Улучшения схемы усилителя мощности от приводной радиостанции РМП-200

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Общая часть

1.1 Анализ состояния вопроса

1.2 Разработка технического задания на проект

2. Специальная часть

2.1 Краткое описание схемы усилителя мощности

3. Техническая эксплуатация

3.1 Расчёт надёжности

3.2 Расчёт эксплуатационных характеристик изделия

3.3 Расчёт объёмов ЗИПа

4. Безопасность полетов при аэронавигационном обслуживании полетов

4.1 Общее состояние БП при аэронавигационном обслуживании

5. Безопасность и экологичность проекта

5.1 Анализ условий труда

5.2 Характеристика санитарно - гигиенических условий труда

5.3 Защита от шума и вибрации на рабочих местах

5.4 Электробезопасность

5.5 Утилизация усилителя мощности по окончании срока службы

6. Экономическое обоснование

6.1 Исходные данные

6.2 Расчет производственных затрат на создание схемы устройства

6.3 Оценка экономической эффективности проекта

Заключение

Литература



Введение

Современный мир с каждым днем обогащается техническими новинками, основной составляющей которых является печатная плата, содержащая элементы, хранящие так называемый «мозг» - код программы, которую должно выполнять устройство.

Актуальность усовершенствования электрических схем велика в связи с созданием более надежных радиоэлементов малых размеров по сравнению с их аналогами прошлых лет, а также с большей степенью автоматизации различного вида оборудования, в том числе и приводной радиостанции.

Целью данного исследования является совершенствование схемных решений усилителя мощности от РМП-200 в соответствии с новыми требованиями и новшествами ЭРЭ и РЭА.

Объектом исследования является процесс улучшения схемы усилителя мощности от РМП-200. Предметом исследования является схема усилителя мощности от РМП-200.

В данной работе будут решены следующие задачи:

1. Описание РМП-200;

2. Анализ существующей схемы усилителя мощности;

3. Анализ аналогов радиоэлектронных элементов, используемых в усилителе мощности от РМП-200;

4. Совершенствование схемы усилителя от РМП-200;

В ходе исследования было проанализировано несколько возможных вариантов совершенствования схемных решений усилителя мощности от РМП-200 и выбран самый рациональный из них для данного оборудования.

Практическая значимость данного исследования заключается в том, что после усовершенствования схемы усилителя мощности от РМП-200 практически сводится к минимуму выход из строя передатчиков по вине не внимательного технического персонала.

1. Общая часть

1.1 Анализ состояния вопроса

В дипломной работе будет совершенствоваться схема усилителя мощности от приводной радиостанции РМП-200.

Приводная радиостанция предназначена для ненаправленного излучения ВЧ колебаний одной из частот в диапазоне 190…1750 кГц, модулированных сигналом опознавания или речевым сообщением, которые на борту воздушного судна, оборудованного радиокомпасом, обеспечивают:

-- опознавание радиомаяка;

-- определение курсового угла воздушного судна относительно места установки радиомаяка;

-- получения речевых сообщений, передаваемых по каналу «земля-борт».

Основные параметры сигналов и характеристики радиомаяка приведены в таблице 1.1.1.

Электропитание радиомаяка и надежность

Электропитание маяка:

-- ѕ основное и резервное от однофазных сетей переменного тока с частотой 47 - 63Гц и напряжением 187 - 264В;

-- аварийное от аккумуляторных батарей напряжением 24В в течение времени не менее 60 мин.

Переключение на питание от аккумуляторных батарей при пропадании напряжения основной и резервной сетей - автоматическое.

Мощность, потребляемая шкафом РМП -- не более 600 Вт.



