Основными требованиями предъявляемыми к усилителю являются:

высокое усиление при малых питающих напряжениях;

малый потребляемый ток;

высокая термостабильность;

простота схемы, заключающаяся в минимизации количества элементов.

Усилители на транзисторах выполненные по обычной схеме, которая включает базовые резисторы и элементы температурной стабилизации каскада, содержат много элементов и имеют невысокую температурную стабильность при малых напряжениях питания. Для получения напряжения базы, обеспечивающего нужный ток коллектора, можно использовать согласованные транзисторы. При этом будет обеспечена автоматическая температурная компенсация 47. Кроме того, такая схема содержит мало деталей. Схема усилителя выполненного на паре согласованных транзисторов приведена рисунке 2.11.

Рисунок 2.11 - Модель усилителя для входного преобразователя

Исходя из условий предъявляемых к усилителю необходимо произвести исследование его работы при изменении тех или иных параметров. Нами было произведено исследование работы усилителя (см. рисунок 2.11) по следующим пунктам:

Влияние внешней температуры на коэффициент усиления;

Зависимость коэффициента усиления от напряжения питания;

Влияние разброса параметров резисторов R₁ и R₂.

Для исследования усилителя была разработана схема показанная на рисунке 2.12.

Рисунок 2.12 - Схема для исследования работы усилителя для входного преобразователя при различных условиях

Питание этого усилителя осуществляется от гальванических батарей напряжением 3 В. для исследования схемы в качестве источника входного сигнала был взят источник синусоидального напряжения V, амплитуда напряжения 1 мВ. Начальные условия работы схемы: температура окружающей среды 27 ^оС; сопротивление резисторов R1 и R2 600 кОм.

Исследование влияния внешней температуры на коэффициент усиления

Исследование этого режима работы необходимо потому, что данный усилитель используется в расходомерах которые служат для измерения расхода воды, как холодной так и горячей, а так как сам расходомер устанавливается непосредственно на трубу, по которой протекает вода, то разброс температур при которых будет работать данная схема может оказаться очень большим. Поэтому необходимо знать насколько сильно будут отличаться показания прибора при измерении расхода горячей и холодной воды.

Исследование проводилось следующим образом, температура при которой работает схема изменялась от 12 до 87 ^оС с шагом 15 ^оС, на вход усилителя подавалось синусоидальное напряжение 1 mV.

Сигнал подаваемый на вход усилителя показан на рисунке 2.13. Сигнал на выходе усилителя при температуре окружающей среды 12 ^оС показан на рисунке 2.14, при температуре окружающей среды 27 ^оС показан на рисунке 2.15, при температуре окружающей среды 42 ^оС показан на рисунке 2.16, при температуре окружающей среды 57 ^оС показан на рисунке 2.17, при температуре окружающей среды 72 ^оС показан на рисунке 2.18, а при температуре окружающей среды 87 ^оС показан на рисунке 2.19.

Рисунок 2.13 - Сигнал на входе усилителя при температуре 27 ^оС

Рисунок 2.14 - Сигнал на выходе усилителя при температуре 12 ^оС

Рисунок 2.15 - Сигнал на выходе усилителя при температуре 27 ^оС

Рисунок 2.16 - Сигнал на выходе усилителя при температуре 42 ^оС

Рисунок 2.17 - Сигнал на выходе усилителя при температуре 57 ^оС

Рисунок 2.18 - Сигнал на выходе усилителя при температуре 72 ^оС

Рисунок 2.19 - Сигнал на выходе усилителя при температуре 87 ^оС

Чтобы выяснить влияние температуры на коэффициент усиления сведем полученные данные в таблицу 2.1 и по этой таблице построим график изображенный на рисунке 2.20.

Влияние температуры на коэффициент усиления

Таблица 2.1

Температура, оС	Максимум, мВ	Минимум, МВ	Коэффициент Усиления	Начальная точка, мВ
12	699,53	510,88	94,33	607
27	657,95	475,94	91,01	568,57
42	617	441,05	87,98	530,5
57	576,56	406,1	85,23	492,71
72	536,56	371,14	82,71	455,12
87	496,89	336,18	80,36	417,7

Рисунок 2.20 - Изменение коэффициента усиления в зависимости от температуры

Исследование зависимость коэффициента усиления от величины питающего напряжения

Исследование этого режима работы производится потому, что схема усилителя питается от гальванических элементов которые со временем разряжаются поэтому питающее напряжение не постоянно во времени.

