Проектирование графического интерфейса пользователя на основе сенсорной панели для семейства микроконтроллеров PIC 24

Тогда сопротивление одиночного трубчатого заземлителя определяется по формуле (5.1):

где:

p- удельное электрическое сопротивление грунта р =40 Ом;

l - длина заземлителя, м;

d - диаметр заземляющего устройства, м;

Н - глубина, равная расстоянию от поверхности до середины электрода, Н =2,2 м.

Определителем число заземлителей по формуле (5.2):

(5,2)

где:

R3 - допустимое сопротивление заземлителя R3 =4 Ом;

Т - коэффициент использования требуемого заземлителя при расстоянии между вертикальными заземлителями 3м .Т = 0,68

Принимаем три заземлителя. Тогда эквивалентное сопротивление параллельно включенных однотипных заземлителей рассчитаем по формуле (5.3):

(5,3)

Параллельное сопротивление заземлителей осуществляется стальными полосами, сопротивление которых определяется по формуле (5.4):

(5,4)

где:

l - глубина заземления полосы, м;

В - ширина полосы, В=0,05 м;

Н - глубина заземления полосы, м.

Действительное сопротивление соединительных полос определяем с учетом взаимного экранирования заземлителей по формуле (5.5):

(5.5)

где: пп - коэффициент использования соединительных полос, цп = 0,45. Сопротивление контура заземлителя, состоящего из труб и соединительных полос:

таким образом, сопротивление заземлителя удовлетворяет требованиям ПУЭ (R3 < 4Ом).

Расчет освещения

Геометрические размеры помещения, в котором будут проводится работы по проектированию и электрическому монтажу сетевого устройства защиты от импульсных перенапряжений:

длинна а = 6 м;

ширина b = 5 м;

высота h = 2,60 м.

В помещении лаборатории будут работать два инженера- электронщика.

Исходя из значений a, b, h, рассчитаем площадь помещения:

Si = a х b = 6 х 5 = 30 (кв.м) - площадь помещения;

Sn = 6.2 (кв.м) - общая площадь столов и шкафа.

Площадь: S = Si - Sn = 30- 6.2 = 23,8 (кв.м).

Объем: V = S х h = 23,8 х 2,60 = 61,88 (куб.м).

Площадь и объем, что приходится на одного рабочего, определяется по формулам:

S1 = S2 = S/2 = 23,8/2=11,9 кв.м V1 = V2 = V/2 =61,88/2=30,94 кв.м

На основании приведенных выше данных рассчитаем значение площади и объема помещения, что приходится на одного служащего. Результаты расчетов приведены в таблице 5.1.

Таблица 5.1Результаты расчетов

Параметр	Норматив	Реальные параметры
Площадь, S	не меньше 4,5 кв. м.	11,9 кв.м
Объем , V	не меньше 15 куб. м.	30,94 куб.м

Анализируя условия труда в помещении, заметим, что объем помещения, который приходится на одного человека, больше нормативного значения. Следовательно, данное помещение подходит для проведения электромонтажных работ.

В рассматриваемом помещении применяется искусственное освещение. Определим количество и размещение светильников в помещении [17].

При определении числа светильников с люминесцентными лампами типа ОД, ОДР, ОДО, ОДОР, МОД, ПВЛ-6, НОГЛ, ПУ высота расположения светильников над рабочей поверхностью (Нсв) принимается равным 1,4 м; ВОД, ВЛН, ПВЛ-1 - Нсв =1,5 м.

Расстояние Ьсв, рассчитываемое по формуле (5.6) крайних светильников от стены рекомендуется принимать: при наличии пристенных проходов Ьсв/2; в остальных случаях-L/3. Зная размеры помещения и принимая высоту подвеса светильников, можно определить их количество.

Для выбранного типа светильников (промышленный без отражателя - ПУ) выбирается значение m.

Lcв = m х Нсв (5.6)

где m - коэффициент, зависящий от типа светильника (см. таблицу4.2);

Lсв - высота расположения светильников над рабочей поверхностью, М.