Таблица 1.1.1 Параметры сигналов и характеристики радиомаяка

Параметр, характеристика	Значение
Зона действия изделия составляет:
-- для ДПРМ;	не менее 150 км
-- для БПРМ	не менее 50 км
Частота рабочего канала одно из дискретных значений (через 100 Гц) в диапазоне:	190-1750 кГц
Отклонение частоты рабочего канала	не более ± 0,005 %
Частота модулирующего тонального сигнала, используемая для опознавания:	1020 ± 50 Гц или 400 ± 25 Гц
Коэффициент гармоники, огибающей ВЧ сигнала	не более 10 %
Сигнал опознавания (СО):	1-2-3 буквы в коде Морзе
-- Радиоизлучение класса	A2A, A3E, A1A
-- Скорость передачи СО	7 слов в минуту
-- Цикл повторения сигнала СО -- при передаче сигнала СО в классе излучении А2А -- при передаче сигнала СО в классе излучения А1А	10 с 60 с
Мощность передатчика радиомаяка, регулируемая	от 20 до 200 Вт
Коэффициент амплитудной модуляции радиомаяка, опознавание которого производится путем прерывания модулирующего тонального сигнала	(90 ± 5) %
Автоматическое отключение аварийного комплекта при:
-- уменьшении мощности, несущей ниже уровня, который требуется для обеспечения зоны действия	более чем на 50 %
-- прекращении передачи СО или при несоответствии кода СО установленному
-- уменьшении коэффициента амплитудной модуляции	менее 50 %
-- отказе контрольного устройства.
Частотный диапазон модулирующего речевого сигнала	300 - 3000 Гц
Коэффициент амплитудной модуляции несущего ВЧ сигнала речевым сигналом *)	не менее 50 %
Погрешность радиомаяка, вносимая в суммарную погрешность определения на борту ВС значений курсовых углов	не более ± 3 °
Время перехода на резервный комплект	не более 2 с
Длина кабеля для передачи речевого сообщения с КДП	до 10 км

Примечания: *) При излучении сигналов радиотелефонной связи сигнал опознавания радиомаяка не передается.

Показатели надежности:

-- средний срок службы -- 15 лет;

-- средний технический ресурс -- не менее 100 000 ч;

-- средняя наработка на отказ -- 10 000 ч;

-- среднее время восстановления -- 30 мин.

Обоснование ТТХ приводных радиостанций

Рассматривая приводную станцию, как передатчик навигационного сигнала, можно отметить в качестве характерной особенности - используемый диапазон частот. При распространении электромагнитная волна в среднем диапазоне волн «стелется» вдоль подстилающей поверхности. Поэтому дальность действия приводной радиостанции зависит от вида подстилающей поверхности. Если известна мощность передатчика P, то напряженность электромагнитного поля в точке, удаленной от маяка на расстояние R, можно рассчитать по формуле:

где G - коэффициент усиления антенны (для приводной радиостанции в горизонтальной плоскости можно принять G = 1),

щ - коэффициент потерь при распространении,

Р - мощность передатчика, кВТ

R - расстояние от маяка до точки, находящейся в электромагнитном поле, км

Известно выражение, связывающее напряженность электромагнитного поля с током антенны:

где Ia - ток антенны, А;

h1 -высота антенны приводной радиостанции, м;

щ - коэффициент потерь при распространении;

R - расстояние от маяка до точки, находящейся в электромагнитном поле, м;

л - длина волны, м.

Коэффициент затухания ? зависит от угла падения и отражения электромагнитной волны и значения коэффициента отражения Френеля:

где FB - коэффициент отражения Френеля;

? - угол падения электромагнитной волны;

h1 -высота антенны приводной радиостанции, м;

h2 -высота полета летательного аппарата, м;

R - расстояние от маяка до точки, находящейся в электромагнитном поле, м;

л - длина волны, м.

Коэффициент отражения Френеля при вертикальной поляризации электромагнитной волны определяется характеристиками подстилающей поверхности Земли:

где е - модуль диэлектрической проницаемости поверхности Земли;

FB - коэффициент отражения Френеля;

? - угол падения электромагнитной волны;



у - проводимость Земли;

е0 - диэлектрическая проницаемость Земли;

л - длина волны, м;

? - угол падения электромагнитной волны.

h1 -высота антенны приводной радиостанции, м;

h2 -высота полета летательного аппарата, м;

R - расстояние от маяка до точки, находящейся в электромагнитном поле, м;

? - угол падения электромагнитной волны.

Вывод: ток в антенне и мощность излучения являются основными характеристиками, определяющими напряженность поля в пространстве, зависящими от качества работы и надежности блока усилителя мощности. [2]

Условия эксплуатации

Условия эксплуатации:

а) оборудования, размещаемого в аппаратной (контейнере) или стационарных отапливаемых сооружениях:

-- температура окружающей среды -- от -10С до +50 С;

-- относительная влажность окружающей среды -- не более 98 % при температуре до +25 С;

-- пониженное атмосферное давление до 450 мм рт. ст.;

б) оборудования размещаемого на КДП:

-- температура окружающей среды -- от +10С до +35 С;

-- относительная влажность окружающей среды -- не более 98 % при температуре до +25 С;

-- пониженное атмосферное давление до 450 мм рт ст.;

в) антенн радиомаяка, размещаемых на открытом воздухе:

-- температура окружающей среды от -50С до +50 С;

-- относительная влажность окружающей среды -- не более 98 % при температуре до +25 С.

