Система управления двигателями в вентиляционной системе

A, B, N_T, C, N_S, I, H - постоянные коэффициенты (значения этих коэффициентов выбираются из таблицы 9[1]);

t - рабочая температура окружающей среды, ⁰С;

К_н -коэффициент электрической нагрузки резистора, рассчитывается

К_н =Р_раб/Р_доп ,

где Р_раб =Р_пост. + Р_пер. + Р_имп

Рассчитываем коэффициент электрической нагрузки для резисторов. Результаты расчета заносим в таблицу 2.6

Таблица 2.6

Резистор	Рраб	Рдоп	Кн
R1…R8	0.00025	0.25	0.001
R9, R10	0.025	0.25	0.1
R11	0.085	0.25	0.34
R12	0.045	0.25	0.18
R13, R14, R16…R19	0.085	0.25	0.34
R15	0.025	0.25	0.1
R20	0.125	0.25	0.5

Находим интенсивность отказов для резисторов, пользуясь табличными значениями коэффициентов и интенсивности отказов в номинальном режиме работы (см. таблица …). Результаты расчетов заносим в таблицу 2.7

Таблица 2.7

Резистор	л0*10-6,1/час	А	В	NT	C	NS	I	H	лэк*10-6,1/час
R1…R8	0.03	0.26	0.51	343	9.28	0.75	1	0.89	0.012
R9, R10	0.03	0.26	0.51	343	9.28	0.75	1	0.89	0.015
R11	0.03	0.26	0.51	343	9.28	0.75	1	0.89	0.021
R12	0.03	0.26	0.51	343	9.28	0.75	1	0.89	0.016
R13, R14, R16…R19	0.03	0.26	0.51	343	9.28	0.75	1	0.89	0.021
R15	0.03	0.26	0.51	343	9.28	0.75	1	0.89	0.015
R20	0.04	0.45	0.45	358	7.3	2.69	2.5	1	0.033

2.3.3.5 Определение интенсивности отказов всех остальных компонентов

Данные берем из таблицы 10[1], которые получены по результатам испытаний и эксплуатации изделий.

Пайка печатного монтажа, количество 327: л_эк=327*0.01*10^-6=3.27*10^-6 1/ч

Проводники печатных плат, количество 105: л_эк=105*0.2*10^-6=21*10^-6 1/ч

Соединители для печатного монтажа, количество5: л_эк=8*0.16*10^-6=0.8*10^-6 1/ч

2.3.4 Определение суммарной интенсивности отказов активных, пассивных и конструктивно-технологических элементов, составляющих в совокупности ПВУ

Суммарная интенсивность отказов находиться по формуле:

,1/ч

где m-общее число компонентов ПВУ (ИС, ПП, резисторов, конденсаторов, диодов, транзисторов, паек, проводников и т.д.). Результат суммирования приведен в таблице 2.8.

Таблица2.8

Элемент	лэк,*10-61/ч
С1	0,0031632
С2…С3	0,0032472
С4…С5	0,0031632
С6	1,248
С7	0,0003966
С8	0,0012177
С9… С11	0,0009136
С12	0,0005411
R1…R8	0,192
R9, R10	0,015
R11	0,021
R12	0,176
R13, R14, R16…R19	0,168
R15	0,03
R20	0,033
Соединители для печатного монтажа	0.8
Пайка печатного монтажа	3,27
Проводники ПП	23.6
л?*10-61/ч	40.3571

2.3.5 Определение общей интенсивности отказа ПВУ

Интенсивность отказа СПФ:

,

л_А=40.3571*10^-6*1.5*1*1=60,53565*10^-6 1/ч

где К_э, К_r,К_р выбираются из таблицы 1-3.

2.3.6 Нахождение средней наработки ЭС до первого отказа

2.3.7 Нахождение вероятности безотказной работы ПВУ Р_а за заданное время работы t

Вероятность безотказной работы Р_а за заданное время t находим по формуле:



Р_А=е^{-0.0000605356*10000}=0.482

2.4 Расчет питания системы

Расчет мощности, потребляемой прибором

Таблица 2.9

Название элемента	Количество	Потребление мощности в рабочем режиме, Вт
AD8031	8	0,32
AT24CO1A	1	0,14
ATmega8535	1	0,835
MAX485	1	0,37
ADM690	1	0,47
IR2131	1	0,71
Итого:	2,845

Рассчитаем максимальный потребляемый системой ток

I= Wmax/Uпит=2,845/5=0,569 А

Таким образом, максимальный потребляемый ток входит в допустимые нормы работы стабилизатора

3.Технологическая часть

3.1 Выбор типа и класса точности печатной платы

По своему конструктивно-технологическому исполнению печатные платы подразделяются на односторонние, двусторонние, многослойные, гибкие, проводные, с основаниями из слоистого диэлектрика, керамики, металлического листа.

Односторонние печатные платы (ОПП) характеризуются: возможностью обеспечить повышенные требования к точности выполнения проводящего рисунка; установкой навесных элементов на поверхность платы со стороны, противоположной стороне пайки, без дополнительной изоляции; возможностью использования перемычек без изоляции; низкой стоимостью конструкции. К недостаткам ООП следует отнести низкую плотность компоновки, обычно не превышающую 1,5 эл/см³; низкую тепловую и механическую устойчивость контактных площадок.

Двусторонние печатные платы (ДПП) без металлизированных контактных и переходных отверстий характеризуются: возможностью обеспечить высокие требования к точности выполнения проводящего рисунка; высокими коммутационными свойствами; использованием объемных металлических элементов конструкции (арматура переходов по ГОСТ 22318-77, отрезки проволоки, припой, выводы элементов) для соединения элементов проводящего рисунка, расположенных на противоположных сторонах платы; низкой стоимостью конструкции.

Двусторонние печатные платы с металлизированными монтажными и переходными отверстиями характеризуются: высокими коммутационными свойствами; повышенной прочностью соединения вывода навесного элемента с проводящим рисунком платы, относительно высокой стоимостью конструкции. Плотность монтажа может доходить до 2 эл/см³. В соответствии с ГОСТ 23751-86 для печатных плат установлены пять классов точности рисунка, от которого зависит коммутационная способность платы, сложность и трудоемкость технологического процесса.

