Розрахунок джерела живлення

Розрахунок проведемо при вхідній напрузі V_DCmin=110В;

Знайдемо втрати при включенні транзистора:

,

де f=100кГц - робоча частота перетворювача.

Знайдемо втрати при виключенні транзистора:

Визначимо втрати на опорі втік-витік при відкритому транзисторі:

;

Підрахуємо загальні втрати на транзисторі :

;

Розрахунок ланки зворотнього зв'язку

З таблиці вихідних даних мінімальна напруга стабілізації керованого стабілітрона TL431 рівна V_REF=2,5В,а його мінімальний струм стабілізації I_kAmin=1мА.

З вихідних даних оптопари TLP521 її спад напруги на діоді V_FD=1,2В; максимальний прямий струм через діод I_Fmax=10мА;

З вихідних даних мікросхеми UC3842 опорна напруга рівна V_Refint=5,5В; максимальна напруга зворотнього зв'язку дорівнює V_FBmax=4,8В, а внутрішній опір - R_FB=3,7кОм.

Знайдемо максимальний вхідний струм DA2:

;

Розрахуємо мінімальний вхідний струм DA2:

;

Знайдемо величину опору резистору R56:

,

де R57=4,99кОм, а R58=5кОм - рекомендовані значення з таблиці характеристик TL431.

Визначимо опір резистора R54:

,;

Розрахуємо перехідні характеристики схеми.

Внутрішній коефіцієнт передачі DA2:

;

Внутрішній коефіцієнт передачі дільника ланки зворотнього зв'язку :

;

Знайдемо коефіцієнт передачі силової частини:

;

,

де Z_PWM - крутизна характеристики ДV_FB / Дl_D;

Коефіцієнт передачі вихідного фільтра:

,

де R_ESR - ємнісний опір конденсатора.

Коефіцієнт передачі ланки регулятора:

;

Перехідні характеристики при мінімальному та максимальному навантаженні :

Визначимо вихідний опір блока живлення при максимальному навантаженні:

;

Визначимо вихідний опір блока живлення при мінімальному навантаженні:

;

Знайдемо частоту зрізу при максимальному навантаженні:

,

а також мінімальному навантаженні:

;

Коефіцієнт передачі ланки зворотнього зв'язку :

, ;

Коефіцієнт передачі дільника ланки зворотнього зв'язку:

 ;

Вихідний імпеданс на відрізку часу t-_on:

;

Коефіцієнт передачі на граничній частоті:

,

де: R_L=3,6Ом - вихідний індуктивний опір, L_P=12,6мкГн - індуктивність первинної обмотки трансформатора, f_g=3000Гц - частота на якій проводиться розрахунок, f₀=76,18 - гранична частота при максимальному навантаженні .

;

;

Загальний коефіцієнт передачі:

;

Оскільки G_S(щ)+G_r(щ)=0, то:

;

Звідси знайдемо коефіцієнт передачі ланки регулятора:

G_r(щ)=0-(- G_S(щ))=17,2дБ;

Коефіцієнт передачі регулятора:

;

;

Звідси знайдемо опір резистора R55:

Нижня частота передачі ланки зворотнього зв'язку при C37=0:

;

Знайдемо ємність конденсатора C37:

;

1.6.7 Електричний розрахунок схеми імпульсного стабілізатора

Імпульсний стабілізатор напруги побудуємо по однотактній підвищуючій схемі без гальванічної розвязки - rising transducer.

UC3842 - інтегральна схема, яка призначена для управління и контролю роботи імпульсних стабілізаторів напруги побудованих по різноманітних однотактних схемах: з гальванічною розвязкою - однотактній зворотньоходовій та прямоходовій схемах, без гальванічної розвязки - понижаючого, повишаючого та інвертуючого перетворювачів. Мікроконтролер може безпосередньо керувати роботою силового ключа, контролювати вихідну напругу (стабілізувати її при зміні вхідної напруги.)

Дана мікросхема має наступні можливості:

- блокування роботи при перенапрузі;

- запуск роботи при малому рівні потужності;

стійкий підсилювач помилки;

захист від перенапруги на виході;

перехідний спосіб функціонування;

схема вимірювання струму та напруги;

внутрішній генератор.

Організація живлення мікроконтролера

Прецензійна ширини забороненої межі напруги та струму побудована в середині контролера, щоб гарантувати добре регулювання. Компаратор перенапруження з гістерезисом и дуже низьким струмом живлення дозволяє мінімізувати схему запуску та живлення.

Тактовий генератор

Тактовий генератор UC3842 розрахований на роботу в частотному діапазоні від 10кГц до 1Мгц. В нашому випадку він працюватиме на частоті 100кГц, так як це оптимальна частота для роботи всього перетворювача.

Розрахуємо значення Rt та Ct:

(4.1.2)

(4.1.2)

де: f=100кГц, - задана робоча частота.

Ct = 0.01мкФ, - рекомендоване значення ємності, вибирається в межах 0.001…0.1 мкФ.

Підсилювач помилки і блок датчика перенапруги.

Вхід підсилювача помилки, через відношення двох зовнішніх резисторів, зв'язаних з вихідною шиною, що дозволяє за рахунок зворотного зв'язку підвищувати вихідну постійну напругу тим самим здійснювати регулювання напруги.

Пристрій забезпечено ефективним захистом від перенапруження, реалізовано на тому ж виводі що й регулятор напруги постійного струму.

Коли збільшиться вихідна напруга, відповідно і збільшиться напруга на виводі 2 IMC. Різницеве значення струму протікає через конденсатор. Величина струму визначається всередині мікроконтролера і порівнюється з еталонним значенням 40 мкА. Якщо значення буде перевищено то відповідно це відобразиться на керуванні роботою силового ключа, тривалість імпульсів відкритого стану ключа стає меншим, що призводить до зниження вихідної напруги.

Компаратор струму и тригер який керує модуляцією перемикань

Компаратор струму постійно слідкує за напругою на резисторі Rs і порівнює її з опорною напругою (1В) на іншому вході компаратора.

;

;

Вихідний буфер ІМС UC3842.

Схема керування являє собою вихідний буферний каскад, вихідний струм цього каскаду - ±1А. Цей каскад може керувати роботою силового ключа на великій частоті.

Розрахунок елементів імпульсного стабілізатора.

Оскільки імпульсний стабілізатор складається з двох однакових пів плеч (стабілізатор додатної напруги та стабілізатор відємної напруги )то доцільно буде порахувати тільки один із них, розраховані значення елементів перенести на інший. Для розрахунку виберемо стабілізатор додатної напруги.

Вихідні дані для розрахунку для електричного розрахунку:

- Вхідна напруга U_вх = 65...150 В;

- Вихідна напруга U_вих = 150 В;

- Зміна вихідної напруги U = 5В;

- Вихідна потужність Р_вих = 300 Вт;

- Частота перемикання силового ключа f_s = 100 кГц.

