При проектировании и изготовлении образца блока приёма и излучения сигналов опознавания всегда важно знать, какой ценой достигнут той или иной результат. Проще всего изготовить и разработать РЭА, для которой не установлены экономические ограничения.

Как показывает практика, экономически целесообразная РЭА - это хорошо разработанная, оптимальная для заданных условий производства и эксплуатации РЭА.

Экономичность конструкции ,блока определяется затратами на её разработку, производство и эксплуатацию.

Необходимость ограничения затрат на разработку, производство и эксплуатацию блока является не самоцелью, а рациональным использованием времени, труда и материальных средств. Для всей РЭА большое значение имеют затраты на разработку, подготовку производства и изготовление опытного образца. Решающим здесь является время. Оно должно быть минимальным так как с течением времени РЭА морально устаревает, то есть к моменту изготовления РЭА теряет свои ценные качества, как аппаратура специального назначения.

Задача конструктора состоит в том, чтобы функциональные требования к РЭА оптимальным образом согласовались с её экономическими характеристиками.

Целью планирования себестоимости проведения НИР является экономически обоснованное определение величины затрат на ее выполнение. В плановую себестоимость НИР включаются все затраты, связанные с ее выполнением, независимо от источника их финансирования. Определение затрат на НИР производится путем составления калькуляции плановой себестоимости. Она является основным документом, на основании которого осуществляется планирование и учет затрат на выполнение НИР. Расходы на проведение НИР определяются по следующим статьям:

заработная плата инженеров и производственных рабочих;

покупные и вспомогательные изделия;

основные и вспомогательные материалы;

расходы на содержание и эксплуатацию оборудования;

накладные расходы;

отчисления на социальные нужды;

Обратимся к таблице проведения НИР для расчёта заработной платы с учётом тарифной ставки (табл.5.1)

Табл. 5.1

Таблица5.2

Таблица 5.3

Рассчитаем фонд основной заработной платы с учётом поясного коэффициента (25%) и премии (30%):

ЗПОСН = 18368 + 55% = 28470 руб.

Дополнительная заработная плата составляет 15% от основной:

ЗПДОП = 28470 15% = 4270,56 руб.

Общая заработная плата:

ЗПОБЩ = ЗПОСН + ЗПДОП = 28470 + 4270,56 = 32740,56 руб.

Накладные расходы включают в себя общие и лабораторные расходы и составляют 150% от общей заработной платы:

Накладные расходы = ЗПОБЩ 150% = 49110,84 руб.

Единый социальный налог составляет 35,6% от общей заработной платы:

ЕСН = ЗПОБЩ 35,6% = 11786,6 руб.

Табл. 5.4

Себестоимость опытного образца.

Проведём расчёт стоимости опытного образца в производственных условиях. При составлении плановой калькуляции должна быть определена величина прямых и косвенных расходов на производство единицы продукции, учитывая, что в производстве кроме основных материалов используются и вспомогательные, стоимость которых учесть трудно.

В конструкторских разработках себестоимость опытного образца рекомендуется определять по следующим калькуляционным статьям:

· Затраты на основные и вспомогательные изделия;

· Покупные комплектующие изделия;

· Основная заработная плата;

· Дополнительная заработная плата;

· Отчисления на соц. нужды;

· Общецеховые расходы;

· Внепроизводственные расходы;

Для определения заработной платы составим график производственных работ( табл 5.5)

Табл 5.5

Таблица 5.6

Вывод: в результате проделанной работы была просчитана стоимость блока приёма и излучения сигналов опознавания. Полная стоимость блока равна 750435,8рублей.

Экономическая эффективность блока.

В основном, экономичность блока, по сравнению с аналогами, определяется уменьшенным энергопотреблением за счет уменьшения на 50-55% потерь, уменьшения веса конструкции, использование полосковых элементов. Кроме того, уменьшаются эксплуатационные расходы за счет повышения срока службы. Результаты расчета экономической эффективности проведенного по формуле:

Э = С1 - С2 - Е · К

К = 549769,8 - затраты на разработку

Е = 0,15- коэффициент экономии

С1 = 1023267,47 - себестоимость аналога

С2 = 750435,8 - себестоимость опытного образца

Э = 1023267,47 - 750435,8 - 0,15 · 549769,8 = 190366,2 руб.

