Разработка блока питания двухполярного с защитой от короткого замыкания

Условия комфорта пребывания человека в закрытых помещениях во многом определяется воздушным режимом здания. Воздушный режим здания -- это общий процесс обмена воздуха между всеми его помещениями и наружным воздухом. Норма поступления наружного воздуха в помещение 30 м3/ч на взрослого человека.

Для покрытия потолков, стен и пола используются различные материалы, изготавливаемые из полимеров, которые являются источниками миграции в воздушную среду токсичных химических веществ. Из-за химических реакций в воздухе появляются новые вещества, по своей токсичности превышающие исходные. К сожалению, совместное действие неблагоприятных факторов, выделяемых отрицательными материалами, еще плохо изучено, а ведь с каждым годом применяются все новые строительные материалы, и перечень опасных для здоровья веществ увеличивается.

Оказывается, стены, если они сделаны из шлакоблоков, облегченных бетонов с наполнителями и полимерными добавками, могут стать источником радона в помещении цеха. Некоторые работники получают среднюю дозу в 100 раз превышающую дозу, получаемую шахтерами на современных урановых рудниках.

Также к основным причинам загрязнения воздуха помещений цехов относится накопление газообразных продуктов жизнедеятельности человека: углекислый газ, аммиак, аммонийные соединения, сероводород, летучие жирные кислоты, индол и др.

Критерием, способным характеризовать качество воздушной среды был предложен общий показатель уровня загрязнения воздуха органическими веществами - окисляемость. По величине окисляемости воздуха можно судить о его чистоте.

Чистым считается воздух, имеющий окисляемость до 6 мг кислорода в 1 м3, а загрязненным - от 10 до 20 мг кислорода в 1 м3.

Окисляемость является относительным показателем, так как в присутствии полимеров наблюдаются извращенные данные. В то же время в связи с широким применением в домостроении полимерных покрытий (конструктивные, отделочные материалы) и их способностью выделять в окружающую среду целый ряд химических веществ, появилась необходимость учитывать и этот фактор воздушной среды. Продукты выделения полимеров в большинстве случаев являются токсичными для организма человека.

Для ряда веществ, входящих в полимерные отделочные материалы и обладающих токсическими свойствами, разработаны ПДК, регламентирующие применение полимерных отделочных материалов в жилых и общественных помещениях (СанПиН 9-80 РБ98).

9.2 Токсикологическая характеристика аэрохимических загрязнений

Так как основным источником загрязнений вентилируемых и проветриваемых помещений является воздух поступающий с улицы, приведем данные о состоянии воздушной среды по городу Минску.

Атмосферный воздух г. Минска значительно загрязнен и по данным Белгидромета среднегодовые концентрации составляют: по формальдегиду - 5-3.5 ПДК; бенз(а)пирену - 6.5 - 2.8 ПДК; фенолу - 1.4 ПДК; диоксиду азота - 1.8 - 1,3 ПДК; пыли - 1,2 ПДК; фтористому водороду - 1,2 ПДК. Уровни максимально-разовых концентраций (единичные и разовые случаи) формальдегида превышали ПДК до 10,7 раза, диоксида азота - до 10,1 раз, сажи - до 10,7 раз, пыли - до 6,2 ПДК, бензола - до 4,7 ПДК, оксиду углерода - до 5,4 ПДК. Максимальные концентрации железа составили 4,6 ПДК; меди и никеля - до 1,8--1,1 ПДК; свинца - до 21 ПДК.

Таблица 9.1 -- Среднегодовые концентрации в мг/м3 основных загрязнителей воздуха г. Минска (по данным Белгидромета)

Ингредиент	1996	1997	1998	1999	2000	2001	ПДК
Пыль	0,2	0,2	0,2	0,2	0,2	0,2	0.15
Диоксид серы	0,006	0,005	0,006	0,005	0,007	0,004	0.05
Оксид углерода	1	2	2	2	2	2	3
Диоксид азота	0,04	0,05	0,07	0,07	0,05	0,04	0.04
Оксид азота	0,02	0,03	0,04	0,05	0,04	0,02	0.06
Сероводород	0,001	0,001	0,001	0,002	0,001	0,000	-
Фенол	0,002	0,003	0,002	0,003	0,004	0,003	0.003
Сажа	0,03	0,03	0,03	0.02	0,02	0,02	0.05
Фтористый водород	0,006	0,004	0,004	0,006	0,006	0,0002	0.005
Хлористый водород	0,04	0,04	0,03	0,04	0,07	0,08	0.2
Аммиак	0,18	0,06	0,03	0,03	0,03	0,04	0.04
Формальдегид	0,008	0,015	0,012	0,015	0,010	0,007	0.003
3,4-бензпирен нг/м.куб.	4,9	4,6	3,2	4,2	2,8	3,0	1

