10.2.3 Состав устройства и комплект поставки. Состав устройства и комплект поставки приведен в таблице 17.

Таблица 17 – Состав устройства и комплект поставки

Наименование	Количество, шт.
Микропроцессорный блок	1
Провод заземления 5 м	1
Соединительный кабель	1
Комплект сменных запасных частей:
микросхема ПЗУ с управляющей программой	1
предохранитель 2 А	2
Руководство по эксплуатации	1
Упаковочная тара	1

10.2.4 Требования безопасности. ВНИМАНИЕ! При эксплуатации и проведении технического обслуживания микропроцессорного блока обработки информации строго запрещается:

• покидать рабочее место при работе устройства;

• прикасаться к проводам и корпусу устройства во время работы.

10.2.5 Порядок работы. Порядок работ проводить в следующим порядке:

1. Проверить правильность и качество соединения и соединительных проводов, при необходимости поврежденные провода заменить на исправные.

2. Подать напряжения питания на микропроцессорный блок и систему ЭГПП и проверить работоспособность предлагаемого устройства следующим образом: изменять незначительно уровни высоковольтных напряжений и посмотреть меняются ли показания на цифровом табло прибора.

3. При исправности прибора можно производить снятия показаний, которые проводятся в порядке, изложенных в описании к системе ЭГПП.

Запишите снятые при этом показания микропроцессорного блока обработки информации в фиксированные моменты значений напряжений высоковольтного источника.

4. Отключить источник питания высоковольтных напряжений и низковольтных напряжений от сети переменного тока 220 В.

5. Отключить киловольтметры от сети.

6. Снимите статическое электричество.

7. Измените, в случае необходимости, расстояние между блоками и выполните эксперимент в той же последовательности.

8. Перед уходом убедитесь в том, что все электрические приборы отключены от сети и статическое электричество снято.

11.2.6 Характерные неисправности и методы их устранения приведены в таблице 15.

10.2.7 Условия эксплуатации. Микропроцессорный блок обработки информации ЭГПП храните в закрытых помещениях с естественной вентиляцией при относительной влажности не выше 80 %.

Успехов Вам!

11 РАСЧЕТ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ПРОЕКТИРУЕМОГО МИКРОПРОЦЕССОРНОГО БЛОКА

Современная технология развития производства требует большого числа приборов, следящих за выполнением протекающих процессов и выдающих различную информацию об их протекании.

Одним из таких моментов является измерение параметров различной природы происхождения и моментального получения показаний данного параметра. В данном проекте стоит задача спроектировать устройство, с помощью которого снимают унифицированные сигналы с первичного преобразователя электрогидродинамического преобразователя плотности (ЭГПП), с помощью которого определяют плотность диэлектрических веществ. Данное проектируемое устройство должно выполнить над ними определенные математические вычисления и выдавать по соответствующей кривой, зашитой в памяти, окончательный результат величины плотности вещества, находящегося в ЭГПП в процессе работы.

Устройство обработки информации и вывода ее окончательного результата на цифровое табло представляет собой совокупность ряда компонентов, каждый из которых выполняет определенные операции.

Из вышеизложенных соображений следует необходимость разработки подобного прибора, и на основе проведенных расчетов эффективности данная система найдет своего покупателя и разрабатываемый проект будет иметь спрос на рынке потребителя.

Неотъемлемой частью данного прибора будет являться вид конечного результата измерений. Наиболее удобна, для восприятия, цифровая форма. В разработанном приборе сигнал автоматически обрабатывается и выдается на табло в цифровом виде.

В рассматриваемой системе ЭГПП ранее был установлены два микроамперметра, которые выдавали значение токов, по которым с помощью экспериментальных кривых определяют плотность, т.е. обработка сигналов не производилась.

Замена микроамперметров микропроцессорным блоком позволит:

• получить необходимую точность измерений плотности;

• сократить время обработки результата;

• упростить работу системы в целом;

• выдавать результат в цифровой форме;

• значительно сократить затраты на создание всей системы;

• уменьшить габаритные размеры системы.

Необходимость обработки случайных и стандартных сигналов произвольной формы и выдача результата в понятной цифровой форме возникает в процессе исследования физических и химических параметров веществ в процессе проведения лабораторных и промышленных работ. Для сравнения с проектируемым прибором для обработки сигналов является микропроцессорный блок обработки информации с поляризационного низконапорного преобразователя импульсных расходов. Хотя данный прибор используется в другой системе и выполняет другую задачу, но он выполнен по аналогичной схеме, уступает проектируемому прибору по некоторым электрическим параметрам и схемотехническим решениям.

Проектируемый прибор при необходимости можно использовать в любой лабораторной или промышленной системе, только необходимо зашить необходимую управляющую программу в постоянное запоминающее устройство прибора. Данный прибор можно подключить к любой управляющей ЭВМ, только необходимо нарастить аппаратную часть прибора. Таким образом, он является универсальным. Сравниваемый вариант обладает теми же возможностями и его можно также использовать в системе ЭГПП.

Т.к. сравниваемые варианты выполняют одну и ту же задачу, то выбор наиболее эффективного варианта должен осуществляться по критерию «минимум затрат». Учитывая отсутствие точных данных о распределение затрат по годам расчетного периода, а также неразовый характер выпуска микропроцессорных блоков обработки информации, оценка эффективности создания и использования проектируемого микропроцессорного блока должна производиться по методу, руб.

(33)

где - норма реновации, исчисленная с учетом фактора времени для периода производства новых средств труда.

Исходные данные для расчета приведены в таблице 18 (цифры условные).