-- пониженное атмосферное давление до 450 мм рт ст.;

-- атмосферные осадки и солнечная радиация;

-- воздушные потоки со скоростью -- до 50 м/с;

-- акустический шум -- в диапазоне частот от 50 -- 10000 Гц;

Усилитель мощности

Усилитель мощности осуществляет усиление сигналов поступающих с модулятора. Электрическая функциональная схема усилителя мощности представлена на рисунке 1.1.5.

Рисунок - Схема электрическая функциональная

Усилитель мощности состоит из: усилителя; схемы стабилизации ко; схемы контроля тока; схемы контроля усилителя мощности; датчика температуры, схемы контроля температуры транзисторов усилителя, реле, фильтра и вентилятора. Усилитель мощности выполнен по двухтактной схеме и работает в классе В (угол отсечки Q = 90 ).

При этом высшие гармоники на выходе усилителя незначительны, так как четные гармоники коллекторных токов обоих транзисторов компенсируются в выходном трансформаторе, а нечетные гармоники при симметричных косинусоидальных импульсах тока с углом отсечки Q = 90 теоретически отсутствуют.

Симметричность работы усилителя обеспечивают входной и выходной трансформаторы. При этом выходной трансформатор усилителя создает короткое замыкание для каждого транзистора усилителя мощности по четным гармоникам.

Схема стабилизации ко предназначена для стабилизации тока покоя транзисторов выходного каскада.

Схема контроля по току предназначена для контроля тока в транзисторах выходного каскада. Конструктивно датчик тока (резистор R1) представляет собой отрезок провода определенной длины. При аварийной работе усилителя мощности схема контроля по току выдает сигнал ПЕРЕГРУЗКА на устройство отключения модулятора, который при появлении сигнала ПЕРЕГРУЗКА, производит отключение передатчика.

Для контроля температуры корпусов транзисторов выходного каскада на теплоотвод, на котором они расположены, установлен датчик температуры.

При температуре теплоотвода выше критической (100 С) схема контроля температуры выдает сигнал ПЕРЕГРУЗКА на отключение модулятора.

Для уменьшения объема теплоотвода в усилителе мощности применяется вентилятор для принудительного обдува.

Реле К осуществляет подключение выходного каскада усилителя мощности к питающему напряжению +24 В. Сигнал включения на реле К поступает с устройства управления антенным контуром при подаче напряжения на катушку включения переключателя ВЧ.

При коротком замыкании в цепи 24 В 1К (2К) автоматический выключатель установленный на плате АИЦТ.469135.020 может не сработать из-за срабатывания электронной защиты источника питания +24 В, поэтому для отключения реле и соответственно усилителя мощности при коротком замыкании на выходе усилителя мощности, в цепи включения реле установлены два стабилитрона. При коротком замыкании или перегрузке срабатывает защита от перегрузки и коротких замыканий на выходе источника +24 В, при этом происходит понижение напряжения в цепи +24 В, что вызывает отключение реле.

Поиск и анализ аналогов РЭ, присутствующих в усилителе

В связи с развитием технологий и созданием новых радиоэлементов в более компактных корпусах и высокой надежностью, требуется провести анализ старых компонентов, из которых состоит усилитель мощности.

Рассмотрим РЭ, которые следовало бы заменить с технической точки зрения.

1. Аналоговый компаратор LM111

Технические характеристики:

- Смещение нуля не более 3мВ

- Входной ток не более 100нА

- Разность входных токов не более 10нА

- Допустимо дифференциальное напряжение до 30В

- Коэффициент усиления не менее 200000

- Ток нагрузки до 50мА

- Задержка распространения не более 200нс

- Питание +5...+30 или ±3...±15В

- Универсальный выход (транзистор с открытыми коллектором и эмиттером)

- Выпускается в 8-выводном круглом металлическом корпусе 301.8-2

Отечественным аналогом является аналоговый компаратор 521СА3, имеющий такие же технические характеристики, включая цоколевку (Рисунок 1.1.6.1).

Использовать данный аналог целесообразней вследствие его большей применимости и надежности при его более низкой стоимости.

Рисунок - Цоколевка аналогового компаратора 521С А3

Таблица Технические характеристики защитных диодов BAS21 и CMPD2003

Тех. характеристика	Значение тех. Характеристики
Наименование	BAS21	CMPD2003
Umax обр. , В	200	200
Uпрямое , В	1	1
Iпрям диода, мА	0,2	0,2
Диапазон рабочей температуры	-60?С…+200 ?С	-60?С…+150 ?С
Корпус	SOT23	SOT23
Количество диодов	1	1

2. Защитный диод BAS21

Один из самых часто используемых защитных диодов.

Существует несколько аналогов, отличающихся технологией производства. Одним из таких аналогов является CMPD2003.

