.

Источник бесперебойного питания мощностью 65 Вт

Язык: русский
Формат: дипломна
Тип документа: Word Doc
0 5398
Скачать документ

«Утверждено»
РТ01.430127.001 ТЗ-ЛУ
“____” __________200 р.

Техническое задание
Источник бесперебойного питания
РТ01.430127.001 ТЗ

2006 г.

Техническое задание на разработку источника
бесперебойного питания.
1. Наименование.
“Источник бесперебойного питания”.
2.Технические требования.
2.1. Основные параметры.
Блок должен отвечать требованиям существующих технических требований (ТТ) и комплекта конструкторской документации (КД) РТ01.430127.001
Источник бесперебойного питания (далее ИБП) должен обеспечивать контроль параметров входного напряжения в границах, которые обеспечивают нормальную работу импульсного источника питания. Это обусловлено особенностями импульсных блоков питания, а именно широким диапазоном входных напряжений. Граница изменения напряжения на входе, при котором обеспечивается нормальная работа от сети ИБП, должна составлять:
• нижний порог – 30%;
• верхний порог + 20%.
ИБП должен обеспечивать контроль параметров на выходе при обеспечении питания от внешней сети и в режиме питания от батарей:
• контролировать выходное напряжение;
• контролировать уровень нагрузки.
Измерение параметров позволяет наблюдать за процессами, которые происходят в сети, своевременно реагировать на исчезновение напряжения или отход его величины от границ, превышение которых вызывает нарушение работы импульсных источников питания.
Так, как характеристики напряжения сети имеют определенные параметры, установленные стандартами (ГОСТ 3413-96), то напряжение питания ИБП должно отвечать величине 220В, и иметь отклонения напряжения и частоты, которые не превышают предельных значений.
Так, как мы рассчитываем источник бесперебойного питания, который можно было бы применять с разнообразной нагрузкой, предполагаемая выходная мощность будет составлять 600 Вт (типичный компьютер потребляет 350—400 Вт).
Так, как необходимо обеспечить время резервного питания, во время которого необходимо, например, выполнить возможный переход на питание от более энергоемкого источника (например, генератора), или завершение работы тех или иных устройств (выключение ПК), минимально необходимое время резервирования (резервного питания) должно быть не менее 5 мин., при 100% нагрузке.
Основные технические требования сводим в таблицу 2.1.
Основные технические требования. Таблица 2.1
№ Параметр Ед. измерения Величина параметра
1 Выходная мощность Вт 600
2 Входное/выходное напряжение Вольт 220/220
3 Входная частота Гц 50
4 Диапазон изменений входной частоты при работе от сети % +/-5
5 Диапазон изменений входного напряжения при работе от сети % +20/-30%
6 Диапазон стабилизации выходного напряжения при питании от батареи % +/- 1,5%
8 Время переключения на батарею, не меньше мс  0
9 Время резервирования (резервного питания) от батарей при 100% нагрузке, не меньше мин. 25
10 Время заряда батарей до уровня 90% от номинального, не больше ч 4

Дополнительные требования

1. Форма напряжения на выходе источника бесперебойного питания при питании от сети и при питании от батареи – синусоидальная.
2. Защита нагрузки от переходных процессов в источнике – автоматический обход.
3. Защита от перегрузки по току – автоматический выключатель.
4. Силовой вход – штепсельный разъем с вилкой IEC- 320 (10A).
5. Силовой выход – два гнезда IEC- 320 (10A).
6. Электромагнитная совместимость – EN55022 Class B.

2.2 Конструкторско-технические требования.
Установочные, присоединительные и габаритные размеры блока должны отвечать требованиям сборочного чертежа РТ01.436237.001 СБ.
Детали, которые используются для изготовления блока,
должны отвечать чертежам и требованиям стандарта
ОСТ 4Г0.070.014. Сборка блока должна выполняться
в соответствии с требованиями стандарта ОСТ 4Г0.070.015.
Все виды покрытия должны быть механически крепкими,
антикоррозийными, однородными, не иметь дефектов и
отвечать действительным нормативным документам (НД).
Монтаж блока должен выполняться в соответствии с НД
на монтаж, которые действительны на предприятии-производителе.
Корпус изделия – металлический, что обеспечивает защиту встроенных и вставных блоков от ударов и повреждений.
Выступающие и габаритные детали корпуса не должны иметь острых и травмирующих граней и поверхностей.
Защита от коррозии должна быть выполнена посредством применения гальванических и лакокрасочных покрытий и отвечать ГОСТ-9.014, ГОСТ-9.005 и ГОСТ-9.301.
Электрический монтаж не должен препятствовать доступу к размещаемым элементам.
Электромонтаж должен отвечать ГОСТ 23584, ГОСТ 23592, ГОСТ 23594, ГОСТ 23591, ГОСТ 23587

2.3. Требования стойкости к механическим и климатическим воздействиям.
Условия эксплуатации изделия отвечают категории расположения 4.2. за ГОСТ 15150-69.
Соответственно у ГОСТ 11478-88 изделие должно выдерживать следующие нормативные воздействия:
Прочность при транспортировке (в упакованном виде):
Ускорение 15g;
Длительность ударного импульса 11 мс;
Число ударов, не меньше 1000.
При отсутствии влияния агрессивных условий спроектированное изделие должно сохранять работоспособность в следующих условия эксплуатации:
– температура окружающего воздуха от 0 до +35 °С;
– относительная влажность воздуха до 95% при температуре +30 °С и более низких температурах, без конденсации влаги;
– атмосферное давление от 84 до 106,7 кПа (от 650 до 800 мм.рт.ст.), группа Р1 за ГОСТ 12997-84.
– вибрационные нагрузки в диапазоне частот от 10 до 50 Гц при амплитуде сдвига до 0,35 мм. Группа №2 за ГОСТ 12997-84, вибростойкое выполнение.
2.4. Эксплуатационные требования.
Требования по эксплуатации должны отвечать группе 1.1 УХЛ ГОСТ 8ГО.39.304-76.
2.5. Требования по надежности.
Изделие по своим конструктивным и техническим характеристикам должно относиться к контролируемым, возобновляемым техническим средствам и отвечать таким требованиям:
Вероятность безотказной работы на протяжении 1000 ч, не меньше 0,85.
Среднее время возобновления не больше 6 час.
Средняя наработка на отказ не меньше 5000 час.
3. Требования по дизайну.
Требования к цвету окрашенных поверхностей и лакокрасочных материалов соответственно к ГОСТ 9.032-76 та ГОСТ 9.104-79 .
4. Требования к условиям транспортировки.
Упаковка должна обеспечивать сохранение изделия при транспортировке всеми видами транспорта на любые расстояния.
5. Требования по безопасности изделия.
Блок не должен быть источником пожара, отравляющих газов, как при исправной работе, так и в случаях отказа.
Возникновение отказа не должно производить к прекращению электропитания других систем, подключенных к общей электросети.
6. Требования по стандартизации и унификации.
Разработка прибора должна проводиться с учетом максимального использования унифицированных и стандартизировали деталей и узлов. Коэффициент применения на уровне деталей не менее 50 %.
7. Требования к технологичности конструкции.
Разработка элементов конструкций изделия должна проводиться с максимальным использованием прогрессивных технологических методов изготовления и обработки, типичных технологических процессов согласно ЕСТП.

Содержание
ВСТУПЛЕНИЕ 4
Раздел 1. Техническая часть 7
1.1. Обоснование обеспечения условий ТЗ 7
1.2. Обзор аналогов изделия 8
1.3. Описание структурной схемы 9
1.3.1. Обзор и анализ структурных схем систем бесперебойного питания 9
– ИБП резервного типа (Off-Line или standby) 10
– линейно-интерактивный ИБП (Line-Interactive) 11
– ИБП с двойным преобразованием напряжения (On-Line) 12
1.3.2. Описание структурной схемы источника бесперебойного питания 14
1.4. Описание схемы электрической принципиальной 18
1.4.1. Зарядное устройство 18
1.4.2. Преобразователь постоянного напряжения 20
1.4.3. Стабилизатор напряжения 300В 22
1.4.4. Выходной инвертор 23
1.4.5. Схема байпаса 23
1.4.6. Узел управления 24
1.5. Разработка и расчет узлов схемы электрической принципиальной 26
1.5.1. Электрический расчет схемы зарядного устройства 26
1.5.2. Электрический расчет схемы импульсного стабилизатора напряжения 41
1.5.3. Электрический расчет входного и выходного фильтров 52
1.6. Обоснование выбора элементов схемы 60
1.6.1. Выбор резисторов 61
1.6.2. Выбор конденсаторов 65
1.6.3. Выбор индуктивностей и трансформаторов 69
1.6.4. Выбор активных элементов 70
1.7. Расчет печатной платы 72
1.7.1. Расчет площади печатной платы 72
1.7.2. Расчет параметров металлизированных отверстий 74
1.7.3. Расчет ширины печатных проводников 77