Доля выбросов от автотранспорта, в последние годы, значительно выросла, и составляют более 50% в суммарной массе выбросов по городу, и до 72% по области. Рост выбросов автотранспорта связан с резким скачком увеличения количества индивидуального автотранспорта с 80 тыс. единиц в 1991 году до 230 тыс. единиц в 2001 году. Именно автотранспорт является основным источником загрязнения окружающей среды обитания человека свинцом, бенз(а)пиреном, сажей, формальдегидом, углеводородами, оксидом углерода.

Значительное загрязнение атмосферного воздуха фиксируются преимущественно при неблагоприятных метеоусловиях (когда скорость движения воздуха менее 1м/сек).

9.3 Технические средства и способы снижения поступления вредностей в воздушную среду сборочных цехов

Система подачи, подготовки воздуха

Установки для кондиционирования воздуха необходимы для поддержания в помещениях температуры и относительной влажности, требуемых для создания рабочего климата помещения, для обеспечения гигиенических требований к персоналу, надлежащей эксплуатации и четкости работы оборудования.

В помещении создается эффективная система приточной и вытяжной вентиляции с контролирующим рабочий поток оборудованием и приборами измерения температуры, влажности, эффективности фильтрации и перепада давления на фильтрах.

Производительность приточных систем вентиляции и кондиционирования воздуха определяется, исходя из условий обеспечения требуемых параметров воздуха в рабочей зоне с учетом принятой схемы организации воздухообмена и класса чистоты помещения (СанПиН 9-80 РБ98).

Воздухозаборные устройства устанавливаются в местах с максимальной чистотой воздуха с учетом направления господствующих ветров.

Очистка приточного воздуха в зависимости от класса чистоты помещения может быть двух- или трех- ступенчатой.

Система подготовки вентиляционного воздуха обеспечивает его чистоту в "чистых" помещениях в соответствии с классом чистоты и поддерживает положительный перепад давления по отношению к окружающим помещениям более низкого класса. Соседние помещения разных классов чистоты имеют перепад давления, как правило, 10-15 Па.

Внутренние и наружные поверхности воздуховодов вентиляционной установки и фильтрокамер имеют покрытие, допускающее их обработку дезинфекционными средствами.

Очистка вытяжного воздуха осуществляется через фильтры тонкой очистки для защиты окружающей среды от возможных вредных выбросов.

Система кондиционирования воздуха

- обеспечивает соответствующую степень очистки воздуха от механических частиц и микроорганизмов;

- автоматически регулирует климатические параметры (температуру и относительную влажность воздуха), обеспечивающие наиболее благоприятные условия для производственного процесса и обслуживающего персонала;

- имеет высокую аэродинамическую устойчивость для поддержания оптимального распределения давления и других параметров воздуха в здании и в отдельных помещениях;

- исключает возникновение статического электричества и связанного с ним накопление пыли;

- характеризуется низким уровнем шума во время работы;

- применяемые материалы с антикоррозионным покрытием, стойкие к воздействию дезинфицирующих средств и непылящие;

- в составе имеется система обеспечения сжатым воздухом, а при необходимости, и другими газами. Для предотвращения конденсации водяного пара в трубопроводах сжатый воздух и азот обезвоживаются.

Аэрация - интенсивная вентиляция, при которой под влиянием разности удельных весов наружного и внутреннего воздуха и воздействием ветра на стены и кровлю удачно создается управляемый и регулируемый воздухообмен через открывающие фрамуги и створки окон. При использовании естественной вентиляции нельзя чрезмерно увеличивать обмен наружного и внутреннего воздуха, так как это может привести к повышению концентрации посторонних газов и пыли в воздухе и к переохлаждению организма работающих вследствие увеличения скорости движения воздуха, или уменьшить воздухообмен, поскольку не будет необходимого притока свежего воздуха.

