Рисунок 2. Диаграмма направленности рупора в плоскости Н рассчитанная в программе MathCAD 7

Значение ДН рупора при угле равно 0.103.

Для обеспечения заданного вида поляризации поля (линейная горизонтальная) расположим рупор так, чтобы вектор был направлен горизонтально. АФТ возбуждается волной поэтому такое положение вектора обеспечивается, если рупор расположить так, чтобы широкие стенки рупора располагались вертикально. На рисунке 3 изображена структура волны в раскрыве рупора.

Рисунок 3

Найдем значения оптимальных длин рупора в плоскостях E и H:

,

.

6. Экономический расчет

6.1 Определение цены программного продукта

Необходимо рассчитать стоимость разработки учебно-методического комплекса для изучения принципов действия зеркальных антенн.

Как любой продукт, данная разработка представляет собой весьма специфический товар с множеством присущих им особенностей. Многие их особенности проявляются и в методах сложности расчетов цены на них. На разработку методических указаний средней сложности обычно требуется весьма незначительные средства. Однако, при этом он может дать экономический эффект, значительно превышающий эффект от использования достаточно дорогостоящих систем, в данном случае физической модели.

Следует подчеркнуть, что у пособий подобного типа практически отсутствует процесс физического старения и износа. Для них основные затраты приходятся на разработку образца, тогда как процесс тиражирования представляет собой, обычно, сравнительно недорогую и несложную процедуру копирования магнитных носителей и сопровождающей документации. Таким образом, этот товар не обладает, по сути, рыночной стоимостью, формируемой на базе общественно необходимых затрат труда.

Величину затрат на разработку данного продукта произведем на основе метода калькуляций. В этом случае себестоимость (затраты на создание) продукта З_спп определяются расчетом по отдельным статьям расходов и их последующим суммированием

З_спп = З_озп + З_дзп +З_мат +З_мв + З_нр,(5.1)

где З_озп - основная заработная плата разработчикам;

З_дзп - дополнительная заработная плата разработчикам;

З_мат - затраты на материалы, покупные изделия, полуфабрикаты;

З_мв - затраты на оплату машинного времени;

З_нр - накладные расходы.

Рассмотрим затраты по отдельным статьям расходов.

6.2 Расчет затрат на материалы, покупные изделия, полуфабрикаты

К этой статье относиться стоимость материалов, покупных изделий, полуфабрикатов и других материальных ценностей, расходуемых непосредственно в процессе разработки программного обеспечения. В стоимость материальных затрат включаются транспортные расходы (10% от прейскурантной цены).

Расчет статьи "материалы, покупные изделия, полуфабрикаты" приводится в таблице 5.2.

Таблица 5.2 - Материалы, покупные изделия, полуфабрикаты

6.3 Затраты на оплату машинного времени

Данные затраты определяются путем умножения фактического времени составления методических указаний на t_эвм на цену машино-часа арендного времени С_час

З^мв_спп= С_час• t_эвм. (5.3)

Фактически время разработки вычисляется по формуле

t_эвм = t_и+ t_раз. (5.4)

Подставим найденные раннее значения затрат на составление программы, на ее отладку, на подготовку документов в (5.4)

t_эвм = 88+ 44 =132 ч.

Цену часа работы машины определим из выражения

С_час= З_эвм/Т_эвм, (5.5)

где З_эвм - полные затраты на эксплуатацию ЭВМ в течение года;

Т_эвм - действительный годовой фонд времени ЭВМ в течение года, час/год.

Рассчитаем годовой фонд времени работы IBM-совместимого компьютера из выражения

Т_эвм= Т_см• (N_год- N_пр)- N_нед• Т_прост, (5.6)

где Т_см - продолжительность смены, принимаем Т_см=8 часов;

N_год - количество дней в году N_год =365 дней;

N_пр - количество праздничных и выходных дней в году N_пр =112 дней;

N_нед количество недель в году N_нед =52;

Т_см - время простоя в профилактических работах определяется как еженедельная профилактика по 4 часа.