1.8. Тепловой расчет 78
1.9. Расчет надежности устройства 80

Раздел 2. Экономический расчет 84
2.1. Анализ ринка 84
2.2. Расчет уровня яркости 85
2.2.1. Основные технические параметры устройства 85
2.2.2. Определение важности показателей 85
2.3. Расчет себестоимости устройства 91
2.3.1. Расчет расходов на закупку материалов 92
2.3.2. Расчет расходов на покупные изделия и полуфабрикаты 93
2.3.3. Расчет основной заработной платы 96
2.3.4. Дополнительная зарплата работников 97
2.3.5. Начисление заработной платы 97
2.3.6. Общепроизводственные расходы 97
2.3.7. Административные расходы 98
2.3.8. Расходы на сбыт 98
2.4. Определение цены изделия 99
2.4.1. Нижняя граница цены 99
2.4.2. Верхняя граница цены 100
2.4.3. Договорная цена 101
2.4.4. Определение объема производства продукции 101
Раздел 3. Охрана труда 104
3.1. Анализ вредных и опасных производственных факторов 104
3.2. Характеристика параметров рабочего помещения 105
3.3. Расчет естественного освещения 107
3.4. Расчет искусственного освещения 110
3.5. Оценка санитарных норм условий труда при пайке 112
3.6. Электробезопасность 113
3.7. Пожарная безопасность помещения 114
Выводы 118
Список литературы 119

Вступ.

В даний час спостерігається збільшення потреби у високошвидкісних центрах обробки даних, системах телекомунікаційного зв’язку в реальному масштабі часу і застосуванні систем з безперервним автоматичним технологічним процесом. Зростання потреби в такому устаткуванні поряд із забезпеченням великою кількістю різноманітних можливостей висуває вимоги до їхніх джерел електроживлення.
Незважаючи на те, що при генерації електроенергії сигнал має чудову форму, у той момент, коли електроживлення досягає споживача, його якість далека від ідеального. Більшість типів перекручувань неприпустимі, наприклад, значні провали напруги і коливання частоти, що можуть призвести до непоправних втрат, викликаних ушкодженням устаткування в сполученні c неможливістю його подальшого використання по призначенню. Звичайно ж фінансові наслідки цього можуть бути просто страшними, впливаючи не тільки на поточну роботу, але, що є серйознішим, і на розвиток бізнесу в майбутньому.
При проектуванні радіоелектронної апаратури, одним з основних критеріїв економічності є зниження споживаної пристроєм потужності (зокрема, застосування нових технологій дозволило скоротити на кілька порядків споживання енергії побутовою апаратурою в порівнянні навіть з десятком років тому).
За минулі більш ніж 100 років від моменту появи першого електронного пристрою (радіо А.С.Попова) до наших днів змінилось кілька поколінь електронних пристроїв, що мають принципові відмінності по функціональних можливостях, типу застосовуваної елементної бази, конструктивно-технічному рішенню і т.д. Це рівною мірою відноситься до радіоелектронної апаратури побутового призначення, так і системам керування складними технічними об’єктами, такими як повітряні лайнери, космічні апарати та ін. Однак кожен вид електронних засобів, будь це комп’ютер, схема керування роботою системи життєзабезпечення, програвач компакт дисків чи радіолокаційна станція всі вони мають пристрій який забезпечує електроживленням всіх елементів (електронних ламп, транзисторів, мікросхем), пристроїв які входять до тієї чи іншої системи. Отже наявність джерела живлення в будь-якому пристрої річ цілком очевидна і вимоги до нього досить великі, адже від його якісної роботи залежить робота пристрою в цілому. Особливу увагу на живлення стали звертати при побудові складних цифрових пристроїв (персональний комп’ютер чи будь-яка інша мікропроцесорна техніки) де виникла потреба забезпечення цих пристроїв безперервним і найголовніше – якісним живленням. Пропадання напруги для пристроїв цього класу може бути фатальним: медицинські системи життєзабезпечення потребують постійної роботи комплексу пристроїв, і вимоги до їх живлення дуже суворі; системи банківського захисту і охоронні системи; системи зв’язку і передачі інформації.
При створенні електронного пристрою окремого класу і призначення (електронно-обчислювальні машини, медична і побутова електронна техніка, засоби автоматизації) чи джерело системи забезпечення гарантованого живлення можуть бути підібрані з тих, які серійно випускаються промисловістю. У деяких країнах існують фірми, що спеціалізуються на промисловому випуску Джерел безперервного живлення, і споживач має можливість вибрати той, котрий йому найбільше підходить. Однак, якщо по в експлуатаційному, конструкторському чи іншому розуміннях джерела безперебійного живлення, що випускаються серійно, не задовольняють потреб споживача, необхідно розробити новий, з урахуванням усіх правил і обмежень, специфічних для цього виду.
Темою даного проекту є розробка джерела безперервного живлення яке б було універсальним. Універсальність його заключається в тому, що він би міг використовуватись в будь-якій апаратурі потужністю до 600 Вт починаючи з персонального комп’ютера і закінчуючи медичною апаратурою. Причина побудови джерела – це можливість його використання в будь-якій апаратурі, для якої є важливим фактором мати саме синусоїдальну напругу, напругу яка б при роботі джерела від мережі чи від внутрішніх батарей немала б провалів напруги при переході роботи з одного в інше.

Розділ 1. Технічна частина.

1.1. Обґрунтування забезпечення умов ТЗ.

Виходячи з призначення проектованого пристрою і специфіки області його застосування розглянемо основні критерії, згідно яким буде вестися подальша розробка.
Отже, до основних критеріїв розробки джерела безперебійного живлення варто віднести надійність і стійкість до зовнішніх впливів (зокрема до вібраційних і ударних навантажень).
Для підвищення надійності блоку, при його проектуванні, пропонується:
– забезпечити легкі електричні, теплові робочі режими детелей та матеріалів конструкції, їх правильний вибір;
– забезпечити надійний захист від зовнішніх та внутрішніх дестабілізуючих факторів;
– широко використовувати ІМС, а також стандартні компоненти;
– забезпечити ремонтоздатність виробу, використавши функціонально-вузловий метод конструювання.
На ранній стадії процес проектування заключатися в постійній реорганізації системи з підбором технології електроживлення. Перерахуємо фактори, що впливають на цей етап:
– вартість;
– маса та розміри;
– коефіцієнт корисної дії блока живлення;
– вхідна напруга;
– термін дії акумуляторної батареї;
– необхідна якість вихідної напруги;
– час, необхідний для виходу продукції на ринок.
З метою забезпечення естетичних та ергономічних показників пропонується використовувати сучасний дизайн.
Для забезпечення заданих кліматичних та механічних вимог пропонується використати елементну базку та матеріали, враховуючи граничні зовнішні впливи, забезпечити при конструюванні та проектуванні їх захист від зовнішніх впливів, які негативно впливають на працездатність виробу.

1.2. Огляд аналогів виробу.

Одним із аналогів нашого виробу є ДБЖ PW5125RM та PW5115RM виробництва фірми Powerware. Віни також призначені для кріплення в серверну стійку та мають вихідну потужність 1000ВА. Інші технічні характеристики можна привести в вигляді таблиці.
Характеристики ДБЖ. Таблиця 1.2.1.
Параметри PW5125RM PW5115RM
Вихідна потужність (ВА/Вт) 1000/900 1000/670
Габаритні розміри (мм) 432*494*89 440*450*58
Маса (кг) 27 20
Номінальна вихідна напруга (В) 220-240 220-240
Можливий діапазон вхідної напруги (В) 166-276 175-250
Робоча частота (Гц) 50/60 50/60
Номінальна вхідна напруга (В) 220-240 220-240
ККД (%) 93 90
Індикація параметрів Світлодіоди Світло діоди
Комунікаційний порт RS232 RS-232
Робочий діапазон температур 0 – 40 С0 0-40 С0
Величина шуму (дБ) Не більше 50 Не більше 45
Час роботи при максимальному навантаженні (хв.) 7 5

Дані ДБЖ мають хороші параметри та високу ціну. Туму виникає необхідність у дешевих і надійних ДБЖ. В дипломному проекті проведено розробку саму такого пристрою.

1.3. Опис структурної схеми.

1.3.1. Огляд і аналіз структурних схем систем
безпребійного живлення.

Джерело безперебійного живлення – автоматичний пристрій, що забезпечує нормальне живлення навантаження при повному зникненні струму з зовнішньої електромережі в результаті аварії або неприпустимо високому відхиленні параметрів напруги в мережі від номінальних значень і використовує для аварійного живлення навантаження енергію акумуляторних батарей.
Розглянемо декілька основних типів побудови структурних схем ДБЖ:
1. ДБЖ резервного типу.
2. Лінійно-інтерактивне ДБЖ.
3. ДБЖ з подвійним перетворенням енергії.