К оздоровительным средствам повышения работоспособности также относится ионизация воздуха на производстве.

Нормативные величины ионизации воздушной среды производственных помещений регламентируются санитарно-гигиеническими нормами, утвержденными министерством здравоохранения (СанПиН 9-80 РБ98).

Ионизация воздуха - процесс превращения нейтральных атомов и молекул воздушной среды в электрические заряженные частицы (ионы).

Ионы в воздухе производственных помещений могут образовываться вследствие естественной, технологической и искусственной ионизации.

Естественная ионизация происходит в результате воздействия на воздушную среду космических излучений и частиц, выбрасываемых радиоактивными веществами при их распаде. Естественная ионизация происходит повсеместно и постоянно во времени.

Технологическая ионизация происходит при воздействии на воздушную среду радиоактивных, рентгеновских излучений, термоэмиссии, фотоэффекта и других ионизирующих факторов, обусловленных технологическими процессами. Образующиеся при этом ионы распространяются в основном в непосредственной близости от технологической установки.

Важно, чтобы уровень ионизации воздушной среды поддерживался на определенном уровне, т.е. не превышал и не был ниже предельно допустимых значений. Для этого проводится искусственная ионизация.

Искусственная ионизация осуществляется специальными устройствами - ионизаторами. Ионизаторы обеспечивают в ограниченном объеме воздушной среды заданную концентрацию ионов определенной полярности. Характеристиками ионов являются подвижность и заряд. Подвижность ионов выражается коэффициентом пропорциональности “К” (см/с, см/В) между скоростью ионов и напряженностью электрического поля, воздействующего на ион.

9.4 Расчет вентиляции, как средства рационального удаления аэрохимических загрязнений из помещения сборочного цеха

Системы отопления и системы кондиционирования следует устанавливать так, чтобы ни теплый, ни холодный воздух не направлялся на людей. На производстве рекомендуется создавать динамический климат с определенными перепадами показателей. Температура воздуха у поверхности пола и на уровне головы не должна отличаться более, чем на 5 градусов. В производственных помещениях помимо естественной вентиляции предусматривают приточно-вытяжную вентиляцию. Основным параметром, определяющим характеристики вентиляционной системы, является кратность обмена, т.е. сколько раз в час сменится воздух в помещении.

Расчет вентиляции для помещения сборочного цеха

Vвент - объем воздуха, необходимый для обмена;

Vпом - объем рабочего помещения.

Для расчета примем следующие размеры рабочего помещения:

- длина В = 7.35 м;

- ширина А = 4.9 м;

- высота Н = 4.2 м.

Соответственно объем помещения равен:

V помещения = А В H =151,263 (м3)

Необходимый для обмена объем воздуха Vвент определим исходя из уравнения теплового баланса:

Vвент С( tуход - tприход ) Y = 3600 Qизбыт

где Qизбыт - избыточная теплота (Вт);

С = 1000 - удельная теплопроводность воздуха (Дж/кг0С);

Y = 1,2 - плотность воздуха (мг/см3).

Температура уходящего воздуха определяется по формуле:

tуход = tр.м. + ( Н - 2 )t

где t - превышение температуры на 1м высоты помещения,1-50С;

tр.м. - температура на рабочем месте, 250С;

Н - высота помещения, 4,2 м;

tприход = 180С.

tуход = 25 + ( 4.2 - 2 ) 2 = 29.4

Qизбыт = Qизб.1 + Qизб.2 + Qизб.3 ,

где Qизб. - избыток тепла от электрооборудования и освещения.

Qизб.1 = Е р

где Е - коэффициент потерь электроэнергии на теплоотвод ( Е=0.55 для освещения);

р - мощность, р = 40 Вт 15 = 600 (Вт).

Qизб.1 = 0.55 600=330 (Вт)

Qизб.2 - теплопоступление от солнечной радиации,

Qизб.2 =m S k Qc ,

где m - число окон, примем m = 4;

S - площадь окна, S = 2.3 2 = 4.6 (м2);

k - коэффициент, учитывающий остекление. Для двойного остекления k = 0.6;

Qc = - теплопоступление от окон, (127 Вт/м).