Таблица 3.1 Номинальные значения основных параметров элементов конструкции печатных плат

Параметр	Номинальное значение размеров для класса точности
	1	2	3	4	5
Минимальная ширина проводника t и зазора S , мм	0,75	0,45	0,25	0,15	0,10
Предельное отклонение t проводника с металлическим покрытием, мм	+0,25 -0,20	+0,15 -0,10	±0,10	±0,05	±0,03
Гарантийный поясок контактной площадки, b min ,мм	0,30	0,20	0,10	0,05	0,025
Допуск на отверстие диаметром до 1 мм с металлизацией d, мм	+0,10 -0,15	+0,10 -0,15	+0,05 -0,10	+0,05 -0,10	+0,0 -0,075
----//---- без металлизации	±0,10	±0,10	±0,05	±0,05	±0,05
Допуск на отверстие диаметром свыше I мм с металлизацией d, мм	+0,15 -0,20	+0,15 -0,20	+0,10 -0,15	+0,10 -0,15	+0,05 -0,15
----//---- без металлизации	+0,15	±0,15	±0,10	±0,10	±0,05
Отношение диаметра металлизированного отверстия к толщине платы, г	0,40	0,40	0,33	0,25	0,20

Реализация схемы электрической принципиальной в виде печатного узла в рамках выполнения дипломного проекта вполне возможна с использованием двусторонней печатной платы с металлизированными монтажными и переходными отверстиями по третьему классу точности рисунка, так как данный класс обеспечивает достаточно высокую плотность трассировки и монтажа, а для производства плат требуется рядовое, хотя и специализированное, оборудование.

3.2 Выбор материала печатной платы

В качестве основания печатной платы используются слоистые диэлектрики на основе бумаги (гетинаксы) и на основе стеклоткани (стзклотекстолиты). Выбор материала определяется электроизоляционными свойствами, механической прочностью, обрабатываемостью, стабильностью параметров при воздействии агрессивных сред и изменяющихся климатических условий, себестоимостью.

Стеклотекстолит превосходит гетинакс практически по всем показателям но стоимость его значительно выше. Фольгированный гетинакс рекомендуется использовать для аппаратуры, работающей при нормальной влажности окружающего воздуха. Для печатных плат, предназначенных для эксплуатации в условиях 1-й и 2-й групп жесткости по ОСТ 4.077.000, рекомендуется применять материалы на основе бумаги, а для 3-й и 4-й групп жесткости - на основе - стеклоткани. Толщина печатной платы выбирается в зависимости от используемой элементной базы и воздействующих механических нагрузок. Предпочтительными значениями номинальных толщин одно- и двусторонних печатных плат являются 0,8; 1,0; 1,5; 2.0 мм. Так как разрабатываемое в рамках дипломного проекта устройство предназначено для эксплуатации в условиях 3-й группы жесткости, а также для увеличения стабильности параметров при воздействии изменяющихся климатических условий и различных дестабилизирующих факторов, то в качестве материала печатной платы используем двусторонний стеклотекстолит марки FR4 толщиной 1,5 мм. Стандартный FR-4 представляет собой композитный материал на основе стекловолокна (стеклотекстолит).

Для защиты проводников от случайного замыкания и попадания грязи, защиты стеклотекстолита от термоударов при пайке, повышения разрешающей способности монтажа применяем защитную маску SUR-900G. Это однокомпонентная защитная паяльная маска ультрафиолетового отверждения, применяется в сеткографическом процессе и наносится в качестве защитной паяльной маски на те места печатной платы, которые при последующей пайке не должны облуживаться (селективная пайка). Обладает 100% содержанием твёрдых веществ в силу чего отсутствует запекание на сетке, толщина слоя сухой плёнки практически не отличается от толщины слоя влажной пленки. Высокая производительность из-за быстрой отверждаемости, при этом отсутствие охрупчения при многократных отверждениях (например, последующая печать). Хорошее воздушное выравнивание и стойкость к воздействию расплавленного припоя. Эта маска ультрафиолетового отверждения разработана для использования на обычных печатных платах и обеспечения покрытия с очень хорошей адгезией и высокой термоустойчивостью.

3.3 Определение размеров печатной платы

Размеры печатной платы, если они не оговорены в техническом задании, определяются исходя из площади, необходимой для размещения всех электрорадио элементов, элементов печатного монтажа и площади дополнительных зон. При компоновке элементов на печатных платах оперируют понятием установочной площади элемента, которую для большинства элементов вычисляют по формуле:

S_уст.=1.3BL,

где B - максимальная ширина (диаметр) элемента;

L - длина элемента, включая отформованные выводы (установочный размер). Установочные площади элементов, монтируемых на печатной плате согласно спецификации, приведены в таблице 3.1

Таблица 3.2

Элемент	Количество	Ширина B, мм	Длина L, мм	Площадь Sуст, мм2
Микросхемы:
AD8031	8	5	6.2	322.4
AT24CO1A	1	10.65	10.5	290.75
ATmega8535	1	16.25	16.25	343.27
MAX485	1	7	19.5	63.7
ADM690	1	7	10,5	73,5
IR2131	1	16.25	12,4	204,5
Разъем LM 5.08/90	1	5.8	17.78	134.06
Разъем S3L	1	5.8	15.24	114.90
Разъем S14L	1	5.8	12.7	191.51
Разъем S2L	1	7.6	10	98.8
Чип конд-ры постоянные	4	1.2	2	9.6
Конд-ры	12	6,5	8	627
Чип рез-ры постоянные	2	1.6	3.2	10.24
Резистор	14	5	6.4	448
Кварцевые резонатор	1	5	11.5	57.5
Транзистор	6	1.6	4.6	44.16
Суммарная установочная площадь элементов, мм2	4982.89

Определяем площадь печатной платы по формуле:

,

где K_S - коэффициент увеличения печатной платы;

N - количество компонентов на печатной плате;

S_КП - площадь краевых полей платы.