Т_эвм= 8(365-112)- 52•4=1816 ч.

Полные затраты на эксплуатацию ЭВМ определяются по формуле

З_эвм = З_ам + З_эл + З_тпр, (5.7)

где З_ам - годовые издержки на амортизацию, тг/год;

З_эл - годовые издержки на электроэнергию, потребляемую компьютером, тг/год;

З_тпр - затраты на текущий и профилактический компьютера, тг/год.

Сумму годовых амортизационных отчислений определяется по формуле

З_ам =С_бал•Н_ам, (5.8)

где С_бал - балансная стоимость компьютера, тг;

Н_ам - норма амортизации, принимаем 12,2 %.

З_ам =45000•0,122=5490 тг/год.

Балансовая стоимость ПЭВМ включает отпускную цену, расходы на транспортировку, монтаж оборудования и его наладку:

Стоимость электроэнергии, потребляемой за год компьютером, определяется по формуле

З_эл = Р_эл•Т_эвм•С_эл, (5.9)

где Р_эл - суммарная мощность ЭВМ, кВт;

С_эл - стосимость 1 кВт•ч электроэнергии;

З_эл = 0,5•1816•5,16 =4685,28 тг.

Затраты на текущий и профилактический ремонт принимаются равными 5% от стоимости ЭВМ

З_тпр = 0,05• 45000=2250 тг.

Таким образом полные затраты на эксплуатацию ЭВМ согласно формуле (5.6) в течение года составят

З_эвм = 5490 + 4686 +2250 =12426 тг.

Тогда цена машино-часа арендуемого времени согласно (5.5) составит

С_час = 12426/ 1816=6,84 тг/час.

Затраты на оплату машинного времени составят

З^мв_спп= С_час• t_эвм, (5.10)

З^мв_спп= 6,84 • 132 =902,88 тг.

7. Расчет надежности установки

7.1 Понятие надежности радиоэлектронной аппаратуры

Надежность является важнейшим показателем качества радиоэлектронной аппаратуры (РЭА). Безотказное функционирование РЭА в течение определенного интервала времени в одних случаях определяет успешность выполнения задачи, в других - качество работы, готовность к выполнению задач, экономические затраты.

Надежность - способность устройства выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонта, хранения и транспортирования. Надежность - сложное свойство РЭА, которое в зависимости от назначения объекта, условий его применения состоит из сочетания свойств - безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости (ГОСТ 27002-83).

Безотказность есть свойство объекта непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или некоторой наработки. Наработка - это продолжительность или объем работы объекта.

Работоспособное состояние объекта такое, при котором значения всех параметров, характеризующих способность выполнять заданные функции, соответствуют требованиям нормативно-технической и конструкторской документации. Противоположное ему неработоспособное состояние - это то, при котором значение хотя бы одного параметра, характеризующего способность выполнять заданные функции, не соответствует требованиям нормативно-технической документации. Случайное событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния с переходов в неработоспособное, есть отказ. Обратный переход (возврат) к работоспособному состоянию есть восстановление.

Долговечность - это свойство объекта сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта. Предельное состояние - это состояние объекта, при котором его дальнейшее применение по назначению не допустимо или нецелесообразно либо восстановление его исправного или работоспособного состояния невозможно.

Как следует из определения, достижение предельного состояния может происходить в условиях, когда допустимо, выполняя ремонт, вернуть изделие в работоспособное состояния и продлить его срок службы. Тогда достижение предельного состояния еще не определяет долговечность.

Сохраняемость - это свойство объекта сохранять значения показателей безотказности, долговечности и ремонтопригодности в течение и после хранения и транспортирования.

Ремонтопригодность - это свойство объекта, заключающееся в

приспособленности к предупреждению и обнаружению причин возникновения отказов, повреждений и поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем про ведения технического обслуживания и ремонтов. Техническое обслуживание есть комплекс операций по поддержанию работоспособности (или исправности) изделия при использовании по назначению в течении срока службы РЭА, ожидании, хранении и транспортировании. Под ожиданием понимается нахождение РЭА в состоянии готовности к использованию по назначению. Под транспортированием - перемещение (не "своим" ходом) от места погрузки до момента выгрузки. Под хранением пребывание РЭА в нерабочем состоянии в приспособленных для этого помещениях. Ремонт - это комплекс операций по восстановлению работоспособности (исправности) и восстановлению ресурса изделия.

