66445

Разработка прибора РЭМИ – 4 (регистратор электромагнитного излучения)

Дипломная

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Согласовываться две платы должны по гибкому шлейфу что облегчит сборку и возможные дальнейшие доработки устройства. Печатная плата индикации и управления крепится к крышке корпуса шестью винтами что обеспечивает надежное крепление печатной платы.

Русский

2014-08-21

4.49 MB

23 чел.

Олавление

Введение 6

Постановка задачи проектирования 8

ГЛАВА 1.ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ 9

2.1. Способы прогнозирования динамических проявления горных пород 9

2.2.Аппаратура бесконтактного прогнозирования динамических проявлений 11

3. Принципиальная схема прибора РЭМИ – 4 17

3.1. Краткое описание принципиальной схемы прибора РЭМИ – 4. 17

ГЛАВА 2. КОНСТРУКТОРСКИЙ РАЗДЕЛ 19

3.1. Обоснование выбора корпуса. 19

3.2.Обоснование выбора клавиатуры. 22

3.3. Обоснование выбора индикатора. 24

3.4. Проектирование конструкции ячеек. 26

3.4.1.Разработка конструкции ячейкииндикации-управления. 27

3.4.2.Разработка конструкции ячейки измерения-обработки. 29

3.5.Проектирование печатных узлов 30

3.5.1.Проектирование печатного узла измерения-обработки. 31

3.5.2. Проектирование печатного узла индикации-управления 39

ГЛАВА 3.ОРГАНИЗАЦИОННО – ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ 43

5.1. Технико-экономическая целесообразностьразрабатываемого устройства. 43

5.2.Смета затрат на научно-исследовательскую разработку (НИР) 44

5.3. Себестоимость опытного образца. 47

ГЛАВА 4. ОХРАНА ТРУДА 50

6.1. Характеристики рабочего места. 50

6.2. Освещение помещения. 52

6.3. Расчет искусственного освещения. 53

6.4. Требования к шуму. 56

6.5 Организация режима труда и отдыха. 57


Введение

Контроль электромагнитного излучения нагруженных горных пород является актуальной задачей на сегодняшний день. Необходимость в этом есть при добыче полезных ископаемых, разработке шахт, карьеров, для контроля электромагнитного излучения больших массивов и предупреждения землетрясений.

Ежегодно происходит большое количество аварий в шахтах, обвалов на рудниках, землетрясений. При этом гибнут люди. Многих людей при этих авария можно было бы спасти, если заранее знать о предстоящей аварии или катастрофе. Существует довольно много способов прогнозирования подобного рода катастроф начиная c наблюдения за животными заканчивая мониторингом различных видов излучения. Все они пока не дают сто процентного результата прогнозирования. В настоящее время ведется поиск способов, с помощью которых можно будет с большой уверенностью судить о предстоящих авариях. Один из таких способов это измерение электромагнитного излечения горных пород и его мониторинг.

Источником электромагнитного излучения является не только горные породы. Большую часть излучения составляют излучения от различной хозяйственной деятельности человека. Решив задачу эффективного мониторинга электромагнитного излучения горных пород, можно существенно уменьшить количество внештатных ситуаций на производстве.

Процесс разрушения горных пород сопровождается механическими изменениями в структуре породы. Все механические изменения горной породы сопровождаются различными физико-механическими изменениями, поэтому для определения напряженно-деформированного состояния массива горных пород исследуются либо структурные изменения горной породы на микро- и макроуровнях, либо физические отклики на структурные изменения породы. Изменению напряженно-деформированного состояния горной породы сопутствует электромагнитное, акустическое, а иногда и световое излучение.

Практически можно произвести только измерение уровня ЭМИ и его спектральную оценку. Спектральная плотность распределения ЭМИ зависит от горных пород и максимумы четко не выделены. Исследовано разрушение свыше 70 пород. При разрушении с основном образуется широкополосное ЭМИ с временем импульса, зависящем от времени процесса разрушения породы.

В условиях большого горного массива уровень ЭМИ будет меняться также в зависимости от объема одновременно разрушаемой породы. Поскольку разрушение в горных породах идет не прерывно, можно наблюдать некоторый фон ЭМИ. В моменты серьезных смещений горных пород можно зафиксировать всплеск ЭМИ.

Всплеск ЭМИ возникает перед разрушением, вернее в его начале. Если считать образование трещин началом разрушения, следовательно возникает необходимость в постоянном мониторинге уровня ЭМИ, его оценки опасности и оповещении, в случае возникновения опасного уровня ЭМИ. Необходимость постоянного мониторинга ЭМИ возникает и для составления статистических данных об ЭМИ горных пород, что в последствии даст возможность прогнозирования разрушений и обвалов горных пород.

Задачу оперативного контроля уровня ЭМИ можно решить с помощью портативного устройства, которое будет осуществлять мониторинг, обработку, накапливать статистику, и при изменении уровня ЭМИ, оповещать об опасности.


Постановка задачи проектирования

Целью данного дипломного проекта является разработка прибора РЭМИ – 4 (регистратор электромагнитного излучения). При разработке поставлена задача выбора влагозащищенного корпуса, индикации, клавиатуры. Разработать топологии печатных узлов и конструкцию прибора. Так же необходимо оформить конструкторскую документацию.

При проектировании конструкции измерителя необходимо придерживаться следующих критериев:

  1.  Встроенный АЦП: 12 разряов 7.2МГц;
  2.  Связь регистратора с ПК через интерфейсы: USB 2.0, RS-485;
  3.  Антенна: внешняя;
  4.  Диапазон рабочих температурот -15С до +30С;
  5.  Влажность 94%;
  6.  Батарейный отсек на 4 элемента типоразмера АА;
  7.  Прибор должен быть оснащен клавиатурой и индикатором.


ГЛАВА 1.ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

2.1. Способы прогнозирования динамических проявления горных пород

Процесс разрушения горных пород сопровождается механическими изменениями в структуре породы. Все механические изменения горной породы сопровождаются различными физико-механическими изменениями, поэтому для определения напряженно-деформированного состояния массива горных пород исследуются либо структурные изменения горной породы на микро- и макроуровнях, либо физические отклики на структурные изменения породы. Изменению напряженно-деформированного состояния горной породы сопутствует электромагнитное, акустическое, а иногда и световое излучение.

Модели разрушения в кристаллах горных пород по масштабам:

-субмикроскопический;

- микроскопический;

- макроскопический;

 Модели разрушения горных пород:

- лавинно - неустойчивого трещинообразования;

Наиболее применима для прогноза землетрясений. Достоинствами этой модели является то, что она основана на физических аспектах возникновения и роста трещин.

- дилатантно-диффузионая

В этой модели процесс разрушения подразделяется на три стадии. Первая из них характеризуется постепенным увеличением тектонического напряжения в определенном объеме водонасыщенной горной породы. Вторая стадия начинается, когда уровень напряжений достигает половины прочности водонасыщенной породы, при этом в породе возникают открытые трещины, так называемые дилатантные трещины. По мере заполнения водой дилатантных трещин, прочность пород постепенно падает (третья стадия), чтоприводит к разрушению породы.

- модель разрушения Панина В.Е.;

Основывается на структурных уровнях деформации и разрушениях. Согласно этой модели в области очага разрушения формируется система структурных и масштабных уровней деформации. При этом разрушение рассматривается как многостадийный процесс, на каждом стадии разрушения накапливаются микротрещины и неоднородности.