Исследование проводилось следующим образом, питающее напряжение менялось от номинальных 3 до 1,5 В с шагом 0,25 В, на вход усилителя подавалось синусоидальное напряжение 1 mV.

Сигнал подаваемый на вход усилителя показан на рисунке 2.21. Сигнал на выходе усилителя при питающем напряжении 1,5 В показан на рисунке 2.22, при питающем напряжении 1,75 В показан на рисунке 2.23, при питающем напряжении 2 В показан на рисунке 2.24, при питающем напряжении 2,25 В показан на рисунке 2.25, при питающем напряжении 2,5 В показан на рисунке 2.26, при питающем напряжении 2,75 В показан на рисунке 2.27, а при питающем напряжении 3 В показан на рисунке 2.28.

Рисунок 2.21 - Сигнал на входе усилителя

Рисунок 2.22 - Сигнал на выходе усилителя при питающем напряжении 1,5 В

Рисунок 2.23 - Сигнал на выходе усилителя при питающем напряжении 1,75 В

Рисунок 2.24 - Сигнал на выходе усилителя при питающем напряжении 2 В

Рисунок 2.25 - Сигнал на выходе усилителя при питающем напряжении 2,25 В

Рисунок 2.26 - Сигнал на выходе усилителя при питающем напряжении 2,5 В

Рисунок 2.27 - Сигнал на выходе усилителя при питающем напряжении 2,75 В

Рисунок 2.28 - Сигнал на выходе усилителя при питающем напряжении 3 В

Чтобы выяснить влияние напряжения питающих элементов на коэффициент усиления сводим полученные данные в таблицу 2.2 и строим график изображенный на рисунке 2.29.

Таблица 2.2. Влияние питающего напряжения на коэффициент усиления

Напряжение питания, В	Максимум, МВ	Минимум, мВ	Коэффициент усиления	Начальная точка, мВ
1,5	547,21	471,68	37,77	510,15
1,75	567,89	474,48	46,71	522,03
2	587,01	476,1	55,46	532,74
2,25	605,91	476,89	64,51	542,58
2,5	623,83	477,03	73,40	551,75
2,75	641,1	476,7	82, 20	560,38
3	657,95	475,94	91,01	568,57

Рисунок 2.29 - Изменение коэффициента усиления в зависимости от питающего напряжения

Исследование влияния разброса параметров резисторов R₁ и R₂.

На практике практически невозможно найти элементы у которых номинальные данные соответствуют действительным, у резисторов такой разброс параметров может достигать 5 %. Поэтому необходимо проверить как будет изменяться коэффициент усиления если реальные значения сопротивлений будут отличны от номинальных 680 кОм.

Исследование проводилось в четыре этапа:

Изменялось сопротивление R1 от 714 до 646 кОм, с шагом 17 кОм;

Изменялось сопротивление R2 от 714 до 646 кОм, с шагом 17 кОм;

Изменялось сопротивление R2 от 646 до 714 кОм, с шагом 17 кОм, а сопротивление R1 от 714 до 646 кОм, с шагом 17 кОм;

Изменялось сопротивление R1 и R2 от 714 до 646 кОм, с шагом 17 кОм.

Сигнал подаваемый на вход усилителя показан на рисунке 2.30.

Рисунок 2.30 - Сигнал на выходе усилителя при питающем напряжении 3 В

Далее с рисунка 2.31 по рисунок 2.35 изображены сигналы снимаемые с выхода усилителя при различных значениях сопротивления резистора R1.

Рисунок 2.31 - Сигнал на выходе усилителя при сопротивлении резистора R1 = 714 кОм, а резистора R2 = 680 кОм

Рисунок 2.32 - Сигнал на выходе усилителя при сопротивлении резистора R1 = 697 кОм, а резистора R2 = 680 кОм

Рисунок 2.33 - Сигнал на выходе усилителя при сопротивлении резистора R1 = 680 кОм, а резистора R2 = 680 кОм

Рисунок 2.34 - Сигнал на выходе усилителя при сопротивлении резистора R1 = 663 кОм, а резистора R2 = 680 кОм

Рисунок 2.35 - Сигнал на выходе усилителя при сопротивлении резистора R1 = 646 кОм, а резистора R2 = 680 кОм

Чтобы выяснить влияние величины сопротивления R1 на коэффициент усиления мы свели полученные данные в таблицу 2.3 и построили график изображенный на рисунке 2.36.