Qизб.2 = 4.6 4 0.6 127 = 1402 (Вт)

Qизб.3 - тепловыделения людей

Qизб.3 = n q

где q = 80 Вт/чел.,

n - число людей, например, n = 15.

Qизб.3 = 15 80 = 1200 (Вт)

Qизбыт = 330 +1402 + 1200 = 2932 (Вт)

Из уравнения теплового баланса следует:

Vвент (м3)

Оптимальным вариантом является кондиционирование воздуха, т.е. автоматическое поддержание его состояния в помещении в соответствии с определенными требованиями (заданная температура, влажность, подвижность воздуха) независимо от изменения состояния наружного воздуха и условий в самом помещении.

Выбор вентилятора

Вентиляционная система состоит из следующих элементов:

- приточной камеры, в состав которой входят вентилятор с электродвигателем, калорифер для подогрева воздуха в холодное время года и жалюзная решетка для регулирования объема поступающего воздуха;

- пруглого стального воздуховода длиной 1,5 м;

- воздухораспределителя для подачи воздуха в помещение.

Потери давления в вентиляционной системе определяются по формуле:

,

где Н - потери давления, Па;

R - удельные потери давления на трение в воздуховоде, Па/м;

l - длина воздуховода, м;

V - скорость воздуха, (V = 3 м/с);

р - плотность воздуха, (р = 1,2 кг/м3).

Необходимый диаметр воздуховода для данной вентиляционной системы:

(м)(9.9)

Принимаем в качестве диаметра ближайшую большую стандартную величину - 0,45 м, при которой удельные потери давления на трение в воздуховоде - R=0,24 Па/м.

Местные потери возникают в железной решетке (=1,2), воздухораспределителе (=1,4) и калорифере (=2,2). Отсюда, суммарный коэффициент местных потерь в системе:

= 1,2 +1,4 + 2,2 = 4,8

Тогда

(Па)

С учетом 10 %-го запаса:

Н = 110% 26.28 = 28,01 (Па)

Vвент = 110% 1442 = 1586,2 (м/ч)

По каталогу выбираем вентилятор осевой серии МЦ4: расход воздуха - 1600, давление - 40 Па, КПД - 65% , скорость вращения - 960 об/мин, диаметр колеса - 400 мм, мощность электродвигателя - 0.032 кВт.[32]

10. Психолого-педагогический раздел

Методика организации занятий по формированию профессиональных навыков

Чтобы понять, как научить и воспитать радиотехника, который соответствовал бы данной квалификационной характеристике, нужно рассмотреть такое понятие, как метод обучения.

Поиск ответа на традиционный вопрос - как учить - выводит нас на категорию методов обучения. Без методов невозможно достичь поставленной цели, реализовать намеченное содержание наполнить обучение познавательной деятельностью. Метод -- основа учебного процесса, связующее звено между запроектированной целью и конечным результатом. Его роль в системе «цели - содержание - методы - формы -средства обучения» является определяющей.

Метод обучения (от греч. metodos - буквально путь к чему-либо) - это упорядоченная деятельность педагога и учащихся, направленная на достижение заданной цели обучения. Под методами обучения (дидактическими методами) часто понимают совокупность путей, способов достижения целей, решения задач образования.

Методика обучения радиотехническим знаниям характеризуется конкретной теорией радиотехнического образования, где учитывается специфика профессиональных знаний, умений, навыков, квалификационной характеристики, мышления.

Частная методика по предметам включает в себя особенности, свойственные конкретным знаниям. Радиотехнические предметы обладают многими особенностями, присущими сугубо только им, хотя имеют общие черты с техническими предметами. Поэтому при изучении предметов радиотехнического цикла во многом могут быть использованы дидактические наработки по методам обучения общеобразовательных предметов.

Методика преподавания предметов радиотехнического цикла должна быть направлена на:

Формирование радиотехнических понятий у обучаемых.

Получение радиотехнических знаний о явлениях, процессах, схемных решениях, элементах технологии и производства, эксплуатации радиотехнических изделий.

Практическое применение теории в повседневной деятельности.

Использование знаний в создании новых изделий и технологий, на использование знаний в научно-техническом прогрессе.