В Томском политехническом институте группой сотрудников под руководством член-корреспондента АПН СССР Воробьева А.А. в 1971г. впервые сначала предположили, а затем зафиксировали в лабораторных условиях электромагнитное излучение сопутствующее процессу деформации горной породы. В настоящее время существует около тринадцати гипотез возникновения ЭМИ. Согласно основным из них, импульсы ЭМИ могут возникать: вследствие эмиссии электронов с берегов растущей трещины; благодаря неравномерному – ускоренному движению зарядовой мозаики по берегам растущей трещины; при нарушении связей двойных электрических слоев вблизи поверхности разрыва, при этом наиболее существенный вклад в ЭМИ вносит излучение зарядов, движущихся с вершины прорастающей трещины.

Таким образом, наблюдая за кинетикой трещины, можно следить за процессом разрушения. Особый интерес представляет динамика изменения частотных характеристик характеризующих стадию разрушения. Сам процесс разрушения делится на три стадии: зарождение и накопление трещин, ветвление трещин и лавинное разрушение. Причем, каждой стадии характерен свой сопутствующий электромагнитный отклик со своим частотным диапазоном, который для разных горных пород различен и исследуется отдельно.


2.2.Аппаратура бесконтактного прогнозирования динамических проявлений

К настоящему времени разработано множество систем регистрации и обработки измерительной информации для исследований в лабораторных и натурных условиях, основанные на анализе акустической, сейсмической и электромагнитной информации. Из распространенных аппаратных решений для прогнозирования динамических проявлений горного давления можно выделить: комплекс автоматизированной шахтной автоматизированной аппаратуры «Ангел»; линейка аппаратных средств «РЭМИ»; «РВИНДС»; «РЭМС-1»; геоакустическая система геомеханического мониторинга «Prognoz-ADS» представлены на Рис. 1.

Рис. 1 Внешний вид РЭМС

Внешний вид комплекса шахтной автоматизированной аппаратуры «Ангел»

Линейка приборов РЭМИ. Принцип действия линейки приборов РЭМИ основан на измерении мощности регистрируемых сигналов ЭМИ, величина которой изменяется при смене стадий разрушения образца или при изменении напряженно-деформированного состояния на участке массива горных пород.

   

а)    б)    в)

Рис. 2. Линейка приборов РЭМИ; а) РВИНДС; б) РЭМИ-1; в) ИЭМИ-1

Линейка приборов РЭМИ является компактной, легкой, но способной давать локальный прогноз за небольшой промежуток времени до динамического проявления.

Прибор РВИНДС имел габариты 10х15х5см, весил 1200г, имел стрелочный индикатор, что затрудняло его использование в шахтах. Приборы РЭМИ-1 имели размеры 12х8х3см, весили порядка 700г, но имели слабую чувствительность антенны, что было решено в приборе ИЭМИ-1. Серия приборов ИЭМИ-1 в отличие от других приборов этой же серии был снабжен звуковым и световым индикатором, имел автоматическую подстройку под уровень электромагнитного излучения, более чувствительную антенну, что позволило его использование в шахтах с целью предупреждения шахтеров об опасности. Структурная схема прибора ИЭМИ-1 представлена на Рис. 3.

Выпрямитель

Усилитель

Интегратор1

ГЗЧ

Компаратор

Делитель1

Интегратор2

Делитель2

АЦП

Индикатор

Рис. 3. Структурная схема регистратора ЭМИ линейкой приборов

Приборы РВИНДС, РЭМИ-1, ИЭМИ-1 являются разработками ИГД СО РАН и более 10 лет используется службой предупреждения и прогноза горных ударов на Таштагольском руднике для контроля и диагностики напряженно-деформированного состояния в массивах горных пород.

Основным недостатком рассмотренных выше приборов является отсутствие в них функции накопления результатов измерений с целью мониторинга состояния массива. Поэтому дальнейшим развитием приборов серии РЭМИ стала разработка прибора РЭМИ-3, позволяющего не только обнаруживать смену стадий состояния предразрушений массива, но и осуществлять мониторинг электромагнитной обстановки в шахтах и рудниках, регистрировать сигналы ЭМИ в течение длительного времени и осуществлять их ввод в компьютер для последующей обработки.

Структурная схема прибора и его внешний вид показаны на Рис. 4.

а

б

Рис. 4. Структурная схема (а) и внешний вид (б) прибора РЭМИ-3

Принимаемые антенной электромагнитные сигналы усиливаются аналоговым усилителем и оцифровываются с помощью АЦП. Далее вся первичная обработка полученных отсчетов осуществляется с помощью контроллера, результаты сохраняются в энергонезависимой памяти, текущее значение уровня электромагнитного излучения выводится в цифровом виде на встроенный индикатор. Звуковой и световой сигналы опасности вырабатываются в соответствии с алгоритмом. Ввод данных в персональный компьютер осуществляется с помощью интерфейса USB. Встроенная клавиатура позволяет задавать различные режимы работы прибора и просматривать данные, находящиеся в памяти. Прибор имеет следующие технические характеристики:

  1. Чувствительность  6 мВ/м;
  2. Частотный диапазон  10 кГц ÷ 70кГц;
  3. Разрядность АЦП  10;
  4. Интервал усреднения показаний на индикаторе  1 с;
  5. Частота дискретизации регистратора 200 Гц;
  6. Объем энергонезависимой памяти  8 Мб;
  7. Порт цифрового ввода-вывода    USB;
  8. Время непрерывной регистрации    до 8 час.;
  9. Рабочий температурный диапазон    -5…+30 ° С;
  10. Масса с элементами питания     300 г.

Непрерывная регистрация сигналов ЭМИ в течение длительного времени позволяет получать значительный объем информации, на основе обработки полученной информации анализировать ситуацию на различных горизонтах и судить об изменениях интенсивности и уровня сигналов электромагнитного излучения в различных точках рудника, а также обеспечить возможность их детального спектрально-временного анализа.

Дальнейшим развитием описанной линейки приборов становится прибор РЭМИ-4, который имеет структуру, сходную со структурой прибора РЭМИ-3. Однако в проектируемом приборе существенно расширяются возможности регистрации сигналов за счет отказа от интегрирования сигналов в полосе 10кГц – 70кГц с постоянной времени интегратора 10мс в части обработки сигнала. В проектируемом приборе отказ от интегрирования обусловлен тем, что сигнал в указанной полосе дискретизируется с частотой до 7.2МГц и сохраняется без потерь в энергонезависимой памяти. Такой подход существенно расширяет информативность регистрируемых сигналов за счет увеличения объема энергонезависимой памяти. Указанные особенности отражены в структурной схеме прибора и его спецификации.

  1. Чувствительность антенны,при отношении сигнал/шум не менее60 дБ: 6 мкВ/м
  2. Выходное напряжение антенны, соответствующее напряженности электрического поля 6 мкВ/м: 10мкВ
  3. Рабочий диапазон частот антенны: 10кГц - 500кГц
  4. Нелинейность частотной характеристики в рабочем диапазоне не хуже 1дБ
  5. Разрядность АЦП: 12
  6. Интервал усреднения показаний на индикаторе: 1с
  7. Частота дискретизации регистратора: 7.2 МГц
  8. Объем энергонезависимой памяти: 32ГБ
  9.  Связь регистратора с ПК через интерфейсы: USB 2.0, RS-485
  10.  Антенна:внешняя
  11.  Диапазон рабочих температур от -15С до +30С
  12.  Влажность 94% 
  13.  Батарейный отсек на 4 элемента типоразмера АА
  14.  Прибор должен быть оснащен клавиатурой и индикатором
  15. Время непрерывной регистрации : 5,8час
  16. Масса с элементами питания (аккумуляторы): 500 г


3. Принципиальная схема прибора РЭМИ – 4

В рамках дипломного проекта схема электрическая принципиальная прибора РЭМИ-4 не проектировалась. Однако как топология и компоновка печатных узлов, так и особенности конструкции в целом определяются именно схемой электрической принципиальной. В связи с этим ниже представлено краткое описание отдельных схемотехнических решений, позволяющее ориентироваться в применяемых подходах к задачам компоновки и трассировки.