Таблица 2.3. Влияние сопротивления резистора R1 на коэффициент усиления

Сопротивление R1,кОм	Максимум, МВ	Минимум, мВ	Коэффициент усиления	Начальная точка, мВ
714	738,23	581,18	78,525	661,12
697	690,8	530,17	80,315	611,94
680	657,95	475,94	91,005	568,57
663	588,92	420,58	84,170	506,26
646	534,1	361,61	86,245	449,4

Рисунок 2.36 - Изменение коэффициента усиления в зависимости от сопротивления R1

С рисунка 2.37 по рисунок 2.40 изображены сигналы снимаемые с выхода усилителя при различных значениях сопротивления резистора R2.

Рисунок 2.37 - Сигнал на выходе усилителя при сопротивлении резистора R2 = 714 кОм, а резистора R1 = 680 кОм

Рисунок 2.38 - Сигнал на выходе усилителя при сопротивлении резистора R2 = 697 кОм, а резистора R1 = 680 кОм

Рисунок 2.39 - Сигнал на выходе усилителя при сопротивлении резистора R2 = 663 кОм, а резистора R1 = 680 кОм

Рисунок 2.40 - Сигнал на выходе усилителя при сопротивлении резистора R2 = 646 кОм, а резистора R1 = 680 кОм

Чтобы выяснить влияние величины сопротивления R2 на коэффициент усиления мы свели полученные данные в таблицу 2.4 и построили график изображенный на рисунке 2.41.

Таблица 2.4. Влияние сопротивления резистора R2 на коэффициент усиления

Сопротивление R2,кОм	Максимум, МВ	Минимум, мВ	Коэффициент усиления	Начальная точка, мВ
714	538,72	366,6	86,060	454, 19
697	589,87	421,6	84,135	507,3
680	657,95	475,94	91,005	568,57
663	692,4	531,9	80,250	613,6
646	743,78	587,14	78,320	666,87

Рисунок 2.41 - Изменение коэффициента усиления в зависимости от сопротивления R2

Далее с рисунка 2.42 по рисунок 2.45 изображены сигналы снимаемые с выхода усилителя при различных значениях сопротивлений резисторов R1 и R2.

Рисунок 2.42 - Сигнал на выходе усилителя при сопротивлении резистора R1 = 714 кОм, а резистора R2 = 646 кОм



Рисунок 2.43 - Сигнал на выходе усилителя при сопротивлении резистора R1 = 697 кОм, а резистора R2 = 663 кОм

Рисунок 2.44 - Сигнал на выходе усилителя при сопротивлении резистора R1 = 663 кОм, а резистора R2 = 697 кОм

Рисунок 2.45 - Сигнал на выходе усилителя при сопротивлении резистора R1 = 646 кОм, а резистора R2 = 714 кОм

Чтобы выяснить влияние разброса параметров сопротивлений R1 и R2 на коэффициент усиления мы свели полученные данные в таблицу 2.5 и построили график изображенный на рисунке 2.46.

Таблица 2.5. Влияние величины сопротивлений резисторов R1 и R2 на коэффициент усиления

№ п/п	Сопротивление R1,кОм	Сопротивление R2,кОм	Максимум, МВ	Минимум, мВ	Коэффициент усиления	Начальная точка, мВ
1	714	646	836,27	686,68	74,795	762,84
2	697	663	740,94	584,09	78,425	663,93
3	680	680	657,95	475,94	91,005	568,57
4	663	697	536,47	364,17	86,150	451,86
5	646	714	426,67	246,32	90,175	338

Рисунок 2.46 - Изменение коэффициента усиления в зависимости от величин сопротивлений по таблице

Далее с рисунка 2.47 по рисунок 2.50 изображены сигналы снимаемые с выхода усилителя при различных значения сопротивлений резисторов R1 = R2.