По мере развития РЭА роль надежности как оценки качества аппаратуры возрастает, так как усложняются выполняемые аппаратурой функции, увеличивается количество элементов. Это усложнение приводит к возрастанию количества отказов и времени восстановления.

Надежность РЭА - понятие комплексное. Оно определяется принципом действия, схемой, конструкцией, технологией изготовления и условиями эксплуатации, а также надежностью элементной базы.

7.2 Показатели надежности РЭА

Показатель надежности - это количественная характеристика одного или нескольких свойств, составляющих надежность объекта. Различают единичные показатели, когда характеризуется одно из свойств и комплексные показатели, характеризующие совместно несколько свойств, составляющих надежность объекта.

Количественно надежность РЭА оценивается по следующим критериям:

- вероятность безотказной работы в течение определенного времени P(t);

- среднее время до первого отказа Т_ср;

- интенсивность отказов (t);

- функция готовности К_г(t);

- коэффициент готовности К_г.

Критерии надежности можно разделить на две группы:

- критерии, характеризующие надежность невосстанавливаемых изделий;

- критерии, характеризующие надежность восстанавливаемых изделий.

Невосстанавливаемыми называются такие изделия, которые в процессе выполнения своих функций не допускают ремонта. Если происходит отказ такого изделия, то выполняемая задача будет сорвана и ее выполнение будет необходимо начинать вновь после устранения отказа, если это возможно.

Восстанавливаемыми называют изделия, которые в процессе выполнения своих функций допускают ремонт. Если происходит отказ такого изделия, то прекращение функционирования изделия происходит только на период устранения отказа.

В соответствии с вышеизложенным в данном проекте необходимо рассчитать надежность восстанавливаемого изделия. На этапе технического проектирования расчет целесообразно проводить по известным характеристикам элементов расчета (резисторы, конденсаторы, микросхемы и т.д.). Весьма удобной характеристикой надежности изделия является интенсивность отказов, так как она позволяет достаточно просто вычислить количественные показатели надежности простейших элементов, из которых состоит изделие.

Интенсивностью отказов называется отношение числа отказавших элементов в единицу времени к среднему числу элементов, исправно работающих в данный отрезок времени.

Интенсивность отказов изделия, состоящего из N элементов, определяется по формуле:

(6.1)

где _i - интенсивность отказов i-гo элемента с учетом всех воздействующих факторов.

Интенсивность отказов показывает, какая доля всех элементов данного типа в среднем выходит из строя за один час работы.

7.3 Расчет показателей надежности проектируемого устройства

Элементы изделия находятся в различных режимах работы, значительно отличающихся от номинальной величины. Это влияет на надежность как изделия в целом, так и отдельных его составных частей. Поэтому для расчета надежности необходимо знать данные о коэффициенте нагрузки К_Н отдельных элементов и о зависимости интенсивности отказов элементов от их электрической нагрузки и температуры окружающей среды:

(6.2)

При разработке и изготовлении элементов предусматриваются определенные, так называемые "нормальные" условия работы, которые приводятся в нормативно-технической документации (ГОСТ, ТУ): температура, относительная влажность, электрический режим, механические нагрузки и т.д.

Интенсивность отказов элементов в нормальных условиях эксплуатации называется нормальной интенсивностью отказов и обозначается _оi.

Интенсивность отказов элементов при эксплуатации в реальных условиях определяется по формуле:

(6.3)

где A_i - поправочный коэффициент интенсивности отказов, учитывающий влияние температуры окружающей среды (Т,С), и электрической нагрузки (К_н):

(6.4)

где K_i, - поправочный коэффициент интенсивности отказов, учитывающий воздействие, главным образом, механических нагрузок (i) и относительную влажность окружающей среды ( g ):

K_i = f(g,j)

Значения поправочных коэффициентов A_i приведены в таблице 6.1. Так как эксплуатацию устройства предполагается производить в условиях лаборатории, Т.е. нормальных, поправочный коэффициент K_i = 1.