ДБЖ резервного типу (Off-Line або standby)

Рис. 1.3.1. ДБЖ типу Off-Line.

Джерело безперебійного живлення, виконане за схемою з комутуючим пристроєм, що у нормальному режимі роботи забезпечує підключення навантаження безпосередньо до зовнішньої електромережі, а в аварійному переводить її на живлення від акумуляторних батарей. Перевагою ДБЖ резервного типу є його простота і невисока вартість, а недоліком – ненульовий час перемикання (~4 мс) на живлення від акумуляторів та більш інтенсивна їхня експлуатація, тому що джерело переводиться в аварійний режим при будь-яких несправностях в електромережі.
ДБЖ резервного типу, як правило, мають невелику потужність і застосовуються для забезпечення гарантованого електроживлення окремих пристроїв (персональних комп’ютерів, робочих станцій, офісного встаткування) у регіонах з гарною якістю електричної мережі.

Лінійно-інтерактивне (Line-Interactive) .

Джерело безперебійного живлення, виконане за схемою з комутуючим пристроєм (Off-Line), доповненої стабілізатором вхідної напруги на основі автотрансформатора з перемикаючими обмотками.

Рис. 1.3.2. ДБЖ типу Line-Interactive.

Основна перевага лінійно-інтерактивного ДБЖ у порівнянні із джерелом резервного типу полягає в тому, що воно здатне забезпечити нормальне живлення навантаження при підвищеній або зниженій напрузі електромережі (найпоширеніший вид несправностей у вітчизняних лініях електропостачання) без переходу в аварійний режим. У підсумку продовжується термін служби акумуляторних батарей. Недоліком лінійно-інтерактивної схеми є ненульовий час перемикання (~4 мс) навантаження на живлення від батарей.
По ефективності лінійно-інтерактивні ДБЖ займають проміжне положення між простими й відносно дешевими резервними джерелами (Off-Line) і високоефективними, але і дорожчими джерелами із подвійним перетворенням енергії (On-Line). Як правило, лінійно-інтерактивні ДБЖ застосовують для забезпечення гарантованого живлення персональних комп’ютерів, робочих станцій, файлових серверів, вузлів локальних обчислювальних мереж й офісного встаткування. Автоматичний регулятор напруги, побудований на основі автотрансформатора з перемикаючими обмотками. Застосовується в ДБЖ, зібраних за лінійно-інтерактивною схемою, для ступінчатого коректування вхідної напруги убік його підвищення. Число обмоток регулятора визначає діапазон вхідних напруг, при яких ДБЖ забезпечує нормальне живлення навантаження без переходу в аварійний режим роботи. В ДБЖ такої структури всередньому такий діапазон припустимої зміни вхідної напруги становить від -20% до +20% від номінального значення 220.

ДБЖ з подвійним перетворенням енергії (On-Line)

Джерело безперебійного живлення, в якому вхідна змінна напруга спочатку перетворюється випрямлячем у постійну, а потім за допомогою інвертора знову в змінну – є джерелом з подвійним перетворенням енергії (On-Line). Акумуляторна батарея постійно підключена до виходу випрямляча і входу інвертора і живить останній в аварійному режимі.

Рис. 1.3.1. ДБЖ типу On-Line.

Така схема побудови ДБЖ дозволяє забезпечити практично ідеальне живлення навантаження при будь-яких неполадках у мережі (включаючи фільтрацію високовольтних імпульсів та електромагнітних завад) і характеризується нульовим часом перемикання в аварійний режим без виникнення перехідних процесів на виході пристрою.
До недоліків схеми з подвійним перетворенням енергії варто віднести її порівняльно велику складність, більш високу вартість.
ДБЖ типу On-Line застосовують у тих випадках, коли за тих або інших причинах потрібні підвищені вимоги до якості електроживлення навантаження, якими можуть бути вузли локальних обчислювальних мереж (мережне встаткування, файлові сервери, робочі станції, персональні комп’ютери), устаткування обчислювальних залів, системи керування технологічним процесом.
За схемою з подвійним перетворенням (On-Line) побудовані, наприклад, моделі PW5125RM компанії Powerware. Вони оснащені плавним стабілізатором вхідної напруги, завдяки якому діапазон припустимих значень вхідної напруги, при яких джерело не переходить на живлення від батарей, становить 166 … 276В.
В таких схемах присутній режим Bypass, живлення навантаження відфільтрованою напругою електромережі в обхід основної схеми ДБЖ. Перемикання в режим Bypass, підтримуваний внутрішньою схемою ДБЖ або спеціальним зовнішнім модулем, може виконуватися автоматично або вручну. ДБЖ, що має відповідну вбудовану схему, автоматично переходить у режим Bypass по команді пристрою керування при перевантаженні вихідних ланцюгів або при виявленні несправності в важливих вузлах. У такий спосіб навантаження захищається не тільки від збоїв у живильній електромережі, але й від неполадок у самому ДБЖ. Можливість ручного включення режиму Bypass передбачається на випадок проведення профілактичного обслуговування ДБЖ або заміни його вузлів без відключення навантаження.
Оскільки, як видно з вище сказаного, схема типу Off-Line є найбільш простою та дешевою, то і розроблюваний у даному дипломному проекті пристрій забезпечення безперебійного живлення теж побудований за цим принципом. Проте, вдосконалення функціональної схеми та характеристик дозволить мати більш затребуваний та конкурентно-спроможний виріб з кращими параметрами експлуатації і меншою ціною, ніж аналоги.

1.3.2. Опис структурної схеми джерела безперебійного живлення.

Структурна схема джерела безперебійного живлення представлена в графічній частині на аркуші РТ01.430127.001 Э1.
Побудова систем безперебійного живлення залежить від вирішуваними ними задач. В деяких випадках необхідно якнайменший час переключення навантаження на живлення від АБ чи навпаки. В інших потрібно забезпечити довготривалу роботу від АБ, при цьому час переключення не являється критичною величиною. Тобто, можна сказати, що для кожного конкретного випадку потрібно вирішувати іншу технічну задачу.
Розроблюваний блок для забезпечення безперервного живлення різноманітних пристроїв (серверів, персональних комп’ютерів, модемів та ін.) стабілізованою напругою 220В, 50Гц.
Система призначена для живлення пристроїв, що мають імпульсні джерела живлення. Це дозволяє зменшити вимоги щодо розробки нашого приладу, так як імпульсні джерела живлення здатні працювати в мережі ± 20% від нормального значення. Ще однією перевагою є здатність їх працювати від мережі, що мають не синусоїдальну характеристику напруги (апроксимована синусоїда, квазі синусоїда).
Розглянемо основні блоки, що входять до складу пристрою:
1. Пристрій комутацій.
2. Мережевий фільтр.
3. Зарядний пристрій.
4. Акумуляторна батарея.
5. Перетворювач постійної напруги в постійну.
6. Стабілізатор постійної напруги.
7. Перетворювач постійної напруги в змінну.
8. Пристрій комутацій байпас.
9. Датчик струму.
10. Вихідний фільтр.
11. Датчик температури.
12. Інтерфейс.
13. Пристрій індикації.
14. Пристрій керування роботою ДБЖ.