Розрахунок ємності вхідного конденсатора

Визначимо мінімальну ємність вхідного конденсатора С2:

С_{in LF} Р₀ /(2··f ·V₀·з) (4.10)

де - f - частота перемикання силового ключа (100 кГц)

- V₀ - вихідна напруга (150 В)

- з=0.9 - прогнозований ККД перетворювача

- Р₀ - вихідна потужність - 300 Вт

С_{in LF} = 300 / (2·3,14·25000·0.9·150) =82.7 мкФ

Вибираємо в якості вхідного конденсатора конденсатор ємністю 330мкФ і робочою напругою 400В

Розрахунок ємності вхідного високочастотного конденсатора

Вхідний високочастотний конденсатор фільтра (C4) повинен зменшити шуми, які виникають при високочастотних перемиканнях силового ключа, що в свою чергу викликає імпульси струму в індуктивності.

C_{in HF} = I_rms /(2··f·r·V_{in min}) (4.7)

де - f - частота перемикання (100 кГц);

- І_rms - вхідний високочастотний струм;

- V_{in min} - мінімальна вхідна напруга (65 В);

- r - коефіцієнт високочастотних пульсацій вхідної напруги, який знаходиться між 3 і 9 %. Приймаємо r = 7%.

І_rms = Р_out / U_{in min}; (4.8)

І_rms = 300 / 65 = 4,64 А;

С_in = 4,64/(2Ч3,14Ч100000Ч7Ч65) = 0.0065 мкФ.

Вибираємо в якості вхідного високочастотного конденсатора конденсатор ємністю 0.01мкФ і робочою напругою 400В

Вихідний конденсатор

Визначимо значення ємності вихідного конденсатора:

С₀ Р₀ /(4··V₀ ·V₀) (4.10)

де - V₀ - зміна вихідної напруги (5 В)

- f - частота перемикання силового ключа ( 100 кГц)

- V₀ - вихідна напруга (150 В)

- Р₀ - вихідна потужність - 300 Вт

С₀ = 300 / 4·3,14·100000·5·150 =63.7 мкФ

Вибираємо в якості вихідного конденсатор ємністю 220мкФ і робочою напругою 400В

Розрахунок котушки індуктивності

Значення індуктивності котушки розраховується з необхідної потужності яка протікає через останню, і значенню струму пульсацій.

(4.11)

(4.12)

де - - тривалість циклу відкриття, закриття силового ключа;

- І_Lpk - піковий струм котушки індуктивності;

- f - частота перемикання силового ключа;

- V₀ - вихідна напруга.

Тривалість циклу ми можемо визначити за формулою

(4.13)

Значення пікового струму який протікає через індуктивність можемо визначити за формулою:

(4.14)

де - V_{in min} - мінімальне значення вхідної напруги (65В),

Отже значення дорівнює

= (150 - 1,41·65)/150 = 0,389 сек

Значення пікового струму становитиме:

І_Lpk = (2Ч1,41Ч300) / 65 = 13 А

Тоді значення індуктивності яка необхідна для роботи перетворювача напруги:

L = (2·300·0,389)/(13²·100000) = 15 мкГн.

Розрахунок силового ключа.

Вибір керуючого ключа зумовлюється максимальним струмом колектора, робочою напругою та граничною частотою перемикання.

Так як в нас максимальний струм який протікатиме через транзистор складає 13 А, робоча напруга до 200 В, а частота перемикань складає 100 кГц в якості силового ключа обираємо польовийтранзистор К1531.

Його параметри наступні:

- Максимальна напруга U_се - 400 В;

- Постійний струм колектора при Т = 100⁰С І_с - 27 А;

- Падіння напруги в відкритому стані U_се - 1,65 В;

- Максимальна частота перемикань - 160 кГц.

Розрахуємо яка ж потужність буде розсіюватись на транзисторі.

Формула розрахунку втрат наступна

Р = І_с ²·R_се (4.15)

R_се - падіння напруги транзистора в відкритому стані (0.14 Ом)

І_с - струм який протікає через транзистор (13А - з розрахунку максимального пульсуючого струму в котушці індуктивності).

Отже втрати транзистора в відкритому стані становлять

Р_IGBT = 13·0.14 = 23.6 Вт.

Розрахунок вихідних діодів.

Максимальне значення середнього струму виходячи з значення потужності яка має передаватися в навантаження - 300 Вт.

Можна розрахувати:

І = P/U

І = 300/150 = 2A

Діоди вибираємо з наступних умов, що гарантують надійну роботу

І_Dm ? 1,2Імакс

U_Dm ? 1,2Uмакс

Отже виходячи з цих розрахунків обираємо в якості вихідних діодів діод типу MUR860. Параметри діода наступні:

Максимальна зворотна напруга - 500 В;

Максимальний робочий струм - 8 А;

Максимальна допустима температура діода - 150⁰С.

1.6.8. Електричний розрахунок вхідного та вихідного фільтрів

Природа та джерела електричного шуму.

Боротьба з генеруванням та випромінюванням високочастотного шуму - один із загадкових „чорних ящиків” в проектуванні імпульсних джерел живлення та кінцевого виробу.

Шум створюється всюди, де мають місце швидкі переходи в сигналах напруги чи струму. Багато сигналів, особливо в імпульсних перетворювачах напруги, є періодичними, тобто, сигнал, що містить імпульси з ВЧ фронтами, повторюється з передбачуваною частотою слідування імпульсів (pulse repetition frequency, PRF). Для імпульсів прямокутної форми значення цього періоду визначає основну частоту самої хвилі. Перетворення Фур'є хвилі прямокутної форми створює множину гармонік цієї основної частоти подвійного значення часу переднього чи заднього фронту імпульсів. Це типово в мегагерцовому діапазоні, і гармоніки можуть досягнути дуже високих частот.

В імпульсних перетворювачах напруги з ШІМ ширина імпульсів постійно змінюється у відповідь на вихідне навантаження та вхідну напругу. В результаті отримуємо майже розподіл енергії білого шуму з окремими піками і зменшенням амплітуди з підвищенням частоти.

Кондуктивний шум (тобто, шумові струми, що виходять з корпусу приладу через лінії живлення ) може появлятись у двох формах: синфазних завад (common-mode) і завад при диференціальному включенні (differential-mode). Синфазні завади - це шум, який виходить із корпусу тільки по лініям електроживлення, а не лініях заземлення. Завади, при диференціальному включенні - це шум, який можна виміряти тільки між лінією і одним із виводів живлення. Шумові струми фактично витікають через вивід заземлення.

Типові джерела шуму.

Існує декілька основних джерел шуму всередині імпульсного перетворювача напруги з ШІМ, що і створюють більшу частину випромінюваного і кондуктивного шуму.

Джерела шуму є частиною щумових контурів, що представляють собою з'єднання на друкованій платі між споживачами ВЧ струму і джерелами струму. Головним джерелом шуму є вхідна схема живлення, що включає в себе ключ, первинну обмотку трансформатора та комденсатор вхідного фільтра. Конденсатор вхідного фільтра забезпечує трапецеїдальні сигнали струму, необхідні для перетворення напруги, оскільки вхідна лінія завжди добре фільтрується з смугою пропускання , яка набагато нижча робочої частоти перетворювача напруги. Конденсатор вхідного фільтра та ключ повинні розміщуватися близько біля трансформатора, щоб мінізувати дожину з'єднань. Крім цього, оскільки електролітичні конденсатори мають погані ВЧ характеристики, паралельно їм повинний бути включений керамічний чи плівковий.