Технические характеристики диодов занесены в Таблицу 1.1.6.1.

В зависимости от условий работы усилителя мощности можно брать данный аналог защитного диода. Недостаток CMPD2003 небольшой рабочий диапазон температур.

3. Ограничитель напряжения двунаправленный 1,5КЕ150

Аналог двунаправленного диода 1,5КЕ150 помехоподавляющий диод 1N6299A, которые в последнее время часто используется при проектировании печатных плат для самолето и вертолетостроения с аудиканалами.

Технические характеристики диодов представлены в Таблице 1.1.6.2

Таблица Технические характеристики диодов 1,5КЕ150 и 1N6299A

Тех. характеристика	Значение тех. характеристики
Наименование	1,5КЕ150	1N6299A
Мощность, Вт	1500	1500
Uном , В	150	150
Umin откр , В	143	135
Uзакр , В	128	121
Iут , А	5	5
Uзащ , В	207	215
Диапазон рабочей температуры	-65 ?С…+175 ?С	-55 ?С…+175 ?С
Корпус	DO-201	DO-201
Стоимость, руб	25	180

В зависимости от условий работы усилителя мощности можно брать данный аналог ограничительного диода. Недостатки 1N6299A это большая стоимость и меньший диапазон рабочей температуры.

4. Замена навесных компонентов, таких как резисторы и конденсаторы на их SMD - аналоги для большей технологичности и эстетичности внешнего облика ПП, составляющих усилитель мощности.

Процесс установки SMD компонентов занимает меньше времени, есть возможность использования автоматической пайки. Экономия места на ПП, а также и малая стоимость SMD компонентов.

5. Трансформатор согласующий.

Для усилителя используются согласующие трансформаторы, сделанные непосредственно под индивидуальный географический регион, с определенными требованиями параметров маяков.

Варианты совершенствования схемных решений усилителя

Было проведено исследование по усовершенствованию схемных решений усилителя мощности от РМП-200, в ходе которых решено использовать аналоги ЭРЭ и автоматизировать работу устройства, методом исключения фактора человеческого воздействия во избежание поломки, после чего были выбраны следующие варианты:

-- замена разъемов ХР1, ХР2 на ключи на транзисторах, принцип работы которых заключается в автоматическом выборе нужной цепи, в зависимости от частоты несущей вырабатываемой формирователем. В данном случае можно использовать как биполярные транзисторы, так и полевые транзисторы. Управление такими ключами можно осуществлять с помощью отдельной платы с контроллером из семейства Atmel или PIC, по сигналу с порта.

-- установка вместо разъемов XP1 XP2 электромагнитных реле с управляющим напряжением 5В. Управление осуществляется от порта контроллера платы управления маяком по записанной в EPROM конфигурации.

В последнем случае модернизация будет не сложная и больших затрат на усовершенствование не требует.

Из вышеприведенных вариантов был выбран наиболее рациональный вариант на основе сравнения различных параметров -- улучшение схемотехнического решения усилителя мощности от РМП-200 с помощью добавления автономного ключа на транзисторах с использованием pic-контроллера как дополнительного устройства.

На основе вышеперечисленных требований и вариантов улучшения схемы можно составить «Техническое задание на разработку объекта»

1.2 Разработка технического задания на проект

Технические характеристики проектируемого устройства (элемента устройства) усилитель мощности от РМП-200:

- питание от цепи 24В

- контроль по току. В случае аварийной работы усилителя мощности автоматическое выключение во избежание поломки приводной радиостанции РМП-200

- переключения режимов работы в случае установки РМП-200 с одного маяка на другой

- датчик температуры. При перегреве устройства автоматическое выключение во избежание поломки приводной радиостанции РМП-200.

- теплоотвод. Для охлаждения системы во избежание нестабильной работы, частых ремонтов, поломок.

- работа на частотах 190-1750 кГц

- отклонение частоты рабочего канала не более ± 0,005 %

-Частота модулирующего тонального сигнала, используемая для опознавания 1020 ± 50 Гц или 400 ± 25 Гц

- Коэффициент гармоники, огибающей ВЧ сигнала не более 10 %

- автоматическая установка режима максимального усиления на частотах выше 900кГц.



2. Специальная часть

2.1 Краткое описание схемы усилителя мощности

Компаратор D1 - защита от перегрузки по току. На ногу 3 микросхемы приходит напряжение, эквивалентное току эмиттера, которое снимается с датчика тока. На второй ноге задается порог. При превышении порога на ноге 3 компаратор выдает 0 на выходе.

