Эксплуатационная надёжность аппаратуры зависит в основном от качества разрабатываемой конструкции аппаратуры, качество в использующих в аппаратуре комплектующих изделий и уровня технологического процесса изготовляемой аппаратуры. Ответственность за качество серийно-выпускаемой аппаратуры несёт изготовитель, независимо от причин её отказов. Поэтому изготовители РЗА при выборе производственного процесса должен учесть значение нескольких параметров характеризующих надёжность изделия.

При расчёте надёжности определяются основные показатели надёжности: суммарная интенсивность отказов, наработка на отказ, вероятность безотказной работы, средняя наработка на отказ.

Для оценки надежности используется следующие количественные показатели:

Суммарная интенсивность отказов л(m) рассчитывается по формуле 4.50.

л = ? лi (4.50)

где лi - интенсивность отказов каждого элемента, рассчитывается по формуле 3.51.

лi=л0*а1*а2*а3* …*аn (4.51)

где лi - интенсивность отказов при нормальных условиях;

а1, а2, а3 - коэффициент воздействующих факторов.

Обычно при расчёте надежности используются три коэффициента:

а1 - электрический коэффициент нагрузки;

а2- коэффициент эксплуатации;

а3 - температурный коэффициент;

Электрический коэффициент нагрузки для каждого элемента рассчитывается по формулам 3.52, 3.53, 3.54.

Для резисторов:

а2 = Рраб./ Рном. (4.52)

где Рраб.- мощность, потребляемая в рабочем режиме;

Рном.- номинальная потребляемая мощность;

Для конденсаторов:

а2 = Uраб./Uном. (4.53)

где Uраб. - рабочее напряжение конденсатора;

Uном. - номинальное напряжение конденсатора.

Для микросхем:

а2 = Краз. раб./Краз. ном. (4.54)

где Краз. раб - коэффициент разветвления рабочий;

Краз. ном - номинальный коэффициент разветвления.

Для нашего случая будет равняться 30-50.

2) Вероятность безотказной работы P(t)-это вероятность того, что в заданном промежутке времени не произойдет ни одного отказа.

Вероятность безотказной работы это вероятность того, что в заданный интервал времени не

произойдёт ни одного отказа и определяется по формуле 4.55.

P(t)=e-лt (4.55)

где е - основание натурального логарифма;

л - суммарная интенсивность отказов;

t - время работы блока;

Результаты расчёта надёжности для каждого элемента схемы приведены в таблице 4.1.

Таблица 3.2.1. Расчёт надёжности

Тип и наи-менование	Интенсивность отказов (*10/час)	Коэффициент нагрузки	Температурный коэффициент	Количество элементов	Интенсивность отказов (*0,000001)
Микросхема ZT810BM86	0,2	0,2	0,1	1	0,004
Микросхема K1810ГФ84	0,2	0,2	0,1	1	0,004
Микросхема К555ИР23	0,2	0,2	0,1	1	0,004
Микросхема К1870ВК88	0,2	0,2	0,1	1	0,004
Микросхема КР820КР82	0,2	0,2	0,1	3	0,012
Микросхема К555ЛН3	0,2	0,2	0,1	12	0,048
Микросхе-ма К572ПА1	0,2	0,2	0,1	4	0,016
Микросхема К574УД2	0,2	0,2	0,1	2	0,008
Микросхема КР580ВВ55А	0,2	0,2	0,1	4	0,016
Конденсаторы КМ	0,1	0,2	0,2	34	0,136
Резисторы С2-33Н	0,2	0,2	0,1	103	0,412
Разъемы	0,001	1	1	2	0,001
Пайка	0,0001	1	1	780	0,0185
Плата	0,85	1,2	1	1	0,85
ИТОГО 1,5335

С учетом воздействия внешних условий (К=150) суммарная интенсивность отказов составляет: лt = 0,000230025

Среднее время безотказной работы (наработка на отказ ) составляет: Т=7491 ч.

Данные для построения графика зависимости безотказной работы от времени Р(t):

при t=1000 P(t)=0.8758

при t=2000 P(t)=0.7670

при t=3000 P(t)=0.6717

при t=4000 P(t)=0.6065

при t=5000 P(t)=0.5153

при t=6000 P(t)=0.4513

при t=7000 P(t)=0.3952

при t=8000 P(t)=0.3461

при t=9000 P(t)=0.3031

при t=10000 P(t)=0.2655

4.2 Расчет блока питания

4.2.1 Расчет стабилизатора

Для нормальной работы стабилизатора необходимо, чтобы на него падало напряжение +5В.

Выпрямитель должен обеспечить на выходе постоянное напряжение

U₁ = 10В

U₂ = 17В

U₃ = 20В

U₄ = 20В

Переменное напряжение будет равно

U₁ = 11В

U₂ = 18,7В

U₃ = 22В

U₄ = 22В

4.2.2 Расчет выпрямителя

4.2.2.1 Расчет параметров выпрямителя для вторичной обмотки трансформатора с напряжением 5В

Найдем сопротивление нагрузки выпрямителя:

(4.1)

где: U₀- напряжение вторичной обмотки трансформатора, В;

I₀ -ток вторичной обмотки, А.

Из технических характеристик трансформатора U₀=5B; I₀=1A.

Тогда:

Ом

Рассчитаем активное сопротивление фазы выпрямителя:

Ом (4.2)

где: U_{пр.диода} - постоянное прямое напряжение на диоде, В;

I_ср- средний ток вторичной обмотки, А.

Найдем основной расчетный коэффициент А, определяемый углом отсечки выпрямленного тока для однофазной мостовой схемы выпрямителя:

(4.3)

Этому коэффициенту соответствует коэффициент В=1,1.