Рисунок 2.47 - Сигнал на выходе усилителя при сопротивлении резистора R1 = 714 кОм, а резистора R2 = 714 кОм

Рисунок 2.48 - Сигнал на выходе усилителя при сопротивлении резистора R1 = 697 кОм, а резистора R2 = 697 кОм

Рисунок 2.49 - Сигнал на выходе усилителя при сопротивлении резистора R1 = 663 кОм, а резистора R2 = 663 кОм

Рисунок 2.50 - Сигнал на выходе усилителя при сопротивлении резистора R1 = 646 кОм, а резистора R2 = 646 кОм

Чтобы выяснить влияние разброса параметров сопротивлений R₁ и R₂ на коэффициент усиления мы свели полученные данные в таблицу 2.6 и построили график изображенный на рисунке 2.51.

Таблица 2.6. Влияние величины сопротивлений резисторов R₁ и R₂ на коэффициент усиления

№ п/п	Сопротивление R1,кОм	Сопротивление R2,кОм	Максимум, мВ	Минимум, мВ	Коэффициент усиления	Начальная точка, мВ
1	714	714	640,42	475,97	82,225	559,68
2	697	697	640,76	476,33	82,215	560,02
3	680	680	657,95	475,94	91,005	568,57
4	663	663	641,46	477,08	82, 190	560,75
5	646	646	641,82	477,47	82,175	561,12

Рисунок 2.51 - Изменение коэффициента усиления в зависимости от величин сопротивлений по таблице

На основании всего вышеизложенного можно сделать вывод что разброс параметров резисторов R₁ и R₂ не оказывает сильного влияния на коэффициент усиления.

На рисунке 2.52 показан сигнал подаваемый на усилитель с импульсного источника, а на рисунке 2.53 сигнал снимаемый с выхода усилителя.

Рисунок 2.52 - Амплитудно-модулированный сигнал поступающий на вход усилителя



Рисунок 2.53 - Усиленный амплитудно-модулированный сигнал на выходе усилителя

2.6.3Детектор

К выходу усилителя через разделительный конденсатор С₂ подключается амплитудный детектор. Схема детектора использованного в данной схеме показана на рисунке 2.54

Рисунок 2.54 Схема амплитудного детектора

На вход детектора поступает усиленный амплитудно-модулированый сигнал. Детектор подключается непосредственно к выходу усилителя. Детектор питается напряжением 3 В от батарей, к которым подключен усилитель и генератор импульсов. Функцией детектора является формирование полезного сигнала (рисунок 2.55) путем удаления высокочастотной составляющей из сигнала поступившего с усилителя (рисунок 2.56).

Рисунок 2.55 - Сигнал формируемый детектором

Рисунок 2.56 - Сигнал поступающий на вход детектора

На рисунке 2.57 изображены входной и выходной сигналы детектора. На этом рисунке видно что выходной сигнал является огибающей входного сигнала.

Рисунок 2.57 - Входной и выходной сигнал детектора

Далее сигнал сформированный детектором поступает на формирователь импульсов в котором формируются импульсы частота которых равна частоте вихреобразования.

3. Технико-экономический расчет разработки электронных схем

Разработка схем при помощи макетирования всегда была сложным и очень дорогим процессом. Но в связи с развитием ЭВМ и разработкой программ САПР, появился другой, более дешевый и быстрый способ разработки схем - это разработка математической модели схемы на ЭВМ с последующей ее обработкой. Данная дипломная работа посвящена рассмотрению этого способа на примере разработки схемы вихревых расходомеров.

Разработка электронных схем с помощью ЭВМ приносит значительную экономию средств. Чтобы найти эту экономию, рассчитаем затраты полученные при разработки этой схемы на ЭВМ (за 3 месяца) и рассчитаем затраты полученные при разработки этой схемы обычным способом за это же время (на самом деле разработка схемы обычным способом занимает намного больше времени).

3.1 Технико-экономический расчет разработки электронной схемы (при помощи ЭВМ)

Разработку и исследование схемы вихревых расходомеров производил студент гр.25-5 Жуков И.А. Разработка математических моделей схем производилась в течении трех месяцев февраль, март, апрель (стипендия студента составляет 96 рублей в месяц)

Вычислим сумму выплаченную студенту (в виде стипендии) за три месяца работы:

(3.1.1)

где - сумма стипендии студента;

- размер стипендии студента в месяц, руб.