3.1. Краткое описание принципиальной схемы прибора РЭМИ – 4.

Прибор осуществляет усиление с управляемым коэффициентом и обработку в реальном масштабе времени сигналов, поступающих с внешней антенны, имеет два интерфейсных разъема для передачи данных, а так же разьем для установки карты энергонезависимой памяти microSD.

Структурно прибор можно разделить на четыре части:

-цепи програмируемых усилителей сигнала;

-цепи питания прибора;

-цепи обработки данных и интерфейсов;

-контроллер клавиатуры и индикатора;

Програмируемые усилители (см. Приложение 1 Схема электрическая принципиальная) представляют собой два одинаковых по структуре програмируемых усилителя с общим входом для подключения антенны. Усилители имеют коэффициенты усиления 10, 100, 1000 и 10000 каждый. Коэффициенты усиления управляются с помощью центрального процессора. Для изменения коэффициента усиления используются аналоговые мультиплексоры SN74LVC2G53, уровни на управляющих выводах которых определяют коэффициенты усиления предварительного и оконечного усилителей, выполненных на базе ОУ OPA365. Того же типа ОУ используются в противоподменных фильтрах 6 порядка, имеющих единичный коэффициент усиления в обоих усилителях. Полосы пропускания фильтров условно первого и условно второго усилителей различны. Условно первый усилитель обеспечивает указанные коэффициенты усиления в полосе 125кГц. На рисунке приведены результаты проектирования противоподменных фильтров 6-го порядка для полосы условно первого усилителя в САПР FilterPro.

Полученные в FilterPro номиналы элементов используются в схеме электрической принципиальной. Аналогичным образом получены номиналы элементов для условно второго усилителя, имеющего тот же порядок фильтра, но с полосой 1МГц.

Блок питания прибора реализован на трех интегральных высокоэффективных повышающе-понижающих импульсных преобразователяхTPS63060 и элементов необходимых для их работы. Данные приборы позволяют преобразовать напряжение основной батареи в диапазоне 3.0В - 4.9В в напряжения питания основных потребителей3.3В и 5В. Один из преобразователей работает в режиме стабилизации тока заряда основной батареи при подключении внешнего источника. Ток заряда основной батареи контролируется центральным процессором.

Основа блока обработки и интерфейсов – высокопроизводительный микроконтроллер (DDхх). Здесь полезный сигнал после усиления и противоподменной фильтрации дискретизируется и квантуется 12-разрядным АЦП с частотами дискретизации до 7.2МГц. Результаты дискретизации подвергаются предварительной обработке. Суть алгоритмов обработки в рамках данного дипломного проекта не рассматривается. После обработки результаты сохраняются в энергонезависимой памяти прибора. Блок обработки и интерфейсов также обеспечивает сопряжение с внешними приборами. При этом основной контроллер использует специальные интерфейсные решения для сопряжения с шинами USB 2.0 и RS-485 (DAхх, DAхх и DAхх). Все интегральные решения блока имеют типовые схемы включения и обвязочные элементы, либо не требующие расчета номиналов, либо соответствующие расчеты.

Блок контроллера индикатора и клавиатуры реализован на базе сверхмалопотребляющего контроллера семейства MSP430. Контроллер имеет высокоскоростной интерфейс с контроллером блока обработки. Здесь все номиналы элементов и схемные решения являются типовыми и не требуют пояснений. Сборка транзисторов (VTx - VTx) представляет собой ключ, с помощью которого контроллер индикатора и клавиатуры включает или выключает питание основного контроллера и энергонезависимой памяти. Такое решение позволяет существенно экономить заряд основной батареи в режиме ожидания начала сбора/обработки.


ГЛАВА 2. КОНСТРУКТОРСКИЙ РАЗДЕЛ

3.1. Обоснование выбора корпуса.

Прибор РЭМИ – 4 предназначен для эксплуатирования в шахтах. Приведем основные характеристики внешних воздействий при его эксплуатации:

Быстрое развитие рынка электроники сопровождается созданием бесчисленного количества различного электронного оборудования, в следствии чего появляется множество универсальных корпусов. Что в принципе экономически целесообразно, значительно ускоряет разработку изделия и увеличивает его технологичность. Различия в назначении и сложности приборов очень велики. Электронные изделия должны как оправдывать требования пользователей к внешнему виду и функциональности, так и максимально отвечать требованиям эргономики и легкости в использовании.

Для решения задачи необходимо выбрать корпус отвечающий целому ряду параметров:

  1.  Прочность;
  2.  Влаго-защищенность;
  3.  Легкость;
  4.  Удобство в эксплуатации;
  5.  Надежность;
  6.  Батарейный отсек на 4 элемента типоразмера АА;
  7.  Возможность установки индикатора и пленочной клавиатуры;

Одну из лидирующих позиций занимает фирма OKW (Германия) которая занимается разработкой, производством и продажей стандартных модулей корпусов электронной аппаратуры. Стандартные корпуса и настроечные рукоятки фирмы OKW нашли свое применение почти во всех странах мира и используются, как портативные измерительные и регистрационные приборы, медицинская аппаратура, лабораторные приборы, система передачи данных.

После анализа параметров линейки стандартных корпусов Datec-Control фирмы OKW выбран корпус A9077109. Легкий и удобный корпус для носимых в руке приборов различного назначения. Имеет функциональную операторскую область, ориентирован на использование дисплеев, в том числе и графических. Выборка под пленочную панель. Батарейный отсек на 4 батарейки АА, крышка отсека на защелке с уплотнителем.

Технические характеристики корпуса:

Длинна    228 мм

Ширина    60 мм

Толщина    47 мм

Материал     ABS удара прочный пластик

Степень защиты    IP54


3.2.Обоснование выбора клавиатуры.

Прибор РЭМИ-4 должен иметь клавиатуру для контроля управления, ввода и вывода информации о режимах работы, установки времени и даты. Выбранный в процессе проектирования корпус имеет специальное углубление под самоклеющуюся пленочную клавиатуру, которая приклеивается на поверхность корпуса. Клавиатура имеет гибкий фольгированный пленочный кабель, по которому осуществляется опрос. Пленочные клавиатуры отличаются высокими показателями надежности и ударопрочности. К выбранному корпусу производитель рекомендует применять пленочные клавиатуры фирмы Nikkol из серии СК-16.