4.2.2.2 Расчет параметров выпрямителя для вторичной обмотки трансформатора с напряжением 15В

Ом (4.4)

Ом (4.5)

(4.6)

Этому коэффициенту соответствует коэффициент В=0,85.

Найдем значение выпрямленного напряжение при холостом ходе:

B (4.10)

Определим внешнюю характеристику выпрямителя с учетом потерь в трансформаторе:

В (4.11)

Рассчитаем выходную емкость выпрямителя:

мкФ (4.12)

где: К_по- коэффициент пульсации выходного напряжения, %

Н- коэффициент

Падение напряжения на стабилизаторе:

(4.13)

Мощность, рассеиваемая на этом стабилизаторе:

(4.14)

4.2.3 Расчет трансформатора

При проектировании источников электропитания желательно использовать готовые унифицированные трансформаторы, выпускаемые отечественной промышленностью и работающие от сети частотой 50 Гц и 400Гц». Мощность унифицированных трансформаторов для разных типов составляет от десятых долей до нескольких сотен вольтампер.

В тех случаях, когда токи и напряжения во вторичных обмотках или количество обмоток унифицированного трансформатора не соответствует требуемым значениям, необходимо проектировать и изготовлять трансформатор, параметры которого соответствуют исходным данным. При этом исходными величинами для расчета трансформаторов служат напряжение и частота питающей сети, а также мощности и напряжения вторичных обмоток.

В результате расчета должны быть определены геометрические размеры сердечника, данные обмоток (число витков, марки и диаметры проводов), а также эксплуатационные и электрические параметры трансформатора (к.п.д, ток холостого хода, температура перегрева обмоток).

4.2.3.1 Определение электромагнитных и электрических нагрузок

Основными параметрами, определяющими массу, габаритные размеры и тепловой режим трансформатора, является магнитная индукция В в сердечнике и плотность тока ??? в его обмотках. Величины B и ? при одной и той же мощности трансформатора зависят от частоты сети, предельной температуры перегрева, величины тока холостого хода и падения напряжения в обмотках, магнитных характеристик, материала сердечника, а также от соотношения между его основными геометрическими размерами. Поэтому для каждого ряда магнитопроводов с изменением частоты питающей сети материала, используемого для изготовления сердечников, допустимой температуры перегрева или тока холостого хода, необходимо пользоваться следующими рекомендациями. При частоте питающей сети fc = 50 Гц можно принять для стали ЭЗ10 толщиной D--=0,35 мм:

Bmax = 1,5…1,6 Тл для Рmp = 5…15 ВА ;

Bmax = 1,6…1,7 Тл для Рmp > 15 ВА..

Для fc=400 Гц и стали ЭЗ40 толщиной 0,15 мм магнитная индукция выбирается в пределах от 0,8 Тл до 1,6 Тл.

Для броневого магнитопровода и мощностей трансформатора:

Рmp = 5…300 ВА Bmax = 1,4 Тл;

Рmp = 300…1000 ВА. Bmax = 1,3 Тл.

Для стержневого магнитопровода и мощностей трансформатора:

Рmp = 5…50 ВА Bmax = 1,6 Тл;

Рmp = 150…300 ВА. Bmax = 1,5…1,8 Тл.

Рmp = 300…1000 ВА. Bmax = 1,3…0,96 Тл.

Если сетевое напряжение может возрастать более, чем на 5%, то при меньших мощностях необходимо выбирать меньшее значение.

Величина плотности тока д для разных частот питающей сети и разных конструкций магнитопровода может быть найдена из таблицы 1.

4.2.3.2 Выбор магнитопровода, определение потерь в стали и тока холостого хода

Расчет трансформатора целесообразно начинать с выбора магнитопровода, при этом необходимо учитывать такие факторы, как получение минимальных массы и объема, минимальной стоимости, простота конструкции трансформатора и ее технологичность.

Для малых мощностей (от единиц до нескольких десятков вольтампер) при напряжениях, не превышающих 1000В, и частоте сети 50 и 400 Гц следует рекомендовать броневые трансформаторы. При мощностях от нескольких десятков до нескольких сотен вольт-ампер и частоте 50 Гц и до нескольких киловольт-ампер (при частоте сети 400 Гц) желательно применять стержневые трансформаторы.

Трансформаторы с тороидальными ленточными сердечниками могут использоваться при мощностях от 30 до 300 ВА и частоте 400 Гц лишь в тех случаях, когда требуется минимальное рассеяние магнитного потока без применения наружных экранов, или тогда, когда требование минимального объема является первостепенным. Однако тороидальные трансформаторы являются наименее технологичными.

Конструкцию трансформатора с оптимальной геометрией с учетом его мощности и частоты питающей сети можно также выбирать, пользуясь таблицей 2.

После выбора конфигурации магнитопровода можно приступить к определению его основных геометрических размеров. Размеры магнитопровода выбранной конфигурации, необходимые для получения от трансформатора заданной мощности, могут быть найдены на основании формулы:

P₂= ВА (4.15)

S_cm*S_OK==мм⁴ (4.16)

В формуле (4.16) обозначены:

f_C - частота сети в Гц;

P₂ - мощность, отдаваемая в нагрузку, в ВА;

B- магнитная индукция в Tл;

д - плотность тока в А/мм²;

K_M - коэффициент заполнения окна;

K_cm- коэффициент заполнения сечения магнитопровода сталью.

Далее находятся величина полных потерь в стали, величина намагничивающей мощности и относительное значение тока холостого хода. Полные потери в стали находятся по формуле

P_cm = p_cmyq *Y_cm=3,4*0,06=0,2Вт (4.17)

где: p_cmyq - удельные потери на 1 кг стали;

Y_cm- масса магнитопровода, в кг.

Абсолютное и относительное значения активной составляющей тока холостого хода находятся по формулам:

J_оа = А (4.18)

(4.19)

где: P_cm- полные потери в стали;

U₁- напряжение на зажимах первичной обмотки трансформатора;

J₁- номинальный ток первичной обмотки трансформатора.

