Реферат: Модернизация лабораторного стенда для исследования характеристик АМ-ЧМ приемника

Вес, кг                                                                      5

        Меры безопасности при работе с ваннами для травления печатных плат и травильными растворами:

-    вентиляция в цехе включается до начала работ, а выключается только после их окончания;

-    категорически запрещается работа с неисправной вентиляцией, так как в этом случае выделяемый хлор может вызвать отравление людей, а водород создает с атмосферным кислородом взрывоопасную смесь;

-    все работы производятся в резиновых перчатках и стеклянных очках во избежание попадания травильного раствора на кожу и в глаза;

-    в случае попадания раствора в глаза или на кожу, поврежденные участки тела необходимо промыть водой в течение 15-20 минут и обратиться к врачу;

-    емкости с травильным раствором хранятся в плотно закупоренных емкостях в местах, исключающих их возможное повреждение;

-    все работники обязаны знать  технику безопасности и  меры оказания первой помощи пострадавшим при отравлениях хлором и другими химическими веществами, а также при поражении электрическим током.

5.2 Защита окружающей среды от выбросов вредных веществ

        Как уже сказано выше, при работе участка выделяются вредные вещества: водород, хлорид меди, пары соляной кислоты. Также возможно выделение хлора. Соляная кислота и хлор относятся к классу высокоопасных химических веществ. Они оказывают раздражающее воздействие на слизистые оболочки, поверхность кожи и органы дыхания. В  сточных водах присутствуют хлорид меди, соляная кислота. Попадание этих веществ в водоемы изменяет уровень кислотности рН, что влечет за собой изменение биологического равновесия и может привести к гибели живых организмов. Поэтому прямой сброс сточных вод в канализацию недопустим.

        Для очистки сточных вод участка по травлению печатных плат от солей меди и соляной кислоты применим ионообменный метод очистки. Этот метод позволяет обеспечить высокую эффективность очистки , а также получать выделенные из сточной воды металлы в виде относительно чистых концентрированных солей.

        Для ионообменной очистки сточных вод используют синтетические ионообменные смолы. На рисунке 5.2.1    представлена схема ионообменной очистки сточных вод ванн травления от соединений меди. Сточные воды поступают в приемный резервуар 1, откуда насосом 2 подаются в фильтр 3 для очистки от механических примесей. Очищенная от механических примесей сточная вода поступает в последовательно расположенные анионитовые фильтры 4 и 5, заполненные ионообменной смолой в ОН-форме. Очищенная таким образом сточная вода вновь подается в ванну омеднения 12. Вспомогательный катионитовый фильтр 6 предназначен для дополнительной обработки сточной воды в пусковой период. В бак 7 поступают выделенные соединения меди. Бак 8 предназначен для сбора отработанного раствора. Емкости 13 – со щелочью и 14 – с кислотой предназначены для промывки фильтров. Промывной раствор нейтрализуется в баке 11, куда через дозатор 9 одновременно подается необходимое для нейтрализации количество извести из бака 10. Данная схема позволяет задерживать до 95% солей  металлов, образующихся при работе участка по производству печатных плат.

Рисунок 5.2.1   Схема ионообменной очистки сточных вод ванн травления

5.3 Меры электробезопасности

        Помещение  производственного участка по травлению печатных плат химическим методом – относится к особо опасному помещению, так как в нем:

1.  Присутствует активная химическая среда (хлорное железо, соляная кислота), которая способна вызвать разрушение изоляции и уменьшение ее сопротивления.

2.  Возможно прикосновение человека к имеющим соединение с землей металлоконструкциям здания ( батареям центрального отопления и др.), технологическим аппаратам, механизмам с одной стороны, и к металлическим корпусам электрооборудования, находящегося под напряжением;

3.  Имеется бетонный пол, который при определенных условиях может стать электропроводящим (повышенная влажность и др.);

По характеру окружающей среды помещение относится к классу помещений с активной химической средой.

        По степени доступности участок относится к производственным помещениям (оборудование доступно для обслуживающего персонала неэлектротехнических специальностей, не имеющих достаточного представления о безопасности при работе с электрооборудованием).

        В помещении данного класса используется четырехпроводная электросеть с глухо-заземленной нейтралью и с нулевым защитным проводником, т.к. невозможно обеспечить хорошую изоляцию проводов вследствие наличия агрессивной химической среды. Сеть электропитания – трехфазная, 380/220 В.