Чим гірші характеристики конденсатора вхідного фільтра, тим більше енергію ВЧ струму буде забирати блок із силової лінії, що приведе до виникнення кондуктивних синфазних електормагнітних завад.

Другим основним джерелом шуму є контур, що складається з вихідних діодів, конденсатора вихідного фільтра і вторинних обмоток трансформатора. Між цими компонентами протікають трапецеподібні струми великої амплітуди. Конденсатор вихідного фільтра і випрямляч необхідно розміщувати як можна ближче до трансформатора; для мінімалізації випромінюваного струму. Це джерело також створює синфазні кондуктивні завади, головним чином, на вихідних лініях джерела живлення.

Фільтри кондуктивних електромагнітних завад.

Існує два типи вхідних силових шин. Силові шини постійного струму - це однопровідні силові з'єднання, друге плече живлення яких формує заземлення. Іншим типом вхідного з'єднання є двох або трьохпровідна система живлення від мережі змінного струму. Проектування фільтру ЕМ завад для систем постійного струму здійснюється в основному в вигляді простого LC-фільтра. Всі завади між одним силовим проводом і замиканням через „землю” є синфазними. Фільтр постійного струму, значно більш складний, оскільки враховує паразитні характеристики компонентів.

Вхідний фільтр кондуктивних ЕМ завад призначений для утримання ВЧ кондуктивного шуму в середині корпусу. Фільтрація ліній входу/виходу також важлива для захисту від шуму внутрішніх схем (наприклад мікропроцесорів, АЦП, ЦАП).

Проектування фільтра синфазних завад.

Фільтр синфазних завад відфільтровує шум, що створюється між двома лініями живлення (H1 і H2).

У фільтрі синфазних завад обмотки котушки індуктивності знаходять в фазі, але змінний струми, що протікають через ці обмотки - у протифазі. У результаті для тих сигналів, що співпадають чи протилежні по фазі на двох лініях електроживлення, синфазний потік всередині сердечника урівноважується.

Проблема проектування фільтра синфазних завад заклечається в тому, що при високих частотах (коли власне і потрібна фільтрація) ідеальні характеристики компонентів спотворюються через паразитні елементи. Основним паразитним елементом є міжвиткова ємність самого дроселя. Це невелика ємність, яка існує між всіма обмотками, де різниця напруг (В/виток) між витками веде себе подібно конденсатору. Цей конденсатор при високій частоті діє як шунт навколо обмотки і дозволяє ВЧ змінному протікати в обхід обмоток. Частота, при якій це явище є проблемою, вища частоти авторезонансу обмотки.

Між індуктивністю самої обмотки і цією розподіленою міжвитковою ємністю формується коливальний контур. Вище точки авто резонансу вплив ємності стає більшим від впливу індуктивності, що знижує рівень затухання при високих частотах.

Цей ефект можна зменшити, використавши Cx більшої ємності. Частота авторезонансу є тією точкою в якій проявляється можливість найбільшого затухання для фільтра. Таким чином, шляхом вибору методу намотки обмоток індуктивності, можна розмістити цю точку поверх частоти, яка потрібна для найкращої фільтрації.

Щоб почати процес проектування необхідно виміряти спектр не фільтрованого кондуктивного шуму або прийняти по відношенню до нього деякі припущення. Це необхідно для того, щоб знати яким повинно бути затухання і на яких частотах.

Приймемо, що нам необхідно 24дБ затухання на частоті переключення перетворювача напруги.

Визначимо частоту зрізу характеристики фільтра:

,

е G_ж - затухання;

,

де: f_c- - бажана частота зрізу характеристики фільтра, f_sw- робоча частота перетворювача напруги. У нашому випадку f_sw=100кГц, затухання G_ж= -24дБ.

Вибір коефіцієнта затухання

Мінімальний коефіцієнт затухання (ж) не повинен бути менше 0,707. Менше значення приведе до „звону” і не дасть менше 3дБ затухання на частоті зрізу характеристики.

Розрахунок початковий значень компонентів

,

де: ж - коефіцієнт затухання, ж=0,707, R_L =50Ом - імпеданс лінії,

;

Приймаємо С?0,1мкФ 400В.

Приймаємо С_х=0,22мкФ400В. Дані конденсатори розміщені між лініями електроживлення. Вони повинні витримувати напругу 250 В та будь - які скачки напруги. Величину С_у - конденсаторів, які розміщені між кожною фазою та „землею” і повинні витримувати високі напруги ?2500 В вибирають на декілька порядків меншою С_у ніж С_х. Це пов'язано з тим, що найбільша ємність конденсатора, доступна при номінальній напрузі 4 кВ, складає 0,01 мкФ. Приймаємо С_у=2,2 нФ. Оскільки сумарна ємність вибраних конденсаторів більша за розраховану, то можна припустити, що фільтр буде забезпечувати мінімуму 60 дБ затухання при частотах в діапазоні від 500 кГц до 10 МГц.

L5=L=450 мкГн

С55=С58=С_х=0,22 мкФ400 В

С54=С56=С_у=3,3 нФ3 кВ.

L6=L=450 мкГн

С54=С56=С_у=3,3 нФ3 кВ.

С57=С59=С_х=0,22 мкФ400 В

1.7 Розрахунок друкованої плати

1.7.1 Розрахунок площі друкованої плати

Визначаємо стандартні розміри елементів які застосовуються і зводимо дані в таблицю. 1.7.1.Розміри елементів та їх сумарна площа.

Таблиця. 1.7.1.

Назви груп компонентів	Кіль- кість N,шт	Довжина L,мм	Ширина В,мм	Діаметр D,мм	Площа S=L*В,мм2	Площа N елем. S*N,мм2	Діаметр виводів d,мм
1.	2.	3.	4.	5.	6.	7.	8.
Резистори постійні 0.25...0.5Вт	119	4.7	1.5		7.05	838.95
Резистори постійні 1...2Вт	10	12	5		60	600	0.85
Резистори змінні	3	3.1	3.6		11.16	33.48
Конденсатори керамічні	37	4.7	1.5		7.05	260.85
Конденсатори електролітичні	14			16	200.96	2813
	8			20	314	2512
Транзистори	17	25	40		1000	17000	1.0
Діоди малої потужності	8	4.7	1.5		7.05	56.4	0.6
Діоди великої потужності	16	15	20		300	4800	1.2
Стабілітрони	5	4.7	2		9.4	47
ІМС SMD	6	14	12		168	1008
IMC DIP	5	10	8		80	400	1.0
Дроселі	6	42	22		924	5544	1.2
Трансформатори сигнальні	3			15	176	530	1.0
Трансформатори живлення	2	70	60		4200	8400	1.2
Вставка плавка	4	30	10		300	1200	1.2
Реле	2	50	20		1000	2000	1.0

З таблиці. 1.7.1. отримали сумарну площину S_СУМ=49233мм², тоді визначаємо встановлювану площину всіх елементів на платі, якщо К_ВСТ=1,2

Визначаємо площину друкованої плати, яка необхідна для установки елементів з врахуванням відстані між елементами і виводами, а також для забезпечення нормальних теплових режимів роботи, по формулі якщо коефіцієнт використання, який враховує все вище сказане рівний

К_ВИК=0,9, тоді

Визначаємо площу, яка необхідна для розміщення елементів кріплення, що кріплять плату. Приймаємо, що плата кріпиться шістьма гвинтами М3, якщо під один болт відводиться площина S_Б=100(мм²).

