Команда
Контакти
Про нас

    Головна сторінка


Розробка методики розрахунку межкаскадной коректує ланцюга підсилювача на потужних польових транзисторах





Скачати 124.44 Kb.
Дата конвертації31.10.2018
Розмір124.44 Kb.
Типдипломна робота

Міністерство освіти Російської Федерації

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ УНІВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛІННЯ ТА РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ (ТУСУР)

Кафедра радіотехніки та захисту інформації (РЗИ)

ДО ЗАХИСТУ ДОПУСТИТИ

Завідувач кафедри РЗИ

д-р техн. наук, проф.

____________ В.Н.Ільюшенко

«____» _______________ 2004 р

РОЗРОБКА МЕТОДИКИ РОЗРАХУНКУ межкаскадной коректує ланцюга ПІДСИЛЮВАЧА НА ПОТУЖНИХ ПОЛЬОВИХ транзисторах

Пояснювальна записка до дипломної роботи

РТФ ДР.431126.001 ПЗ

Погоджено


Консультант з економічної частини доц. каф. економіки ТУСУР

____________ А.І. Ясельським

«____» _______________ 2004 р

Консультант з охорони праці

поч. відділу охорони праці ТУСУР

_____________ Л.І. Кодолова

«____» _______________ 2004 р

Cтудент гр. 149-1

_______________ А.В. Мазуров

«____» _______________ 2004 р

Керівник дипломної роботи

Професор кафедри РЗИ

_________________ А.А. Титов

«____» _______________ 2004 р


2004


РЕФЕРАТ

Дипломна робота 80 с., 26 рис., 21 табл., 44 джерела.

СВЕРХШІРОКОПОЛСНИЕ ПІДСИЛЮВАЧІ ПОТУЖНОСТІ, ПОТУЖНІ ПОЛЬОВІ ТРАНЗИСТОРИ, межкаскадной коректує ланцюга, АМПЛТУДНО-ЧАСТОТНА ХАРАКТЕРИСТИКА, нерівномірність АМПЛТУДНО-ЧАСТОТНОЇ ХАРАКТЕРИСТИКИ.

Об'єктом досліджень є надширокосмугові підсилювачі потужності (СУМ) з межкаскадной коректує ланцюгами (МКЦ).

Мета роботи - розробка методики розрахунку межкаскадной коректує ланцюга підсилювача на потужних польових транзисторах, що забезпечує максимальний коефіцієнт передачі при заданих нерівномірності амплітудно-частотної характеристики (АЧХ) і смузі пропускання.

Область можливого застосування - створення інтегральних мікросхем потужних надширокосмугових підсилювачів систем нелінійної радіолокації.

У процесі роботи проведено порівняння МКЦ і вибір схеми забезпечує максимальний коефіцієнт передачі при заданій нерівномірності амплітудно-частотної характеристики.

В результаті роботи була визначена схема, що забезпечує задані характеристики і розроблена методика розрахунку цієї схеми.

В ході роботи був використаний пакети математичних і інженерних обчислень MATLAB 6.1, Maple V Release 4, MathCAD 2000. Звіт виконаний в текстовому редакторі Microsoft Word 2000.

Міністерство освіти Російської Федерації

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ УНІВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛІННЯ ТА РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ

(ТУСУР)

Кафедра радіоелектроніки та захисту інформації

(РЗИ)

СТВЕРДЖУЮ

Зав. кафедрою РЗИ

________________ В.Н.Ільюшенко

«_____» __________________ 2004р.

ЗАВДАННЯ (Вставити підписана завдання)

На дипломну роботу студенту гр. 149-1

радіотехнічного факультету

Мазурова Олексію Вікторовичу

1. Тема роботи: Розробка методики розрахунку межкаскадной коректує ланцюга підсилювача на потужних польових транзисторах (затверджена наказом ректора по університету від «____» ____________2004 р № ______).

2. Термін здачі закінченої роботи: 10 червня 2004 р

3. Мета дослідження і області можливого використання результатів:

Розробка методики розрахунку межкаскадной коректує ланцюга підсилювача на потужних польових транзисторах, що забезпечує максимальний коефіцієнт передачі при заданих нерівномірності амплітудно-частотної характеристики (АЧХ) і смузі пропускання. Методика необхідна для створення інтегральних мікросхем потужних надширокосмугових підсилювачів систем нелінійної радіолокації.

4. Вихідні дані для дослідження:

Титов А.А. Розрахунок межкаскадной коректує ланцюга многооктавного підсилювача потужності на польових транзисторах. // Радіотехніка.-1989 №12.-С.30-33.

Титов А.А. Розрахунок межкаскадной коректує ланцюга многооктавного транзисторного підсилювача потужності. // Радіотехніка.-1987.-№1.-С.29-31.

КоваленкоВ.С., Хотунцев Ю.Л. Широкосмугове Межкаскадная узгодження СВЧ транзисторів в підсилювачах потужності. // Известия вузів СРСР. Сер. Радіоелектроніка. - 1976.- №11.-с.43-46.

Бабак Л.І., Дьячков О.М. Проектування надширокосмугових підсилювачів на польових транзисторах // Радіотехніка. - 1988. - № 7. - С. 87 - 90.

5. Питання, що підлягають дослідженню і розробці:

5.1. Оптимізація найбільш ефективної схеми МКЦ за результатами розрахунку для 3П602А і КП907А.

5.2. Висновок аналітичного виразу для опису коефіцієнта передачі каскаду з МКЦ.

5.4. Синтез функції-прототипу передавальної характеристики.

5.5. Синтез нормованих значень МКЦ для різних допустимих відхилень АЧХ від необхідної форми.

5.6. Перевірка синтезованих таблиць.

5.7. Розробка питань техніки безпеки і виробничої санітарії.

5.7.1. Аналіз небезпек і шкідливостей на робочому місці інженера - дослідника.

5.7.2. Розробка заходів, що забезпечують безпечне ведення експериментального дослідження.

5.7.3. Розробка інструкцій по безпечному проведенню експериментального дослідження.

5.8. Розробка організаційно - економічних питань.

5.8.1. Обгрунтування доцільності розробки роботи.

5.8.2. Організація і планування робіт по розробці теми роботи.

5.8.3. Розрахунок витрат на розробку роботи.

5.8.4. Оцінка ефективності розробленого проекту.

5.7.Определеніе патентної чистоти і конкурентоспроможності методики розрахунку МКЦ.

6. За результатами досліджень і розробки представити наступну документацію.

6.1. креслення

Схеми чотирьох найбільш ефективних МКЦ 1 лист

Мережевий графік і карта досліджень 1 лист

6.2. демонстраційні плакати

Метод параметричного синтезу 1ліст

Синтез МКЦ 1ліст

Нормовані значення елементів МКЦ 1ліст

Перевірка синтезованих таблиць за допомогою програми оптимізації 1ліст

6.3. Пояснювальна записка повинна відображати такі особливості роботи:

теоретичний розрахунок оптимальної функції прототипу;

теоретичний розрахунок нормованих значень елементів МКЦ;

виведення формули для опису в символьному вигляді коефіцієнта передачі каскаду з МКЦ.

7. Завдання прийнято до виконання.

Студент гр.149-1 ___________________ Мазуров А.В.

«____» _____________ 2004р.

8. Завдання погоджено.

Консультант з організаційно-економічної частини проекту,

________________________________

________________________________

_______________________

«_____» ___________ 2004р.

Консультант з питань охорони праці,

________________________________

________________________________

_______________________

«_____» ___________ 2004р.

Керівник дипломного проектування

Титов Александр Анатольевич,

Професор кафедри РЗИ

_______________________

«_____» ___________ 2004р.

зміст

1. Введення. 8

2 Огляд і аналіз схем МКЦ .. 10

2.1 Програма оптимізації OPTIMAMP. 10

2.2 Схема дослідження. 14

2.3 Порівняльний аналіз МКЦ .. 15

3 Розрахунок МКЦ за результатами порівняльного аналізу. 22

3.1 Загальні положення методики розрахунку МКЦ .. 22

3.2 Висновок аналітичного виразу для опису коефіцієнта передачі каскаду з МКЦ24

3.3 Синтез функції-прототипу передавальної характеристики. 26

3.4 Аналіз отриманих результатів. 28

4 Техніко-економічне обґрунтування. 32

4.1 Обгрунтування доцільності розробки проекту. 32

4.2Організація і планування роботи .. 35

4.3 Розрахунок економічних показників на розробку проекту. 37

4.3.1 Розрахунок витрат на матеріали для розробки проекту. 37

4.3.2 Розрахунок заробітної плати .. 38

4.3.3 Визначення витрат на машинний час. 39

4.3.4. Розрахунок споживаної комп'ютером енергії. 40

4.3.5 Розрахунок витрат на накладні витрати .. 41

4.3.6 Складання кошторису витрат на проектування. 41

4.4 Оцінка ефективності науково-дослідної работи.41

5 Забезпечення безпеки життєдіяльності. 42

5.1 Загальні положення. 42

5.2 Аналіз небезпечних і шкідливих виробничих факторів на етапі експлуатації та заходи щодо їх усунення .. 44

5.3 Аналіз небезпечних і шкідливих виробничих факторів, пов'язаних з робочим місцем розробника. 45

5.3.1 Вплив небезпечних і шкідливих факторів на розробника. 45

5.3.2 Виробнича санітарія. 47

5.3.3 Вимоги до освітлення робочого місця. Розрахунок природного та штучного освещенія48

5.3.4 Іонізуюче випромінювання. 49

5.3.5 Аналіз вимог, що пред'являються до рівнів шумів. 49

5.3.6 Мікроклімат. 51

5.3.7 Розрахунок повітрообміну в приміщенні. 53

5.3.8 Ергономічний аналіз. 56

5.3.9 Антропометричні показники. 57

5.3.10 Режими роботи .. 59

5.3.11 Оцінка умов праці. 61

5.3.12 Пожежна профілактика. 63

5.4 Інструкції з техніки безпеки. 64

5.4.1 Електробезпека. 64

5.4.2 Надання першої допомоги при ураженні електричним струмом .. 67

5.4.3 Обов'язки користувача. 67

Список використаних джерел. 70


1. Введення

Надширокосмугові підсилювачі потужності знаходять широке застосування в радіотехнічних системах призначених для передачі і прийому складних радіосигналів, системах нелінійної радіолокації, системах протидії та управління, пошуку, зберігання і обробки інформації, швидкодіючих цифрових системах передачі даних, оптоелектронних та акустоелектронних пристроях, апаратурі для фізичних досліджень [1 ].

При розробці СУМ розробник стикається з низкою труднощів. Так при розробці виникає проблема розробки широкосмугових підсилюючих каскадів з заданим нахилом АЧХ. Вона пов'язана з необхідністю компенсації нахилу АЧХ джерел підсилюються сигналів; усунення частотно-залежних втрат в кабельних системах зв'язку; вирівнювання АЧХ малошумящих підсилювачів, вхідні каскади яких реалізуються без застосування ланцюгів високочастотної корекції. Так само відомо, що підсилювальні властивості транзисторів падають з ростом частоти підсилюються сигналів. Це є причиною того, що коефіцієнт посилення одного підсилювального каскаду СУМ ультрависокочастотного і надвисокочастотного діапазонів не перевищує 3-8 дБ [1]. У цьому випадку збільшення коефіцієнта посилення кожного каскаду, наприклад, на 2 дБ дозволяє підвищити коефіцієнт корисної дії всього СУМ в 1,2 -1,5 рази [36].

Тому важливо забезпечити узгодження каскадів.Це можливо зробити за допомогою високочастотних схем корекції, які дозволяють забезпечити додатковий підйом АЧХ СУМ.

Відомі схемні рішення побудови МКЦ СУМ відрізняються великою різноманітністю. Однак через складність настройки і високої чутливості характеристик підсилювачів до розкиду параметрів складних МКЦ, в СУМ ультрависокочастотного і надвисокочастотного діапазонів практично не застосовуються МКЦ більш третього-четвертого порядків.

Останнім часом спостерігається тенденція до використання в вихідних каскадах потужних польових транзисторів. Зазвичай в таких схемах використовуються МКЦ. У той же час в літературі не зустрічається їх порівняльний аналіз. Також немає і методики підходящої для розрахунку всіх видів МКЦ.

Тому, метою даної роботи, є розробка методики розрахунку МКЦ підсилювача, що забезпечує максимальний коефіцієнт передачі при заданих нерівномірності АЧХ і смузі пропускання, за підсумками порівняльного аналізу МКЦ СУМ на польових транзисторах.