Номинальный ток первичной обмотки трансформатора J₁ может быть найден по формуле:

А (4.20)

где: - суммарная мощность вторичных обмоток;

з - к.п.д. трансформатора,

cosц- коэффициент мощности трансформатора.

Полная намагничивающая мощность Q_cm определяется по формуле:

ВА (4.21)

где: q_cmyq - удельная намагничивающая мощность ВА/ кг;

Y_cm - масса магнитопровода в кг.

Абсолютное и относительное значения реактивной составляющей тока холостого хода находятся по формулам:

(4.22)

(4.23)

Относительное значение тока холостого хода находят по формуле:

(4.24)

Если значение относительного тока холостого хода больше 0,5 ( при f_c = 50 Гц) или 0,3 ( при fc = 400. Гц), то следует уменьшить индукцию В и сделать перерасчет если значение J₀% меньше 0,3 ( при f_c = 50 Гц) или 0,05 ( при f_c= 400 Гц), то индукцию в магнитопроводе следует увеличить и сделать пересчет

Пересчет следует повторять до тех пор, пока относительный ток холостого хода не будет лежать в пределах:

для f_c = 50 Гц 30%;

для f_c = 400 Гц 5%.

4.2.3.3 Электрический расчет обмоток трансформатора

В результате электрического расчета трансформатора определяются:

1) число витков и диаметр провода каждой обмотки (по заданным величинам тока и напряжения);

2) испытательное напряжение для каждой из обмоток.

Число витков обмоток могут быть определены по формуле:

(4.25)

;

где: U_i - напряжение на i-обмотке;

ДU_i - падение напряжения в i - обмотке.

После нахождения числа витков определяют сечения и диаметры проводов каждой обмотки. Сечение провода обмотки зависит от предельно допустимой температуры изоляции как самого провода так и других изоляционных материалов, используемых при изготовлении катушки трансформатора.

Величина плотности тока определяет температуру нагрева провода, следовательно, и его сечение. Необходимо отметить, что эти данные используются лишь для предварительного определения сечений и диаметров проводов. Эти величины затем уточняются после выполнения конструктивного и теплового расчета обмоток.После выбора плотностей тока сечения проводов обмоток находятся по формуле:

мм² ; (4.26)

где: J_i - ток в i - обмотке;

д_i - плотность тока в i - обмотке ток первичной обмотки J₁ находят по формуле (5), токи вторичных обмоток обычно заданы. Диаметры проводов находят по формуле:

d_i = 1,13мм (4.27)

4.2.3.4 Конструктивный расчет обмоток трансформатора

Конструктивный расчет обмоток состоит в выборе основания для намотки (гильзы или каркаса), длины намотки, числи витков в слое и числа слоев каждой обмотки, а также в выборе междуслоевой и между обмоточной изоляции.

После выбора конструкции катушки, способом намотки, выполнения обмоток и выбора изоляции, и её толщины переходят к определению осевой длинны обмотки h_g по формуле:

(3.28)

где: h - высота окна магнитопровода.

Далее находят число витков в одном слое W_с и число слоев каждой обмотки N по формулам:

(3.29)

; ( 3.30)

где: K_y - коэффициент укладки провода

Радиальные размеры или толщины обмоток для каркасной конструкции и концентрического выполнения обмоток для случая прокладки междуслоевой изоляции через каждый слой определяют по формуле:

; (3.31)

где: Дi_p - толщина i - обмотки;

N_i - число слоев i - обмотки;

Д_i - толщина между слоевой изоляции i - обмотки;

d_изол.i - диаметр провода в изоляции i - обмотки.

Если же междуслоевая изоляция прокладывается через несколько слоев обмотки, то в формулу (18) вместе N_i-1 необходимо подставить число междуслоевых прокладок.

Далее находят радиальный размер катушки Д_к и определяют расстояния между катушкой и сердечником магнитопровода Д₀ по формулам:

(4.32)

Д₀ = с - Д_к =7,46 (4.33)

4.2.3.5 Тепловой режим трансформатора

Расчет теплового режима трансформатора заключается в определении установившейся температуры перегрева трансформатора. Для определения температуры перегрева находят суммарные потери в обмотках трансформатора по формуле:

 (4.34)

В формуле (4.34) обозначены:

T^oC - допустимая температура нагрева проводов;

д_i - плотность тока в i - обмотке, А/мм² ;

Y_Mi - масса меди i - обмотки, кг.

Масса меди каждой обмотки находится по следующей формуле:\

; (3.35)

где: щ - полное число витков в i - обмотке;

l_cpi - средняя длина витка i - обмотки в км;

Y_M0 - масса медной проволоки длиною в 1 км.

Входящая в формулу (21) средняя длина витка i- обмотки находится, исходя из соотношения:

(4.36)

В соотношении (4.36):

а - ширина магнитопровода;

b - b-толщина магнитопровода.

Используя формулу (22) получим, например, для средней длины витка первичной обмотки:

(4.37)

для средней длины витка вторичной обмотки l_cp2:

(4.38)

Далее определяют поверхность охлаждения катушки S_k и усредненную температуру перегрева ДТ по формулам:

(4.39)

Усредненную температуру, до которой нагреются обмотки трансформатора, определяют по формуле:

Т = Т_окр + ДТ=50+23=73 (4.40)

4.2.3.6 Определение падения напряжения и к.п.д. трансформатора

После выбора магнитопровода и проведения электрического и конструктивного расчета можно считать расчет трансформатора в основном законченным.

Для полного расчета следует определить фактическое падение напряжения и уточнить число витков первичной и вторичной обмоток, а также найти величину к.п.д. трансформатора.