Таблица 18 – Исходные данные

Наименование показателей	Условное обозначение	Значение показателей по вариантам
		сравниваемый	проектируемый
Длительность проведения НИР и ОКР, годы	T		3
Производственные затраты на проведение НИР и ОКР, руб.
1-й год	Кпп1		5000
2-й год	Кпп2		3000
Среднегодовая остаточная стоимость используемых основных производственных фондов, руб.	Кпп		27000
Годовой объем производства (использования) приборов, шт.	N	200	200
Срок производства, годы	Тпр	2	2
Срок службы, годы	Тсл	10	10
Цена сравниваемого варианта, руб.	Ц1	1750
Число обслуживающего персонала, чел.	Чобс	1	1
Часовая заработная плата обслуживающего персонала, руб./ч	Sч	12	12
Время обслуживания прибора в течении года, ч	Тобс	2000	1800
Годовой фонд времени работы прибора, ч	Тд	2000	1800
Процент дополнительной заработной платы	Ндоп	10	10
Процент отчислений в органы социального страхования	Нсс	14	14
Процент транспортно-заготови-тельных расходов	Нт-з	7	7
Процент цеховых расходов	Нц	150	150

Продолжение таблицы 18

Наименование показателей	Условное обозначение	Значение показателей по вариантам
		сравниваемый	проектируемый
Процент общезаводских расходов	Ноз	60		60
Процент внепроизводственных расходов	Нвн	3		3
Норма амортизационных отчислений, %	На	13,4		13,4
в том числе на капитальный ремонт	Нкр	2,2		2,4
Потребляемая мощность прибора, Вт	W	10		16
Тариф на электроэнергию, руб./кВтч	Sэл	0,2		0,2
Процент затрат на текущий ремонт	Нтр	5		5

Стоимостная оценка затрат – это затраты на реализацию сравниваемых вариантов за расчетный период включает затраты на производство микропроцессорных блоков включает затраты на производство данных блоков и их использование, и определяются по формуле, руб.

(34)

Совокупные затраты, связанные с проектированием и созданием проектируемого микропроцессорного блока, отражает величина З_П, определяемая на годовой объем его использования по формуле, руб.

(35)

Т.к. предпроизводственные затраты распределены по времени (смотреть таблицу 18), то они должны приведены по фактору времени к расчетному году

(36)

Изготовление нового микропроцессорного блока обработки информации возможно на имеющемся оборудовании. Среднегодовая остаточная стоимость использованных основных производственных фондов изготовителя составляет при этом 27000 руб.

Расчет себестоимости проектируемого микропроцессорного блока производится точным методом по основным статьям калькуляции. Результаты расчета прямых статей калькуляции приведены в таблицах 19 и 20.

Статьи калькуляции себестоимости проектируемой РЭА на сырье и материалы вычисляются по следующей формуле, руб.

(37)

где m_i – норма расхода i-го вида материала на изготовление проектируемого изделия, кг;

Ц_i – цена 1 кг i-го вида материала, руб./кг;

m_{i отх} – величина возвратных отходов i-го вида материала, кг;

Ц_{i отх} – цена 1 кг возвратных отходов i-го вида материала, руб./кг;

I=1,...,n – наименование (перечень) видов материалов на изготовление единицы изделия.

Результаты расчета статей калькуляции себестоимости на сырье и материалы на единицу продукции сведены в таблицу 19.

Таблица 19 – Расчет затрат на сырье и основные материалы

Материалы	Профиль, сорт, марка, размер	Норма расхода, кг		Цена за единицу, руб.	Сумма на изделие, руб.
		на деталь	на изделие
Сталь	Д16Т	-	0,6	25	15
Провод монтажный	МГШД-0,9	-	0,1	60	6
Трубка, м	ПВХ	-	0,3	5	1,5
Стеклотекстолит	СФ-2Н-50Г	-	0,2	50	10
Итого:					32,5
Транспортно-заготовительные расходы					2,3
Всего:					34,8

Статьи калькуляции себестоимости проектируемой РЭА на покупные комплектующие изделия, полуфабрикаты и услуги кооперативных предприятий вычисляются по следующей формуле, руб.

, (38)

где N_j – норма расхода j-го комплектующего изделия, шт;

Ц_j – цена единицы j-го комплектующего изделия, руб./шт.;

j=1,...,m – перечень покупных изделий и полуфабрикатов на единицу изделия.

Результаты расчета статей калькуляции себестоимости на покупные комплектующие изделия, полуфабрикаты и услуги кооперативных предприятий на единицу продукции сведены в таблицу 20.

Таблица 20 – Расчет затрат на покупные комплектующие изделия и полуфабрикаты

Покупные изделия и полуфабрикаты			Количество на РЭА		Цена за единицу, руб./шт.		Сумма на РЭА, руб.
Наименование	техническая характеристика
Микросхемы	серия КР1533		10		3		30
	серия КС573		1		4		4
	серия КР537		1		4		4
	серия К1113		2		9		18
	процессор Z-80		1		15		15
	прочие		4		4		16
Конденсаторы	разные		26		0,5		13
Резисторы	МЛТ-0,125		56		0,1		5,6
Индикаторы	АЛС324		8		3		24
Разъемы	разные		5		3		15
Транзисторы	КТ502		8		0,5		4
Прочее							20
Итого:								168,6
Транспортно-заготовительные расходы								11,8
Всего:								180,4

Статьи калькуляции себестоимости проектируемой РЭА на основную заработную плату производственных рабочих определяется по формуле, руб.

(39)

где  - коэффициент, учитывающий премию за качество;

t_l – норма времени изготовления изделия по l-му разряду, нормо-ч;

S_l – часовая тарифная ставка рабочего l-го разряда, руб./нормо-ч.

Результаты расчета статей калькуляции себестоимости на основную заработную плату производственных рабочих на единицу продукции сведены в таблицу 21.