Порівняльний аналіз будемо проводити виходячи з умови забезпечення максимального коефіцієнта посилення каскаду при заданій смузі пропускання і допустимого відхилення АЧХ.


2 Огляд і аналіз схем МКЦ

2.1 Програма оптимізації OPTIMAMP

Для аналізу МКЦ була використана програма оптимізації OPTIMAMP (надалі програма) написана за допомогою пакета математичних і інженерних обчислень MATLAB 6.1. Дана програма призначена для оптимізації і побудови АЧХ електронних схем. Дамо короткий опис і прийоми роботи з програмою.

В основі програми лежить метод вузлових потенціалів. Тому для дослідження пристрою необхідно замінити електричну схему її еквівалентною схемою.

Після заміщення електричної схеми еквівалентної необхідно внести значення елементів в програму. Для цього проробляємо наступні дії. Відкриваємо пакет MATLAB. У командному рядку набираємо optimamp. З'являються два вікна зображених на малюнках 2.1 і 2.2. В основне тіло програми (надалі головною) необхідно внести значення еквівалентної схеми. Для цього «кликнемо» на файл і виберемо новий проект. Потім почнемо вносити значення елементів. Під діалоговим вікном є ряд функціональних вікон. Перше вікно призначене для вибору елементів. Натискаємо на трикутник поруч з буквою R і вибираємо елемент. У сусідньому вікні вводимо індекс цього елемента. Наступне вікно застосовується для визначення на оптимізацію вибраного елемента. Якщо в цьому вікні поставить галочку то даний елемент, в ході виконання програми, буде, підданий оптимізації. Далі, в сусідньому вікні, вводимо номінал елемента. Натиснувши на трикутник біля сусіднього вікна, вибираємо величину номіналу. Наступні чотири вікна призначені для вказівки вузлів підключення елементів. Тут слід зазначити особливість підключення керованого джерела струму джерела струму (в програмі він позначається як S). Спочатку вказуються вузли управління, а потім вузли підключення джерела струму. Причому важливо вказати напрямок струму. Після того як вся інформація про елемент внесена, натискаємо на кнопку Новий і повторюємо аналогічні дії для нового елемента. Для видалення всього елемента призначена кнопка Видалити. Після того як всі елементи будуть внесені, необхідно вказати вхідні і вихідні вузли. Це проводитися у вікні під назвою вузли. Праворуч від того вікна перебувати вікно під назвою оптимізація. У ньому, в подокне частоти, вводимо діапазон частот, в якому проводиться оптимізація за наступною схемою: нижня частота: крок: верхня частота (наприклад, 100е6: 5е7: 2е9). У вікні коефіцієнт вводимо бажаний коефіцієнт передачі пристрою. Під ним знаходяться вікна для вибору одиниці вимірювання коефіцієнта передачі К (раз) і S 21 (дБ). Для вибору необхідно просто поставити крапку у вікні навпроти відповідного значення. Аналогічно поступається і з вікнами Чи не оптимізувати і Оптимізувати. У разі не оптимізації програма просто видає АЧХ пристрої виходячи з аналізу елементів введених раніше. У разі оптимізації програма буде підбирати елементи, призначені для оптимізації, для досягнення обраного коефіцієнта передачі в заданій смузі частот. Після того як всі відомості про схему будуть введені, рекомендується зберегти проект. Для цього натискаємо на Файл і вибираємо пункт Зберегти проект, і зберігаються у директорії в файлі з розширенням. mat.

Після цього натискаємо на кнопку Пуск. Якщо була обрана оптимізація, то з'являється вікно (рисунок 2.3) свідчить про процес оптимізації. Цей процес залежить від складності схеми і може тривати кілька хвилин. Після закінчення процесу оптимізації з'являється інформаційне вікно зображене на малюнку 2.4. У ньому виводитися значення елементів, піддані оптимізації. При бажанні їх можна в нести в головну програму натиснувши Встановити. Також в цьому вікні виводяться дані про кількість вироблених ітерацій, отриманому значенні цільової функції і максимальної нерівномірності АЧХ вираженої в децибелах.

Малюнок 2.1 - Основне тіло програми.

Малюнок 2.2 - Допоміжне тіло програми.

Малюнок 2.2 - Інформаційне вікно 1.

Малюнок 2.4 - Інформаційне вікно 2.

Як видно з малюнків програма OPITMAMP дозволяє шляхом підбору коефіцієнта передачі знайти задану нерівномірність нахилу АЧХ.


2.2 Схема дослідження

Схема по якій досліджувалися підсилювачі з МКЦ представлена ​​на малюнку 2.6.

Малюнок 2.5 - Схема дослідження МКЦ.

Для аналізу підсилювача з МКЦ всі елементи схеми малюнка 2.5 замінюємо їх схемами заміщення, що складаються з R, L, C елементів і залежних або незалежних джерел струму.

Як схеми заміщення польового транзистора використовуємо схему представленої на малюнку 2.5 [37,40,41].

Малюнок 2.6 - Еквівалентна схема польового транзистора.

Дослідження проводилися в двох діапазонах частот: 10-200 МГц на транзисторі КП907Б і 100-2000 МГц на транзисторі 3П602А. Значення елементів схеми заміщення для цих двох транзисторів представлені в таблиці 2.1 [37, 41]. У транзистора КП907Б відсутні значення елементів Lз, Lc, Lі, Rз, але, згідно з [41], ці елементи зі схеми заміщення можна виключити.

Таблиця 2.1 - Значення елементів схеми заміщення транзисторів 3П602А і КП907Б.

елемент 3П602А КП907Б
Lз, нГн. 0,565 -----
Lc, нГн. 0,33 -----
Lі, нГн. 0,141 -----
СЗІ, пФ. 0,47 20
СЗС, пФ. 0,47 5
Ссі, пФ. 0,02 13
Rз, Ом. 4 -----
Rзі, Ом. 2,13 10
Rи, Ом. 2,2 0,6
Rc, Ом. 1,8 13
S, А / В. 0,1 0,15

Значення елементів Jg, Rg, Rн схеми дослідження наступні:

Jg, A ........................................................................... ... ...... .1,0

Rg, Ом ................................................................................. .50

Rн, Ом ................................................................................. .50


2.3 Порівняльний аналіз МКЦ

Порівняльний аналіз був проведений виходячи з наступних критеріїв:

1. МКЦ повинна забезпечувати максимальний коефіцієнт передачі по напрузі (далі коефіцієнт передачі) в заданій смузі частот.

2. При максимальному коефіцієнті передачі нерівномірність АЧХ не повинна бути більше ± 0.5 Дб.

Використовуючи ці критерії стосовно найбільш часто використовуваних схемами підсилювачів з МКЦ [2 - 35], за допомогою програми OPTIMAMP, було проведено їх порівняльний аналіз. Досліджені схеми зображені на малюнках 2.7 - 2.22 [2-35].

Малюнок 2.7 - чотириполюсні реактивна КЦ третього порядку.

Малюнок 2.8 - чотириполюсні диссипативная КЦ другого порядку.

Малюнок 2.9 - Двополюсна диссипативная КЦ першого порядку.

Малюнок 2.10 - Двополюсна диссипативная КЦ другого порядку.

Малюнок 2.11 - Двополюсна диссипативная КЦ третього порядку.

Малюнок 2.12 - чотириполюсні диссипативная КЦ третього порядку.

Малюнок 2.13 - Двополюсна диссипативная КЦ другого порядку.

Малюнок 2.14 - чотириполюсні реактивна КЦ третього порядку.

Малюнок 2.15 - Двополюсна реактивна КЦ першого порядку.

Малюнок 2.16 - чотириполюсні диссипативная КЦ третього порядку.

Малюнок 2.17 - чотириполюсні диссипативная КЦ третього порядку.

Малюнок 2.18 - Двополюсна реактивна КЦ другого порядку.

Малюнок 2.19 - чотириполюсні диссипативная КЦ третього порядку.

Малюнок 2.20 - чотириполюсні диссипативная КЦ другого порядку.

Малюнок 2.21 - чотириполюсні диссипативная КЦ другого порядку.

Результати аналізу представлені в таблиці 2.2. Як видно з таблиці максимальний коефіцієнт посилення при заданій нерівномірності АЧХ ± 0.5дБ мають схеми 2.7, 2.14 і 2.16. На малюнках 2.23. і 2.24 наведені АЧХ ці підсилювачів на транзисторах 3П602А і КП907Б відповідно.

Таблиця 2.2 - Порівняльний аналіз схем підсилювачів з МКЦ.

номер схеми

Коефіцієнт передачі для транзистора 3П602А в діапазоні частот

100-2000 МГц

Коефіцієнт передачі для транзистора КП907Б в діапазоні частот

10-200 МГц

2.7 2.34 1.65
2.8 1.44 0.96
2.9 1.41 0.92
2.10 1.4 0.92
2.11 1.39 0.9
2.12 1.33 0.92
2.13 1.62 0.51
2.14 2.2 1.456
2.15 1.01 -----
2.16 2.16 1.11
2.17 1.74 1.16
2.18 1.78 1.16
2.19 1.62 0.49
2.20 0.92 -----
2.21 1.4 0.92

----- - 2.7, ----- -2.14, ----- - 2.16.

Малюнок 2.23 - АЧХ підсилювачів на транзисторі 3П602А.

----- - 2.7, ----- - 2.14, ----- - 2.16.

Малюнок 2.24 - АЧХ підсилювачів на транзисторі КП907Б.

Як видно з малюнків 2.23 і 2.24 максимальний коефіцієнт посилення має схема зображена на малюнку 2.7. Однак при детальному розгляді цієї схеми виявляються такі особливості. Ємність Свих транзистора включається послідовно з С1. Так як при дослідженні перший транзистор замінювався ідеальним генератором напруги, то вплив Свих враховано не було. Якщо враховувати цей вплив, то коефіцієнт передачі даної коректує наблизитися до МКЦ малюнка 2.14. У МКЦ малюнка 2.14 ємність Свих включена паралельно С1. Тому її вплив може бути скомпенсировано зменшенням ємності C 1 на величину Свих. До того ж методика розрахунку підсилювача з МКЦ малюнка 2.7 приведена в роботі [30].

Виходячи з усього вищесказаного, було прийнято рішення про розробку методики розрахунку підсилювача з МКЦ на потужному польовому транзисторі схеми зображеної на малюнку 2.14.


3 Розрахунок МКЦ за результатами порівняльного аналізу

3.1 Загальні положення методики розрахунку МКЦ

Для розробки методики розрахунку СУМ з обраної МКЦ скористаємося методом параметричного синтезу, описаного в [44]. Метод полягає в наступному. Згідно [37,43,44], коефіцієнт передачі підсилювального каскаду з МКЦ, в символьному вигляді, може бути описаний дрібно-раціональної функцією комплексного змінного:

, (3.1)

де ;

- нормована частота;

- поточна кругова частота;

- верхня кругова частота смуги пропускання широкосмугового підсилювача потужності, або центральна кругова частота смугового підсилювача;

- коефіцієнт передачі каскаду на середніх частотах;

- коефіцієнти, є функціями параметрів МКЦ і елементів апроксимації вхідного імпедансу транзистора підсилювального каскаду, нормованих щодо і опору джерела сигналу .

знаючи коефіцієнти завжди можна розрахувати нормовані значення елементів МКЦ і скласти таблиці нормованих значень елементів, відповідних заданому нахилу АЧХ. В цьому випадку, проектування підсилювального каскаду зводиться до розрахунку істинних значень елементів МКЦ, що відповідають заданим і .

Для розрахунку коефіцієнтів в [44] запропоновано скористатися методом оптимального синтезу теорії фільтрів [43].

Відповідно до зазначеного методом представимо нормоване значення квадрата модуля передавальної характеристики (3.1) у вигляді:

, (3.2)

де .

Для розрахунку коефіцієнтів складемо систему лінійних нерівностей:

(3.3)

де - дискретне безліч кінцевого числа точок в заданій нормованої області частот; - необхідна залежність на безлічі ; - допустиме відхилення від ; - мала константа.

