные расходы
Затраты на производственные расходы составляют 120% от основной и дополнительной заработной платы (ФОТ):
(3.12)
3.2.7 Внепроизводственные расходы
Затраты на внепроизводственные расходы составляют 5% от суммы основной и дополнительной зарплаты, единого социального налога, цеховых и производственных расходов.
(3.13)
3.2.8 Себестоимость изготовления прибора
Затраты на изготовление составлены с учетом штатного расписания, фонда оплаты труда и прямых материальных затрат. Затраты на изготовление в таблице 3.7.
Таблица 3.7
|
Наименование |
Затраты (руб.) |
Доля, % |
|
|
Прямые материальные затраты и покупные п/фабрикаты |
685,00р. |
4,82% |
|
|
Основная заработная плата |
2700,07р. |
19,07% |
|
|
Дополнительная заработная плата |
324,00р. |
2,22% |
|
|
Единый социальный налог |
786,26р. |
5,53% |
|
|
Цеховые расходы |
5443,33р. |
38,3% |
|
|
Производственные расходы |
3628,88р. |
25,53% |
|
|
Внепроизводственные расходы |
644,13р. |
4,53% |
|
|
ИТОГО: |
14211,67р. |
100% |
3.2.9 Экономическая эффективность разрабатываемого устройства
Экономическая эффективность определяется за время реализации данного устройства.
N - 10000 ежегодный объём продаж
Тж - 10лет жизненный цикл аппарата
Ртех - 0,7 вероятность технического успеха
Рком - 0,83 вероятность коммерческого успеха
С - 14211,67р. себестоимость одного устройства
Ц - С • 1,4 = 14211,67 • 1,4 = 19896,34р. рыночная цена одного устройства
К - 75791,71р. капиталовложения на стадии разработки аппарата
(3.14)
Экономическая эффективность разрабатываемого многофункционального приемопередающего устройства диапазона 433МГц получилась 0,89. Исходя из этого данное устройство будет вполне конкурентоспособно на рынке.
4. Раздел охраны труда
Введение
В данном разделе дипломного проекта рассматриваются вопросы, связанные с защитой от поражения электрическим током, от выделения вредных токсичных веществ в воздух, так как сборка разрабатываемого устройства (Беспроводная мультимедийная акустическая система) происходит с применением процесса пайки, а настройка с применением контрольно измерительного оборудования.
Важным моментом в комплексе мероприятий направленных на совершенствование условий труда являются мероприятия по охране труда.
4.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов при разработке радиоаппаратуры
Произведем декомпозицию факторов производства с целью выявления материальных носителей потенциальных вредностей.
1. Предметы труда: полиамидные носители сами по себе не являются потенциальными источниками вреда.
2. Средства труда: к ним можно отнести установки пайки, лужения, сушильные шкафы, контрольно-измерительные приборы. Со стороны перечисленных средств существует потенциальная опасность поражения электрическим током.
3. Технологический процесс: на этапе монтажа изделия имеется процесс пайки. Этот процесс характеризуется наличием следующих вредностей:
- оловянно-свинцовые припои содержат токсические вещества (например, свинец);
- все флюсы во время пайки выделяют газы;
- существует возможность получения ожога.
4. Производственная среда: так как процесс сопровождается выделением вредных веществ в воздух, то немаловажное значение приобретает вопрос обеспечения вентиляции участка. Кроме того, необходимо обеспечить защиту от ожогов и необходимый уровень освещенности.
Составим перечень факторов обитаемости:
- физические: электробезопасность, освещение, шум, вибрация;
- химические: воздушная среда, растворители, припои, флюсы;
- биологические: грибки, бактерии, вирусы;
- психофизические: монотонность труда, переутомление.
Состояние воздушной среды на участке определяется микроклиматом (температура, влажность и т.д.) и поступлением вредных воздействий (паров, влаги, газов, пыли). Нормы метеоусловий на производстве регламентирует ГОСТ 12.1005-88 "Воздух рабочей зоны". Вредные выделения в виде паров, влаги, газов, пыли при контакте с организмом человека вызывают производственные травмы, профессиональные заболевания, отклонения в состоянии здоровья. В зависимости от ПДК вредных веществ устанавливается класс опасностей рабочей зоны. На участке ПДК вредных веществ в воздухе рабочей зоны 0,1 - 1 мг/м3 и смертельная концентрация вредных веществ в воздухе 500 - 5000 мг/м3.