Таблица 21 – Расчет основной заработной платы производственных рабочих

Наименование технологической операции	Средний разряд работы	Норма времени нормо-ч	Часовая тарифная вставка, руб./нормо-ч	Тарифная заработная плата, руб.
Фотографическая	4	6,0	10,5	63
Фрезерная	3	6,8	9,1	61,9
Гальваническая	3	3,0	8,1	24,3
Штамповочная	3	0,5	9,3	4,7
Слесарная	3	5,5	9,6	52,8
Сборочная	3	1,6	11	17,6
Монтажная	3	7,2	12	86,4
Регулировочная	4	0,3	13	3,9
Итого:				314,6
Доплаты за качество, руб.				20
Основная заработная плата, руб.				334,6

Остальные статьи калькуляции составляются из: дополнительной заработной платы производственных рабочих, отчислений на социальное страхование производственных рабочих, цеховых расходов, общезаводских расходов и внепроизводственных расходов. Проведем расчет для вышеприведенных статей калькуляции.

Дополнительная заработная плата производственных рабочих

(40)

где Н_д – норматив дополнительной заработной платы, %.

Отчисления на социальное страхование производственных рабочих

(41)

где Н_с.с – норматив отчислений на социальное страхование, %.

Цеховые расходы

(42)

где Н_ц – норматив цеховых расходов, %.

Общезаводские расходы

(43)

где Н_оз – норматив общезаводских расходов, %.

Внепроизводственные расходы

(44)

где Н_вн – норматив общезаводских расходов, %;

P_т – стоимость тары, используемой для упаковки единицы продукции, руб.;

P_т – затраты на транспортировку единицы продукции, руб.

Рассчитанные статьи калькуляции себестоимости (формулы 40-44) проектируемого прибора сведем в таблицу 22.

Таблица 22 – Калькуляция себестоимости проектируемого прибора

Статья калькуляции	Сумма, руб.
1 Сырье и материалы	34,8
2 Покупные комплектующие изделия и полуфабрикаты	180,4
3 Основная заработная плата производственных рабочих	334,6
4 Дополнительная заработная плата производственных рабочих	33,5
5 Отчисления на социальное страхование	36,8
6 Цеховые расходы	501,9

Продолжение таблицы 22

Статья калькуляции	Сумма, руб.
7 Общезаводские расходы	200,8
8 Внепроизводственные расходы	90
Итого:	1412,8

С учетом проведенных выше расчетов совокупные затраты на стадии создания микропроцессорного блока обработки информации на годовой объем его использования по формуле 35 составляет

З_п2 = 1412,8200+0,1(8800+27000) = 286140 руб (45)

Затраты на стадии производства для сравниваемого варианта определяется совокупностью цены на годовой объем использования

З_п1 = Ц₁N = 1750200 = 350000 руб (46)

Расчет сопутствующих капитальных вложений производится по следующей формуле и по нормативам единовременных затрат на транспортировку, установку и монтаж оборудования [ , приложение 6]

К^/ = К_д+К_тр+К_м+К_зд+К_э+К_иф, (47)

где К_д – единовременные затраты на демонтаж ранее установленного оборудования, %;

К_тр – затраты на доставку РЭА к месту эксплуатации, %;

К_м – затраты на установку, монтаж и наладку, %;

К_зд – затраты на строительство или реконструкцию здания, на необходимые производственные площади и другие элементы основных фондов, связанных с использованием проектируемой РЭА, %;

К_э – затраты на предотвращение отрицательных экологических и других последствий, %;

К_иф – затраты на создание социальной инфраструктуры, если это связано с дополнительными затратами, %.

При установке проектируемого микропроцессорного блока обработки информации в лабораторной или промышленной системе будут производиться затраты на доставку к месту эксплуатации, на демонтаж ранее установленного оборудования и затраты на установку, монтаж и наладку. С учетом [ , приложение 6] принимаем для

К_тр = 4 %; К_д = 2 % и К_м = 10 %

Тогда сопутствующие капитальные вложения с учетом вышеперечисленных затрат и затрат на стадии производства для проектируемого прибора и сравниваемого варианта равны

(48)

(49)

Годовые текущие эксплутационные издержки потребителя (без учета амортизационных отчислений на реновацию микропроцессорных блоков) на годовое количество их использования включает в себя: заработную плату обслуживающего персонала, амортизационные отчисления на капитальные ремонты, амортизационные отчисления от сопутствующих капитальных вложений, затраты на потребляемую электроэнергию, затраты на потребляемую электроэнергию и затраты на текущий ремонт. Расчет вышеприведенных затрат производится по формулам [ , таблица 3.15]:

• заработная плата обслуживающего персонала, руб.

(50)

где Ч_обс – численность обслуживающего персонала, чел.;

t_обс – время, затрачиваемое на обслуживание устройства, ч/год;

S_ч – средняя почасовая заработная плата обслуживающего персонала, руб./ч;

• амортизационные отчисления на капитальный ремонт прибора, руб.

(51)

где Ц_л – лимитная цена новой техники, руб.;

Н_кр – норма амортизации на капитальный ремонт, установленная для данной группы основных фондов, %;

• амортизационные отчисления от сопутствующих капитальных вложений, руб.

(52)

где К^/ - сопутствующие капитальные вложения, руб.;

Н_а – общая норма амортизации, %.

• затраты на потребляемую электроэнергию, руб.

(53)

где W_у – потребляемая мощность токоприемников энергии, кВт;

Т_д – действительный фонд времени работы изделия, ч/год;

S_эл – тариф за электроэнергию, руб./кВт.

• затраты на текущий ремонт, руб.

(54)

где Н_тр – норматив затрат на текущий ремонт, %;

К_потр – капитальные вложения потребителя, руб.