Перше нерівність в (3.3) визначає величину допустимого відхилення АЧХ каскаду від необхідної форми. Друге і третє нерівності визначають умови фізичної можливості бути реалізованим розраховується МКЦ. З огляду на, що поліноми чисельника і знаменника функції позитивні, модульні нерівності можна замінити простими і записати завдання в наступному вигляді:

(3.4)

Нерівності (3.4) є стандартною задачею лінійного програмування. На відміну від теорії фільтрів, де дана задача вирішується за умови мінімізації функції мети: , Нерівності (3.4) слід вирішувати за умови максимізації функції мети: , Що відповідає досягненню максимального коефіцієнта посилення розраховується каскаду. Рішення нерівностей (3.4) дозволяє отримати вектори коефіцієнтів , Що відповідають заданим і .

За відомими коефіцієнтами функції (3.2), коефіцієнти функції (3.1) визначаються за допомогою наступного алгоритму [43]:

1. У функції (3.2) здійснюється заміна змінної , І обчислюються нулі поліномів чисельника і знаменника.

2. Кожен з поліномів чисельника і знаменника представляється у вигляді добутку двох поліномів, один з яких повинен бути поліномом Гурвіца.

3. Ставлення поліномів Гурвіца чисельника і знаменника є шуканої функцією (3.1).

Багаторазове рішення системи лінійних нерівностей (3.4) для різних і , Розрахунок векторів коефіцієнтів і обчислення нормованих значень елементів розглянутої МКЦ дозволяють здійснити синтез таблиць нормованих значень елементів МКЦ, за якими ведеться проектування підсилювачів.


3.2 Висновок аналітичного виразу для опису коефіцієнта передачі каскаду з МКЦ

Скориставшись вищеописаним методом розрахунку, зробимо розрахунок схеми, представленої на малюнку 2.14. Для виведення аналітичного виразу коефіцієнта передачі каскаду з МКЦ в схемі 2.6 замінимо польовий транзистор його односпрямованої моделлю [40]. Отримана схема представлена ​​на малюнку 3.1.

Малюнок 3.1. - Схема каскаду з МКЦ.

В області частот б відповідала умовам , де - постійна часу вхідного ланцюга ПТ, вхідний і вихідний імпеданс транзисторів можуть бути апроксимувати С і RC - ланцюгами [40].Елементи зазначених ланцюжків можуть бути розраховані по наступних співвідношеннях [40]:

; (3.5)

; (3.6)

, (3.7)

де - ємності затвор-витік, затвор-стік, стік-витік ПТ;

- крутизна ПТ;

- опір навантаження каскаду.

З урахуванням (3.1) коефіцієнт передачі послідовного з'єднання МКЦ і транзистора, для схеми малюнка 2.14, може бути описаний виразом:

(3.8)

де ;

;

;

;

.

припускаючи відомими і , Висловимо елементи МКЦ:

;

; (3.9)

.


3.3 Синтез функції-прототипу передавальної характеристики

Згідно [43] для знаходження коефіцієнтів необхідно представити нормоване значення квадрата модуля передавальної характеристики (3.1) у вигляді (3.3). Так як поліноми чисельника і знаменника позитивні, модульні нерівності замінимо простими і записати завдання в вигляді (3.4). Для нашого випадку це вираз матиме вигляд:

. (3.10)

Вирішуючи систему (3.10) за умови максимізації функції мети: В 3 = max, знайдемо вектор коефіцієнтів , Що забезпечує отримання максимального коефіцієнта посилення при заданій допустимої нерівномірності АЧХ в заданому діапазоні частот.

За відомих коренів рівняння:

знайдемо коефіцієнти .

Запропонована методика була реалізована у вигляді програми в середовищі Maple V Release 4, за допомогою якої отримані нормовані значення елементів МКЦ для ряду значень і . Результати розрахунків наведені в таблиці 3.1.

Таблиця 3.1 - Нормовані значення елементів МКЦ.

Свхн

δ = ± 0,1

b1 = 1,562

b2 = 1,151

b3 = 0,567

C1н = 0,493

L2н = 1,077

δ = ± 0,2

b1 = 1,743

b2 = 1,381

b3 = 0,806

C1н = 0,584

L2н = 1,191

δ = ± 0,3

b1 = 1,864

b2 = 1,526

b3 = 0,992

C1н = 0,650

L2н = 1,257

C3н C3н C3н
1,2 9,790 34,630 -------
1,4 4,521 6,760 9,117
1,6 3,221 4,216 5,026
1,8 2,632 3.261 Репутація 3,726
2 2,296 2,761 3,087
2,5 1,868 2,164 2,359
3 1,661 1,891 2,038
3,5 1,539 1,735 1,858
4,5 1,402 1,563 1,662
6 1,301 1,438 1,521
8 1,234 1,356 1,431
10 1,196 1,312 1,381
Свхн

δ = ± 0,4

b1 = 1,958

b2 = 1,631

b3 = 1,152

C1н = 0,706

L2н = 1,304

δ = ± 0,5

b1 = 2,038

b2 = 1,714

b3 = 1,294

C1н = 0,755

L2н = 1,336

δ = ± 1,0

b1 = 2,345

b2 = 1,962

b3 = 1,883

C1н = 0,960

L2н = 1,417

C3н C3н C3н
1,4 11,870 15,328 131,302
1,6 5,763 6,471 10,320
1,8 4,116 4,465 6,012
2 3,350 3,577 4,506
2,5 2,509 2,635 3,107
3 2,150 2,241 2,574
3,5 1,950 2,025 2,292
4,5 1,735 1,794 2,001
6 1,582 1,632 1,801
8 1,485 1,528 1,645
10 1,432 1,472 1,608

Знаючи нормовані значення елементів МКЦ можна зробити розрахунок реальних елементів за такою методикою.

· Задаємо опір генератора R г, опір навантаження R н, верхню граничну частоту пропускання підсилювача f в, допустиму нерівномірність АЧХ δ.

· Використовуючи довідкові дані транзистора, обраного в якості підсилювального елемента, за висловом (3.5) знаходимо Свх.

· Нормуємо Свх щодо f в і R г:

Свхн = 2. π. . Свх. R р (3.11)

· З таблиці 3.1, в колонці із заданою нерівномірністю, знаходимо найближче до отриманої Свхн значення Свхн.

· Для цього значення Свхн знаходимо с1н, С3Н і L 2н.

· При разнорміровкі отриманих значень елементів МКЦ знаходимо істинні значення елементів, що забезпечують задану нерівномірність.

· Коефіцієнт посилення каскаду знаходимо за виразом:

. (3.12)


3.4 Аналіз отриманих результатів

Скориставшись вищеописаної методикою, проведемо порівняльний аналіз результатів отриманих за допомогою програми OPTMAMP. Порівняємо результат, отриманий цією програмою при оптимізації МКЦ з результатом, отриманим за допомогою вищевикладеної методикою.

Для цього, відповідно до методики, знайдемо значення елементів МКЦ в підсилювачах:

1. На транзисторі 3П602А з граничною частотою 2 ГГц і нерівномірністю АЧХ ± 0,5дБ.

2. На транзисторі КП907Б з граничною частотою 200 МГц і нерівномірністю АЧХ ± 0,5дБ.

Згідно зі слів (3.5) і даних таблиці 2.1 при = Rн = 50 Ом знайдемо значення Свх цих транзисторів.

Для транзистора 3П602А:

Ф.

Для транзистора 3КП907Б:

Ф.

Нормовані значення Свхн:

Для транзистора 3П602А:

Для транзистора КП907Б:

При заданій нерівномірності АЧХ ± 0,5дБ в таблиці 3.1 знаходимо найближче значення Свхн і відповідні їй с1н, С3Н і L2н.

Для транзистора 3П602А:

Свхн = 2,0; С1н = 0,755; С3Н = 3,577; L2н = 1,336.

Для транзистора КП907Б:

Свхн = 3,5; С1н = 0,755; С3Н = 1,906; L2н = 1,336.

Після разнорміровкі отримаємо такі значення елементів МКЦ.

Для транзистора 3П602А:

Для транзистора КП907Б:

Малюнок 3.2 - Порівняння АЧХ підсилювачів розрахованих: за допомогою програми оптимізації ----, за допомогою синтезованих таблиць ---- на транзисторі 3П602А.

Малюнок 3.3 - Порівняння АЧХ підсилювачів розрахованих: за допомогою програми оптимізації ----, за допомогою синтезованих таблиць ---- на транзисторі КП907Б.

Результати порівняння представлені на малюнку 3.2 для підсилювача на транзисторі 3П602А і малюнку 3.3 для підсилювача на транзисторі КП907Б. Як видно, пропонована методика дозволяє здійснити синтез таблиць нормованих значень елементів МКЦ, є досить точною, і забезпечує скорочення часу, необхідного для проектування і експериментального відпрацювання підсилювачів.


4 Техніко-економічне обґрунтування

4.1 Обгрунтування доцільності розробки проекту

Техніко-економічне обґрунтування дипломної роботи грунтується на відсутності простий в застосуванні методики розрахунку МКЦ необхідної при проектуванні надширокосмугових підсилювачів. Метою даного дипломного проекту є розробка методики розрахунку МКЦ сверхширокополосного підсилювача на потужних польових транзисторах, що забезпечує максимальний коефіцієнт передачі при заданих нерівномірності АЧХ і смузі пропускання. Дана методика необхідна для створення інтегральних мікросхем потужних надширокосмугових підсилювачів систем нелінійної радіолокації. Крім цього методика може бути використана і при інженерних розрахунках. Економічний ефект при цьому грунтується на тому, що розробник при мінімальних витратах засобів і часу може спроектувати надширокосмугових підсилювач з заданими характеристиками.

При оцінці науково - технічного рівня розробки застосовується метод бальних оцінок. Метод бальних оцінок полягає в тому, що кожному фактору за прийнятою шкалою присвоюється певна кількість балів. Загальну оцінку призводять за сумою балів усіх показників або розраховують за формулою. На основі отриманої оцінки роблять висновок про доцільність розробки. На основі оцінок ознак роботи визначається коефіцієнт науково-технічної рівня (НТУ) роботи за формулою:

, (4.1)

де J НТУ - комплексний показник якості продукту, що розробляється;

n - кількість показників якості розробленого продукту (n min = 4);

До i - коефіцієнт вагомості i-го показника в долях одиниці, встановлюється експертним шляхом;

X i - відносний показник якості, встановлюється експертним шляхом за десятибальною шкалою.

За таблицями 4.1 - 4.4 визначимо бали і коефіцієнти значущості для методики розрахунку МКЦ.

Таблиця 4.1 - Оцінка рівня новизни

рівень Характеристика рівня новизни бали
принципово нове Новий напрямок в науці і техніці, нові факти і закономірності, нова теорія, принципово новий пристрій, речовина, спосіб. 8-10
нове

По-новому пояснюються ті ж факти, закономірності, нові поняття, доповнюються і уточнюються раніше отримані результати.

5-7
відносно новий Систематизуються, узагальнюються наявні відомості, нові зв'язки междуфакторамі, об'єктами; результатомявляются нові ефективні рішення, більш прості способи досягнення колишніх результатів, часткова модифікація з ознаками новизни. 1-4
Не володіє новизною Результат раніше був відомий. 0

Таблиця 4.2 - Бали значущості теоретичного рівня

Бали значущості теоретичних рівнів. бали
Установка закону, розробка нової теорії. 10
Глибока розробка проблеми, багатоаспектний аналіз, взаємозалежність між фактами і наявністю пояснення. 8
Розробка способу (алгоритму, програми, пристрої, речовини і т. Д.) 6
Елементарний аналіз зв'язків між фактами (наявність гіпотези, комплексного прогнозу, класифікатора, пояснень до версії, рекомендації). 2
Опис окремих елементарних фактів (речовини, властивостей, відносин, виклад спостережень, досвіду, результатів спостережень і вимірювань). 0

Таблиця 4.3 - Можливість реалізації результатів

час реалізації бали
Протягом перших п'яти років 10
Від п'яти до десяти років 4
Понад десять років 2
масштаб реалізації
Одне або декілька підприємств 2
галузь 4
Народне господарство 10

Таблиця 4.4 - Значення вагових коефіцієнтів

ознака НТУ ваговий коефіцієнт
рівень новизни 0,4
теоретичний рівень 0,3
можливість реалізації 0,2

За рівнем новизни розроблена методика розрахунку МКЦ може бути охарактеризована як відносно нова, тому що дана методика є узагальненням теоретичних досліджень і експериментів, висвітлених у технічній літературі за останні 15 років, тобто за шкалою рівня новизни система має 4 бали.

За шкалою теоретичного рівня системі присвоюється 6 балів, так як зроблено розробка принципово нової методики розрахунку МКЦ.

