Лабораторный стенд...(см. в доп. информации)

№Наименованиестр
Введение
1Принципы построения приборов для измерения фазовых сдвигов
2Выбор и обоснование структурной схемы стенда
3Разработка электрической принципиальной схемы
4Моделирование фазометра
5Расчёт экономических показателей
6Обеспечение безопасности жизнедеятельности
Заключение
Список использованной литературы
Приложения 1,2,3,4,5

Измер. Стоимость
материалов,
тыс.руб Норма расхода материала на одну пайку Норма расхода на одно изделие Полная стоимость,
Руб. 1 Припой кг 2,5 0,006 0,041 102,5 2 Стеклотекстолит кг 0,4 _______ 0,006 2,4 3 Канифоль кг 0,5 0,002 0,021 10,5 4 Лак кг 0,7 _______ 0,06 42 5 Спиртонефрас. Смесь кг 3 _______ 0,02 60 Итого: 217,4 Таб.2 Покупные полуфабрикаты и комплектующие изделия
№ п/п Наименование элементов Количество Стоимость одной штуки, руб. Полная стоимость, руб. 1 Резисторы:
R1, R2 1,0 кОм
2
5
10 R3, R6, R7 1,0 кОм 3 5 15 R4 649 Ом 1 5 5 R5, R8,R9 597 Ом 3 5 15 2 Конденсаторы:
С2,С3 1мкФ
2
7
14 С1 100мкФ×25В 1 10 10 3 Микросхемы:
DD1, DD3 AD 9621
2
35
70 DD2 SN54LS627W 1 110 110 DD4 HCPL-2530 (HP) 1 130 130 4 Транзисторы:
VT1,VT2 KT3102Г
2
20
40 5 Диоды:
VD1, VD2 KD 403A
2
2
4 6 Соединитель
ОНП-КС-10
1
10
10 7 Печатная плата
1
2400
2400
Итого:
2833,0
Таб.3 Оборудование для экспериментальных работ
№ п/п Наименование показателя Формула расчета Расходы, тыс.руб 1 Амортизация оборудования (месячная) Ао акт мес 3,3 2 Эксплуатация оборудования Эо=3%*п.1 0,1 3 Ремонт оборудования Ро=1%*п.1 0,033 4 Прочие расходы Рп=0,1%*(п.1+п.2++п.3) 0,003433
Итого:
3,44
Таб.4 Расчет зарплаты работников
№ п/п Должность Кол-во Месячный оклад,
тыс.руб. Суммарная зарплата, тыс.руб. 1 Начальник цеха 1 40 40 2 Инженер 1 25 25 3 Техник 1 15 15 4 Инженер-нормировщик 1 10 10 5 Инженер-экономист 1 11 11 6 Мастер 2 34 68 Итого: 169,0
6. Обеспечение безопасности жизнедеятельности
6.1 Анализ опасных и вредных факторов в технологическом процессе изготовления узлов изделия
В основу построения разъемов, используемых в стенде, положен принцип физического контакта двух кабелей для того, чтобы сделать возможной прямую передачу мощности. При этом типичный процесс производства включает следующие этапы:
Снятие покрытие, пока не останется одна сердцевина и оболочка;
Центрирование и фиксация волокна без покрытия в наконечнике;
Шлифование и полировка концов волокна и наконечника;
Закрепление корпуса разъема с помощью эпоксидной смолы.
Нанесение защитных покрытий, восстановление оболочек.
Соединение разъемов осуществляется путем вставки двух наконечников в высокоточную направляющую цилиндрическую втулку.
Изготовление разъемов осуществляется с помощью:
Полировальные станки FOSI IPM-12;
Измерительный интерферометрический комплекс Koncentrik;
Стационарное оборудование фирм RIFOCS и JDS Uniphase;
ПК;
Спец лампы;
Микроскоп;
Электропечь.
Анализ опасных, вредных факторов и возможных чрезвычайных ситуаций приведен в соответствии с [19].