Таблица 5.2 Значение коэффициента m в зависимости от типа светильников

Тип светильника	m	Тип светильника	m
1. «Универсальный» (У)	1,4-1,5	7. То же, с отражателем (ПУ)	1,5
«Г лубокоизлучатель»:		для сырых помещений
2. эмалированный (Гэ)	1,4	8. с химически активной средой: без отражателя (СХ)	20
3. со средней концентрацией	0,9	9. с отражателем (СХ, СХМ)	1,4
потока
4.концентрированного	0,7	10. Взрывозащищенный без	2,0
светораспределения (Гк)		отражателя
5.Фарфоровый	2,0
полугерметический (Фм)
6. Промышленный без	2,0	11. То же, с отражателем	1,4
отражателя (ПУ, СПБ)

Для выбранного типа светильника коэффициент m=2,0.

Тогда Lсв = 2,0 х 1,4 = 2,8 м.

Количество светильников в одном ряду по длине помещения определяется по формуле (5.7):

Ncв.дл. = (а - Lсв)/ Lсв (5.7)

Nв.дл. = (6-2,8)/2,8 = 1,14. Берем 2 шт.

Количество светильников в одном ряду по ширине помещения определяется по формуле (5.8):

Nсв.ш. = (b - Lсв)/ Lсв (5.8)

Nсв.ш. = (5-2,8)/2,8 = 0,78. Берем 1 шт.

Где а и b - соответственно длина и ширина, помещения, м.

Общее количество светильников в помещении определяется по формуле (5.9):

Nобщ = Nсв.дл ·Nсв.ш (5.9)

Тогда общее количество светильников Nобщ = 2·1 = 2 шт.

Расчет вентиляции

Вытяжной шкаф применяется для удаления вредных веществ. Как правило, при электромонтажных и паяльных работах выделяется пары свинца и олова .

Объем воздуха, м /4, удаляемого через вытяжной шкаф рассчитывается по формуле (5.10):

L = Fn·вn·3600, (5.10)

где Fn - площадь рабочего проема вытяжного шкафа, через которые засасывается воздух, м2.

вn - скорость воздуха в рабочем проеме, вn = 1,25 м/с.

Площадь рабочего проема рассчитываем по формуле (5.11):

Fn =р·r2 = р ·(0,07)2 =0,015 м2. (5.11)

Тогда объем L будет равен:

L = 0,015 ·1,25 · 3600 = 69 м3/4.

Общеобменную вентиляцию рассчитаем по кратности воздухообмена. Необходимое количество воздуха рассчитаем по формуле (5.12):

L = k·wn, (5.12)

где к - кратность воздухообмена, 1/4 (1-10); примем к =4.

wn - объем помещения = 30,94м .

L = 4·30,94 = 123,76 м3/4.

5.5 Пожарная безопасность

Согласно ГОСТ 12.1.004-91 «Система стандартов безопасности труда.

Пожарная безопасность. Общие требования» пожарная безопасность промышленного объекта должна обеспечиваться системами предотвращения пожара и противопожарной защиты, в том числе организационно-техническими мероприятиями.

Системы пожарной безопасности должны характеризоваться уровнем обеспечения пожарной безопасности людей и материальных ценностей, а также экономическими критериями эффективности этих систем для материальных ценностей, с учетом всех стадий (научная разработка, проектирование, строительство, эксплуатация) жизненного цикла объектов и выполнять одну из следующих задач:

исключать возникновение пожара;

обеспечивать пожарную безопасность людей;

обеспечивать пожарную безопасность материальных ценностей;

обеспечивать пожарную безопасность людей и материальных ценностей одновременно.

В производственных помещениях в целях пожарной безопасности обязательно должна быть установлена пожарная сигнализация, находиться огнетушители и план эвакуации. Так же обязательно вести журнал регистрации противопожарного инструктажа, иметь инструкцию о мерах пожарной безопасности, инструкцию о порядке действия персонала при срабатывании пожарной автоматики. Обязательно должен быть назначен ответственный за пожарную безопасность сотрудник, который должен иметь корочки, свидетельствующие об окончании обучения в учебном центре МЧС.