        Поражение электрическим током может произойти при коротком замыкании проводки на металлический корпус аппаратуры, при неумелом обращении с электрообо-рудованием, при случайном касании токоведущих частей. Для защиты персонала от поражения электрическим током применяются зануление, обеспечивающее быстрое отключение аппарата при замыкании токоведущих частей на металлический корпус, устройства защитного отключения, автоматически отключающие электроустановку при потенциальной возможности соприкосновения человека с токоведущими частями, а также защитное заземление.

        Рассчитаем сопротивление защитного заземления.

Расчет ведется по формулам, приведенным в [1]. Заземляющее устройство  использует естественные заземлители (части металлических конструкций, находящиеся в земле), измеренное сопротивление растеканию которых Re=25 Ом.

        Требуемое сопротивление защитного заземляющего устройства для этого случая (согласно ГОСТ121.038-81 ) должно быть не более 4 Ом. Следовательно, дополнительно к естественному   заземлителю монтируется искусственный из вертикальных стальных стержней длиной L=2.5 м, диаметром 15 мм, верхние концы которых соединяются стальной полосой сечением 20х4 мм2, уложенной в грунт (суглинок) с удельным сопротивлением ρ=120 Ом*м и на глубине t=0,5 м.

        Контурный заземлитель размещается по периметру здания предприятия связи, длина которого Lг=70 м.

        При расстоянии между заземлителями а=5м необходимое количество вертикальных электродов составит

n= Lг/a=70/5=14 штук

        Требуемое сопротивление искусственного зазаемляющего устройства:

Rи.тр= ReRз/(Re-Rз)=25*4/(25-4)=4,76 Ом

        Сопротивление растеканию вертикальных (Rв) и горизонтальных (Rг) электродов определяется по формулам:

Rв=(ρ/2пL)*(ln(2L/d)+1/2ln((4t+L)/(4t-L)))=

=120/2/2.5/3.1415*(ln (2*2.5/0,015)+0.5*ln((4*1.75+2.5)/

/(4*1.75-2.5)))=42 Ом;

Rг=ρ/(2пLг)ln2Lг2/bto=120/(2*3,1415*70)ln2*70*70/(0,004*0,5)=

=4.2 Ом.

где   ρ – расчетное удельное сопротивление грунта, Ом*м:

        Lг – длина горизонтального заземлителя;

        b – ширина полосы, м;

        to – глубина заложения полосы горизонтального заземлителя, м;

        t - глубина заложения вертикального заземлителя;

        d – диаметр вертикального заземлителя, м.

Коэффициенты использования электродов ηз = 0.66 и  ηс = 0.36 [1, рисунок 12.7б и 12.8б].

        Сопротивление растеканию группового искусственного заземлителя определяется по формуле [1]:

Rи= Rг Rв/( Rг ηс+ Rв ηз n)=42*4.2/(0.36*42+4.2*0.66*14)=3.27 Ом. Это сопротивление меньше заданного (4.76 Ом), что значительно повышает безопасность.

        Общее сопротивление заземляющего устройства:

Rз.д=ReRи/(Re+Rи)=25*3.27/(25+3.27)=2.9 Ом, что меньше требуемого по ГОСТ 121.030-81.

5.4 Меры противопожарной безопасности

        Помещение, где производится травление печатных плат, относится к взрывоопасному, так как выделяемый при травлении водород с атмосферным кислородом образует взрывоопасную смесь. Однако это может произойти лишь при отключении вентиляции, т.е. при авариях. Следовательно, помещение относится к классу В-Iа. По степени пожарной опасности данное производство согласно СНиП 11-90-81 может быть отнесено  к  категории  Д,  так  как характеризуется наличием только несгораемых веществ и материалов в холодном состоянии.

        Причинами пожара в цехе могут стать короткое замыкание в цепях питания электрооборудования; значительные перегрузки проводки; плохие контакты в местах соединения проводников, приводящие к увеличению переходного сопротивления, на котором выделяется большое количество тепла; небрежное обращение с огнем;  удары молнии и др.

Так как на производственном участке имеется большое количество электрооборудования, а также кислота, использование воды для тушения пожара опасно. Поэтому предполагается использовать установку газового объемного пожаротушения, В качестве огнегасительного вещества используется комбинированный углекислотно-хладоновый состав (85% двуокиси углерода, 15%  хладона 111В2).

Рассчитаем необходимую массу огнегасительного вещества. Производственный участок – помещение размером 5х10 метров, высота потолков – 3 м.