За шкалою можливості реалізації системі присвоюється 10 балів, так як при існуючому рівні розвитку підсилюючих пристроїв проект, можливо, реалізувати протягом перших п'яти років.

За масштабом реалізації присвоюємо 4 бали, так як дана методика може бути застосована не тільки для розрахунку при створенні надширокосмугових підсилювачів, але також і для розрахунку надширокосмугових підсилювачів в інших галузях радіоелектроніки.

Проведемо розрахунок коефіцієнта НТУ за формулою (4.1)

.

Таблиця 4.5 - Рівень розвитку

Рівень розвитку бали
низький 1-4

середній

5-7
порівняно високий 8-10
високий 11-14

Розроблена система має середній рівень розвитку, тому розробка має економічну і технічну доцільність.


4.2 Організація і планування роботи

Складання переліку робіт необхідно для визначення трудомісткості окремих видів робіт і загальної трудомісткості виконання дипломного проекту.

Трудомісткість робіт визначається за сумою трудомісткості етапів і видів робіт, оцінюваних експериментальним шляхом, в людино-днях, і носить імовірнісний характер, тому що залежить від безлічі важко прогнозованих факторів, тому застосовуються оцінки мінімально можливої трудомісткості виконання окремих видів робіт - t min, максимально можливої - t max, очікуване значення трудомісткості - t ож розраховується за формулою:

. (4.2)

Оцінка трудомісткості робіт приведена в таблиці 4.6

Таблиця 4.6 - Перелік робіт і оцінка їх трудомісткості

Номер і найменування робіт

виконавець

Трудомісткість, в робочих днях
t min t max t ож
Підготовчий етап
1. Ознайомлення з поставленими завданнями, отримання, розробка технічного завдання Інженер 2 4 3
2. Пошук необхідної літератури. Інженер 3 5 4
3. Робота з літературою. Інженер 7 8 6
4. Вибір і порівняльний аналіз схем МКЦ. Інженер 7 10 9
5. Затвердження завдання на дипломну практику. керівник 1 2 2
6. Складання звіту з переддипломної практики. Інженер 6 8 7
7. Захист переддипломної практики. Інженер 2 3 2
основний етап
8. Висновок аналітичного виразу для опису коефіцієнта передачі каскаду з МКЦ.

Інженер

керівник

5

1

7

2

6

2

9. Синтез функції прототипу передавальної характеристики.

Інженер

керівник

5

1

7

2

6

2

10. Синтез нормованих значень МКЦ для різних допустимих відхилень АЧХ від необхідної.

Інженер

керівник

5

1

7

2

6

2

11. Перевірка синтезованих таблиць.

Інженер

керівник

5

1

7

2

6

2

заключний етап
12. Опрацювання питань безпеки життєдіяльності

Інженер

3 5 4
13. Опрацювання техніко-економічного обґрунтування Інженер 3 5 4
14. Узгодження питань безпеки життєдіяльності. Інженер 1 3 2
15. Узгодження техніко-економічного обґрунтування Інженер 1 3 2
16. Оформлення дипломного проекту і графічного матеріалу. Інженер 7 9 8
17. Перевірка звіту та графічного матеріалу керівник 1 3 2
18. Узгодження, затвердження документації Інженер 4 7 5
Разом Інженер - - 71
керівник - - 12

На підставі таблиці 4.6 побудуємо лінійний графік робіт представлений в додатку РТФ ДР. 431126.001 ПЗ.


4.3 Розрахунок економічних показників на розробку проекту

Розрахунок кошторисної вартості проектування здійснюється за формулою:

К = С м + С ос + З доп + З зі + З аморт + С енер + С нв, (4.3)

де К - одноразові витрати, руб .;

З м - вартість матеріалів і комплектуючих, руб .;

З ос - основна заробітна плата науково-технічного персоналу, який бере участь в розробці, руб .;

З доп - районний коефіцієнт, руб.;

З зі - відрахування по єдиному соціальному податку, руб .;

З аморт - вартість машинного часу, руб .;

З нр - накладні витрати (по адміністративно-господарському управлінню, утриманню будинків, охорони праці та ін.), Руб .;

З енер - витрати на електроенергію, руб.


4.3.1 Розрахунок витрат на матеріали для розробки проекту

Витрати на матеріали для проведення проектування наведені в таблиці 4.7

Таблиця 4.7 - Вартість матеріалів для розробки проекту.

Найменування матеріалів Одиниця виміру Ціна, руб. витрачається кількість Сума витрат, руб.
дискета Шт. 14 5 70
Компакт диск CD-R Шт. 15 1 15
Зошит, 48 аркушів. Шт. 12 1 12
Ручка кулькова Шт. 5 1 5
папір офісна упаковка 85 1 85
Картридж для принтера Шт. 120 1 120
РАЗОМ: 307

4.3.2 Розрахунок заробітної плати

Основна заробітна плата розраховується як:

З осн = З д1. Т1 + З Д2. Т 2, (4.4)

де З д1, З Д2 - денна зарплата керівника і інженера відповідно;

Т 1, Т 2 - витрати праці керівника і інженера.


Середня денна зарплата працівника розраховується за формулою:

де О м - місячний посадовий оклад працівника;

М - кількість місяців роботи протягом року (М = 11,2 при відпустці 24 дні);

R р - районний коефіцієнт;

Ф г - дійсний річний фонд робочого часу працівника.

Таблиця 5.8 - Розрахунок дійсного річного фонду робочого часу

Показники робочого часу число днів

Кількість неробочих днів

-вихідні

-святкова

103

7

Календарне число днів 365
планований відпустку 24
Невихід через хворобу 7
Дійсний фонд робочого часу Фг 224

У таблиці 4.9 представлені місячні посадові оклади працівників.

Таблиця 4.9 - Місячні посадові оклади

виконавці розряд Оклади, руб.

керівник

Інженер

15

12

2543

561

Користуючись таблицею 4.6, проведений облік робочого часу кожного з працівників. Результати представлені в таблиці 4.10. Згідно таблиці 4.6 керівник був зайнятий на розробці теми - 12 робочих днів, інженер - 71 робочих дня. Розрахунки, пов'язані з зарплатою, представлені в таблиці 4.11.

Таблиця 4.11 - Основна зарплата виконавців (ОЗП)

виконавець зайнятість Денна зарплата, руб. / День ОЗП, руб.
керівник 12 165,3 1983,6
Інженер 71 36,5 2591,5
Разом: 4575,1

Додаткова зарплата (ДЗП) становить 30% від ОЗП.

ДЗП = ОЗП. 0,3 = 4261,5. 0,3 = 1372,5 руб.

Відрахування на соціальні потреби (ОСН) включають (% від ЗПРК):

- пенсійний фонд 28%;

- соціальне страхування 4%;

- медичне страхування 3,6%;

- місцевий податок - транспортний 1%.

Таким чином,

ОСН = ЗПпк. 0,356 = 4261,5. 0,356 = 1628,7 руб.

Загальний фонд заробітної плати складе:

Фзп = ОЗП + ДЗП + ОСН = 4575,1 + 1372,5 + 1628,7 = 7576,3 руб.


4.3.3 Визначення витрат на машинний час

При розробці пристрою був використаний комп'ютер, на нього

розраховуються амортизаційні відрахування:

(4.5)

де Ц бал - балансова вартість j-го виду обладнання, руб. (12000руб.);

Н А - норма річних амортизаційних відрахувань (для комп'ютера Н A = 0,25);

g j - кількість одиниць j-го виду обладнання;

t pj - час роботи j-го виду обладнання, год;

Ф еф - ефективний фонд часу роботи обладнання, год.

Робота на комп'ютері проводилася при аналізі схем МКЦ (30 днів), оформленні звіту з переддипломної практики (12 днів), синтезі нормованих значень МКЦ для різних допустимих відхиленнях АЧХ (10 днів), перевірці синтезованих таблиць (4 дні), опрацювання питань безпеки життєдіяльності ( 5 днів), опрацювання питань економіки (5 дня), оформленні пояснювальної записки та графічного матеріалу (17 днів) по 3 години на день. Тобто в цілому час роботи склало 249 годин.

За формулою (4.5) отримуємо

рубля.


4.3.4. Розрахунок споживаної комп'ютером енергії

Витрати на споживану комп'ютером енергію рівні:

З енер = W × Т × S, (4.6)

де W - потужність комп'ютера, кВт;

Т - час роботи на комп'ютері, час;

S - тариф на електроенергію, S = 0,9 руб.

Підставляючи значення, отримаємо:

З енер = 0,3 × 249 × 0,9 = 67,23 руб.


4.3.5 Розрахунок витрат на накладні витрати

До статті «Накладні витрати» відносяться витрати на виробництво, управління і господарське обслуговування, які в рівній мірі стосуються всіх розробок, що проводяться в організації. Накладні витрати розраховуються в розмірі 20% від суми всіх прямих витрат на розробку, в нашому випадку вони становлять 1535,2 руб.


4.3.6 Складання кошторису витрат на проектування

Витрати на проектування наведені в таблиці 4.12.

Таблиця 4.12 - Витрати на розробку проекту

Найменування статті Витрати, руб.
Витрати на матеріали 307
Основна заробітна плата 4575,1
Додаткова зарплата 1372,5
Відрахування у позабюджетні фонди 1628,7
машинне час 244,9
Витрати на електроенергію 67,23
Накладні витрати 1535,2
РАЗОМ: 9834,5

4.4 Оцінка ефективності науково-дослідної роботи.

Результатом проведеної роботи є методика розрахунку, яка спрощує розрахунок надширокосмугових підсилювачів з МКЦ. Завдяки цій методиці зменшуються час і витрати на розрахунок підсилювачів, що в свою чергу призводить, до здешевлення цих підсилювачів.


5 Забезпечення безпеки життєдіяльності

5.1 Загальні положення

Безпека життєдіяльності - це система законодавчих, соціально-економічних, організаційних, технологічних, гігієнічних і лікувально-профілактичних заходів та засобів, що забезпечують безпеку, збереження здоров'я і працездатності людини в процесі праці (ГОСТ 12.0.002-80).

З розвитком техніки і широким впровадженням механізації та автоматизації виробничих процесів зменшується роль фізичної праці людини, однак, зростає роль розумового навантаження і виникає проблема нервового стомлення.

З метою попередження травматизму і професійних захворювань при впливі небезпечних і шкідливих виробничих факторів (ОВПФ) на підприємствах застосовуються заходи щодо їх попередження та усунення, а також зниження ступеня впливу на працюючих.

Для зниження впливу ОВПФ на розробника під час роботи в першу чергу необхідний їх ретельний аналіз.

Небезпечними називаються виробничі фактори, вплив яких на працюючого в певних умовах людини призводить до травми або іншого раптового погіршення здоров'я. Якщо ж виробничий фактор призводить до захворювання або зниження працездатності при тривалому впливі, то його вважають шкідливим (ГОСТ 12.0.003-74). Згідно ГОСТ 12.0.003-74 ССБТ '' Система стандартів безпеки праці. Небезпечні і шкідливі виробничі фактори. Класифікація '' ОВПФ підрозділяються на чотири групи:

- фізичні;

- хімічні;

- психофізіологічні;

- біологічні.

До фізичних ОВПФ відносяться:

· Підвищена запиленість і загазованість повітря робочої зони;

· Підвищена або знижена температура поверхонь обладнання або матеріалів;

· Підвищений рівень шуму вібрацій;

· Підвищений або понижений атмосферний тиск;

· При розробці, в процесі застосування ЕОМ - підвищене навантаження на органи зору;

· Недолік або відсутність освітлення та інше.

До небезпечних хімічних і шкідливих виробничих факторів відносяться хімічні речовини, які за характером впливу на організм людини поділяються на токсичні, дратівливі і інші. Проникати в організм людини вони можуть через шлунково-кишковий тракт, органи дихання, спітнілі покриви і слизову оболонку.

До біологічних ОВПФ відносяться мікроорганізми і продукти їх життєдіяльності.

До психофізіологічних ОВПФ відносяться фізичні (статичні та динамічні) і нервово-психологічні перевантаження: розумове перенапруження, монотонність праці, емоційні та інші перевантаження.