(3.1.2)

Работа выполнялась на компьютере Celeron 300A/SDRAM 64 Mb (стоимость компьютера 620$ США=16.740 руб.) при помощи программного комплекса фирмы MicroSim Corp. "Design Centr 6.2".

Теперь вычислим сумму амортизационных отчислений:

руб. (3.1.3)

где - сумма амортизационных отчислений;

(12,5 процент износа компьютеров в год)

Средняя занятость компьютера 4 часа в день (пятидневная рабочая неделя).

Вычислим стоимость израсходованной электроэнергии:

часов (3.1.4)

где - эффективный фонд времени, дн;

20, 22, 22 - рабочие дни;

а) Суммарная мощность по приборам в день составляет: ;

б) Стоимость за 1 кВт по тарифу: ;

в) Эффективный фонд времени в часах:

, (3.1.5)

где-эффективный фонд времени, ч;

-эффективный фонд времени, дн;

-продолжительность смены, ч.

; (3.1.6)

; (3.1.7)

где-затраты на электроэнергию в год, руб.

; (3.1.8)

На распечатку графиков электрических характеристик (вместе с черновиками) было израсходовано 750 листов бумаги (по цене 125 руб. за одну пачку по 500 листов) и один картридж для принтера (по цене 1.200 руб.).

руб (3.1.10)

где - цена бумаги;

Таблица 3.1.1 - Смета накладных расходов

№ п/п	Наименование статей расходов	Кол-во	Стоимость, руб.
			За 1 штуку	Общая
1	2	3	4	5
1	Бумага писчая. Формат	1,5 пачки	125	187,5
2	Картридж к принтеру	1 шт.	1200	1200
3	Ватман	8 листов	5	40
4	Написание чертежей на графопостроителе	8 листов	70	560
Итого расходов	1987,5

Таблица 3.1.2 - Сведем все данные о расходах в таблицу

Наименование статей расходов	Сумма в руб.
Накладные расходы	1987,5
Сумма стипендии студента (за три месяца)	288
Сумма амортизационных отчислений	465
Стоимость электроэнергии	11,52
Итого расходов:	2752,02

3.2 Технико-экономический расчет разработки электронной схемы (обычным способом)

Разработку и исследование схемы вихревых расходомеров производили в лаборатории НПКП "Фотон". Предполагается, что в изготовлении схемы измерительного комплекса примет участие 2 человека: инженер (человек, который разрабатывает и дорабатывает схемы) и рабочий (человек, который вытравливает и собирает эти схемы), время разработки схемы 3 месяца.

Для определения затрат на написание расчета схемы измерительного комплекса составляется таблица накладных расходов (таблица 3.2.1).

Таблица 3.2.1 - Смета накладных расходов

№ п/п	Наименование товара	Количество	Стоимость, руб.
			за 1 шт.	Общая
1	2	3	4	5
1	Бумага писчая. Формат	1,5 пачка	125	187,5
2	Ватман	8 листов	5	40
3	Бумага миллиметровая	3 метра	3	9
4	Ручка синяя	1 шт.	3	3
5	Карандаш простой	1 шт.	5	5
6	Резинка	1 шт.	2	2
7	Линейка	2 шт.	5	10
8	Написание чертежей на графопостроителе	8 листов	70	560
Всего:	821,5

Таблица 3.2.2 - Затраты на приобретение необходимых приборов и материалов

№ п/п	Наименование приборов и материалов	Единицы измерения	Количество	Стоимость, руб.
				За 1 шт.	Общая
1	Гетинакс фольгированный двухсторонний		30	5	150
2	Провод (медный)	м	10	3	30
3	Раствор хлорного железа	л	5	40	200
4	Резисторы (разных номиналов)	шт.	1200	2	2400
5	Конденсаторы (разных номиналов)	шт.	800	2	1600
6	Микросхемы	шт.	40	5	200
7	Транзисторы и диоды	шт.	75	3	225
8	Паяльник	шт.	1	60	60
9	Канифоль	уп.	2	24	48
10	Припой	кг	0,2	120	24
11	Нитра - лак	кг	0,2	100	20
12	Растворитель	л	0,5	60	30
13	Частотомер	шт.	1	1320	1320
14	Осциллограф	шт.	1	1400	1400
15	Термостат	шт.	1	1000	1000
16	Градусник	шт.	1	160	160
17	Амперметры	шт.	3	200	600
18	Вольтметры	шт.	3	200	600
19	Генератор	шт.	1	1200	1200
20	Инструмент (разный)	-	-	10000	10000
ВСЕГО:	21267

Для расчета заработной платы рабочих определяются следующие показатели:

а) Списочная численность: ;

б) Часовая тарифная ставка инженер: ;

рабочего: ;

в) Эффективный фонд времени:

(3.2.1)

где - эффективный фонд времени, ч;

- продолжительность рабочего дня, ч;

- эффективный фонд времени дн.