Соблюдение правил электронно-вакуумной гигиены должно соответствовать ОСТ 11050.007-82 "Изделия электронной техники. Гигиена электронная. Общие технические требования".
Класс чистоты воздушной среды участка определяется концентрацией аэрозолей в производственных помещениях, в нашем случае это 1000 мг/куб.м. Температура окружающей среды и относительная влажность воздуха поддерживаются в соответствии с нормами ГОСТ 12.1.005-88. Колебания температуры на участке допускаются в пределах ±2°С, относительной влажности ±10%. В холодный период года температура в помещении должна быть 20-23°С, относительная влажность - 40-60%. В теплый период года температура - 21-24°С, относительная влажность - 40-60%. Движение потока воздуха должно быть минимальным при скорости потока не менее 0,5 м/с. При поведении работ на участке необходимо применение смешанной вентиляции - общеобменной и местной. Местная вентиляция применяется для удаления загрязненного воздуха непосредственно с мест образования вредных веществ и исключения распространения их по всему помещению.
Процесс монтажа радиоэлектронной аппаратуры включает в себя процесс пайки. Качество выполнения паяного соединения во многом зависит от тщательной подготовки соединяемых поверхностей. Эта операция предшествует процессу пайки.
Химическая очистка поверхностей представляет собой процесс травления подготавливаемых поверхностей и характеризуется наличием опасных факторов, обусловленных необходимостью работы с кислотами. В процессе отмывки протравленных поверхностей следует соблюдать меры безопасной работы с органическими растворителями типа спиртов, спиртобензиновых и спиртофторовых смесей, а также обеспечивать меры защиты, необходимые при обслуживании ультразвуковых установок (при ультразвуковой промывке).
При подготовке поверхностей под пайку осуществляют их предварительное облуживание. При использовании защитного металлорезиста олово-свинец практикуется его оплавление. Основная опасность сопутствующая данной операции - это наличие длинноволнового (l = 1,8-28 мкм) и коротковолнового (l = 0,4-4мкм) инфракрасного излучения, с помощью которого проводят оплавление металлорезиста для устранения недостатков, присущих металлорезисту, нанесенному гальваническим способом. Для устранения вредного воздействия ИК-излучения в конструкции оборудования предусмотрены экранирующие защитные средства.
Проведение непосредственно операции пайки сопровождается загрязнением воздушной среды на рабочих местах и в помещениях, а также рабочих поверхностей и кожи рук работающего парами и частицами флюса на основе канифоли и припоя на основе олова, свинца, кадмия и др. Небольшие и непостоянные количества свинца, имеющегося в воздушной среде, а также поступающие в организм вследствие загрязнения кожи рук, могут вызвать у лиц занятых пайкой патологические изменения, которые при продолжительной работе с припоями характеризуются начальными стадиями хронической свинцовой интоксикации. Проведение операций пайки требует выполнения комплекса защитных мероприятий для предупреждения нарушений здоровья работающего. Производственный процесс изготовления изделий целесообразно строить так, чтобы операции пайки сосредотачивались только на определенных местах, при этом рабочие столы и другое оборудование, предназначенное для выполнения операций связанных с пайкой, должно быть максимально простой конструкции, позволяющей легко проводить их тщательную очистку. Участки пайки оборудуются местными вытяжными устройствами, обеспечивающими скорость движения воздуха непосредственно на месте пайки не менее 0,6 м/с. Эксплуатация или ввод в эксплуатацию участков пайки не оборудованных вентиляцией не допускается. Помещения, в которых оборудуются участки пайки, необходимо обеспечить приточным воздухом через общеобменную вентиляцию, подаваемым в верхнюю зону в количестве, составляющем примерно 90% объема вытяжки. Недостающие 10% объема воздуха подаются в смежные более чистые помещения.
В процессе работы необходимо тщательно соблюдать меры индивидуальной профилактики. Во избежание электротравм паяльники питаются напряжением не более 42В. Питание производится от понижающих трансформаторов с заземленной вторичной обмоткой, использование автотрансформаторов не допускается. Во избежание ожогов необходимо использовать пинцеты и не допускать разбрызгивания припоя.