Для забезпечення роботи та функціонування всіх частин ДБЖ, необхідна ланка, котра здійснювала б зв’язок між всіма цими частинами. Можна розглянути декілька видів таких схем :
1. Аналогові системи, операції регулювання в яких здійснюються шляхом порівняння, підсилення, перетворення аналогових сигналів. Похибка установки параметрів в такій системі сильно залежить від параметрів активних і пасивних елементів схеми. Такі системи використовуються, в основному в недорогих пристроях.
2. Цифрові системи, операції керування проводяться над цифровими величинами, отриманими із аналогових сигналів шляхом оцифровування аналого-цифровими перетворювачами (АЦП). Точність таких систем набагато вища за рахунок використання математичного апарату числення.
3. Комбіновані, операції керування та регулювання в яких виконуються або аналоговими, або цифровими пристроями.
В нашому випадку система керування роботою ДБЖ побудована на мікроконтролері ATTiny26. Він представляє собою високопродуктивний контролер з функціями багатоканального аналого-цифрового перетворювача. Ввід та вивід інформації в МК може здійснюватись як в аналоговому так і в цифровому вигляді. Використовування новітніх розробок, що містять в своєму складі МК, дозволяє набагато спростити схему. Мікроконтролер управляє роботою як схеми управління так і роботою всього пристрою.
Схема управління здійснює підключення ДБЖ до мережі, подаючи відповідну команду включення на пристрій комутацій, здійснює управління переключенням навантаження на живлення від мережі чи від АБ, слідкує за напругою на АБ. Якщо напруга на АБ стає меншою за 10,5В, то здійснюється аварійне відключення ДБЖ. Аварійне відключення здійснюється також, коли температура навколишнього середовища виходить за межі допустимої. Для вимірювання температури використовується датчик температури. На пристрій управління роботою ДБЖ поступає інформацію величини напруги в мережі. Обробляючи цю інформацію МК виробляє відповідні сигнали управління для інших вузлів, складових блоку.
Для вимірювання вихідної потужності використовується датчик струму. Якщо через датчик протікає струм більший допустимого, то схема управління відключає навантаження. Це забезпечує захист від виходу з ладу пристрою перетворення постійної напруги в змінну.
Особливо велике значення в ДБЖ має наявність зв’язку з ПК. Це дозволяє оператору (адміністратору) слідкувати за станом мережі, АБ та всієї роботи ДБЖ. В даному випадку використовується стандартний інтерфейс зв’язку МК та ПК – RS-232. Це дозволяє здійснювати дистанційний моніторинг ДБЖ та безпечне завершення роботи ПК при аварії чи довготривалій відсутності напруги в мережі.
Вхідна напруга 220В, 50Гц поступає через пристрій комутацій та мережевий фільтр на зарядний пристрій та пристрій та пристрій комутації бай пас.
Мережевий фільтр призначений для запобіганню попаданню завад, що виникають при роботі ДБЖ в мережу, тобто захисту споживачів від електромагнітних завад.
Зарядний пристрій забезпечує зарядку АБ при наявності напруги мережі, тобто при нормальній роботі ДБЖ, забезпечуючи тим самим постійну готовність до роботи ДБЖ в автономному режимі. Пристрій перетворює напругу мережі у стабілізовану постійну напругу. Величина напруги заряду постійно контролюється МК. Це тим самим дозволяє правильно експлуатувати батареї. Досить велика вихідна потужність зарядного пристрою дає плюс при роботі ДБЖ з значно заниженою вхідною напругою пристрою, що знаходиться в діапазоні від 90В до 185В. При такій вхідній напрузі частина вихідної потужності джерела забезпечується роботою зарядного пристрою, що набагато подовжує роботу навантаження під час несправностей в мережі.
Перетворювач постійної напруги в постійну виконує роль перетворювача постійної напруги 120В в постійну 200В. Даний пристрій побудований по схемі імпульсного перетворювача з ШІМ. Напруга на його виході постійна, але не стабілізована, тобто залежить від зміни вхідної напруги. Для стабілізації використовується стабілізатор постійної напруги. Стабілізатор побудований по схемі однотактного імпульсного підвищуючого стабілізатора. Напруга на акумуляторі змінюється в межах 10,5…13,8В, а вихідна ДБЖ повинна залишатись стабільною.
Перетворювач постійної напруги в змінну здійснює формування вихідної стабілізованої напруги 220В, 50Гц. Управління та синхронізацію даного пристрою з мережею здійснює пристрій керування ДБЖ.
Вихідний фільтр служить фільтрації електромагнітних завад та запобіганню їх попаданню навантаження.
Алгоритм роботи ДБЖ приведений в графічній частині проекту.

1.4. Опис схеми електричної принципової.

Схема електрична принципова представлена в графічній частині дипломного проекту на аркуші РТ01.430127.001Э3.
Відповідно до структурної схеми, джерело безперебійного живлення складається з кількох функціональних вузлів. Розглянемо кожен з них окремо.

1. Зарядний пристрій

Зарядний пристрій побудований по однотактній зворотньоходовій схемі перетворення енергії.
Управляючою мікросхемою є IMS UC3842 фірми Fairchild. Функціональна схема IMS UC3842 приведена на рис. 1.4.1. Принцип роботи заклечається в наступному: на діодний VD1 подається змінна напруга мережі 220В. Після VD1 на згладжуючому конденсаторі маємо постійну напругу 306В. Початковий запуск роботи IMS VC2 відбувається через резистор R41. Далі при нормальному режимі роботи DA1 живиться від додаткової обмотки W3 трансформатора Т2. Напруга знята з W3 випрямляється діодом VD8 та згладжується ємнісним фільтром побудованому на конденсаторах С24, С25. Величина напруги живлення IMS складає 12В.
Після подачі живлення на 8 виводі DA2 встановлюється опорна напруга 5В. На вхід тактового генератора, через інтегруючу ланку R14C11 подається сигнал 5В.

Рис. 1.4.1. Функціональна схема UC3842.

На 6 виводі DA2 встановлюється високий потенціал (12В), який через резисторний дільник R27R29 поступає на затвор польового транзистора VT1. Транзистор VT1 включається коли потенціал між затвором і витоком складає більше 4В. При включенні VT1 через обмотку W2, транзистор VT1, резистор R30 починає протікати струм. Резистор R30 являється вимірювальним резистором. З його виводів знімаємо сигнал про величину струму, що протікає через транзистор і первинну обмотку трансформатора Т2. Цей сигнал поступає через R28 на вхід з DA2. Даний вхід являється прямим входом внутрішнього компаратора по струму. На вхід 1 DA2 подається сигнал зворотного зв’язку по напрузі. Цей сигнал подається на інвертуючий вхід від компаратора по струму. При досягненні порогового рівня на вході компаратора виробляється сигнал на виключення вхідного транзистора.
Струм через первинну обмотку Т2 наростає лінійно, але при включенні і виключенні транзистора виникають викиди струму. Ці викиди можуть призводити до самовільного включення і виключення ІМС. Для запобігання цьому явищу ставиться RC фільтр. Рис. 1.4.1.

Рис. 1.4.1. Схема компаратора струму з RC-фільтром.

Після включення транзистора починається етап передачі енергії накопленої в трансформаторі в навантаження. Напруга знята з обмотки W1, Т2 випрямляється діодом VD11 та фільтрується ємнісним фільтром С35, С36.
Схема стабілізації вихідної напруги побудована на управляючому стабілітроні VD12-TL431.
Резистори R56, R57, R58 утворюють резисторний дільник, величиною опорів якого, в загальному, виставляється значення вихідної напруги зарядного присторою. Резистор R54 є струмообмежуючим резистором для стабілітрона VD12 та оптрона U1.2.

2. Перетворювач постійної напруги в постійну

Даний вузол призначений для перетворення постійної напруги 12В у постійну напругу 300В. Вихідна напруга даного перетворювача є нестабілізованою, при Uвх=13,8В, Uвих=300В при Uвх=10,5В, Uвих=225В.
Тому для нормальної роботи ДБЖ потрібна падальна стабілізація Uвих.
Даний перетворювач побудований на мікросхемі S63525А, функціональна схема якої приведена на Рис. 1.4.3.

Рис. 1.4.3. Функціональна схема SG3525.

З виходів мікросхеми (виводи 14 та 11) прямокутні імпульси поступають на трансформатор Т1. На вторинних обмотках трансформатора імпульси будуть двохполярні з скважністю 0,9.
Резисторно – конденсаторні ланки С23R31 та С27R32 призначені для того, щоб збити амплітуду викидів при переключеннях.
Сам перетворювач побудований по схемі з плаваючою середньою точкою. Пари силових транзисторів VT4, VT5 та VT6, VT7 включаються по черзі з щілинністю майже 0,5. Такий режим вибраний з метою зменшення викидів при переключенні, та отриманню симетрії в кожен період переключення. З вторинної обмотки прямі імпульси випрямляються діод ними мостом VD17, VD18, VD19, VD20 та згладжується фільтром С1L1, С2С4, С3С5. З вторинної обмотки Т3 також беруться додаткові напруги живлення 9В та 18В, гальванічно розв’язані між собою. Стабілізація цих напруг проводиться стабілітроном VD21 VD22 VD23 VD24.
Мікросхема VD1 включена по типовій схемі включення. Ланкою С7,R1 визначається вихідна частота. Живлення вихідних каскадів ІМС проводиться через R15. С12, С13 призначені для фільтрації напруги живлення ІМС. Дистанційне керування роботою перетворювача проводиться через 10 вивід DA1 від мікроконтроллера.

3. Стабілізатор напруги 300В

Даний стабілітрон побудований по схемі однотактового підвищуючого перетворювача. Схема побудована на ІМС UC3842. Принцип роботи заклечається в наступному: при подачі живлення на DA4 на її вихід (вивід 6) подається імпульс амплітудою 9В, який через дільник R18R33 поступає на затвор VT2 і відкриває його коли транзистор відкритий через L2 VT2 R34 протікає струм. Індуктивність L2 накопляє енергію. При досягненні певного рівня сигналу, що знімається з вимірювального резистору R34, на виході DA1 з’являється логічний нуль. Наступний імпульс з’явиться при новому циклі тактового генератора. Зворотній зв’язок по напрузі здійснюється через резисторну ланку R11, R8, R9.
Оскільки для утворення спільної точки з напругою мережі утворено ємнісний дільник С2С4, С3С5 то вузол на DA4 стабілізує додатню півхвилю вихідної напруги, а вузол на DA5 – від’ємну.
Елементи схеми підібрані таким чином, що вхідній напрузі 300В на виході теж 300В, тобто стабілізація не потрібна. По мірі зменшення напруги на акумуляторі, на виході перетворювача постійної напруги в постійну також напруга буде зменшуватись, а вузол стабілізації її буде стабілізувати до 300В. Оскільки заземлені виводи DA5 підключені до мінусової напруги, яку потрібно стабілізувати, а стабілізацію потрібно здійснювати відносно нульової шини, то тут використовується ще додатковий вузол на DA3.

