Организация труда на предприятии ОАО "Тамбовский завод "Электроприбор"

Размещено на http://www.allbest.ru

СОДЕРЖАНИЕ

1. Изучение структуры предприятия и взаимосвязи подразделений

2. Изучение обязанностей и должностных инструкций тех. персонала

3. Изучение организации труда и техники безопасности

4. Изучение основных этапов проектирования ПП

5. Этапы разработки КД согласно ЕСКД

6. Применение CAD - систем разработки КД

7. Изучение схемной документации

8. Составление перечня элементов

9. Особенности конструирования устройств

10. Способы влагозащиты элементов и узлов ЦУ

11. Инсталляция ПО и конфигурирование ПК с соответствием с потребностями заказчика

12. Проверка работоспособности периферийного оборудования и компьютерной системы

13. Подключение нового и замена старого оборудования компьютерных систем



1. ИЗУЧЕНИЕ СТРУКТУРЫ ПРЕДПРИЯТИЯ И ВЗАИМОСВЯЗЬ ПОДРАЗДЕЛЕНИЙ

По структуре производства ОАО «Тамбовский завод «Электроприбор» является предприятием с полным производственным циклом, включающим все этапы изготовления изделия. В его состав входят:

1. Заготовительные цеха: литейный цех цветных металлов;

2. Обрабатывающие цеха: механический цех, в который входит станочное отделение, склад материалов, контрольные отделение, промежуточный склад, инструментально-раздаточная кладовая;

3. Сборочные цеха: цех для узловой, общей сборки и регулировки;

4. Термический цех (совмещён с литейным): цех для термической обработки деталей;

5. Цех холодной штамповки и прессовки: цех для изготовления деталей из листового материала с кладовыми; для прессовки деталей из прессматериала;

6. Покрасочный цех (металлопокрытий): цех для окраски готовых изделий; для предохранения деталей от коррозии;

7. Деревообделочный цех: цех для изготовления деталей из дерева и картона и изготовления тары.

Вспомогательные цеха:

Инструментальный цех -- отделение для изготовления режущего и измерительного инструмента, приспособлений, штампов, прессформ.

ОЭО (отдел эксплуатации оборудования) -- для ремонта электрооборудования в цехах.

ОииН (отдел испытаний и надежности) -- для испытания готовых изделий, выпускаемых заводом.

должностной обязанность персонал безопасность конструкторский



2. ИЗУЧЕНИЕ ОБЯЗАННОСТЕЙ ДОЛЖНОСТНЫХ ИНСТРУКЦИЙ ТЕХ. ПЕРСОНАЛА

Должностные обязанности инженера бюро эксплуатации

Назначение на должность инженера бюро эксплуатации программного обеспечения и освобождение от нее производится приказом генерального директора по представлению начальника Отдела ИТ.

Инженер бюро эксплуатации программного обеспечения в своей деятельности руководствуется:

- положением об Отделе информационных технологий;

- настоящей должностной инструкцией.

Инженер бюро эксплуатации программного обеспечения подчиняется заместителю начальника отдела - начальнику бюро эксплуатации программного обеспечения.

Должностные обязанности инженера по обслуживанию

Назначение на должность инженера по обслуживанию технических средств вычислительной техники и освобождение от нее производится приказом генерального директора по представлению начальника Отдела ИТ.

Инженер по обслуживанию технических средств вычислительной техники в своей деятельности руководствуется:

- положением об Отделе информационных технологий;

- настоящей должностной инструкцией.

Инженер по обслуживанию технических средств вычислительной техники подчиняется начальнику бюро телекоммуникационной сети.

Квалификационная группа по электробезопасности - не ниже III ( в электроустановках до 1000 В ).

Должностные обязанности инженера телесети

Назначение на должность инженера бюро телекоммуникационной сети и освобождение от нее производится приказом генерального директора по представлению начальника Отдела ИТ.

Инженер бюро телекоммуникационной сети в своей деятельности руководствуется:

- положением об Отделе информационных технологий;

- настоящей должностной инструкцией.

Инженер бюро телекоммуникационной сети подчиняется начальнику бюро телекоммуникационной сети.

Должностные обязанности оператора ЭВМ

Назначение на должность оператора ЭВМ бюро нормативно-справочной информации и освобождение от нее производится приказом генерального директора по представлению начальника Отдела ИТ.

Оператор ЭВМ бюро нормативно-справочной информации в своей деятельности руководствуется:

- положением об Отделе информационных технологий;

- настоящей должностной инструкцией.

Оператор ЭВМ бюро нормативно-справочной информации подчиняется начальнику бюро нормативно-справочной информации.