К физическим опасным и вредным факторам по ГОСТ 12.0.003-74 [19] относятся:
- Повышенная температура воздуха рабочей зоны
В помещение, где установлена оргтехника, возникают условия повышенной температуры и пониженной относительной влажности воздуха. В сочетании с повышенным загрязнением воздуха, эти вредные факторы воздействуют на органы дыхания и сердечнососудистую систему.
- Повышенный уровень шума на рабочем месте
Шум наносит большой ущерб, вредно воздействует на организм человека и снижает производительность труда. Утомление из-за шума увеличивает число ошибок при работе, и способствует возникновению травм.
- Токсические и раздражающие.
В процессе сборки разрабатываемого прибора в качестве материалов используются эпоксидная смола, спирт, эфир, ацетон, различные виды клея (например, марки Hot Melt или Light Speed). В общем случае при использовании спирта, ацетона и клея возможны проявления признаков отравления, раздражения кожи, возможны мутагенный процессы внутри организма.
- Повышенные значения напряжения в электрической цепи, замыкание которых может пройти через тело человека.
При эксплуатации возможно поражение переменным электрическим током напряжением 220В и ƒ=50Гц. По опасности поражения электрическим током помещение, в котором собираются приборы, согласно ПУЭ-98 [20,23] относится к помещениям без повышенной опасности - это помещения с опасностью, характеризующиеся наличием одного из следующих условий:
-сырость (относительная влажность воздуха длительно превышает 75%);
-токопроводящая пыль;
-токопроводящие полы (металлические, земляные, железобетонные);
-высокая температура (температура помещения постоянно или периодически превышает 35º);
-возможность одновременного прикосновения человека к соединённым с землёй металлоконструкциям зданий с одной стороны и металлическим корпусам электрооборудования с другой. [24]
Опасность поражения электрическим током возникает при: контакте человека с поврежденным участком кабеля питания, при пробое высокого напряжения на корпус прибора или компьютера. Поражение электрическим током возможно при прикосновении разработчика к двум точкам цепи находящимися под напряжением. Опасность такого прикосновения оценивается значением тока, проходящего через тело разработчика, или напряжением прикосновения.
- Недостаточная освещенность рабочей зоны.
- К психофизиологическим опасным и вредным производственным факторам относятся нервно-психологические перегрузки, а именно перенапряжение зрительных анализаторов, монотонность труда, ввиду малых размеров световодов (0.1 мм) и постоянства работы под микроскопом с целью контролирования качество (измерение размеров) произведённой работы и качества рабочей поверхности. Результатом этого может быть быстрая утомляемость.
- При эксплуатации прибора, а так же технологическом процессе возможна локальная чрезвычайная ситуация – пожароопасность.
Опасными факторами, воздействующими на людей и материальные ценности по ГОСТ12.1.004-91, являются:
- пламя и искры;
- повышенная температура окружающей среды;
- токсичные продукты горения и термического разложения;
- дым;
- пониженная концентрация кислорода.
К вторичным проявлениям опасных факторов пожара, воздействующим на людей и материальные ценности, относятся:
- осколки, части разрушившихся аппаратов, агрегатов, установок, конструкций;
- радиоактивные и токсичные вещества и материалы, вышедшие из разрушенных аппаратов и установок;
- электрический ток, возникший в результате выноса высокого напряжения на токопроводящие части конструкций, аппаратов, агрегатов.
Проведенный анализ показал, что наиболее опасными и вредными факторами, возникающими при проведении исследований является: повышенные значения напряжения в электрической цепи, замыкание которых может пройти через тело человека и чрезвычайная ситуация – пожар, по НПБ 105-03 категория помещения пожарной опасности В4 [23].
6.2 работка технических мер безопасности в технологическом процессе настройки оборудования
- Условия благоприятного микроклимата.
Оптимальные параметры микроклимата в помещении зависят от периода года ГОСТ 12.1.005-88 в соответствии с СанПин 2.2.4.548-96. [24, 25, 26].