4. Вихідний інвертор

Вихідний інвертор побудований по півмостовій схемі. Навантаження підключається до середньої точки конденсаторного дільника C2 C4, C3 C5 та виходу інвертора (колектор VT13).
Ключовими елементами каскаду є силові транзистори VT12, VT13. керування роботою здійснюється за допомогою мікроконтроллера.
Даний вузол забезпечує дуже хороше наближення напруги до синусоїдальної. Це дозволило виконати два силових ключа VT12, VT13 на біполярних транзисторах з ізольованим затвором (IGBT), котрі працюють в лінійному режимі. Їх почерговим відкриттям керують прямокутні імпульси, що поступають в протифазі від контролеру DD1. Ці імпульси проходять ланки, що формують з них сигнал, який подібний по формі до півперіода синусоїди і подаються на затвори VT12, VT13.
Індуктивність L4 забезпечує згладжування фронтів вихідних імпульсів з інвертора.

5. Схема байпасу

Схема байпасу призначена для швидкого перемикання навантаження на роботу від мережі або на роботу від акумуляторної батареї. Перемикання здійснюється за допомогою реле K1, яке керується мікро контролером. Конденсатори C52, C53 служать запобіганню виникнення іскри і підгорянню контактів реле при переключеннях.
Для забезпечення кращої форми вихідної напруги та запобіганню попадання електромагнітних завад від ДБЖ в навантаження служить фільтр C56, L6, C59.
6. Вузол керування

Вузол керування роботою ДБЖ виконаний на мікроконтролері DD1-ATTiny 261. Функціональна схема контролера приведена на рис. 1.4.4.

Рис. 1.4.4. Функціональна схема ATTiny26.

Для синхронізації роботи ДБЖ з мережею використовується вимірювальний трансформатор T4, вихідний сигнал з якого випрямляється та подається на входи АЦП мікроконтролера. Для вимірювання струму який споживається навантаженням використовується трансформатор струму T5. Його вихідний сигнал випрямляється і подається на вхід АЦП мікроконтролера. Загальний алгоритм роботи МК вписується в алгоритм роботи всього ДБЖ.
Після включення вмикача SA1 („Вкл.”) на вхід DA6 поступає постійна напруга з акумулятора. DA6 формує на виході +5В, необхідних для живлення мікроконтролера.
Мікроконтролер, після подачі на нього живлення, починає проводити вимірювання напруги акумуляторної батареї, а також вмикає реле K2, тим самим під’єднавши ДБЖ до мережі. Далі МК вимірює напругу мережі. Якщо напруга мережі не в межах норми, то МК дає команду на перемикання на роботу від акумулятора. Коли ж ні напруга акумулятора, ні напруга мережі не відповідає нормам, то МК здійснює повне відключення навантаження від мережі.
При нормальному функціонуванні від мережі МК постійно слідкує за мережею і підганяє фазу вихідного сигналу від інвертора до фази сигналу з мережі. Це потрібно для того, щоб у разі зникнення напруги мережі переключення на роботу від АБ пройшло з найменшими втратами.
Відповідно при відновленні напруги в мережі, МК спочатку робить підгонку фази вихідного сигналу з інвертора до сигналу з мережі, а тільки потім відбувається переключення на роботу від мережі.
Для запобігання попадання завад з ДБЖ у мережу поставлений мережевий фільтр C54, C55, C56, L5, C58.
Зв’язок мікроконтролера з ПК здійснюється через стандартний інтерфейс RS-232 (Com port). Інтерфейс виконаний з оптоізоляцією, що збільшує електробезпеку при роботі з ДБЖ.
Для індикації режимів роботи ДБЖ використовується індикатори HL1 – „Мережа”, HL2 – „~220В”, HL3 – „АБ ≤10.5В”.
1.5. Розробка и розрахунок окремих вузлів
схеми электричної принципової.

1.5.1. Електричний розрахунок схеми зарядного пристрою.

За базову схему для зарядного пристрою візьмемо схему однотактного зворотно ходового перетворювача напруги.

Рис. 1.5.1 Принципова схема зарядного пристрою.

Це доцільно тим, що потрібно відносно невелику потужність Рвих.=100Вт для того, щоб заряджати акумулятори. Також ця схема приваблива простотою та дешевизною, порівняно з такими схемами як півмостова чи прямоходова. Скористаємося методикою розрахунку представленою в [5].

Вихідні дані для розрахунків. Таблиця 1.5.1.
Параметри Позначення Значення
Мінімальна змінна вх. напруга
85В
Максимальна змінна вх. напруга
270В
Частота мережі
50Гц
Максимальна вих. потужність
100 Вт
Мінімальна вих. потужність
1Вт
Вихідна напруга
13,8В
Пульсації вихідної напруги
0,05В
Напруга відбиття первинної обмотки
100В
Прогнозований ККД
0,84
Пульсації вх. постійної напруги
10В
Напруга живлення ІМС
12В
Кількість оптопар
1

Розрахуємо характеристики вхідного діодного моста та конденсатора.

Максимальна вхідна потужність:

;

Знайдемо максимальне значення струму через діод ний міст VD1:

;

Розрахуємо максимальне значення напруги на діодному мосту:

;

Знайдемо параметри вхідного конденсатора C6:

;

,

де: VDCminPK мінімальне амплітудне значення вхідної напруги, VDCmin мінімальне значення вхідної напруги з урахуванням пульсацій.

Знайдемо час розряду конденсатора C6 за половину періоду:

;

Розрахуємо потужність, що береться з конденсатора за час розряду:

;

Знайдемо мінімальне значення ємності C6:
;

Розрахунок трансформатора T2

Знайдемо максимальний струм через первинну обмотку трансформатора T2:

,
де Dmax=0,5, скважність імпульсів на первинній обмотці.
Розрахуємо максимальний струм через демпферний діод VD7:

;

Визначимо початкову індуктивність первинної обмотки при максимальному циклі:

;

Виберемо тип осердя трансформатора з продукції фірми Epcos. Вибираємо осердя : E3211619

Параметри осердя . Таблиця 1.5.2.
Параметр Позначення Значення
Індуктивність одного витка AL 24,4нГн
Площа вікна AN 108,5мм2
Ширина осердя S 0,5мм
Площа перерізу осердяа Ae 83мм2
Довжина середньої лінії IN 64,6мм
Ваговий коефіцієнт потужності (при 100кГц) PV 190мВт/г
Індукція насичення осердя Bmax 0,2Т…0,3Т
Маса m 30г

Знайдемо кількість витків первинної обмотки :

,

Приймаємо Np рівним 24 витки.
Визначимо кількість витків вторинної обмотки :

,

де: VFDiode спад напруги на діоді. Візьмемо NS=4 витки.
Знайдемо кількість витків додаткової обмотки :

;

Приймаємо NAUX=4 витки.
Розрахуємо реальну індуктивність первинної обмотки:

;

Знайдемо максимальний реальний струм через первинну обмотку T2 :

;

Вирахуємо максимальну реальну індукцію трансформатора:

, B 105 МОм > 105 МОм
при 125 ºС – > 104 МОм
Постійна часу при 25 ºС > 1000 с > 1000 с
при 125 ºС > 100 с > 100 с

Типорозміри SMD конденсаторів. Таблиця 1.6.7.
Розмір
мм 0402
1005 06032
1608 0805
2012 1206
3216 1210
3225
l 1.5±0.1 1.6±0.15 2.0±.02 3.2±0.2 3.2±0.3
b 0.5±0.05 0.8±0.1 1.25±0.15 1.6±0.15 2.5±0.3
s 0.5±0.05 0.8±0.1 1.35max 1.3max 1.7max
k 0.1-0.4 0.1-0.4 0.13-0.75 0.25-0.75 0.25-0.75

Виходячи з таб.1.6.6. в якості SMD конденсаторів обираємо конденсатори з діелектриком 1 класу, типорозміром корпусу 1206 (рис.1.6.4.).

А = 1.5 мм.
В = 1.2 мм.
С = 4.7 мм.

Рис. Рекомендоване розташування при пайці
SMD конденсаторів типорозміру 1206.

Вибираємо електролітичні конденсатори фірми Hitano, для звичайного монтажу серії ECR.