Как видно из расчёта, использование опытного образца блока экономически выгодно по сравнению с аналогами существующими до сих пор. Столь заметная разница в стоимостях, заключается в том, что использование полосковых элементов позволило значительно уменьшить габариты и массу данного блока, так же увеличить надёжность и срок службы данной РЭА .

6. Раздел охраны труда

Описание источника излучения СВЧ поля

В дипломном проекте рассматривается разработка конструкции блока приема и излучения сигналов опознавания СВЧ диапазона. Блок работает в диапазоне СВЧ, поэтому выполнен в интегральном исполнении, что характерно для устройств, работающих при сверхвысоких частотах. Таким образом, каждый полосковый элемент работает как своеобразная антенна, излучающая в окружающее пространство электромагнитные волны высокой частоты. В результате этого обслуживающий устройство персонал (настройщик) находится под влиянием электромагнитного поля СВЧ, которое неблагоприятно воздействует на организм в целом.

Рассматриваемый в дипломном проекте балансный смеситель имеет следующие основные характеристики:

Частота входного сигнала fc, ГГц 1,02;

Частота выходного сигнала fвых, ГГц 1,09;

Максимальная входная мощность сигнала Р, Вт 0.25.

Коэффициент передачи G, не менее 0.8.

В результате анализа и последующей оптимизации параметров элементов был найден оптимальный коэффициент передачи устройства, равный 0.8. В худшем случае, когда коэффициент передачи в силу расстройки параметров элементов и других дестабилизирующих факторов уменьшит свое значение, например, до G = 0.3, устройство будет рассеивать мощность

Ррас = Р - Р 0.3 = 0.175 Вт.

При такой рассеиваемой устройством мощности, плотность потока мощности, излучаемого в окружающее пространство (в данном случае в воздух) на минимальном расстоянии r = 0.1 м, при котором работает настройщик, например, с устройством измерения коэффициента стоячей волны, составит

I0 = = 1.115 Вт/м2.

Воздействие электромагнитных полей СВЧ на организм человека.

Широкое внедрение радиоэлектроники в народное хозяйство позволяют значительно улучшить условия труда, снизить трудоемкость работ, добиться высокой экономичности процессов производства. Однако электромагнитные излучения радиочастотных установок, воздействуя на организм человека в дозах, превышающих допустимые, могут явиться причиной профессиональных заболеваний. В результате возможны изменения нервной, сердечно-сосудистой, эндокринной и других систем организма человека [8].

Действие электромагнитных полей на организм человека проявляется в функциональном расстройстве центральной нервной системы; субъективные ощущения при этом -- повышенная утомляемость, головные боли и т. п. Первичным проявлением действия электромагнитной энергии является нагрев, который может привести к изменениям и даже к повреждениям тканей и органов. Механизм поглощения энергии достаточно сложен. Возможны также перегрев организма, изменение частоты пульса, сосудистых реакций. Поля сверхвысоких частот могут оказывать воздействие на глаза, приводящее к возникновению катаракты (помутнению хрусталика). Многократные повторные облучения малой интенсивности могут приводить к стойким функциональным расстройствам центральной нервной системы. Степень биологического воздействия электромагнитных полей на организм человека зависит от частоты колебаний, напряженности и интенсивности поля, длительности его воздействия. Биологическое воздействие полей разных диапазонов неодинаково. Изменения, возникающие в организме под воздействием электромагнитных полей, чаще всего обратимы.

В результате длительного пребывания в зоне действия электромагнитных полей наступают преждевременная утомляемость, сонливость или нарушение сна, появляются частые головные боли, наступает расстройство нервной системы и др. При систематическом облучении наблюдаются стойкие нервно-психические заболевания, изменение кровяного давления, замедление пульса, трофические явления (выпадение волос, ломкость ногтей и т. п.) [9].

Производство измерений параметров электромагнитного поля СВЧ на разработанном устройстве. Применяемые приборы.