 

Техническая характеристика пленочной клавиатуры СК-16-BL

Количество клавиш       18

Тактильный эффект       mylardom

Размеры, мм       60*104

Допуск на габаритные размеры, мм    -0,3

Толщина, мм       0,7   

Длина шлейфа, мм      100

Расстояние от места выхода шлейфа  

до края клавиатуры, мм      5

Радиус изгиба шлейфа, мм, не менее   3

Количество контактов разъема    10

Шаг контактов разъема, мм     2,54

Усилие срабатывания клавиш, Н    1,5-2

Ход клавиш, мм       0,6-0,8

Коммутируемое напряжение, В, не более   36

Коммутируемый ток, мА, не более    100

Сопротивление замкнутой цепи, Ом, не более  100

Сопротивление изоляции в НКУ, МОм, не менее  20

Диапазон рабочих температур, С°    -20-+50

Предельная влажность воздуха 98% при температуре в 35°С

Пыле- ивлаго-защищенность соответствует стандартам IP – 65

Клавиатура имеет очень высокую устойчивость к агрессивным средам

Все выше перечисленные параметры делает данный тип клавиатур наиболее подходящим для решения поставленной задачи и эстетический вид. Данный тип клавиатур имеет 18 клавиш, с помощью которых будет производиться ввод текущего времени и даты, выбор режима индикации, режима работы, устанавливаться коэффициент усиления сигнала, рабочий диапазон частот, частота дискретизации и т. д.


3.3. Обоснование выбора индикатора.

Прибор РЭМИ-4 должен быть оснащен индикацией по средствам которой будут отображаться режимы работы прибора и параметры регистрируемых сигналов. Анализ представленных на рынке моделей индикаторов позволил остановиться на так называемых ЖКИ индикаторах. Основных моделей данного типа индикаторов две:

- индикатор со светодиодной подсветкой

- индикатор выполненный по технологии PLED

Система команд у обоих типов индикаторов полностью совпадают. Но продолжительности службы индикатора со светодиодной подсветкой в несколько раз выше по этому было решено использовать именно их. Исходя из основных параметров был выбран 2-хстрочный по 16 символов в каждой строке индикатор PC1602.

Индикатор по бокам имеет резиновый уплотнитель что обеспечит дополнительную влагозащещенность.

Конструктивные характеристики:

количество строк    2

число символов в строке  16

цвет      серый STN

подсветка     светодиодная

размер точки    0.56*0.66мм

размер символа    2.96*5.56

видимое поле    65*16мм

габаритный размер    80*36*8.8мм

Электрические характеристики:

-напряжение питания    от 4.7 до 5.3В

-ток потребления    2мА

-рабочий температурный диапазон от -20 до +50 С


3.4. Проектирование конструкции ячеек.

В структурной схеме прибора РЭМИ-4 можно выделить три основные части:

  1. цепи индикации и управления.
  2. программируемые усилители.
  3. цепи измерения и обработки

При предварительном конструировании решено было разделить схемы на 2 части. Первая должна отвечать за индикацию и клавиатуру, а вторая за программируемые усилители и блок измерения и обработки сигнала. Сделано это для удобства наладки устройства и уменьшения плотности элементов напечатном узле. Согласовываться две платы должны по гибкому шлейфу что облегчит сборку и возможные дальнейшие доработки устройства.


3.4.1.Разработка конструкции ячейкииндикации-управления.

Ячейка индикации и управления состоит из крышки корпуса, печатного узла, индикатора и клавиатуры.

Печатная плата индикации и управления крепится к крышке корпуса шестью винтами, что обеспечивает надежное крепление печатной платы. Как было указано выше, к этому блоку должны подключаться клавиатура и индикатор, а так же разъем для передачи данных на блок измерения и обработки.

Разъем для передачи данных на блок измерения и обработки устанавливается снизу печатной платы для использования гибкого соединительного шлейфа, позволяющего раскрыть корпус изделия без разъединения платы индикации-управления и платы сбора-обработки.Таким образом, устройство можно будет без особых затруднений разобрать и получить доступ практически ко всем элементам на плате, за исключением керамических конденсаторовв цепях питания, установленных с обратной стороны платы.

Индикатор устанавливается в верхней части крышки корпуса. В крышке фрезеруется прямоугольный вырез, через который виден только экран индикатора. Индикатор по краям имеет резиновый уплотнитель,обеспечивающий необходимую влагозащищенность устройства. Сверху на крышку в месте где установлен индикатор наклеивается специальная прозрачная пластина, защищающая индикатор от каких либо внешних воздействий. Индикатор крепится к печатной плате винтами, которые с одной стороны крепятся к плате а с другой стороны к ним крепится индикатор. На винты надеваются прокладочные шайбы, что позволитрегулировать силу прижатия индикатора к крышке. Печатная плата компонуется таким образом, чтобы управляющие контакты индикатора были над контактами на плате.Это упростит монтаж и уменьшит количество проводников в устройстве, повышая надежность и снижая вероятность ошибки при монтаже устройства.

Рис. 5. Монтаж ЖКИ дисплея, цифрами обозначено: 1- Индикатор;

  1. Печатная плата блока индикации
  2. Крышка прибора
  3. Болт и прокладочные шайбы

Клавиатура устанавливается в специальном углубление в крышке корпусаниже индикатора. Для ввода шлейфа клавиатуры в корпус прорезается отверстие. Клавиатура имеет клейкую нижнюю поверхность, что позволяет ее приклеить к крышке корпуса. Шлейф клавиатуры изготовлен в виде гибкой фольгированной пленкии позволяет уложить его в несколько слоев под платой. В плате делается вырез специальной формы для того что бы в него установитьразъем.

  1. Печатная плата
  2. Разъем для гибкого шлейфа
  3. Гибкий фольгированный шлейф
  4. Корпус устройства
  5. Пленочная клавиатур

3.4.2.Разработка конструкции ячейки измерения-обработки. 

Ячейка измерения и обработки состоит из корпуса, печатной платы и разъема для антенны.

Печатная плата измерения и обработки крепится к корпусу напятьювинтами, что обеспечивает надежное крепление печатной платы.

Разъем для передачи данных на блок индикации и управления устанавливается снизу печатной платы для использования гибкого соединительного шлейфа, позволяющего раскрыть корпус изделия без разъединения платы индикации-управления и платы измерения-обработки, как уже было написано выше.

Ячейка измерения-обработки имеет разъемы связи регистратора с ПК через интерфейсы  USB 2.0 и RS-485, установленные с боковой стороны корпуса.Герметизация разъемов осуществляется использованием специализированных заглушек.

Рис. Разъемы связи регистратора с ПК

Разъем картыэнергонезависимой памяти устанавливается под батарейным отсеков в котором фрезеруется отверстие, через него будет осуществляться установка и извлечение карты. Благодаря такой конструкции в корпусе устройства нет необходимости делать относительно большое отверстие и его герметизировать.

Рис.Разъем картыэнергонезависимой памяти

Разъем антенны устанавливается

рис. Разъем антенны

3.5.Проектирование печатных узлов

Исходными данными для данного этапа разработки конструкции РЭС является электрическая принципиальная схема устройства. Предполагается, что конструктор, использующий данную систему, получает готовую электрическую схему в формате системы AltiumDesignerSCHdoc.Затем производится конвертация этой схемы включающий в себя данные о списке связей элементов и атрибутах цепей, в список связей в файл платы с расширением PCBdoc.


3.5.1.Проектирование печатного узла измерения-обработки.

Процесс разводки печатных проводников представим в виде ряда последовательных этапов.

1) Формирование контура печатной платы.

Контур печатной платы формируется в слое Board (рисунок 6.2).

Рисунок 6.2 – Контур печатной платы узлаизмерения-обработки.

2) Определение слоев печатной платы.

