Реферат: Блок питания для компьютера, мощностью 350Вт, форм-фактор АТХ
--PAGE_BREAK-- ,где <img width=«21» height=«23» src=«ref-1_582444367-378.coolpic» v:shapes="_x0000_i1028">- мощность, которую потребляет нагрузка (<img width=«88» height=«23» src=«ref-1_582444745-710.coolpic» v:shapes="_x0000_i1029">).
2. Зададимся габаритной мощностью <img width=«20» height=«23» src=«ref-1_582445455-349.coolpic» v:shapes="_x0000_i1030">, чтобы подобрать магнитный сердечник для трансформатора. Магнитный сердечник подбираем исходя из условия <img width=«79» height=«23» src=«ref-1_582445804-690.coolpic» v:shapes="_x0000_i1031">.
<img width=«119» height=«24» src=«ref-1_582446494-888.coolpic» v:shapes="_x0000_i1032">,
где <img width=«21» height=«24» src=«ref-1_582447382-376.coolpic» v:shapes="_x0000_i1033">- площадь пересечения магнитного сердечника;
<img width=«19» height=«24» src=«ref-1_582447758-370.coolpic» v:shapes="_x0000_i1034">- площадь окна магнитного сердечника;
<img width=«16» height=«21» src=«ref-1_582448128-300.coolpic» v:shapes="_x0000_i1035">- минимальная рабочая частота(<img width=«92» height=«21» src=«ref-1_582448428-626.coolpic» v:shapes="_x0000_i1036">);
<img width=«16» height=«17» src=«ref-1_582449054-307.coolpic» v:shapes="_x0000_i1037">- магнитная индукция в магнитном сердечнике (<img width=«68» height=«21» src=«ref-1_582449361-556.coolpic» v:shapes="_x0000_i1038">);
<img width=«16» height=«15» src=«ref-1_582449917-277.coolpic» v:shapes="_x0000_i1039">- коэффициент заполнения окна проводом (<img width=«52» height=«19» src=«ref-1_582450194-433.coolpic» v:shapes="_x0000_i1040">);
<img width=«172» height=«45» src=«ref-1_582450627-1363.coolpic» v:shapes="_x0000_i1041">
Выбираем из справочника сердечник М2000 НН.
3. Определим напряжение на первичной обмотке, которое для схемы с полумостовым инвертором составляет 310В.
4. Определим количество витков первичной обмотки.
<img width=«233» height=«48» src=«ref-1_582451990-1498.coolpic» v:shapes="_x0000_i1042">
5. Найдем максимальный ток первичной обмотки и диаметр провода.
<img width=«188» height=«45» src=«ref-1_582453488-1329.coolpic» v:shapes="_x0000_i1043">
<img width=«77» height=«23» src=«ref-1_582454817-664.coolpic» v:shapes="_x0000_i1044">
6. Определим количество витков исходной обмотки и диаметр провода.
<img width=«197» height=«45» src=«ref-1_582455481-1354.coolpic» v:shapes="_x0000_i1045">
<img width=«60» height=«23» src=«ref-1_582456835-573.coolpic» v:shapes="_x0000_i1046">
4. Разработка конструкции прибора.
Для разработки модели возможной конструкции БП нужно объективно проанализировать все исходные данные, выделить среди них наиболее важные, которые имеют наибольшее влияние на надежность и стабильность Работы блока питания и, исходя из этих рассуждений, разработать конструкцию, которая в максимальной мере удовлетворит этим требованиям.
При разработке конструкции БП существуют определенные ограничения в виде стандартов разработанных фирмой IBM:
высота: 86мм;
ширина: 140мм;
длина: 150мм;
место для вывода проводников;
место для сетевых разъемов;
место для выключателя.
Поэтому уменьшение габаритов, или изменение места размещения органов управления, входу/выходу блока является невозможным. Это в свою очередь налагает определенные ограничения на оформление печатной платы (ПП).
Известно, что КПД радиоэлементов небольшой, поэтому часть энергии выделяется в качестве тепла, которое в свою очередь необходимо отводить из корпуса. Также стоит отметить, что БП работает в составе системного блока, и он должен отводить нагретый воздух от центрального процессора и других элементов, которые находятся в середине корпуса системного блока и также выделяют тепловую энергию. Это условие ставит важную задачу по обеспечению надежной работы БП – обеспечению теплового режима.
Учитывая то, что ИБП является источником импульсных помех, необходимо обеспечить электромагнитное экранирование схемы БП.
И самой главной задачей на этапе конструирования, для обеспечения конкурентоспособности изделия, достижение низкой себестоимости разрабатываемой конструкции, при одновременном сохранении всех показателей.
Исходя из вышеуказанных рассуждений можно составить список требований, в порядке уменьшения важности, которых нужно придерживаться при конструировании компьютерного ИБП:
обеспечение электрической безопасности при эксплуатации;
обеспечение теплового режима;
обеспечение электромагнитной совместимости;
обеспечение низкого уровня шума;
обеспечение технологичности;
обеспечение ремонтопригодности;
обеспечение низкой себестоимости.
Разработаем три варианта конструкции.
<img width=«460» height=«606» src=«ref-1_582457408-6313.coolpic» v:shapes="_x0000_i1047">
Конструкция №1 представляет собой блок, в котором применен один вентилятор размером 80мм работающий на выдув воздуха из корпуса блока питания. Корпус блока питания имеет перфорации. Эта конструкция имеет следующие особенности. Во-первых, с целью достаточного охлаждения элементов, в расчете на количество воздуха, которое должен вентилятор прокачать сквозь корпус, необходимо использовать вентилятор с повышенным количеством оборотов, у которого лопасти согнуты под большим углом. Во-вторых, нужно применить перфорированные отверстия.
К положительным характеристикам такой конструкции можно отнести:
— простота выполнения;
— технологичность;
— обеспечение низкой стоимости;
— меньший коэффициент заполнения корпуса.
К отрицательным характеристикам относится:
— меньшая надежность (в случае выхода из строя вентилятора, возможный выход из строя значительной части блока питания);
— хуже обеспечение теплового режима, чем в системах с вдуванием воздуха;
— плохая электромагнитная защита схемы компьютера, который является чувствительным к влиянию электромагнитных полей. Причиной является использование перфорированных отверстий;
— высокий уровень шума (вентилятор на высоких оборотах создает значительный шумы).
<img width=«397» height=«607» src=«ref-1_582463721-5527.coolpic» v:shapes="_x0000_i1048"> Конструкция №2 представляет собой блок, в котором применен один вентилятор размером 120 мм, который работает на вдув воздуха в корпус блока питания. Корпус блока питания имеет перфорацию, на тыльной стороне корпуса.
Эта конструкция имеет следующие особенности. Во-первых, с целью достаточного охлаждения элементов БП, в расчете на объем воздуха, который вентилятор должен прокачать сквозь корпус, применен вентилятор больших габаритов с малым количеством оборотов, у которого лопасти согнуты под маленьким углом. Во-вторых, нужно применить перфорированные отверстия для отвода воздуха.
К положительным качествам такой конструкции можно отнести:
— простота выполнения;
— технологичность;
— очень низкий уровень шума (из-за пониженных оборотов вентилятора);
— обеспечение высокого уровня теплового режима за счет направления потока воздуха на все элементы схемы;
— меньший коэффициент заполнения корпуса.
— хороший уровень электромагнитной защиты;
К негативным качествам такой конструкции можно отнести:
— меньшая надежность (в случае выхода из строя вентилятора, возможный выход из строя значительной части блока питания);
— большая стоимость (вентилятор размером 120мм стоит больше вентилятора размером в 80мм).
<img width=«463» height=«605» src=«ref-1_582469248-6252.coolpic» v:shapes="_x0000_i1049">
Конструкция №3 представляет собой блок, в котором применено два вентилятора размером 80 мм, один из которых работает на вдув, а второй на выдув воздуха из корпуса блока питания. Корпус блока питания не имеет перфорированных отверстий.