Специальные методы должны формировать у учащихся радиотехническое мышление.

Очень часто методы обучения ориентируются на готовые знания. В этом случае учитель излагает, объясняет, привлекает. Учащийся воспринимает, заучивает, воспроизводит, бездействует и т.д.

Современная методика предполагает изучение активных методов обучения, в которых деятельность познания учащихся видна в процессе обучения.

10.1 Методика формирования опыта профессиональной деятельности в качестве регулировщика радиоаппаратуры

Бытовая радиоэлектронная аппаратура, если ее параметры удовлетворяют всем техническим требованиям, предъявляемым на этапе хранения или эксплуатации, находится в исправном состоянии, в противном случае - в неисправном.

Цель методики обнаружения неисправности БРЭА и состоит в выявлении причин несоответствия параметров аппаратуры техническим требованиям. В основу методики положен принцип оптимального разбиения БРЭА на функционально законченные блоки. Критерием оптимальности методики поиска неисправности может служить время их поиска. Реализация методики возможна в следующей последовательности:

устанавливается неработоспособность аппаратуры;

определяется отказавший блок с точностью до сборочной единицы;

в отказавшем блоке находится неисправный элемент;

восстанавливается оказавший блок (элемент);

проверяется работоспособность аппаратуры;

производится настройка аппаратуры.

Следует подчеркнуть, что выявление места неисправности требует, как правило, более высокой квалификации радиотехника (чем контроль работоспособности аппаратуры).

Для определения технического состояния радиоэлектронных каскадов и измерения параметров р/сигналов используются два способа:

воздействие тестовыми сигналами на входные и промежуточные точки аппаратуры и анализ отклика на них;

анализ с помощью контрольно-измерительной аппаратуры (КИА) выходных и промежуточных сигналов в реальных условиях работы аппаратуры.

Оба способа можно представить в виде алгоритма диагностики состояния РЭК (рис. 1). Основные шаги алгоритма следующие:

контроль технического состояния аппаратуры;

проверка параметров для выявления соответствия номинальным значениям;

устранение неисправного состояния;

послеремонтный контроль.

Алгоритм диагностики состояния РЭК отличается высокой экономичностью и поэтому находит широкое применение. Число шагов и структура алгоритма зависят от конфигурации путей прохождения сигналов в блоке обработки сигнала. Различают последовательное, последовательно-параллельное и параллельное прохождение сигналов.



Рисунок 10.1 - Алгоритм диагностики РЭК по состоянию

К аппаратуре с последовательной обработкой сигнала можно отнести усилитель, радиоприемник. Последовательно-параллельное прохождение сигналов у телевизоров, видеомагнитофонов, параллельное - у стереоусилителей, стере- или квадрофонических магнитофонов. Следует выделить отдельно устройства питания РЭК, у которых с входными, выходными устройствами и блоками обработки сигнала, как правило, имеются параллельные связи.

Анализ временных затрат на поиск и устранение неисправности в практической деятельности показывает, что время поиска в большинстве случаев превышает время устранения неисправности. Уменьшить его можно, оптимизируя методику деления аппаратуры на функционально законченные узлы: блоки питания, усилители высокой и низкой частот, гетеродин, детектор и др.

Рассмотрим основные способы диагностики РЭК по состоянию.

Способ последовательных промежуточных измерений используется для проверки прохождения выходного сигнала от входных устройств последовательно через блок обработки сигнала к конечному устройству до обнаружения неисправного функционального блока. Способ исключений состоит в последовательной проверке и исключении из поиска исправных функциональных блоков путем последовательной замены блоков или модулей.

Сопоставление параметров функциональных блоков неисправной аппаратуры с аналогичными в такой же исправной аппаратуре характерно для способа сравнения.

Перечисленные способы не претендуют на монопольную роль в диагностике РЭК. В зависимости от функционального назначения и конструктивного исполнения аппаратуры, состава КИА возможно использование одного из способов или нескольких.

Рассмотрим функциональный блок РЭК как совокупность отдельных элементов. В этом случае общую методику и отдельные способы определения неисправностей для всей аппаратуры и для функционального блока с делением последнего на элементы при соблюдении примерной иерархии типа: РЭК, функциональный блок РЭК, каскад функционального блока, отдельный элемент.