Предварительно принято решение проектировать печатный узел на 4-х слойной плате с классом точности 4. Данное решение обосновывается тем, что проектируемое схемо-техническое решение предпологает большое количество межсоеденений элементов схемы электричесской принципиальной. Порядок и назначение слоев:

  1.  Layer Top:  Верхний слой печатной платы. На этом слое установливаются элементы методом поверхностного монтажа и осуществляется трассировка большинства сигнальных линий.
  2.  Layer 2: Внутренний слой печатной платы. Здесь распологаются полигоны общих проводов, обеспечивающий минимальную индуктивность и сопротивление соеенений элементов с общим проводом.
  3.  Layer 3: Внутренний слой печатной платы. Здесь распологаются полигоны цепей питания, обеспечивающий минимальную индуктивность и сопротивление соеенений элементов с общим проводом.
  4.  LayerBottom: Нижний слой печатной платы. Здесь распологаются методом поверхностного монтажа конденсаторы цепей питания а так же дросели, развязывающие цифровое и аналоговое питание и общие провода. Здесь же трассируются остальные соеденения не вошедшие на верхний слой.

Выполнение команды Options/Layers приводит к появлению диалогового окна (рисунок 6.3) которое позволяет добавить слои к предопределенному набору. Трассировка печатного узла осуществляется как уже написано ранее на 4 слоях.

Рисунок 6.3 – Определение количества и свойств слоев печатной платы.

3) Задание размеров переходных отверстий.

Команда Options/ViaStyle выводит на экран диалоговое окно (рисунок 6.4), позволяющее задать параметры переходных отверстий.

Рисунок 6.4 – Диалоговое окно определения параметров переходных отверстий.

Создание нового стиля переходного отверстия производится на основании уже существующего стиля. Для этого необходимо выделить в списке исходный стиль, выполнить команду Copy и ввести название нового стиля.

После этого необходимо модифицировать определение созданного стиля. Для этого можно воспользоваться командами Modify (Simple) и Modify (Complex). Первая команда вызывает диалоговое окно, позволяющее задать основные параметры переходного отверстия (рисунок 6.5).

Рисунок 6.5 – Диалоговое окно команды упрощенного представления размеров переходного отверстия.

4) Определение технологических параметров проекта.

Команда Options/DesignRules позволяет задать технологические параметры проекта (рисунок 6.7).

Система задания правил проектирования состоит из 51 позиции, разбитых на 10 категорий, включая такие, как: правила трассировки, производства, правила проектирования высокочастотных блоков, правила разводки дифференциальных пар и т.д. Используя технологию запросов, пользователь может точно описать область действия того или иного правила, а с помощью установки приоритета действия можно использовать одно и то же правило на разных уровнях проекта (например, весь проект или класс цепей, или класс компонентов, или цепь проходящая по внутреннему слою и т.д.). Например, пользователь может описать требуемые толщины проводников и зазоры между ними, которые будутжестко соблюдаться во время интерактивной и автоматической трассировки

Рисунок 6.7 – Диалоговое окно задания правил проектирования печатной платы проекта.

2) Размещение элементов на печатной плате.

Перед размещением элементов необходимо открыть библиотеки элементов, устанавливаемые на печатную плату. Подключение библиотек элементов производится с помощь команды Library/Setup (рисунок 6.8).

Рисунок 6.8 – Диалоговое окно настройки списка подключенных библиотек радиоэлементов.

Вызов команды Добавить позволит добавить необходимы библиотеки в список.

После настройки списка подключенных библиотек необходимо загрузить список связей, в файл печатной платы.

Размещение элементов на печатной плате производится вручную путем перетаскивания элементов в необходимые позиции.Предварительно устанавливаются разъемы  связи регистратора с ПК через интерфейсы  USB 2.0, RS-485 и картыэнергонезависимой памяти. После чего производится установка остальных элементов печатного узла. На рисунке 6.9 показана печатная плата узлаизмерения-обработки  с размещенными компонентами.

Рисунок 6.9 – Печатная плата с размещенными компонентами

3) Трассировка элементов печатной платы.

Трассировка элементов печатной платы производится вручную.

Важной особенностью данного печатного узла является то, что цепи програмируемых усилителей имеют отдельный «аналоговый» общий провод, а  цепи питания прибора и обработки данных и интерфейсов «цифровой» общий провод, между которыми необходимо использовать дросель, обеспечивающий «выравнивание» постоянной состовляющей общих проводов.

В ходе компоновки и трассировки интегральных импульсных преобразователей учитывались рекомендации производителя микросхем TPS63060, сводящиеся к установке в непосредственной близости от микросхемы основного дросселя повышающее-понижающей силовой части схемы преобразования и дополнительных керамических конденсаторов в цепях питания. Микросхемы должны иметь соединения с общим проводом наименьшей длины. Это было достигнуто расположенными в близи микросхем переходных отверстий, соединяющих верхний слой платы с внутренними полигонами цепей питания и общего провода

Рис. разведенная печатная плата

3.5.2. Проектирование печатного узла индикации-управления

Процесс разводки печатных проводников узла индикации-управленияаналогичен описанному выше.

Рис. разведенная печатная плата
3.6. Проверка конструкции на собираемость.

Целью проверки конструкции блока на собираемость является выявление несогласованности геометрических параметров деталей составляющих конструкцию.Целью проверки является выявление участков конструкции, на которых имеет место пересечение одних деталей другими.

Проверка на механическую собираемость производится средствами программного комплекса SolidWorks. Исходными данными для проверки является информация о геометрических параметрах конструкции представленная в виде трехмерной модели.

Проверку механической собираемости можно представить в качестве ряда последовательных этапов.

1) Формирование моделей элементов конструкции с учетом нормативно-технической документации. На рисунке 7.1 в качестве примера представлена модель диодной матрицы 2ДС627А ОСМ.

Рисунок 7.1 – Модель радиоэлемента.

2) Формирование модели блока из сформированных ранее моделей элементов конструкции. На рисунке 7.2 показана модель блока. Для наглядности крышка корпуса, с закрепленным на ней печатным узлом, показана повернутой относительно основания корпуса.

3) Проверка сформированной модели на наличие пересечений.

Процесс поиска пресечений запускается командой InterferenceDetection меню Tools. В соответствующем диалоговом окне (рисунок 7.3), в поле SelectedComponents отображается имя компонента, в пределах которого будет производиться проверка. Нажатие на кнопку Check запускает процесс проверки. Список найденных пересечений отображается в поле Interferenceresults. В случае, если пересечения не найдены, в данном поле отображается сообщение 0 Interference.

Отсутствие пересечений означает физическую реализуемость конструкции.

Рисунок 7.2 – Модель блока.

Монтаж

при сборке устройства как уже было сказано выше необходимо сделать дополнительные отверстия в корпусе для индикатора, клавиатуры, разъемов, антенны и карты памяти. Делаются они путем фрезирования на специальном станке с ЧПУ,для того что бы уменьшить вероятность ошибки и соблюдения всех размеров. При ошибке на данном этапе полностью приходит в негодность корпус прибора, что делает данную операцию одним из ответственейших этапов сборки.

Данные платы в основном состоят из элементов поверхностного монтажа и могут быть собранны с помощью специальных автоматов и спаянны в печке, но поскольку это эксперементальное устройство и производится в единичном экземпляре то монтаж будет производиться в ручную.

Монтажплат необходимо начать с элементов для пайки которых необходимо относительно сильно прогревать участок платы. Делается это для того что бы более мелкие детали не отпаялись от платы при монтаже более крупных элементов. В основном это относительно крупные элементы а именно микро процессоры, разъем для клавиатуры, микросхемы питания,дросселя и т. д.