Компаратор D2 - защита по температуре. По ТУ максимальная температура транзисторов 125°С. На ноге 2 устанавливается напряжение 3.75В, а на ногу 3 подается напряжение температурного датчика D3. При температуре более 100°С напряжение с датчика будет больше 3.75В, что приведет к 0 на выходе компаратора.

0 на выходе любого компаратора отключает модулятор, что приводит к уменьшению мощности и отключению комплекта.

Ограничители напряжения VD8, VD9 защищают транзисторы от напряжения более 150В

С помощью перемычек идет переключение на нужный режим работы при смене комплекта. Перемычки устанавливает обслуживающий персонал. Человеческий фактор не исключает того момента, что работник может забыть установить их правильно, что приведет к возможности быстрого выхода из строя комплекта.

Из-за этого было решено применить следующее: сделать автоматическое переключение с помощью электрических ключей, которые будут шунтировать резисторы R1 и R2. Ток базы каждого из плеч двухтактного усилителя в может достигать 5-7А при максимальном уровне сигнала с модулятора. Из-за невозможности измерить уровень входного сигнала будем руководствоваться максимально допустимыми из справочников по транзисторам BUX22.

Максимальный ток Iб транзисторов BUX22 в пределах 7А. С учетом запаса примем Imax равным 5А. Уровень входного напряжения при токе покоя составляет 7В.

В качестве электронного ключа будут рассмотрены следующие варианты:

Использовать биполярный транзистор КТ808АМ, с максимальной мощность рассеивания 60 Вт, температурным диапазоном до 125°С, напряжением Uкэ 150В, и током до 10А.

Рисунок - Ключ на биполярном транзисторе

Управлять таким ключом от микроконтроллера невозможно без дополнительного усилительного и буферного каскадов. Согласно описания микроконтроллера PIC17C44 который используется в процессоре управления (плате управления) используется «5-вольтовая логика». Порт ввода/вывода имеет максимальный уровень выходного сигнала в 5В, 20мА, которого недостаточно для надежного открывания и запирания транзистора. Это влечет за собой усложнение схемы управления ключевым транзистором. А также недостаточно низкое сопротивление открытого транзистора не позволяет использовать его в данном решении.

Следующим вариантом является использование в качестве вентиля мощного полевого транзистора IRF541 по схеме на рис.2.1.2. Преимуществом такого варианта является очень низкое сопротивления транзистора в открытом состоянии и очень высокое в закрытом. Преградой для использования полевого транзистора является сложность надежного открывания и закрывания при динамически изменяющемся потенциале на базе BUX22 (точки 6) на схеме Э3.

В настоящее время (на 2016г) можно найти полевые транзисторы, управляемые уровнями ТТЛ, однако решения является дорогостоящим.

Рис.

Одним из наиболее простых в реализации и экономически менее затратным является использование реле (рис.2.1.3). Возьмем в качестве ключа реле SRD-05VDC-SL-C c параметрами:

- Материал контактов: сплав серебра с напылением золота

- Рабочее напряжение: 5 В

- Сопротивление обмотки: 70 Ом

- Сопротивление контакта: 100 мOм

- Сопротивление изоляции: 100 МOм

- Макс. ток и напряжение на переключающей группе контактов:

- 10 А 28V DC

- 10 А 125V AC

- 10 А 30V DC

- 10 А 250V AC

- Износостойкость: 100000 циклов

- Температура: -25°С +70°С

- Габаритные размеры: 19х15.5х15 мм

- Масса: 10 г.

Рис.

Поскольку в электромагнитных реле есть переключающиеся контакты то важным параметром при выборе реле является его надежность. В выбранном реле производитель указывает до 100000 переключений. Поскольку переключения маяка происходит только в момент включения маяка, а режим работы маяка круглосуточный без присутствия персонала, то количество переключений в сутки можно считать не более 2раз. Поэтому надежность блока в целом не пострадает.



3. Техническая эксплуатация

Для обеспечения нормальной работы радиомаяка при его эксплуатации необходимо:

а) контролировать в соответствии с требованиями к местности и следующими условиями:

· Для установки радиомаяка на рабочей позиции требуется ровная открытая площадка 110 110 м, (в случае применения зонтичной антенны площадка ограничивается кругом радиусом 30 м) свободная от различных препятствий.

· Высота растительного покрова в летнее время и снежного покрова в зимнее время должна быть не более 1 м.

· Антенна дальней приводной радиостанции размещается на продолжении осевой линии ВПП со стороны захода ВС на посадку на расстоянии до 7000 м, но не ближе 3800 м от порога ВПП.

· Антенна ближней приводной радиостанции размещается на продолжении осевой линии ВПП со стороны захода ВС на посадку на расстоянии 850 - 1200 м от порога ВПП. Допускаются смещения антенн от осевой линии ВПП регламентированные в ИКАО.