Для определения технического состояния РЭК применяются приборы и средства измерений (набор КИА), реализующие алгоритм диагностики РЭК по состоянию. Совокупность входных и выходных параметров аппаратуры, технические требования по ее настройке и регулировке, выбор способа диагностики поиска неисправности обуславливает состав КИА.

При определении параметров в РЭК с помощью КИА часть энергии, которой обладает объект измерения, передается прибору. Поэтому при нахождении сигналов и параметров аппаратуры неизбежны отклонения получаемого результата от истинного значения искомой величины. Чтобы уменьшить это отклонение, следует сократить потребление энергии

входными цепями КИА. Так, повышение точности измерения напряжения требует увеличения входного сопротивления амперметра. При подаче контрольных сигналов на проверяемые каскады аппаратуры необходимо стремиться к снижению влияния емкостей входных кабелей КИА на параметры каскадов РЭК.

Неисправности РЭК устраняются в результате проведения электромонтажных, механических, настроечных и регулировочных операций. Они отличаются друг от друга приемами исполнения, применяемым инструментом, ремонтными материалами, требованиями и безопасностью проведения работ.

Для бытовой РЭК характерен разброс параметров, который должен находиться в рамках допуска, определяемого техническими требованиями. Допуск на точность параметров отдельных элементов аппаратуры зачастую шире. Кроме того, при длительной эксплуатации происходит старение элементов и, как следствие, измерение их параметров.

Для приведения параметров РЭК в соответствие с требуемыми допусками после ремонта или длительного срока эксплуатации используются операции настройки и регулировки. Эти операции выполняются с помощью контрольно-измерительной аппаратуры. Последовательность действий регламентируется технической документацией.

Отремонтированная аппаратура должна пройти послеремонтный контроль и испытания на соответствие параметров техническим условиям и требованиям.

10.2 Регулировка и ремонт стабилизированных источников питания

Стабилизированные источники питания применяются в аппаратуре в тех случаях, когда в условиях переменной нагрузки требуется повышенная стабильность напряжения или тока. Их разделяют на два типа: параметрические и компенсационные.

Параметрические стабилизаторы используют нелинейность вольтамперной характеристики полупроводниковых диодов, варисторов, газонаполненных электровакуумных приборов. В современной аппаратуре, выполненной на транзисторах и интегральных микросхемах, функция стабилизатора напряжения выполняют специализированные диоды (стабилитроны). Варисторы и газовые стабилитроны рассчитаны на стабилизацию относительно высокого напряжения (выше 100 В).

Более высокие параметры обеспечивают стабилизаторы компенсационного типа. Принцип работы такого стабилизатора состоит в автоматическом поддержании постоянного выходного напряжения с помощью регулирующего элемента, управляемого по цепи обратной связи.

Практические схемы стабилизированных источников питания различаются по способам включения регулирующего элемента и получения опорного

напряжения (Uon), а также по схемному решению цепи обратной связи.

Диагностику стабилизаторов напряжения начинают с проверки выходного напряжения. При его отсутствии определяют напряжение на входе стабилизатора. Наличие напряжения свидетельствует о дефекте в стабилизаторе. При его отсутствии поиск неисправности необходимо перенести на выпрямитель и трансформатор.

В стабилизаторе проверяют сначала регулирующий транзистор VT1, затем управляющий VT2, транзистор схемы сравнения VT3 и источник опорного напряжения VD1. Один из возможных алгоритмов поиска неисправности стабилизатора напряжения показан на рисунке 10.3. В основу алгоритма положен способ последовательных промежуточных измерений.

Электронная промышленность выпускает интегральные микросхемы -стабилизаторы напряжения (К142ЕН1 -К142ЕН9).

Рисунок 10.3 - Алгоритм поиска неисправности стабилизатора напряжения.

Диагностика электронных стабилизаторов на микросхемах сводится к проверке возможных замыканий в нагрузке и контролю напряжений на выходах. После сравнения измеренных величин с табличными или полученными на исправном блоке, делается вывод о состоянии стабилизатора.

Отметим, что последние модификации интегральных микросхем К142ЕН5 - К142ЕН9 не требуют внешних дополнительных элементов (трехвыводные стабилизаторы).

Размещено на Allbest.ru

...