Монтаж и наладку следует начать с платы индикации так как она понадобится для отладки платы обработки и усиления сигнала.

Сборка конструкции крышки начинается с установки винтов для крепления индикатора и прокладочных шайб. Далее производится установки индикатора и его прикручивание к плате корпуса, однако.


ГЛАВА 3.ОРГАНИЗАЦИОННО – ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

5.1. Технико-экономическая целесообразностьразрабатываемого устройства.

При проектировании и изготовлении прибор РЭМИ - 4важно знать, какой ценой достигнут тот или иной результат. Проще всего изготовить и разработать РЭА, для которой не установлены экономические ограничения.

Как показывает практика, экономически целесообразная РЭА – это хорошо разработанная, оптимальная для заданных условий производства и эксплуатации РЭА.

Новая техника должна быть не только технически совершенной, нои экономически выгодной. Каждый объект новой техники должен иметь четкую оценкуэффективностиего разработки, производства и эксплуатации, а все принятые в проекте научно-технические решения должны быть экономически целесообразными. Экономичность конструкции РЭМИ – 4 определяется затратами на её разработку, производство и эксплуатацию.

Необходимость ограничения затрат на разработку, производство и эксплуатацию блока является не самоцелью, а рациональным использованием времени, труда и материальных средств. Для всей РЭА большое значение имеют затраты на разработку, подготовку производства и изготовление опытного образца. Решающим здесь является время. Оно должно быть минимальным, так как с течением времени РЭА морально устаревает, то есть к моменту изготовления РЭА теряет свои ценные качества, как аппаратура специального назначения.

Задача конструктора состоит в том, чтобы функциональные требования к РЭА оптимальным образом согласовались с её экономическими характеристиками.

Вданномразделе дипломного проекта необходимо выполнить расчет сметы затрат на научно-исследовательскую разработку, расчет себестоимости опытного образца и экономической эффективности блока питания.[8]

5.2.Смета затрат на научно-исследовательскую разработку (НИР)

Целью планирования себестоимости проведения НИР является экономически обоснованное определение величины затрат на ее выполнение. В плановую себестоимость НИР включаются все затраты, связанные с ее выполнением, независимо от источника их финансирования. Определение затрат на НИР производится путем составления калькуляции плановой себестоимости. Она является основным документом, на основании которого осуществляется планирование и учет затрат на выполнение НИР. Расходы на проведение НИР определяются по следующим статьям:

  1. заработная плата инженеров и производственных рабочих;
  2. покупные и вспомогательные изделия;
  3. основные и вспомогательные материалы;
  4. расходы на содержание и эксплуатацию оборудования;
  5. накладные расходы;
  6. отчисления на страховые взносы;

Обратимся к таблице проведения НИР для расчёта заработной платы с учётом тарифной ставки (таблица 2).

Таблица 1. Расчет основной заработной платы

Этап

Исполнитель

Затраты,

час

Тариф,

руб.

Всего,

руб.

1

Анализ ТЗ

Ст. инженер

36

90

3240

2

Подготовка

справочных данных

Инженер

18

60

1080

3

Разработка блок-схемы

Инженер

8

60

480

4

Разработка прин-ципиальной схемы

Инженер

70

60

4200

5

Разработка черте-

жей общего вида

Инженер

60

60

3600

6

Разработка печатной платы

Инженер

80

60

4800

7

Изготовление макета

Монтажник

46

55

2530

8

Испытание макета

Инженер

80

60

4800

9

Отладка макета

Инженер

50

60

3000

10

Разработка пакета КД

Инженер

35

60

2100

Итого

--

28830

Таблица 2. Расчет затрат на комплектующие

Наименование

Кол-во, шт

Цена за единицу, руб

Сумма, руб

Корпус

1

1197.82

1197.82

Крышка

1

586.2

586.2

Плата 1

1

3200

3200

Плата 2

1

6800

6800

Клавиатура

1

584

584

Гайка

8

0.3

2,4

Винт

11

0.5

5,5

Шайба

8

0.3

2,4

Болт

4

0.5

2

Дисплей PM1602

1

592

592

С0805

186

0.75

139,5

R0805

221

0.2

44.2

IRLM2402TR

13

2.5

32.5

PLS_80

1

10 

10 

SN65LBC176D

6

28.60

171.6

OPA365

11

38.9

427.9

TPS63060

3

307

921

STM32F417Z

1

330

330

USB3300

1

116

116

CDRH4D28

6

33

198

IRLM6302TR

2

2.5

5

SN74LVC2G53

4

10,3

41,2

REF192

1

122

122

SN74LVC1G14

8

3.6

28,8

MBR0520LT

6

2.22

13,3

MSP430F1611

1

368

368

Держательбатарейный

1

25

25

HC-49

3

12

36

Итого:

 

 

16002.02

Таблица 4.Расчет затрат по статье «Материалы».

Наименование материалов

Единицы измерения

Цена за единицу (руб.)

Норма расхода на один прибор

Стоимость на один прибор

(руб.)

1. Припой

Кг

600

0,1

60

2. Спирт

Литр

80

0,15

12

3. Флюс

Кг

45

0,09

4,05

Итого (с учетом ТЗР)

76.05

Рассчитаем фонд основной заработной платы с учётом поясного коэффициента (25%):

ЗПОСН = 28830 + 0,25 *28830 = 36037,5 руб.

Дополнительная заработная плата составляет 15% от основной.

ЗПДОП = 28830 0,15 = 4324,5 руб.

Общая заработная плата:

ЗПОБЩ = ЗПОСН + ЗПДОП = 36037,5+ 4324,5 = 40362 руб.

Накладные расходы включают в себя общие и лабораторные расходы и составляют 150% от общей заработной платы:

Накладные расходы = ЗПОБЩ 1,5 = 60543 руб.

Страховые взносы составляют 34% от общей заработной платы:

СВ = ЗПОБЩ0,34 = 13723 руб.

Таблица 5. Расчет сметы затрат на НИР.

Наименование затрат

Затраты, руб.

Затраты на основные и вспомогательные материалы

76,5

Основная заработная плата

36037,5

Дополнительная заработная плата

4324

Комплектующие

16002

Накладные расходы

60543

Страховые взносы

13723

ИТОГО

130706


5.3. Себестоимость опытного образца.

Целью планирования себестоимости проведения НИР является экономически обоснованное определение величины затрат на ее выполнение. В плановую себестоимость НИР включаются все затраты, связанные с ее выполнением, независимо от источникаих финансирования.

Проведём расчёт стоимости опытного образца в производственных условиях. При составлении плановой калькуляции должна быть определена величина прямых и косвенных расходов на производство единицы продукции, учитывая, что в производстве кроме основных материалов используются и вспомогательные, стоимость которых учесть трудно.

В конструкторских разработках себестоимость опытного образца рекомендуется определять по следующим калькуляционным статьям:

- Затраты на основные и вспомогательные изделия;

- Покупные комплектующие изделия;

- Основная заработная плата;

- Дополнительная заработная плата;

- Отчисления на страховые взносы;

- Общецеховые расходы;

- Внепроизводственные расходы;

Для определения заработной платы составим график производственных работ

  Таблица 6. Расчет основной заработной платы.

Вид работ

Время, час.

Тариф, руб.

Сумма, руб.