; (3.2.2)

г) Прямой фонд заработной платы инженера:

(3.2.3)

где - прямой фонд оплаты по тарифу, руб.;

- часовая тарифная ставка инженера, руб.;

- часовая тарифная ставка рабочего, руб.;

- эффективный фонд времени, ч;

; (3.2.4)

д) Премия:

(3.2.5)

где - премия специалиста, руб.;

- прямой фонд оплаты по тарифу, руб.

; (3.2.6)

е) Основной фонд заработной платы:

; (3.2.7)

где - основной фонд зарплаты, руб.;

- прямой фонд зарплаты по тарифу, руб.;

- премия, руб.

; (3.2.8)

Все расчеты, приведенные выше, сводятся в (таблицу 3.2.3)

Таблица 3.2.3 - Расчет основного фонда заработной платы рабочего

№ п/п	Показатели	Обозначение	Единицы измерения	Величина
1	2	3	4	5
1	Списочная численность		чел.	2
2	Часовая тарифная ставка		руб.	10
			руб.	6
3	Эффективный фонд времени		час.	512
4	Прямой фонд зарплаты по тарифу		руб.	8192
5	Премия		руб.	2048
6	Основной фонд зарплаты		руб.	10240

Итого, заработная плата двух человек за 3 месяца разработки схемы составляет 10240 рублей.

Отчисления на социальные нужды составляют 38,5 %, в том числе: в пенсионный фонд - 28 %, городской центр занятости - 1,5 %, медицинское страхование - 3,6 %, социальное страхование - 5,4 %, от основного фонда заработной платы рабочих.

Заработная плата с отчислениями на социальные нужды:

, (3.2.9)

где - заработная плата специалиста с отчислениями на социальные нужды, руб.;

- основной фонд заработной платы, руб.

(3.2.10)

Прочие расходы:

, (3.2.11)

где - прочие расходы, руб.;

- основной фонд заработной платы, руб.

(3.2.12)

Итого, стоимость изготовления схемы измерительного комплекса составляет:

, (3.2.13)

где - стоимость разработки схемы, руб.;

- стоимость приборов и материалов по смете, руб.;

- заработная плата с отчислением на социальные нужды, руб.;

- прочие расходы, руб.

(3.2.14)

Эксплуатационные расходы.

Затраты на электроэнергию:

а) Суммарная мощность по приборам в день составляет: ;

б) Стоимость за 1 кВт по тарифу: ;

.

в) Эффективный фонд времени в часах:

, (3.2.15)

Где

- эффективный фонд времени, ч;

- эффективный фонд времени, дн;

- продолжительность смены, ч.

; (3.2.16),

; (3.2.17)

где - затраты на электроэнергию в год, руб.

; (3.2.18)

Таблица 3.2.4 - Сведем все расходы в таблицу

Статьи затрат	Сумма, руб.
1. Затраты на разработку схемы	821,5
2. Стоимость схемы:	Стоимость приборов и материалов	21267
	Изготовление и наладка схемы	14182,4
3. Эксплуатационные расходы:	Затраты на электроэнергию	640,8
Итого расходов:	36911,7

3.3 Вычисление экономической выгоды

Теперь сравним затраты полученные при разработке схемы вихревых расходомеров с помощью ЭВМ и обычным способом. Составим таблицу:

Таблица 3.3.1

№	Способ	Сумма, руб.	Проценты %
1	С помощью ЭВМ	2752,02	100
2	Обычным способом	36911,7	1341

Из таблицы видно, что при разработке схемы первый способом, получилось в 13,4 раз меньше затрат, чем при разработке схемы втором способом. При этом нужно также учитывать тот факт, что на разработку и доводку, даже несложной схемы, уходит не 3 месяца, а намного больше времени. К тому же, в разработке схемы обычным способом, чаще всего принимают участие два человека: один разрабатывает схемы, меняет параметры элементов, а второй вытравливает и собирает платы по чертежам первого, а при разработке схемы на компьютере, достаточно одного человека - оператора. Поэтому можно считать, что первый способ при помощи ЭВМ, намного эффективнее и дешевле, чем второй. При усложнении разрабатываемой схемы, экономический выигрыш растет в геометрической прогрессии.