Серія ECR:
діапазон напруг 6.3…100В 160…460В
діапазон ємностей 0.47…10000мкФ 0.47…220мкФ
температурний діапазон -40…+85С -25…+85С
струм втрат ” то ставимо коефіціент 1.5
Якщо показник “ > > = > 1.5
Х2 і Х3 > = > = > 1.5
Х2 і Х5 > > = > > > 1.5
Х3 і Х4 > > = > > 1.5
Х4 і Х5 = > > > > > 1.5

Визначення важливості кожного показника визначимо в два кроки:
1-й крок: визначимо bi – суму числових значень оцінок (сума по рядку);

Kbi=bi/bi; (2.2.10)

2-й крок: визначимо bi1:

bi1=ai1*b1+ai2*b2+….+ain*bn (2.2.11)

Результат занесемо в таблицю 2.1.4

Значення показників. Таблиця 2.1.4.
Х1 Х2 Х3 Х4 Х5 1-ша ітерація
bi φi 2-га ітерація
bi φi
Х1 1 0.5 0.5 0.5 0.5 3 0.12 14 0.12
Х2 1.5 1 1.5 1.5 1.5 7 0.28 34 0.3
Х3 1.5 0.5 1 0.5 1.5 5 0.2 22 0.19
Х4 1.5 0.5 1.5 1 1.5 6 0.24 27.5 0.24
Х5 1.5 0.5 0.5 0.5 1 4 0.16 17.5 0.15
25 1 115 1

Перша ітерація:
φi=bi/bi (2.2.12)
bi=aij (2.2.13)
де: bi – вагомість і-го параметра

Друга ітерація:
φi=bi/bi (2.2.14)
bi=ai1b1+ai2b2+…+ ainbn (2.2.15)
де: bi – вагомість і-го параметра

Рівень якості виробу
КТ.Р.=0.12*1.25 +0.3*1.05+ 0.19 *1.25+ 0.24 *1.0+0. 15*1.0=1.1
Таким чином, рівень якості радіопристрою, що розробляється рівний 1.1.

2.3. Розрахунок собівартості радіо пристрою.

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

2.3.1 Розрахнок витрат на придбання матеріалів

Витрати на придбання матеріалів обчислюються на підставі норм їх витрачання і цін з урахуванням транспортно-заготівельних витрат. Розрахунок по вартості матеріалів занесені до таблиці 2.3.1
Вартість матеріалів. Таблиця 2.3.1.
Наймену-
ваня
матеріалу Стандарт,
марка Одиниця
виміру Норма витрат на один виріб Ціна за одиницю,
гр Сума,
грн.
Припой ПОС-61 кг 0.30 7 2.1
Скло-текстоліт фольгований СФ-2-15
кг
0.7
30
21
Дріт монтажний МГШВ-0.75 м 1 0.15 0.15
Дріт монтажний МГШВ-0.5 м 1,5 0.5 0.75
Дріт монтажний МГШВ-0.35 м 0.7 0.3 0.21
Дріт монтажний МГШВ-1,5
м
1.5
1.3
1.95
Залізо цинковане Ст3-1.5 кг 1 5 5
Алюміній Амг-3 кг 3.1 6.2 19.22
Флюс ФС-1 кг 0.10 10 1.0
Лак кг 0.1 8 0.8
Фарба ПФ-115 кг 0.35 7 2.45
Разом 54.63
Невраховані матеріали ,5% 2.73
Транспортно-заготівельні роботи , 10% 5.46
Всього 62.82

2.3.2. Розрахунок затрат на покупні вироби і напівфабрикати.
В дану статтю включається вартість готових виробів, придбаних для укомплектовки блока живлення. Покупні вироби визначаються по схемі електричній-принциповій. Розрахунки занесені в таблицю 2.3.2

Покупні вироби. Таблиця 2.3.2.
Наймену-вання Марка Кількість Ціна .грн. Сума .грн.
Резистори
RC01-1206± 5% 64 0.05 3.2
RC02H-1206± 1% 18 0.05 0.9
RWN5020-1.6± 5% 9 1.60 14.4
RWN5020-1.6± 1% 3 1.80 5.4
PVZ3A ± 20% 3 0.70 2.10
TR1223± 5% 1 1.1 1.1
Конденсатори
ECR-400B-100мкФ 4 6.00 24
ECR-25B-1000мкФ 3 1.40 4.20
ELV-25B-22мкФ 14 0.60 8.40
X7R-1206-50B 20 0.10 2
X7R-1206-3кВ 8 0.90 7.2
X7R-1206-400B 10 1.20 12
Мікросхеми
UC3842 3 7.80 23.4
UA723 1 3.30 3.30
SG3525 1 3.30 3.30
7805ACD2T 1 1.00 1
ATTiny26 1 14.30 14.3
Транзистор
K1531 2 0.20 0.4
K792 3 0.20 0.6
IRFP150 4 7.20 28.80
IRFD123 2 4.1 8.2
2N2907 2 3.2 6.4
GT15Q101 2 12.5 25
BC550B 4 2.4 9.6
Діоди
RUR30100 2 3.70 7.40
PBU607 1 4.10 4.10
LL4148 4 0.10 0.40
1N4937 4 0.40 1.6
HFA16TB600 4 6.80 27.20
BZV55C9.2V 2 0.20 0.40
BZV55C3.342V 2 0.20 0.40
BZV55C18V 2 0.20 0.40
TPL921 2 1.15 2.30
TPL559 2 1.25 2.50
4N35 3 1.25 3.75
Дроссель
17.10
DST4-10-22 3 5.70 18.60
FMER-K26-0.9 3 6.20
Трансформатори
TS200-3-2-X20 1 4.10 4.10
KERMOP-2-K20 1 2.00 2.00
TS110-30-K28 1 12.30 12.30
TSI-40A-3-X20 1 6.20 6.20
Реле
AJR3221 2 10.25 20.30
Розєми
SN-6-1 3 1.90 5.70
DB-9-1 1 1.80 1.80
AN-6-2 1 0.85 0.85
Вимикачі
В127В-6-100В 1 1.50 1.50
Запобіжники
ZP-20А-50В 2 1.40 2.80
BP-6.3A-250B 1 0.40 0.40
Ніжки
И28.128.064 4 0.50 2.00
Акумулятор
Yuasa12A-7Ah 4 4

Разом 356.5
Транспортно-заготівельні роботи .10% 35.65
Всього 392.15

2.3.3. Розрахунок основної заробітної плати.

Витрати по даній статті розраховуються по кожному виді робіт залежно від норми часу й погодинної тарифної ставки робітників
Сз.о.=Стіtші (2.3.1)
де: Сті- погодинна тарифна ставка.
tші – штучний час на одну операцію.

Норми часу на операціях були взяті з технологічних карт. Перелік робіт відповідає технологічному процесу виробництва виробу. Норми часу для монтажних і складальних робіт визначаються типовими нормами часу на складально-монтажні роботи, табл. 2.3.3.

Основна заробітня плата. Таблиця 2.3.3.
Назва робiт Тариф. розряд Годинна тарифна ставка, грн/г Норма
часу,
год. Cума
зарпла-ти, грн.
1 Заготовельнi 3 2.6 3 7.8
2 Свердлильнi 3 2.6 2 5.2
3 Монтажнi 4 2.8 6 16.8
4 Збiрнi 5 3.2 4 12.8
5 Маркiровочнi 3 2.6 5 13
6 Регулювальнi 5 3.2 6 19.2
Всього 74.8
Доплати i надбавки (20%-60%) 37.4
Всього 112.2

2.3.4. Додаткова зарплата робітникiв.

Витрати по цій статті визначаються у відсотках від основної заробітної плати. Як орієнтовна величина норматив додаткової заробітної плати для приладобудівних підприємств може бути прийнятий у розмірі 30-40 %.
Сз.буд.=0.30Сз.о. (2.3.3)

де Сз.о.- основна заробітна плата.

Сз.буд.=0.30112.2=33.66 грн.

2.3.5. Відрахування на соціальне страхування.

За діючими на 23.01.2006 р. нормативами відрахувань на соціальне страхування становить 37.8% від суми основної й додаткової заробітної плати.
Сс.с.=0.378( Сз.про + Сз.д) (2.3.4)

Сс.с.=0.378(112.2+33.66) = 55.13 грн.

2.3.6. Загальновиробничі витрати.

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

Сз.в.= (2…3)Сз.про (2.3.5)

Сз.в.= 2 112.2 = 224.4 грн

Таким чином виробнича собівартість складає 880.36 грн.

2.3.7. Адміністративні витрати.

Ці витрати відносяться на собівартість виробу пропорційно основній заробітній платі і на приладобудівних підприємствах вони становлять 100–200%:
Сз.г=1Сз.про (2.3.6)

Сз.г=1112.2= 112.2грн

2.3.8. Витрати на збут.

Витрати по цій статті визначаються у відсотках до виробничої собівартості (звичайно 2,5 – 5,0%). Сзбут = 0.025880.36=22
Сума по всім наведеним нижче статтях калькуляції є повною собівартістю продукції.
Результати розрахунку зведемо в таблицю 2.3.4.