Крім небезпечних і шкідливих виробничих факторів також на умови праці людини сильно впливає його інтенсивність, тобто міра витрати людиною фізичної і розумової енергії в одиницю часу. Згідно ГОСТ12.1.005-76 встановлені наступні категорії робіт:

1. Легкі фізичні роботи (категорія I) - роботи, вироблені сидячи, стоячи або пов'язані з ходьбою, але не потребують систематичного фізичного напруження чи підняття і перенесення важких предметів; енерговитрати до 172 Дж / с;

2. Фізичні роботи середньої важкості (категорія II), при яких витрата енергії становить 172-232 Дж / с;

3. важкі фізичні роботи (категорія III), пов'язані з енерговитратами більше 293 Дж / с.

У розділі забезпечення безпеки життєдіяльності проводиться аналіз небезпечних і шкідливих факторів на стадії експлуатації автоматизованої системи централізованого дистанційного керування і контролю, а також виробничих факторів, пов'язаних з робочим місцем розробника.Крім того, описується інженерне рішення комплексу захисних заходів від виявлених небезпечних і шкідливих виробничих факторів.


5.2 Аналіз небезпечних і шкідливих виробничих факторів на етапі експлуатації та заходи щодо їх усунення

Об'єктом розробки є автоматизована система централізованого дистанційного керування і контролю для автоматичного радіопеленгатора АРП-75. Система виконана з використанням мікросхем, напругу живлення 5 В, при цьому не споживаються значні струми. Схемотехнічне рішення повністю виключає можливість ураження струмом користувача. В даному випадку ОВПФ, що впливають на обслуговуючий персонал в процесі експлуатації відносяться до групи фізичних і психофізіологічних.

Вплив електромагнітного випромінювання на організм користувача залежить тільки від потужності випромінюваного поля. Сам пристрій не несе такої небезпеки, тому заходи, пов'язані із запобіганням можливості ураження електромагнітним випромінюванням розглядатися не будуть.

Захист від психофізіологічних ОВПФ заснована на використанні індикаторних пристроїв, з яких інформація сприймається без напруги очей людини.

У нашому випадку управління і контроль радіопеленгатором проводиться з автоматизованого робочого місця змінного інженера, що представляє собою ПЕОМ. Таким чином, при експлуатації системи, що розробляється робоче місце змінного інженера мало, чим відрізняється від робочого місця розробника.

На закінчення слід зазначити, що в даному підрозділі виявлені всі ОВПФ на етапі експлуатації.


5.3 Аналіз небезпечних і шкідливих виробничих факторів, пов'язаних з робочим місцем розробника

5.3.1 Вплив небезпечних і шкідливих факторів на розробника

В даному підрозділі розглядаються питання, пов'язані з організацією робочого місця розробника відповідно до норм промислової санітарії, техніки безпеки, ергономіки, пожежної безпеки.

Робоче місце - це зона прикладання праці певного працівника або групи працівників. Організація робочого місця повинна відповідати вимогам безпеки, ергономіки.

Невиконання цих вимог може призвести до виробничої травми працівника. Неправильна організація праці призводить до передчасного стомлення через перенапруження окремих органів, нераціонального чергування рухів, їх монотонності. Неправильне колірне і архітектурне рішення інтер'єру викликає негативні емоції. Якщо на робочому місці не гарантована повна безпека, це також впливає на роботу людину. Комплекс умов, які оточують людину, або окремий елемент цього комплексу може стати причиною травматизму, професійних захворювань, зниження продуктивності праці. Безпека життєдіяльності людини полягає в тому, щоб забезпечити безпеку і нешкідливість в процесі праці, в тому, щоб сама робота не була важкою, стомлюючої, монотонної.

Раціональна організація робочого місця (РМ) враховує оптимальну планування, ступінь автоматизації, вибір робочої пози людини та ін.

Визначимо, з якими ОВПФ пов'язана робота на робочому місці відповідно до класифікації по ГОСТ 12.0.003-74 наведеної вище.

Можна виділити наступні ОВПФ, що впливають на розробника:

· Фізичні ОВПФ - шум обладнання, мікрокліматичні умови, освітленість;

· Психофізіологічні ОВПФ - фізичні (статичні, динамічні) і нервово-психологічні (розумове перенапруження, монотонність праці, емоційні перевантаження).

Розробник не схильний до дії хімічних і біологічних ОВПФ.

Вплив перерахованих вище несприятливих факторів може призвести до негативних для людини наслідків. Наприклад, тривалий вплив на людину несприятливих метеорологічних факторів різко погіршує самопочуття, знижує продуктивність праці і часто призводить до захворювань. Тривала дія шуму великої інтенсивності призводить до патологічного стану організму, до його стомлення. Втома може поступово перейти в глухоту і глухість, які виявляються через кілька років роботи. Інтенсивний шум викликає зміна серцево-судинної системи, що супроводжуються порушенням тонусу і ритму серцевих скорочень, змінюється кров'яний артеріальний тиск. Шум призводить до порушення нормальної роботи шлунка. Особливо страждає центральна нервова система.

За специфікою своєї роботи розробник схильний до дії нервово-психологічних навантажень. Монотонність праці, емоційні і розумові перевантаження зменшують його працездатність і продуктивність. Особливо страждає центральна нервова система.

Отже, згідно з ГОСТ 12.1.005-66 за ступенем фізичного тяжкості роботу інженера-розробника можна віднести до першої категорії складності, що включає в себе легкі фізичні роботи, тобто роботи, вироблені сидячи, стоячи або пов'язані з ходьбою, але не потребують систематичного фізичного напруження при піднятті і перенесенні вантажів. Енерговитрати до 162 Дж / с. Основними навантаженнями на організм є навантаження нервово-психічного характеру. У зв'язку з цим необхідно оберігати організм від перевтоми. Велике значення в роботі такого характеру має комплекс виробничої гімнастики, що знижує перевтома і втому.


5.3.2 Виробнича санітарія

Для продуктивної роботи розробника необхідно, щоб умови праці на його робочому місці відповідали психологічним, санітарно-гігієнічним вимогам безпеки праці.

Робочі місця проектуються з урахуванням усереднених антропометричних даних людини. При роботі інженера за столом, конструкції столу і стільця повинні забезпечувати оптимальне положення тіла людини. Відстань від підлоги до поверхні столу має становити 0.75 м, висота сидіння - 0.42 м, висота отвору для ніг - 0.6 м, глибина отвору - 0.5м. Природно, що дані значення усереднені і для різних людей вони будуть різні.

При плануванні промислових приміщень, необхідно дотримуватися норм корисної площі для працюючих і обсяг промислового приміщення. Обсяг приміщення, де знаходиться робоче місце розробника, становить 70 м 3, при цьому його розміри:

· Довжина 5 м;

· Ширина 4 м;

· Висота 3.5 м.

Виходячи з даних габаритів, площа приміщення дорівнює 20 м 2. У приміщенні обладнано 2 робочих місця, отже, на одного працівника припадає 10м 2 площі і 35 м 3 об'єму, що відповідає санітарним нормам СН 425-71, згідно з якими обсяг на одного працюючого повинен перевищувати 15 м 3, а площа 6 м 2.


5.3.3 Вимоги до освітлення робочого місця. Розрахунок природного та штучного освітлення

Значення освітлення в процесі життєдіяльності, і особливо у виробничій сфері - дуже велике. При тривалій роботі недостатня освітленість робочої зони призводить до ослаблення зорової активності і погіршення зору працюючого. Правильно виконана система освітлення має велике значення в зниженні виробничого травматизму, зменшуючи потенційну небезпеку багатьох виробничих факторів; створює нормальні умови для роботи органам зору і підвищує загальну працездатність організму.

Згідно санітарно-гігієнічним вимогам робоче місце інженера повинен освітлюватися природним і штучним освітленням.

Природне освітлення використовується в денний час доби. Джерелом світла є Сонце. Штучне освітлення необхідно в темний час доби або при недостатньому природному освітленні. Джерелами світла є лампи розжарювання.

Робоча зона або робоче місце висвітлюється в такій мірі, щоб можна було добре бачити процес роботи, не напружуючи зору, і щоб виключалося пряме попадання променів джерела світла в очі. Крім того, рівень освітлення визначається ступенем точності зорових робіт. Найменший розмір об'єкта розрізнення складає 0.5 - 1 мм. За нормами освітленості СНИП 11-4-79 і галузевими нормами, робота інженера-розробника відноситься до четвертого розряду зорової роботи. Для цього розряду рекомендується освітленість 200 лк.

Основним завданням світлотехнічних розрахунків є визначення необхідної площі світлових прорізів при природному освітленні і споживаної потужності освітлювальних приладів при штучному.

З огляду на, що в приміщенні площа віконного отвору складає близько 8 м 2, застосування одного бокового освітлення недостатньо для даного приміщення. Отже, в приміщенні необхідно використовувати штучне освітлення тільки в темний час доби.


5.3.4 Іонізуюче випромінювання

При роботі на ПЕОМ електронно-променева трубка монітора випускає ряд випромінювань: рентгенівське і бета-випромінювання, що йде з кінескопа. Бета-випромінювання виявляється лише в декількох сантиметрах від екрану, рентгенівське - в 20-30 см.

Межа опромінення категорії Б, згідно НРБ - 76187 складає 0.5 бер / рік.

Оцінимо дозу опромінення, яку повчає інженер за рік:

Д = Ф. (Е + М), (5.1)

де Е - природний фон, Е = 2 × 10 -5 бер / рік;

М - випромінювання від монітора, при роботі інженера з комп'ютером,

М = 6 × 10 -5 бер / годину;

Ф - річний фонд робочого часу, год;

Д = 260 × 8 × (2 × 10 -5 + 6 × 10 -5) = 0,166 бер / рік;

Тобто, доза опромінення інженер вийшла на порядок нижче встановлених норм.


5.3.5 Аналіз вимог, що пред'являються до рівнів шумів

Шум є одним з найбільш поширених у виробництві шкідливих факторів. Тривала дія шуму великої інтенсивності призводить до патологічного стану організму, до його стомлення. З фізіологічної точки зору шум розглядається як звук, який заважає розмовної мови і негативно впливає на здоров'я людини. У людини послаблюється увагу, страждає пам'ять. Все це призводить до зниження продуктивності праці.

Стандарт ГОСТ 12.1.028-80 "Шум. Визначення шумових характеристик джерел шуму в вербераціонном приміщенні. Технічний метод" поширюється на машини, технологічне обладнання та інші джерела шуму, які створюють в повітряному середовищі всі види шумів по ГОСТ 12.1.003-83. Шум на робочих місцях створюється працюючим обладнанням, а також проникає ззовні. Згідно ГОСТ 12.1.003-76 «Шум. Загальні вимоги безпеки »основною характеристикою шуму є рівень звукового тиску в активній смузі частот, який вираховується за формулою:

L = 20 lg (P / P 0) [дБ], (5.2)

де L - рівень звукового тиску, дБ;

Р - среднеквадратическая величина звукового тиску, Па;

Р 0 - гранична величина, що сприймається людським вухом, Па.

Р 0 = 2'10 -5 Па.

Значення гранично допустимих рівнів шуму для різних робочих місць наведемо в таблиці 5.1.

Таблиця 5.1 - Допустимі рівні звукового тиску і рівня звуку на робочих місцях.

робочі

місця

Рівні звукового тиску, дБ, в активній

смузі частот, Гц

рівні

звуку, дБ

63 125 250 500 1000 2000 4000 8000
(1) 71 61 54 49 45 42 40 38 50
(2) 79 70 63 58 55 52 50 49 60
(3) 83 74 68 63 60 57 55 54 65
(4) 94 87 82 78 75 73 71 70 80
(5) 99 92 86 83 80 78 76 74 85

(1) - приміщення конструкторських бюро, лабораторії для теоретичних робіт;

(2) - приміщення управлінь, робочі кімнати;

(3) - кабіни спостереження і дистанційного керування з мовної телефонним зв'язком, приміщення і ділянки тонкої збірки;

(4) - лабораторії для проведення експериментальних робіт;

(5) - постійні робочі місця та робочі зони у виробничих приміщеннях і на території підприємств.

Рівень шумів від комп'ютерів відповідає пункту 1 таблиці 5.1. В даному конкретному випадку його рівень відповідає нормі.


5.3.6 Мікроклімат

Велику увагу необхідно приділяти параметрам навколишнього середовища. Від температури, тиску і вологості залежать умови електробезпеки. Мікрокліматичні умови в приміщенні істотно позначаються на якості роботи і продуктивності праці, а також на здоров'я працюючих. Така деталь як пил, при тривалому впливі, може призвести до тяжких наслідків. Пил надає фіброгенное вплив на організм. При такому впливі в легенях відбувається розростання сполучної тканини, яка порушує нормальну будову та функціонування органів.