Эта конструкция имеет следующие особенности. С целью достаточного охлаждения элементов, которые сильно нагреваются, в расчете на объем воздуха, который необходимо прокачать сквозь корпус, применено два вентилятора размером 80мм с малым количеством оборотов, один из которых направляет холодный воздух на элементы, а второй отводит нагретый воздух. За счет использования двух вентиляторов нет потребности применять перфорированные отверстия для отвода нагретого воздуха.
К позитивным качествам такой конструкции можно отнести:
— очень низкий уровень шума (небольшое количество оборотов двух вентиляторов при одинаковом количестве воздуха которое проводится);
— обеспечение высокого уровня теплового режима за счет направления потока воздуха на элементы схемы, которые нагреваются;
— высокий уровень электромагнитной защиты за счет отсутствия перфорированных отверстий;
— большая надежность (в случае выхода из строя одного вентилятора, второй будет продолжать охлаждение);
— низкая себестоимость (два вентилятора с малым количеством оборотов размером 80мм стоят дешевле одного размером 120мм, или одного высокооборотного размером 80мм);
К негативным качествам такой конструкции можно отнести:
— больший коэффициент заполнения корпуса.
— меньшая технологичность.
Вывод: Учитывая все преимущества и недостатки представленных конструкций, наибольшую оптимальной и надежной имеется конструкция №3, поэтому выбираем именно этот вариант.
5. Обоснование выбора элементной базы и материалов конструкции.
5.1 Обоснование выбора элементной базы.
Выбор элементной базы проводится на основе схемы электрической принципиальной с учетом изложенных в ТЗ условий и требований. Эксплуатационная надежность элементной базы в основном определяется правильным выбором типа элементов при проектировании и при использовании в режимах, которые не превышают предельно допустимые.
Для правильного выбора типа элементов необходимо на основе требований по установке в частности климатических, механических и др. влияний проанализировать условия работы каждого элемента и определить:
эксплуатационные факторы (интервал рабочих температур, относительную влажность окружающей среды, атмосферное давление, механические нагрузки и др.);
значения параметров и их разрешенные изменения в процессе эксплуатации (номинальное значение, допуск, сопротивление изоляции, шумы, вид функциональной характеристики и др.);
разрешенные режимы и рабочие электрические нагрузки (мощность, напряжение, частота, параметры импульсного режима и др.);
показатели надежности, долговечности и срока сохранения.
Критерием выбора в устройстве электрорадиоэлементов (ЭРЭ) является соответствие технологических и эксплуатационных характеристик ЭРЭ, заданных условиями работы и эксплуатации.
Основными параметрами при выборе ЭРЭ является:
технические параметры:
номинальное значение параметров ЭРЭ согласно принципиальной электрической схемы прибора;
допустимые отклонения величины ЭРЭ от их номинального значения;
допустимое рабочее напряжение ЭРЭ;
допустимая мощность рассеивания ЭРЭ;
диапазон рабочих частот ЭРЭ;
коэффициент электрической нагрузки ЭРЭ.
эксплуатационные параметры:
диапазон рабочих температур;
относительная влажность воздуха;
атмосферное давление;
вибрационные нагрузки;
другие показатели.
Дополнительными критериями при выборе ЭРЭ является:
унификация ЭРЭ;
масса и габариты ЭРЭ;
наименьшая стоимость.
Выбор элементной базы по вышеназванным критериям позволяет обеспечить надежную работу изделия. Применение принципов стандартизации и унификации ЭРЭ при конструировании изделия позволяет получить следующие преимущества:
значительно уменьшить сроки и стоимость проектирования;
сократить на предприятии номенклатуру примененных деталей и сборочных единиц;
увеличить масштабы производства;
исключить разработку специальной оснастки и специального оборудования для каждого нового варианта схемы, то есть упростить подготовку производства;
создать специализированное производство стандартных и унифицированных сборочных единиц для централизованного обеспечения предприятия;
улучшить эксплуатационную и производственную технологичность;
снизить себестоимость выпуска проектируемого изделия.
Учитывая сказанное, сделаем выбор элементной базы для разрабатываемого БП.
В устройстве применены:
— микросхемы TL494, LM393N, L7805, TL431;
— резисторы;
— терморезистор NTC;
— конденсаторы;
— транзисторы 2SC4242, 2SA1015, 2SC945, A733, C3457;
— диоды 1N414B, FR155;
— стабилитрон 9V;
— диодные сборки CTX128, D89-004, F10P048;
— трансформаторы;
— дроссели;
— плавкий предохранитель 5A.
Проведем сравнительный анализ, вышеуказанных элементов с их аналогами, диапазон эксплуатационных характеристик которых отвечает требованиям ТЗ. За цель ставим выбор ЭРЭ наиболее дешевых, распространенных, которые поставляются многими организациями – поставщиками электронных компонентов, при условии соблюдения принципа наименьших габаритов и размеров.
5.1.1 Выбор микросхем.
5.1.1.1 Выбор управляющей микросхемы.
В схеме, в качестве управляющей микросхемы, применена микросхема TL494, которую выпускает фирма TEXAS INSTRUMENT (США). Ее полным аналогом, как по электрическим параметрам, так и по эксплуатационным имеются микросхемы:
IR3M02 SHARP (Япония);
uA494 FAIRCHILD (США);
KA7500 SAMSUNG (Корея);
MB3759 FUJITSU (Япония).
Среди представленных микросхем наименьшую стоимость, широкую распространенность имеет KA7500 SAMSUNG (Корея). Поэтому в качестве управляющей микросхемы выбираем KA7500. При ремонте или замене возможно использование любой микросхемы перечисленной выше.
5.1.1.2 Выбор микросхемы — компаратор напряжений.
В схеме компаратором напряжений выбрана микросхема LM393. Ее полным аналогом, как по электрическим параметрам, так и по эксплуатационным являются микросхемы: HA17393, BA10393, C393C, К1401СА1.
Среди указанных микросхем, LM393 производства фирмы PHILIPS, наиболее широко представлена на рынке Украины и имеет самую низкую стоимость.
5.1.1.3 Выбор микросхем стабилизаторов напряжений.
В качестве стабилизатора напряжения на +5В применена микросхема L7805, ее полным аналогом является КР142ЕН5А отечественного производства. Микросхемы имеют приблизительно одинаковую стоимость. Ток стабилизации в КР142ЕН5А больше чем в L7805. По масса-габаритному показателю L7805 меньше чем КР142ЕН5А. Учитывая электрические параметры и габаритные выбираем L7805.
5.1.1.4 Выбор микросхему усилителя ошибки.
В схеме для усиления ошибки применена микросхема TL431C. Ее полным аналогом являются микросхемы AN1431T, TA76431S. Среди аналогов TL431C имеет самую низкую стоимость, поэтому выбираем TL431C.
5.1.2 Выбор резисторов.
При выборе резисторов руководствуемся такими характеристиками как электрическое сопротивление и стоимость.
Для выбора типа постоянных резисторов воспользуемся сравнительной таблицей, в который вынесены несколько основных параметров.
Характеристика
Углеродные
Металлопленочные
Металлоксидные
Rном
10 Ом...1 МОм
1 Ом...10 МОм
1 Ом...5,1 МОм
Диапазон Рн, Вт
0,125...2,0
0,125...2,0
0,25...2,0
ΔR, %
5; 10; 20
5; 10
5; 10; 20
Максимальное рабочее напряжение, В
100...3000
200...700
7...1000
Зависимость сопротивления от напряжения
низкая
средняя
средняя
Зависимость сопротивления от частоты
низкая
низкая
средняя
Уровень собственных шумов, мкВ/В
низкая
Не больше 1
Не больше 5
ТКС(αR∙104) 1/°С
0,012...0,025
Не больше 0,02
Не больше 0,02
Стабильность
высокая
высокая
высокая
Надежность
средняя
высокая
высокая
Интервал рабочих температур, °С
-60...+125
-60...+200
-60...+155
Диапазон частот вибрации, Гц
10...600
10...600
10...600
Стоимость
Дорогие
Дешевые
Дешевые
Исходя из выше указанных требований выбираем металлопленочные резисторы типа С2-22. Они имеют параметры, которые нам наиболее подходят.