В связи со всем выше сказанным охарактеризуем помещение, в котором проводятся монтажные работы. Работа людей по энергозатратам относится к первой категории, т.е. легкая физическая работа, производимая сидя, не требующаяся систематического физического напряжения или поднятия тяжестей.
По степени опасности поражения людей электрическим током лаборатория относится к помещениям с повышенной опасностью, т.к. возможно одновременное прикосновение человека к имеющим соединение с землей металлоконструкциям здания с одной стороны, и к металлическим корпусам электроустановок с другой стороны.
По взрывопожарной и пожарной опасности данное помещение относится к категории «В» - пожароопасное, в которых находятся горючие и трудно-горючие вещества и материалы (пыли и волокна), способные гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха.
По характеру окружающей среды помещение относится к категории - нормальное. [13]
4.2 Расчет необходимого воздухообмена
Для обеспечения выполнения санитарных норм на рабочем участке монтажника обычно применяется местная вытяжная вентиляция.
Задача вентиляции - обеспечение чистоты воздуха и заданных метеорологических условий в производственных помещениях. С помощью вентиляции удаляется загрязненный или нагретый воздух из помещения и подается свежий. По способу перемещения воздуха вентиляция бывает с естественным побуждением (естественная) и механическим (искусственная).
Для эффективной работы система вентиляции должна удовлетворять следующим санитарно-гигиеническим и техническим требованиям:
· количество приточного воздуха Gпр. должно соответствовать количеству удаляемого Gвыт. (разница между ними должна быть минимальной);
· приточные и вытяжные системы в помещении должны быть правильно размещены; свежий воздух необходимо подавать в те части помещения, где количество вредных выделений минимально (или их нет вообще), а удалять, где выделения максимальны; приток воздуха должен производиться, как правило, в рабочую зону, а вытяжка- из верхней зоны помещения.
Схема установки вытяжки будет выглядеть следующим образом. От нас требуется перехватывать загрязненный воздух, пока он подымается от места пайки к лицу человека, т.о. вентиляция будет установлена в виде шкафа, закрывающего стол паяльщика, а по длине стола сделаем щель затянутую сеткой, под сеткой будет устроен насос который будет отсасывать воздух в вытяжную вентиляцию.
Объем удаляемого воздуха G будет определяться характером вредных выбросов, а также площадью открытого сечения вытяжки.
Необходимый воздухообмен для разбавления выделяющихся газов, паров, пыли в среде помещений до допустимых концентраций определяется по формуле:
Gпр=W/(Cуд - Спр),
где W - количество поступающих вредных выделений (в.в.), г/ч; Суд, Спр - концентрация в.в. в удаляемом и приточном воздухе (мг/м3).
Объем удаляемого воздуха Gвыт, м3/ч, при расчете местной вытяжной вентиляции определяется из выражения:
Gвыт=FV*3600,
Где F - площадь открытого сечения вытяжного устройства, м2; V - скорость движения всасываемого воздуха в этом проеме (принимается в зависимости от 0,5 до 1,7м/с в зависимости от токсичности и летучести газов и паров).
При небольшом количестве в.в. или если оно трудноопределимо расчет воздухообмена можно произвести по формуле:
К=G/V,
Где К - кратность воздухообмена - отношение объема воздуха,м3/ч, подаваемого за 1ч в помещение к объему помещения V, м2.
Определим требуемый воздухообмен и его кратность для вентиляционной системы цеха завода, имеющего длину 60м., длину 12м, высоту 6м. В воздушную среду цеха выделяется пыль в количестве W=120г/ч (для данного вида пыли ПДК=4мг/м3), концентрация пыли в рабочей зоне Ср.з=2.8мг/м3, в приточном воздухе Сп.=0.3мг/м3, концентрация пыли в удаляемом из цеха воздухе равна концентрации ее в рабочей зоне (Сух.=Ср.з), т.е. пыль равномерно распределена в воздухе. Количество воздуха, забираемого из рабочей зоны местными отсосами, равно Gм=1500м3/ч.
Объем цеха: V=60*12*6=4320м3
Требуемый воздухообмен:
Gпр.=Gм+(W-Gм (Ср.з-Сп))/ Ср.з-Сп., то есть
Gпр.=48000 м3/ч
Кратность воздухообмена в цехе:
К= Gпр./V=48000/4320=11.1 1/ч, то есть за 1ч воздух в цехе должен обмениваться 11.1 раза.