Активные сопротивления обмоток могут быть найдены по формуле

(4.41)

где с_i - сопротивление I км провода i- обмотки.

Уточненные активные падения напряжения обмоток находятся по формуле

 1,75*0,7=1,24 (4.42)

Далее определяют ориентировочные значения реактивных сопротивлений каждой из обмоток x₁ и x₂ ( для двух обмоточного трансформатора) и отнесённого к фазе вторичной обмотки трансформатора по формулам:

(4.43)

(4.44)

(4.45)

где: щ₁ - число витков первичной обмотки;

щ₂ - число витков вторичной обмотки, по отношению к которой определяют х_mp ;

l_cp^/ - средняя длина витка обоих обмоток,

ДS - приведенная величина зазора между обеими обмотками,

(4.46)

Далее уточняют реактивную составляющую падения напряжения во всех обмотках. Для двух обмоточного трансформатора:

 (4.47)

(4.48)

В заключение определяют к.п.д. трансформатора по формуле:

(4.49)

Зная величину к.п.д. и пользуясь формулой (5), можно определить фактическое значение тока Y₁ в первичной обмотке. Если найденное значение Y₁ значительно отличается от принятой в начале расчета, то следует изменить диаметр провода в соответствии с полученным результатом.

5. Безопасность и экологичность проекта

5.1 Анализ опасных и вредных факторов в лаборатории

На врача и медицинских сестер находящихся в кабинете функциональной диагностики одновременно может воздействовать несколько вредных факторов. Их источниками является не только, приборы установленные в кабинете, но и факторы внешней среды, количество и качество которых определяется спецификой конкретного рабочего места.

В ГОСТ 12.0.003-74 "ССБТ. Опасные и вредные производственные факторы. Классификация" приводится классификация элементов условий труда, выступающих в роли опасных и вредных производственных факторов. Они подразделяются на четыре группы:

- физические;

- химические;

- биологические;

- психофизиологические..

5.1.1 Физические факторы

Несоответствие норме параметров микроклимата.

Микроклимат рабочего места - это климат внутренней среды помещений, который определяется действующими на организм человека сочетаниями температуры, влажности и скорости движения воздуха.

Небольшие скорости движения воздуха способствуют испарению влаги, улучшая теплообмен между организмом и внешней средой, а при движении воздуха с большими скоростями возникают сквозняки, приводящие к увеличению числа простудных заболеваний. Горячий воздух приводит к нагреванию тела и к перегреву организма.

5.1.2 Нерациональное освещение рабочего места

Из общего объема информации человек получает через зрительный

канал около 80 %. Качество поступающей информации во многом зависит от освещения: неудовлетворительное количественно или качественно оно не только утомляет зрение, но и вызывает утомление организма в целом.

К нерациональному освещению относят: недостаток естественного света, низкая освещенность рабочего места, при наличии ламп дневного света пульсации светового потока.

В связи с тем, что естественное освещение слабое, на рабочем месте должно применяться также искусственное освещение. Далее будет произведен расчет искусственного освещения.

5.1.3 Психофизиологические факторы

Длительное пребывание в одном и том же положении, и повторение одних и тех же движений приводит к синдрому длительных статических нагрузок (СДСН). Производственная деятельность врача и медсестор, заставляет его продолжительное время находиться в сидячем или стоячем положении, которое является вынужденной позой, поэтому организм постоянно испытывает недостаток в подвижности и активной физической деятельности. При вынужденной рабочей позе, при статической мышечной нагрузке мышц ног, плеч, шеи и рук длительно пребывают в состоянии сокращения. Поскольку мышцы не расслабляются, в них ухудшается кровоснабжение; нарушается обмен веществ, накапливаются биопродукты распада и, в частности, молочная кислота.

5.1.4 Мероприятия по защите человека от последствий вредных факторов

На рабочем месте должны быть предусмотрены меры защиты от возможного воздействия опасных и вредных факторов производства. Уровни этих факторов не должны превышать предельных значений, оговоренных правовыми, техническими и санитарно-техническими нормами. Эти нормативные документы обязывают к созданию на рабочем месте условий труда, при которых влияние опасных и вредных факторов на работающих либо устранено совсем, либо находится в допустимых пределах.

5.1.5 Предотвращение влияния психофизиологических факторов на организм человека

Прежде всего необходимо соблюдать режим труда и отдыха с перерывами, заполняемыми “отвлекающими” мышечными нагрузками на те звенья опорно-двигательного аппарата, которые не включены в поддержание основной рабочей позы.

5.1.6 Предотвращение влияния биологического фактора

Работающему с аппаратом персоналу необходимо выполнять следующие правила дезинфекции аппарата: ежедневно перед началом эксплуатации и после окончания необходимо протирать наружные поверхности электронного блока и электродов.

5.2 Расчет Вентиляции

5.2.1 Расчет выделений тепла

Тепловыделения человека зависят от тяжести работы, температуры окружающего воздуха и скорости движения воздуха. В расчете используется явное тепло, т.е. тепло, воздействующее на изменение температуры воздуха в помещении. Для умственной работы количество явного тепла, выделяемое одним человеком, составляет 140 ВТ при 10^оС и 16 ВТ при 35^оС. Для нормальных условий (20^оС) явные тепловыделения одного человека составляют около 55 ВТ. Считается, что женщина выделяет 85%, а ребенок - 75% тепловыделений взрослого мужчины. В рассчитываемом помещении находится 5 человек. Тогда суммарное тепловыделение от людей будет:

Q₁=5*55=275 ВТ (5.1)

Расчет тепла поступающего в помещение от солнечной радиации Q_ост и Q_п (ВТ), производится по следующим формулам:

для остекленных поверхностей

Q_ост=F_ост*q_ост*A_ост (5.2)

для покрытий

Q_п=F_п*q_п, (5.3)

где F_ост и F_п - площади поверхности остекления и покрытия, м²

q_ост и q_п - тепловыделения от солнечной радиации, Вт/м², через 1 м² поверхности остекления (с учетом ориентации по сторонам света) и через 1 м² покрытия; А_ост - коэффициент учета характера остекления.