Визначаємо загальну величину площини плати

Виходячи із отриманої площини плати вибираємо ширину плати

L=300(мм), тоді довжина рівна

Приймаємо рівну В=216(мм).

1.7.2 Розрахунок параметрів металізованих отворів

Виходячи із діаметрів елементів які ставляться на плату визначимо діаметр металізованого отвору якщо товщина металізованого покриття при металізації гальванічним методом береться m_пок=0,05(мм). І зазор між виводом і стінкою металізованого покриття береться К=0,2(мм).

Елементи, які встановлюються мають шість діаметрів виводів:

d1=0,5(мм);

d2=0,6(мм);

d3=0,8(мм);

d4=0,85(мм);

d5=1(мм);

d6=1,2(мм);

тоді

Визначаємо параметри контактних площадок навколо металізованого отвору якщо контактні площадки виконуються в вигляді контактного кільця з обох сторін плати. Якщо необхідна радіальна величина рівна В=0,55, а технологічний коефіцієнт на похибку С=0,1, тоді:

Виходячи з отриманих розмірів металізованих отворів і діаметрів виводів елементів, вибираємо технологічно обумовлені розміри металізованих отворів і отримані дані записуємо в таблицю 2.

Розміри діаметрів отворів і контактних площадок. Таблиця 1.7.2.

N п/п	Діаметр виводу елемента, мм	Розраховані дані	Стандартні
		Діаметр отвору, мм	Діаметр площадки, мм	Діаметр отвору, мм	Діаметр площадки, мм
1	0,5	1	2,2	1	2,2
2	0,6	1,1	2,3	1	2,2
3	0,8	1,3	2,5	1,2	2,5
4	0,85	1,35	2,55	1,2	2,5
5	1	1,5	2,7	1,5	2,8
6	1,2	1,7	2,9	1,8	3

1.7.3 Розрахунок ширини друкованих провідників

Ширина друкованих провідників визначається по максимальному струму для різних кіл схеми, якщо допустима густина струму J_ДОП=30(А/мм²), максимальний струм І_М=8(А), а товщина металізованого покриття m_ПОК=0,05(мм), тоді ширина буде рівна

А відстань між провідниками по різниці потенціалів з врахуванням електричних характеристик вибраного метода виготовлення. В нашій схемі в основному максимально можлива напруга не перевищує 450(В), відстань між друкованими провідниками рівна 1,8(мм).

1.8 Тепловий розрахунок

Розрахуємо тепловий режим транзистора в імпульсному стабілізаторі напруги.

Повна потужність, що виділяється в транзисторі під час його роботи при перемиканні визначається за формулою:

Р=Р_пер+Р_від+Р_кер+Р_в (1.8.1)

де: Р - повна потужність, що розсіюється;

Р_пер - втрати потужності при перемиканні;

Р_відкр- втрати на активному опорі відкритого транзистора;

Р_кер - втрати на керування в ланцюзі затвора;

Р_в - втрата потужності за рахунок витоку в закритому стані.

Відразу можна відзначити, що втрати потужності, що викликані струмом витоку (Р_в), мають дуже маленьке значення, тому ними можна зневажити. Також утрати, що виникають у ланцюзі керування теж мають дуже малі значення, тому формула приймає ви

Р=Р_пер+Р_відкр. , (1.8.2)

де

Р_відкр=R_DS(on)I²_эф. (1.8.3)

(1.8.4)

Потужність Р_пер визначається

(1.8.5)

де

i=I_Н/n. (1.8.5)

I_L=3/0,98=3,06(A).

тоді

Звідси

перевіряємо тепловий режим роботи транзистора

, (1.8.6)

де

tнс - температура навколишнього середовища 35 С.

Rja - тепловий опір кристал-середовище 75 С/Ут.

С.

За результатами пророблених розрахунків видно, що при використанні транзисторів у режимі ключів і при заданих параметрах роботи перетворювача, необхідно обов'язкове застосування охолоджувальних радіаторів та примусового обдуву. Радіатор вибираємо ребристого типу з [10] ст. 221.

1.9 Розрахунок надійності радіопристрою

Надійність - це властивість виробу виконувати задані функції в певних умовах експлуатації при збереженні значень основних параметрів в заданих межах.

Надійність характеризується рядом розрахункових показників, найбільш важливими з яких є інтенсивність відмов, середня наробка до відмови, імовірність безвідмовної роботи.

Ймовірність безвідмовної роботи вказує на те, яка частина виробів із заданої їх кількості буде працювати безвідмовно протягом заданого часу t_p. Для більшості радіоелектронних пристроїв ймовірність безвідмовної роботи залежить як від фізичних властивостей, так і від часу t_p, протягом якого пристрій повинен працювати безвідмовно:

(1.11.1.)

Інтенсивністю відмов називають кількість відмов за одиницю часу, що приходиться на один виріб, який продовжує працювати в даний момент часу:

(1.11.2)

Інтенсивність відмов апарата що, складається з різних елементів, визначають по формулі:

(1.11.3)

Розрахунок надійності проводимо в такій послідовності:

1. Складаємо таблицю вихідних даних для розрахунку, визначаємо конструктивну характеристику компонентів, кількість компонентів по групах, розраховуємо інтенсивність відмов л_і для кожної з груп компонентів:

(1.11.4)

де: - кількість компонентів в одній групі.

Вихідні дані для розрахунку надійності зводимо в таблицю 1.11.1.

Таблиця 1.9.1 Вихідні дані розрахунку надійності

	Назви груп компонентів	К-сть
1.	2.	3.	4.	5.	6.
1.	Резистори недротяні постійні 0.125-0.5 недротяні постійні 1.0-2.0 недротяні змінні	82 10 3	0.4 1.0 2.5	0.42 0.42 0.42	13.7810-6 4.210-6 3.1510-6
2.	Конденсатори керамічні електролітичні	37 22	1.2 2.2	0.1 0.4	4.4410-6 19,3610-6
3.	Транзистори кремнієві	17	1.7	0.35	11.5610-6
4.	Діоди Випрямлячі малої потужності великої потужності стабілітрони малої потужності світлодіоди	8 16 5 3	0.7 5.0 2.4 2.8	0.81 0.81 0.81 0.81	4.5410-6 64.810-6 9.7210-6 6.810-6
5.	Інтегральні мікросхеми напівпровідникові	6	0.01	1.0	0.0610-6
6.	Дроселі	6	1.0	1.0	6.010-6
7.	Трансформатори сигнальні живлення	3 2	0.1 3.0	1.0 1.0	0.310-6 6.010-6
8.	Вставка плавка	4	0.5	1.0	2.010-6
9.	Тумблер	1	1.1	1.0	1.110-6
10.	Реле	2	1.7	0.35	1.1910-6
11,	Клеми	2	1.0	1.0	2.010-6
12.	Друкована плата	1	0.1	0.1	0.0110-6
11.	Пайки на платі	910	0.01	1.0	9.110-6
12.	Корпус приладу	1	1.0	1.0	1.010-6
13.	Провідники і пайки навісні	24	0.02	1.0	0.4810-6

2. Для врахування умов експлуатації знаходимо поправочні коефіцієнти , , і по формулі (1.11.5) розраховуємо поправочний коефіцієнт . Приймаємо , , .