Найбільшою фіброгенной активністю володіють аерозолі конденсації з частинками розміром до 0.5 мкм, а також аерозолі дезінтеграції з розміром частинок до 5 мкм і більш за все частинки розміром 12 мкм, глибоко проникають і затримуються в легенях.

Джерелами пилу, що володіє найбільшою фіброгенной активністю, є пил деяких речовин, скловолокна, слюди і інші.

Ступінь небезпеки пилу також залежить від форми частинок, їх твердості, волокнистості, електрозаряженності тощо.

Шкідливість виробничого пилу обумовлена ​​її здатністю викликати професійні захворювання легень, в першу чергу пневмоконіози. Пневмоконіози викликає пил, що містить двоокис кремнію у вільному або зв'язаному стані, інші види виробничого пилу (вугільна, електрозварювальних, Талькова, слюдяная, ферритовая).

Виробнича пил подразнює вплив, може викликати професійні пилові бронхіти, пневмонії, астматичні pаніти, бронхіальну астму, знизити захисні властивості організму. Пилові бронхіти може викликати мінеральна пил (кваpцосодеpжащая, вугільна, вапняна, металева) і органічна пил (борошняна, зернова, пластмасова, бавовняна, волосяна, вовняна).

Потрапляють в організм людини хімічні речовини і пил призводять до порушення здоров'я, якщо їх кількість в повітрі перевищує певну для кожного речовини величину.

Згідно з вимогами санітарії в повітрі робочої зони виробничих приміщень встановлюють гранично допустимі концентрації (ГДК, мг / м3) на шкідливі речовини, затверджені Міністерством охорони здоров'я СРСР, перевищення яких не допускається.

Гранично-допустимі концентрації шкідливих речовин в повітрі наведені в ГОСТ 12.1.005-88. У цьому чинному нормативному документі описано близько 1500 токсичних речовин.

Під гранично-допустимої концентрацією (ГДК) шкідливих речовин в повітрі робочої зони розуміють концентрацію, яка при щоденній (крім вихідних днів) роботі протягом восьми годин або іншої тривалості (але не більше 41 години на тиждень) під час всього робочого стажу не може викликати захворювань.

Інтенсивність теплового опромінення (по ГОСТ 12.1.005-88) від нагрітих поверхонь технологічного устаткування, освітлювальних приладів, інсоляції не повинна перевищувати 35 Вт / м 2 при опроміненні 50 відсотків поверхні тіла і більше, 70 Вт / м 2 -при величиною опромінюваної поверхні від 25 до 50 відсотків і 100 Вт / м 2 - при опроміненні не більше 25 відсотків поверхні тіла. Інтенсивність теплового опромінення працюючих від відкритих джерел (нагрітий метал, скло, відкрите полум'я та ін.) Не повинна перевищувати 140 Вт / м 2 при цьому опроміненню не повинно піддаватися більше 25 відсотків поверхні тіла і обов'язковим є використання засобів індивідуального захисту, в тому числі коштів захисту обличчя та очей.

У таблиці 5.2 наведені мікрокліматичні впливу на робочому місці:

Таблиця 5.2 - Оптимальні і допустимі норми мікроклімату.

період року

Температура, ° С

Відносна вологість, % Швидкість руху повітря, м / с

оптимальна

Допустима на робочих місцях

оптимальна

допустима

Оптимальна, не більше

Допустима, не більше

Верхня Нижня

Пост.

Не піст.

Пост.

Не піст.
холодний

22 - 24

25

26

21

18

40 - 60

75

0,1

0,1

теплий

23 - 25

28

30

22

20

40 - 60

70

0,1

0,1

У приміщенні, де проводилася робота, немає джерел виробничого пилу. Температура підтримується в заданих в таблиці межах. Тому, прийняття додаткових заходів щодо створення сприятливих умов не потрібно.


5.3.7 Розрахунок повітрообміну в приміщенні

Розміри лабораторії, як зазначалося вище, становлять:

довжина 5 м; ширина 4 м; висота 3.5 м.

Виходячи з даних габаритів, площа приміщення дорівнює 20 мІ, а обсяг 70 мі. У приміщенні обладнано два робочих місця, на одного працівника припадає 10 мІ площі і 35 мі обсягу, що відповідає санітарним нормам СН 425-71, згідно з якими обсяг на одного працюючого повинен перевищувати 15 мі, а площа 6 м І. При відсутності забруднення повітря, вентиляція повинна забезпечити подачу зовнішнього повітря в кількості не менше 30 мі / год на кожного працюючого. Такий обмін повітря забезпечується природною вентиляцією за допомогою кватирок.

Виконаємо розрахунок повітрообміну, необхідний для видалення надлишкового тепла і очищення повітря від шкідливих парів. Потрібних повітрообмін в приміщенні визначається формулою 5.3:

(5.3)

де Q - потреба повітрообмін, мі / год;

g - кількість шкідливих речовин, що виділяються в повітря приміщення, л / год;

X - гранично допустима концентрація шкідливих речовин, в повітрі приміщення, л / мі;

Х n - гранично допустима концентрація шкідливих речовин, в зовнішньому повітрі, л / мі.

Крім того, можна розрахувати кратність повітрообміну n.

n-величина, що показує скільки разів протягом однієї години повітря повинен повністю змінитися.

n = Q / Q nom, (5.4)

де Q nom - обсяг приміщення, Q nom = 70 м 3.

У житлових і громадських приміщеннях постійним шкідливим виділенням є вуглекислий газ, інших шкідливих виділень немає.

Кількість вуглекислоти, що виділяється людиною при легкій праці, дорівнює 23 л / год, гранично допустима концентрація в повітрі приміщення 1 л / м 3, гранично допустима концентрація в зовнішньому повітрі 0.5 л / м 3.

Визначимо потреба повітрообмін за формулою при числі працюючих дорівнює двом:

Q = 23. 2 / (1-0.5) = 92 м 3 / год.

Потрібна кратність повітрообміну

n = 92/70 = 1.31 1 / ч.

Розрахунок повітрообміну для видалення надлишкового тепла здійснюється за формулою:

Q = L хат / (Gв. Св. Dt), (5.5)

де L хат - надлишкове тепло, ккал / год;

= 1.206 кг / м - питома теплоємність повітря;

Св = 0.24 ккал / кг • ° С - теплоємність повітря;

dt - різниця температур віддаленого і припливного повітря.

Величина dt при розрахунках вибирається залежно від теплонапряженности повітря - Lн:

Lн = L хат / Q nom (5.6)

Якщо більше 20 ккал / год, то dt = 8 ° C;

менше 20 ккал / год, то d t = 6 ° С.

Кількість надлишкового тепла визначимо за формулою

L хат = L ob + L os + L l + L r + L otd, (5.7)

де L ob - тепло від устаткування, ккал / год;

L os - тепло від системи освітлення, ккал / год;

L l - тепло, що виділяється людьми, ккал / год;

L r - тепло від сонячної радіації, ккал / год;

L otd -теплоотдача природним шляхом, ккал / ч.

Тепло від обладнання знайдемо за формулою:

L ob = 860. P ob. f, (5.8)

де P ob - номінальна потужність обладнання, Вт;

f - коефіцієнт передачі, f = 0.25.

L ob = 860. 1. 0.25 = 215 ккал / ч.

L os = 860. P os. a. b. cos (f), (5.9)

де P os - номінальна потужність освітлення, кВт;

a - коефіцієнт переведення електричної енергії в світлову,

a = 0,46;

b - коефіцієнт одночасної роботи ламп, b = 1;

cos (f) - коефіцієнт потужності, cos (f) = 0.3.

L os = 860. (0.04. 2).0.46. 1. 0.3 = 9,49 ккал / ч

L l = n. g, (5.10)

де n - кількість людей;

g - тепловиділення однієї людини, g = 50 ккал / ч.

L l = 2. 50 = 100 ккал / ч.

Lr = m. F. D os, (5.11)

де m - кількість вікон;

F - площа вікна, м 2;

D os - сонячна радіація, D os = 65 ккал / ч.

Lr = 1. 8. 65 = 520 ккал / ч.

Тепловіддачу природним шляхом можна прирівняти до Lr в зимову пору року і вважати рівною нулю в літній, тоді за формулою (6.13):

L хат = 215 + 9,49 + 100 + 520 = 844,49 ккал / ч.

= 844,49 / 70 = 12,06 ккал / ч, що менше 20, тоді dt = 6 ° C.

Підставляючи отримане значення в формулу (6.11), отримуємо значення потрібного повітрообміну для видалення надлишкового тепла:

Q = 844,49 / (1.206. 0.24. 6) = 486,28 м 3 / ч.

Таким чином, для видалення надлишкового тепла і очищення повітря від шкідливих парів слід застосовувати систему вентиляції, яка забезпечує необхідну подачу повітря Q = 486,28 м 3 / ч.


5.3.8 Ергономічний аналіз

Для створення сприятливих умов праці необхідно врахувати психофізичні особливості людини, на якого впливають планування робочого місця, облік зони діяльності рук оператора при розташуванні персонального комп'ютера.

Робоче місце, при виконанні дій в положенні сидячи повинно відповідати нормам ГОСТ 20.39.108 85 - «Вимоги по ергономіці, населеності і технічної естетики».

Визначимо вимоги до робочого місця: забезпечення можливості зручного виконання робіт, облік фізичної важкості праці, облік розмірів робочої зони, облік технологічних особливостей процесу виконання робіт. Параметра робочого місця оператора наведені в таблиці 6.4.

Таблиця 6.4 - Параметри робочого місця оператора.

N параметри Рекомендовані мм Фактичні, мм
1 Висота сидіння 450 450
2 Висота робочої поверхні 720 710
3 Ширина сидіння 500 450
4 Висота стінки сидіння 800 500
5 Висота простору для ніг 600 700
6 Розміри робочої поверхні 1600 × 900 1500 × 800
7 Висота ПК 620 - 800 750
8 Відстань від очей розробника до предмета 620 500
9 Відстань від екрана або предмета до краю стола 750 450

У робочій зоні необхідно виняток різких і рухливих тіней, відблисків. Робота оператора в основному пов'язана з розумовою працею, отже, повинні бути враховані і психологічні чинники. Вони враховують функції мозку, об'єктивні закономірності психологічної діяльності, а також психологічні властивості людини, пов'язані з процесом праці.

На будь-яку людину сприятливо впливає нормальний, здоровий клімат в колективі, від якого залежить емоційний стан працюючих.


5.3.9 Антропометричні показники

Велику роль у створенні сприятливих умов праці відіграє планування робочого місця, яка повинна відповідати умовам зручності виконання робіт, економії енергії і часу оператора, раціонального використання виробничих площ і зручності обслуговування пристроїв ЕОМ.

При плануванні робочого місця необхідно враховувати зони досяжності рук оператора при розташуванні дисплея, клавіатури, органів управління системи і периферійних пристроїв. Ці зони, встановлені на підставі антропометричних даних людського тіла, дають можливість раціонально розмістити як по горизонталі, так і по вертикалі всі елементи робочого місця.

Правильна організація робочого місця оператора ЕОМ передбачає також дотримання наступних параметрів:

· Висота пульта з клавіатурою 62-88 см (над рівнем підлоги);

· Висота екрану (над рівнем підлоги) 90-128 см;

· Відстань від екрана до краю столу 0-115 см;

· Нахил екрану від -15 0 до +20 0 до нормального його стану;

· Відстань від очей оператора до екрану має бути в межах від 40-80 см.

Робоче місце, на якому виконувалася дипломна робота, задовольняє перерахованим вище вимогам правильної організації робочого місця оператора ЕОМ.

До складу робочого місця входять персональний комп'ютер, монітор, клавіатура.

Органи управління, до яких відносяться клавіатура і маніпулятор "миша" ЕОМ розташовані в зоні досяжності, обмеженою довжиною руки, тобто 70 - 80 см. Таке розташування забезпечує рівномірне навантаження обох рук оператора.

До систем відображення інформації, на даному робочому місці, відносяться: монітор ЕОМ. Відеомонітор розташувався в зоні простору відображення інформації (+ 15 0 від нормальної лінії погляду), що забезпечує оптимальний зоровий пошук.