С учетом сложности платы и в соответствии с ГОСТ 10317-79 принимаем габаритные размеры печатной платы равные 175Ч125 мм, что соответствует площади 17875 мм².

3.4 Расчет параметров печатного рисунка платы

Исходные данные

Таблица 3.2

Параметры	Значение
1	2
Класс точности печатной платы	5
Размер печатной платы
Размер проводящих слоев	2
Металлизация отверстий	Да
Шаг координатной сетки, мм	0,125
Imax через проводник, А	0,8
Umax между проводниками, В	12
Диаметр отверстий - d, мм	0,7
Технология установки ИЭТ	комбинировнный

Наименование значения ширины печатного проводника, исходя из нагрузочной способности:

где =0,05 мм - нижнее предельное отклонение ширины печатного проводника;

=0,10 мм -минимально допустимая ширина печатного проводника.

Наименьшее номинальное значение диаметра контактной площадки:

где =0,05 мм -верхнее предельное отклонение диаметра отверстия;

=0,03 мм - нижнее предельное отклонение диаметра контактной площадки;

=0 - значение подтравливания диэлектрика контактной площадки;

=0,03 мм нижнее предельное отклонение диаметра контактной площадки

T_d=0,05 мм - значение позиционного допуска расположение осей отверстий

T_D= 0,05 мм - значение позиционного допуска расположения центров контактных площадок

b=0,02 мм - габаритный поясок

=0,89 мм

Выбираю D= 0,9мм

Номинальные размеры сторон контактных площадок(M,N) для установки ИЭТ с двумя точками подсоединения:

где - максимальная ширина контактирующей части;

=0,2 - позиционный допуск расположения геометрического центра корпуса устанавливаемого ИЭТ относительно номинального положения, определяемый используемым оборудованием;

= 0,02 - значение позиционного допуска расположения печатного проводника относительно соседнего элемента проводящего рисунка;

- верхнее предельное отклонение длины контактирующей части устанавливаемого ИЭТ по ТУ на конкретный тип;

Р - минимальное расстояние от края контактной площадки до контактирующей части корпуса ПМИЭТ необходимое для обеспечения качественной пайки, который устанавливают равным:

- 0,3 мм при пайке паяльной пастой,

- 0,6 мм при пайке припоем;

Qn - гарантированный размер контактной площадки необходимый для совмещения с контактирующей частью ИЭТ, устанавливаемый от 0,1 до 0,3 мм

Для чипа конденсаторов и чип резисторов:

Расстояние между внешними и внутренними сторонами контактных площадок (S_Н, S_В) под ИЭТ с двумя точками подсоединения рассчитываются по формулам:

где L - длина корпуса устанавливаемого ИЭТ, мм

Для чипа конденсаторов и чип резисторов:

Номинальные размеры сторон контактных площадок (M_k, N) для установки ИЭТ с тремя и более точками подсоединения:

где -максимальная ширина контактирующего элемента ИЭТ по ТУ на конкретный тип, мм.

Для микросхемы DD1

Для микросхемы DD2

Для микросхемы DD3

Для микросхемы DD4

Для микросхемы DD5

Наименьшее номинальное расстояние между соседними элементами проводящего рисунка (S):

где S_minД=0,1 мм - минимально допустимое расстояние между соседними элементами проводящего рсунка, выбираемое из расчета обеспечения электрической прочности изоляции по ГОСТ 23751-86 «Платы печатные. Основные параметры конструкции».

S=0,1+0,03+0,02/2=0,14 для 5 класса точности 0,1 мм

Результаты расчетов:

Таблица3.3

Параметр	Значение
1	2
Наименьшее значение ширины печатного проводника	0,13
Наименьшее номинальное значении диаметра контактных площадки, для отверстий диаметром 0,7 мм	0,9
Наименьшее номинальное расстояние между соседними элементами проводящего рисунка	0,1

4. Конструкторская часть

4.1 Расчет технологичности конструкции

Технологичность конструкции можно оценить двумя способами: качественно и количественно. К качественным характеристикам технологичности конструкции относят взаимозаменяемость, регулируемость, контроллепригодность и инструментальную доступность конструкции.

Количественная оценка технологичности конструкции основана на системе показателей, которые, согласно ГОСТ 14.201-83 делятся на три вида:

· базовые показатели технологичности. Их оптимальные значения и предельные отклонения регламентированы для однотипных изделий отраслевыми стандартами, и они указаны в ТЗ на разработку изделия;

· показатели технологичности конструкции, достигнутые при разработке изделия;

· показатели уровня технологичности конструкции разрабатываемого изделия;

Состав показателей технологичности для изделий ЭВС установлен отраслевыми документами, и они полностью отражают уровень технологичности устройств.

С помощью метода частных количественных показателей технологичности оценивается технологичность системы управления приводом руля.

Исходные данные для расчета технологичности берутся из перечня элементов и спецификации к прибору. По данным строится сводная таблица использования ЭРЭ и деталей (таблица 4.1), причем:

· ЭРЭ устанавливаются выводами на планарные контактные площадки печатной платы. Особая подготовка ЭРЭ в данном случае не требуется и возможно использование автоматизировано на специализированном оборудовании, т.е. механизированным способом;

· ЭРЭ устанавливается на печатную плату. Пайка осуществляется погружением в припой или волной припоя, а также с помощью технологии поверхностного монтажа. Таким образом, количество электромонтажных соединений, которые осуществляются механизированным или автоматизированным способами, Н_А.М.=322.

· Устройство содержит только одну операцию проверки электрических параметров, выполняемую с помощью автоматизированной оснастки.