5.1.3 Выбор конденсаторов.
При выборе электролитических конденсаторов главным образом руководствуемся такими характеристиками как габариты и себестоимость.
Учитывая то, что электролитические конденсаторы в электрической схеме есть одними из самых ответственных элементов, при конструировании будут выбраны конденсаторы фирмы PHILIPS – лидера в производстве высоко надежных конденсаторов, которые имеют самые меньшие габариты и низкую стоимость.
Неполярные конденсаторы в схеме не являются критическими элементами и к ним не предъявляются особенные требования. Поэтому при выборе неполярных конденсаторов руководствуемся критерием низкой стоимости, установочного места и габаритами.
5. 1.4 Выбор транзисторов.
5.1.4.1 Выбор силовых транзисторов.
Тип транзистора
Параметры транзистора
Ik макс, А
Uке макс, В
h21е мин
Fгр, МГц
Iкбо макс, А
tвкл. макс., с
tвикл. макс., с
Pрас. макс., Вт
2SC2625
10.0
400
10
20
100 мк
1 мк
1 мк
100
2SC3042
12.0
400
15
20
10 мк
0.5 мк
0.5 мк
25
2SC3277
10.0
400
8
20
10 мк
0.5 мк
0.5 мк
25
2SC3306
10.0
400
10
20
100 мк
1.5 мк
1.5 мк
100
Среди представленных транзисторов выбираем транзистор с минимальной мощностью рассеивания и максимальным током коллектора. По стоимости, транзисторы имеют одинаковую цену, поэтому оптимальным является выбор 2SC3042.
5.1.4.2 Выбор маломощных транзисторов.
Тип транзистора
Параметры транзистора
Ik макс, А
Uке макс, В
h21е мин
Fгр, МГц
Iкбо макс, А
Pрас. макс., Вт
2SC945
100 мл
40
205
180
100 н
250 мл
A733
100 мл
50
270
200
100 н
250 мл
2SA733Q
100 мл
50
600
250
100 н
250 мл
2SA733R
100 мл
50
400
250
100 н
250 мл
Среди рассмотренных маломощных транзисторов выберем 2SC945 и A733, которые наиболее подходят по параметрам и являются дешевле всех.
5.1.5 Выбор диодов.
В схеме в сигнальных цепях использованы низковольтные диоды 1N4148, аналогом которых являются диоды отечественного производства КД521, КД522. За показателем стоимости и распространенности 1N4148 есть лучшим выбором.
В качестве силовых низкочастотных выпрямляющих диодов использован сетевой диодный мост PBL405, аналогами которого является RS405L, PO4051, 1N5408, FL406, КЦ405. Все диодные мосты являются распространенными и имеют приблизительно одинаковую стоимость, первые три среди них имеют преимущество в критерии посадочного места, поэтому выбираем диодный мост PBL405.
В качестве выходных высокочастотных выпрямляющих диодов вторичной стороны использованы FR153, в канале -12В и -5В. Аналогами являются диоды PXPR1002, RS102R, КД208, КД226. По массогабаритным показателям, показателям стоимости и установочными размерами преимущество отдаем RS102R.
В канале +5В использован полумост из двух диодов Шоттки СТВ-34М (аналог D89-004), в канале +12В и +3.3В использованы полумосты из двух кремниевых диодов CTX128 (аналоги CTL22S, C2504, ESAC25-020). Учитывая показатели мощности рассеивания и время восстановления параметров выбираем диодный полумост для канала +5В — D89-004, а в каналах +12В и +3.3В CTX128.
5.2 Выбор материалов конструкции.
Выбор материалов конструкции проводим согласно требованиям, которые изложены в ТЗ.
Материалы конструкции должны иметь следующие свойства:
иметь малую стоимость;
легко обрабатываться;
иметь малый вес;
владеть достаточной жирностью и легкостью;
сохранять свои физико-химические свойства.
Применение унифицированных материалов конструкции, ограничения номенклатуры деталей, которые применяются, позволяет уменьшить себестоимость разрабатываемого устройства, улучшить производственную и эксплуатационную технологичность.
Сохранение физико-химических свойств материалов в процессе их эксплуатации достигается выбором для них необходимого покрытия. При выборе покрытия для материалов конструкции необходимо руководствоваться рекомендациями и требованиями, которые изложены в ГОСТ9.303‑ 84.
Для разрабатываемого устройства, учитывая особенности конструкции и тип выпуска, целесообразно использовать материалы которые поддаются штамповке.
Холодная штамповка относится к наиболее прогрессивным способам изготовления деталей: из листа, выруб, прокалывание, сгибания и др. Целесообразность ее применения определяется рядом условий в первую очередь серийностью выпуска, конфигурацией деталей, механическими свойствами материала, точностью, которая требуется при изготовлении детали.
Так как для получения необходимой объемной формы детали нужно применять операцию сгибания и выруба, то нужно выбирать материал, который поддается пластической деформации, с малой границей текучести и низкой твердостью.
Учитывая специальные требования к прочности прибора, рекомендуется изготовлять кожух и основу прибора из стали толщиной 1.5-2 мм. Исходя из предъявленных требований к материалу корпуса выбираем сталь.
Для изготовления печатных плат в радиотехнике широко применяют такие материалы как гетинакс и стеклотекстолит. Материал для изготовления печатной платы должен иметь следующие показатели:
большую электрическую прочность;
малые диэлектрические потери;
возможность штамповки;
выдерживать кратковременные влияния температуры до +240 С0 в процессе пайки;
иметь высокую влагостойкость;
иметь небольшую стоимость;
иметь стойкость к влиянию химических веществ, которые применяются при изготовлении печатной платы.
Для изготовления плат общего назначения наиболее широко применяется фольгированный стеклотекстолит. Для изготовления печатных плат для ИБП может быть применен фольгированный стеклотекстолит марки СФ-2-50-2.
В таблице сведенные материалы, которые используются при изготовлении ИБП.
Наименование детали
Марка материала
Покрытия
Дно кожуху
Крышка кожуха
Печатная плата
СФ-2-50-2
Сплав «Розе»
6. Расчет конструкции печатной платы.
Исходные данные расчета:
— печатная плата изготовляется химическим методом;
— размер платы 145Х110;
— четвертый класс точности с шагом координатной сетки 1.25;
— печатная плата односторонняя;
— материал печатной платы – СФ-2-50;
— максимальный постоянный ток, что протекает в проводнике <img width=«75» height=«24» src=«ref-1_582475500-591.coolpic» v:shapes="_x0000_i1050"> продолжение
--PAGE_BREAK--;
Параметры стеклотекстолита:
толщина фольги <img width=«95» height=«25» src=«ref-1_582476091-806.coolpic» v:shapes="_x0000_i1051">;
толщина материала с фольгой <img width=«45» height=«21» src=«ref-1_582476897-487.coolpic» v:shapes="_x0000_i1052">;
допустимая плотность тока <img width=«112» height=«25» src=«ref-1_582477384-854.coolpic» v:shapes="_x0000_i1053">;
удельное сопротивление <img width=«125» height=«44» src=«ref-1_582478238-881.coolpic» v:shapes="_x0000_i1054">;
максимальная длина проводника <img width=«71» height=«21» src=«ref-1_582479119-617.coolpic» v:shapes="_x0000_i1055">
Расчет проводится по методике [1].
Минимальная ширина печатного монтажа по постоянному току:
<img width=«252» height=«48» src=«ref-1_582479736-1610.coolpic» v:shapes="_x0000_i1056">
Минимальная ширина проводника, исходя из допустимого падения напряжения на нем:
<img width=«348» height=«48» src=«ref-1_582481346-2023.coolpic» v:shapes="_x0000_i1057">
Электрорадиоэлементы (ЭРЭ) размещенные на плате имеют три типоразмера диаметров выводов:
<img width=«87» height=«23» src=«ref-1_582483369-711.coolpic» v:shapes="_x0000_i1058">;
<img width=«87» height=«23» src=«ref-1_582484080-717.coolpic» v:shapes="_x0000_i1059">;
<img width=«85» height=«23» src=«ref-1_582484797-675.coolpic» v:shapes="_x0000_i1060">.