3. ИЗУЧЕНИЕ ОРГАНИЗАЦИИ ТРУДА И ТЕХНИКИ БЕЗОПАСТНОСТИ

К работам на персональном компьютере (ПК) допускаются лица не моложе 18 лет. Прошедшие медицинский осмотр, прошедшие соответствующую подготовку, прошедшие курс обучения принципам работы с вычислительной техникой и специальное обучение работе с ПК. Использованием конкретного программного обеспечения (ПО), прошедшие инструктаж по охране труда, имеющие соответствующую группу по электробезопасности, ознакомленные с инструкция по эксплуатации на средства оргтехники. К работе с ПК не допускаются женщины с момента установления беременности и в период кормления грудью.

Все работники обязаны выполнять требования внутреннего трудового распорядка и должностными инструкциями.

Во время работы с ПК на пользователя возможно воздействие следующих опасных и вредных факторов

- низкочастотные электрические и магнитные поля;

- статическое электричество;

- повышенная температура;

- опасное напряжение в электрической сети;

- напряжение зрения и внимания;

- длительные статические нагрузки и монотонность труда.

Пользователи ПК должны быть обучены приемам освобождения попавшего под воздействия электрического тока, приемам искусственного дыхания, правилам оказания первой медицинской помощи пострадавшим и способам тушения пожара в помещениях.

4. ИЗУЧЕНИЕ ОСНОВНЫХ ЭТАПОВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПП

В РЭА печатные платы применяют практически на всех уровнях конструктивной иерархии: на нулевом - в качестве основания гибридных схем и микросборок, на первом и последующих - в качестве основания, механическии электрически объединяющею все элементы, входящие в электрическую принципиальную схему РЭА и ее узлов.

При разработке конструкции и печатных плат решаются следующие взаимосвязанные между собой задачи:

1. Схемотехнические - трассировка печатных проводников, минимизация слоев и т.д.;

2. Радиотехнические - расчет паразитных наводок, параметров линий связи и пр.;

3. Теплотехнические - температурный режим работы ПП, теплоотводы;

4. Конструктивные - размещение элементов на МП контактирование и пр.;

5. Технологические - выбор метода изготовления, защита и пр.

При проектировании ПП следует придерживаться следующих правил:

1. Максимальный размер стороны ПП не должен превышать 500мм. Это ограничение определяется требованием плотности и прочности монтажа.

2. Соотношения размеров сторон ПП для упрощения компоновки блоков и унификации размеров ПП рекомендуются следующие: 1:1, 2:1, 3:1, 4:1 и т.д.

3. Выбор материала ПП, способа ее изготовления, класса плотности монтажа должны осуществляться на стадии эскизного проектирования, так как эти характеристики определяют многие электрические параметры устройства.

4. При разбиении схемы на слои следует стремиться к минимизации числа слоев. Это диктуется экономическими соображениями.

5. По краям платы следует предусматривать технологическую зону шириной 1,5-2,0 мм. Размещение установочных и других отверстий, а так же печатных проводников в этой зоне не допускается.

6. Все отверстия должны располагаться в узлах координатной сетки. В крайнем случае, хотя бы первый вывод микросхемы должен располагаться в узлах координатной сетки.

7. На печатной плате должен быть предусмотрен ориентирующий паз или технологические базовые отверстия, необходимые для правильной ориентации платы.

8. Печатные проводники следует выполнять максимально короткими.

9. Прокладка рядом проводников входных и выходных цепей нежелательна во избежание паразитных наводок.

10. Проводники наиболее высокоточных цепей прокладываются в первую очередь и имеют наиболее короткую длину.

11. Заземляющие проводники следует изготавливать максимально широкими.

5. ЭТАПЫ РАЗРАБОТКИ КД (конструкторской документации) СОГЛАСНО ЕСКД (Единая Система Конструкторской Документации)

Настоящий стандарт устанавливает форму и порядок, заполнения спецификаций изделий всех отраслей промышленности.

Спецификацию составляют на отдельных листах на каждую сборочную единицу, комплекс и комплект по формам 1 и 1а.

Спецификация определяет состав сборочной единицы, комплекса и комплекта и необходима для изготовления, комплектования конструкторских документов и планирования запуска в производство указанных изделий.

В спецификацию вносят составные части, входящие вспецифицируемое изделие, а также конструкторские документы, относящиеся к этому изделию и к его не специфицируемым составным частям.

Спецификации в общем случае состоят из разделов, которые располагают в следующей последовательности:

документация;

комплексы;

сборочные единицы;

детали;

стандартные изделия;

прочие изделия;

материалы;

комплекты.

Наличие тех или иных разделов определяется составом специфицируемого изделия. Наименование каждого раздела указывают в виде заголовка в графе «Наименование» и подчеркивают.