Использование ЭРЭ и деталей

Таблица 4.1

Наименование ЭРЭ, детали	Условное обозначение	Количество
1	2	3
Количество МС и МСБ	НМС	8
Общее количество ЭРЭ	НЭРЭ	23
Кол-во монтажных соединений	НМ	75
Кол-во монтажных соединений, выполненных автоматизированным способом	НМ.П.ЭРЭ	58
Кол-во ЭРЭ подготовка, которых к монтажу может быть осуществлена автоматизированным способом	НК.Н.	17
Кол-во операций контроля и настройки электрических параметров	НМ.К.Н	1
Кол-во механизированных операций контроля и настройки электрических параметров	НМС	1
Кол-во одинаковых типоразмеров корпусов ЭРЭ	НТ.ЭРЭ	3
Кол-во типоразмеров оригинальных ЭРЭ	НТ.ОР.ЭРЭ	0
Кол-во деталей	Д	1

4.2 Определение базовых показателей технологичности

1) Коэффициент использования микросхем и микросборок:

К_ИСП.МС=Н_МС/Н_ЭРЭ;(4.1)

К_ИСП.МС=5/23=0.21

2) Коэффициент автоматизации и механизации монтажа:

К_А.М=Н_АМ/Н_М;(4.2)

К_А.М=58/75=0,77

3) Коэффициент автоматизации и механизации подготовки ЭРЭ к монтажу:

К_М.П.ЭРЭ= Н_М.П.ЭРЭ/Н_ЭРЭ; (4.3)

К_М.П.ЭРЭ= 58/23=2.52

4) Коэффициент автоматизации и механизации контроля и настройки:

К_М.К.Н= Н_М.К.Н/Н_К.Н; (4.4)

К_М.К.Н=1/17=0.05

5) Коэффициент повторяемости ЭРЭ:

К_{ПОВ.ЭРЭ}=1-( Н_Т.ЭРЭ/Н_ЭРЭ) (4.5)

К_{ПОВ.ЭРЭ}=1-(3/23)=0,872

6) Коэффициент применяемости ЭРЭ:

К_П.ЭРЭ=1-( Н_{Т.ОР.ЭРЭ}/ Н_ТЭРЭ) (4.6)

К_П.ЭРЭ=1-(0/6)=1

7) Определяется значение комплексного показателя технологичности конструкции устройства:

 (4.7)

где К_Эi - коэффициенты экономической эквивалентности (весовые коэффициенты по таблице 3.3 для электронного изделия);

К_i - базовые показатели технологичности;

Показатели технологичности Таблица 4.2

Таблица 4.2

i	Показатели технологичности	Кi
1	Коэффициент использования микросхем и микросборок, КИСП.М	0.21
2	Коэффициент автоматизации и механизации монтажа, КА.М.	0.77
3	Коэффициент автоматизации и механизации подготовки ЭРЭ к монтажу, КМ.П.ЭРЭ	2.52
4	Коэффициент автоматизации и механизации операции контроля и настройки, КМ.К.Н	0.05
5	Коэффициент повторяемости ЭРЭ, КПОВ.ЭРЭ	0.872
6	Коэффициент применяемости ЭРЭ, КП.ЭРЭ	1

4.3 Анализ комплексного показателя технологичности

По нормативным техническим показателям уровня технологичности для электронного блока (таблица 4.3), комплексный показатель технологичности (К=0,54) находится в пределах для всех стадий разработки рабочей документации серийного производства.

Показатели уровня технологичности для электронного блока.

Таблица 4.3

Опытный образец	Установочная серия	Серийное производство
0,4-0,7	0,45-0,75	0,5-0,8

4.4 Выбор конструкции

При разработке конструкции системы управления двигателями в вентиляционной системе решались такие вопросы, как выбор конструктивно-технологического исполнения корпуса; выбор способов крепления отдельных модулей конструкции (печатных плат, разъемов и т.п.); выбор корпуса и т.п.

Варианты компоновки.

По конструктивно-технологическому исполнению представляется возможным самостоятельное изготовление корпуса изделия или же применение уже выпускающихся стандартных корпусов. Для проектируемого устройства первый вариант является более предпочтительным. Нет необходимости изготовления корпуса сложной формы. Поэтому достаточно спроектировать корпус простой формы параллелепипеда.

Перед проектированием собственного корпуса рассмотрим виды конструкций корпусов различных производителей.

Рисунок 4.1 Корпус Gainta BS25MF

Основные особенности корпуса B023MF

Эти корпуса имеют фланцы для крепления на месте установки или на стене. Основные характеристики: материал: алюминиевый сплав ADC-12;

-отделка: натуральный алюминиевый цвет;

-на корпусе имеются отверстия для крепления крышки;

-вместе с корпусом поставляются винты М3.5 из нержавеющей стали с потайными головками для закрепления крышки;

- дополнительно могут поставляться уплотнительные прокладки для обеспечения класса защиты 1Р66;

«крепежные фланцы, расположенные в нижней части корпуса, позволяют закрепить устройство на месте установки, в том числе на стене;

Экранированные литые алюминиевые корпуса Gainta.

Рисунок 4.2 Экранированные литые алюминиевые корпуса Gainta

Основные характеристики:

* изготавливаются из алюминиевого сплава 380 (BS1490 LM24);

* предназначены для использования в радиочастотных устройствах, особенно в системах,

предназначенных для использования в неблагоприятных погодных условиях;

* корпуса этой серии отличаются прочностью конструкции, небольшим весом, удобством и

легкостью в механической обработке;

* обеспечивают хороший теплоотвод, хорошо подходят для размещения устройств, выделяющих много тепла.

В результате обзора конструкций корпусов был разработан собственный корпус КНФУ.437215.001, он изготовлен из алюминия и имеет достаточный объем для размещения устройства, прост в эксплуатации и конструкции.

5. Экономическая часть

5.1 Оценка конкурентоспособности системы управления двигателями в вентиляционной системе

Целью данного раздела дипломного проекта является определение себестоимости проектируемого изделия а, следовательно, и экономической обоснованности производства данного продукта. Производство системы управления двигателями в вентиляционной системе является разумным лишь в случае относительно невысокой цены устройства. Следовательно, минимизация затрат на производство должна быть одним из важнейших факторов на всех стадиях разработки конструкции блока, что и было по возможности сделано в процессе конструирования устройства. Конструкция системы была приведена к наиболее простому и технологичному виду. Относительно небольшое количество деталей, применение стандартных процессов и оборудования, простота сборочно-монтажных и регулировочных работ - вот те пути, по которым происходит сокращение затрат на производство блока, и которые были определены в конструкции и технологической частях проекта.