б) своевременно убирать снег и лед с антенн;

в) производить очистку ВЧ разъемов и посеребренных поверхностей только промывкой спиртом;

3.1 Расчёт надёжности

Проблема надёжности включает в себя весьма широкий круг теоретических и прикладных вопросов, относящихся к различным этапам проектирования, производства и эксплуатации технических средств.

Под надёжностью понимают свойство изделия выполнять заданные функции, сохраняя эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение определённого времени. Качественно надёжность определяется I вероятностными характеристиками и оценивается ориентировочно.

Количественно надёжность объектов оценивается с помощью показателей, которые выбираются и определяются с учётом особенностей режимов и условий эксплуатации. При оценке схемной надёжности I основным показателем является безотказность.

Поскольку в данном устройстве выход одного элемента из строя ведёт к отказу устройства в целом или существенному ухудшению качества его работы, то под отказом в дальнейшем будем пониматься мгновенный отказ любого элемента. В таком случае схема расчёта надёжности представляет собой последовательные (в смысле надёжности) цепочки всех элементов с одинаковым интервалом времени их работы[7].

Вероятность исправной работы устройства определяется формулой:

Р(t) = exp(-t*?Пi*Ni) ,

Где t - время исправной работы,

Пi- интенсивность отказов,

Ni - количество элементов данного типа,

К - количество типов элементов.

На практике наибольшее распространение получил метод расчёта по групповым интенсивностям отказов элементов. Общая интенсивность отказов при нормальных условиях работы:

Л0 = ?л0 * Ni

Величина л0 для различных элементов приведены в табл. 8.1. Там же указано количество элементов данной группы Ni и произведение nOi*Ni.

Величина общей интенсивности отказов с учётом условий эксплуатации вычисляется по формуле:

Л0 = a2 * ?л0 * Ni

где а2 = 1,5 -поправочный коэффициент

Среднее время наработки на оклад:

Tср =1/л =1/ a2* ? л0 * Ni

Вероятность безотказной работы:

p(t) = ехр (- t/tcp).

Расчёт надёжности разработанного устройства произведён с помощью ЭВМ. Полученные Среднее время работы устройства до отказа:

Задаваясь различными интервалами времени, построим график зависимости вероятности безотказной работы от количества, типа и интенсивности отказов элементов устройства.

Р(t) = exp(-t/tср)

Таблица Интенсивность отказа радиокомпонентов

Наименование элементов		Кол., шт.	V Ni
Микросхема	0,1	2	0,2*10Ї6
Транзистор	0,2	6	1,2* 10Ї6
Резистор	0.1	17	1,7*10Ї6
Конденсатор	0,6	20	12* 10Ї6
Диод	0,1	6	0,6* 10Ї6
Трансформатор	0,3	2	0,6*10Ї6
Плата	0,4	2	0,8*10Ї6
Реле	0,3	3	0,6*10Ї6
Пайка	0,01	3000	30* 10Ї6
Дроссель	0,02	2	0,04* 10Ї6

Среднее время работы устройства до отказа:

Задаваясь различными интервалами времени, построим график зависимости вероятности безотказной работы от количества, типа и интенсивности отказов элементов устройства.

Р(t) = exp(-t/tср)

Рисунок - Зависимость вероятности безотказной работы от времени работы

3.2 Расчёт эксплуатационных характеристик изделия

Рассмотрим основные показатели надежности.

Основными показателями безотказности неремонтируемых объектов являются:

1. вероятность безотказной работы P(t);

2. интенсивность отказов (t);

3. среднее время работы до отказа ТСР.

Для ремонтируемой аппаратуры показатели безотказности:

1. вероятность безотказной работы P(t);

2. параметр потока отказов (t);

3. среднее время работы на отказ ТО.

Определение значений этих величин позволяет оценить эксплуатационные свойства РЭА. Сущность расчёта безотказности - это определение показателей надёжности по известным показателям надёжности её элементов. Последние берутся либо из справочных данных, либо определяются по результатам эксплуатации и специально спланированных экспериментов.

Зависимость между Р(t) элемента и его (t) при условии, что время безотказной работы распределено по произвольному закону, определяется выражением

Вероятность безотказной работы аппарата с последовательным по надёжности соединением элементов можно представить в виде произведения вероятностей безотказной работы её элементов:

где N - число элементов в объекте. Подставляя (3.2.1) в (3.2.2), получим

]

Обозначив, получим



Поскольку любая аппаратура состоит из нескольких (К) групп различных элементов, имеющих приблизительно одинаковую надёжность, то

В частном случае, когда интенсивность отказов можно считать постоянной во времени (для экспоненциального закона распределения),

Тогда

Интенсивности отказов электронных радиоэлементов характеризуются большим разбросом для одних и тех же типов элементов, что объясняется различием условий их работы.