 (1.11.5)

3. Розрахунок інтенсивності відмов проводимо по формулі:

(1.11.6)

4.Середню наробку до відмови розраховуємо по формулі:

(1.11.7)

5. Проводимо розрахунок імовірності безвідмовної роботи радіопристрою по формулі (1.11.1):

^-лtс (1.11.1.)

де - основа натурального логарифма;

- інтенсивність відмов;

- час випробувань.

Результати розрахунків імовірності безвідмовної роботи радіопристрою записуємо в таблицю 1.11.2.

Результати розрахунку надійності. Таблиця 1.11.2

1. 2. 3. 4. 5. 6.	0 101 102 103 104 105	0 -0.001759 -0.017590 -0.175900 -1.759000 -17.59000	1 0.9982 0.9825 0.8394 0.1737 0.0002

6. По результатах розрахунків будуємо графік залежності імовірності безвідмовної роботи радіопристрою від часу :

Рис. 1.11.1. Графік залежності імовірності безвідмовної роботи

радіопристрою від часу.

2. Економічний розділ

Метою даного розділу дипломного проекту є виконання необхідних розрахунків організаційно-економічних показників. Даний розділ включає:

1. Розрахунок собівартості пристрою.

2. Визначення ціни пристрою.

3. Оцінка рівня якості пристрою.

4. Визначення ціни споживання.

5. Визначення ринкової ціни.

6. Прогноз збуту.

7. Прибуток від реалізації.

Економічний розрахунок будемо проводити з урахуванням того, що виробництво радіопристрою дрібносерійне.

2.1 Аналіз ринку

Блок неперервного живлення призначений для живлення різноманітної електричної і електронної апаратури стабілізованою напругою 220В, в тому числі пристроїв охоронної, пожежної та охоронно-пожежної сигналізації, живлення апаратури на АТС, живлення персональних комп'ютерів.

Перевагами нової розробки є високий ККД та більша вихідна потужність. Можливі обсяги продажу виробу приблизно 100 шт. у рік. Найближчим аналогом даного блоку є блок живлення PW5115 фірми Powerware, його ми й беремо за базовий виріб.

2.2 Розрахунок рівня якості

2.2.1 Основнi технiчнi параметри радіопристрою

Технiчнi параметри характеризують якicть виробу. Якiсть - сукупність властивостей, якi роблять його здатним виконувати заданi функцiї, тим самим задовольняти відповідні вимоги. Конкурентоздатнiсть - ступiнь вiдповiдностi товару в даний момент вибраному ринку по технiчним, економiчним, експлуатацiйним характеристикам.

Основними показниками даного виробу є:

1. Вихідна напруга.

2. Коефіцієнт корисної дії.

3. Вихідна потужність.

4. Частота мережі.

5. Вихідний струм.

2.2.2 Визначення важливості кожного показника

Наступним етапом пiсля вибору важливiших показникiв є ранжування показникiв по ступенi iх важливостi. Самому важливому присвоюється ранг 1, менш важливому ранг 2 i так далi.

Таблиця 2.1. Результати занесемо в таблицю 4.1

Показ-ник	Ранг показника, надумку експерта	Сума рангв, Ri	i	i2
	1	2	3	4	5
1	4	3	4	3	3	17	2	4
2	2	1,5	1	2	1	7,5	-7,5	56,25
3	3	4	2,5	4	4	17.5	2,5	6,25
4	1	1.5	2,5	1	2	8	-7	49
5	5	5	5	5	5	25	10	100
Всього	15	15	15	15	15	75	0	215,5

де :

(4.1)

(4.2)

Проведемо перевiрку придатностi експертних оцiнок. Перевiрка проводиться на основi розрахунку коефiцiєнта відповідності експертних оцiнок.

Коефіцієнт відповідності:

(4.3)

(4.4)

де:

N - кількість експертів

n - кількість оцінок

Коефіцiент відповідності може приймати значення .

В випадку, коли W=1 - повна відповідність експертiв. Розрахований коефiцiєнт зрiвнюється з мiнiмально припустимою Wн. При умовi отримані данi заслуговують довiри i придатнi для подальшої роботи. Для радiотехнiчних пристроїв Wн =0,77.

Отриманий результат придатний для подальшого використання.

Для оцінки рівня якості виробу використовуємо узагальнюючий показник - коефіцієнт технічного рівня:

Кт._р=ц _і· q_і (4.5)

де:

ц _і - відносний (одиничний) показник якості.

q _і - коефіцієнт вагомості.

Якщо залежність між параметром і якістю лінійна, то відносні показники обчислюються по формулах:

q _і = Р_Ні/ Р_Бі (4.6)

та

q _і = Р_Бі/ Р_Ні (4.7)

Якщо залежність між параметром і якістю нелінійна, то відносні показники обчислюються по формулах:

q _і =lg(Р_Ні/ Р_Бі)+1 (4.8)

та

q _і =lg(Р_Бі/ Р_Ні)+1 (4.9)

де: Р_Ні , Р_Бі - числові значення і -го параметра відповідно нового і базового виробів.В якості базового виробу візьмемо блок неперервного живлення PW5115 фiрми Powerware.

Результати розрахунку зведемо в таблицю 4.2.

Таблиця 2.2

Показник	Назва показника	Значення базового показника	Значення нового показника	q і
Х1	Вихідна напруга, В	0...24	0... 30	1,25
Х2	Коефіцієнт корисної дії,	0,85	0,89	1,05
Х3	Вихідна потужність, Вт	240	300	1,25
Х4	Частота мережі, Гц	50...60	50...60	1,0
Х5	Вихідний струм, А	10	10	1,0

Визначимо коефіцієнт важливості кожного показника.

Скористаємось засобом експертних оцінок. Експерти незалежно один від одного порівнюють між собою показники, оцінюючи що саме є важливіше. В оцiнцi беруть участь не менше 5 експертів.

При цьому якщо показник “>” то ставимо коефіціент 1,5.

Якщо показник “<” то ставимо коефіціент 0,5.

Якщо показник “=” то ставимо коефіціент 1.

На підставі таблиці побудуємо матрицю, куди перенесемо числові значення оцінок.