1. Требуемая масса комбинированного углекислотно-хладонового состава md, кг, для объемного пожаротушения определяется по формуле [15]

md=k6qnV,

где   k6 – коэффициент компенсации неучитываемых потерь углекислотно-хладонового состава, принимается равным 1.2;

qn – нормативная массовая огнетушащая концентрация углекислотно-хладонового состава, принимается 0.27 кг/м3 при времени заполнения помещения , равным 30 сек;

        V – объем защищаемого помещения, м3.

md=1.2*0.27*10*5*3=48.6 кг

2. Количество ξ1 баллонов определяется из расчета вместимости в 40-литровый баллон 25 кг углекислотно-хладонового состава

ξ1= md/25=48.6/25=2 полных баллона

3. Внутренний диаметр магистрального трубопровода di, мм, определяется по формуле

di=d1 √ξ2

где   d1 – диаметр сифонной трубки баллона, мм (30 мм)

ξ2 – число одновременно разряжаемых баллонов.

di=30*√2=42.4=43 мм

4. Эквивалентная длина магистрального трубопровода l2, м, определяется по формуле:

l2=k7 l

где   k7 – коэффициент увеличения длины трубопровода для компенсации неучитываемых местных потерь (принимается равным 1.1):

        l – длина трубопровода по проекту, м (принимается равной 30 м).

l2=1.1*30=33 м

        5. Площадь сечения выходного отверстия оросителя Аз, мм2, определяется по формуле

Аз=S/ξ1

где   S – площадь сечения магистрального трубопровода, мм2;

        ξ1 – число оросителей (8).

        Аз=3.1415*2*33/8=26 мм2

        6. Расход углекислотно-хладонового состава Q, кг/с, в зависимости от эквивалентной длины и диаметра трубопровода определяется по черт.3 [15]

Q=5,6 кг/с

7. Расчетное время подачи углекислотно-хладонового состава t, мин, определяется по формуле:

t=md/60Q

где   md – расчетная масса углекислотно-хладонового состава, кг;

        Q – расход углекислотно-хладонового состава, кг/с.

t=48,6/5,6=8,7 мин

        8. Масса основного запаса углекислотно-хладонового состава, m, кг, определяется по формуле:

m = 1,1md(1+k8/k6)

где   k8 – коэффициент, учитывающий остаток углекислотно-хладонового состава  в баллонах и трубопроводах, равен 0.2;

m = 1,1*48,6*(1+0.2/1.2)=62,4 кг

Насадки расположены на потолке в два ряда по четыре штуки в ряду на расстоянии 1.5 м от стен и 2м друг от друга. Они соединены последовательно магистральной трубой диаметром 33 мм, баллоны с газом расположены в соседнем помещении.

Определим технические и организационные мероприятия на участке по травлению печатных плат. К техническим мероприятиям относятся противопожарные меры,  применяемые при строительстве цеха. В частности, при строительстве цеха необходимо соблюсти следующее:

- территорию цеха  необходимо постоянно содержать в чистоте, горючий мусор должен систематически удаляться на специально отведенные участки и по мере накопления вывозиться;

-    все токоведущие части, распределительные  устройства, рубильники и другие пусковые аппараты  монтируются на негорючих основаниях (мрамор, текстолит, гетинакс, асбест, и т.п.);

-    измерение сопротивления изоляции  электросети проводится не реже двух раз в год. Неисправные участки обесточиваются и заменяются новыми;

-    вся электрическая аппаратура, установленная в цехе, выполняется взрывозащищенной;

-    для осветительной проводки в цехе  применяются только провода в кислотноупорной оболочке;

-    для устранения возможности проникновения паров и газов из цеха в соседние помещения выводы проводов сквозь стены  делаются с применением фарфоровых трубок, отверстия которых закрываются кислотноупорной замазкой;

-    отопление аккумуляторного помещения делается централизованным (водяным или паровым) в виде целых сварных труб без фланцев и вентилей;

-    на дверях цеха выполняется крупная надпись «Огнеопасно, с огнем не входить!»;

-    курение в помещении строго воспрещается;

-    на случай возникновения пожара необходимо предусмотреть возможность эвакуации людей. Эвакуационные пути должны обеспечивать эвакуацию всех людей, находящихся в помещении цеха в течение необходимого времени. Число эвакуационных путей не менее двух;

-    двери на путях эвакуации навешиваются так, чтобы открывались по направлению выхода из здания;

-    устройство раздвижных и подъездных дверей на путях эвакуации не допускается;

-    минимальная ширина дверей на путях эвакуации не менее 0,8м;

-    высота перехода на путях эвакуации  не менее 2 м;

-    устройство винтовых лестниц и забежных ступеней на путях эвакуации не допускается;

-    схема эвакуации людей  тщательно разрабатывается и вывешивается на видных местах;

-    весь трудовой коллектив проходит обучение мерам противопожарной безопасности.