Таблица 5.1 Оптимальные параметры микроклимата
Период года Категория работы Температура ºС Относительная влажность % Скорость движения воздуха м/с Холодный легкая 1а 22 - 24 40 - 60 не более 0,1 Теплый 23 - 25 40 - 60 не более 0,1
Для обеспечения оптимальных параметров микроклимата используется система кондиционирования воздуха первого класса по СНиП 2.04.05-91.
- Для предотвращения опасного воздействия шума приведём допустимые уровни шумов в лабораториях для проведения экспериментальных работ согласно ГОСТ 12.1.003-83 [28] в таблице 5.1.
Таблица 5.2 Оптимальный уровень звукового давления дБ в октавных полосах со среднегеометрическими частотами, Гц
Уровни звукового давления в дБ в октавных полосах со среднегеометрическими частотами, Гц Уровни звука и эквивалентные уровни звука, дБА. 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 94 87 82 78 75 73 71 70 80
- Уменьшение влияния токсических и раздражающих факторов.
Работа со вспомогательными материалами происходит при принудительной вытяжке. Объем применения данных веществ при сборке мал. При соблюдении элементарных норм техники безопасности они не представляют опасности.
- Электробезопасность
Влияние ЭП (электромагнитных полей) промышленной частоты 50Гц в условиях населенных мест регламентируется «Санитарными правилами и нормами защиты населения от воздействия электрического поля, создаваемого воздушными линиями электропередач переменного тока промышленной частоты» №2971-84. По опасности поражения электрическим током помещение, в котором собираются приборы, согласно ПУЭ-98 относится к помещение без повышенной опасности.
Для обеспечения защиты от случайного прикосновения к токоведущим частям применяем следующие способы и средства:
- защитные оболочки;
- безопасное расположение токоведущих частей;
- изоляция токоведущих частей (рабочая, дополнительная, усиленная, двойная);
- защитное отключение;
- предупредительная сигнализация, блокировка, знаки безопасности.
Для обеспечения защиты от поражения электрическим током при прикосновении к металлическим нетоковедущим частям, которые могут оказаться под напряжением в результате повреждения изоляции, применяем следующие способы: 
- защитное заземление;
- защитное отключение;
- электрическое разделение сети;
- контроль изоляции;
- средства индивидуальной защиты.
- Освещенность помещения
В помещениях используются искусственное и естественное освещение, которое удовлетворяет требованиям СНиП 23-05-95 [27, 28].
В производственном помещении используется естественное и искусственное освещение (люминесцентные лампы типа ЛДЦ мощностью 65 Вт), как дополнение при недостатке естественного освещения, которое удовлетворяет СНиП 23-05-95. При выполнении работ используется комбинированное освещение, т.е. освещение при котором к общему освещению (источники света располагаются в верхней зоне помещения) добавляется местное освещение.
Определим освещённость при общем и комбинированном освещении с учётом следующих факторов по СниП 23-05-95 [29]:
Характер зрительной работы –наивысшей точности.
Подразделение зрительной работы - в;
Наименьший размер объекта различения –менее 0.15 мм.
Контраст объекта с фоном –средний.
Характеристика фона –средняя.
При комбинированном освещении: Eк=2500 лк.
При общем освещении: Eо=750 лк.
Коэффициент естественного освещённости при боковом освещении – 2%.
Рассчитывается общее освещение. Определим площадь освещаемой поверхности по формуле (5.1):
, (6.1)
где S – площадь помещения, м2;
A – длина, А=8 м;
B – ширина помещения, В =6 м.
Подставляются значения в формулу (6.1):
Для обеспечения работоспособности ЛЛ располагают в светильниках с рассеянным светораспределением. Число светильников определяют по формуле (6.2):
, (6.2)
где N-количество светильник;
S-площадь помещения, м2;
M-расстояние между параллельными рядами, м;
L-расстояние между центрами светильников, м.