Таблиця 2.3

Показники	Експерти 1 2 3 4 5	Підсумкова оцінка	Числове значення оцінки
Х1 і Х2	<	=	<	<	=	<	0.5
Х1 і Х3	=	<	>	<	<	<	0.5
Х1 і Х4	<	<	=	<	<	<	0.5
Х1 і Х5	<	>	>	>	=	>	1.5
Х2 і Х3	<	<	<	<	<	<	0.5
Х2 і Х4	>	>	=	>	=	>	1.5
Х2 і Х5	>	>	=	>	>	>	1.5
Х3 і Х4	<	=	<	<	<	<	0.5
Х3 і Х5	>	>	>	=	>	>	1.5
Х4 і Х5	=	>	>	>	>	>	1.5

Визначення важливості кожного показника визначимо в два кроки:

1-й крок: визначимо bi - суму числових значень оцінок (сума по рядку);

Kbi=bi/bi; (4.10)

2-й крок: визначимо bi1:

bi1=ai1*b1+ai2*b2+….+ain*bn (4.11)

Результат занесемо в таблицю 4.4

Таблиця 2.4

	Х1	Х2	Х3	Х4	Х5	1-ша ітерація bi цi	2-га ітерація bi цi
Х1	1	0,5	0,5	0,5	0,5	3	0,12	14	0,12
Х2	1,5	1	1,5	1,5	1,5	7	0,28	34	0,3
Х3	1,5	0,5	1	0,5	1,5	5	0,2	22	0,19
Х4	1,5	0,5	1,5	1	1,5	6	0,24	27,5	0,24
Х5	1,5	0,5	0,5	0,5	1	4	0,16	17,5	0,15
						25	1	115	1

Перша ітерація:

ц_i=b_i/b_i (4.12)

b_i=a_ij (4.13)

де: b_i - вагомість і-го параметра

Друга ітерація:

ц_i=b_i/b_i (4.14)

b_i=a_i1b₁+a_i2b₂+...+ a_inb_n (4.15)

де: b_i - вагомість і-го параметра

Рівень якості виробу :

К_Т.Р.=0,12*1,25 +0,3*1,05+ 0,19 *1,25+ 0,24 *1,0+0,15*1,0=1,1

Таким чином, рівень якості радіопристрою, що розробляється рівний 1.1, тобто розроблюваний пристрій на 10% кращий за аналог.

2.3 Розрахунок собівартості радіопристрою

Згідно з ТЗ виробництво джерела неперервного живлення - дрібносерійне, тому надалі будемо користуватися відповідними нормативами і методикою.

2.3.1 Розрахнок витрат на придбання матеріалів

Витрати на придбання матеріалів обчислюються на підставі норм їх витрачання і цін з урахуванням транспортно-заготівельних витрат. Ціни вказані станом на 01.05.08 і взяті з матеріалів сайту www.price.ua.

Розрахунок по вартості матеріалів занесені до таблиці 4.5

Таблиця 4.5

Найменуваня матеріалу	Стандарт, марка	Одиниця виміру	Норма витрат на один виріб	Ціна за одиницю, гр	Сума, грн.
Припой	ПОС-61	кг	0,30	7	2,1
Скло-текстоліт фольгований	СФ-2-15	кг	0,7	30	21
Дріт монтажний	МГШВ-0.75	м	1	0,15	0,15
Дріт монтажний	МГШВ-0.5	м	1,5	0,5	0,75
Дріт монтажний	МГШВ-0.35	м	0,7	0,3	0,21
Дріт монтажний	МГШВ-1,5	м	1,5	1,3	1,95
Залізо цинковане	Ст3-1.5	Кг	1	5	5
Алюміній	Амг-3	кг	3,1	6,2	19,22
Флюс	ФС-1	кг	0,10	10	1,0
Лак		кг	0,1	8	0,8
Фарба	ПФ-115	кг	0,35	7	2,45
Разом	54,63
Невраховані матеріали ,5%	2,73
Транспортно-заготівельні роботи , 10%	5,46
Всього	62,82

2.3.2 Розрахунок затрат на покупні вироби і напівфабрикати

В дану статтю включається вартість готових виробів, придбаних для укомплектовки блока живлення. Покупні вироби визначаються по схемі електричній-принциповій. Ціни вказані станом на 01.05.08 і взяті з матеріалів сайту www.price.ua.

Розрахунки занесені в таблицю 4.6

Таблиця 2.6

Найменування	Марка	Кількість	Ціна, грн.	Сума .грн.
Резистори
	RC01-1206± 5%	64	0,05	3,2
	RC02H-1206± 1%	18	0,05	0,9
	RWN5020-1.6± 5%	9	1,60	14,4
	RWN5020-1.6± 1%	3	1,80	5,4
	PVZ3A ± 20%	3	0,70	2,10
	TR1223± 5%	1	1,1	1,1
Конденсатори
	ECR-400B-100мкФ	4	6,00	24
	ECR-25B-1000мкФ	3	1,40	4,20
	ELV-25B-22мкФ	14	0,60	8,40
	X7R-1206-50B	20	0,10	2
	X7R-1206-3кВ	8	0,90	7,2
	X7R-1206-400B	10	1,20	12
Мікросхеми
	UC3842	3	7,80	23,4
	UA723	1	3,30	3,30
	SG3525	1	3,30	3,30
	7805ACD2T	1	1,00	1
	ATTiny26	1	14,30	14,3
Транзистор
	K1531	2	0,20	0,4
	K792	3	0,20	0,6
	IRFP150	4	7,20	28,80
	IRFD123	2	4,1	8,2
	2N2907	2	3,2	6,4
	GT15Q101	2	12,5	25
	BC550B	4	2,4	9,6
Діоди
	RUR30100	2	3,70	7,40
	PBU607	1	4,10	4,10
	LL4148	4	0,10	0,40
	1N4937	4	0,40	1,6
	HFA16TB600	4	6,80	27,20
	BZV55C9.2V	2	0,20	0,40
	BZV55C3.342V	2	0,20	0,40
	BZV55C18V	2	0,20	0,40
	TPL921	2	1,15	2,30
	TPL559	2	1,25	2,50
	4N35	3	1,25	3,75
Дроссель
	DST4-10-22	3	5,70	17,10
	FMER-K26-0.9	3	6,20	18,60
Трансформатори
	TS200-3-2-X20	1	4,10	4,10
	KERMOP-2-K20	1	2,00	2,00
	TS110-30-K28	1	12,30	12,30
	TSI-40A-3-X20	1	6,20	6,20
Реле
	AJR3221	2	10,25	20,30
Розєми
	SS-180	3	1,90	5,70
	DB-9P	1	1,80	1,80
	ISP-6	1	0,85	0,85
Вимикачі
	В127В-6-100В	1	1,50	1,50
Запобіжники
	ZP-20А-50В	2	1,40	2,80
	BP-6.3A-250B	1	0,40	0,40
Ніжки
	И28.128.064	4	0,50	2,00
Акумулятор
	Yuasa12A-7Ah	4		4
Разом	356,5
Транспортно-заготівельні роботи .10%	35,65
Всього	392,15

2.3.3 Розрахунок основної заробітної плати

Витрати по даній статті розраховуються по кожному виді робіт залежно від норми часу й погодинної тарифної ставки робітників

Сз._о.=С_тіt_ші (4.16)

де: С_ті- погодинна тарифна ставка.

t_ші - штучний час на одну операцію.

Норми часу на операціях були взяті з технологічних карт. Перелік робіт відповідає технологічному процесу виробництва виробу. Норми часу для монтажних і складальних робіт визначаються типовими нормами часу на складально-монтажні роботи, табл. 4.7.