4. Безопасность и экологичность

4.1 Анализ условий труда при проведении эксперимента

По природе действия опасные и вредные производственные факторы подразделяются на четыре класса: [41]

физические;

химические:

а) по характеру воздействия на организм человека;

б) по пути проникновения в организм человека;

биологические;

психофизиологические:

а) физические перегрузки;

б) нервно-психические.

Разработка электронной схемы происходит с помощью ЭВМ. Работа оператора ПЭВМ относится к категории работ, связанных с опасными и вредными условиями труда. В процессе труда на оператора ПЭВМ оказывают действие следующие опасные и вредные производственные факторы:

физические:

- повышенные уровни электромагнитного излучения;

- повышенные уровни рентгеновского излучения;

- повышенные уровни ультрафиолетового излучения;

- повышенный уровень инфракрасного излучения;

- повышенный уровень статического электричества;

- повышенные уровни запыленности воздуха рабочей зоны;

- повышенная влажность воздуха рабочей зоны;

- пониженная подвижность воздуха рабочей зоны;

- повышенный уровень шума;

- пониженный уровень освещенности;

- повышенный уровень прямой блесткости;

- повышенный уровень отраженной блесткости;

- неравномерность распределения яркости в поле зрения;

- повышенная яркость светового изображения;

- повышенный уровень пульсации светового потока;

- повышенное значение напряжения в электрической цепи замыкание которой может произойти через тело человека;

психофизиологические;

физические перегрузки

- длительные статические нагрузки;

нервно-психические перегрузки

- интеллектуальные нагрузки;

- напряжение зрения;

- напряжение внимания;

- эмоциональные нагрузки;

- монотонность труда;

- большой объем информации обрабатываемой в единицу времени;

4.2 Класс и категории лаборатории

Лаборатория расположена в здании НПКП "Фотон" на территории городского таксопарка. В лаборатории размещены ЭВМ, поверочная установка, измерительные приборы.

В помещении лаборатории имеются горючие, трудногорючие и негорючие твердые вещества, и материалы, используемые для отделки помещения и при проведении сборки. Горючими веществами являются столы, канифоль, стулья, стройматериалы. Негорючими веществами являются припой, гетинакс. По взрывопожарной и пожарной опасности помещение лаборатории относится к категории В - пожароопасное [19].

По степени опасности поражения людей электрическим током помещение лаборатории относится к классу "помещение с повышенной опасностью", так как имеется возможность одновременного прикосновения человека к имеющим соединения с землей металлоконструкциям здания и к металлическим корпусам электрооборудования [20].

4.3 Меры безопасности при проведении работ

4.3.1 Защита от возможного поражения электрическим током

В качестве защиты от поражения электрическим током в лаборатории используется контурное заземление. Стальной проводник располагается по периметру лаборатории на высоте 0,6 метров от пола. Проводник подсоединен к электрощиту.

Внутренняя защищенная электропроводка находится в металлических защитных трубах. Поэтому, оператор при работе на ЭВМ не имеет доступа к открытым токоведущим частям.

В лаборатории применяют средства индивидуальной защиты для обслуживающего персонала от поражения электрическим током: резиновые коврики, резиновые перчатки, инструмент с изолированными ручками. [20]

В целях предупреждения работающих об опасности поражения током в лаборатории вывешены хорошо видимые плакаты.

Проведя анализ по защите от возможного поражения электрическим током в лаборатории, можно сделать вывод, что в лаборатории предусмотрены меры безопасности в соответствии с нормами [21, 22].

Для защиты глаз оператора от излучений дисплея используется экранный защитный фильтр класса "полная защита". Так же имеется уголок психологической разгрузки в котором оператор снимает зрительную нагрузку и статические нагрузки возникающие в теле в результате длительного сидения в одном положении.