В результаті аналізу можна зробити висновок, що організація робочого місця, в загальному, забезпечує оптимальні умови роботи. Так як і інші умови роботи в приміщенні є задовільними (мікроклімат, освітлення і т.д.), про що писалося вище, то згідно ГОСТ 12.2.032-78.ССБТ дане робоче місце працівника можна вважати відповідним загальним ергономічним вимогам.


5.3.10 Режими роботи

Робота, яка виконується розробником, відноситься до розумової роботи. За ступенем фізичної тяжкості - до категорії легких робіт. Основне навантаження падає на центральну нервову систему. При проектуванні і організації оптимальних умов праці для програміста повинні бути дотримані умови, що дозволяють повноцінно працювати.

За СНиП 2.2.2.542-96 для забезпечення оптимальної працездатності і збереження здоров'я професійних користувачів, протягом робочої зміни повинні встановлюватися регламентовані перерви. Час регламентованих перерв протягом робочої зміни слід встановлювати в залежності від її тривалості, виду робіт і категорії трудової діяльності. Тривалість безперервної роботи з ВДТ без регламентованого перерви не повинна перевищувати 2-х годин. При 8-ми годинний робочій зміні і роботі на ВДТ і ПЕОМ регламентовані перерви слід встановлювати: для I категорії робіт через 2 години від початку робочої зміни і через кожні 2 години після обідньої перерви тривалістю 15 хвилин кожен.

За СНиП 2.2.2.542-96 з метою забезпечення вимог значень візуальних параметрів в межах оптимального діапазону, а також захисту від електромагнітних і електростатичних полів допускається застосування екранних фільтрів, спеціальних екранів і інших засобів індивідуального захисту, які пройшли випробування в акредитованих лабораторіях і мають відповідний гігієнічний сертифікат .

За СНиП 2.2.2.542-96 схеми розміщення робочих місць з ПЕОМ повинні враховувати відстані між робочими столами і видеомониторами (у напрямі тилу поверхні одного відеомонітора і екрану іншого відеомонітора) яке повинно бути не менше 2,0 метрів, а відстань між бічними поверхнями відеомонітора НЕ менше 1,2 метра. Робочі місця з ПЕОМ в залах електронно-обчислювальних машин або в приміщеннях з джерелами шкідливих виробничих факторів повинні розміщуватися в ізольованих кабінах з організованим повітрообміном.

Заходи з організації робочих місць полягають в наступному: необхідно замість канцелярських столів - спеціальний стіл з опорою для лівої руки, з місцем для розміщення текстів і записів в зоні оптимальної досяжності правої руки, з регульованою по висоті клавіатурою і екраном терміналу.

Заходи по зниження нервово-психологічної напруги і зменшення його шкідливого впливу: встановлення раціонального режиму праці та відпочинку, організація відпочинку в процесі роботи, професійний відбір. Необхідно ввести нормований 8 - годинний робочий день: перерва 20 хвилин кожні дві години.

Шляхи зниження несприятливих впливів на користувачів ЕОМ:

Для зменшення впливу магнітних і електричних полів необхідно купувати техніку, яка відповідає стандартам МЕК 950 (1991) видання 2-е, не виправлення / EN 60950 (1992). Або купувати спеціальні захисні фільтри для моніторів пройшли відповідну сертифікацію. Потрібно також проводити заземлення обладнання.

Для зменшення впливу мерехтіння екрану на зір, необхідно встановлювати монітори, що мають частоту оновлення екрану не менше 70 Гц.

Для поліпшення зорового сприйняття бажано, щоб мінімальний розмір зображення (pixel) на екрані не перевищував 0.28 мм. Рекомендується час від часу давати відпочинок очам, особливо при роботі з дрібними зображеннями.

Для зниження навантаження на кисті рук, слід використовувати спеціальні клавіатури, або підкладати підкладки під зап'ястя.

Для зниження стомлюваності м'язів кистей рук, при інтенсивній роботі за клавіатурою необхідно робити перерву з фізичними вправами для кистей.

Для зниження рівня шуму, слід купувати обладнання з мінімальними шумовими характеристиками, наприклад струменеві принтери при роботі випромінюють шуми потужністю 6,1 ВА при тиску звуку в безпосередній близькості 46 dB (А).


5.3.11 Оцінка умов праці

Під умовами праці розуміється сукупність факторів виробничого середовища, які впливають на здоров'я і працездатність людини в процесі праці.

Поняття важкості праці однаково можна застосувати як до розумової праці, так і до фізичної. Тяжкість людини, його здоров'я, життєдіяльність і відновлення робочої сили. Для розрахунку категорії тяжкості праці складається карта умов праці, проводиться інтегральна оцінка важкості праці. Карта умов праці дана в таблиці 5.5 і 5.6.

Інтегральна оцінка важкості праці

Іт = (хопров + х i × (6 - Хопра / (n - 1) × 6)) × 10, (5.12)

де хопров - фактор, який отримав найбільшу оцінку в балах;

х i - сума балів значущих біологічних факторів без хопров;

n - кількість виробничих факторів.

Таблиця 5.5 - Санітарно-гігієнічні фактори

найменування фактора Гранично допустимі значення величина фактора тривалість дії Бал з урахуванням людського дії
У абс. величиною бал мін од
Температура на робочому місці, ° С 20 - 23 20 - 22 1 30 0.625 0.625
Промисловий шум, дБ до 50 до 50 1 300 0.625 0.625
Іонізуюче опромінення, бер / рік 0.5 0.0828 1 300 0.625 0.625

Таблиця 6.6 - Психофізичні фактори.

Найменування фактора Елічіна фактора тривалість дії Бал з урахуванням дії
У абс. величиною бал хв * од
Фізичне навантаження До 150 ккал 1 300 0.625 0.625
Нервово-емоційна навантаження Проста, дії за індивідуальним планом 1 300 0.625 0.625
Рішення складних завдань, активний пошук інформації 1 300 0.625 0.625
Тривалість зосередженого спостереження До 50% загального часу 1 300 0.625 0.625

* 1 од = 480 хв.

За формулою 5.18 маємо:

Іт = (2.5 + (5 × 0,625 + 1.25) × (6 - 2.5) / (7 - 1) × 6) × 10 = 29.25

Визначаємо категорію по таблиці [43]. Індекс категорії тяжкості праці - 2. Ця категорія характеризується виконанням робіт в умовах, коли гранично-допустимі величини виробничих шкідливих, і небезпечних факторів не перевищують вимог нормативно-технічних документів. При цьому працездатність не порушується, відхилень в стані роботи не спостерігається протягом всього періоду трудової діяльності людини.

Аналіз всіх виявлених шкідливих чинників передбачає розробку заходів захисту. Для підтримання безпечних умов праці доцільно проводити такі заходи: щодня вологе прибирання приміщення, дотримання всіх правил техніки безпеки на персональному комп'ютері.


5.3.12 Пожежна профілактика

За вибухопожежної небезпеки приміщення і будівлі поділяються на категорії А, Б, В, Г, Д (ГОСТ12.1.004-91). Для використовуваного робочого місця встановлена ​​категорія пожежної небезпеки - В (пожежонебезпечна). Вона характеризується наявністю горючих і важко горючих рідин, твердих горючих і важко горючих речовин і матеріалів, речовин і матеріалів, здатних при взаємодії з водою, киснем або одне з одним тільки горіти за умови, що приміщення, в якому вони знаходяться, не відноситься до категорій А чи Б [43].

У блоках апаратури, що знаходиться в приміщенні дуже велика щільність розміщення елементів електронних схем. У безпосередній близькості розташовуються сполучні дроти, комутаційні кабелі. Однією з найбільш важливих завдань пожежної профілактики, є захист будівельних конструкцій від руйнування і забезпечення достатньої міцності в умовах впливу високих температур при пожежі.

Будівля, де знаходиться використовується для роботи приміщення, побудоване з вогнетривкого матеріалу - цегли і відноситься до будівель другого ступеня вогнестійкості. Наведемо можливі причини виникнення пожеж:

· Наявність твердих горючих речовин;

· Небезпечне перевантаження мереж, яка веде за собою сильний розігрів струмопровідних провідників і загоряння ізоляції;

· Різні короткі замикання;

· Пуск обладнання після ремонту.

Для попередження пожеж від коротких замикань, перевантажень необхідний правильний вибір монтаж і дотримання встановленого режиму експлуатації електричних мереж, дисплеїв і інших пристроїв.

Для попередження пожеж також необхідні наступні заходи:

· Протипожежний інструктаж;

· Дотримання протипожежних норм і правил при встановленні обладнання, освітлення;

· Правильна експлуатація обладнання;

· Правильне розміщення обладнання;

· Сучасний профілактичний огляд, ремонт і випробування обладнання.

Для гасіння пожеж можна застосовувати: спеціальні суміші вуглеводнів, вуглекислий газ, повітро-механічну піну.

У будівлі на видному місці, вивішений план евакуації при пожежі, а також пожежний щит з вогнегасниками і з іншим протипожежним обладнанням.


5.4 Інструкції з техніки безпеки

5.4.1 Електробезпека

Електричні установки, до яких відносяться ЕОМ і вимірювальна апаратура, представляють для людини велику потенційну небезпеку. В процесі експлуатації або при проведенні профілактичних робіт людина може торкнутися частин, що знаходяться під струмом.

Відповідно до класифікації приміщень з електробезпеки дипломний проект розроблявся в приміщенні без підвищеної небезпеки (клас 01 по ГОСТ 12.1.019-85), що характеризується наявністю наступних умов:

напруга мережі живлення 220 В, 50 Гц;

відносна вологість повітря не більше 75%;

середня температура не більше 35 ° С;

наявність дерев'яного покриття підлоги.

Гранично допустиме значення напруг дотиків і струмів встановлюються для шляхів струму від однієї руки до іншої і від руки до ніг. Гранично допустимі значення при нормальному (безаварійний) режимі електроустановки вказані в таблиці 6.7, і при аварійному режимі електроустановок напругою до 1000 В і частотою 50 Гц, не повинні перевищувати значень, зазначених в таблиці 6.8.

Таблиця 5.7 - Напруга дотику і струми

рід струму U, В не більше I, мА не більше
Змінний, 50 Гц 2,0 0,3
Змінний, 400 Гц 3,0 0,4
постійний 8,0 1,0

Примітка:

а) напруга дотику і струми наведені при тривалості впливу не більше 10 хвилин на добу і встановлені, виходячи з реакції відчуття;

б) напруга дотику і струми для осіб, які виконують роботи в умовах високих температур (вище 25 ° С) і вологості (відносна вологість понад 75%), повинні бути зменшені в три рази.

Таблиця 5.8 - Гранично допустимі значення напруг дотику і струмів при аварійному режимі

Тривалість дії, з нормована величина
U, B I, мА
Від 0,01 до 0,08 220 220
0,1 200 200
0,2 100 100
0,3 70 70
0,4 55 55
0,5 50 50
0,6 40 40
0,7 35 35
0,8 30 30
0,9 27 27
1,0 25 25
понад 1,0 12 12

Основними технічними способами і засобами захисту від ураження струмом є: захисне занулення; вирівнювання потенціалів; захисне заземлення; електричне поділ мережі; ізоляція струмоведучих частин; огороджувальні пристрої та інше.

У приміщенні використовуються для живлення приладів напруга 220 В змінного струму з частотою 50 Гц. Ця напруга небезпечно для життя, тому обов'язкові наступні заходи:

а) перед початком роботи переконається, що вимикачі, розетки закріплені і не мають оголених струмоведучих частин;

б) не включати в мережу комп'ютери та іншу оргтехніку зі знятими кришками;

в) забороняється залишати без нагляду включене в електромережу обладнання;

г) при виявленні несправності комп'ютера необхідно вимкнути його і відключити від мережі;

д) при виявленні несправностей або псування устаткування необхідно, не роблячи ніяких самостійних виправлень і нічого не розбираючи повідомити викладачеві або відповідальному за обладнання;

е) забороняється захаращувати робоче місце зайвими предметами;

ж) у разі нещасного випадку необхідно негайно вимкнути живлення електроустановки, викликати "ШВИДКУ ДОПОМОГУ" і надати потерпілому першу допомогу до прибуття лікаря;

з) подальше продовження роботи можливо тільки після усунення причини поразки електричним струмом;

і) після закінчення роботи відповідальний повинен перевірити обладнання, вимкнути всі прилади.