6. ПРИМЕНЕНИЕ CAD-СИСТЕМЫ РАЗРАБОТКИ КД

Система автоматизированного проектирования -- автоматизированная система, реализующая информационную технологию выполнения функций проектирования представляет собой организационно-техническую систему, предназначенную для автоматизации процесса проектирования, состоящую из персонала и комплекса технических, программных и других средств автоматизации его деятельности

Рассмотрим, с чего начинается построение чертежа детали:

1. Определиться с масштабом чертежа и форматом

2. Наметить и провести оси симметрии детали;

3. Наметить контуры детали с помощью вспомогательных линий и геометрических примитивов

4. Полученные отрезки, дуги и точки обвести основной линией - получить контуры детали. Удалить вспомогательные построения.

5. Выполнить другие виды, разрезы и сечения

6. Определить конструкторскую технологическую и измерительную базы детали. Конструкторская база определяет положение детали в готовом виде - по отношению к ней ориентируют другие детали.

7. Технологическая база определяет положение детали при ее обработки.

8. Измерительная база - база, от которой производится отчет размеров при изготовление и контроле готовой детали.

9. Нанести размеры. Общее количество размеров на чертеже должно быть минимальным без пересечения размерных и выносных линий.

10. Проставить шероховатости поверхности и допуски формы и расположения

11. Заполнить технические требования

12. Заполнить основную надпись



7. ИЗУЧЕНИЕ СХЕМНОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ

Конструкторское проектирование - один из важнейших этапов проектирования. При проектировании БИС этот этап носит название топологического проектирования. Исходными данными для конструкторского и топологического проектирования являются данные функционального и схемотехнического проектирования. Результатом конструкторского и топологического проектирования является конструкторская документация и машинные носители для технологического программно-управляемого оборудования. Это могут быть станки с ЧПУ, фотонаборные установки. Для конструкторского проектирования в целом характерно восходящее проектирование, т.е. на базе определённой серии микросхем, строительные блоки и типовые элементы замены (ТЭЗы), разрабатываются панели, рамки и стойки. На каждом шаге проектирования последовательно решаются задачи компоновки элементов конструкции в узлы, размещения этих узлов на конкретным установленным местам и трассировка соединений между элементами. Эта группа задач относится к коммутированно-монтажному проектированию. Самостоятельной группой задач является задачи изготовления или выпуска конструкторской документации и машинных носителей информации для управления технологическим оборудованием.

Схема электрическая принципиальная определяет полный состав элементов изделия и дает детальное представление о принципе работы изделия. Принципиальная схема служит основой для разработки других конструкторских документов -- схемы соединений и расположения, чертежей конструкции изделия -- и является наиболее полным документом для изучения принципа работы изделия. На принципиальной схеме изображают все электрические элементы и устройства, необходимые для осуществления и контроля в изделии заданных электрических процессов, все электрические связи между ними, а также электрические элементы, которыми заканчиваются входные и выходные цепи (разъемы, зажимы и т.п.). Элементы изображают в виде условных графических обозначений, установленных ГОСТ2.701-84 и ЕСКД.

Рисунок 1 - Схема электрическая принципиальная блока питания.



8. СОСТАВЛЕНИЕ ПЕРЕЧНЯ ЭЛЕМЕНТОВ

На принципиальной схеме должны быть однозначно определены все элементы, входящие в состав изделия и изображенные на схеме. Данные об элементах должны быть записаны в перечень элементов. При это связь перечня условными графическими обозначениями элементов должна осуществляться через позиционные обозначения. Допускается в отдельных случаях, установленных в государственных или отраслевых стандартах, все сведения об элементах помещать около условных графических обозначений. При сложном вхождении, например, когда в устройство, не имеющее самостоятельной принципиальной схемы, входит одно или несколько устройств. Имеющих самостоятельные принципиальные схемы, и (или) функциональных групп, или если в функциональную группу входит одно или несколько устройств. ТО в перечне элементов в графе "Наименование" перед наименование устройств, не имеющих самостоятельных принципиальных схем, и функциональных групп допускается проставлять порядковые номера ( т.е. подобно обозначению разделов, подразделов и т.д.) в пределах всей схемы изделия. Если на схеме в позиционное обозначение элемента включено позиционное обозначение устройства, или обозначение функциональной группы, то в перечне элементов в графе "Поз. Обозначение" указывают позиционное обозначение элемента без позиционного обозначения или устройства или обозначения функциональной группы.



Рисунок 2 - Перечень элементов блока питания.

9. ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУИРОВАНИЯ УСТРОЙСТВА НА МИКРОСХЕМАХ И МИКРОСБОРКАХ

Микросхема -- электронная схема произвольной сложности (кристалл), изготовленная на полупроводниковой подложке (пластине или плёнке) и помещённая в неразборный корпус.

Микросхемы различаются по типам обрабатываемых сигналов на аналоговые, цифровые и аналого-цифровые. Существует также отдельный класс микросхем, представляющий собой несколько элементов, не связанных функционально в одном корпусе.