Разрабатываемое устройство является аппаратно-программным комплексом, поэтому необходимо произвести расчет себестоимости аппаратной и программной части.

5.1.1 Расчет себестоимости аппаратной части устройства

Наиболее простым и приемлемым для определения себестоимости приборов на ранних стадиях проектирования является метод удельных весов, основанный на сопоставлении разрабатываемых изделий с их аналогами, обладающими одинаковыми конструктивно-технологическими и эксплуатационными признаками. При этом предполагается, что структура себестоимости сравниваемых изделий в известных пределах сохраняется.

Зная удельный вес соответствующих статей в калькуляции прибора - аналога и рассчитав хотя бы одну из прямых статей затрат проектируемого блока, можно определить его себестоимость. Для изделий приборостроения в качестве расчетной целесообразно принимать статью «Комплектующие изделия и покупные полуфабрикаты». Удельный вес данной прямой статьи в стоимости приборов, как правило, наибольший, что позволяет получить довольно точный результат при расчете себестоимости разработки. Затраты о данной статье определяются по спецификации к электрической схеме и прейскурантам оптовых цен уже на стадии эскизного проектирования. Себестоимость проектируемого блока может быть определена по формуле 4.1 [22].

С_пр=, (5.1)

где С_к - затраты по данной статье, р.;

У_к - удельный вес данной статьи в себестоимости аналогичных изделий, %.

Определим затраты по статье «Комплектующие изделия и покупные полуфабрикаты».

Согласно перечню элементов на схему электрическую принципиальную устройства по прейскуранту оптовых цен на (1.03.2010) ниже приводится таблица 4.1, в которой приведен расчет затрат.

Таблица 5.1 Стоимость комплектующих для изделия

Наименование	Цена, руб.	Кол-во, шт.	Стоимость, руб.
1	2	3	4
Кварцевый резонатор	8,80	1	8,80
Конденсаторы 15мкф	2,0	2	4
Конденсаторы 100мкф	4,0	1	4
Электролитические конденсаторы 0,33мкф	4,0	2	8
Керамические чип конденсаторы 0,33мкф	0,5	2	1
Диоды	5,0	13	65
Чип резисторы	0,79	2	1,58
резисторы	0,80	19	15,2
Транзистор	50	6	300
Светодиоды	10р.	2	20
Кнопки	22р.	6	132
Разъем на плату LM5.08	120.	1	120
Разъем на плату S3L	200	2	400
Разъем на плату S2L	180	1	180
Разъем на плату S14L	379	1	379
Гнездо на шлейф 14к.	6,40	2	19,2
Розетка на кабель 5к.	3,50	1	3,50
Розетка на кабель 3к.	4,20	2	8,40
Корпус	1000,00	1	1000
AD8031	64,0	8	512
ATmega8535	189,0	1	189
ADM690	140,0	1	140
MAX485	89,0	1	89
IR2131	850	1	850
ИТОГО			4453,68

Себестоимость определяется по формуле (4.1), где У_к=44 для измерительной техники по табл.9[22]: С_пр==4453.68*100/44=20.244 р.,

С_м= р.,(5.2)

где У_м - удельный вес затрат на сырье и основные материалы в полной себестоимости прибора-аналога, % (в приложении 9[7] для измерительной аппаратуры Ум=6%).

С_м=4453.68* 6/44==607.22 р.,

Величина затрат по статье «Основная заработная плата производственных рабочих»:

, р.,(5.3)

где У_ЗП - удельный вес затрат по статье «Основная заработная плата производственных рабочих» в полной себестоимости прибора-аналога, % (в приложении 9 [22] для измерительной аппаратуры У_ЗП=13%).

С_ЗП=4453.68* 13/44=1315,66 р.,

Величина косвенных расходов (цеховых, общезаводских и внепроизводственных):

, р.,

где У_КР - удельный вес косвенных расходов в полной стоимости прибора аналога, % (в приложении 9 [22] для измерительной аппаратуры У_КР=37%)

С_КР=4453.68* 37/44=3747,66 р.,

Полная себестоимость аппаратной части изделия:

р.,

С_КР=4453.68+607.22+1315.66+3747,66= 10124,22 р.

Используя данные таблицы 4.1 и выше перечисленные формулы, получили значения затрат по основным статьям:

· Затраты по статье «Сырье и основные материалы» - 607,22 р.;

· Затраты по статье «Основная заработная плата производственных рабочих» -1315,66 р.;

Затраты на косвенные расходы - 3747,66 р.;

· Затраты на комплектующие изделия и покупные полуфабрикаты -4453,68р.;

· Полная себестоимость изделия - 10124,22 р.

5.1.2 Расчет себестоимости разработки программного обеспечения

Разрабатываемое устройство работает под управлением программного обеспечения (ПО), записанного во внутреннюю память прибора через персональный компьютер (ПК) с помощью специального интерфейса и специально разработанной программы.

Таким образом, чтобы узнать полную стоимость прибора с аппаратной и программной частью, необходимо определить затраты на создание программной части прибора.

Себестоимость затрат на разработку ПО приведена в таблице 5.2

Таблица 5.2 Себестоимость затрат на разработку ПО

Статьи затрат	Сумма затрат, руб.
Приборы и оборудование	15000
Аренда помещений и коммунальные платежи	2000
Программист (1 мес.)	5000

Из затрат на разработку ПО можно исключить приборы и оборудование, т.к. нет необходимости приобретать ПК только для создания ПО. С этой целью можно воспользоваться любым ПК, имеющимся в наличии у организации.

Поэтому вся себестоимость на разработку программной части прибора будет состоять из арендной платы за помещение и за предоставляемые коммунальные услуги, а также из заработной платы программиста, которая составляет 5000 рублей и плюс 26% - отчисления на социальные нужды.