По формулам 50-54 рассчитываем годовые текущие издержки потребителя для сравниваемого варианта и проектируемого прибора, результаты вычислений сведем в таблицу 23.

Таблица 23 – Расчет годовых текущих издержек потребителя

Составляющие годовых текущих издержек	Сумма издержек по вариантам, руб./год
	сравниваемый вариант	проектируемый вариант
1 Заработная плата обслуживающего персонала
2 Амортизационные отчисления на капитальный ремонт приборов
3 Амортизационные отчисления от сопутствующих капитальных вложений
4. Затраты на потребляемую электроэнергию
5 Затраты на текущий ремонт
Итого:	62804	54400

Годовые затраты потребителя по сравниваемым вариантам вычисляются по следующей формуле

(55)

где И_гп – сумма годовых текущих издержек потребителя, руб.

Используя формулы 45, 46, 48, 49 и результаты таблицы 23 по формуле 55 вычислим годовые затраты потребителя по сравниваемым вариантам:

• для сравниваемого варианта

• для проектируемого варианта

Затраты за расчетный период по сравниваемым вариантам при сроке производства микропроцессорного блока обработки информации 2 года, сроке их эксплуатации 10 лет, используя формулу 33, равны

Из соотношения затрат лучшим следует признать проектируемый, т.к. при тождестве основного полезного результата он требует меньше затрат на достижение этого результата.

Экономия совокупных затрат за расчетный период от создания и использования проектируемого микропроцессорного блока обработки информации составляет

З = З_т1-З_т2 = 3090388-2594503 = 495885 руб. (56)

Основные технико-экономические показатели по сравниваемым вариантам для одного экземпляра прибора приведены в таблице 24.

Таблица 24 – Технико-экономические показатели

Наименование показателей	Сравниваемые варианты
	базовый	проектируемый
1 Технико-эксплутационные
- частота работы процессора, МГц	2,8	3,2
- напряжения питания, В	+5, 15	+5, 15
- потребляемая мощность, Вт	10	16
- разрядность индикатора	6	8

Продолжение таблицы 24

Наименование показателей	Сравниваемые варианты
	базовый	проектируемый
- объем программы, Кбайт	2	8
- габаритные размеры, мм	15014070	16011040
2 Экономические
2.1 Стоимостная оценка затрат
- стоимостная оценка совокупных затрат на создание устройства, руб.	1750	1412,8
- сопутствующие единовременные затраты, руб.	280	228,19
- текущие затраты потребителя, руб.	314,02	272
- годовые затраты потребителя, руб.	694,44	583,01
2.2 Экономия за расчетный период		111,43

Вывод. Таким образом, использование данного спроектированного микропроцессорного блока обработки информации обеспечивает моментальное показание плотности диэлектрического вещества, находящегося в системе ЭГПП в процессе эксплуатации, и экономии затрат в процессе эксплуатации по сравнению с аналогом 111,43 руб. для одного экземпляра.

12 ОСНОВЫ БЕЗОПАСНОСТИ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ

12.1 Охрана труда

Повышение эффективности производства, его интенсификация неразрывно связаны с созданием здоровых и безопасных условий труда.

Разработанное устройство микропроцессорный блок обработки информации, работающие совместно с электрогидравлическим преобразователем плотности (ЭГПП), предназначено для мгновенного определения плотности диэлектрических смазочных веществ. В таких условиях на человека могут оказывать влияние различные вредные факторы, что может негативно отразиться на его настроении, работоспособности и самочувствии в целом.

До внедрения данного устройства обслуживанием ЭГПП занималось несколько человек, которые работали вплотную с данной установкой, которая содержала измерительные приборы и работала с высокими напряжениями, которые могли неблагоприятно повлиять на здоровье людей. С помощью данных измерительных приборов, используя простые математические вычисления определяют плотность вещества. Перенос данных измерительных приборов на расстояние в благоприятные условия труда влечет за собой увеличение погрешности результата. После внедрения микропроцессорного блока обработки информации, который может располагаться на большом расстоянии от ЭГПП, это означает, что данный микропроцессорный блок может располагаться в более благоприятных условиях и обслуживает данную систему один человек. Со своей стороны микропроцессорный блок обработки информации с ЭГПП не оказывает ни каких вредных воздействий на состояние здоровья человека.

Работы по обслуживанию системы относятся к категории легких работ категории I по таблице 25 и в соответствии формулой [ , страница 30].

Таблица 25 – Перечень категорий тяжести труда

Индекс категории тяжести труда	Средняя величина биологически важных факторов	Интегральная количественная оценка тяжести труда Ит
I	До 1,0	До 18
II	1,1...2,0	19,7...33,0

Продолжение таблицы 25

Индекс категории тяжести труда	Средняя величина биологически важных факторов	Интегральная количественная оценка тяжести труда Ит
III	2,1...3,0	34,4...45,0
IV	3,1...4.0	45,7...53,0
V	4,1...5,0	53,9...58,5
VI	5,1...6,0	58,9...60,0

Следовательно, выбираем оптимальные нормы параметров микроклимата в соответствии с ГОСТ 12.1.005-88 (Таблица 26).

Таблица 26 – Оптимальные условия параметров микроклимата

Норма	Период года	Температура, C	Относительная влажность, %	Скорость движения воздуха, м/с
Оптимальная	Холодный	20-23	40-60	0,2
	Теплый	22-25	40-60	0,2

Оператор будет находится в лаборатории, независящей от шума, вибрации, пыли и газа, с заземленным оборудованием и хорошо проветриваемой, и имеющей внутренний объем V_п = 60 м³ (453).