1

Заготовительные

8

65

520

2

Слесарные

5

70

350

3

Монтажные

40

75

3000

4

Сборочные

9

75

675

5

Наладочные

26

60

1560

Итого

6150

Рассчитаем фонд основной заработной платы с учётом поясного коэффициента (25%):

ЗПОСН = 6150 + 0,25 6150 = 7676 руб.

Дополнительная заработная плата составляет 15% от основной:

ЗПДОП = 7676 0,15 = 1151 руб.

Общая заработная плата:

ЗПОБЩ = ЗПОСН + ЗПДОП = 7676+ 1151 = 8827 руб.

Цеховые расходы включают в себя общие и лабораторные расходы и составляют 120% от общей заработной платы:

Цеховые расходы = ЗПОБЩ 1,2 = 10592,4 руб.

Страховые взносы составляют 34% от общей заработной платы:

СВ = ЗПОБЩ0,34 = 2609руб.

Таблица 7.Расчет себестоимости опытного образца.

Наименование статей калькуляции

Методика расчета

Сумма (руб.)

1

1. Вспомогательные материалы

Результат расчета таблица 4

76,2

2

2. Комплектующие изделия

Результат расчета таблица 2

16002

3

3. Основная заработная плата

Результат расчета

6150

4. Дополнительная заработная плата

Результат расчета

4324,5

5. Страховые взносы

Результат расчета

2609

6. Цеховые расходы

Результат расчета

10592

7. Общезаводские расходы

80% от статьи 3

4920

8. Внепроизводственные расходы

5% от суммы 7 пунктов

1440

9. Стоимость прибора

Результат расчета

46113

.  Начислим НДС (20%), прибыль (30%) и дополнительные расходы (30%):

Общая стоимость = Сер.Б. + Сер.Б. 0,8 = 83003руб.

Вывод: в результате проделанной работы была рассчитана стоимость прибора РЭМИ - 4. Полная стоимость прибора составила 83003 рублей.

Прибор представляет собой интерес в области автоматизации научного эксперимента, заключающегося в регистрации и анализа сигналов электромагнитного излучения проводимого в условиях горного предприятия (шахты, рудники, забои). Стоимость конечного изделия не определяет экономическую целесообразность изготовления проектируемого устройства так как прибор входит в систему научного эксперимента, не имеющего аналогов.


ГЛАВА 4. ОХРАНА ТРУДА

6.1. Характеристики рабочего места.

Дипломная работа выполнялась на компьютере в лаборатории НГТУ. Размеры данного помещения составляют (длина а=6,5м, ширина b=5м, высота h=3,5м). Общая площадь равна S=32,5м2. В помещении находятся 5 человек. Поэтому это помещение удовлетворяет техническим требованиям, так как площадь на один компьютер должна соответствовать 6 м2, а объем на один компьютер-20 м3.

-Окна, обеспечивающие естественное освещение, имеют северную ориентацию.

- Рабочей позой оператора является поза сидя. Здоровье оператора зависит от размера  и дизайна рабочего места.

- Рабочее место состоит из стола с размещенным на нем монитором, клавиатурой,подставкой под документы, стула.

- Размеры стола: ширина 90см,длина-160см, высота- 80см.

- Расстояние от монитора до глаз должно быть около 64 см.

- Высота стула -54 см.

- Клавиатурарасполагается на 10-15 см от края стола.

Использование коврика позволяет избежать загрязнения мыши, так как коврик оказывается приподнятым над поверхностью стола.

Я работала за монитором LG Flatron 795FT.

Технические характеристики монитора LG Flatron 795FT:

Размер: 17”

Шаг (величина зерна): 0.24 мм

Маска: FlatTensionMask

Размер изображения: 325ммx244мм

Покрытие: W-ARAS

Фокус: динамический

Горизонтальная частота: 30~70кГц

Max разрешение: 1280x1024(66Гц)

Идеальноерабочее место оператора ПК должно удовлетворять ряду требований:

  1.  Оптимальное расстояние от глаз оператора до экрана монитора и оптимальный наклон линии взора.
  2.  Достаточная освещенность рабочих документов и отсутствие бликов на поверхности экрана.
  3.  Правильная поза сидения и угол наклона туловища.
  4.  Правильное положение рук на клавиатуре.
  5.  Возможность переводить взгляд на дальний предмет.
  6.  Регулярное дыхание.


6.2. Освещение помещения.

Рациональное освещение рабочих мест, имеет большое значение для обеспечения безопасной и высокопроизводительной работы, и является одним из важнейших факторов в борьбе с травматизмом и профессиональными заболеваниями.

Правильно организованное освещение создает благоприятные условия труда, повышает работоспособность, а следовательно и производительность труда. Особое значение рационально-выполненное освещение имеет для тех помещений, где работа требует большого напряжения зрения.

Грамотная ориентация освещения способна повысить производительность труда при зрительной работе средней трудности- на 5-6%, при очень трудной- на 15%.

Если деятельность пользователя предполагает работу не только с компьютером, но и с документами, на рабочие места необходимо устанавливать источники местного освещения- настольные лампы с регулируемым наклоном плафона и регулируемый яркостью. В этом случае надо следить, чтобы свет от лампы не действовал раздражающе и не создавал бликов на экране.

Яркость светящихся поверхностей (окна, светильники и т.д.), находящихся в поле зрения должна быть не более 200 кд/кв.м.

Яркость бликов на экране ЭВМ не должна превышать 40 кд/кв.м. и яркость потолка- 200 кд/кв.м.

Показатель ослепленности для источников общего искусственного освещения в производственных помещениях должен быть не более 20, показатель дискомфорта в административно-общественных помещениях не более 40, в дошкольных и учебных помещенияхне более 25.


6.3. Расчет искусственного освещения.

Задача: Спроектировать систему общего освещения в помещении производственного отдела предприятия.

Ограничения и исходные данные

Для освещения использовать двухламповые светильники ЛСПО2 с лампами ЛБ4О. Светильники установить на потолке. Световой поток лампы ЛБ4О Fл=2430лм. Высота рабочей поверхности над полом (высота столов) hр=0,8м. Принять коэффициент отражения потолка равным 0,7, коэффициент отражения стен-0,5. Требуемая освещенность рабочей поверхности Eн=300лк.[3-5,8]

Размеры помещения:

  1. Длина-6,5м;
  2. Ширина-5м;
  3. Высота-3,5м.

Указания к решению задачи

Для обеспечения равномерного освещения светильники располагаются рядами. Достаточная равномерность освещения для светильников ЛСПО2 достигается при относительном расстоянии между рядами:

L=3м

H=2.2м

Здесь L-Расстояние между рядами светильников;

h-высота подвеса светильника над рабочей поверхностью.

Отклонение от наилучшего относительного расстояния возможно только в меньшую сторону. Расстояние от стен помещения до крайних рядов рекомендуется брать равным L/3=1м. Светильники обычно располагают вдоль помещения. В этом случае необходимое число рядов светильников k определяется из неравенства

k=2

Как наименьшее значение, при котором данное неравенство справедливо. Проектное значение расстояния между светильниками Lп может быть меньше значения L:

Lп=3м

Длина светильника ЛСПО2 примерно 1,23м, поэтому расстояние между центрами светильников в ряду Lц принимают обычно не менее 1,3 м. Тогда общая длина ряда светильников 1,3n=1,3*3=3,9м, где n-число светильников в ряду.