В среднем, на одном рабочем месте монтажного участка расход припоя составляет 20 г/ч, т.к. в припое содержится, в среднем, 39% свинца, то расход свинца составляет 7,8 г/ч. При пайке свинец испаряется в количестве 0,5% от общего расхода, т.е. в воздух выделяется 39 мг паров свинца в час, т.е. W = 39 мг/ч. Следовательно, можно произвести расчет только по свинцу, считается, что в приточном воздухе, поступающем на участок вредностей нет, а ПДК по свинцу равен 0,01 мг/м3.Тогда Ср.з.=0,007 Таким образом, необходимый воздухообмен равен:
Gпр.=Gм+(W-Gм *Ср.з)/ Ср.з, то есть
Gпр.=5571 м3/ч
Если рабочих мест несколько, то каждое оборудуется местной вытяжной вентиляцией, либо, при удобном расположении рабочих мест, устраивается общая вентиляция.
4.3 Организационно-технические мероприятия обеспечивающие безопасность работ
К выполнению работ монтажника, связанных с пайкой изделий сплавами, содержащими свинец, допускаются лица достигшие 18 лет, прошедшие медицинское освидетельствование, обученные, прошедшие инструктаж, сдавшие экзамен и имеющие соответствующие документы [4]
При выполнении работы необходимо учитывать опасные и вредные производственные факторы, сопутствующие проведению работ:
· Термоопасность. Источниками получения ожогов являются все включенные
Электронагревательные приборы, неостывший припой, разогретые во время пайки детали и инструменты.
· Электроопасность. Источниками электроопасности являются все включенные
электроприборы, соединительные электропровода и кабели при нарушении изоляции, отсутствие или неисправность защитного заземления. Электрический ток, проходя через тело человека оказывает тепловое, химическое и биологическое воздействия. Тепловое воздействие тока проявляется в виде ожогов участка кожи тела, разрывов кровеносных сосудов и нервных волокон; химическое воздействие приведет к электролизу крови, изменению ее физико-химического состава, нарушению нормального функционирования организма; биологическое воздействие проявляется в опасном возбуждении живых клеток и тканей организма, которое может привести к их гибели.
· Химическая опасность. Источниками отравлений являются эпоксидные смолы, свинец и применяемые ЛВЖ..
Неотвержденные эпоксидные смолы в зависимости от составных компанентов могут вызвать возбуждение или угнетение центральной нервной системы, нарушение дыхания, функции печени и почек., повышение или понижение артериального давления, изменение состава переферической крови. Попадание эпоксидной смолы на поверхность слизистых оболочек и кожу может привести к раздражению, воспалению и некрозу тканей.
Свинец и свинцовые соединения токсичны могут вызвать у лиц, занятых пайкой, патологические изменения, которые при незначительном стаже работы, достигают начальных стадий хронической свинцовой интоксикации.
Ацетон - прозрачная бесцветная жидкость с фруктовым запахом. Смешивается с водой. Легковоспламеняющаяся. Раздражает верхние дыхательные пути, обладает наркотическим действием, накапливается в организме, вызывает хронические отравления.
Бензин авиационный - легковоспламеняющаяся жидкость с характерным запахом. Не смешивается с водой. Может вызвать разнообразные поражения нервной системы. Характер хронических отравлений во многом определяется наличием ароматических углеводородов.
Спирт этиловый - бесцветная жидкость с алкогольным запахом. Легковоспламеняющаяся. Обладает наркотическим действием и может вызвать расстройство нервной системы и заболевание внутренних органов.
· Пожаро- и взрывоопасность. Источниками пожаро и взрывоопасности являются
ЛВЖ и другие вещества на их основе (клеи, флюсы).
Монтажнику контроллера ПДУ согласно типовых отраслевых норм бесплатной выдачи спецодежды должен быть выдан воскознолавсановый халат. Каждый работающий на предприятии должен принять все от него зависящие меры для предупреждения пожаров и взрывов, соблюдать технологические процессы, четко знать правила пожарной безопасности. При обнаружении неисправностей электропроводки, инструмента и приспособлений следует прекратить работу, немедленно заявить об этом администрации, отключить оборудование и не начинать работать без разрешения руководителя.