Значения коэффициента A_i, коэффициента нагрузки К_Н и температуры Т, а также рассчитанные по вышеприведенным формулам показатели надежности проектируемого устройства приведены в табл. 6.1

Среднее время безотказной работы или наработки на отказ определяется как:

(6.5)

Таким образом:

Т_ср =1/(168,454*10^-6)= 5936,3 часов 1 год

Разрабатываемая установка относится к классу ремонтно-пригодных, поэтому она характеризуется такими критериями, как время восстановления, коэффициент готовности и коэффициент простоя.

Интенсивность отказов и средняя наработка на отказ характеризуют надежность изделия и не учитывают времени, требуемого на его восстановление. Поэтому необходимо рассчитать такие показатели, как время восстановления схемы и коэффициент готовности Кг.

Время восстановления складывается из времени отыскания неисправности t1=1,5ч, времени настройки t2=0,1 ч, и времени проверки t3=0,3ч.

Тв= 1,5+ 0,1+ 0,3=1,9 часа.

Интенсивность восстановления ():

=1/TB(6.6)

получим:

Кг=1/1,9=0,52

Коэффициент простоя рассчитывается по формуле:

Кпр=/(+)(6.7)

Кпр=168,454* 10-6/(168,454-6+0,52)=0,0002

Вероятность безотказной работы в течении времени t определяется соотношением:

Р=ехр(-t/Tср) (6.8)

Составим таблицу зависимости безотказной работы от времени (см. табл. 6.2)

Таблица 6.2 - Зависимость безотказной работы от времени

8. Охрана безопасности и жизнедеятельности

В данном разделе дипломного проекта приводится анализ условий труда в производственном помещении. Этой части дипломного проекта нужно уделить особенное внимание, т.к. при не соблюдении норм, установленных законодательством, возможно нарушение работоспособности и жизнедеятельности рабочих. Поэтому, мы должны определить опасные и вредные производственные факторы, а также степень их опасности на рабочем месте. Так как в работе речь идет о лабораторных установках, здесь рассмотрены общие и частные случаи поведения при проведении лабораторных испытаний.

8.1 Общие требования безопасности

а) Ремонт и обслуживание аппаратуры радиосвязи проводится в порядке текущей эксплуатации.

б) Персонал лаборатории, выполняющий работы по эксплуатации аппаратуры, а также студенты проводящие эксперименты:

· Выполнять правила внутреннего трудового распорядка.

· Соблюдать инструкцию о мерах пожарной безопасности.

· Выполнять только ту работу, которая определена настоящей инструкцией.

· За невыполнение данной инструкции виновные привлекаются к ответственности согласно Правилам внутреннего трудового распорядка или взысканиям, определенным трудовым Кодексом Республики Казахстан.

8.2 Анализ опасных и вредных факторов

К основным вредным и опасным факторам, что влияют на людей работающих в лаборатории можно отнести:

· Плохая освещенность рабочей зоны;

· Повышенные уровни электромагнитных излучений;

· Опасность поражения электрическим током;

· Неудовлетворительные параметры микроклимата рабочей зоны;

· Повышенный уровень шума на рабочем месте;

· Повышенная напряженность электрического поля на рабочем месте;

· Влияние мониторов персональных компьютеров.

8.3 Требования к организации работы

а) При работе в лаборатории кроме настоящих Правил следует руководствоваться и другими действующими правилами по охране труда и техники безопасности.

б) Ответственность за выполнение настоящих Правил возлагается на заведующего лабораторией и руководителя лабораторных исследований.

в) Организация работы по охране труда возлагается на заведующего (руководителя) лабораторией, а по отдельным участкам - на их руководителей.

г) Проведение инструктажа должно быть зарегистрировано в специальном журнале.