Поэтому рассчитаем начисления на заработную плату.

Таким образом себестоимость ПО будет равна:

С_ПО=«Аренда»+«Заработная плата»·«Отчисления на социальные нужды» (4.6)

С_ПО=2000+5000·26%=8300 руб.

5.1.3 Определение цены изделия

Цена изделия складывается из прибыли, себестоимости, затрат на транспортировку и установку.

Однако нужно отметить, что в отличие от аппаратной части ПО создается один раз и затем распространению подлежат копии исходного ПО. Число копий равно числу произведенных приборов. Поэтому в полную себестоимость прибора закладывается не вся себестоимость, а лишь какая-то его часть. Для данного случая, в полную стоимость системы сбора и анализа сигналов в шахтах закладывается 20% от себестоимости разработки ПО для нее. Таким образом затраты на разработку ПО окупятся после реализации пяти приборов. Последующая продажа приборов будет приносить организации чистую прибыль в размере 20% от себестоимости ПО для каждого прибора.

Цена ПО составит:

Ц_ПО=830020:100=1660 руб.

Цена аппаратной части прибора с учетом прибыли (20%):

Ц_ПР=С_ПР1,2

Ц_ПР=10124,22 1,2=12149,06 руб.

Цена всей системы составит:

Ц_СИСТ=Ц_ПО+Ц_ПР

Ц_СИСТ=1660+12149,06 =13809,06руб.

Цена с учетом НДС (18%):

Ц_НДС=(Ц_СИСТ-С_ПР)·1.18+Ц_СИСТ

Ц_НДС=(13809,06-4453,68) ·1,18+13809,06=24848,40р.

Окончательная цена системы с учетом затрат на транспортировку (4%) и установку (10%):

Ц=Ц_НДС·1,04·1,1Ц=24848,40·1,04·1,1=28426,57р.

Несмотря на то, что приведенные расчеты сильно упрощены и не учитывались многие факторы ценообразования, все же можно с уверенностью сказать, что разработанный прибор дешевле аналогичных приборов, выполняющих также много возможных применений. Цены на аналоги превышают рубеж 30000 рублей. Для повышения прибыли, получаемой от продажи каждого экземпляра прибора, при текущей себестоимости оправдано повысить цену до 28500 рублей, при этом спрос на изделие останется на том же уровне, так как психологически важный для потребителя порог в 30000 рублей преодолен не будет.

5.2 Виды эффектов от внедрения устройства

Проведение технико-экономического анализа требует выбора и расчета ряда экономических показателей, позволяющих дать комплексную оценку новой техники. Рассмотрению этих показателей должна предшествовать формулировка основных понятий теории экономической эффективности.

В широком смысле эффект - это результат, следствие каких-либо действий, причин, сил. Применительно к экономическому обоснованию под эффектом следует понимать совокупные результаты, получаемые от реализации определенных научно-технических и организационно-экономических решений.

В зависимости от целей и характера создаваемого объекта могут быть получены различные виды эффекта. Каждый вид эффекта имеет свои особенности и требует своих методов количественной оценки. Как правило, при технико-экономическом обосновании один вид эффекта выступает в качестве основного, остальные - в качестве сопутствующих эффектов. Различают следующие виды эффектов: научный, технический, организационный, экономический, социальный, экологический и политический.

При внедрении разрабатываемого устройства можно ожидать следующие эффекты:

1. Технический - разработка системы сбора и анализа сигналов в шахтах имеет улучшенные технико-эксплуатационные параметры, позволяющая производить непрерывный сбор сигналов от датчиков, с последующим их преобразованием и передачей в ЭВМ для дальнейшей обработки.

2. Экономический - экономия затрат на стадии производства изделий электронной техники, вследствие уменьшения себестоимости устройства относительно аналогов.

Уменьшение затрат на покупку системы сбора, так как разрабатываемая система может быть перепрограммирована для работы в необходимой конфигурации. Вследствие этого исключаются затраты на приобретение нового прибора.

3. Организационный - уменьшение количества операций в процессе производства ввиду универсальности прибора.

4. Социальный - изменение характера и условий труда. Работа с разрабатываемым прибором облечена за счет того, что возможно организовывать связь между прибором и персональным компьютером, на котором установлено удобное с точки зрения работы программное обеспечение, обеспечивающее полный контроль за прибором.

5.3 Разработка системы продвижения товара

Никто не купит товар, если неизвестны его свойства и качества. При огромном ассортименте товара, мало кто из потребителей будут самостоятельно изучать ваш товар, а значит, спрос на уже известный товар будет гораздо выше. В подразделе будет описано, как новый разрабатываемый товар приобретет известность среди заинтересованной в нем группы потребителей в России, к которым относится почти вся промышленность. Основная цель продвижения товара - стимулирование спроса. Продвижение системы управления двигателями в вентиляционной системе заключается в следующем:

1) В информировании потенциальных покупателей о скором выпуске нового изделия. Информация об изделии должна появиться за несколько месяцев до его выпуска. Информация будет содержать положительные существенные отличия от изделий-аналогов, должны быть приведены результаты полигонных испытаний, в которых основные параметры окажутся выше, чем у других устройств. Также будет упомянуто об его невысокой стоимости и дате поступления в продажу. Вся эта информация будет отражена в первоначальной рекламе. Рекламный товар является интересным широкому кругу лиц, поэтому реклама должна быть размещена в широком кругу СМИ. Но с другой стороны, кроме массового потребителя существуют предприятия, до которых также должна быть донесена реклама данного прибора. Для этой категории потребителей реклама должна быть ненавязчивой, и находиться именно там, где ее могут увидеть потенциальные покупатели:

1) Большинство крупных потенциальных покупателей имеют электронные адреса в сети Интернет, если их нет, то информация может дойти до них в каталогах через почту;

· Интернет-сайт устройства будет добавлен в каталоги ресурсов информационно-поисковых систем сети Интернет, для продвижения среди массового покупателя.