В помещении имеется 2 окна размером 2х1,2 м². Тогда F_ост=4,8 м².

Географическую широту примем равной 55^о, окна выходят на юго-восток, характер оконных рам - с двойным остеклением и деревянными переплетами. Тогда,

q_ост=145 Вт/м², А_ост=1,15

Q_ост=4,8*145*1,15=800 Вт

Площадь покрытия F_п=10м². Характер покрытия - с чердаком. Тогда,

q_п=6 Вт/м²

Q_п=10*6=60 Вт

Суммарное тепловыделение от солнечной радиации:

Q₂=Q_ост+Q_п=800+60=860 Вт (5.4)

Тепловыделения от источников искусственного освещения.

Расчет тепловыделений от источников искусственного освещения проводится по формуле:

Q₃=N*n*1000, Вт , (5.5)

где N - суммарная мощность источников освещения, кВт;

n - коэффициент тепловых потерь (0,9 для ламп накаливания и 0,55 для люминесцентных ламп).

У нас имеется 5 светильников с двумя лампами ЛБ40 (40Вт) .Тогда получаем:

Q₃=(5*2*0.03*0.55)*1000=168,3 Вт

Тепловыделения от радиотехнических установок и устройств вычислительной техники.

Расчет выделений тепла проводится аналогично расчету тепловыделений от источников искусственного освещения:

Q₄=N*n*1000, Вт (5.6)

Коэффициент тепловых потерь для радиотехнического устройства составляет n=0,7 и для устройств вычислительной техники n=0,5.

В помещении находятся: 1 персональных компьютера типа Pentium PRO по 600 Вт (вместе с мониторами) и 1 принтера EPSON по 130 Вт.

Q₄=(1*0.6+1*0.13)*0.5*1000=365 Вт

Суммарные тепловыделения составят:

Q_с=Q₁+Q₂+Q₃+Q₄=1668,3 Вт (5.7)

Q_изб - избыточная теплота в помещении, определяемая как разность между Q_с - теплом, выделяемым в помещении и Q_расх - теплом, удаляемым из помещения.

Q_изб=Q_с-Q_расх (5.8)

Q_расх=0,1*Q_с=166,83 Вт (5.9)

Q_изб=1501,4 Вт

5.2.2 Расчет необходимого воздухообмена

Объем приточного воздуха, необходимого для поглощения тепла, G (м³/ч), рассчитывают по формуле:

G=3600*Q_изб/C_р*p*(t_уд-t_пр), (5.10)

где Q_изб - теплоизбытки (Вт); С_р - массовая удельная теплоемкость воздуха

(1000 Дж/кгС); р - плотность приточного воздуха (1,2 кг/м³)

t_уд, t_пр - температура удаляемого и приточного воздуха.

Температура приточного воздуха определяется по СНиП-П-33-75 для холодного и теплого времени года. Поскольку удаление тепла сложнее провести в теплый период, то расчет проведем именно для него, приняв t_пр=18^оС. Температура удаляемого воздуха определяется по формуле:

t _уд=t_рз+a*(h-2), (5.11)

где t_рз - температура в рабочей зоне (20^оС); а - нарастание температуры на каждый метр высоты (зависит от тепловыделения, примем а=1^оС/м), h - высота помещения (3м)

t_уд=20+1*(3-2)=21⁰С

G=3600*1501,4/(1000*1,2*3)=1501,4

5.2.3 Определение поперечных размеров воздуховода

Исходными данными для определения поперечных размеров воздуховода являются расходы воздуха (G) и допустимые скорости его движения на участке сети (V).

Необходимая площадь воздуховода f (м²), определяется по формуле:

V=3 м/с

f=G/3600*V=0,14м² (5.12)

Для дальнейших расчетов (при определении сопротивления сети, подборе вентилятора и электродвигателя) площадь воздуховода принимается равной ближайшей большей стандартной величине, т.е. f=0,14м².

По справочнику находим, что для площади f=0,14 м² условный диаметр воздуховода d=420 мм.

5.2.4 Определение сопротивления сети

Определим потери давления в вентиляционной сети. При расчете сети необходимо учесть потери давления в вентиляционном оборудовании. Естественным давлением в системах механической вентиляции пренебрегают. Для обеспечения запаса вентилятор должен создавать в воздуховоде давление, превышающее не менее чем на 10% расчетное давление.

Для расчета сопротивления участка сети используется формула:

P=R*L+E_i*V²*Y/2, (5.13)

где R - удельные потери давления на трение на участках сети, L - длина участка воздуховода (8 м), Е_i - сумма коэффициентов местных потерь на участке воздуховода, V - скорость воздуха на участке воздуховода, (2,8 м/с), Y - плотность воздуха (принимаем 1,2 кг/м³).

Значения R, определяются по справочнику (R - по значению диаметра воздуховода на участке d=420 мм и V=3 м/с). Е_i - в зависимости от типа местного сопротивления.

Результаты расчета воздуховода и сопротивления сети приведены в таблице 5.2, для сети, приведенной на рисунке 5.1. ниже.

Рисунок 5.1. - Результаты расчета воздуховода и сопротивления сети

Таблица 5.1. Расчет воздуховодов сети.