Электрические провода, подводящие питание к рабочему месту, должны быть надежно изолированы по всей длине и защищены от механических повреждений.
Электрический ручной инструмент и переносные электроприборы должны иметь надежную изоляцию токоведущих частей. Должна быть исключена возможность доступа к токоведущим частям, соприкосновения с ними вставного рабочего инструмента.
Стержень паяльника не должен качаться, его ручка не должна иметь трещин.
Пинцеты не должны иметь заусенцев, острых режущих кромок.
Плоскогубцы и кусачки не должны иметь выщербленных рукояток. Губки кусачек должны быть острыми, ровными, а плоскогубцы с исправной насечкой.
Гаечные ключи должны соответствовать размерам гаек и головок болтов и не должны иметь трещин, выбоин, заусенцев. Губки ключей должны быть параллельными.
Молотки имеют поверхность бойка слегка выпуклую, гладкую, несбитую, без заусенцев, выбоин, вмятин, трещин и плотно заклинены стальным клином на деревянной ручке. Поверхность ручки должна быть гладкой, ровно защищенной, без трещин, заусенцев, сучков.
Заземление браслетов выполнено через резистор (1МОм), обеспечивающий защиту человека в случае появления напряжения в заземляющем проводнике резистора. Проверка браслетов проводиться не реже одного раза в месяц с записью результатов в специальный журнал. Сроки испытания приборов не должны быть просрочены, корпуса должны быть заземлены.
В случае заболевания или получения травмы необходимо прекратить работу, лично или через товарища сообщить руководителю подразделения и в его сопровождении обратиться в медпункт завода.
Запрещается курить, хранить пищу и питьевую воду в помещении, где производится пайка. Перед приемом пищи и курением надо тщательно вымыть руки теплой водой с мылом. Применение полотенец общего пользования запрещается.
При работе с паяльником следует беречь руки от ожогов. Излишки припоя с жала не стряхивать, а снимать специально предназначенной для этого хлопчатобумажной салфеткой, не определять степень нагрева паяльника на ощупь во избежание ожога.
При пайке мелких деталей и голых проводов следует придерживать их пинцетом или плоскогубцами. Во избежание образования брызг при пайке флюс необходимо наносить тонким слоем. Припой нужно брать пинцетом.
Перед лужением концов проводов в тиглях нужно убедиться, что тигли (ванночки) установлены в керамических или металлических противнях с бортиками и находятся в местах, оборудованных местным отсосом или в вытяжном шкафу. Лужение концов проводов окунанием в тигель с припоем следует производить только при работающей вентиляции. Не допускается попадание влаги в тигель во избежание выплескивания припоя. Концы проводов надо хорошо просушить перед лужением. Запрещается переносить ванночку с расплавленным припоем. Уровень расплавленного припоя в тигле при погруженной детали должен быть на 3-5мм. Ниже верхней кромки тигля. Деталь погружать в расплав следует плавно, не допуская образования брызг.
В перерывах между пайками электропаяльник необходимо помещать на специальную металлическую или другую огнестойкую подставку. Минимальное расстояние от нагревательного элемента паяльника до посторонних предметов должно быть не менее 200мм.
Сердечники электропаяльников следует заправлять в выключенном состоянии.
Не следует работать отвертками, напильниками и другим инструментом без ручек или с неисправными ручками.
Пользуясь боковыми кусачками, следует откусывать провод от себя и следить за тем, чтобы отлетающие частицы не попадали в окружающих.
Сушку деталей после промывки в ЛВЖ производится в плотно закрывающихся сушильных шкафах, оборудованных местной вытяжной вентиляцией. Сушильные шкафы имеют температуру наружной поверхности не выше +45С. Не допускается обогрев сушильных шкафов открытыми спиралями и наличие внутри шкафов оголенных проводов.
Продувку монтажа блоков радиоаппаратуры сжатым воздухом следует производить в специально отведенных местах, оборудованных местной вытяжной вентиляцией.