· Отличный наглядной агитацией послужит участие разрабатываемого устройства во всевозможных выставочных мероприятиях, где будет происходить непосредственный контакт производителя с потребителем.

2) В создании образа фирмы путем формирования благоприятной информации. Положительный образ фирмы необходимо создавать длительное время. Этому можно способствовать следующими мерами:

· Обратная связь с покупателем через каналы связи. Бесплатные консультации специалиста;

· Гарантийное обслуживание в течении одного года, дешевое послегарантийное обслуживание;

· Модернизация и отдельная продажа модулей и аксессуаров;

· Бесплатная транспортировка и установка устройства;

6. Безопасность жизнедеятельности

6.1 Важность вентилирования помещений

Вентиляция создаёт условия воздушной среды, благоприятные для здоровья и самочувствия человека отвечающие требованиям технологического процесса, сохранения оборудования и строительных конструкций здания, хранения материалов, продуктов и так далее.

Согласно требованиям безопасности на производстве вентиляционная система должна состоять как из канала притока воздуха так и оттока.

Вентиляция бывает: естественная, механическая, приточная, вытяжная, местная, общеобъёмная, канальная и безканальная.

Для этого рассмотрим возможные схемы вентиляции вентиляции производственных помещений птицефабрик применительно к региональным климатическим условиям, нестандартным помещениям, условиям размещения птицы и оптимальному энергопотреблению:

Классическая схема вентиляции птичника

Рисунок 6.1 Классическая схема вентиляции птичника

Вентилятор осевой

1. Крышный вентилятор или приточная шахта с клапаном

2. Воздухонагреватель газовый или жидкотопливный

3. Станция автоматического управления вентиляцией

* Количество вентиляторов рассчитывается исходя из летней нормы воздухообмена 6 м³/ч на 1 кг живой массы

Классическая система является наиболее распространённым методом вентиляции производственных помещений птицефабрик. Основными составляющими данной схемы являются вытяжные оконные вентиляторы, монтаж которых осуществляется в стенные проёмы по всей длине птичника в требуемом количестве, а также приточные крышные вентиляторы либо приточные утеплённые шахты (если принудительный приток не требуется). Как в приточных шахтах, так и в крышных вентиляторах рекомендуется использование конусообразного рассекателя потока для равномерного рассеивания воздуха. Применение схемы "приток через крышу - вытяжка через оконные проёмы", а не наоборот, позволяет значительно сократить расходы на отопление в холодное время года за счёт равномерного перемешивания холодного и тёплого воздуха под крышей помещений, что для России является очевидным плюсом.

С равнозначным успехом данная система применяется как при напольном так и при клеточном содержании птицы. В качестве приточных вентиляторов применяются осевые вентиляторы серии ВКО производительностью до 18000 м³/ч воздуха и приточные шахты различного размера. В комплекте поставляется рассекатель потока воздуха, вентиляторы снабжены обратным клапаном во избежание тепловых потерь при выключенном оборудовании. Для вытяжки используются осевые вентиляторы ВО-5,6 (ВО-Ф-5,6), ВО-7,1 (ВО-Ф-7,1) или ВО-8,0 производительностью 8000, 11000 и 20000 м³/ч воздуха соответственно. На вентиляторах используются электродвигатели с повышенным скольжением и степенью защиты IP55. В комплекте поставляются гравитационные жалюзи.

Для отопления помещения на многих предприятиях применяются газовые нагреватели мощностью от 30 до 250 кВт. В случае использования подвесных газовых нагревателей ВГ-0,07, особенно для птичников большой протяжённости, рекомендуется также устанавливать так называемые разгонные вентиляторы ОВР-4,0. Достаточно высокая производительность вентиляторов ОВР-4,0 (4500 м³/час) обеспечивает минимальный перепад температуры по всему объему помещения.

Для поддержания необходимых параметров (температуры, влажности и т.д.) микроклимата в помещении управление всем оборудованием осуществляется посредством автоматической станции с частотным либо тиристорным регулированием скорости вращения вентиляторов. Станции управления позволяют поддерживать необходимые параметры микроклимата на всей протяженности роста птицы.

Тоннельная схема вентиляции птичника

Рисунок 6.2 Тоннельная схема вентиляции птичника

Вентилятор осевой

1. Клапан приточный регулируемый

2. Воздухонагреватель газовый или жидкотопливный

3. Станция автоматического управления вентиляцией

Количество вентиляторов рассчитывается исходя из летней нормы воздухообмена 6 м³/ч на 1 кг живой массы

В условиях высоких летних температур высокая плотность посадки негативно сказывается на физиологическом состоянии птицы, которое выражается в снижении яичной продуктивности, повышении выбраковки и отхода кур. Традиционные системы вентиляции в птичниках не позволяют компенсировать отрицательное воздействие высоких температур на птицу. Однако при использовании тоннельной вентиляции скорость движения воздуха в помещении может легко регулироваться, благодаря чему удается достичь комфортных температур для птицы даже в жаркую погоду. Применение тоннельной системы вентиляции в помещениях с клеточным содержанием птицы позволяет избежать так называемых зон "застоя" воздуха, где скорость движения потока ниже предельно допустимой нормы. Установка вытяжных вентиляторов производится между рядами клеточных батарей в требуемом количестве. Приток осуществляется через приточные "форточки", устанавливающиеся в противоположном конце здания. В тоннельной системе вентиляции оптимальным является применение вентиляторов высокой производительности ВО-8,0, ВО-12,0 и ВО-14,0 (производительностью 20 000, 40 000 и 60 000 м³/ч соответственно) на вытяжку и приточных клапанов необходимых размеров и в требуемом количестве. Очевидным преимуществом данной схемы вентиляции с предложенным оборудованием является низкое суммарное энергопотребление.

Для отопления помещения на многих предприятиях применяются газовые нагреватели мощностью от 30 до 250 кВт. В случае использования подвесных газовых нагревателей ВГ-0,07, особенно для птичников большой протяжённости, рекомендуется также устанавливать так называемые разгонные вентиляторы ОВР-4,0.