Система пожарной сигнализации предназначена для своевременного обнаружения места возгорания и формирования управляющих сигналов для систем оповещения о пожаре и автоматического пожаротушения. Основные функции пожарной сигнализации обеспечиваются различными техническими средствами. Для обнаружения пожара служат извещатели, для обработки и протоколирования информации и формирования управляющих сигналов тревоги - приемно-контрольная аппаратура и периферийные устройства (подключаются к контрольной панели через внешние линии связи). Кроме этих функций, пожарная сигнализация должна формировать команды на включение автоматических установок пожаротушения и дымоудаления, систем оповещения о пожаре, технологического, электротехнического и другого инженерного оборудования объектов. Современная аппаратура имеет собственную развитую функцию трансляции и оповещения о пожаре.

В производственных помещениях связанных с электромонтажными работами устанавливают порошковые или углекислотные огнетушители. В состав углекислотных огнетушителей входят «чистые» огнетушащие составы (огнетушащее вещество (по ГОСТ 8050-85) - двуокись углерода (СО2), которая, попадая на горящее вещество, охлаждает его и производит тушение; испаряясь, она не оставляет следов), не повреждающие технику и другие объекты, но стоят такие огнетушители на порядок дороже. Количество огнетушителей в помещении рассчитывается по специальной таблице (НПБ 166-97 "Пожарная техника. Огнетушители.

Требования к эксплуатации"). Но приблизительно показатели следующие: Если площадь помещения - менее 100 м , то устанавливается один огнетушитель типа ОП-4 или ОУ (как в нашем случае). Огнетушители следует располагать на защищаемом объекте в соответствии с требованиями ГОСТ 12.4.009 (раздел 2.3) таким образом, чтобы они были защищены от воздействия прямых солнечных лучей, каких- либо механических воздействий и других неблагоприятных факторов, таких как вибрация, повышенная влажность и других. Огнетушители должны размещаться в легкодоступных и заметных местах. Не допускается хранение и эксплуатация огнетушителей в местах, где температура может превышать 500°С и под прямыми лучами солнца. Необходимо соблюдать осторожность при выпуске огнетушащего вещества из раструба углекислотного огнетушителя, так как температура на его поверхности понижается до -60- 700°С. При тушении электроустановок, находящихся под напряжением, не допускается подводить раструб ближе 1 м до электроустановки и пламени. После применения огнетушителя в закрытом помещении, помещение необходимо проветрить. Каждый работник в обязательном порядке должен быть ознакомлен с правилами эксплуатации огнетушителей. В соответствии с правилами пожарной безопасности должны быть разработаны и вывешены на видных местах планы (схемы) эвакуации людей в случае пожара. План эвакуации должен включать в себя графическую и текстовую часть. Графическая часть представляет собой чертеж поэтажных планов здания, которые не должны загромождаться второстепенными деталями. Сплошными зелеными стрелками показывают основные рекомендуемые пути эвакуации, пунктирными стрелками указывают резервные пути эвакуации. На планах эвакуации должно быть условными знаками показано размещение огнетушителей, пожарных кранов, телефонов. Текстовая часть выполняется в виде таблицы. Она должна содержать инструкции о действиях при пожаре, дополненные для наглядности знаками безопасности и символами. Размеры планов эвакуации выбирают не менее 600 мм х 400 мм для этажных и секционных планов эвакуации и 400 мм х 300 мм для локальных планов эвакуации. Для составления плана эвакуации необходимо предоставить следующие данные: поэтажный план помещения; перечень помещений (с правильным названием); полное название организации; должность, ФИО ответственного лица, утверждающего план эвакуации; места расположения огнетушителей, пожарных кранов, электрощитовых, ручных пожарных извещателей, телефонов, запасных выходов, пожарных лестниц, выходов из окон (если есть). При наличии вахты (охраны) также необходимо указать место хранения ключей.

5.6 Экологичность проекта

Производственная организация должна определить экологическую политику и обеспечить формирование требований к системе управления окружающей средой (СУОС). Экологическая политика - заявление (декларация) о ее намерениях и принципах деятельности по отношению к общим характеристикам окружающей среды.