12.1.1 Обеспечение вентиляции помещения. Для вентиляции такого помещения будет достаточно одного кондиционера. Он обеспечивает требуемую кратность воздухообмена

(57)

где L_в – количество воздуха, поступающего в помещение, м³/ч;

V_п – объем помещения , м³.

По ГОСТу L_в = 2030 м³/ч, следовательно n = 0,330,5 ед./ч.

Т. к. в помещении возможно тепловыделение от оборудования, то удаление тепла, происходящее опять таки через кондиционер, накладывает и еще одно условие

, (58)

где Q_изб – избыточное тепло, Дж;

С_в = 0,24 Дж/кг К – теплоемкость воздуха;

t_вых – температура воздуха выходящего из помещения, ^оС;

t_вх – температура входящего (поступающего) воздуха, ^оС;

_в = 1,206 кг/м³ – удельная масса проточного воздуха

Тепло, выделяемое осветительными установками:

Q_осв = 860Р_освcos() ,

где Р_осв – мощность осветительных установок, кВт;

 - коэффициент полезного действия перевода электрической энергии в тепловую (для кондиционеров  = 0,4);

 - коэффициент полезного действия одновременности работы оборудования в помещении (если работает вся аппаратура  = 1);

cos() = 0,7  0,8.

Тепло, выделяемое человеком

Q_л = q – q_исп ,

где q – тепловыделение человека для категории Iа, Дж/с;

q_исп – тепло, затраченное на испарение тела, Дж/с.

При оптимальном микроклимате, в помещении производительность труда и комфортность увеличивается, снижается заболевание рабочих.

12.1.2 Выбор типа и расположения освещения. Правильно организованное освещение создает благоприятные условия труда, повышает работоспособность и производительность. Нормирование естественного и искусственного освещения осуществляется СНиП 11-4-79 в зависимости от характера зрительной работы.

Для работы заданной точности рекомендован разряд зрительной работы 3.

Существуют следующие типы освещения это естественное, искусственное и комбинированное; они в свою очередь делятся на рабочее, дежурное, охранное.

Естественное освещение по своему спектральному составу является наиболее приемлемым. При естественном освещении свет через световые проемы (окна) должен падать с левой стороны для предотвращения утомления глаз равномерного распределения светового потока. Так как доступ к устройству необходим и днем и в ночное время суток, то необходимо дополнительное освещение. Подходит дежурное освещение.

Рассмотрим дежурное освещение. В качестве источников света используют лампы накаливания и газоразрядные лампы. Основными характеристиками источников света являются номинальное напряжение, потребляемая мощность, световой поток, удельная световая отдача и срок службы.

Требуются такие лампы, у которых срок службы был бы максимально возможным. Т.к. люминесцентные лампы (ЛЛ) имеют более длительный срок службы (10000 ч), чем лампы накаливания (1000 ч), и большую световую отдачу 750 лм/Вт и 20 лм/Вт, соответственно, а также малую яркость светящейся поверхности и лучший спектральный состав света, то для расчета выбираем именно их. Недостатками ЛЛ является их мерцание, наличие дополнительных элементов, однако этим можно пренебречь.

Различают несколько типов ЛЛ в зависимости от спектрального состава света. Так как работа оператора не связана с цветоразличениями, то можно взять как наиболее экономичные лампы белые (ЛБ).

Расчет системы освещения сводится к выбору вида освещения, определению типа и числа светильников. Наиболее простыми методами расчета систем освещения являются методы расчета по световому потоку и удельной мощности.

По ГОСТу освещенность рабочего места светильниками общего назначения ЛЛ для оператора должна быть в пределах 50 лк. Нормируемая минимальная освещенность

(59)

где F_л – световой поток одной лампы, лм;

n – число ламп в помещении;

 - коэффициент использования светового потока, то есть доля светового потока всех ламп, падающих на освещаемую поверхность;

z – коэффициент неравномерности освещения;

S = АВ – площадь пола освещаемого помещения, м²;

К – коэффициент запаса, учитывающий снижение освещенности в процессе эксплуатации (загрязнение светильников, старение ламп).

По ГОСТу для ЛЛ с потребляемой мощностью 40 Вт (плафоны потолочные для общего освещения закрытых сухих помещений) световой поток F_л = 424 лм для ЛБ и светоотдача 12 лм/Вт.

Т.к. в помещении, где будет сидеть оператор малы выделения, загрязняющие светильники, то коэффициент запаса К принимают равным 1,5. Коэффициент  - это отношение полезного светового потока, достигающего освещаемой поверхности, к полному световому потоку в помещении. Значение коэффициента  зависит от коэффициента отражения стен _с и _п – потолки, а так же показателя помещения 

, (60)

где H_р – высота подвеса светильников над рабочей поверхностью.

При высоте потолка h_пот = 3 м и высоте расположения микропроцессорного измерительного блока h_ст = 1 м

H_р = h_пот -h_ст = 3-1 =2 м

При светлых тонах стен и потолка принимаем _с = 0,5, _п = 0,7.

Отсюда

Определяем по ГОСТу  = 0,39.

Обычно коэффициент неравномерности освещения z для люминесцентных ламп принимают равным 0,9.

Определив все коэффициенты и подставив их в формулу 59 для определения нормируемой минимальной освещенности можно найти число ламп

Из равенства видно, что достаточно 6 люминесцентных ламп, чтобы обеспечить нормальное освещение. Для шести ламп Е = 343,4 лк.

При установке шести ламп в два ряда необходимое расстояние между ними в одном ряду приблизительно должно быть L_л = 1,25 м. Расстояние от лампы до стены составит L_ст = 1 м. Расстояние между рядами составит 1 м, при условии, что длина лампы 1 м, и расстояние от лампы до стены 1 м.