Комерційні витрати. Таблиця 2.3.4.
№ Статті витрат Сума, грн. Питома вага, %
1. Сировина та матеріали. 62.82 6.19
2.

Покупні комплектуючі вироби, напівфабрикати, роботи і послуги виробничого характеру сторонніх підприємств. 392.15

38.65

3. Основна заробітна плата. 112.2 11.5
4. Додаткова заробітна плата. 33.66 3.31
5. Відрахування на соціальне страхування. 55.13 5.43
6. Загальновиробничі витрати. 224.4 22.11
Виробнича собівартість 880.36 86.77
7. Адміністративні витрати. 112.2 11.5
8. Витрати на збут 22 2.2
Повна собівартість. 1014.56 100

Отже, повна собівартість радіопристрою складе: 1014.56 грн.

2.4. Визначення ціни виробу.

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

2.4.1. Нижня межа ціни.

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

(2.4.1)

(2.4.2)

де: – оптова ціна підприємства, грн.;
– повна собівартість виробу, грн.;
– нормативний рівень рентабельності, 15%;
– податок на додану вартість, 20%.
Таким чином отримуємо:
грн.
.

2.4.2. Верхня межа ціни.

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

(2.4.3)

де: – ціна базового виробу, 3000 грн.;

2.4.3. Договірна ціна.

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

З виразу: ,
отже обираємо

2.4.4. Визначення мінімального обсягу виробництва продукції.

Собівартість річного випуску продукції

(2.4.4)

де – повна собівартість одиниці продукції, грн;
– умовно-змінні витрати =0.65;
– умовно-постійні витрати =0.35;
Х – виробнича потужність підприємства X=150 од./рік;
– річний обсяг випуску продукції =100 од./рік;

Вартість річного випуску продукції

(2.4.5)

Обсяг продукції при якому прибуток відсутній:

(2.4.6)

од.

Обсяг продукції при якому буде досягнутий запланований рівень рентабельності
(2.4.6)

Річний прибуток при досягненні запланованого рівня рентабельності складе:

(2.4.7)

Рис. 2.4.1 Характеристика мінімального обсягу виробництва продукції.

Висновок

В даному розділі були проведені аналіз рівня якості і конкурентно спроможності радіопередавача декаметрового діапазону хвиль, розрахунки собівартості виробництва, доцільності виробництва, визначення ціни виробу.
Повна собівартість складає 1014.56 грн.
Нижня межа ціни –
Верхня межа ціни –
Договірна ціна –
Обсяг продукції при якому прибуток відсутній – од.

Розділ 3. Охорона праці.

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

3.1. Аналіз небезпечних та шкідливих виробничих факторів.

До основних шкідливих і небезпечних факторів, що впливають на людей, зайнятих на виробництві РЕА, можна віднести :
1. Погана освітленість робочої зони (умови освітленості виробничих приміщень повинні відповідати нормам, зазначеним у СНиП II-4-79/85);
2. Підвищені рівні електромагнітних випромінювань не використовуваного рентгенівського обладнання (рівні випромінювань і полів повинні відповідати ГОСТ 12.2.006-87);
3. Небезпека ураження електричним струмом;
4. Незадовільні параметри мікроклімату робочої зони у виробничих приміщеннях повинні відповідати нормам, зазначеним у ГОСТ 12.1.005-88 і ДСН 3.3.6.042-99;
5. Вміст у повітрі робочої зони шкідливих речовин різного характеру впливу в концентраціях, що перевищують гранично припустимі (ГДК шкідливих речовин у повітрі робочої зони повинні відповідати нормам, зазначеним у ГОСТ 12.1.005-88 і ГОСТ 12.1.007-80);
6. Підвищений рівень шуму на робочому місці (припустимі рівні звукового тиску в октавних смугах частот, рівні звуку й еквівалентні рівні звуку на робочих місцях) має бути відповідно до санітарних норм припустимих рівнів шуму на робочих місцях ДСН 3.3.6.037-99;
7. Підвищена напруженість електричного поля промислової частоти на робочому місці (напруженість електричних полів промислової частоти на робочих місцях повинна відповідати нормам, зазначеним у ГОСТ 12.1.002-88);
8. Вплив шкідливих факторів впливу моніторів ПК (ДСанПіН 3.3.2.007-98).

3.2. Характеристика параметрів робочого приміщення.

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

– довжина а = 6 м;
– ширина b = 5 м;
– висота h = 2,60 м.

В приміщенні лабораторії працюватимуть два інженери.

Виходячи із значень a, b, h, розрахуємо значення площі обсягу приміщення:
S > i = a × b = 6 × 5 = 30 (кв.м) – площа приміщення;
Sn = 6.2 (кв.м) – загальна площа столів і шафи.

S = Si – Sn = 30– 6.2 = 23,8 (кв.м)
V = S × h = 23,8 × 2,60 = 61,88 (куб.м)

Площа й об’єм, що приходяться на один робітника, визначається по формулах:
S1 = S2 = S / 2 = 23,8 / 2 = 11,9 кв.м
V1 = V2 = V / 2 =61,88 / 2 = 30,94 кв.м

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

Результати обчислень. Таблиця 1.
Параметр Норматив Реальні
параметри

Площа, S не менш 6 кв. м. 11,9 кв.м
Об’єм , V не менш 15 куб. м. 30,94 кв.м

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

3.3. Розрахунок природного освітлення.

Згідно СНиП ІІ-4-79/85 для найменшого об’єкторозрізнення (розряд зорової роботи ІІІ (б)) 0.3 – 0.5 мм значення коефіцієнту природного освітлення (КПО) повинно дорівнювати 2%.
Метою розрахунку умовного освітлення є перевірка його відповідності СНиП ІІ-4-79/85. При боковому односторонньому освітленні формується мінімальне значенні КПО в точці, розміщеній на відстані одного метра від стіни, найбільш віддаленої від світлових пройм на перетині характерного розрізу площини приміщення і робочої поверхні. Характерний розріз приміщення – поперечний розріз по середині приміщення, площина якого перпендикулярна площині столових пройм. Умовна робочі поверхня – горизонтальна, розташована на висоті 0.8 м від полу.
Знаходимо номер світлового клімату. Для Києва номер світлового клімату – IV. На основі СНиП ІІ-4-79, знаходимо коефіцієнт природного освітлення (КПО = 2), для роботи високої точності (розряд зорової роботи ІІІ (б)).
Для будинків міста Києва (IV пояс світлового клімату) нормоване значення КПО знаходимо по формулі:
,
де: еІІІ – КПО для ІІІ світлового клімату;
m – коефіцієнт світлового клімату, m = 0.9;
с – коефіцієнт сонячності клімату, с = 0.75, для світлових пройм в зовнішніх стінах будинку, орієнтованих по сторонах горизонту 136° … 225°.

фактичне значення КПО розраховується по формулі:

де: E- геометричний КПО в розрахованій точці при боковому освітленні, враховуючий пряме світло неба, який знаходимо за формулою ;
g – коефіцієнт, який враховує нерівномірність яскравості сонячного неба g = 0.75 для умовної висоти середини висоти світлової пройми над робочою поверхнею 20°.
R – коефіцієнт, який враховує відносну яскравість навпроти стоячого будинку;
r1 – коефіцієнт, який враховує збільшення КПО при бічному освітленні завдяки світлу, відбитому від поверхні приміщення та підстелюючого слою, прилеглому до будинку, враховуючи відношення глибини приміщення до висоти верха вікна до рівня робочої поверхні, відношення відстані розрахованої точки від зовнішньої стіни до глибини приміщення В, коефіцієнті відбиття поверхні приміщення ср;
0 – загальний коефіцієнт світло пропускання, який знаходиться за формулою ;
k3 – коефіцієнт запасу, k3 = 1.3.
Езд – геометричний КПО в розрахованій точці при бічному освітленні, враховує відбите від бічної будівлі, знаходиться по формулі.
Знайдемо геометричний КПО в розрахованій точці при бічному освітленні:

де: n1 – кількість променів проходячих від неба через світлові пройми в розраховану точку при поперечному розрізі приміщення (n1 = 8);
n2 – кількість променів проходячих від неба через світлові пройми в розраховану точку на плані приміщення (n2 = 30).

Знаходимо індекси будівлі в плані розрізу:

де: ln – довжина протилежного будинку, ln = 100 м;
Н – висота протилежного будинку, Н = 20 м;
l – відстань від розрахованої точки в приміщенні до зовнішньої поверхні стіни будинку, l = 95 м;
р – відстань між будівлями, р = 50 м;
а – ширина вікна на плані, а = 3 м;
h – висота верхньої грані вікна над полом, h = 4 м.
Оздоблювальний матеріал фасаду протилежного будинку – бетон.