При изготовлении радиоэлектронных устройств происходят выбросы вредных веществ, и в первую очередь воздействие их на человека происходит посредством вдыхания этих веществ с окружающим воздухом. В воздухе рабочей зоне находится множество веществ, которые оказывают отрицательное действие не только на организм человека, но и на всю окружающую среду, поэтому важное значение имеет не только безопасность выполняемых работ, но и их экологичность. В настоящее время появилось очень много предприятий и заводов, соответственно увеличились и выбросы вредных веществ в окружающую среду.

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

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

Для ионообменной очистки сточных вод используют синтетические ионообменные смолы. На рисунке 5.1 представлена схема ионообменной очистки сточных вод ванн травления от соединений меди. Сточные воды поступают в приемный резервуар 1, откуда насосом 2 подаются в фильтр 3 для очистки от механических примесей.

Очищенная от механических примесей сточная вода поступает в последовательно расположенные анионитовые фильтры 4 и 5, заполненные ионообменной смолой в ОН- форме. Очищенная таким образом сточная вода вновь подается в ванну омеднения 12. Вспомогательный катионитовый фильтр 6 предназначен для дополнительной обработки сточной воды в пусковой период. В бак 7 поступают выделенные соединения меди. Бак 8 предназначен для сбора отработанного раствора. Емкости 13 - со щелочью и 14 - с кислотой предназначены для промывки фильтров. Промывной раствор нейтрализуется в баке 11, куда через дозатор 9 одновременно подается необходимое для нейтрализации количество извести из бака 10. Данная схема позволяет задерживать до 95% солей металлов, образующихся при работе участка по производству печатных плат.

Рисунок 5.1 Схема ионообменной очистки сточных вод ванн травления

К числу таких методов можно отнести следующие 2 метода - сорбционный метод и мембранная технология. Сорбционный метод используется как для обезвреживания сточных вод, так и для очистки электролитов в гальванических ваннах от органических веществ. При фильтрации сточных вод через сорбент (активированный уголь, циолит) на его поверхности сорбируются ИТМ. Сорбент после определенного времени использования необходимо регенерировать. Очистка сточных вод производится на гранулированных адсорберах с полотым, взрыхленном и псевдосжиженным слоем. Также применяются аппараты на пылевидных сорбентах либо с перемешиванием воздуха, либо намывные фильтры. Преимуществом данного метода является отсутствие вторичных загрязнений, возможность рекуперации собранных веществ и высокая, до 95%, степень очистки, а недостатком - значительная стоимость сорбентов и необходимость узла регенерации.

Мембранная же технология основана на применении мембран, которые способны задерживать практически все многовалентные катионы. Для удаления ионов никеля и меди может применяться гиперфильтрация (обратный осмос). Процесс гиперфильтрации состоит в отделении воды от ИТМ через полупроницаемую мембрану. Диаметр пор такой мембраны составляет 0,001 мкм. Вода подается под давлением 60 - 100 атм. Гиперфильтр задерживает 50-70 % примесей. Поэтому применение мембран для очистки промывных сточных вод и регенерации электролитов представляется наиболее перспективным.

Расчет валовых выбросов свинца и оксида олова

При проведении пайки используются мягкие сплавы, имеющие температуру плавления 180°-230°С. Эти припои содержат свинец, олово, поэтому при пайке в воздух выделяются аэрозоли оксидов свинца и олова.

Расчет валовых выбросов проводится по свинцу и оксидам олова по формуле (5.13):

Mэпi = gtnt ·3600·10-6 т/год , (5.13)

где:

gi - удельные выделения свинца и оксидов олова, г/сек берутся из справочных данных в зависимости от припоя;

п - количество паек в год;

t - время работы паяльником, час.

Выберем припой ПОС-61, при пайке электропаяльниками мощностями 20-60 Вт, удельные выделения:

свинца и его соединений - gcB = 0,005·103 г/сек;

оксида олова - gOл = 0,0033·103 г/сек;

Всего при монтаже печатной платы необходимо сделать около 500 паек. Учитывая опыт работы лаборантом, на пайку 500 точек (с учетом нанесения флюса) уходит примерно 1 час 40 мин. Причем половина этого времени уйдет на нанесение флюса и перемещение паяльника в «холостую», значит «чистое» время работы паяльником

t = 50 мин = 0,83 часа.