Таблиця 4.7

	Назва робiт	Тариф. розряд	Годинна тарифна ставка, грн/г	Норма часу, год.	Cума зарплати, грн.
1	Заготовельнi	3	2,6	3	7.8
2	Свердлильнi	3	2,6	2	5.2
3	Монтажнi	4	2,8	6	16.8
4	Складальні	5	3,2	4	12.8
5	Маркувальні	3	2,6	5	13
6	Регулювальнi	5	3,2	6	19,2
Всього	74,8
Доплати i надбавки (20%-60%)	37,4
Всього	112,2

2.3.4 Додаткова зарплата робітників

Витрати по цій статті визначаються у відсотках від основної заробітної плати. Як орієнтовна величина норматив додаткової заробітної плати для приладобудівних підприємств може бути прийнятий у розмірі 30-40 %.

Сз._буд.=0.30Сз._о. (4.17)

де Сз._о.- основна заробітна плата.

Сз._буд.=0.30112.2=33,66 грн.

2.3.5 Відрахування на соціальне страхування

За діючими на 23.01.2008 р. нормативами відрахувань на соціальне страхування становить 37.8% від суми основної й додаткової заробітної плати.

Сс._с.=0.378( Сз._про + Сз._д) (4.18)

Сс._с.=0.378(112.2+33.66) = 55.13 грн.

2.3.6 Загальновиробничі витрати

Враховуючи, що собівартість виробу визначається на ранніх стадіях його проектування в умовах обмеженої інформації щодо технології виробництва та витрат на його підготовку у загальновиробничі витрати включаються, крім власне цих витрат, витрати на: освоєння основного виробництва, відшкодування зносу спеціальних інструментів і пристроїв цільового призначення, утримання та експлуатацію устаткування. При цьому загальновиробничі витрати визначаються у відсотках до основної заробітної плати. При такому комплексному складі загальновиробничих витрат їх норматив () досягає 200-300%.

Сз._в.= (2...3)Сз._про (4.19)

Сз._в.= 2 112.2 = 224,4 грн

Таким чином виробнича собівартість складає 880,36 грн.

2.3.7 Адміністративні витрати

Ці витрати відносяться на собівартість виробу пропорційно основній заробітній платі і на приладобудівних підприємствах вони становлять 100-200%:

Сз._г=1Сз._про (4.20)

Сз._г=1112,2= 112,2грн

2.3.8 Витрати на збут

Витрати по цій статті визначаються у відсотках до виробничої собівартості (звичайно 2,5 - 5,0%). С_збут = 0.025880,36=22

Сума по всім наведеним нижче статтях калькуляції є повною собівартістю продукції.

Результати розрахунку зведемо в таблицю 4.8.

Таблиця 4.8

№	Статті витрат	Сума, грн.	Питома вага, %
1.	Сировина та матеріали.	62,82	6,19
2.	Покупні комплектуючі вироби, напівфабрикати, роботи і послуги виробничого характеру сторонніх підприємств.	392,15	38,65
3.	Основна заробітна плата.	112,2	11,5
4.	Додаткова заробітна плата.	33,66	3,31
5.	Відрахування на соціальне страхування.	55,13	5,43
6.	Загальновиробничі витрати.	224,4	22,11
	Виробнича собівартість	880,36	86,77
7.	Адміністративні витрати.	112,2	11,5
8.	Витрати на збут	22	2,2
	Повна собівартість.	1014,56	100

Отже, повна собівартість радіопристрою складе: 1014,56 грн.

2.4 Визначення ціни виробу

Серед різних методів ціноутворення на ранніх стадіях проектування досить поширений метод лімітних цін. При цьому визначається верхня і нижня межа ціни.

2.4.1 Нижня межа ціни

Нижня межа ціни () захищає інтереси виробника продукції і передбачає, що ціна повинна покрити витрати виробника, пов'язані з виробництвом і реалізацією продукції, і забезпечити рівень рентабельності не нижчий за той, що має підприємство при виробництві вже освоєної продукції.

(4.21)

(4.22)

де:

- оптова ціна підприємства, грн.;

- повна собівартість виробу, грн.;

- нормативний рівень рентабельності, 15%;

- податок на додану вартість, 20%.

Таким чином отримуємо:

грн.

.

2.4.2 Верхня межа ціни

Верхня межа ціни () захищає інтереси споживача і визначається тією ціною, яку споживач готовий сплатити за продукцію з кращою споживчою якістю

(4.23)

де: - ціна базового виробу, 3000 грн.;

.

2.4.3 Договірна ціна

Договірна ціна () може бути встановлена за домовленістю між виробником і споживачем в інтервалі між нижньою та верхньою лімітними цінами.

(4.24)

З виразу: ,

Отже, обираємо

2.4.4 Визначення мінімального обсягу виробництва продукції

Собівартість річного випуску продукції :

(4.25)

де - повна собівартість одиниці продукції, грн;

- умовно-змінні витрати =0,65;

- умовно-постійні витрати =0,35;

Х - виробнича потужність підприємства X=150 од./рік;

- річний обсяг випуску продукції =100 од./рік;

Вартість річного випуску продукції :

(4.26)

Обсяг продукції, при якому прибуток відсутній:

(4.27)

од.

Обсяг продукції, при якому буде досягнутий запланований рівень рентабельності :

(4.28)

Річний прибуток при досягненні запланованого рівня рентабельності складе:

 (4.29)

В даному розділі були проведені аналіз рівня якості і конкурентно спроможності радіопередавача декаметрового діапазону хвиль, розрахунки собівартості виробництва, доцільності виробництва, визначення ціни виробу.

Повна собівартість складає 1014,56 грн.

Нижня межа ціни -

Верхня межа ціни -

Договірна ціна -

Обсяг продукції, при якому прибуток відсутній, - од.

Розділ 5 Охорона праці

У даному розділі дипломного проекту приводиться аналіз умов праці у виробничому приміщені по виробництву джерела неперервного живлення при розробці і виробництві плат керування та живлення. Тут потрібно приділити особливо важливе значення для даної частини дипломної роботи, тому що при не дотриманні норм, встановлених законодавством, можливе порушення працездатності і життєдіяльності робітників. Тому ми маємо визначити небезпечні та шкідливі виробничі фактори, а також ступінь їх небезпеки на робочому місці. Звісно потрібно розробити заходи, щоб захистити робітників від впливу цих факторів, якщо вони будуть перевищувати припустимі норми.

5.1 Аналіз небезпечних та шкідливих виробничих факторів

До основних шкідливих і небезпечних факторів, що впливають на людей, зайнятих на виробництві РЕА, можна віднести :

1. Погана освітленість робочої зони (умови освітленості виробничих приміщень повинні відповідати нормам, зазначеним у СНиП II-4-79/85);

2. Підвищені рівні електромагнітних випромінювань не використовуваного рентгенівського обладнання (рівні випромінювань і полів повинні відповідати ГОСТ 12.2.006-87);

3. Небезпека ураження електричним струмом;

4. Незадовільні параметри мікроклімату робочої зони у виробничих приміщеннях повинні відповідати нормам, зазначеним у ГОСТ 12.1.005-88 і ДСН 3.3.6.042-99;

5. Вміст у повітрі робочої зони шкідливих речовин різного характеру впливу в концентраціях, що перевищують гранично припустимі (ГДК шкідливих речовин у повітрі робочої зони повинні відповідати нормам, зазначеним у ГОСТ 12.1.005-88 і ГОСТ 12.1.007-80);

6. Підвищений рівень шуму на робочому місці (припустимі рівні звукового тиску в октавних смугах частот, рівні звуку й еквівалентні рівні звуку на робочих місцях) має бути відповідно до санітарних норм припустимих рівнів шуму на робочих місцях ДСН 3.3.6.037-99;

7. Підвищена напруженість електричного поля промислової частоти на робочому місці (напруженість електричних полів промислової частоти на робочих місцях повинна відповідати нормам, зазначеним у ГОСТ 12.1.002-88);

8. Вплив шкідливих факторів впливу моніторів ПК (ДСанПіН 3.3.2.007-98).