Для достижения равномерной горизонтальной освещенности светильники с ЛЛ рекомендуется располагать сплошными рядами параллельными стенам с окнами или длинным сторонам помещения. Расстояние между центрами светильников в ряду, с учетом рекомендаций, определяется по следующей формуле (6.3):
, (6.3)
где Hp - высота подвеса светильника с ЛЛ, м;
lсв – длина светильника с ЛЛ, lсв =1.8 м.
Длина помещения: A=8 м, ширина помещения: B=6м. Высота подвеса светильников над рабочей поверхностью: Hр=2.5м. Подставляются значения в формулу (6.3):
принимается L =2м.
Расстояние между параллельными рядами определяют по формуле (6.4):
(6.4)
принимается М = 2м.
Определяют число светильников по формуле (6.2):
Определяется количество светильников в одном ряду по формуле (6.5):
, (6.5)
где m – количество светильников в одном ряду;
А– длина помещения, м.
Подставляются значения в формулу (6.5):
Определяется количество рядов по формуле (6.6):
, (6.6)
где k– количество рядов;
Подставляются значения в формулу (6.6):
После этого уточняется число светильников с ЛЛ по формуле (6.7):
(6.7)
Световой поток светильника с ЛЛ определяют по формуле (6.8):
, (6.8)
где Фл.расч –расчетный световой поток, лм;
Ен - нормированная минимальная освещенность, лм;
Z – коэффициент минимальной освещенности, Z=1.1;
К - коэффициент запаса, К=1.5;
η - коэффициент использования светового потока ламп
Рассчитывается показатель помещения по формуле (6.9):
, (6.9)
где i – показатель помещений;
A и В –соответственно длина и ширина помещений, м;
Hp– высота подвеса светильников над рабочей поверхностью, м.
Подставляются данные в формулу (6.9):
Следовательно, значение коэффициента использования светового потока I =0.57.
Подставляются данные в формулу (6.8):
По полученному значению светового потока, подбираем лампы, учитывая, что в светильнике с ЛЛ берутся 2 лампы. В этом случае световой поток группы ЛЛ уменьшаем в 2 раза.
Соответственно =4342 лм. Используется для монтажа люминесцентных ламп ЛД 80 с параметрами: количество ламп в светильнике – n=2
Световой поток соответствует соотношению, рассчитанному по формуле (6.10):
(6.10)
Подставляются данные в формулу (5.10):
Определяют мощность, потребляемую осветительной установкой по формуле (6.11):
, (6.11)
где P – потребляемая мощность, Вт;
n – количество ламп в светильнике.
Подставляются данные в формулу (6.11):
- Для понижения монотонности труда оператором на рабочем месте проводятся:
соблюдение режимов труда и отдыха.
- Пожаробезопасность
Для предотвращения загорания всех приборов в целом от перегрева радиодеталей используются игольчатые радиаторы и теплопроводящая паста КПТ – 8, а также в корпусах приборов имеются отверстия и пазы для естественного воздушного охлаждения. В качестве защиты от короткого замыкания используются плавкие предохранители, имеющиеся во всех используемых приборах. Т.к. потребляемый ток прибора не превосходит 0.25А, в приборе необходимо использовать предохранители на 0.5А, т.е. с запасом в 2 раза.
В данном помещении обеспечен безопасный путь для эвакуации людей при пожаре и два выхода из здания. Помещение снабжено первичными средствами пожаротушения, согласно требованиям санитарных норм и телефоном. Предлагается установить самосрабатывающий огнетушитель ОСП-1, который предназначен для тушения пожаров в небольших помещениях без участия человека. Огнетушитель устанавливается в держателях. Это универсальное средство для пожаров, которое можно устанавливать над возможным очагом загорания на высоте от 0,1 до 2,6 м в зависимости от особенностей защищаемого объекта
Описание рабочего места приведено в соответствии. Имеет место выполнение работ стоя, категория работ – Лёгкая. Выполнение операций проходит в пределах досягаемости моторного поля в соответствии с СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03 [20]. Обеспечим оптимальное положение работающего, которое достигнем высотой рабочей поверхности (850-1200 мм) в зависимости от роста.