Номинальные значения диаметров монтажных отверстий определим по формуле:
<img width=«137» height=«27» src=«ref-1_582485472-855.coolpic» v:shapes="_x0000_i1061">,
где <img width=«52» height=«24» src=«ref-1_582486327-592.coolpic» v:shapes="_x0000_i1062"> — нижнее предельное отклонение от номинального диаметра монтажного отверстия
<img width=«12» height=«13» src=«ref-1_582486919-260.coolpic» v:shapes="_x0000_i1063">- разница между минимальным диаметром отверстия и максимальным диаметром вывода <img width=«73» height=«21» src=«ref-1_582487179-593.coolpic» v:shapes="_x0000_i1064">.
<img width=«185» height=«21» src=«ref-1_582487772-925.coolpic» v:shapes="_x0000_i1065">;
<img width=«185» height=«21» src=«ref-1_582488697-890.coolpic» v:shapes="_x0000_i1066">;
<img width=«181» height=«21» src=«ref-1_582489587-878.coolpic» v:shapes="_x0000_i1067">.
Рассчитаем диаметр контактной площадки.
Минимальный диаметр контактной площадки вокруг монтажного отверстия определим по формуле:
<img width=«135» height=«23» src=«ref-1_582490465-788.coolpic» v:shapes="_x0000_i1068">
<img width=«37» height=«23» src=«ref-1_582491253-464.coolpic» v:shapes="_x0000_i1069"> — минимальный эффективный диаметр площадки;
<img width=«20» height=«25» src=«ref-1_582491717-414.coolpic» v:shapes="_x0000_i1070">- толщина фольги <img width=«91» height=«25» src=«ref-1_582492131-736.coolpic» v:shapes="_x0000_i1071">;
<img width=«215» height=«48» src=«ref-1_582492867-1574.coolpic» v:shapes="_x0000_i1072">,
где <img width=«20» height=«24» src=«ref-1_582494441-386.coolpic» v:shapes="_x0000_i1073">- расстояние от края высверленного отверстия до края контактной площадки <img width=«89» height=«24» src=«ref-1_582494827-715.coolpic» v:shapes="_x0000_i1074">;
<img width=«21» height=«19» src=«ref-1_582495542-421.coolpic» v:shapes="_x0000_i1075">- допуск на расположение отверстий <img width=«89» height=«21» src=«ref-1_582495963-754.coolpic» v:shapes="_x0000_i1076">;
<img width=«21» height=«21» src=«ref-1_582496717-372.coolpic» v:shapes="_x0000_i1077"> — допуск на расположение контактных площадок <img width=«88» height=«21» src=«ref-1_582497089-707.coolpic» v:shapes="_x0000_i1078">;
<img width=«31» height=«24» src=«ref-1_582497796-457.coolpic» v:shapes="_x0000_i1079">- максимальный диаметр пробуравленного отверстия:
<img width=«172» height=«24» src=«ref-1_582498253-966.coolpic» v:shapes="_x0000_i1080">;
где <img width=«24» height=«19» src=«ref-1_582499219-421.coolpic» v:shapes="_x0000_i1081">- допуск на отверстие <img width=«93» height=«21» src=«ref-1_582499640-715.coolpic» v:shapes="_x0000_i1082">;
<img width=«219» height=«24» src=«ref-1_582500355-1125.coolpic» v:shapes="_x0000_i1083">;
<img width=«216» height=«24» src=«ref-1_582501480-1053.coolpic» v:shapes="_x0000_i1084">;
<img width=«216» height=«24» src=«ref-1_582502533-1105.coolpic» v:shapes="_x0000_i1085">;
<img width=«309» height=«45» src=«ref-1_582503638-1665.coolpic» v:shapes="_x0000_i1086">;
<img width=«316» height=«45» src=«ref-1_582505303-1688.coolpic» v:shapes="_x0000_i1087">;
<img width=«315» height=«45» src=«ref-1_582506991-1712.coolpic» v:shapes="_x0000_i1088">;
<img width=«203» height=«23» src=«ref-1_582508703-1002.coolpic» v:shapes="_x0000_i1089">;
<img width=«207» height=«23» src=«ref-1_582509705-1073.coolpic» v:shapes="_x0000_i1090">;
<img width=«213» height=«24» src=«ref-1_582510778-1088.coolpic» v:shapes="_x0000_i1091">.
Определим максимальный диаметр контактных площадок по формуле:
<img width=«125» height=«24» src=«ref-1_582511866-740.coolpic» v:shapes="_x0000_i1092">
<img width=«177» height=«24» src=«ref-1_582512606-946.coolpic» v:shapes="_x0000_i1093">;
<img width=«175» height=«24» src=«ref-1_582513552-1000.coolpic» v:shapes="_x0000_i1094">;
<img width=«181» height=«24» src=«ref-1_582514552-971.coolpic» v:shapes="_x0000_i1095">.
Определим минимальную ширину проводников:
<img width=«124» height=«25» src=«ref-1_582515523-812.coolpic» v:shapes="_x0000_i1096">,
где <img width=«31» height=«23» src=«ref-1_582516335-435.coolpic» v:shapes="_x0000_i1097"> — минимальная эффективная ширина проводника;
для плат 4-го класса точности <img width=«103» height=«23» src=«ref-1_582516770-781.coolpic» v:shapes="_x0000_i1098">
<img width=«215» height=«23» src=«ref-1_582517551-1081.coolpic» v:shapes="_x0000_i1099">
Определим максимальную ширину проводников:
<img width=«116» height=«24» src=«ref-1_582518632-748.coolpic» v:shapes="_x0000_i1100">;
<img width=«187» height=«24» src=«ref-1_582519380-1051.coolpic» v:shapes="_x0000_i1101">.
Определим минимальное расстояние между проводником и контактной площадкой:
<img width=«264» height=«51» src=«ref-1_582520431-1903.coolpic» v:shapes="_x0000_i1102">;
<img width=«87» height=«24» src=«ref-1_582522334-698.coolpic» v:shapes="_x0000_i1103">.
<img width=«357» height=«48» src=«ref-1_582523032-2152.coolpic» v:shapes="_x0000_i1104">;
Определим минимальное расстояние между двумя контактными площадками:
<img width=«167» height=«24» src=«ref-1_582525184-1103.coolpic» v:shapes="_x0000_i1105">;
<img width=«257» height=«23» src=«ref-1_582526287-1262.coolpic» v:shapes="_x0000_i1106">.
Определим минимальное расстояние между двумя проводниками:
<img width=«157» height=«24» src=«ref-1_582527549-1102.coolpic» v:shapes="_x0000_i1107">;
<img width=«267» height=«24» src=«ref-1_582528651-1364.coolpic» v:shapes="_x0000_i1108">.
7. Расчет надежности.
За основу расчета надежности взят принцип определения показателя надежности системы по характеристикам надежности комплектующих элементов.
При расчете делается два предположения. Первое, это то, что отказы элементов являются статистически независимыми, что дает относительно реально существующую систему оценки и второе, это то, что систему рассматриваем как последовательную, то есть отказ одного элемента схемы ведет к отказу всей системы.
Расчет надежности выполнен по методике, изложенной в [1].
Исходными данными для расчета служат значения интенсивности отказа всех ЭРЭ и элементов конструкции.
Среднее время наработки на отказ определим по формуле:
<img width=«115» height=«68» src=«ref-1_582530015-1099.coolpic» v:shapes="_x0000_i1109">,
где,
<img width=«17» height=«15» src=«ref-1_582531114-332.coolpic» v:shapes="_x0000_i1110">- количество наименований радиоэлементов и элементов конструкции прибора;
<img width=«19» height=«25» src=«ref-1_582531446-379.coolpic» v:shapes="_x0000_i1111">- величина интенсивности отказа j-го радиоэлемента, элемента конструкции с учетом заданных для него условий эксплуатации: коэффициент электрической нагрузки, температуры, влажности, технических нагрузок и т. др.