В году 252 рабочих дня по 8 часов в день, т.е. в году 2016 рабочих часов. Найдем количество паек в год:

n = 2016 - 500= 604679 паек в год.

1,667

Найдем валовые выбросы:

- свинца и его соединений:

Мсэвп = 0,005·10 3·604679·0,83·3600·10 6 = 0,009 т/год;

- оксида олова M эолп = 0,0033·10 3·604679·0,83·3600 ·10 6 = 0,006 т/год.

Таким образом, в год выброс свинца составляют: 0,009 т/год, выброс оксида олова: 0,006 т/год.

Выводы по разделу

В данной части дипломного проекта были проанализированы и перечислены опасные и вредные факторы, воздействующие на рабочих при проведении электромонтажных работ. Были описаны характеристики объекта разработки и производственного помещения.

Был проведен анализ основных вредных и опасных факторов для данного производства. К ОВПФ, что влияют на людей, занятых на производстве радиоэлектронной аппаратуры, можно отнести: плохая освещенность рабочей зоны; опасность поражения электрическим током; неудовлетворительные параметры микроклимата рабочей зоны в производственных помещениях; содержание в воздухе рабочей зоны вредных веществ разного характера влияния в концентрациях, превышающих предельно допустимые концентрации. Были описаны мероприятия по снижению их влияния и проведены необходимые расчеты.

Особое внимание было уделено внимание загрязнению окружающей среды при травлении печатных плат. Был проведен расчет выбросов в атмосферу соединений свинца и олова при травлении печатной платы, и методы их очистки.



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данном дипломном проекте разработан графический интерфейс пользователя на основе сенсорной панели для семейства микроконтроллеров PIC24, который применяется как система средств для взаимодействия пользователя с устройством. В разработанное устройстве пользователь имеет произвольный доступ (с помощью клавиатуры или устройств координатного ввода, например, touch-screen) ко всем видимым экранным объектам. При этом отображение графической информации осуществляется на жидкокристаллический индикатор. Все управление осуществлено на базе микроконтроллера.

В аналитической части дипломного проекта были рассмотрены необходимые аналитические аспекты для разработки разработан графический интерфейс пользователя на основе сенсорной панели для семейства микроконтроллеров PIC24. В качестве базовой схемы для разрабатываемого устройства была выбрана схема на основе микроконтроллера, как обладающая широкими функциональными возможностями для обработки информации с сенсорного экрана и организации человеко-машинного интерфейса, а также возможностью связи с системами управления верхнего уровня, например с компьютером.

В конструкторской части дипломного проекта были обозначены технические требования к разрабатываемому устройству. Была разработана электрическая структурная схема устройства, в ней выделены функциональные узлы и описано их назначение в разрабатываемом устройстве.

В технологической части дипломного проекта на основе структурной схемы была построена электрическая принципиальная схема устройства, расписан принцип действия схемы с учетом ее компонентов. Также был разработаны алгоритмы работы подпрограмм, по которым будет работать управляющий микроконтроллер. Среда разработки программы для контроллера - Graphics PICtail™ Plus. Была выбрана конструкция печатной платы разрабатываемого устройства - односторонняя печатная плата, и метод изготовления печатной платы устройства - комбинированный, как удовлетворяющий конструктивно-технологическим требованиям к разрабатываемому устройству. Был проведен необходимый расчет конструктивных элементов печатного рисунка платы.

В экономической части пояснительной записки дипломного проекта был произведён экономический расчёт целесообразности изготовления устройства.

Продолжительность разработки устройства - 2,8 месяцев. Постоянные затраты, включающие в себя заработную плату разработчиков, арендную плату, социальные отчисления, накладные расходы, составляет 52525,38 рубля. Затраты на основные и вспомогательные материалы и комплектующие изделия равны 2015,05 рублей. Для возможного запуска изделия в серийное производство был рассчитан минимальный уровень производства устройства, при котором величина выручки от реализации продукта равна издержкам производства и обращения этого продукта, и он составляет 40 единиц продукции.