д) Помещения лаборатории можно использовать только по их прямому назначению, проведение в них каких - либо других работ не разрешается.

е) Поверхности стен и потолков должны быть гладкими, допускающими легкую очистку их от пыли или "мокрую" уборку помещений.

ж) Полы в лабораторных помещениях покрываются линолеумом или релином.

з) Помещения лаборатории должны освещаться непосредственно прямым естественным светом. Электрическая часть осветительных установок должна удовлетворять требованиям действующих Правил устройства электроустановок (ПУЭ).

и) При эксплуатации приборов и аппаратов необходимо строго руководствоваться правилами (инструкциями), изложенными в техническом паспорте, прилагаемом к приборам и оборудованию заводом - изготовителем.

к) Металлические корпуса всех электроприборов должны быть обязательно заземлены.

л) Регулярно необходимо проверяться исправность электроприборов и электрооборудования. Работа на неисправных электроприборах и электрооборудовании запрещается.

м) При прекращении подачи электрического тока необходимо выключить все электроприборы.

н) При несчастных случаях пострадавший сам (или свидетель происшествия) обязан немедленно сообщить об этом руководству лаборатории.

о) Персонал должен быть обучен оказанию пострадавшим необходимой первой помощи при несчастных случаях. В аптечке первой помощи всегда должны иметься соответствующие медикаменты и перевязочные средства.

п) Помещение лаборатории должно быть просторным и светлым.

р) Лаборатория должна быть снабжена необходимыми приборами и оборудованием.

с) В каждой лаборатории должна быть хорошая вентиляция.

Заключение

В данной работе был изучен материал по данным космической погоды, солнечной активности,а так же отмечена актуальность и связь данной работы с другими научно -исслендовательскими работами.

В результате модернизации полигона отбита был задействован ряд радиофизических и оптических инструментов, для регулярных наблюдений ближнего космоса, при этом предусматривалось предварительная обработка и передача данных в региональный центр данных через интернет.

В ходе данной работы была разработана зеркальная антенна по схеме коссегрена, а так же приемник - радиометр солнечной активности.

По данным всей серии измерений можно сделать следующие выводы.

1. Параметры антенны и облучателя и радиометров РМ-10 и РМ-30 соответствуют расчетам и обеспечивают исследование характеристик радиоизлучения Солнца.

2. На частоте 1 ГГц не наблюдается сложной помеховой обстановки, после добавления в зеркальную антенну малого зеркала.

Список литературы

1. Фрадин А.З. "Антенно-фидерные устройства" - М.: Связь, 1977.-440 с.

2. Кочержевский Г.Н., Ерохин Г.А., Козырев Н.Д. "Антенно-фидерные устройства" - М.: Радио и связь, 1989. - 352 с.

3. Лавров А. С., Резников Г. Б. "Антенно-фидерные устройства. Учебное пособие для вузов" - М.: Советское радио, 1974. - 368 с.

4. Фальковский О.И. "Техническая электродинамика" -М.: Связь, 1978. - 430 с. Справочник по специальным функциям / Под ред. М.Абрамович и И.Стиган. - М. - Л.: Энергия, 1966.- 648 с.

5. Фрадин А.З. "Методические указания по проектированию антенно-фидерных устройств" ЛЭИС.- Л.,1986. -68с.

6. Фрадин А.З." Антенны сверхвысоких частот" - М.: Советское радио, 1957. - 648 с.

7. Воскресенский Д.И. "Антенны и устройства СВЧ" -М.: Советское радио, 1972.- 320 с.

8. Айзенберг Г.З., Белоусов С.П. и др. "Коротковолновые антенны" -М.: Радио и связь, 1985. -536 с.

9. Айзенберг Г. З., Ямпольский В. Г., Терешин О. Н., "Антенны УКВ." - М.: Связь, 1971. В 2-х частях.

10. Драбкин А.Л., Коренберг Е.Б., Меркулов С.Е. / Антенны. 2^ое издание. Москва "Радио и связь" 1995. -130с.