При работе на конвейере необходимо следить за сигнализацией, предупреждающей о включении конвейера. Изделия, перемещаемые по конвейеру, следует закреплять в держателе или приспособлении, которые в процессе работы можно было бы вращать. Мелкие детали надо перемещать по конвейеру в специальной таре, исключающей его загрязнение. Не следует передавать что либо через работающий конвейер. Необходимо выключить конвейер в случае возникновения опасности, грозящей окружающим.
При уходе с рабочего места на длительное время (более чем на 20-30 минут) следует выключить аппаратуру, электропаяльники и местное освещение.
Следует соблюдать следующие правила безопасного обращения с исходными материалами:
1. Грязный бензин, спирт и растворитель следует сливать в специальную
тару, находящуюся в специально отведенных местах.
2. Не следует промывать горячих паек легковоспламеняющимися жидкостями до их остывания.
3. Спирт, растворитель, бензин, краски и другие ЛВЖ необходимо помещать на достаточном расстоянии от горячего паяльника.
4. Тампоны из протирочного материала после паек следует складывать в специальную металлическую тару.
5. В производственных помещениях эпоксидные смолы без отвердителя, отвердители, компаунды, клеи необходимо хранить в небольших количествах в плотно закрытой таре под вытяжкой. Производственные процессы, связанные с применением эпоксидных смол, следует производить в изолированных помещениях. В случае непостоянного применения эпоксидных смол в небольших количествах допускается проведение работ со смолой в общих помещениях на местах с вытяжной вентиляцией.
6. При попадании эпоксидной смолы на кожу, нужно немедленно смыть ее марлевым тампоном, смоченным ацетоном, затем кожу тщательно промыть теплой водой.
Для хранения и переноски изделий, паяльников, сплава, флюса, ветоши на производственных участках применяются легко моющиеся переносные емкости, исключающие загрязнение свинцом рук, спецодежды и рабочих мест.
Жидкость, применяемая для промывки паек, находиться в специальной маркировочной таре с закрывающимися крышками. Заполнение рабочей тары ЛВЖ следует производить в специально отведенном месте вдали от включенных паяльников и тепловых приборов.
Рабочее место для монтажно-сборочных работ покрыто пластиком или другим электроизоляционным материалом и оборудовано приточно-вытяжной вентиляцией, исключающей воздействие на организм вредных испарений, газов, дыма, возникших при пайке, зачистке проводов и лужении.
Требования безопасности в аварийных ситуациях
При возникновении аварии или ситуации которая может привести к нежелательным последствиям, необходимо сообщить о случившемся администрации и действовать согласно инструкции.
При разливе в помещении небольшого количества ЛВЖ (не более 0.5л) следует немедленно вытереть пролитую жидкость ветошью, собрать ее в специальную емкость и удалить из помещения.
В случае появления из электрооборудования искр, огня и дыма, а также при непосредственной угрозе жизни и здоровью людей необходимо немедленно отключить электропитание устройств. При получении травмы, отравлении и внезапном заболевании необходимо прекратить работу.
Средства индивидуальной защиты
Наряду с комплексом организационно-технических мер, принимаемых по созданию здоровых и безопасных условий труда на производстве, в профилактике производственного травматизма и профессиональных заболеваний немалое значение отводится своевременному и полному обеспечению работающих качественными средствами индивидуальной защиты, которые призваны надежно защищать человека от воздействия вредных производственных факторов.
Спецодежда, спецобувь и предохранительные приспособления выдаются рабочим и служащим на определенные сроки носки, предусмотренные отраслевыми нормами. Срок носки средств индивидуальной защиты зависит главным образом от качества их изготовления, надлежащего ухода за ними.
Заключение
Дипломный проект посвящен разработке беспроводной системы сбора, хранения и передачи информации. Устройство предполагается использовать в составе широкого спектра разрабатываемых систем управления и сбора телеметрии.
При выполнении работы были выполнены следующие этапы разработки: разработана структурная и функциональная схемы, выбрана и обоснована используемая элементная база, рассчитана микрополосковая антенна, разработана схема электрическая принципиальная, разработаны 3 варианта печатных плат для готового устройства с использованием компактных корпусов элементов схемы.
Учитывая использование в устройстве современных интегральных схем, с малым током потребления и не высокой ценой, данная система будет конкурентоспособной на рынке приемопередатчиков для промышленных приложений.