При построении сложных устройств очень важно до выбора конкретной серии определить оптимальную степень интеграции микросхем, ибо от этого будет существенно зависеть надежность, стоимость, габаритные размеры и другие характеристики. Выбор оптимальной степени интеграции возможен при наличии ряда серий, имеющих общий базовый логический элемент и различающихся степенью интеграции, а также при использовании микросборок [Микросборка -- микроэлектронное изделие, состоящее из элементов и компонентов, включая микросхемы, которые имеют отдельное конструктивно-; исполнение и могут быть испытаны до сборки и монтажа. Микросборка разрабатывается для конкретной РЭА. Гибридные МС являются дальнейшим развитием идеи микромодулей -- компактных законченных функциональных блоков, собранных на миниатюрных бескорпусных элементах очень плотным монтажом. Микромодули же, в свою очередь, продолжают идеи компактронов -- комбинированных радиоламп, содержащих в одном баллоне 3 и более лампы. Ещё до Второй Мировой войны существовали компактроны, в которых сразу были выполнены межэлектродные соединения ламп в нужную схему, а также имелись проволочные резисторы и дроссели, это и были первые микромодули и непосредственные предки гибридных МС.

10. СПОСОБЫ ВЛОГОЗАЩИТЫ ЭЛЕМЕНТОВ И УЗЛОВ ЦУ

Для обеспечения надежности функционирования РЭС при воздействии влаги требуется применять влагозащитные конструкции, которые разделяют на две группы монолитные и полые. Монолитные оболочки составляют неразрывное целое с защищаемым узлом. Монолитные оболочки выполняются из органических материалов. Обычно компоненты с такой предназначены для использования в негерметичных наземных РЭС, и в этом случае приходится принимать дополнительные меры для обеспечение влагозащиты электрических соединений (например, лакировать печатные платы).

Полые влагозащитные оболочки позволяют освободить защищаемые компоненты от механического контакта с оболочкой, что обеспечивает работу в более широком диапазоне температур и исключает химическое взаимодействие оболочки и защищаемого компонента. Полые оболочки, особенно из неорганических материалов, обеспечивают более высокую надежность влагозащиты, но имеют значительные габариты, массу, стоимость. Наиболее эффективно использование полых оболочек для групповой герметизации без корпусных компонентов в составе блока.

Для защиты oт влаги компонентов и узлов с помощью монолитных оболочек, являющихся одновременно несущей конструкцией для внешних выводов, используются пропитка, заливка, обволакивание и опрессовка.

Пропитка нашла наибольшее применение для защиты от влаги обмоток электродвигателей, катушек трансформаторов и т.д. При пропитке из полостей и пор вытесняется воздух и они заполняются лаком или компаундом. Ото приводит к увеличению электрической и механической прочности и улучшению теплопроводности, но одновременно увеличиваются масса, паразитная емкость.

Заливка - это сплошная упаковка компонента или узла в изоляционную массу путем заполнения ею свободною промежутка между изделием и стенками корпуса или между изделием и заливной формой. Для улучшения теплопроводности в заливочный компаунд иногда добавляют кварцевую пудру или прокаленный порошок оксида алюминия, а для улучшения влагозащитных свойств можно добавлять порошок цеолита, поглощающий влагу. При выборе заливочного материала особое внимание следует обращать на близость ТКЛР материала заливки и защищаемого компонента или узла (это влияет на внутренние напряжения в компаунде), а также ТКЛР матери; ла заливки и внешних выводов (это влияет на образование каналов проникновения влаги при изменении температуры).

Обволакивание - применяют для зашиты от влаги печатных плат, дискретных ЭРЭ, бескорпусных полупроводниковых приборов, микросборок. Основным преимуществом обволакивания является высокая экономичность, недостатками - довольно толстый и неконтролируемый слой покрытия, возможность использования только для нежестких условий эксплуатации (как и для всех видов полимерной зашиты от влаги), сложность удаления попавшей под защитный слой влаги. Обволакивание печатных плат лаками и компаундами позволяет повысить пробивное напряжение работающей в наземных условиях аппаратуры.

Опрессовка - эго защита изделия от влаги толстым слоем полимерного материала (термореативная или термопластическая пластмасса) методом литьевого или трансферного прессования в специальных формах. Этот вид влагозащиты используют в основном для малогабаритных компонентов (ИС, ЭРЭ, микросборок), что позволяет надежно крепить внешние выводы и создать несущую конструкцию, которая способна выдерживать механические перегрузки и пригодна для автоматизации установки компонентов на плату. При выборе материала для опрессовки необходимо учитывать его параметры е, tgd, электрическую прочность.