В соответствии с расчетами устанавливаем десять люминесцентных ламп, устанавливаем их в два ряда в требуемое помещение, стены которого окрашиваем в светлые тона.

12.1.3 Электробезопасность. Для питания проектируемой системы используется напряжение 220 В с частотой 50 Гц. ГОСТ 12.1.038-82 устанавливает предельно-допустимые уровни напряжений прикосновения и токов, протекающих через тело человека, предназначенные для проектирования способов и средств защиты людей при взаимодействии с электроустановками производственного и бытового назначения постоянного и переменного тока с частотой 50 Гц. Т.о. наша система относится к системам с допустимым напряжением до 1000 В.

В проектируемой системе отсутствуют открытые токоведущие части. Поражение электрическим током возможно только в случае неисправности аппаратуры и питающих кабелей. Таким образом для защиты от поражения электрическим током предусмотрено:

1. Наличие заземления корпусов источников питания

2. Недоступность токоведущих частей.

3. Маркированные розетки и разъемы.

4. Предусмотрен аварийный рубильник для выключения всего электропитания.

5. Защита от перенапряжения.

12.1.4 Пожарная безопасность. Несовершенство конструкции и неправильность эксплуатации приборов и электрооборудования приводит к пожару или взрыву.

Согласно НПБ 105-95 помещения по пожаро– и взрывобезопасности подразделяются на пожароопасные и взрывоопасные. Согласно НПБ 105-95 электрические установки разделяют по пожароопасным ( П-I, П-II ) и взрывоопасным ( В-I и В-II ) зонам. Пожарные зоны подразделяются на четыре класса, а взрывоопасные на шесть классов. В соответствии с классом пожаро- и взрывоопасных участков подбирается соответствующее электрооборудование.

Лаборатория, где установлен проектируемый микропроцессорный блок и другое электронное и измерительное оборудование, относится по пожаробезопасности и взрывобезопасности к категории Д, т.е. является безопасным для жизнедеятельности человека. Опасность пожара и взрыва возникает только тогда, когда нарушаются определенные требования по пожаробезопасности и взрывобезопасности, составленные для данного типа исследовательских и научных лабораторий.

12.2 Повышение устойчивости микропроцессорного блока к поражающим факторам

На микропроцессорный блок обработки информации с ЭГПП могут оказывать влияние различные факторы, которые могут ухудшить работу данного прибора или полностью вывести его из строя. Поэтому необходимо, прежде всего, рассмотреть основные поражающие факторы воздействия на промышленные объекты. К ним относятся:

- ударная волна;

- световое излучение;

- проникающая радиация;

- электромагнитный импульс.

Действие поражающих факторов на людей и объекты (в частности, промышленные) происходит не одновременно и различается по длительности воздействия, характеру и масштабам поражения.

12.2.1 Ударная волна. Ударная волна распространяется в воздухе, в воде или в грунте, и ее скорость обычно в несколько раз превышает скорость звука.

Основными же параметрами ударной волны, характеризующими ее разрушающее и поражающее действие, считаются: избыточное давление во фронте ударной волны, давление скоростного напора, продолжительность действия волны (длительность фазы сжатия) и скорость продвижения фронта ударной волны. Действие ударной волны может привести к смещению оборудования или частичному и полному инерциальному разрушению оборудования.

1) Смещение оборудования. Для электронного оборудования, быстро обтекаемых ударной волной (электронные шкафы, тумбы, пульты, блоки и др.), наибольшую опасность представляет скоростной напор воздуха, движущийся за фронтом ударной волны. Давление скоростного напора Р_ск зависит от избыточного давления Р_ф, которое определяется по формуле, кПа

(61)

При воздействии скоростного напора на объект возникает смещающая сила Р_см , которое может вызвать: смещение оборудования относительно основания (фундамента) или его отбрасывания; опрокидывание оборудования; ударные перегрузки, т.е. мгновенное инерционное разрушение элементов оборудования.

Смещение оборудования, вызываемое действием ударной волны, может привести к слабым, а в ряде случаев и средним разрушениям. Степень разрушения оборудования резко повышается, если оно отбрасывается на какое-то расстояние, сопровождается ударами о другие предметы и вызывает дополнительные разрушения. Оборудование (электронные шкафы, тумбы, пульты, блоки и др.) сдвинется со своего места, если смещающая сила Р_см будет превосходить силу трения F_тр и горизонтальную составляющую силу крепления Q_г.

При избыточном давлении ударной волны Р_ф > 30 кПа помещение, в котором используется микропроцессорный блок обработки информации, получит средние разрушения. Поэтому микропроцессорный блок также должен выдерживать избыточное давление не менее 30 кПа, чтобы, при необходимости, можно было возобновить работу системы, включающей микропроцессорный блок, после восстановления здания цеха. При этом давление скоростного напора Р_ск , из [ , страница 77], должно быть не менее 3 кПа.

Определим предельное значение избыточного давления, не вызывающее смещение микропроцессорного блока относительно металлического основания Р_{ф lim см} .

Длина блока а = 0,150 м, ширина b = 0,110 м, высота h = 0,045 м, масса m = 0,850 кг.

Определяем предельное значение скоростного напора, не приводящее к смещению блока, по формуле

(62)

где f – коэффициент трения корпуса блока по металлу, f = 0,3;

g – ускорение свободного падения, м²/с.

С_х – коэффициент аэродинамического сопротивления. Для микропроцессорного блока в форме параллелепипеда С_х = 1,3 [ , таблица 8.4.].

Тогда

Па

По формуле (61) найдем Р_{ф lim см}  0,15 кПа.

Р_{ф lim см}  30 кПа, следовательно микропроцессорный блок нужно закрепить. Можно установить его на резиновое основание или прикрепить к блоку резиновые ножки. Так же можно закрепить болтами.