В соответствии с установленными Правилами по охране труда с оператором ЭВМ проводится инструктаж согласно инструкции по охране труда [23, Приложение А].

4.3.2 Общие требования по охране труда

К работам оператором ЭВМ допускаются:

- лица не моложе 18 лет, прошедшие обязательный при приеме на работу и ежегодные медицинские освидетельствована на предмет пригодности для работы на ЭВМ, ПЭВМ и ВДТ в соответствии с требованиями приказа Минздрава РФ № 90 и совместно с Госкомсанэпиднадзором РФ № 280/88;

- прошедшие вводный инструктаж по охране труда;

- прошедшие обучение безопасным приемам и методам труда по программе, утвержденной руководителем предприятия (работодателем), разработанной на основе Типовой программы, и прошедшие проверку знаний, в том числе по электробезопасности с присвоением 1-й квалификационной группы по электробезопасности;

- прошедшие курс обучения принципам работы с вычислимой техникой, специальное обучение по работе на персональном компьютере с использованием конкретного программного обеспечения;

- инструктаж по охране труда на конкретном рабочем месте по данной инструкции;

- на основании требований п.10.3. Санитарных правил и норм "Гигиенические требования к видеодисплейным терминалам, персональным электронно-вычислительным машинам и организация работы" "женщины со времени установления беременности и в период кормления ребенка грудью к выполнению всех видов работ, связанных с использованием ПЭВМ. не допускаются" [28];

Операторы ПЭВМ обязаны соблюдать правила внутреннего распорядка предприятия;

Операторы ПЭВМ обязаны соблюдать режимы труда и отдыха:

- продолжительность рабочего дня - 8 часов (с 8⁰⁰ до 17⁰⁰);

- перерыв на обед - 1 час (с 12⁰⁰ до 13⁰⁰);

- технический перерыв 15 минут (через каждые пол часа непрерывной работы).

Средствами индивидуальной защиты оператора являются; белый х/б халат темного цвета с антистатической пропиткой, экранный защитный фильтр масса "полная защита", специальные спектральные очки;

ПЭВМ может являться причиной пожара, т.к. при его эксплуатации может возникнуть искра от короткого замыкания, поэтому необходимо соблюдать требования электробезопасности;

Пострадавший (оператор) или свидетель происшествия обязаны уведомить администрацию о возникшем несчастном случае, неисправности оборудования;

Оказание первой (доврачебной) помощи имеют право лица обученные оказанию первой помощи;

Оператор ПЭВМ обязан соблюдать правила личной гигиены, с требованиями которых он был ознакомлен в процессе обучения безопасным приемам труда;

За нарушение требований инструкции работник привлекается к следующим видам ответственности: дисциплинарной, уголовной, материальной, в соответствии с нормативными актами.

4.4 Меры обеспечения санитарно-гигиенических условий труда

4.4.1 Характеристика помещения при проведении работ

Помещение лаборатории находится в здании НПКП "Фотон", которое расположено на территории городского таксопарка. Помещение предназначено для проведения поверочных работ на проливочной установке и проведения сборки счетчиков холодной воды СХВВ. Лаборатория представляет собой два прямоугольных помещения. Первое предназначено для проведения поверки. Второе находится на втором этаже и предназначено для расположения ЭВМ. Площадь первого составляет 180м². Площадь второго 37,2м². Лаборатория имеет один выход, который используют для входа в помещение ремонтной мастерской. В лаборатории где расположена ЭВМ отсутствуют окна, поэтому предусмотрено искусственное освещение, которое обеспечивается светильниками типа "Глубокоизлучатель". Также на столе оператора предусмотрено местное освещение.

Поверочная установка находится на первом этаже и расположена вдоль стены.

Площадь помещения на одного человека составляет:

(4.4.1.1)

где - площадь помещения, м²;

- длина помещения, м;

- ширина помещения, м;

- количество человек, чел.

(4.4.1.2)

Объем помещения на одного человека составляет:

(4.4.1.3)

где - объем помещения, м³;

- длина помещения, м;

- ширина помещения, м;

- высота помещения, м;

- количество человек, чел.

(4.4.1.4)

Площадь и объем помещения превышают минимальный размер на одного рабочего, предусмотренного гигиеническими требованиями (4,5 м² и 15 ³м соответствен...