5.2 Характеристика параметрів робочого приміщення

При розробці і виготовленні виробу основні працезатрати становить розробка програмного забезпечення, а саме: розробці програми прошивання мікроконтролеру і програмного забезпечення для зв'язку пристрою з персональним комп'ютером (ПК). Приміщення, у якому знаходиться ПК є робочою кімнатою лабораторії дослідницького інституту. Приміщення лабораторії знаходиться на другому поверсі панельного будинку. Вібрація в приміщенні відсутня. Шкідливі речовини в приміщенні лабораторії також відсутні. Склад повітряного середовища в нормі. У робочій кімнаті знаходиться монітор у складі ПК, офісні меблі. Покриття статі - паркет. Стіни обклеєні шпалерою.

Основні геометричні розміри приміщення, у якому будуть проводитися роботи з проектування плати керування:

- довжинаа = 6 м;

- ширинаb = 5 м;

- висотаh = 2,60 м.

В приміщенні лабораторії працюватимуть два інженери.

Виходячи із значень a, b, h, розрахуємо значення площі обсягу приміщення:

S > i = a Ч b = 6 Ч 5 = 30 (кв.м) - площа приміщення;

Sn = 6.2 (кв.м) - загальна площа столів і шафи.

S = Si - S_n = 30- 6.2 = 23,8 (кв.м)(5.1)

V = S Ч h = 23,8 Ч 2,60 = 61,88 (куб.м)(5.2)

Площа й об'єм, що приходяться на один робітника, визначається по формулах:

S1 = S2 = S / 2 = 23,8 / 2 = 11,9 кв.м (5.3)

V1 = V2 = V / 2 =61,88 / 2 = 30,94 кв.м(5.4)

На підставі приведених вище даних розрахуємо значення площі й об'єму приміщення, що приходиться на одного службовця. Результати обчислень приведені в таблиці

Таблиця

Параметр	Норматив	Реальні параметри
Площа, S	не менш 6 кв. м.	11,9 кв.м
Об'єм , V	не менш 15 куб. м.	30,94 кв.м

Аналізуючи умови праці в приміщенні, помітимо, що обсяг приміщення приходиться на одну людину і корисну площу більше нормативного значення відповідно до СН245-82 і ОНТП24-86.

5.3 Розрахунок природного освітлення

Згідно СНиП ІІ-4-79/85 для найменшого об'єкторозрізнення (розряд зорової роботи ІІІ (б)) 0,3 - 0,5 мм значення коефіцієнту природного освітлення (КПО) повинно дорівнювати 2%.

Метою розрахунку умовного освітлення є перевірка його відповідності СНиП ІІ-4-79/85. При боковому односторонньому освітленні формується мінімальне значенні КПО в точці, розміщеній на відстані одного метра від стіни, найбільш віддаленої від світлових пройм на перетині характерного розрізу площини приміщення і робочої поверхні. Характерний розріз приміщення - поперечний розріз по середині приміщення, площина якого перпендикулярна площині столових пройм. Умовна робочі поверхня - горизонтальна, розташована на висоті 0,8 м від полу.

Знаходимо номер світлового клімату. Для Києва номер світлового клімату - IV. На основі СНиП ІІ-4-79, знаходимо коефіцієнт природного освітлення (КПО = 2), для роботи високої точності (розряд зорової роботи ІІІ (б)).

Для будинків міста Києва (IV пояс світлового клімату) нормоване значення КПО знаходимо по формулі:

,(5.5)

де: е^ІІІ - КПО для ІІІ світлового клімату;

m - коефіцієнт світлового клімату, m = 0.9;

с - коефіцієнт сонячності клімату, с = 0,75, для світлових пройм в зовнішніх стінах будинку, орієнтованих по сторонах горизонту 136° ... 225°.

фактичне значення КПО розраховується по формулі:

(5.6)

де: E?- геометричний КПО в розрахованій точці при боковому освітленні, враховуючий пряме світло неба, який знаходимо за формулою ;

g - коефіцієнт, який враховує нерівномірність яскравості сонячного неба g = 0.75 для умовної висоти середини висоти світлової пройми над робочою поверхнею 20°.

R - коефіцієнт, який враховує відносну яскравість навпроти стоячого будинку;

r₁ - коефіцієнт, який враховує збільшення КПО при бічному освітленні завдяки світлу, відбитому від поверхні приміщення та підстелюючого слою, прилеглому до будинку, враховуючи відношення глибини приміщення до висоти верха вікна до рівня робочої поверхні, відношення відстані розрахованої точки від зовнішньої стіни до глибини приміщення В, коефіцієнті відбиття поверхні приміщення _ср;

₀ - загальний коефіцієнт світло пропускання, який знаходиться за формулою ;

k₃ - коефіцієнт запасу, k₃ = 1,3.

Е_зд - геометричний КПО в розрахованій точці при бічному освітленні, враховує відбите від бічної будівлі, знаходиться по формулі.

Знайдемо геометричний КПО в розрахованій точці при бічному освітленні:

(5.7)

де: n₁ - кількість променів проходячих від неба через світлові пройми в розраховану точку при поперечному розрізі приміщення (n₁ = 8);

n₂ - кількість променів проходячих від неба через світлові пройми в розраховану точку на плані приміщення (n₂ = 30).

Знаходимо індекси будівлі в плані розрізу:

(5.8)

(5.9)

де: l_n - довжина протилежного будинку, l_n = 100 м;

Н - висота протилежного будинку, Н = 20 м;

l - відстань від розрахованої точки в приміщенні до зовнішньої поверхні стіни будинку, l = 95 м;

р - відстань між будівлями, р = 50 м;

а - ширина вікна на плані, а = 3 м;

h - висота верхньої грані вікна над полом, h = 4 м.

Оздоблювальний матеріал фасаду протилежного будинку - бетон.

Знаходимо по розрахованим значенням z₁ та z₂, R - коефіцієнт, який враховує відносну яскравість протилежного будинку:

R = 0,22

Розрахуємо коефіцієнт відбиття поверхні приміщення:

(5.10)

де: р₁, р₂, р₃ - коефіцієнти відбиття стелі, стін, полу.

Відповідно (р₁ = 0,7, р₂ = 0,5, р₃ = 0,1);

S₁, S₂, S₃ - площа стелі, стін, полу (S₁ = 110 м², S₂ = 210 м², S₃ = 110 м²)

.

Знаходимо r₁, враховуючи, що:

; ; ; р_ср = 0.46; (5.11)

r₁ = 5,4;

Знаходимо загальний коефіцієнт світлопропускання:

(5.12)

де: ф₁ - коефіцієнт світлопропускання матеріалу остіклення, для скла віконного листового подвійного ф₁= 0,8;