Под нормальными условиями понимают следующее: температура окружающей среды 205 0С, относительная влажность воздуха 6515 %, давление 1014 гП (76030 мм рт. ст.); окружающая среда не содержит значительного количества пыли и практически свободна от разрушающего действия газов, солей, паров, микроорганизмов, интенсивной радиации; элемент не испытывает ударов и вибраций. Интенсивность отказов в этом случае обозначается как 0.

В процессе эксплуатации РЭА подвергается воздействию внешней среды в виде: влажности, температуры, давления, механических нагрузок (вибрация, удары, тряска и др.). При приближённом расчете надёжности влияние этих факторов учитывают поправочным коэффициентом Э, называемым эксплуатационным коэффициентом интенсивности отказов. Он показывает, во сколько раз возрастает интенсивность отказов при работе в определённых условиях по сравнению с интенсивностью отказов при нормальных условиях эксплуатации

= Э*0.

При уточнённом расчёте необходимо учитывать ряд доминирующих факторов: температура и режимы электрической нагрузки i, влажность ВЛ, давление окружающей среды, механические нагрузки В

= i*ВЛ*В* *0.

Расчёт безотказности производят по внезапным PB(t) и постепенным отказам PП(t) и тогда вероятность безотказной работы аппарата определяется произведением

P(t) = PB(t)*PП(t)

Различают аналитические методы расчёта и расчёт надёжности по статистическим данным, полученным в процессе эксплуатации или испытаний.

Аналитический расчёт надёжности будем производить для устройства обработки информации.

Расчёт проводится при следующих допущениях:

1. отказ любого элемента объекта приводит к отказу всего объекта, т.е. элементы, в смысле надёжности, соединены последовательно;

2. -отказы элементов являются случайными и независимыми событиями;

3. -интенсивности отказов элементов не зависимы от времени, т.е. распределение величины ТСР описывается экспоненциальным законом;

4. -устройство работает в эксплуатационно-жестких условиях.

Расчет надежности устройства будем производить по функционально законченным узлам и по следующей методике.

1. Изучаем СхЭ устройства, определяем его функциональные узлы, определяем количество и типы элементов устройства.

2. Заполняем таблицу (таблица 3.2.3]), в соответствии с указанными графами. Значения интенсивностей отказов элементов берём из [3].

Таблица Интенсивность отказа элементов базы

№	Наименование и тип элемента	0i 10-6 1/ч	Эi	Ni, шт	0i Ni, 10-6 1/ч
1	Микросхемы	0,013	4	2	0,026
2	Транзисторы	0,84	4	6	5,04
3	Конденсаторы	0,035	4	20	0,7
4	Резисторы	0,043	4	17	7,31
5	Разъемы присоединительные	0,01	4	3	0,03
6	Дроссели	0,02	4	2	0,04
7	Диод	0,1	4	6	0,6
8	Трансформатор	0,3	4	2	0,6

3. Вычисляем общую интенсивность отказов устройства при номинальных условиях работы.

.

4. Вычисляем общую интенсивность отказов устройства с учётом условий эксплуатации. Значение поправочного коэффициента выбираем из [3].

=Э*Л0=4 *14,346*10-6=57,384*10-6 1/ч.



5. Вычисляем среднее время работы устройства до отказа по формуле

ТСР=1/=1/57,384*10-6=17426 ч.

6. Вычисляем вероятность безотказной работы, строим график зависимости Р(t).

p(t)= ; p(t)=

Вопросы организации производственного процесса на предприятии сферы сервиса

Оценка показателей ремонтопригодности и технического обслуживания радиоэлектронной аппаратуры

В начале этого раздела приведём краткие теоретические сведения по данному вопросу.

Основными показателями ремонтопригодности и технического обслуживания являются:

1. средняя продолжительность ремонта Тр;

2. средняя продолжительность технического обслуживания Тто;

3. оптимальный период проведения профилактических (регламентных) работ то;

4. объем ЗИП nз (nз - количество элементов одного тип номинала)

3.3 Расчёт объёмов ЗИПа

В начале этого раздела приведём краткие теоретические сведения по данному вопросу.

Одним из основных условий успешного проведения ТО и повышения ремонтопригодности аппаратуры является обеспечение её необходимым комплектом запасных имущества и принадлежностей (ЗИП). Правильное комплектование ЗИПом, оптимизация его по стоимости представляют собой важную проблему.