Для определения интенсивности электромагнитных полей, воздействующих на обслуживающий персонал, замеры проводят в зоне нахождения персонала по высоте от уровня пола (земли) до 2 м через 0,5 м. Для определения характера распространения и интенсивности полей в цехе, на участке, в кабине, помещении (лаборатории и др.) должны быть проведены измерения в точках пересечения координатной сетки со стороной в 1 м. Измерения проводят (при максимальной мощности установки).

Исследования электромагнитных полей на рабочих местах должны проводиться в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.002--84, ГОСТ 12.1.006--84 по методике, утвержденной Минздравом РФ.

В технике ультравысоких и сверхвысоких частот измерение мощности является одним из основных видов измерений. В передающих, приемных и измерительных устройствах диапазона СВЧ приходится производить измерения мощности в широком интервале -- от 10-16 до 107 Вт. Особенности конструкции радиотехнических устройств диапазона СВЧ и принципиальное отличие методов измерения мощностей различных уровней в пределах упомянутого интервала обусловили большую номенклатуру измерителей мощности, разных по способу измерения и пределам измеряемой мощности.

Измеритель интенсивности электромагнитного излучения (П3-30)

Назначение

Прибор П3-30 обеспечивает изотропное измерение интенсивности электромагнитного излучения для контроля норм по электромагнитной безопасности в соответствии с ГОСТ 27859-89, ГОСТ 12.1.006-84, ГН 2.1.8./2.2.4.019-90 и СанПиН 2.2.4/2.1.8.055-96. Предназначен для изучения воздействия электромагнитного поля, как на человека, так и на окружающую среду.

Область применения.

Контроль норм по электромагнитной безопасности.

Особенности усреднение результатов измерения текущих значений ППЭ и напряженности электромагнитного поля за истекшие 6 мин;

выбор максимальных значений результатов измерения текущих значений ППЭ и напряженности электромагнитного поля за истекшие 6 мин;

хранение в памяти процессора с возможностью вывода на персональную ЭВМ типа РС средних и максимальных значений напряженности электромагнитного поля с дискретностью усреднения 6 мин зарегистрированных в течение 3,46 сут работы (всего 832 средних и 832 максимальных значений);

измерение экспозиции облучения (значений квадрата напряженности электромагнитного поля или ППЭ, умноженных на время измерения);

ввод допустимых значений напряженности электромагнитного поля, ППЭ и экспозиции;

визуальное оповещение пользователя при достижении предельно допустимых значений;

Цифровая индикация:

напряженности электрического поля;

энергетической экспозиции напряженности электрического поля;

плотности потока энергии;

энергетической экспозиции плотности потока энергии;

Технические характеристики прибора даны в таблице 6.1.

Таблица 6.1

Принцип действия.

Измеритель состоит из антенны-преобразователя (1) напряженности переменного электрического поля в постоянное напряжение и измерительного блока (2), осуществляющего аналого-цифровое преобразование, цифровую обработку сигнала и вывод результатов измерения на экран жидкокристаллического индикатора, а так же на персональную ЭВМ (3). Структура измерителя поясняется схемой, представленной на рисунке.

Антенна измерителя имеет три дипольно-детекторные микросборки, которые образуют взаимно-ортогональную структуру. Антенна вносится в измеряемое поле электромагнитной волны с вектором распространения К. Положение прибора и ручки антенны параллельно вектору магнитного поля Н, как показано на рисунке, соответствует минимальной (основной) погрешности измерения.

Измеритель обеспечивает измерения средних значений напряженности и ППЭ в диапазоне частот электромагнитных излучений от 0.03 до 40 ГГц. В устройстве измерительном проведена прошивка частотных характеристик антенны - преобразователя таким образом, что при установке частоты контролируемого электромагнитного излучения автоматически происходит коррекция неравномерности частотной характеристики антенны-преобразователя.

Измерители плотности потока энергии электромагнитного поля П3 18А, П3 19А, П3- 24

Назначение.

Предназначены для измерения средних значений плотности потока энергии электромагнитного поля в широком диапазоне частот. Используются для оценки степени биологической опасности СВЧ излучений в режимах непрерывной генерации и импульсной модуляции в свободном пространстве и ограниченных объемах вблизи мощных источников излучения.