6 Технико-экономическое обоснование дипломного проектирования

В данном дипломном проекте разрабатывается оптимальный способ  модернизации лабораторного стенда, имеющегося на кафедре «Радиотехника». Данный проект представляет определенную ценность для Алматинского Института Энергетики и Связи, поэтому имеет смысл рассчитать рыночную стоимость и себестоимость производимой модернизации.

6.1 Трудозатраты

Представим организацию выполнения научно-исследовательской работы в виде таблицы 6.1. В этой таблице представлены наименования этапов разработки, трудоемкость и исполнители разработки.

6.2 Трудоемкость

 Определяем оклады руководителю, консультанту и инженеру. Считая, что в месяце 24 рабочих дня, определяем дневной заработок, а также трудоемкость. Месячный оклад руководителя составляет 12000 тенге, консультанта - 6000 тенге, инженера - 6000 тенге.

Результаты расчета приведены в таблице 6.2.

Таблица 6.1

6.3 Смета затрат

Фонд оплаты труда (ФОТ) определяется суммой основной заработной платы (ОЗП) и дополнительной заработной платы

Таблица 6.2.                             

(ДЗП); ДЗП составляет 30% от основной заработной платы (ОЗП) [2]:

ДЗП=0,3*ОЗП

ДЗП=0,3*13750=4125 тенге

ФОТ=ОЗП+ДЗП

ФОТ=13750+4125=17878 тенге

 Отчисления в фонд социального страхования (ФСС) определяется в размере 30% от фонда оплаты труда:

ФСС=0.3*ФОТ

ФСС=0.3*17878=5362.5 тенге

 Отчисления в фонд занятости составляют 2% от ФОТ

ЗФЗ=0.02*ФОТ

ЗФЗ=0.02*17878=357.56 тенге

Затраты на электроэнергию определяются по формуле

СЭ=W*T*S*КИМ,

где   W - мощность всех приборов, Вт;

Т - фонд времени работы прибора, час;

S - стоимость киловатт-часа электроэнергии, S=6.0 тенге/час;

КИМ - коэффициент использования мощности, КИМ=0.9.

Результаты расчета затрат на электроэнергию сведены в таблицу 6.3.

Таблица 6.3                    Затраты на электроэнергию.

СЭ=58.5*0.9=52.65 тенге.

6.4 Расчет стоимости специального оборудования и его амортизации

 В процессе модернизации лабораторного макета были использованы:

- электропаяльник типа ЭПСН-25;

- осциллограф ОСЦ-51;

- генератор сигналов высокочастотный ГС-106;.

- частотометр Ч-42.

На проведение экспериментальных работ выделено 20 дней или 0.055 года. Результаты работы сведены в таблицу 6.4. Норма амортизации составляет 8%  [2]

Таблица 6.4.           Амортизационные отчисления               

Время дипломного проектирования 3 месяца, что составляет 0.25 лет. Затраты на специальное оборудование в соответствии с [1] составляют:

Зсп.об.=(Агод*Тисп)/Тгод,

где   Зсп.об. - затраты на специальное оборудование, тенге;

Агод - амортизационные отчисления, тенге;

Тисп - время использования по теме, год;

Тгод - длительность работы над дипломом, лет.

Зсп.об=(87.8*0.055)/0.25=19 тенге.

 Общая сумма всех затрат:

Зобщ=ФОТ+Зсп.об+СЭ+ЗФЗ

Зобщ=17878+19+53+357=18307 тенге.

Накладные расходы составляют 75% от затрат:

Зн=Зобщ*0.75;

Зн=18307*0.75=13730 тенге.

Полная себестоимость:

S=Зобщ+Зн=13730+17878=31608 тенге.

Полученные результаты расчета основных технико-экономических показателей разработки сводим в таблицу 6.5.

6.5 Расчет цены реализации разработки

Определим лимитную цену разработки по формуле:

Цл=S+П

где П - прибыль предприятия:

П=0.4*S.

Цл=S+0.4*S=1.4*31608=44251.2 тенге.