<img width=«23» height=«25» src=«ref-1_582531825-415.coolpic» v:shapes="_x0000_i1112">- количество радиоэлементов, элементов конструкции j-го наименования.
<img width=«103» height=«47» src=«ref-1_582532240-939.coolpic» v:shapes="_x0000_i1113">- суммарное значение интенсивности отказов.
№
Тип элемента
<img width=«96» height=«25» src=«ref-1_582533179-776.coolpic» v:shapes="_x0000_i1114">
<img width=«21» height=«25» src=«ref-1_582533955-385.coolpic» v:shapes="_x0000_i1115">
<img width=«24» height=«24» src=«ref-1_582534340-368.coolpic» v:shapes="_x0000_i1116">
<img width=«25» height=«24» src=«ref-1_582534708-397.coolpic» v:shapes="_x0000_i1117">
<img width=«25» height=«24» src=«ref-1_582535105-396.coolpic» v:shapes="_x0000_i1118">
<img width=«20» height=«24» src=«ref-1_582535501-342.coolpic» v:shapes="_x0000_i1119">
1
интегральная микросхема
0.01-2.5
0.35
1.04
1.0
1.2
0.5
2
Полупроводниковые импульсные диоды
0.2-1.0
1.04
1.04
1.0
1.2
0.7
3
Полупроводниковые выпрямительные диоды
0.35-0.9
1.04
1.04
1.0
1.2
0.7
4
Транзисторы средней мощности, высокочастотные
1.3-2.5
0.4
1.04
1.0
1.2
0.5
5
Транзисторы низкой мощности, низкочастотные
0.5-1.2
0.4
1.04
1.0
1.2
0.5
6
Резисторы постоянного сопротивления металлопленочные
0.004-0.4
0.6
1.04
1.0
1.2
0.5
7
Конденсаторы постоянной емкости – керамические
0.04-0.7
1.10
1.04
1.0
1.2
0.7
8
Конденсаторы постоянной емкости металлобумажные
0.003-0.37
1.10
1.04
1.0
1.2
0.7
9
Конденсаторы постоянной емкости металлопленочные
0.003-1.7
1.10
1.04
1.0
1.2
0.7
10
Трансформаторы питания
0.5-7
1.20
1.04
1.0
1.2
0.7
11
Дроссели
0.05-1.0
1.20
1.04
1.0
1.2
0.8
12
Печатная плата
0.1
-
1.04
1.0
1.2
-
13
Монтажные элементы
0.02-0.4
-
1.04
1.0
1.2
-
14
Пайка соединяющая
0.0002-0.04
-
1.04
1.0
1.2
-
15
Провода соединяющие
0.01-0.12
1.04
1.0
1.2
-
16
Предохранитель
0.3-0.8
-
1.04
1.0
1.2
-
17
Корпус
0.03-2.0
-
1.04
1.0
1.2
-
18
Мотор постоянного тока
8-10
-
1.07
1.0
1.2
-
<img width=«615» height=«48» src=«ref-1_582535843-3250.coolpic» v:shapes="_x0000_i1120">
С учетом поправочных коэффициентов определим среднее время наработки на отказ
<img width=«232» height=«41» src=«ref-1_582539093-1300.coolpic» v:shapes="_x0000_i1121">
Определим вероятность безотказной работы по формуле:
<img width=«163» height=«24» src=«ref-1_582540393-1061.coolpic» v:shapes="_x0000_i1122">.
Полученное значение наработки на отказ больше времени, которое было задано (27000 часов), что гарантирует надежную работу разрабатываемого устройства.
8. Расчет виброустойчивости платы.
Все радиоэлектронные средства (РЭС) поддаются воздействию внешних механических нагрузок, которые передаются к каждой детали, которая входит в конструкцию. Механическое влияние на разрабатываемое устройство имеет место при его транспортировке в нерабочем состоянии. Поэтому важным является определить или достаточна ли прочность разрабатываемого устройства и может ли конструкция выдержать механические нагрузки при транспортировке.
Так как разрабатываемое устройство относится к наземной РЭС, то при транспортировке, случайных падениях и т. и др. он может поддаваться динамическим воздействиям. Смена общих параметров механических воздействий которым поддается наземная РЭС являются следующие:
вибрации: (10…70)Гц.;
виброперегрузки: <img width=«77» height=«21» src=«ref-1_582541454-589.coolpic» v:shapes="_x0000_i1123">;
удары, тряска:<img width=«101» height=«25» src=«ref-1_582542043-732.coolpic» v:shapes="_x0000_i1124">, длительность <img width=«95» height=«21» src=«ref-1_582542775-695.coolpic» v:shapes="_x0000_i1125">;
линейные перегрузки <img width=«88» height=«24» src=«ref-1_582543470-677.coolpic» v:shapes="_x0000_i1126">.
Розрахунок на виброустойчиовсть несущей конструкции сводится к определению наибольшего напряжения исходя из вида деформации, которая вызвана действием вибрации в определенном диапазоне частот, и сравнением полученного значение с допустимым.
Расчет частоты колебаний сделаем по методу, изложенному в [2].
Собственная частота колебаний равномерно нагруженной пластины (печатной платы) определяется по формуле:
<img width=«160» height=«41» src=«ref-1_582544147-1184.coolpic» v:shapes="_x0000_i1127">, где
<img width=«24» height=«23» src=«ref-1_582545331-421.coolpic» v:shapes="_x0000_i1128">- поправочный коэффициент для материала;
<img width=«21» height=«23» src=«ref-1_582545752-362.coolpic» v:shapes="_x0000_i1129">- поправочный коэффициент для ЭРЭ, равномерно распределенных на печатной плате;
<img width=«13» height=«15» src=«ref-1_582546114-282.coolpic» v:shapes="_x0000_i1130">- длинна печатной платы.
<img width=«100» height=«71» src=«ref-1_582546396-903.coolpic» v:shapes="_x0000_i1131">, где
<img width=«23» height=«23» src=«ref-1_582547299-399.coolpic» v:shapes="_x0000_i1132">- вес элементов равномерно распределенных на печатной плате;
<img width=«24» height=«23» src=«ref-1_582547698-388.coolpic» v:shapes="_x0000_i1133">- вес печатной платы.
Определим вес печатной платы:
<img width=«105» height=«23» src=«ref-1_582548086-723.coolpic» v:shapes="_x0000_i1134">, где
<img width=«16» height=«17» src=«ref-1_582548809-308.coolpic» v:shapes="_x0000_i1135"> — плотность стеклотекстолита, <img width=«135» height=«24» src=«ref-1_582549117-934.coolpic» v:shapes="_x0000_i1136">
<img width=«13» height=«15» src=«ref-1_582546114-282.coolpic» v:shapes="_x0000_i1137"> — длинна печатной платы;
<img width=«13» height=«19» src=«ref-1_582550333-290.coolpic» v:shapes="_x0000_i1138"> — ширина печатной платы;
<img width=«13» height=«19» src=«ref-1_582550623-311.coolpic» v:shapes="_x0000_i1139"> — высота печатной платы.
<img width=«295» height=«24» src=«ref-1_582550934-1330.coolpic» v:shapes="_x0000_i1140">
<img width=«151» height=«67» src=«ref-1_582552264-1041.coolpic» v:shapes="_x0000_i1141">
Рассчитаем поправочный коэффициент <img width=«24» height=«23» src=«ref-1_582545331-421.coolpic» v:shapes="_x0000_i1142">:
<img width=«104» height=«51» src=«ref-1_582553726-917.coolpic» v:shapes="_x0000_i1143">, де
<img width=«36» height=«21» src=«ref-1_582554643-448.coolpic» v:shapes="_x0000_i1144"> — модуль мощности и плотности материала, который применяется;
<img width=«47» height=«24» src=«ref-1_582555091-502.coolpic» v:shapes="_x0000_i1145"> — модуль упругости и плотности стали.