Знаходимо по розрахованим значенням z1 та z2, R – коефіцієнт, який враховує відносну яскравість протилежного будинку:
R = 0.22
Розрахуємо коефіцієнт відбиття поверхні приміщення:

де: р1, р2, р3 – коефіцієнти відбиття стелі, стін, полу.
Відповідно (р1 = 0.7, р2 = 0.5, р3 = 0.1);
S1, S2, S3 – площа стелі, стін, полу (S1 = 110 м2, S2 = 210 м2, S3 = 110 м2)
.
Знаходимо r1, враховуючи, що:
; ; ; рср = 0.46;
r1 = 5.4;
Знаходимо загальний коефіцієнт світлопропускання:

де: 1 – коефіцієнт світло пропускання матеріалу остіклення, для скла віконного листового подвійного 1 = 0.8;
2 – коефіцієнт, враховуючий втрати світла в переплатах світло, для перелетів дерев‘яних спарених 2 = 0.7;
3 – коефіцієнт, враховуючий втрати світла в несучих конструкціях при бічному освітленні, 3 = 1;
4 – коефіцієнт, враховуючий втрати світла в сонцезахисних пристроях. Залежить від типу пристрою, виду виробів та матеріалів для захисних козирків, горизонтальних з захисним кутом 15° … 45°, 4 = 0.9;
5 – враховує втрати світла в захисній стінці при бічному освітленні, 5 = 1.

Знаходимо геометричний КПО в розрахунковій точці при бічному освітлення, враховуючий світло, відбите від сусідньої будівлі, по формулі:

Значення та , та ( = 5; = 22)

Знаходимо фактичне КПО по формулі (8.3.1)

Розраховане значення КПО більше нормованого – зорові роботи при природному освітленні відповідають нормативним вимогам.

3.4. Розрахунок штучного освітлення.

Зробимо розрахунок штучного освітлення. Вихідні дані для розрахунку:
– лампа денного освітлення ЛБ – 65;
– випромінювальний світловий потік ФЛ = 465 ЛК;
– тип освітлювача ЛПО – 02 (дві лампи по 65 Вт);
– кількість світильників N = 12;
– висота підвісу h = 3,3 м (з урахуванням висоти столів).
Так як джерело світла не може розглядатись як точкові, тому розрахунок загального освітлення потрібно виконувати точковим методом.
Освітлення знаходиться по формулі:

де: n – кількість ламп в освітлювачі;
 – коефіцієнт, враховуючий збільшення освітлення за рахунок відбиття впливу віддалених освітлювачів,  = 1.2;
m – кількість напіврядів освітлювачів, m = 6;
Еі – відносна освітленість в розрахунковій площі, від і-го напівряду освітлювачів (ЛК), розраховується по формулі ;
Фі – коефіцієнт переходу від горизонтального освітлення до нахиленого, так як столи горизонтальні, то Ф = 1 для всіх Е;
k3 – коефіцієнт запасу, враховує запиленість, k3 = 1.5;
Ір – довжина ряду, Ір = 8.4 м;

– допоміжна функція, значення якої знаходиться в залежності від відносних координат та ;
– сила світла в напрямку до розрахункової точки, знаходиться в залежності від кута р/, який знаходять для відповідних значень та по умовній групі освітлювачів.
Знайдемо відповідні значення Е:

Знаходимо освітленість Е за формулою :

Норма освітлення для даного виду робіт (розряд роботи IІІ (б), робота високої точності) дорівнює 300 ЛК. Таким чином, загальне освітлення задовольняє вимогам СНиП II-4-79.

3.5. Оцінка санітарних норм умов праці при пайці.

У даній роботі будемо розглядати процес пайки на етапі дослідно-
конструкторської розробки (ДКР). При цьому використовується ручна пайка, виконувана електричним паяльником безперервної дії потужністю 20…40Вт. Питоме утворення аерозолю свинцю при цьому становить 0,02…0,04мг/100 пайок.
Відповідно до складального креслення в якості припою використовується олов’яно-свинцевий припій марки ПОС-61 ГОСТ 21931-76, а як флюс використовується безкислотний флюс КЭ ГОСТ 1797-64. Для видалення залишків флюсу застосовується етиловий спирт. До складу припою входить олово (Sn) у кількості 60-62% і свинець (Рb) у кількості 38-40%.
Флюс складається із соснової каніфолі (С2Н3ООН2) у кількості 15-28%, і етилового спирту (С2Н5ОН) у кількості 72-85%.
Свинець є надзвичайно небезпечною речовиною (клас 1), відповідно до ГОСТ 12.1.005-88. ГДК у повітрі робочої зони 0,01мг/м. Олово є речовиною помірковано небезпечним (клас 3). ГДК у повітрі робочої зони 10мг/м. Спирт етиловий є малонебезпечною речовиною (клас 4). ГДК у повітрі робочої зони 1000мг/ м..
Визначимо концентрацію аерозолю свинцю
C = 0,6 × A × B × t × N / V,
де: A- питоме утворення аерозолю свинцю;
B – кількість пайок у хвилину;
N – кількість робочих місць;
V – обсяг приміщення, м.;
t – тривалість зборки виробу, година.
У нашому випадку:
A = 0,04мг / 100 пайок,
B=5, t = 1,2 година, N = 2, V = 50,44 м.
Тоді
С = 0,6 × 0,04 × 5 × 1,2 × 2 / 50,44 = 0,005709 мг/м.

Отже, за даних умов технологічного процесу концентрація аерозолю свинцю в повітрі робочої зони не буде перевищувати гранично припустиму концентрацію 0,01мг/м. Так, як пари свинцю не перевищують ГДК, те немає необхідності у вентиляції ділянок пайки.

3.6. Електробезпека.

В приміщення лабораторії не жарко, сухо, і відповідно до ОНТП24-86 і ПУЕ-87 вона відноситься до класу приміщень без підвищеної небезпеки поразки персоналу електричним струмом, оскільки відносна вологість повітря не перевищує 75%, температура не більш 35С, відсутні хімічно агресивні середовища.
Живлення електроприладів усередині приміщення здійснюється від трьохфазної мережі з заземленою нейтралю напругою 220 В і частотою 50 Гц із використанням автоматів токового захисту. У приміщенні застосована схема заземлення.
В аналізованому приміщенні використовуються наступні типи електроустаткування:
– ПК Prime Medio 80 – 1 шт.;
– монітор Samsung 730BF (ВДТ) 220В – 1 шт.;
– напруга живлення: системний блок 220 В – 1 шт.
Передбачено захисне відключення напруги живлення мережі при аварійному режимі роботи устаткування.
У розглянутому приміщенні електропроводка схована, проведена в прорізах під штукатуркою на висоті 2 м. Силові провідники, які з’єднують між собою ПК із системним блоком і принтером мають подвійну ізоляцію. Штепсельні розетки встановлені на висоті одного метра від підлоги. Вимикачі на стінах розташовані на висоті 1,75 метра від підлоги з боку ручки для відкривання двері.Корпус дисплея, клавіатури, принтера і калькулятора виготовлений зі спеціального матеріалу удароміцного пластику, що робить поразку електричним струмом людини, при дотику до них практично неможливим. Тобто, спеціальних заходів для електробезпечності застосовувати не потрібно.
Корпус системного блоку виготовлений з металевих деталей. Відповідно виникає небезпека поразки людини електричним струмом через порушення ізоляції і переходу напруги зі струмоведучих частин. У зв’язку з цим корпус системного блоку, що є в нормальних умовах експлуатації не під напругою необхідно навмисно з’єднати з нульовим проводом. У приміщенні застосована схема занулення, де rз (робоче заземлення нейтрали) обрано з урахуванням використання природних заземлювачів і повторного заземлення нульового провідника rn рівного 4 Ом, r0 чисельно дорівнює 1,0 Ом.
Ураження людини електричним струмом може відбутися у випадку:
1. Дотику до відкритих струмоведучих частин;
2. У результаті дотику до струмопровідних не струмоведучих елементів устаткування, що опинилися під напругою в результаті порушення ізоляції або з інших причин.
Виконаємо електричний розрахунок на перевірку здатності захисних автоматів. При розрахунку струму однофазного короткого замикання скористаємося формулою :
Iкз = Uф / (rn + Zт/3),
де rn – сума активних опорів фазного і нульового проводів,
rn = rф +r0;
Zт/3 – розрахунковий опір трансформатора;
У даному випадку Uф = 220В , rф = 0,8 Ом , r0 = 1,0 Ом. , Zт/3 = 0,12 Ом.
Ікз = 220 /( (0,8 + 1,0) +0,12) =121,6 А
Визначимо значення Iср з огляду на, що як токовий захист використовується автоматичний вимикач
Ікз > 1.4 × Іср
Одержуємо Iср

Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter

Похожие документы
Обсуждение

Оставить комментарий

avatar
  Подписаться  
Уведомление о
Заказать реферат!
UkrReferat.com. Всі права захищені. 2000-2019