Найдем суммарное усилие болтов на срез. Чтобы блок не сдвинулся с места необходимо, чтобы выполнялось неравенство

Р_см  mgh+ Q_г

Т.к. Р_см = С_хbhP_ск , получаем

С_хbhP_ск  mgh+ Q_г ,

30,024  Q_г

Значит при усилии болтов Q_г > 38,5 Н блок не сдвинется с места после оказанного на него избыточного давления ударной волны в 30 кПа.

2) Инерциальное разрушение оборудования. Для оборудования, измерительных приборов и аппаратуры, имеющих чувствительные элементы, опасными будут большие ускорения, приобретаемые этими элементами при действии ударной волны. Обладая определенной массой и упругостью (при установке их на амортизаторах), элементы прибора приобретают инерционные силы, которые могут привести к внутренним повреждениям схемы (отрыву припаянных элементов, разрыву соединительных проводов, разрушению хрупких элементов). Инерциальные разрушения могут приравниваться к сильной степени разрушений.

Для оценки устойчивости прибора к инерциальным разрушениям при действии избыточного давления и скоростного напора определяется избыточное лобовое сопротивление, Па

, (63)

где n – допустимая ударная перегрузка.

Для наземной аппаратуры n = 15 м/с².

Получаем

По графику [ , рис. 8.6.] находим избыточное давление Р_{ф lim инерц} = =13500 Па.

При Р_ф = 13,5 кПа блок получит средние разрушения от инерциальных нагрузок. Чтобы избежать разрушения необходимо установить на блок дополнительные амортизаторы (резиновые подкладки, пружины и др.).

12.2.2 Световое излучение. Поражающее действие светового излучения характеризуется световым импульсом, т.е. отношением количества световой энергии к площади освещенной поверхности, расположенной перпендикулярно распространению световых лучей. Световой импульс зависит от мощности и вида взрыва, расстояния от центра взрыва и ослабления светового излучения в атмосфере, а также, от экранирующего действия дыма, пыли, растительности, неровности местности и т.д.

Для уменьшения вероятности возгорания прибора под воздействием светового импульса окрашено в светло-серые тона и корпус изготовлен из металла.

12.2.3 Радиация. Воздействие проникающей радиации на производственную деятельность предприятий проявляется главным образом через ее действие на людей, материалы и приборы, чувствительные к радиации.

Способность изделий выполнять свои функции и сохранять характеристики и параметры в пределах установленных норм во время и после воздействия ионизирующих излучений называется радиационной стойкостью.

Радиационная стойкость радиоэлементов колеблется в большом диапазоне потоков нейтронов и экспозиционных доз гамма-излучений.

Проходя через элементы радиоэлектронной аппаратуры, поток гамма квантов создает в них свободные носители электрических зарядов- электроны и ионы. В результате этого повышается проводимость материалов, увеличивается утечка тока и снижается сопротивление, в газоразрядных приборах уменьшается напряжение зажигания. Эти изменения существуют несколько секунд, вызывая временный отказ в работе аппаратуры. Но в ряде случаев они могут надолго вывести аппаратуру из строя (короткие замыкания, пробои и др.).

При облучении потоком нейтронов в радиодеталях происходят необратимые процессы, и аппаратура выходит из строя.

Под действием гамма излучения ухудшаются также диэлектрические свойства изоляционных материалов, возникают токи утечки.

Для стабильной работы системы необходимо чтобы выполнялось неравенство

К_з  К_осл , (64)

где К_з – коэффициент защиты;

К_осл – коэффициент ослабления.

Коэффициент ослабления

где D_{ ожид} – ожидаемая доза гамма излучения, Р. D_{ ожид} =10⁶ Р;

D_эл – радиационная стойкость микросхем, как наиболее чувствительных к воздействию гамма излучения, Р. D_ = 10⁵ Р, [ , 11.2].

Значит, коэффициент защиты должен быть не менее 10.

Коэффициент защиты

К_з = К_сист  К_экр, (65)

где К_сист – коэффициент защиты системы. Для здания цеха К_сист = 6, [ , приложение 6];

К_экр – коэффициент защиты защитного экрана.

Отсюда

Найдем толщину защитного экрана, [ , стр. 116]

,

где d – слой половинного ослабления. Выбираем экран из свинца: d = 2 см, [ , приложение 11].

При наличии экрана из свинца толщиной 0,45 см система может подвергнутся воздействию проникающей радиации с экспозиционной дозой гамма излучения 10⁶ Р, без негативных последствий для работоспособности блока.

12.2.4 Электромагнитный импульс. Электромагнитный импульс (ЭМИ) способен мощные импульсы токов и напряжений в проводах и кабелях воздушных и подземных линий связи, сигнализации, управления, электропередачи, в антеннах радиостанций и т.п.

Особенностью ЭМИ как поражающего фактора является его способность распространять на десятки и сотни километров в окружающей среде и по различным коммуникациям (сетям электро- и водоснабжения, проводной связи и т.п.). Поэтому ЭМИ может оказать воздействие там, где ударная волна, световое излучение и проникающая радиация теряют свое значение как поражающие факторы.

Одним из методов защиты радиоэлектронных систем от действия сильного электромагнитного излучения является применение металлических экранов. Они отражают электромагнитные волны и гасят высокочастотную энергию. Через систему заземления ток, наведенный ЭМИ, стекает в землю, не причинив вреда электронной аппаратуре, находящейся внутри шкафов или коробов.

Для защиты от ЭМИ широко используют разрядники, устанавливаемые на входы и выходы аппаратуры, в воздушные и подземные линии связи и электроснабжения. Основные функции защитного разрядника – разомкнуть линию или отвести энергию для предотвращения повреждения в защищаемом оборудовании.