№ уч.	G м3/ч	L,м	Vм/с	D мм	М, Па	R,Па/м	R*LПа	Еi	W,Па	Р, Па
1	1501,4	5	2,8	420	4,7	0,018	0,09	2,1	9,87	9,961
2	2160	3	2,8	420	4,7	0,018	0,054	2,4	11,28	11,334
3	1501,4	3	4,5	420	12,2	0,033	0,099	0,9	10,98	11,079
4	2160	3	2,8	420	4,7	0,018	0,054	2,4	11,28	11,334
5	1501,4	2	6,7	420	26,9	0,077	0,154	0,9	24,21	24,264
6	2160	3	2,8	420	4,7	0,018	0,054	2,4	11,28	11,334
7	8640	3	8,9	420	47,5	0,077	0,531	0,6	28,50	29,031

М=V² *Y/2, W=M*E_i (5.14)

P_max=P₁+P₃+P₅+P₇=74,334 Па. (5.15)

Таким образом, потери давления в вентиляционной сети составляют

Р=74,334 Па.

5.2.5 Подбор вентилятора и электродвигателя

Требуемое давление, создаваемое вентилятором с учетом запаса на непредвиденное сопротивление в сети в размере 10% составит:

P_тр=1,1*P=81,7674 Па (5.16)

В вентиляционной установке для данного помещения необходимо применить вентилятор низкого давления.

Выбираем осевой вентилятор (для сопротивлений сети до 200 Па) по аэродинамическим характеристикам т.е. зависимостям между полным давлением Р_тр (Па), создаваемым вентилятором и производительностью V_тр (м/ч). С учетом возможных дополнительных потерь или подсоса воздуха в воздуховоде необходимая производительность вентилятора увеличивается на 10%:

V_тр=1,1*G=1651,4м/ч (5.17)

По справочнику выбираем осевой вентилятор типа 06-300 N4 с КПД n_в=0,65 первого исполнения. КПД ременной передачи вентилятора n_рп=1,0.

Мощность электродвигателя рассчитывается по формуле:

(5.18)

N=577 Вт

5.3 Электробезопасность

Согласно ГОСТ 12.1.009-81 электробезопасность - система организационных и технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от вредного и опасного воздействия электрического тока, электрической дуги, электромагнитного поля и статического электричества.

Устройства электроустановок производиться с соблюдением “Правил устройства электроустановок ”, а содержание и эксплуатация их соответствуют “Правилам технической эксплуатации электроустановок потребителей ” и “Правилам техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей ”.

Обслуживающий персонал обеспечен инструкциями. Инструкции по обслуживанию электрохозяйства подписаны лицом, ответственным за эксплуатацию электроустановок, и утверждены главным инженером предприятия.

Всё электрооборудование исправно и регулярно проверяется специалистами электрохозяйства.

Для обеспечения безопасности людей сооружены заземляющие устройства, к которым надёжно подключены металлические части электроустановок и корпуса электрооборудования, которые вследствие нарушения изоляции могут оказаться под напряжением. Для защиты человека от поражения электрическим током используют заземление и зануление, защитное отключение.

Защитное заземление и защитное зануление выполняется в соответствии с ГОСТ 12.1.030-81 ”Электробезопасность, защитное заземление, зануление”.

Защитное заземление выполняется преднамеренным электрическим соединением металлических частей электроустановок с “землёй” или её эквивалентом.

Зануление - преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением. Зануление предотвращает замыкание на корпус в короткое однофазное замыкание с целью вызвать большой ток, способный обеспечить срабатывание защиты и тем самым автоматически отключить повреждённую систему от сети.

В качестве заземляющих устройств, в первую очередь, используются естественные заземлители.

Каждое находящееся в эксплуатации заземляющее устройство имеет паспорт, содержащий схему заземления, его основные технические данные и данные о результатах проверки его состояния, сведения о произведённых ремонтах и изменениях внесённых в схему и конструкцию заземляющего устройства.

6. Экономическое обоснование в форме бизнес плана

6.1 Резюме

В данном проекте предлагается анализ разработки и реализации недорогого, малогабаритного, современного кардиорегистратора с минимальным набором функций.

Целью проекта является получение прибыли за счет производства и реализации прибора, на который имеется достаточно высокий уровень спроса. В рассматриваемом бизнес-плане описывается разработанная стратегия, позволяющая получить прибыль от реализации приборов.

Проведенные предприятием маркетинговые исследования по предлагаемой продукции свидетельствуют о существовании спроса на выпускаемую продукцию. Потенциальными потребителями являются медицинские учреждения всех форм собственности.

Модернизированный аппарат может использоваться в крупных, средних и мелких медицинских учреждениях, таких как: больницы, санатории, госпитали, профилактории; также возможно его применение в частной врачебной практике.

Для организации производства необходимы капитальные вложения в размере 276700 руб., которые будут погашены в течение 12 месяцев. Коммерциализация прибыли начинается во втором полугодии 2013 г. и к концу расчетного периода составит 243249,5 руб. Достижение безубыточности возможно при объеме производства и продаж не менее 1029230,7руб. Запас финансовой прочности в 2014 г. составляет 570769,3 руб., коэффициент запаса финансовой прочности равен 35,67% при нормативе 30%, что свидетельствует о достаточно устойчивом финансовом положении.

Проект является эффективным, поскольку обладает достаточным запасом финансовой прочности.

6.2 Характеристика объекта бизнеса

В дипломном проекте предлагается разработка конструкторской документации для эксплуатации кардиорегистратора.

Его основные отличия от конкурентов:

· Введена система защиты от помех, создаваемых мобильными телефонами:

· Используется оригинальный алгоритм сжатия сигнала ЭКГ без информационных потерь:

· Достигнуты малые габариты и вес за счет использования современных компонентов для поверхностного монтажа.

· Для хранения информации используется новая микросхема "Atmel" с улучшенными (по сравнению с чипами предыдущего поколения ) параметрами, что позволило:

а) увеличить число циклов записи;

б) уменьшить количество сбоев;

в) уменьшить создаваемые помехи;

г) уменьшить себестоимость изделия

На основе маркетинговой ориентации предложена структурно-логическая рамка проекта, т.е. маркетинговая модель прибора рисунок 6.1.