5.4.2 Надання першої допомоги при ураженні електричним струмом

При ураженні електричним струмом потерпілий у більшості випадків не може сам звільниться від впливу струму через мимовільного стиснення м'язів, важкої механічної травми або втрати свідомості. Тому необхідно, перш за все, звільнити потерпілого від дії струму (відключення відповідної частини електроустановки). Після звільнення потерпілого від дії струму необхідно приступити до надання першої допомоги:

а) якщо потерпілий прийшов до тями, його потрібно укласти на суху підстилку і накрити сухим одягом. Викликати лікаря. Не можна дозволяти йому рухатися, так як негативний вплив струму може проявитися не відразу;

б) якщо потерпілий без свідомості, але у нього стійке дихання і пульс, то його необхідно зручно укласти, забезпечити приплив свіжого повітря, постаратися привести до тями (бризнути в обличчя водою, піднести нашатирний спирт) і чекати лікаря. Ознаками настання клінічної смерті є: відсутність дихання, відсутність пульсу на сонних і стегнових артеріях, відсутність реакції зіниць на світло, сірий колір шкіри.

Заходи щодо пожвавлення проводять в наступному порядку:

а) відновлюють прохідність дихальних шляхів;

б) проводять штучне дихання методом "рот в рот" або "рот в ніс";

в) роблять непрямий масаж серця.

Надавати допомогу потрібно до прибуття лікаря.


5.4.3 Обов'язки користувача

При роботі на комп'ютері слід керуватися правилами техніки безпеки при роботі з електроустановками до 1000 В. Користувач повинен попередньо пройти вступний інструктаж і інструктаж на робочому місці. За невиконання вимог, що містяться в інструкції, мчить відповідальність в дисциплінарному порядку.

Дії перед початком роботи:

· Уважно огляньте робоче місце і приведіть його в порядок.

· Необхідні матеріали креслення розташуйте в зручному місці.

· Переконайтеся в наявності і підключенні захисного екрану.

Дії під час роботи:

· Підтримуйте на робочому місці чистоту і порядок.

· На робочому місці категорично забороняється палити.

· Не допускається завантажувати робоче місце сторонніми предметами.

· У разі виникнення аварії або ситуації, яка може призвести до аварії - знеструмити електроустановку.

· При виникненні несправності негайно відключити несправний пристрій від мережі шляхом виключення рубильника на робочому місці або загального рубильника.

При нещасному випадку необхідно надати долікарську допомогу потерпілому за такими методами і прийомами:

1) Покласти потерпілого на горизонтальну поверхню;

2) В разі втрати свідомості зробити штучне дихання шляхом динамічного продавлювання долонями на грудну клітку або шляхом вдихання "рот в рот";

3) Викликати службу швидкої допомоги.

Необхідно тримати вільними проходи між робочими місцями і прохід до силового рубильника.

Кожен працівник зобов'язаний знати, де знаходяться засоби пожежогасіння та вміти ними користуватися.

Дії після закінчення роботи:

а) Після закінчення роботи вимкнути всі пристрої, які мають незалежне живлення відповідно до інструкцій по експлуатації.

б) Навести порядок на робочому місці.

в) Невиконання вимог цієї інструкції є порушенням трудової дисципліни, і винні несуть відповідальність.


Список використаних джерел

1. Шварц Н.З. Лінійні транзисторні підсилювачі НВЧ. - М .: Сов. радіо, 1980. - 368 с.

2. Бабак Л.І., Пушкарьов В.П., Черкашин М.В. Розрахунок надширокосмугових НВЧ підсилювачів з диссипативними корректирующими ланцюгами // Вісті вузів. Сер. Радіоелектроніка. - 1996. - № 11. - С. 20 - 28.

3. Обіхвостов В.Д., Ільюшенка В.М., Дьячков О.М., Авдоченко Б.І., Покровський М.Ю., Бабак Л.І. Наносекундний високовольтний підсилювач з керованим посиленням // Зб. «Напівпровідникова електроніка в техніці зв'язку» / Под ред. І.Ф. Миколаївського. - М .: Радио и связь, 1990. - Вип. 28. - С. 41 - 50.

4. Бабак Л.І., Дьячков О.М. Проектування надширокосмугових підсилювачів на польових транзисторах // Радіотехніка. - 1988. - № 7. - С. 87 - 90.

5. Дьячков О.М., Бабак Л.І. Розрахунок сверхширокополосного підсилювального каскаду з заданими частотними та часовими характеристиками // Радіотехніка. - 1988. - № 10. - С. 17 - 18.

6. Авдоченко Б.І., Ільюшенка В.М., гібридні-інтегральні імпульсні підсилювачі // Прилади і техніка експерименту. - 1990. - № 6. - С. 102 - 104.

7. Авдоченко Б.І., Бабак Л.І., Обіхвостов В.Д. Транзисторний підсилювач імпульсів субнаносекундной діапазону з підвищеним вихідним напругою // Прилади і техніка експерименту. - 1989. - № 3. - С. 126 - 128.

8. Авдоченко Б.І., Ільюшенка В.М. Піко секундні підсилювальні модулі з підвищеним вихідним напругою // Прилади і техніка експерименту. - 1987. - № 2. - С. 126 - 129.

9. пикосекундной імпульсна техніка / В.Н. Ильюшенко, Б.І. Авдоченко, В.Ю. Баранов та ін .; Під ред. В.Н. Ильюшенко. - М .: Вища школа, 1993. - 368 с.

10. Жаворонков В.І., Ізгарін Л.Н., Шварц Н.З. Транзисторний підсилювач НВЧ з смугою пропускання 1 - 1000 МГц // Прилади і техніка експерименту. - 1972. - № 3. - С. 134 - 135.

11. Авдоченко Б.І., Ільюшенка В.М., Донських Л.П. Піко секундні підсилювальні модулі на транзисторах з затвором Шотки // Прилади і техніка експерименту. - 1986. - № 5. - С. 119 - 122.

12. Бабак Л.І., Покровський М.Ю., Дергунов С.А. Потужні надвисокочастотні транзисторні підсилювачі // Прилади і техніка експерименту. - 1986. - № 5. - С. 112 - 114.

13. Титов А.А. Широкосмуговий підсилювач потужності з автоматичним регулюванням споживаного струму // Прилади і техніка експерименту. - 1988. - № 3. - С. 126 - 127.

14. Нікіфоров В.В., Терентьєв С.Ю. Синтез ланцюгів корекції широкосмугових підсилювачів потужності із застосуванням методів нелінійного програмування // Зб. «Напівпровідникова електроніка в техніці зв'язку» / Под ред. І.Ф. Миколаївського. - М .: Радио и связь, 1986. - Вип. 26. - С. 136 - 144.

15. Титов А.А. Нелінійні спотворення в потужній широкосмугового підсилювальної ступені з автоматичним регулюванням споживаного струму // Вісті вузів. Сер. Радіоелектроніка. - 2001. - № 11. - С. 71 - 77.

16. Титов А.А. Потужний широкосмуговий підсилювач постійного струму // Прилади і техніка експерименту. - 1989. - № 3. - С. 120 - 121.

17. Титов А.А. Широкосмуговий підсилювач потужності // Прилади і техніка експерименту. - 1979. - №2. - С. 286.

18. Меліхов С.В., Титов А.А. Широкосмуговий підсилювач потужності з підвищеною лінійністю // Прилади і техніка експерименту. - 1988. - №3. - С. 124 - 125.

19. Меліхов С.В., Титов А.А. Широкосмуговий підсилювач середньої потужності з регульованим посиленням // Прилади і техніка експерименту. - 1989. - №5. - С. 166 - 167.

20. Дьячков О.М., Меліхов С.В., Титов А.А. Широкосмуговий підсилювач потужності для акустооптичних систем // Прилади і техніка експерименту. - 1991. - №2. - С. 111 - 112.

21. Титов А.А., Меліхов С.В., Донських Л.П. Широкосмуговий підсилювач з імпульсним харчуванням // Прилади і техніка експерименту. - 1992. - №1. - С. 122 - 123.

22. Титов А.А., Меліхов С.В. Широкосмуговий підсилювач потужності з системою захисту // Прилади і техніка експерименту. - 1993. - №2. - С. 105 - 107.

23. Титов А.А., Ільюшенка В.М., Авдоченко Б.І., Обіхвостов В.Д. Широкосмуговий підсилювач потужності для роботи на неузгоджену навантаження // Прилади і техніка експерименту. - 1996. - №2. - С. 68 - 69.

24. Титов А.А. Економічний надширокосмугових підсилювач потужності з захистом від перевантажень // Прилади і техніка експерименту. - 2002. - №. - С. -.

25. Титов А.А. Розрахунок межкаскадной коректує ланцюга многооктавного підсилювача потужності на польових транзисторах. // Радіотехніка. - 1989. - №12. - С. 30 -33.

26. Титов А.А. Розрахунок межкаскадной коректує ланцюга многооктавного транзисторного підсилювача потужності. // Радіотехніка. - 1987. - №1. - С. 29 - 31.

27. Титов А.А. Розрахунок дисипативної межкаскадной коректує ланцюга широкосмугового підсилювача потужності. // Радіотехніка. - 1989. - №2. - С. 88 - 89.

28. Брауде Г.З. Корекція телевізійних і імпульсних сигналів. // Зб. статей. - М .: Связь, 1967. - 245 с.

29. Лур'є О.Б. Підсилювачі відеочастоти. - М .: Сов. радіо, 1961. - 676 ​​с.

30. Титов А.А. Параметричний синтез широкосмугових підсилюючих каскадів з заданим нахилом амплітудно-частотної характеристики. // Вісті вузів. Сер. Радіоелектроніка. - 2002. - № - С.

31. Obregon J., Funck F., Borvot S. A 150 MHz - 16 GHz FET amplifier. // IEEE International solid-state Circuits Conference. - 1981, February. - P. 66 - 67.

32. Коваленко В.С., Хотунцев Ю.Л. Широкосмугове Межкаскадная узгодження СВЧ транзисторів в підсилювачах потужності. // Известия вузів СРСР. Сер. Радіоелектроніка. - 1976. - №11. - С. 43 - 46.

33. Дьяконов В.П., Адамов П.Г., Шляхтин А.Є. Імпульсний підсилювач на потужних польових GaAs-транзисторах з субнаносекундной часом встановлення. // Прилади і техніка експерименту. - 1985. - №5. - С. 111 - 112.

34. Бабак Л.І., Дергунов С.А. Розрахунок ланцюгів корекції надширокосмугових транзисторних підсилювачів потужності СВЧ. // В зб. «Радіотехнічні методи і засоби вимірювань». - Томськ: Изд-во ТГУ. - 1985. - С. 15 - 16.

35. Титов А.А. Параметричний синтез межкаскадной коректує ланцюга широкосмугового підсилювача потужності на польових транзисторах. // Радіотехніка. - 2002. - № 3 - С.

36. Титов А.А. Забезпечення підвищеного ККД в транзисторних підсилювачах потужності класу А // Зб. «Приймально-підсилювальні пристрої НВЧ» / Под ред. А.А. Кузьміна. - Томськ: Изд-во ТГУ. - 1985. - С. 110 - 113.

37. Грінберг Г.С. Могилевська Л.Я. Хотунцев Ю. Л. Чисельне моделювання нелінійних пристроїв на польових транзисторах з бар'єром Шоткі.- Електронна техніка. Серія СВЧ-техніка: Вип. 4 (458), 1993.- С. 18-22.

38. Мартинов М.М. Запровадження в MATLAB 6.-М .: Кудіц-образ.2002.-348с.

39. Бахтін Н.А., Шварц Н.З. Транзисторні підсилювачі НВЧ з диссипативними вирівнюючими ланцюгами. // Радіотехніка та електроніка. 1971. т.16. №8. С. 1401-1410.

40. Проектування радіопередавальних пристроїв із застосуванням ЕОМ / Под ред. О.В. Алексєєва. - М .: Радио и связь. - 1987. - 391с.

41. Нікіфоров В.В. Максимчук А.А. Визначення елементів еквівалентної схеми потужних МДП-транзисторів // Радіотехніка. - 1989. - №2. - С. 154 - 162.

42. Смирнов Г.В., Кодолова Л.І. Безпека життєдіяльності. - Томськ: ТУСУР. 2003.-79с.

43. Ланне А.А. Оптимальний синтез лінійних електронних схем.-М .: Связь.-1978.-334с.

44. Титов А.А. Григор'єв Д.А. Параметричний синтез межкаскадних коригувальних ланцюгів високочастотних підсилювачів потужності // Радіотехніка та електроніка. - 2003. - №4. - с.442-448.