Для радиоэлектронной аппаратуры, установленной в помещении и не имеющей антенных устройств, основную опасность представляет импульс, прошедший по цепи питания. Для защиты аппаратуры могут быть установлены плавкие предохранители и защитные входные приспособления, которые представляют собой различные релейные или электронные устройства, реагирующие на превышение тока ли напряжения в цепи. Наиболее эффективны указанные устройства с применением плавких предохранителей.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

(обязательное)

Конструкторские документы

Содержание

1. Перечень элементов на микропроцессорный блок обработки информации с ЭГПП. УИТС.411711.023 ПЭ3

2. Спецификация на модуль микропроцессора. УИТС.411719.023

3. Спецификация на микропроцессорный блок обработки информации. УИТС.411711.023

4. Перечень элементов на высоковольтный усилитель напряжения с умножителем напряжения. УИТС.436000.033 ПЭ3

5. Структурная схема микропроцессорного блока обработки информации ЭГПП. УИТС.411711.023 Э1

6. Схема электрическая принципиальная микропроцессорного блока обработки информации ЭГПП. УИТС.411711.023 Э3

7. Плата модуля микропроцессора. УИТС.758725.060

8. Сборочный чертеж модуля микропроцессора. УИТС.411719.023 СБ

9. Сборочный чертеж микропроцессорного блока обработки информации ЭГПП. УИТС.411719.023 СБ

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

(обязательное)

Графическая часть

Содержание

1. Реклама микропроцессорного блока обработки информации ЭГПП

2. Расчет экономической эффективности применения проектируемого микропроцессорного блока

3. Охрана труда

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

1 Власов В. В. Расчет высоковольтного усилителя с умножителем напряжения. – М.: Буркин, 1998. – 86с.

2 Демиденко А. А. Защита населения от поражающих факторов ядерного взрыва. – М.: Высшая школа, 1979. – 89с.

3 Ефимов И. Е., Козырь И. Я., Горбунов Ю. И. Микроэлектроника. – М.: Высшая школа, 1987. – 344с.

4 Методика определения экономической эффективности автоматизированных систем управления технологическими нефтеперерабатывающей промышленности. – М.: Минэнерго, 1975. – 84с.

5 Палий В. Ф., Суздальцева Л. П. Технико-экономический анализ производственно-хозяйственной деятельности предприятий. – М: Машиностроение, 1989. – 216с.

6 Технико-экономическое обоснование дипломных проектов. Под ред. Беклешева В. К. – М.: Высшая школа, 1991. – 386с.

7 Шеремет А. Д. Экономический анализ промышленных предприятий. – М.: Высшая школа, 1984. – 156с.

8 ГОСТ 2.702-75. Правила выполнения электрических схем. Термины и определения. – М.: Изд-во стандартов, 1987. – 46с.

9 Бун М. «SPECTRUM» - совместимый компьютер // Радио №2, 1995. – стр. 15 – 19.

10 Интегральные микросхемы: Микросхемы для аналого-цифрового преобразования и средств мультимедиа. / Выпуск 1. – М.: ДОДЭКА, 1996. – 486с.

11 Школа академика Власова: выпуск 1. Сборник методических трудов кафедры «Управление и информатика в технических системах» Балаковского института техники, технологии и управления. Под ред. Власова В. В. – М.: «Буркин», 1998. – 76с.

12 Боборыкин А. В., Липовецкий Г. П. И др. Однокристальные микроЭВМ. Справочник. – М.: МИКАП, 1994. – 134с.

13 Николаев И. М., Филинюк Н. А. Интегральные микросхемы. Справочник. – М.: Радио и связь, 1992. – 432с.

14 Усатенко С. Т., Каченюк Т. К., Терехова М. В. Выполнение электрических схем по ЕСКД: Справочник. – М.: Издательство стандартов, - 1989. – 386с.

15 Справочная книга радиолюбителя конструктора. Книга 2. Под редакцией Н. И. Чистякова. – М.: Радио и связь. 1993. – 338с.

16 Справочник пользователя ZX SPECTRUM. – М.: ВА Принт, 1994. – 212с.

17 Хвощ С. Т., Варлинский Н. И., Попов Е. А. Микропроцессоры и микроЭВМ в системах автоматического управления. Справочник. – Л.: Машиностроение, 1987. – 574с.

18 Шило В. Л. Популярные цифровые микросхемы. Справочник. – М.: Радио и связь, 1988. – 349с.

19 Якубовский С. В. и др. Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы. Справочник. – М.: Радио и связь, 1990. – 212с.

20 Оформление спецификаций. Методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине «Конструктивно-технологические особенности проектирования и изготовления модулей аппаратурной реализации САУ». Фомина Н. Н. – Саратов, Издательство Ротапринт СГТУ, -1998. – 19с.

21 Пухальский Г. И., Новосельцева Т. Я. Цифровые устройства. Учебное пособие для втузов. – СПб.: Политехника, 1996. – 246с.

22 Рациональный выбор несущих конструкций. Методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине «Конструктивно-технологические особенности проектирования и изготовления модулей аппаратурной реализации САУ». Фомина Н. Н. – Саратов: Изд-во Ротапринт СГТУ, 1999. – 16с.

23 Фомина Н. Н. Разработка конструкции печатных плат. Методические указания к выполнению практической работы по дисциплине «Конструкторско-технологические особенности проектирования и изготовления модулей аппаратурной реализации САУ». – Саратов, 1995. – 22с.

Фрумкин Г. Д. Расчет и конструирование радиоэлектронной аппаратуры: Учеб. пособие для радиотехнич. спец. техникумов. – 4-е изд. перераб. и доп. – М.: «Высшая школа», 1985. – 486с.