Достаточно высокая производительность вентиляторов ОВР-4,0 (4500 м³/час) обеспечивает минимальный перепад температуры по всему объему помещения.

Для поддержания необходимых параметров (температуры, влажности и т.д.) микроклимата в помещении управление всем оборудованием осуществляется посредством автоматической станции с частотным либо тиристорным регулированием скорости вращения вентиляторов. Станции управления позволяют поддерживать необходимые параметры микроклимата на всей протяженности роста птицы.

Смешанная схема вентиляции птичника

Рисунок 6.3 Смешанная схема вентиляции птичника

1. Вентилятор осевой

2. Вентилятор осевой

3. Клапан приточный регулируемый

4. Вентиляторы приточный крышный или приточная шахта с клапаном

5. Воздухонагреватель газовый или жидкотопливный

6. Станция автоматического управления вентиляцией

Данная схема вентиляции особенно востребована на птицефабриках, расположенных в регионах со значительным перепадом температур в течение года. В этом случае невозможно построение системы тоннельного типа, а также на предприятиях, где под птичники заняты нестандартные помещения и невозможна установка требуемого оборудования только в стенные проёмы вдоль расположения клеток, либо цепи раздачи корма при напольном содержании птицы. Применение такого типа построения микроклимата позволяет увеличить, если конечно позволяет высота помещения, до 5-6 ярусов построение клеточных батарей, что соответственно увеличивает и производительность самого птичника.

Смешанная система вентиляции получила широкое распространения в помещениях предприятий с высокой плотностью посадки птицы, вследствие чего требуется значительный воздухообмен в птичнике. Приток осуществляется как через крышу, где устанавливаются крышные вентиляторы, так и через приточные клапана КПР, устанавливаемые, по возможности, в торце здания. Вытяжные вентиляторы монтируются в стенные проёмы, вытяжные вентиляторы высокой производительности монтируются в торце здания противоположном месту установки приточных форточек.

В качестве приточных вентиляторов применяются осевые вентиляторы серии ВКО производительностью до 18000 м³/ч воздуха и приточные шахты различного размера. В комплекте поставляется рассекатель потока воздуха, вентиляторы снабжены обратным клапаном во избежание тепловых потерь при выключенном оборудовании. Для вытяжки используются осевые вентиляторы ВО-5,6 (ВО-Ф-5,6), ВО-7,1 (ВО-Ф-7,1) или ВО-8,0 производительностью 8000, 11000 и 20000 м³/ч воздуха соответственно. На вентиляторах используются электродвигатели c повышенным скольжением и степенью защиты IP55. В комплекте поставляются гравитационные жалюзи. В паре с вентиляторами высокой производительности ВО-12,0 или ВО-14,0 устанавливаются обратные приточные клапана КПР соответствующего размера.

Для отопления помещения на многих предприятиях применяются газовые нагреватели мощностью от 30 до 250 кВт. В случае использования подвесных газовых нагревателей ВГ-0,07, особенно для птичников большой протяжённости, рекомендуется также устанавливать так называемые разгонные вентиляторы ОВР-4,0. Достаточно высокая производительность вентиляторов ОВР-4,0 (4500 м³/час) обеспечивает минимальный перепад температуры по всему объему помещения.

Для поддержания необходимых параметров (температуры, влажности и т.д.) микроклимата в помещении управление всем оборудованием осуществляется посредством автоматической станции с частотным либо тиристорным регулированием скорости вращения вентиляторов. Станции управления позволяют поддерживать необходимые параметры микроклимата на всей протяженности роста птицы.

Заключение

В данном дипломном проекте было проведено исследование различных управляющих систем вентиляционных сетей, и разработана своя система управления двигателем в вентиляционной системе, который позволяет подключать датчики и имеет сетевой интерфес., а также имеет меньшую стоимость.

В процессе выполнения проекта была разработана конструкция изуправляющей системы.

Были проведены следующие расчёты:

1. Поверочный схемотехнический.

2. Расчёт надёжности по внезапным отказам.

3. Расчет объема корпуса.

4. Расчет площадей, необходимых для размещения функциональных частей изделия.

5. Анализ технологичности разработанного прибора.

6. Экономический анализ.

7. Расчет безопасности прибора.

Разработанное изделие в данном дипломном проекте отвечает всем требованиям, описанным в техническом задании.

Литература

1Бродин В.Б. Системы на микроконтроллерах и БИС программируемой логики. - М: ЭКОМ, 2002. - 398с.

2ГОСТ 2.710-81 Единая система конструкторской документации. Правила выполнения схем. Обозначения буквенно-цифровые в электрических схемах.

3ГОСТ 23751-86 Платы печатные. Основные параметры конструкции

4Евстифеев А.В. Микроконтроллеры AVR семейства Classic фирмы "ATMEL". - М.: Изд. Дом "ДОДЕКА - XXI", 2002. - 285 с

5Захаров Ю.В. Управление качеством и надежность электронных средств. Учебное пособие. Й-Ола. 1998г. - 80с.

6Инженерные расчеты при конструировании и микроминиатюризации ЭВА с применением ЭВМ: Методические указания и программное обеспечение для проведения инженерных расчетов по дисциплине "Конструирование и микроминиатюризация ЭВА" для студентов спец. 220500. /Сост. Г.А. Шишкин, Ю.В. Захаров. - Йошкар-Ола: МарПИ, 1990. - 24с.

7Краткий справочник конструктора радиоэлектронной аппаратуры. Под. ред. Варламова Р.Г. - М: Советское радио, 1972,856с.

8Леухин В.Н., Павлов Е.П. Проектирование функционального узла на печатной плате: Учебное пособие. - МарГТУ, 1996. - 90с.

9Лярский В.Ф. Электрические соединители. Справочник. - М.: Радио и связь, 1987г.

10Павлов Е.П., Шестаков Я. И., Бурков Г. М., Мальцева Л. И. Конструирование и технология производства аппаратуры, оборудования, механизмов и машин: Учебное пособие. - Йошкар-Ола: МарГТУ, 2001.- 160с.

Размещено на Allbest.ru