Применение.

Аккредитованные испытательные лаборатории ЦГСЭН, производственные лаборатории в энергетике. Организации, осуществляющие аттестацию рабочих мест.

Технические характеристики приборов даны в таблице 6.2.

Таблица 6.2

Приборы для контроля электрических и магнитных полей.

Измеритель напряженности электромагнитного поля B E метр;

Универсальный измеритель уровней электростатических полей СТ-01;

Измеритель напряженности электрического и магнитного поля ИПМ-101;

Измеритель напряженности электрического и магнитного поля П3-50;

Измеритель напряженности электростатического поля ЭСПИ-301;

Комплект приборов для измерения электромагнитных излучений "ЦИКЛОН-04";

Комплект приборов для измерения электромагнитных излучений "ЦИКЛОН-05"

Нормирование электромагнитных полей.

Согласно ГОСТ 12.1.006--84, нормируемыми параметрами в диапазоне частот 60 кГц -- 300 МГц являются напряженности Е и Н электромагнитного поля. На рабочих местах и в местах возможного нахождения персонала, профессионально связанного с воздействием электромагнитного поля, предельно допустимая напряженность этого поля в течение всего рабочего дня не должна превышать нормативных значений.

Нормирование ЭМИ радиочастотного диапазона проводится по ГОСТ 12.1.006-84 и санитарным правилам и нормам САН ПиН 2.2.4/2.1.8.055-96. В основу гигиенического нормирования положен принцип действующей дозы, учитывающий энергетическую нагрузку.

В диапазоне частот 300 МГц - 300 ГГц интенсивность ЭМИ характеризуется плотностью потока энергии (ППЭ): энергетическая нагрузка представляет собой произведение плотности потока энергии поля на время его воздействия ЭНППЭ = ППЭ*T.

Предельно допустимые значения ППЭ электромагнитного поля

где k - коэффициент ослабления биологической эффективности, равный: 1 - для всех случаев воздействия, исключая облучения от вращающихся и сканирующих антенн, 10 - для случаев облучения от вращающихся и сканирующих антенн. - предельно допустимая энергетическая нагрузка равная 2 Вт*ч/м2; время пребывания в зоне облучения за рабочую смену, ч.

Во всех случаях максимальное значение не должно превышать 10 Вт/м2. В соответствии с ГОСТ 12.1.006-84 предельно допустимое значение ППЭ электромагнитного поля определяется из выражения.

Т.к. в конструкции разрабатываемого устройства нет вращающихся и сканирующих антенн, то k = 1. Время пребывания в зоне облучения за рабочую смену примем 8 ч. Тогда

Вт/м2

Как видно из расчета, 1,115 Вт/м2 - большая доза излучения для длительной работы, намного превышающая значение , поэтому для длительной работы с этим устройством необходимо применить защиту.

Безопасное расстояние, на котором может работать настройщик без негативного воздействия ЭМ поля на организм, составит таким образом величину

= 0.3 м.

но рабочему иногда будет трудно выдержать такое расстояние в силу специфики настройки прибора. Таким образом, опасная зона облучения электромагнитным полем СВЧ находится в радиусе 0.3 м от прибора.

Выбор и обоснование технических средств защиты.

Основные меры защиты от воздействия электромагнитных излучений: уменьшение излучения непосредственно у источника (достигается увеличением расстояния между источником направленного действия и рабочим местом, уменьшением мощности излучения генератора); рациональное размещение СВЧ и УВЧ установок; дистанционный контроль и управление передатчиками в экранированном помещении (для визуального наблюдения за передатчиками оборудуются смотровые окна, защищенные металлической сеткой); экранирование источников излучения и рабочих мест (применение отражающих заземленных экранов в виде листа или сетки из металла, обладающего высокой электропроводностью -- алюминия, меди, латуни, стали); организационные меры (проведение дозиметрического контроля интенсивности электромагнитных излучений -- не реже одного раза в 6 месяцев; медосмотр -- не реже одного раза в год; дополнительный отпуск, сокращенный рабочий день, допуск лиц не моложе 18 лет и не имеющих заболеваний центральной нервной системы, сердца, глаз); применение средств индивидуальной защиты (спецодежда, защитные очки и др.) [9].