При работе двумя руками органы управления разместим так, что бы не было перекрещивания рук. Аварийные органы управления расположим в пределах зоны досягаемости моторного поля, при этом предусмотрим специальные средства опознавания и предотвращения их непроизвольного и самопроизвольного включения.
Средняя высота расположения средств отображения информации для женщин – 1320мм, для мужчин – 1410мм, для женщин и мужчин – 1365 мм.
6.3 Экологическая оценка технологического процесса изготовления проектируемого прибора.
При изготовлении и настройке на атмосферу оказывают влияние пары ацетона. Вещество ацетон, относящееся к раздражающим веществам. Приведём ПДК в воздухе населенных мест данного вещества по ГН 2.1.6.695-98 [28]:
,
имеющее класс опасности “4” - малоопасное раздражающие - вызывающие раздражение дыхательного тракта и слизистых оболочек.
Для удаления загрязнения из воздуха, возможно использовать туманоуловитель марки УУП. Назначение этих туманоуловителей – тонкая очистка вентиляционных выбросов от пыли, туманов масел, органических растворителей и т.п. Произведём анализ технологического процесса изготовления кварцевого световода. При данном технологическом процессе основное воздействие оказывается на литосферу земли. Основной недостаток этого метода то, что происходит не полная химическая реакция осаждения SiO2 и GeO2. Постоянно в достаточно больших количествах выделяется мелкодисперсный порошок белового цвета состоящий из SiO2 + GeO2. Этот порошок чрезвычайно опасен.
Данные вещества относятся к 3 классу опасности – умеренно опасные вещества. К примеру, в результате влияния смеси этих веществ у человека приобретается болезнь рак горла – профессиональная болезнь стеклодувов. Здесь же, в ускоренном процессе, количество этого порошка гораздо больше. При производстве он покрывает оборудование мелкой пылью, которую трудно очистить. В природе же этот порошок вообще не перерабатываемый, ввиду его неорганического происхождения. После забора воздуха вентиляцией, необходимо применять цилиндрические пылеуловители, пылеосадочные камеры, вихревые пылеуловители
В результате действия пылеуловителей отработанный порошок после очистки может быть пущен во вторичное производство для изготовления труб-заготовок из чистого кварца - крайне дорогого продукта.
Кроме того, в этом технологическом процессе выбрасывается в атмосферу газ – хлор. Для решения проблемы обеззараживания воздуха и охраны безопасности труда, крайне необходимо применять качественную вентиляцию с большой кратностью воздухообмена до 10. В помещении, где находится производство необходимо использовать навесы для забора выделяющегося газа, а также SiO2. Для очистки выходящего воздуха от остатков газа можно использовать методы адсорбции, абсорбции и хемосорбции (химическая абсорбция).
Заключение
В дипломном проекте разработан лабораторный стенд для измерения фазовых сдвигов между двумя периодическими сигналами. Этот стенд предназначен для проведения лабораторных работ по дисциплинам электротехнических и радиотехнических направлений. Изложены различные принципы построения фазометра, входящего в состав стенда. Для реализации стенда обоснован и выбран принцип построения цифрового фазометра на основе выполнения логических операций с измеряемыми сигналами и индикации результатов измерения в цифровой форме на трёх однознаковых LCD индикаторах. Предложены и разработаны два лабораторных стенда, один из которых реализуется аппаратным методом (Hard) на логических микросхемах. Второй реализован программным методом (Soft) в среде Work Bench и является виртуальным стендом. Изложен порядок проведения лабораторной работы. В дипломном проекте проведены экономические расчёты и определена стоимость НИР по разработке стенда и цена стенда при аппаратной реализации.
Учитывая характер стенда, реализованного на ПК, рассмотрены методы безопасности при изготовлении стенда
Использованная литература
1. Галахова О.П., Колтик Е.Д., Кравченко С.А. Основы фазометрии, Л., Энергия, 1976, 256 с.