6.3 Исследование рынка

Проведенные ориентировочные маркетинговые исследования рынка по предлагаемому аппарату показали, что спрос возможен.

Для определения сегментов рынка, круга потребителей, которыми могло бы быть востребовано предлагаемое устройство, было проведено исследование в различных медицинских учреждениях ЮФО, СФО, СНГ .

Потенциальными потребителями могут быть :

· Мед. Учреждения ЮФО

· Мед. Учреждения СФО

· Мед. Учреждения СНГ

· Прочие потребители

На Российском рынке на данный момент имеется всего несколько конкурентов.

Компания ООО «АЛЬФА». Этой компанией создано большое количество устройств такого типа. Налажено производство различных модификаций. Стоимость оборудования колеблется от 13500 до 18300 руб. в зависимости от исполнения и скидок.

«КРАСНОГВАРДЕЕЦ». Выпускает устройства различных модификаций. В зависимости от оснащения цены колеблются от 14000 до 18000 руб.

Сегментация потенциальных потребителей приведена в таблице 1.

Таблица 6.1

Сегменты рынка	2012 год	2013 год	2014 год
	3 кв.	4 кв.	1 п/г	2 п/г
Мед.Учреждения ЮФО	4	4	7	12	24
Мед. Учреждения СФО	2	8	10	15	21
Мед. Учреждения СНГ	5	5	12	18	23
Прочие потребители	3	6	11	15	32
Итого:	14	23	40	60	100

6.4 Потенциальные риски

Производственные риски связаны с различными нарушениями в производственном процессе или в процессе поставок сырья, материалов, комплектующих изделий. Мерами по снижению производственных рисков являются действительный контроль за ходом производственного процесса и усиление влияния на поставщиков путём диверсификации и дублирования поставщиков ,применения импортозамещающих комплектующих.

Коммерческие риски связаны с реализацией продукции на товарном рынке (уменьшение размеров и емкости рынков, снижение платежеспособного спроса, появление новых конкурентов). Мерами по снижению коммерческих рисков являются систематическое изучение конъюнктуры рынка, создание дилерской сети, соответствующая ценовая политика, создание сети сервисного обслуживания, реклама.

Финансовые риски вызываются инфляционными процессами, всеобщими неплатежами, колебаниями валютных курсов. Они могут быть снижены благодаря созданию системы финансового менеджмента на предприятии, работе с дилерами на условиях предоплаты.

Для снижения общего влияния рисков на эффективность предприятия необходимо предусмотреть коммерческое страхование по действующим системам страхования (страхование имущества, транспортных перевозок, рисков, заложенных в коммерческих контрактах на заключённые сделки, перестрахование).

6.5 Маркетинговая модель прибора

6.6 Производственный план

Процесс изготовления прибора включает в себя следующие этапы:

- изготовление сканера;

- изготовление всех электронных блоков ;

- подготовка и обработка печатных плат для дальнейшего монтажа электронных компонентов;

- монтаж электронных компонентов на печатную плату;

- настройка, регулировка и тестирование прибора,

- окончательная сборка прибора.

Таблица 6.2. Калькуляция цены на прибор

Статьи затрат	Сумма, руб
1. Основные материалы, в т.ч. комплектующие (М0)	3200
2. Заработная плата основным производственным рабочим	1800
3. Социальные выплаты (34% от з/п)	612
4. Общепроизводственные и общехозяйственные расходы	4550
5. Коммерческие расходы	2150
6. Полная себестоимость прибора	12302
7. Условная прибыль	2460,4
8. Оптовая цена	14762,4
9.НДС (5%)	738,12
10. Цена продажи	16000

Определяем прибыль из расчета рентабельности P = 20%:

П = С * Р / 100 (6.1)

П = 12302 * 20 / 100 = 2460,4 руб.

Определяем оптовую цену предприятия на продукцию:

Цопт = С + П (6.2)

Цопт = 12302 + 2460,4= 14762,4 руб.

Смета затрат на производство и реализацию приведена в таблице 6.3

Таблица 6.3-Смета затрат на производство и реализацию кардиорегистратора

Статьи затрат и доходов	2011	2012	2013
	3 кв.	4 кв.	1п	2п
Материалы и комплектующие	44800	96600	128000	192000	320000
Заработная плата	25200	41400	72000	108000	180000
Социальные выплаты (34%)	8568	13846	24080	36120	60200
Общепроизводственные и общехозяйственные расходы	63560	104420	181600	272400	454000
Коммерческие расходы	30100	49450	86000	129000	215000
Полная себестоимость прибора	172228	305716	491680	737520	1229200
Прибыль	34445,6	61143,2	98336	147504	245840
Объем продаж (Qпр)	224000	368000	640000	960000	1600000

Общая потребность в капитальных вложениях приведена в таблице 6.4

Таблица 6.4-Потребность в капитальных вложениях

Статьи затрат	2011	2012	2013
	3 кв.	4 кв.	1п	2п
Затраты на НИОКР (3% от Qпр=Цпр*N)	6720	-	-	-	-
Затраты на маркетинг (5% от Qпр)	11200	18400	32000	48000	80000
Затраты на технологическую подготовку (1% от Qпр)	2240	-	-	-	-
Дополнительная потребность в оборотных средствах (10% от Мо)	4480	9660	12800	19200	32000
Итого:	24640	28060	44800	67200	112000

Для модернизации и запуска в производства необходимо капиталовложение в размере 276700рублей.

6.7 Финансовый план

В финансовом плане определяются доходы и затраты, возможность погашения капитальных вложений и условия безубыточности. Предлагаемый доход от продаж определяется по формуле:

Qпр = Цпр * Ni, (6.3)

где N - объем продаж по периодам, шт.; Цпр - цена продажи

Планируемые доходы и затраты приведены в таблице 6.5.