Для защиты от коррозии несущих корпусных конструкционных узлов из металлов и сплавов широко применяют монолитные пленочные металлические покрытия, нанесенные горячим способом, гальванически, путем диффузии. Толщина таких покрытий единицы - десятки микрометров.

Для защиты корпусов из алюминиевых сплавов используют многослойные покрытия, например Си - Ni - (Sn - В\).



11. ИНСТАЛЛЯЦИЯ ПО И КОНФИГУРИРОВАНИЕ ПК В СООТВЕТСТВИЕ С ТРЕБОВАНИЕМ ЗАКАЗЧИКА

Инсталляция ПО - процесс установки программного обеспечения на компьютер конечного пользователя.

Возможные варианты установки

Установка вручную -- установка выполняется без установщика или со значительным количеством операций, вручную выполняемых пользователем.

Тихая» установка -- установка, в процессе которой не отображаются сообщения или окна. «Тихая установка» не является синонимом «автоматическая установка», хотя часто ошибочно используется в этом значении

Автоматическая установка -- установка, которая выполняется без вмешательства со стороны пользователя, исключая, конечно, сам процесс её запуска

Самостоятельная установка -- установка, которая не требует начального запуска процесса.

Удалённая установка -- установка, которая выполняется без использования монитора, подсоединённого к компьютеру пользователя

Конфигурирование ПК

В области информационных и компьютерных систем под конфигурацией понимают определенный набор комплектующих, исходя из их предназначения, номера и основных характеристик. Зачастую конфигурация означает выбор аппаратного и программного обеспечения, прошивок и сопроводительной документации. Конфигурация влияет на функционирование и производительность компьютера.

Если пользователь в звукозаписывающей студии, то он выбирает конфигурацию для работы с мультимедийными файламивременных каталогах.



12. ПРОВЕРКА РОБОТОСПОСОБНОСТИ ПЕРИФЕРИЙНОГО ОБОРУДОВАНИЯ И КОМПЬЮТЕРНОЙ СИСТЕМЫ

1. Проверка на вирусы.

2. Регулярно проверять на наличие вирусов с последующим лечением локальные диски, дискеты, флешки и файлы, вложенные в сообщения электронной почты.

3. Проверка файловой системы.

4. Регулярно проверять файловую систему на наличие ошибок, которые могут возникать при неправильном завершении работы Windows, после зависания программ или по другим причинам, следить за тем, чтобы объём свободного пространства на жёстких дисках не уменьшался ниже 500 Мб

5. Периодическая дефрагментация дискового пространства.

6. Ежемесячно запускать программу дефрагментации диска

7. (Пуск\Программы\Стандартные\Служебные\Дефрагментация)

8. Правильное использование сетевых файловых ресурсов.

9. В сетевых личных папках и на сетевых дисках отделов следует хранить только информацию, необходимую для групповой работы, либо требующую повышенной степени защищённости от сбоя и несанкционированного доступа. Все прочие файлы с сетевых серверов следует удалять или перемещать на локальный компьютер.

10. Чистка дисков.

11. - Регулярно удалять временные файлы и папки (находящиеся в каталогах C:\Temp, C:\Windows\Temp);

12. - регулярно очищать «Корзину»;

13. - регулярно очищать папки хранения временных файлов (кэш) программ-браузеров

14. -удалять после завершения работы свои файлы, размещаемые в сетевых

13. ПОДКЛЮЧЕНИЕ НОВОГО И ЗАМЕНА СТАРОГО ОБОРУДОВАНИЯ В КОМПЬЮТОРНОЙ СИСТЕМЕ

На Панели управления дважды щелкните значок Установка оборудования.

Нажмите кнопку Далее, выберите Нети нажмите кнопку Далее.

нажмите кнопку Далее и нажмите кнопку Далее еще раз, чтобы выполнить поиск устройств plugandplay. Если вы устанавливаете устройство не найдено, нажмите кнопку "Нет, устройство отсутствует в списке," нажмите кнопку Далее, выберите «Нет, выбрать оборудование из списка» и нажмите кнопку Далее.

Примечание: Если Windows находит оборудования при поиске Подключите устройства воспроизведения, нажмите кнопку "Да, устройство находится в списке" выберите устройство в списке, нажмите кнопку Далее и нажмите кнопку Готово. Необходимо обеспечить драйвер, предоставленный изготовителем.

Выберите тип оборудования, для которого устанавливается драйвер и нажмите кнопку Далее.

Нажмите кнопку установить с диска.

Введите путь для установки и нажмите кнопку ОК, или нажмите кнопку Обзор и найдите драйвер драйвера. Необходимо ввести путь или найдите файл Oemsetup.inf от производителя.

В диалоговом окне списка INF-файла нажмите кнопку " ОК". Нажмите кнопку ОК , чтобы продолжить.

Выберите драйвер и нажмите кнопку ОК.