Список использованной литературы
1. Микроконтроллеры. Архитектура, программирование, интерфейс. В.Б. Бородин, М.И. Шагурин - М.: Издательство ЭКОМ, 1999
2. Информация с сайта: http://sub.chipdoc.ru/
3. Информация с сайта: http://www.nag.ru/
4. Информация с сайта: http://www.gaw.ru/
5. Информация с сайта: http://www.atmel.com/
6. Информация с сайта: http://www.ti.com/
7. Информация с сайта: http://www.microchip.com/
8. Информация с сайта: http://www.linear-tech.com/
9. Информация с сайта: http://www.altium.com/
10. Информация с сайта: http://www.macrovision.com/
11. Информация с сайта: http://www.labcenter.co.uk/
12. Уколов Ю.Д., Семакина Г.А. Экономическое обоснование опытно-конструкторской разработки. Метод. Указания. - Новосибирск. Изд. НГТУ, 1999.
13. ГОСТ 12.0.003-74(1999). Опасные и вредные производственные факторы. Классификация факторов.
14. СНиП 2.04.05-91. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха.
15. Охрана труда, техника безопасности санитария при пайке: Методические рекомендации / Центральный институт повышения квалификации руководителей и специалистов промышленного комплекса РСФСР; Сост. Маркова И.Ю.; Москва, 1991;
16. Охрана труда. Методические указания к дипломному проектированию. Новосибирск НГТУ 1990 г.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Общая характеристика и разновидности радиотехнических устройств СВЧ-диапазона, сферы и особенности их применения. Электрический и конструктивный расчет: кольцевого и шлейфного моста, бинарного делителя мощности. Технология изготовления устройства.
курсовая работа [364,7 K], добавлен 08.05.2011Исследование поведения микрополосковой антенны типа "спираль Архимеда" и аналогичной синфазной антенны. Расчет физических параметров, моделирование и практическое использование СВЧ антенного устройства на частоте стандартного Wi-Fi-устройства 2,4 ГГц.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 15.09.2013Вычисление основных качественных показателей и полный электрический расчет блоков приемника для диапазона СВ. Конструктивное исследование магнитной антенны. Определение необходимой чувствительности, избирательности и диапазона воспроизводимых частот РВП.
курсовая работа [588,6 K], добавлен 07.07.2011Анализ современных и перспективных средств воздушного нападения как обоснования технических требований к основным параметрам перспективной радиолокационной станции обнаружения. Разработка проекта радиопередающего устройства РЛС сантиметрового диапазона.
дипломная работа [262,1 K], добавлен 11.09.2011Проектирование цифро-аналогового устройства на основе микропроцессорного комплекта БИС К1810, который изготовлен по высокопроизводительной nМОП-технологии и предназначен для построения 8- и 16-разрядных микропроцессорных систем широкого диапазона.
дипломная работа [1,9 M], добавлен 20.10.2010Выбор типа и проектный расчет волноводно-щелевой антенны и направленного ответвителя по схеме Бете. Проведение расчета размеров антенны и необходимого диапазона частот. Разработка схемы диаграммы направленности и расчет действия РЛС в различных условиях.
курсовая работа [293,5 K], добавлен 06.01.2012Выбор и расчет блок-схемы приемника, полосы пропускания, промежуточной частоты. Выбор числа контуров преселектора. Определение необходимого числа каскадов усиления. Расчет детектора АМ диапазона, усилителя звуковой и промежуточной частоты, гетеродина.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 15.02.2012Типы синтезаторов частоты. Методы и приборы генерации сигналов средневолнового диапазона и способы их излучения. Разработка структурной схемы проектируемого устройства, обеспечение его питания. Исследование синтезатора частот средневолнового диапазона.
дипломная работа [2,7 M], добавлен 23.09.2016Общая характеристика зеркальной антенны, ее назначение и применение. Расчет зеркальной параболической антенны сантиметрового диапазона с облучателем в виде пирамидального рупора. Определение коэффициента усиления с учетом неточности изготовления зеркала.
курсовая работа [579,3 K], добавлен 18.01.2014Изучение спиральной антенны дециметрового диапазона. Расчет геометрических размеров антенны и ее характеристик излучения. Основа работы цилиндрической спиральной антенны, определение диаметра его витков и шага намотки. Понятие круговой поляризации.
курсовая работа [319,2 K], добавлен 06.01.2012