<img width=«223» height=«48» src=«ref-1_582555593-1464.coolpic» v:shapes="_x0000_i1146">;
<img width=«315» height=«41» src=«ref-1_582557057-1683.coolpic» v:shapes="_x0000_i1147">.
Из расчета можно сделать вывод, что плата ИБП не требует использования демпферов и частотной настройки, и она должна выдерживать внешнее механическое воздействие при транспортировке.
9 Расчет теплового режима ИБП.
Расчет теплового режима прибора с принудительным охлаждением воздухом, выполнен по методике изложенной в [3].
Исходные данные:
Мощность рассеиваний в блоке <img width=«69» height=«19» src=«ref-1_582558740-590.coolpic» v:shapes="_x0000_i1148">;
Размеры корпуса блока перпендикулярные к направлению продува <img width=«77» height=«23» src=«ref-1_582559330-622.coolpic» v:shapes="_x0000_i1149"><img width=«88» height=«23» src=«ref-1_582559952-705.coolpic» v:shapes="_x0000_i1150">;
Размеры корпуса блока в направлении продува <img width=«87» height=«24» src=«ref-1_582560657-662.coolpic» v:shapes="_x0000_i1151"> продолжение
--PAGE_BREAK--;
Коэффициент заполнения блока <img width=«63» height=«24» src=«ref-1_582561319-543.coolpic» v:shapes="_x0000_i1152">;
Температура охлаждающего воздуха на входе <img width=«79» height=«24» src=«ref-1_582561862-619.coolpic» v:shapes="_x0000_i1153">;(<img width=«39» height=«21» src=«ref-1_582562481-475.coolpic» v:shapes="_x0000_i1154">)
Массо-расходы воздуха <img width=«119» height=«24» src=«ref-1_582562956-714.coolpic» v:shapes="_x0000_i1155">;
1. Определим средний перегрев воздуха в блоке за формулой:
<img width=«283» height=«43» src=«ref-1_582563670-1376.coolpic» v:shapes="_x0000_i1156">;
2. Определим площадь поперечного в направлении продува пересечения корпуса блока по формуле:
<img width=«235» height=«24» src=«ref-1_582565046-1132.coolpic» v:shapes="_x0000_i1157">;
3. Определим коэффициент <img width=«88» height=«24» src=«ref-1_582566178-592.coolpic» v:shapes="_x0000_i1158">по графику [3; рис.4.15; стр. 174];
4. Определим коэффициент <img width=«60» height=«23» src=«ref-1_582566770-545.coolpic» v:shapes="_x0000_i1159"> по графику [3; рис.4.16; стр. 174];
5. Определим коэффициент <img width=«59» height=«24» src=«ref-1_582567315-569.coolpic» v:shapes="_x0000_i1160"> по графику [3; рис.4.17; стр. 174];
6. Определим коэффициент <img width=«67» height=«23» src=«ref-1_582567884-569.coolpic» v:shapes="_x0000_i1161"> по графику [3; рис.4.18; стр. 175];
7. Рассчитаем перегрев нагретой зоны за формулой:
<img width=«579» height=«27» src=«ref-1_582568453-1990.coolpic» v:shapes="_x0000_i1162">;
8. Рассчитаем условную поверхность нагретой зоны по формуле:
<img width=«601» height=«25» src=«ref-1_582570443-2170.coolpic» v:shapes="_x0000_i1163">;
9. Рассчитаем удельную мощность нагретой зоны по формуле:
<img width=«225» height=«45» src=«ref-1_582572613-1581.coolpic» v:shapes="_x0000_i1164">;
10. Определим температуру нагретой зоны по формуле:
<img width=«261» height=«24» src=«ref-1_582574194-1140.coolpic» v:shapes="_x0000_i1165">;(<img width=«51» height=«21» src=«ref-1_582575334-515.coolpic» v:shapes="_x0000_i1166">)
11. Определим среднюю температуру в блоке:
<img width=«243» height=«27» src=«ref-1_582575849-1050.coolpic» v:shapes="_x0000_i1167">;(<img width=«51» height=«21» src=«ref-1_582575334-515.coolpic» v:shapes="_x0000_i1168">)
12. Определим температуру воздуха на выходе из блока:
<img width=«284» height=«27» src=«ref-1_582577414-1217.coolpic» v:shapes="_x0000_i1169">(<img width=«51» height=«21» src=«ref-1_582578631-501.coolpic» v:shapes="_x0000_i1170">)
Проанализировав полученные результаты, делаем вывод, что при заданных условиях эксплуатации разрабатываемого устройства обеспечивается нормальный тепловой режим радиоэлементов, которые мы применили, то есть рабочие температуры не превышают предельно допустимые нормы.
Таким образом, конструкция корпуса с принудительным охлаждением воздухом не нуждается в изменении конструкции.
10 Охрана труда и окружающей среды.
Целью этого раздела дипломной работы является определение вредных и опасных производственных факторов при разработке, наладке и эксплуатации устройства, а также разработка мероприятий, которые направлены на создание условий труда, которые отвечают требованиям норм и стандартов по охране труда и технике безопасности.
Особенное внимание будет направленно на факторы, которые могут подействовать на работоспособность и безопасность монтажника и наладчика отдельных блоков и всего аппарата вместе. Это связано с тем, что при выполнении этих работ необходимо выполнять пайку, измерение режима работы схемы, наладку, контроль и т.д.
10.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов.
К основным вредным и опасным факторам, что влияют на работников, которые задействованы на производстве РЭС, относят:
Повышенные уровни электромагнитного поля (уровни излучений должны отвечать ГОСТ 12.1.006-84);
Недостаточная освещенность рабочей зоны (условия освещенности производственных помещений должны удовлетворять нормам, отмеченным в СНиП ИИ-4-79/85);
Опасность поражения электрическим током;
Неудовлетворительные параметры микроклимата рабочей зоны (величины показателей микроклимата в производственных помещениях должны удовлетворять нормам, отмеченным в ГОСТ 12.1.005-88 и ДСН 3.3.6.042-99);
Содержание (в воздухе рабочей зоны) вредных веществ разного характера в опасных концентрациях, что превышают предельно допустимые (ГДК вредных веществ в воздухе рабочей зоны должна удовлетворять нормам, отмеченным в ГОСТ 12.1.005-88 и ГОСТ 12.1.007-80, для аэрозоля свинца см. п. 1.1.2);
Повышенный уровень шума на рабочем месте (допустимые уровни звукового давления в октавных полосах частот, уровни звука и эквивалентные уровни звука на рабочих местах стоит принимать соответственно санитарным нормам допустимых уровней шума на рабочих местах ДСН 3.3.6.037-99);
Повышенная напряженность электрического поля промышленной частоты на рабочем месте (напряженность электрических полей промышленной частоты на рабочих местах должна удовлетворять нормам, отмеченным в ГОСТ 12.1.002-88).
10.2 Условия труда на рабочем месте.
Помещение, в котором происходят технологические операции по изготовлению и наладке изделия находится в панельном доме. Вибрации и вредные вещества отсутствуют. Покрытие пола керамическая плитка.
Геометрические размеры помещения:
длина а = 10.0 м;
ширина b = 5 м;
высота h = 3.4 м;
Количество лиц, работающих в помещении, – 6 человек.
Определим значение площади и объема помещения:
S1=a×b=5×10=50 м2 – площадь помещения;
SП=8,5 м2 – общая площадь столов и шкафа;
S= S1 -Sп=41,5 м2;
V=S×h=141,1 м3;
Рассчитаем значение площади и объема помещения на одно лицо, результаты внесем в таблицу №10.1.
Таблица №10.1.
Параметр
Норматив
Существующие
Площадь, S
Не менее 4,5 м2
6,9 м2
Объем, V
Не менее 15 м3
23,5 м3
Высота
Не менее 3 м.
3,4 м.
Объем помещения, что приходится на одного человека и полезная площадь больше нормативного значения в соответствии с СН245-82 и ОНТП-24-86.
10.3 Микроклимат.
Воспользуемся ГОСТ 12.1.005-88 и ДСН 3.3.6.042-99, что устанавливают такие параметры микроклимата как температура, влажность и подвижность воздуха в зависимости от вида выполняемых работ, периода года.