Таблица 6.5-Доходы и затраты

Показатели	2012 г.	2013	2014 г.
	3 кв.	4 кв.	1п	2 п.
Объём продаж, руб.	224000	368000	640000	960000	1600000
Полная себестоимость, руб.	172228	282946	492080	738120	1230200
Прибыль от реализации, руб.	51772	85054	147920	221880	369800
Налог на прибыль	10354,4	17010,8	29584	44376	73960
Чистая прибыль, руб.	41417,6	68043,2	118336	177504	295840
Планируемый выпуск продукции, шт	14	23	40	60	100

Издержки рассчитываются по формуле:

И= С_п*N (6.4)

Прибыль от реализации:

Пр= Q_пр-И (6.5)

Налог на прибыль:

Н=Пр*0,2 (6.6)

Чистая прибыль:

Ч= Пр-Н (6.7)

Покрытие капиталовложений с учетом инфляции представлено в таблице 6.6

Таблица 6.6 -Расчет возможности погашения капитальных вложений

Показатели	2012	2013	2014
	3 кв.	4 кв.	1п	2п
1. Сумма кап. вложений, руб.	276700	-	-	-	-
2. Чистая прибыль	41417,6	68043,2	118338	177504	295840
3. Дисконтированная прибыль (п2/(1+k))t, руб.	39445,3	64803	97800	146697,5	171203,7
4. Непогашенный остаток кап. вложений, руб	237254,7	172451,7	74651,7	-	-
5. Остаток прибыли	-	-	-	72045,8	243249,5

Расчеты показали, что срок окупаемости капиталовложений 12 месяцев, капитализация прибыли начинается только во втором полугодии 2012 г. и к концу расчетного периода составит 243249,5 рублей.

Расчет безубыточности на 2013 г.

Для определения точки безубыточности рассчитываются постоянные и переменные затраты.

Переменные затраты рассчитываются по формуле:

V=(Mo+З+Н)*N, (6.8)

где V - переменные затраты; Мо - материальные затраты;

З - зарплата; Н - единый социальный налог.

V=(320000+180000+61200)*100=56120000 руб.

Постоянные затраты:

W=ОПР +ОХР+К, (6.9)

где W - постоянные затраты; ОПР - общепроизводственные расходы;

ОХР - общехозяйственные расходы; К - коммерческие расходы

W= 454000+215000=669000 руб.

Удельный вес переменных затрат в объеме продаж определяется по формуле:

К= V/Qпр*100%, (6.10)

где Qпр=Цпр*N = 160*100 = 16000 руб.

К =56120000 /1600000*100% = 35,07%

Объем безубыточности рассчитывается по формуле:

Qб/уб = W/(1-К), (6.11)

Qб/уб = 669000/(1-0,35) = 1029230,7 руб.

Запас финансовой прочности определяется по формуле:

ЗФП = Qпр- Qб/уб, (6.12)

ЗФП = 1600000-1029230,7 = 570769,3 руб.

Коэффициент запаса финансовой прочности определяется по формуле:

Кзфп=ЗФП/ Qпр*100%, (6.13)

Кзфп = 570769,3 /1600000*100% = 35,67%

Под безубыточностью понимается объем продаж аппарата в натуральном выражении, при котором возможно покрытие всех расходов, без получения прибыли.

Рисунок 6.2 - График определения безубыточности (2014)

Можно сделать вывод, что проект характеризуется определенной финансовой устойчивостью, т.к. Кзфп >30% .

На основе полученных расчетов принимаем решение об экономической целесообразности производства прибора.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Совершенствование холтеровского мониторирования происходит в направлении развития единой комплексной методики холтеровского мониторирования ЭКГ, основанной на нагрузочных тестах и выработке критериев оценки нарушений коронарного кровообращения у больных ишемической болезнью сердца.

Основной недостаток существующих методов (ЭКГ, эхокардиография, стресс-тесты и т.д.) заключается в отсутствии критериев, специально разработанных или адаптированных к этой задаче. В то же время в течение последних лет в кардиологии и кардиохирургии применяют различные варианты нагрузочных проб. На основании их разработаны количественные критерии оценки коронарной недостаточности. Тем не менее, практически отсутствуют данные по оценке ЭКГ в холтеровском режиме у больных ИБС на этапе подготовки к АКШ с использованием нагрузочных тестов

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. ВЕСТНИК АРИТМОЛОГИИ, №23, 2001г.

2. htt://esus.ru/php/content.php?id=2628&pr=print

3. http://www.cardio.sp.ru/mon_holt.html

4. Медведев А. Печатные платы. Конструкции и материалы. 2005.

5. Троян Ф.Д. Основы проектирования электронной аппаратуры.- Минск: Технопринт, 2001.

6. Белинский В.Т., Гондюл В.П., Грозин А.Б.и др. Практическое пособие по учебному конструированию РЭА. - Киев: Высшая школа, 1992.

7. 5. Конструирование приборов. В 2-х кн./Под ред. В. Краузе.-М.: Машиностроение, 1987.

8. Разработка и оформление конструкторской документации РЭА: Справочник /Э.Т. Романычева, А.К. Иванова, А.С. Куликов идр. М.: Радио и связь.ю 1989.

9. Роткоп Л.Л., Спокойный Ю.Е. Обеспечение тепловых режимов при конструированию РЭА.-М.: Сов. Радио, 1976.

10. Дульнев Г.Н., Семяшкин Э.М. Теплообмен в радиоэлектронной аппаратуре.-Л.: Энергия, 1968.

11. Авилова Н.В., Иванов Ю.Н., Морозов В.М., Литвин А.В. КОНСТРУИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ. 2008 г.

Размещено на Allbest.ru