Социальная значимость проекта заключается в том, что разработанный графический интерфейс пользователя на основе сенсорной панели для семейства микроконтроллеров PIC24 может применяться в вычислительной технике: материнские платы, контроллеры дисководов жестких и гибких дисков, CD и DVD, калькуляторах.

В части безопасности и экологичности проектных решений были проанализированы и перечислены опасные и вредные факторы, воздействующие на рабочих, при разработке устройства, а также изложены мероприятия по обеспечению комфортных условий труда, безопасности работы с искусственного освещения для рабочего помещения. Особое внимание было уделено загрязнению окружающей среды при травлении печатных плат. Был проведен расчет выбросов в атмосферу соединений свинца и олова при травлении печатной платы. При разработке проекта окружающей среде вред не причинён.



СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. ГН 2.2.5.687-98. Ориентировочные безопасные уровни воздействия (ОБУВ) вредных веществ в воздухе рабочей зоны. Гигиенические нормативы.

2. ГОСТ 2.417-91. Единая система конструкторской документации. Платы печатные. Правила выполнения чертежей.

3. ГОСТ 12.1.002-84. Электрические поля токов промышленной частоты напряжением до 10 кВ. Общие требования безопасности.

4. ГОСТ 12.1.005-88 ССБТ. Санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны.

5. ГОСТ 12.1.006-84 ССБТ. Электромагнитные поля радиочастот. Общие требования безопасности.

6. ГОСТ 23751-86. Печатные платы. Основные параметры конструкции.

7. ГОСТ 23752-79. Печатные платы. Общие технические условия.

8. ГОСТ Р МЭК-61312. Защита от электромагнитного импульса молнии.

9. Магда Ю. Микроконтроллеры PIC 24. Архитектура и программирование. М.: Додэка XXI, 2009 г. - 240 с.

10. Новицкий Н.И., Горностай, Л.Ч.Организация, планирование и управление производством. Практикум (курсовое проектирование): учебное пособие.

11. Горюшкин А. [и др.] - 2-е изд., стер. - М.: КНОРУС, 2010. - 320с.

12. Охрана труда и промышленная экология / В.Т.Медведев [и др.] - 2-е изд., стер. - М.: Изд. центр «Академия»,2008.- 416с.

13. Оценка освещения рабочих мест. Методические указания (утв. 16.06.1998 МУ 2.2.4.706-98).

14. Пелих А.С. Экономика предприятия - М.: 2006. - 403с.

15. Пирогова Е.В. Проектирование и технология печатных плат: учебник. - М.:ФОРУМ: ИНФРА-М,2005. - 560с.

16. Тавернье К. - PIC-микроконтроллеры. Практика применения. /М.: ДМК Пресс , 2002г. - 272 с.

17. Пушкарев А.В. Применение беспроводных сетей ZigBee в системах телеметрии. М. - Компэл, 2009. - 156с.

18.Саврушев Э.Ц. P-CAD для Windows. Система проектирования печатных плат. Практ. пособие. - М.: Изд - во «ЭКОМ», 2007. - 320с.:ил.

19.Сухариер А.С. ЖК индикаторы. М., Радио и связь. 1991. 256 с.78.

20.Тищенко Н.Ф. Справочник «Охрана атмосферного воздуха. Расчет содержания вредных веществ и их распределение в воздухе». - М.: Химия, 1991.

21.Трофимов Ю. Светодиодная элементная база - некоторые особенности и проблемы применения в дисплейных технологиях // Электр.комп. 2002. №1. С.29-34.

22.Уилмсхерст Т. Разработка встроенных систем с помощью микроконтроллеров PIC. Принципы и практические примеры. Пер. с англ. - К.: «МК-Пресс», СПб «КОРОНА-ВЕК», 2008. - 544с., ил.

23. Фролов А.В. Безопасность жизнедеятельности. Охрана труда / А.В.Фролов, Т.Н.Бакаева. - Ростов н/Д.: Феникс, 2005. - 736с.: - ил.

24. Устройства связи - Электронные данные. - Режим доступа: http://www.pkp.by/oven/ustrojstva-svjazi.html

Размещено на Allbest.ru

...