Работу, которая выполняется в рассмотренном помещении можно отнести к категории 1а, потому что она выполняется сидя и не требует физических усилий. Энергозатраты организма человека при таком виде работ составляют до 120 ккал/год.
Источником теплового излучения является радиатор центрального отопления, что состоит из семи секций.
Нормируемые значения параметров микроклимата соответственно ДСН 3.3.6.042-99 представлены в табл.2.
Оптимальные и допустимые нормы температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха в рабочей зоне производственных помещений приведены в таблице №10.2:
Таблица №10.2.
Период года
Температура воздуха, 0С
Относительная влажность воздуха %
Скорость движения воздуха, м/с
Оптимальная
Допустимая
Оптимальная
Допустимая
Оптимальная
Допустимая
Холодный
22-24
21-25
40-60
не более 75
0.1
не более 0.1
Теплый
22-24
22-28
40-60
55 при 28 0С
0.1
0.1-0.2
Существующий
22-24
55
0.1
Параметры микроклимата поддерживаются системами кондиционирования и обогрева.
10.4 Оценка санитарных норм условий труда при пайке элементов.
При сборке используется ручная пайка, выполняемая электрическим паяльником мощностью 20...40 Вт. Удельное образование аэрозоля свинца при этом составляет 0,02...0,04мг/100 паек.
Согласно сборочному чертежу, в качестве припоя используется оловянно-свинцовый припой марки ПОС-61 ГОСТ 21931-76, а флюс используется безкислотный КЕ ГОСТ 1797-64. Для удаления остатков флюса применяется этиловый спирт или ацетон. В состав припоя входит олово Sn в количестве 60-62% и свинец Pb в количестве 38-40%.
Флюс состоит из сосновой канифоли в количестве 15-28%, и этилового спирта в количестве 72-85%.
Свинец является чрезвычайно опасным веществом (класс 1), ГДК в воздухе рабочей зоны 0,01мг/м. Олово является веществом умеренно опасным (класс 3) ГДК 10мг/м. Спирт этиловый является безопасным веществом (класс 4) ГДК в воздухе рабочей зоны 1000мг/м.
Определим концентрацию аэрозоля свинца:
Сфакт.=0,6×в×n×N×t/V = 0,6×0,03×2×4×8/141=0,00817 мг/м, где
в — удельное образование аэрозолю свинца (y=0,03мг/100 паек);
n — количество паек в минуту (n=2);
N — количество рабочих мест (N=4);
V — объем помещения, м ( V=141 м);
t — длительность сборки изделия, час. (t=8 часов);
Следовательно, при заданных условиях технологического процесса концентрация аэрозоля свинца в воздухе рабочей зоны не будет превышать предельно допустимую концентрацию 0,01 мг/м. Так, как пары свинца не превышают ГДК, то нет необходимости в дополнительной вентиляции участков по работе с пайкой.
10.5 Освещение.
10.5.1 Расчет естественного освещения.
При монтаже печатных плат уровень освещенности должен быть оптимальным. При очень ярком освещении возникают неприятные ощущения в глазах, как следствие быстрая усталость и потеря работоспособности.
Естественное освещение помещения осуществляется боковым светом сквозь световые проемы (окна) во внешних стенах или через прозрачные части стен (например, пропускающие свет стеклоблоки).
Основным для расчета природного освещения является коэффициент естественной освещенности (КЕО), что зависит от широты местности, времени года, а также погоды, и по которым приводится нормирование естественного освещения.
При одностороннем боковом освещении нормируется минимальное значение КЕО в точке, которая расположена на расстоянии 1 м от стены, которая наиболее отдалена от световых проемов, на пересечении вертикальной плоскости характерного размера помещения и условной рабочей поверхности.
Согласно СНиП ИИ-4-79/85 нормируемое значение КЕО для работ высокой точности для третьего пояса енIII=2 % выбираем для естественного освещения в районах с малым снежным покровом.
Так как Киев расположен в IV поясе светового климата, то значение КЕО определим по формуле:
енIV = енIII• m• с
где енIII — значение КЕО для III пояса;
m =0,9 — коэффициент светового климата для Киева;
c =0,75 — коэффициент солнечности климата.
ен IV = 2,0×0,9×0,75 = 1,35
Фактическое значение еф при боковом освещении определим по формуле:
еф=еб×q×r1×T0/Kз
где q=0,75- коэффициент, учитывающий неравномерную яркость неба и зависит от угловой высоты α светового проема над рабочей поверхностью;
Кз = 1,3- коэффициент запаса (производственное помещение с воздушной средой, что содержит менее 1мг/м3 пыли);
r1 — коэффициент, который учитывает отражение света от внутренних поверхностей помещения. Данный коэффициент зависит от ряда факторов:
отношение глубины помещения b=5 м к высоте окна от уровня рабочей поверхности к верху края окна h = 2,9 м;
отношение расстояния l=1 м – расчетной точки от внешней стены к глубине помещения;
отношение длины помещения lп =10 м к его глубине;
средневзвешенного коэффициента помещения, который рассчитывается по формуле:
<img width=«177» height=«48» src=«ref-1_582579132-1164.coolpic» v:shapes="_x0000_i1171">,
где r1r2r3 — коэффициент отражения соответственно потолка, стен и пола, и, найден по таблице: ρ1= 0,7; ρ2= 0,6; ρ3= 0,1;
S1,S2, S3 — площади потолка, стен, пола.
Для рассмотренного помещения: S1=50 м2, S2=84 м2, S3=50 м2.
<img width=«237» height=«41» src=«ref-1_582580296-1369.coolpic» v:shapes="_x0000_i1172">
При отношении
b/h=5/2,9=1,7;
l/b=1/5=0,2;
lп/b=10/5=2;
rсравнен=0,4;
Получим r1=2,1.
еб- геометрический КЕО в расчетной точке при боковом освещении.
еб=0,01×(n1×n2)
где n1=6 — количество лучей за графиком Данилюка И., которые проходят от неба через световые проемы в расчетную точку на поперечном разрезе помещения;
n2=42 — количество лучей за графиком Данилюка И., которые проходят от неба через световые проемы в расчетной точке.
еб=0,01×6×42=2,52
T0 — общий коэффициент светопропускания, который определяется по формуле:
T0=T1 ×T2 ×T3 ×T4 ×T5
Где T1 — коэффициент светопропускания материала стекла (двойной стеклопакет – Т1=0,8);
T2 – коэффициент, который учитывает потери света в перегородках оконных проемов (перегородки деревянные спаренные Т2=0,7);
T3 — коэффициент, учитывающий потери света в несущих конструкциях (при боковом освещении Т3=1);
T4- коэффициент учитывающий потери света в солнцезащитных устройствах (при регулируемых жалюзях Т4=1);
T5- коэффициент учитывающий потери света в защитной сетке (при боковом освещении Т5=1 );
Т0=0,8×0,7×1×1×1=0,56
Подставим полученные результаты в формулу:
еф=еб×q×r1×T0/Kз=2,52×0,75×2,1×0,56/1,3=1,71
Из проведенного расчета видно, что значение необходимое по естественному освещению выполняется, потому что расчетное значение КЕО для рабочей точки больше нормированного значения КЕО.
10.5.2 Расчет искусственного освещения.
В рассмотренном помещении, используется система общего равномерного освещения. Как источник света используются люминесцентные лампы низкого давления ЛБ 40 в количестве 32 штук, размещенные в шестнадцати светильниках, расположенные на потолке в четыре ряда.