Цена реализации разработки модернизации:

Цр=Цл+НДС,

где   НДС - налог на добавленную стоимость, НДС составляет 20% от лимитной цены разработки.

Цр=Цл+0.2*Цл=1.2*44251.2=53101 тенге.

Из учета рыночных отношений разумно перевести  цену в доллары США и в последующем реализовать продукт по цене в зависимости от рыночного курса государственной валюты.

На момент проведения работ по модернизации курс тенге по отношению к доллару США составлял 116.8 тенге за один американский доллар. Следовательно цена разработки будет составлять $455.

Таблица 6.5.                    Себестоимость затрат

Заключение

В результате проделанной работы была проведена реальная модернизация лабораторного стенда «Исследование приемника АМ сигналов» в приемник ЧМ сигналов. Были рассчитаны, изготовлены и настроены составные узлы приемника ЧМ колебаний – амплитудный ограничитель,  частотный детектор, система автоподстройки частоты; также разработаны методики исследования вышеупомянутых узлов. Причем теперь лабораторный макет может использоваться как для исследования узлов АМ-приемника, так и для исследования приемника ЧМ-сигналов.  Это позволит включить в учебную программу дополнительные лабораторные работы, которые позволят студенту лучше понять процессы,  происходящие при приеме сигналов с ЧМ-модуляцией, а следовательно, поднять уровень его квалификации и увеличить рыночную цену его труда, что тоже имеет немаловажное значение.

 Произведен расчет стоимости разработки модернизации стенда, проведен ряд экспериментов на модернизированной установке, полученные данные достаточно хорошо согласуются с расчетными, что позволяет говорить о  правильной выборке методик расчета и хорошем проведении сборки и настройки макета.

Список использованной литературы

1.  Баклашов Н.И.,  Китаева Н.Ж., Терехов Б.Д.. Охрана труда на предприятиях связи и охрана окружающей среды. – М.:Радио и связь, 1989.

2.  Барамысова Г.А. Методические указания к экономической части дипломного проекта для специальности 23.05 всех форм обучения. - Алма-Ата: АЭИ, 1990 г./

3.  Бобров Н.В. Расчет радиоприемников. – М.: Радио и связь, 1981.

4.  Богданович Б.М., Ваксер Э.Б. Краткий радиотехнический справочник. – Минск, 1968.

5.  Бродский М.А. Аудио и видеомагнитофоны. – Минск. Вышейшая школа, 1995.

6.  Воронина А.А., Шибенко Н.Ф. Охрана труда в энергосистемах.  – М.: Энергия, 1973.

7.  Долин П.А. Основы техники безопасности в электроустановках. – М.: Энергоатомиздат, 1984.

8.  Методические указания по конструированию местных воздухоприемников, встроенных в оборудование для пайки и лужения. – Л.:ВНИИОТ. 1980.

9.  Охрана окружающей среды. Под ред. Белова С.В. – М.: Высшая школа, 1983.

10.     Охрана труда в электроустановках. Под ред. Князевского. – М.: Энргия, 1977.

11.     Полупроводниковые приборы: транзисторы. Справочник. Под ред. Горюнова Н.Н. -  М.: Энергоатомиздат, 1985.

12.     Проектирование радиоприемных устройств. Под ред. Сиверса А.П. – М. Советское радио, 1976.

13.     Радиоприемные устройства. Под ред. Жуковского А.П. – М.: Высшая школа, 1989.

14.     Радиоприемные устройства на полупроводниковых приборах. Проектирование и расчет. Под ред. Валитова Р.А., Куликовского А.А. – М.: Советское радио, 1988.

15.     СниП 2.04.09-84.-М.:1985.

16.     Современные линейные интегральные микросхемы и их применение. Под ред. Гальперина. – М.: Энергия, 1980.

17.     Шило В.Л. Линейные интегральные схемы в радиоэлектронной аппаратуре. – М.: Советское радио, 1979.

18.     Щербаков В.И., Грезов Г.И. Электронные схемы на операционных усилителях. Справочник. – Киев.: Технiка, 1983.

Приложение 4

К проведению модернизации

Приложение 2

Амплитудный ограничитель. Блок питания. Схемы электрические принципиальные.

Рисунок П.1.1 - Амплитудный ограничитель. Схема электрическая принципиальная.

Рисунок П.1.2 - Блок питания. Схема электрическая принципиальная.

Приложение 1

Лабораторный макет. Схема электрическая принципиальная.

Приложение 3

Частотный детектор. Схема электрическая принципиальная.