Нажмите кнопку Готово.

Тепловой расчет блока цифрового устройства в герметичной конструкции и в перфорированном корпусе

Большинство радиотехнических устройств, потребляя от источников питания мощность, измеряемую десятками, а иногда и сотнями ватт, отдают полезной нагрузке от десятых долей до единиц ватт. Остальная электрическая энергия, подводимая к аппарату, превращаясь в тепловую, выделяется внутри аппарата. Температура нагрева аппарата оказывается выше температуры окружающей среды, в результате чего происходит процесс отдачи теплоты в окружающее пространство. Этот процесс идет тем интенсивнее, чем больше разность температур аппарата и окружающей среды. Специалисты в области создания новых радиоэлектронных аппаратов знают, что расчеты теплового режима аппаратов столь же необходимы, как и расчеты, связанные с функциональным назначением их. Интуитивные методы проектирования РЭС и в частности реализация нормального теплового режима складывались годами. Такой подход в настоящее время оказывается не в состоянии обеспечить выбор в исключительно сжатые сроки безошибочных, близких к оптимальным решений. Известно, что надежность элементов радиоэлектронной аппаратуры сильно зависит от температуры окружающей среды. Для каждого типа элемента в технических условиях указывается предельная температура, при превышении которой элемент нельзя эксплуатировать. Поэтому одна из важнейших задач конструктора радиоэлектронной аппаратуры состоит в том, чтобы обеспечить правильные тепловые режимы для каждого элемента.

Температурное состояние изделия, т.е. его пространственно-временное изменение температуры в зависимости от мощности источников и стоков энергии, от физических и геометрических параметров изделия и окружающей среды называют тепловым режимом изделия.

Тепловой режим изделия считается нормальным, если обеспечивается нормальный тепловой режим всех без исключения составных частей конструкции (ИМС, ЭРЭ, соединений, материалов и т.п.).

Тепловой режим отдельного элемента считается нормальным, если выполняются два условия: температура элемента (или окружающей элемент среды) находится в пределах, определенных паспортом или техническими условиями на него, независимо от изменения температуры окружающей изделие среды; температура элемента должна быть такой, чтобы обеспечивать его функционирование с заданной надежностью.

Первое условие обязательно для каждого элемента, второе определяется заданными в техническом задании на ЭВМ показателями надежности.

Тепловой режим любого электронно-вычислительного устройства можно охарактеризовать тепловой напряженностью, определяемой объемной или поверхностной плотностью теплового потока.

Однако очень часто при определении тепловых режимов конструкций ЭВМ учитывают неравномерное расположение источников тепла. В этом случае используют понятие эквивалентной нагретой зоны. Реальное тепловыделяющее пространство заменяется пространством с равномерно распределенными источниками тепла, реальная поверхность нагретой зоны - изотермической поверхностью некоего прямоугольного параллелепипеда с определенной среднеповерхностной температурой и средним перегревом поверхности.

Системы охлаждения и способы обеспечения нормального теплового режима конструкций ЭВМ

Для облегчения тепловых режимов конструкций ЭВМ используются различные системы охлаждения. Под системой охлаждения понимают совокупность устройств и конструктивных элементов, используемых для уменьшения локальных и общих перегревов. Системы охлаждения обычно классифицируют по способу передачи тепла, виду Теплоносителя и источников тепла. В конструкциях ЭВМ находят применение естественное и принудительное воздушное охлаждение, а также жидкостные и испарительные системы охлаждения.

При естественном воздушном охлаждении тепло от элементов конструкции передается окружающей среде за счет естественной конвекции. Использование других систем охлаждения требует введения в конструкции ЭВМ различных устройств, содержащих теплоноситель и задающих режим его движения. Выбор способа обеспечения нормального теплового режима, а равно и системы охлаждения ЭВМ, как правило, производится на ранних стадиях разработки

ЭВМ и основывается на определении плотности теплового потока и допустимого перегрева конструкции (рис.3). Если точка попадает в заштрихованные области диаграммы, то способ охлаждения уточняется на более поздних этапах конструирования. В соответствии с плотностью теплового потока узлы и блоки ЭВМ подразделяют на не теплонагруженные и теплонагруженные. В не теплонагруженных конструкциях их нагрев при естественном охлаждении не превышает 30 С в теплонагруженных конструкциях требуется принудительное охлаждение. Рассмотрим подробнее конструктивные меры по обеспечению нормального теплового режима в ЭВМ и соответствующие системы охлаждения. Естественное охлаждение. В большинстве современных конструкций ЭВМ, где не требуется применения принудительного охлаждения, при нормальных климатических условиях обычно около 75 % тепла от водится за счет естественной конвекции, 16 % за счет теплопроводности и 10 % за счет излучения. Поэтому закономерно, что прежде всего стремятся обеспечить теплообмен естественной конвекцией при интенсификации передачи тепла теплопроводностью и излучением.