Экранирование -- наиболее эффективный способ защиты. Электромагнитное поле ослабляется экраном вследствие создания в толще его поля противоположного направления. Степень ослабления электромагнитного поля зависит от глубины проникновения высокочастотного тока в толщу экрана. Чем больше магнитная проницаемость экрана и выше частота экранируемого поля, тем меньше глубина проникновения и необходимая толщина экрана. Экранируют либо источник излучений, либо рабочее место. Экраны бывают отражающие и поглощающие.

Разработанный опытный образец блока в целях уменьшения влияния различных электромагнитных наводок на параметры устройства предполагает наличие алюминиевого каркаса, накрытого радиопрозрачным колпаком из стеклопластика. Т.к. диаграмма направленности довольно узка, и сигналы излучения и приёма направлены вверх, то обслуживающий персонал не попадает в зону облучения. Каркас служит для защиты обслуживающего персонала от негативного влияния высокочастотного поля в горизонтальном радиусе. Каркас выполнен из стали, толщина стенок составляет 2 мм. При такой толщине стенок ослабление излучаемой мощности составляет

дБ,

где f=1,09 ГГц - частота, на которой происходит основное преобразование и рассеивание мощности, =410-7 Гн/м - удельная магнитная проницаемость алюминия, =3.54107 1/Омм - удельная проводимость алюминия, t =510-3 м.

В результате такого экранирования ослабление плотности потока мощности составляет -30 дБ. За пределами каркаса с толщиной стенки равной 5 мм плотность потока мощности практически равна нулю, поэтому согласно ГОСТ 12.1.006--84 работать с прибором можно в течение всего рабочего дня.

Вывод

В разделе «Охраны труда» дипломного проекта была дана характеристика разработанного опытного образца блока приёма и излучения сигналов опознавания как источника излучения электромагнитного поля СВЧ, определено вредное воздействие электромагнитного излучения на организм человека, дана методика измерения плотности потока мощности с помощью прибора ПО-1, разработаны средства защиты от излучения, за счет которых разработанное устройство соответствует требованиям ГОСТ 12.1.006--84.

Заключение

В результате проделанной работы разработана конструкция блока приёма и излучения сигналов опознавания. Рассчитаны надёжность, прочность, электромагнитная совместимость и размерная цепь.

Выбраны материалы и технология изготовления полосковых печатных плат.

Выбран тип корпуса и способ герметизации, обеспечивающий ремонтопригодность готового изделия.

В итоге проанализирую вышеизложенное, можно сделать вывод, что техническое задание выполнено полностью.

Литература

1. Бельян Р.Х. и д.р. Краткий справочник конструктора РЭА- М.: Советское радио, 1972г.

2. Варламов Р.Г. Справочник конструктора РЭА- М.: Советское радио,1980г.

3. Справочник по расчету и конструированию СВЧ полосковых устройств /Под ред. В. И. Вольмана. - М.: Радио и связь 1982г.

4. Сканирующие антенные системы СВЧ /Пер. с английского под ред. Г.Т.Маркова.-М.:Сов. Радио.1971г.

5. Вендик О.Г. Антенны с немеханическим движением луча - М.: сов. Радио,1965г.

6. Котов Е.П. и д.р. Полосковые платы и узлы. Проектирование и изготовление.-М.: Сов. Радио.1979г.

7. Антенны и устройства СВЧ./под ред. Проф.Д.И.Воскресенского.-М.:Сов.Радио,1972г.

8. Крылов В.А., Юченкова Т.В. Защита от эл/магн излучений,- М. Сов. радио, 1972 г.

9. Мишин В.А. СВЧ и безопасность человека- М., Сов. радио, 1974 г.

10. Беляев Н.М.Сопротивление материалов -М.,1959 г.

11. Справочник конструктора машиностроителя т.1 /В.И. Анурьев - М. Машиностроение 1979 г.

Размещено на Allbest.ur