2. Карлащук В.И. Электронная лаборатория на IBM PC. Программа Electronics Workbench и её применение.- М. ; Солон – Р , 2001.
3. Кардашев Г.А. Виртуальная электроника. М. Горячая линия – Телеком, 2007.
4 Москатов Е. А. Справочник по полупроводниковым приборам. – М.: Журнал “Радио”, 2005. – 208 с., илл.
5. Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы. –М.: Высшая школа, 2000, 270 с.
6. Уткин Г.М. Проектирование радиопередающих устройств. –М.: Советское Радио. 1979, 180 с.
7. Разевиг В.Д. Система схемотехнического моделирования
Micro Cap 7.-М.: Солон, 2002, 240 с.
8 Ханзел Г. Справочник по расчёту фильтров. М., Соврадио, 1974, 170 с.
9. Шкритек П. Справочное руководство по звуковой схемотехнике.//М., Мир, 1991.
10. Мошиц Г., Хорн П. Проектирование активных фильтров.//М., Мир, 1984.
11. Христиан Э., Эйзенман Е. Таблицы и графики по расчету фильтров.//М., Связь, 1975.
12. Знаменский А.Е., Теплюк И.Н. Активные RC фильтры.//М., Связь, 1970.
13. Справочник по расчету и проектированию ARC схем. Под ред. проф. А.А. Ланнэ.//М., Радио и связь, 1984.
14. Булычев А.Л., Гайнин В.И., Прохоренко В.А. Аналоговые интегральные схемы. Справочник.//Минск, Беларусь, 1993.
15. Разработка и оформление конструкторской документации по РЭА.// М., Радио и связь, 1989.
17. Маклюков М.И. Инженерный синтез ARC фильтров низких и инфранизких частот.// М., Энергия, 1971.
18. Звуковое вещание. Справочник. Под ред. Ю.А. Ковалгина //М., Радио и связь, 1993.
19. ГОСТ 12.0.003-74*. ССБТ. Опасные и вредные производственные факторы. Классификация.
20. ГОСТ 12.0.005-88. ССБТ. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны.
21. ГОСТ 12.1.038-82. ССБТ. Электробезопасность. ПДУ напряжений и токов.
22. ГОСТ 12.4.011-89 Средства защиты работающих. Общие требования.
23. ГОСТ 12.1.004-91. ССБТ. Пожарная безопасность. Общие требования.
НПБ 105-03. Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности. - М.: ГУ ГПС МЧС РФ, 2003.
24. ГОСТ 12.2.007-75. ССБТ. Изделия электротехнические. Общие требования безопасности.
25. Правила устройства электроустановок. ПУЭ-98 Минэнерго СССР. – М.: Энергоатомиздат, 2000.
26. СНиП 2.04.05-91. Отопление, вентиляция и кондиционирование. - М.: ЦИТП Минстрой РФ, 2002.
27. СНиП 23-05-95* Естественное и искусственное освещение. Нормы проектирования. – М.:Минстрой РФ, 2003.
28. Безопасность жизнедеятельности. Практикум (сборник практических занятий для технических специальностей) Часть1/ И. Г. Гетия, С. И. Гетия, В. Н. Емец. Под ред. Гетия И.Г. – М.:МГУПИ, 2010.
29. Безопасность жизнедеятельности: Учебник для вузов / С.В. Белов, А.В. Ильницкая, А.Ф. Козьяков и др. Под общ.ред. С.В. Белова. 5-е изд., испр. и доп. – М.: Высш. шк., 2005.
Приложение 1
Структурная схема стенда
Приложение 2
Исследуемые сигналы
Приложение 3.
Компарирование сигналов
Приложение 4
Выходной логический сигнал
Приложение 5
АЧХ фильтра нижних частот
2
nΩ
1
GΩ
1
μA
0.01
V
1
V