Рисунок 3 - К выбору способов охлаждения в конструкциях ТС ЭВМ: 1 -естественное воздушное охлаждение; 2 - естественное или принудительное воздушное охлаждение; 3 - принудительное воздушное охлаждение; 4 -смешанное воздушно-жидкостное охлаждение; 5 - жидкостное охлаждение; 6 -жидкостно-испарительное охлаждение без прокачки; 7, 8 - жидкостно-испарительное охлаждение с интенсивной прокачкой; 9 - охлаждение испарением жидкости с прокачкой.

Рисунок 4 - Организация систем принудительного воздушного охлаждения в ЭШ а приточная; б - вытяжная; в - приточно-вытяжная

Чтобы отбод тепла от элементов конструкции, находящихся внутри изделия ЭВМ был эффективным, должна быть обеспечена хорошая теплоотдача путем теплового контакта всех теплонагруженных элементов с корпусом изделия.

В изделиях с относительно большими размерами (например, в конструкциях ЭВМ приборного исполнения: ПЭВМ, периферийных устройствах и т. п. ) отдача тепла элементов корпусу может производиться за счет внутренней конвекции в результате перемешивания воздуха ( газа ), находящегося в его замкнутом объеме.

Эффективность охлаждения естественной конвекцией тем выше, чем больше поверхность корпуса охлаждаемого изделия и чем больше разность температур между корпусом и окружающей средой.

Некоторого увеличения поверхности корпуса можно достичь с Помощью применения ребер. Однако охлаждаемое изделие при этом утяжеляется, что нарушает принцип комплексной микроминиатюризации конструкций ЭВМ. Поскольку принцип охлаждения естественной конвекцией основан на том, что слои воздуха (газа, жидкости ) нагреваясь от выделяющего тепло корпуса и обладая вследствие этого большей кинетической энергией и меньшей плотностью, перемещаются вверх и замешаются более холодными слоями, то теплообмен тем лучше, чем больше объем замещаемого воздуха. Для увеличения объема охлаждающего воздуха возможно выполнение в стенках корпуса перфорационных отверстий. Если замещение воздуха затруднено (перфорация отсутствует), тоэлементы, находящиеся в верхней части корпуса, находятся в более тяжелом тепловом режиме, чем элементы, расположенные внизу, поскольку в верхней части корпуса смена воздуха практически не происходит. С учетом этих обстоятельств печатные платы с элементами желательно размещать вертикально, а не горизонтально, чтобы отсутствовали препятствия свободному току воздуха.

Микросхемы - источники тепла на платах и сами платы должны размещаться по возможности равномерно. Платы с недостаточно теплостойкими элементами желательно размещать внизу конструкции.

Охлаждение естественной конвекцией воздуха практически не эффективно при жарком климате и низком атмосферном давлении ( например, при высоте над уровнем моря свыше б км или при использовании на борту летательных аппаратов) или в герметичных конструкциях.

Поэтому необходимо сочетать естественное охлаждение конвекцией с охлаждением кондукцией и излучением.

Рассмотрим меры по интенсификации естественного охлаждения кондукцией. Для этого проанализируем выражения (17,18 ). Как видно из выражении, для уменьшения температуры элемента, охлаждаемого за счет кондуктивного переноса тепла, необходимо уменьшать: 1) количество выделяемого элементом тепла, определяемого его рассеиваемой мощностью; 2) температуру корпуса, контактирующего с окружающей средой (воздухом); 3) тепловое сопротивление участка пути передачи тепла от охлаждаемого элемента к корпусу.

Охлаждение за счет излучения имеет место практически для любой нагретой воны. Однако для большинства не герметизированных конструкций ЭШ поток лучистой энергии поверхности нагретой зоны обычно оказывается меньше мощности тепловыделения этой нагретой зоны, поэтому механизм излучения при реальных значениях плотности мощности на охлаждение конструкций ЭВМ влияет слабо. Вместе с тем желательно, чтобы теплонагруженные элементы были окрашены в определенные цвета.

Принудительное охлаждение. Принудительное охлаждение применяется, если естественного воздушного охлаждения для поддержания нормального теплового режима устройств ЭВМ оказывается недостаточно.

В настоящее время до 90 % современных конструкций ЭВМ охлаждаются принудительным воздушным охлаждением с использованием вентиляторов (блоков вентиляторов). Основными причинами применения принудительного воздушного охлаждения в ЭВМ являются, наличие дешевого и доступного теплоносителя; относительная простота и надежность элементов системы охлаждения (вентиляторов, нагнетающих воздух, воздуховодов и т. п.). На практике используются три системы принудительного воздушного охлаждения: приточная, вытяжная и приточно-вытяжная (рис.4). Приточная вентиляция эффективнее вытяжной, поскольку воздух подается внутрь охлаждаемого устройства с повышенным давлением, что способствует повышенной теплоотдаче. Однако нагнетаемый воздух может уходить черев неплотности в кожухе. Повысить напор охлаждающего воздуха можно в приточно-вытяжной системе охлаждения.