11. Наймушин М.П., Панченко Б.А., Шабунин С.Н, "Проектирование антенных систем СВЧ" - М.: Связь 1993 год 48 с.

12. Драбкин А.Л., Зузенко В.Л., Кислов А.Г., "Антенно-фидерные устройства." - М.: Сов. радио, 1974. 536 стр.

13. Жук М.С., Молочков Ю.Б., "Проектирование антенно-фидерных устройств" - М.: Энергия, 1996 год 648 с.

14. Сазонов Д.М., "Антенны и устройства СВЧ: Учебник для радиотехнических специальных вузов" М.: Высш. шк., 1988. _ 432 с.: ил. ISBN 5_06_001149_6.

15. Барканов Н.А., Бердычевский Б.Е., Верхопятницкий П.Д. и др "Справочник конструктора РЭА: Компоненты, механизмы, надёжность"..;- М.: Радио и связь, 1985 - 384 с., ил. Впер.: 2р. 40000 экз.

16. Лавров А. С., Резников Г. Б. "Антенно-фидерные устройства. Учебное пособие для вузов." - М.: Советское радио, 1974. - 368 с.

17. Зузенко В. А., Кислов А. Г., Цыган Н. Я. "Расчет и проектирование антенн" - Л.: ЛВИКА, 1969.

18. Хмель В. Ф. "Антенны и устройства СВЧ. Сборник задач" - М.: Издательское объединение "Вища школа",1976. - 216 с.

19. Долуханов М.П. "Распространение радиоволн." - М.: Связь, 1972.

Приложение 1

Сокращения

МОН РК - Министерство образования и науки Республики Казахстан,

ИСЗ -искусственный спутник Земли,

КВ - короткие волны

ПЭС - полное электронное содержание,

НЧ -низкочастотная (фильтрация),

КВ -высокочастотная (фильтрация),

МГц -мегагерц (ед. измерения),

НАСА- Национальное аэрокосмическое агентство США,

ЕСА -Европейское космическое агентство,

КА -космический аппарат,

ДПМ -двигатель постоянного тока маршевый,

ОПУ -опорно-поворотное устройство,

СКВТ -синус-косинусный вращающийся трансформатор.

Приложение 2

Информация об использованных микросхемах

Микросхема К176ИЕ5

Представляет собой 15-разрядный двоичный счётчик - генератор секундных импульсов. Микросхема К176ИЕ5 была разработана специально для работы в схемах электронных часов, но находит применение и в других устройствах.

К выводам 9 и 10 подключается кварцевый резонатор частотой f. Типовая частота 32768Гц (215 Гц). Возможно подключение резонатора 16384Гц или внешнего источника импульсов. На буферных выходах 11 и 12 присутствует тактовая частота f.

На выводе 1 формирется частота f/28 (64Гц). При соединении выводов 1 и 2 на вход второго счётчика подается частота f/28, а на его выходах формируются импульсы: вывод 4 - f/214 (2Гц) , вывод 5 - f/215(1Гц). Вывод 3 - установка счётчика в "0".

Условное обозначение:

Микросхема К561ЛЕ5

Ввыпускается в пластмассовом корпусе с двухрядным расположением 14 штыревых выводов.

Для микросхем серий К561 и 564 гарантируется работоспособность при напряжении питания от 3 до 15 В, для КР1561 - от 3 до 18 В. Диапазон рабочих температур микросхем серий К561 от -45 до +85 'С. Аналог К561ЛЕ5 - CD4001A.

В составе К561ЛЕ5 четыре логических элемента "2ИЛИ-HЕ".

К561ЛЕ5 цоколевка

Напряжение питания подается на вывод 14, общий провод подключается к выводу 7.

Таблица истинности

TL082

Сдвоенный операционный усилитель от STMicroelectronics с входными дифференциальными каскадами на полевых транзисторах. Выпускается в корпусах DIP8, SO8 и TSSOP8.

Uпит= +-18 В

Pрасс= 680 мВт

Fmax= 4МГц

Размещено на Allbest.ru