Проверим освещенность, обеспечиваемую общим равномерным искусственным освещением. Для определения освещенности применим метод коэффициента использования светового потока:
<img width=«190» height=«81» src=«ref-1_582581665-1907.coolpic» v:shapes="_x0000_i1173">,
где N — количество светильников в помещении;
n — количество ламп в одном светильнике (n = 4);
Фл- световой поток лампы, лм Фл = 3120лк. по для светильников ЛБ-40;
m — коэффициент, который учитывает увеличение освещенности за счет отражения (m = 1.2);
m — количество полурядов светильников (m = 4);
ei — относительная освещенность за счет i-го полуряда светильников в рассмотренной точке;
y — коэффициент перехода от горизонтального освещения, создаваемого і-м полурядом в рассмотренной точке к освещению в наклонной плоскости;
K3 — коэффициент запаса (при использовании люминесцентных ламп в помещениях с воздушной средой, что содержит менее 1 мг/м3 пилу, Кз = 1.5);
h — высота подвеса светильников относительно поверхности рабочего места (h=2.6м);
lp — длина ряда светильников, м (lp = 10 м);
Для определения табличного значения функции e находим отношение p и l:
p = p / n ,
где p — расстояние расчетной точки к проекции ряда светильников на
горизонтальную плоскость;
p = 1/4 = 0.25;
l = l2 / n, где
l2 — расстояние расчетной точки от стены (2.5 м).
l = 2.5 / 4 = 0.62.
Для угла a = 25° падение света Ia = 162 Лм… по Ia для светильников 9-й группы определим f(p l) =0.55
e = f(p l) ×Ia = 0.55×162 = 89;
<img width=«359» height=«48» src=«ref-1_582583572-2257.coolpic» v:shapes="_x0000_i1174">
Норма общего освещения рабочих мест (контраст объекта различения средний, разряд зрительной работы 3у; работа высокой точности) составляет 300 Лк. Поэтому, Е фактическое > Е необходимое, СНиП 11-4-79/85 выполняются.
Также каждое рабочее место оборудовано источником местного освещения, для выполнения возможных работ связанных с выполнением операций высокой точности.
10.5.3 Оценка интенсивности инфракрасного излучения (ИИВ).
ИИВ производит на организм человека тепловое влияние, эффект которого зависит от длины волны, что является условием для глубины проникновения. Действие ИИВ при поглощении в разных слоях кожи сводится к ее нагреванию, что обуславливает переполнение кровеносных сосудов кровью и усилению обмена веществ. Увеличивается содержание фосфора и натрия в крови, происходит поляризация кожи человека. ИИВ влияет на функциональное состояние центральной нервной системы, вызывая изменения в сердечно-сосудистой системе. Длинноволновое ИИВ, проникая в глазные яблока, вызывают ряд патологических изменений: коньюктивы, помутнение роговицы, депигментация радужной оболочки, спазм зениц и другие.
Источниками ИИВ в рассмотренном случае являются паяльники. Температуру паяльников найдем из следующего. Припой ПОС-61 имеет температуру плавления + 190 С. Температура паяльника должна быть выше на 50-70 С. Поэтому паяльник нагревается до температуры + 260 С. Для оценки соответствия уровня ИИВ допустимым значением санитарных норм необходимо определить длину волны этого излучения:
l=2.88/T;
l- длина волны, мм;
Т — температура излучающей поверхности.
l = 2.88/503= 5.73 мкм;
Согласно норм ГОСТ12.1.005-88 и ДСН 3.3.в.042 — 99 при облучении Sдоп < 25% допустимой плотностью потока энергии:
S=p(d1×l1+d2×l2+d3×l3)
где S — излучаемая поверхность паяльника. Найдем излучаемую поверхность паяльника, как сумму поверхностей трех цилиндров:
d1=0,004 м; l1=0,03 м;
d2=0,01 м; l2=0,03 м;
d3=0,005 м; l3=0,05 м;
S=3,14×(0,004×0,03+0,01×0,03+0,005×0,05)=0,0021 м2;
Определим интенсивность облучения. Так как расстояние от источника излучения к человеку r=0.2м ><img width=«31» height=«26» src=«ref-1_582585829-358.coolpic» v:shapes="_x0000_i1175"> =0.046м, то применим точечный метод:
q=0.91×S×((T/100)4-A)/r2;
А = 85 для кожного покрова человека;
q=0.91×0.0021×((503/100)4-85)/0.22=26,5 Вт/м2;
При длине волны l =5.76 мкм qдоп = 120 Вт/м2. Так как q<qдоп, то дополнительных мероприятий защиты применять не нужно.
10.6 Акустический шум в рабочем помещении.
Шум вредно воздействует на здоровье человека. Для организации оценки шума санитарными нормами допускается пользоваться общим уровнем, измеренным шумоизмерителем по шкале «А» (уровень звука), который потом сравнивают с допустимым уровнем для данного типа помещения, – 55 дбА, соответственно ДСН 3.3.6.037-99
Максимальный уровень шума в помещении 45дбА, то есть ниже допустимого. В помещении цеха никаких видов вибрации нет.
10.7 Анализ потенциальных причин поражения электрическим током. Электробезопасность.
По способу защиты человека от поражения электрическим током согласно ГОСТ12.2.007.0-75 основную и вспомогательную аппаратуру относят до 01 класса.
Согласно ГОСТ 12.1.038-88, предельнодопустимые напряжения прикосновения и токи через человека при нормальном (неаварийном) режиме работы изделия приведены в таблице №10.3:
Таблица №10.3.
Вид тока
Напряжение, В
не более
Ток, мА
не более
Переменный 50 Гц
2
0.3
Постоянный
8
1.0
Длительность действия напряжений, указанных в таблице, не более 10 минут на сутки и установлено из реакции чувствительности. Напряжение прикосновения и тока для людей, работающих в условиях высоких температур (выше 25оС) и влажности (более 75%), должны быть уменьшены в три раза.
Согласно техническому заданию эксплуатация модуля предусматривается в условиях производства при питании от сети переменного тока 220В, 50Гц. Поскольку в производственных условиях имеется возможность одновременного прикосновения человека к соединенным с землей конструкциями, то это обуславливает категорию помещений, как помещение с повышенной опасностью.
Значение рабочего напряжения прикосновения и тока сквозь человека не должно превышать значений, указанных в таблице, что приведена выше.
При аварийном режиме работы напряжение прикосновения и тока через человека не должно превышать значения, указанные в таблице №10.4:
Таблица №10.4.
Вид тока
Величина
Предельно допустимые уровни при действии выше:
0,1 0,2 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 выше 1
Переменный
50Гц
U, B
I, мA
500 250 100 85 70 65 55 50 36
500 250 100 85 70 65 55 50 6
Постоянный
U, B
I, мA
500 400 250 240 230 220 210 200 40
500 400 250 240 230 220 210 200 15
Предельно допустимые значения напряжений прикосновения и тока, которые проходят сквозь человека, отвечают переменным и не болевым (постоянным) токам, при аварийном режиме работы электрооборудования.
Для защиты человека от поражения электрическим током в производственных помещениях используется зануление оборудования. При наличии зануления замыкания фазы на корпус превращается в однофазное короткое замыкание от тока, которого срабатывает устройство максимальной токовой защиты и выключает поврежденное электрооборудование.
Расчет на возникающую способность, включает нахождение величины тока короткого замыкания и проверку кратности его по отношению к номинальному току устройства максимальной токовой защиты.
Входные данные для расчета:
Uф = 220 В – фазное напряжение;
кабель четырехжильный 3 ´ 150 мм2 плюс 1´70 мм2;
материал – алюминий (r = 0.028 Ом´мм2 / м );
расстояние от трансформатора к потребителю L = 250 м;
номинальный ток срабатывания автомата защиты Iном – 250 А.
Ток однофазного короткого замыкания определим за формулой:
<img width=«368» height=«62» src=«ref-1_582586187-2093.coolpic» v:shapes="_x0000_i1176"> продолжение
--PAGE_BREAK--
еще рефераты
Еще работы по информатике
Реферат по информатике
Ресурсы Интернета как источник информационного обеспечения процесса комплектования фондов библио
2 Сентября 2013
Реферат по информатике
Работа с таблицами и диаграммами в Microsoft Excel
2 Сентября 2013
Реферат по информатике
Распределенные системы в среде PCS7
18 Июня 2015
Реферат по информатике
Выбор и использование программных технологий JSP и ASPNet при разработке WEB-базированных информационных
2 Сентября 2013