Эффективность охлаждения определяется температурой входного охлаждающего воздуха и его расходом на единицу мощности, выделяемой в ЭВС. Поэтому тип и количество вентиляторов, устанавливаемых в техническое средство, определяется исходя ив требуемого расхода воздуха аэродинамической характеристики конструкции и ряда других конструктивно-технологических характеристик.

Конструкция, в которой используется принудительное воздушное охлаждение, в связи с этим должна обеспечивать малое и равномернее аэродинамическое сопротивление охлаждающему воздуху, для чего элементы конструкции стремятся разместить, обеспечивая по возможности одинаковые тепловые зазоры для обтекания элементов и обращая наименьшую грань элемента перпендикулярно воздушному потоку. Внутренний объем конструкции защищается от пыли применением специальных фильтров. Системы принудительного воздушного охлаждения, несмотря на высокую технологичность и низкую стоимость, имеют также ряд недостатков:

дают увеличение объема и массы конструкций ЭВМ в целом; большие затраты мощности на охлаждение; наличие акустических шумов и вибрации и др. Кроме этого, в последние годы в связи с ростом тепловой нагрузки в устройствах ЭВМ все чаще при конструировании ЭВМ, особенно 4-го поколений, возникают ситуации, когда принудительное воздушное охлаждение вообще не в состоянии обеспечить необходимый тепловой режим. В этих случаях более эффективными являются принудительное жидкостное, воздушно-жидкостное или кондуктивно-жидкостное охлаждение. Чисто жидкостные системы охлаждения эффективны лишь в том случае, если обеспечивается хороший тепловой контакт между источниками тепла и охлаждающей жидкостью (теплоносителем). Поскольку создание таких разъемных тепловых контактов является достаточно сложной конструктивной задачей, то наиболее часто используются смешанные воздушно-жидкостные или кондуктивно-жидкостные системы охлаждения.

В воздушно-жидкостных системах охлаждения отвод тепла от блоков (рис. 5) осуществляется как поступающим в стойку от вентиляторов воздухом, так и жидким носителем (чаше водой, реже фреонами, антифризами и т. д.), протекающим по трубам к охладителям. Охладители выполняются или в виде системыпараллельных трубок, расположенных под каждым охлаждаемым блоком или реализуются в виде направляющих для ТЭЗов. Для повышения эффективности охлаждения в таких конструкциях максимально используются также возможности кондуктивного переноса тепла от ТЭЗов к жидкому носителю.

Проточная система, показанная на рис. 5,а, требует большого расхода жидкого носителя. Поэтому в некоторых конструкциях ЭВМ применяются замкнутые системы охлаждения, использующие теплообменники, насосы и др. оборудование, позволяющие экономить теплоноситель.

При кондуктивно-жидкостном охлаждении используется, как правило, принцип параллельного охлаждения, когда каждый ряд элементов конструкции -источников тепла, и даже каждый источник тепла охлаждается отдельно. В этом случае обеспечивается равномерность температуры элементов конструкции, за счет примерно одинакового кондуктивного теплового сопротивления от охлаждаемого элемента к теплоносителю. В конструкциях бортовых ЭВМ, имеющих большую тепловую нагрузку и сравнительно малые объемы для обеспечения нормального теплового

режима конструкций, очень часто используются тепловые трубы. Конструкция тепловой трубы представляет собой герметичный алюминиевый или стальной корпус (возможна различная форма), внутри которого помешается капиллярно-пористый фитиль, наготавливаемый из металлических и неметаллических сеток, стекла и металловолокон, металлокерамических порошковых материалов и т. п., а также жидкий теплоноситель (аммиак, вода, метанол и др. ). Фитиль насыщается теплоносителем. Если на один конец тепловой трубы подается тепло, то носитель там испаряется и перемешается по трубе до тех пор пока не конденсируется и превращается опять в жидкость в холодной части трубы. Затем за счет капиллярного эффекта теплоноситель по фитилю возвращается опять к горячему концу тепловой трубы. Тепловые трубы позволяют резко снизить тепловые сопротивления между охлаждаемыми элементами конструкции и окружающей средой. Один ив вариантов конструкции тепловой трубы для отвода тепла от мощных тепловыделяющих элементов показан на рис. 6.

Улучшение показателей систем охлаждения отражается на быстродействии устройств и в конечном итоге приводит к непрерывному росту производительности ЭВМ.

Размещено на Allbest.ru

...