Приняв расстояние от конца крайнего светильника до стены равным lc=Lп/3=1м, можно записать условие для выбора n:

n=3

После определения общего числа светильников N=k*n=2*3=6 необходимо оценить, обеспечат ли они требуемую освещенность рабочей поверхности. Для оценки можно применить метод коэффициента использования светового потока. Световой поток системы общего освещения со светильниками ЛСПО2 определяется по формуле

Fр=2·N*Fл=2*6*2430=29160лм.

Световой поток, необходимый для обеспечения требуемой нормами освещенности, определяется по формуле

 =5362,5лм  (1)

где S- площадь помещения;

z- коэффициент минимальной освещенности;

kзап- коэффициент запаса;

  коэффициент использования светового потока ламп.

Коэффициент минимальной освещенности равен отношению среднего значения освещенности рабочей поверхности к минимальному значению этой освещенности. Для офисных помещений z можно принять равным 1,1, а kзап=1,5.

Коэффициент использования светового потока ламп зависит от типа светильника, коэффициент отражения потолка и стени индекса помещения i.

i=(5*6,5)/(2,14(5+6,5))=1.32

ЕслиFр>Fт, спроектированная система освещения обеспечит требуемое значение освещенности Eн.

Если Fр<Fт, при данных типах светильников и ламп необходимо увеличить число рядов светильников.

Fр(29160лм.)>Fт(5362,5лм), спроектированная система освещения обеспечит требуемое значение освещенности Eн.

Вывод: Количество светильников-6 штук. Для освещения использовались двухламповые светильники ЛСПО2 с лампами ЛБ4О.

Рис.1. Рабочее помещение с планом размещения светильников


6.4. Требования к шуму.

В соответствии с ГОСТом 12.1.003-83 в помещениях операторов ЭВМ уровень шума не должен превышать 65дБА. На рабочих местах в помещениях шумных агрегатных вычислительных машин (АЦПУ, принтеры и т.п.) уровень шума не должен превышать 75дБА. В случае не выполнения данных требований уменьшается производительность труда программиста.


6.5 Организация режима труда и отдыха.

Работа на персональном компьютере предполагает умственное и психоэмоциональноенапряжение, длительное нахождение перед «электронно-лучевой» трубкой, напряжение органов зрения, вынужденную позу, адинамию.

Зрительное напряжение, перенапряжение, усталость, боли в группах мышц, связанных с поддержанием вынужденной позы, все указанные симптомы объясняются незнанием санитарно-гигиенических правил, неправильным режимом работы, отсутствием необходимой информации о влиянии компьютера на здоровье человека.

Режимы труда и отдыха при работе с ЭВМ должны организовываться в зависимости от вида и категории трудовой деятельности.

Виды трудовой деятельности разделяются на 3 группы:

Группа А- работа по считыванию информации с экрана монитора с предварительным запросом;

Группа Б- работа по вводу информации;

Группа В- творческая работа в режиме диалога с ЭВМ.

Для видов трудовой деятельности устанавливается 3 категории тяжести и напряженности работы с ЭВМ, которые определяются:

Для группы А- по суммарному числу считываемых знаков за рабочую смену, но не более 60000 знаков за смену;

Для группы Б- по суммарному числу считываемых или вводимых знаков за рабочую смену, но не более 40000 знаков за смену;

Для группы В- по суммарному времени непосредственной работы с ЭВМ за рабочую смену, но не более 6 часов за смену.

Таблица.2. Время регламентированных перерывов в зависимости от продолжительности рабочей смены, вида и категории трудовой деятельности с ЭВМ.

Категорииработы с ЭВМ

Уровень нагрузки за рабочую смену при видах работ с ЭВМ

Суммарное время регламентированных перерывов, мин.

Группа А кол-во знаков

Группа Б кол-во знаков

Группа С кол-во знаков

При 8-ми часовой смене

При 12-ми часовой смене

I

До 20000

До 15000

До 2

30

70

II

До 40000

До 30000

До 4

50

90

III

До 60000

До 40000

До 6

70

120

С целью уменьшения отрицательного влияния монотонии целесообразно применять чередование операций осмысленного текста и числовых данных (изменение содержания работ), чередования редактирования текстов и ввода данных (изменение содержания работы).

В случаях возникновения у работающих с ЭВМ зрительного дискомфорта, несмотря на соблюдение санитарно-гигеенических, эргономических требований, режимов труда и отдыха следует применять индивидуальный подход в ограничении времени работ с ЭВМ, коррекцию длительности перерывов для отдыха или проводить смену деятельности на другую, не связанную с использованием ЭВМ.


Кербс

Разраб.

Бизяев

Пров.

Н.контр.

Утв.

РК6-81c

4

НГТУ.452736.013ПЗ

Листов

Лист

Лит

Разработка подсистемы нормирования для радиотехнического предприятия


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

2857. Литовсько-польська доба української історії. Виникнення українського козацтва 93 KB
  Литовсько-польська доба української історії. Виникнення українського козацтва. (XIV–XVIІ ст.) Зміст Українські землі в складі Великого князівства Литовського. Україна під владою Речі Посполитої. Виникнення українського козацтв...
2858. Козацько-гетьманська держава (1648 – кінець ХVІІI ст.) 161 KB
  Козацько-гетьманська держава (1648 – кінець ХVІІI ст.) Зміст  Національно-визвольна війна українського народу та її наслідки. Громадянська війна та поділ України на два гетьманства. Наступ царизму на українську державність у ро...
2859. Физика. Магнетизм. Конспект лекций 2.01 MB
  Содержит теоретический материал по разделу Магнетизм дисциплины Физика. Предназначен для оказания помощи студентам технических специальностей всех форм обучения в самостоятельной работе, а также при подготовке к упражнениям, коллоквиумам и экзам...
2860. Сперма и ее состав 15.45 KB
  Сперма и ее состав. Сперма — смесь спермиев (половых клеток самца) и плазмы (сыворотки). Сыворотка спермы — секрет придатков семенников и придаточных половых желез (простатической, пузырьковидных, куперовых и уретральных). Сперма, выделенн...
2861. Технология проведения горных выработок 34.2 MB
  Горные выработки – пустоты, образованные в угле или породе в результате горных работ. Они предназначены для транспортирования полезного ископаемого, материалов и оборудования, для вентиляции и водоотлива, для передвижения людей, для установки м...
2862. Жилищные права: понятие и система 348.25 KB
  Жилищные права: понятие и система Основной источник жилищного законодательства - Жилищный кодекс Российской Федерации (далее - ЖК РФ) - впервые содержит указание на наличие самостоятельной категории жилищные права. Учение о правоотношениях, субъек...
2863. Электротехника и электроника 187 KB
  Цепь постоянного тока содержит резисторы, соединенные смешанно. Схема цепи с указанием резисторов приведена на рис. Всюду индекс тока или напряжения совпадает с индексом резистора, по которому проходит этот ток или на котором действует эт...
2864. Организация и методика обследования зданий и их элементов перед реконструкцией 37 KB
  Организация и методика обследования зданий и их элементов перед реконструкцией. Способы обследования зданий, подлежащих реконструкции. Обмеры зданий и обмерные чертежи. Цель обследования: 1.Оценить возможность дальнейшей эксплуатации конструкций при...
2865. Общие правила выполнения чертежей 2.02 MB
  Графическое оформление пособия выполнено средствами компьютерной графики студентами факультета Чижовой Е.А. Подъёмнотранспортные, строительные, дорожные машины и механизмы, Королёвым В.Л. Городское, дорожное строительство и хозяйство и Козловой ...