ЗИПы разделяются на комплекты: одиночный и групповой. Одиночный придается определенному изделию и предназначается только для его обслуживания. Групповой придается группе изделий, из него пополняются одиночные комплекты.

Обеспечение РЭА запасными элементами может осуществляться по одной из трех схем:

1. нормальная схема, когда в наличие одиночный и групповой комплекты;

2. одиночная схема при отсутствии группового комплекта;

3. групповая схема, когда отсутствуют одиночные комплекты ЗИП.

Для БРЭА характерна групповая схема обеспечения ЗИПом.

Номенклатура элементов, закладываемых в ЗИП, определяется из общей численности данного вида аппаратуры и от принятой системы ремонта. Поскольку при ремонте и ТО БРЭА производится замена ремонтируемых и неремонтируемых элементов, номенклатура ЗИПа должна содержать те и другие элементы.

Так как, процесс отказа элементов является случайным, комплект запасных элементов должен обеспечить аппаратуру всеми типами элементов с определенной вероятностью. Поэтому процесс обеспечения ЗИПом можно описать, используя аппарат теории массового обслуживания.

Результатом анализа этого процесса является вычисление числа запасных элементов nЗ отдельных тип номиналов, для которых известны интенсивности отказов С, с заданной вероятностью простоя аппаратуры РП и заданным временем эксплуатации t (гарантийный срок пользования).

Эти величины связаны выражением

!,

где nCP = С t.

Поскольку второе слагаемое табулировано, задавшись РП и t, и зная С, определяем nCP, а затем и nЗ.

При равном вкладе всех групп тип номиналов в общую вероятность простоя из-за отсутствия ЗИПа на основании формулы полной вероятности

,

где РПi - вероятность простоя из-за отсутствия элемента i-той группы,

qi - вероятность отказа элемента i-той группы.

Часто удобнее задаваться не величиной РП, а величиной вероятности противоположного события - выполнения аппаратурой своих функций при наличии ЗИПа

РS =



При большом числе элементов (nCP > 20) вычисление производится по следующему алгоритму для каждого тип номинала:

1. Задается величина РП или РS.

2. Определяется среднее число запасных элементов nCP.

3. С учетом коэффициента запаса кЗ рассчитывается величина

nЗ= nCP кЗ. (3. 4.4)

Рассчитаем общий объём ЗИП для партии в количестве 1000 штук. ( Таблица)

Таблица Объем ЗИП для партии 10 штук

Название элемента	nср	кз	nз
PП = 0,15
Транзистор	5	1,1	6
Микросхема	1	1	1
Дроссель	2	1,17	2
Конденсатор	11	1,12	13
Резистор	3	1,14	3
PП = 0,1
Транзистор	5	1,1	6
Микросхема	1	1	1
Дроссель	2	1,17	2
Конденсатор	11	1,14	13
Резистор	3	1,17	4
PП = 0,05
Транзистор	5	1,21	6
Микросхема	1	1	1
Дроссель	2	1,3	2
Конденсатор	11	1,23	14
Резистор	3	1,29	4
PП = 0,01
Транзистор	5	1,3	7
Микросхема	1	1	1
Дроссель	2	1,56	3
Конденсатор	11	1,41	16
Резистор	3	1,54	5

4. Безопасность полетов при аэронавигационном обслуживании полетов

Одним из главных требований к выполнению полетов является обеспечение безопасности при управлении воздушным судном как в воздухе, так и на земле. Обеспечение безопасности полетов воздушных судов выполняется комплексом организационных и технических мер и средств, выполняемые соответствующими Федеральными органами исполнительной власти в целом и конкретными должностными лицами. Средствами управления самолетов на земле являются средства радиотехнического обеспечения полетов и авиационная электросвязь. Таким образом, необходимо выполнение всех требований к составу, размещению, функционированию и периодическому контролю технических характеристик радиотехнических средств и авиационной электросвязи. Радиотехническое оборудование аэропортов и воздушных трасс представляют собой наземные средства радиотехнического обеспечения полетов и связи. Оно используется с бортовыми средствами РТОП и АЭС Указанное взаимодействие с целью обеспечения полетов воздушных судов ГА называют технологическим процессом радиотехнического обеспечения производственной деятельности авиапредприятия. Доработки средств РТОП и связи по рационализаторским предложениям осуществляются по согласованию с соответствующим территориальным органом ФАС России при положительном заключении предприятия-изготовителя конкретного средства. Выполнение ремонтных работ, направленных на восстановление работоспособности средства РТОП и связи, оформляется Актом с записью в формуляре конкретного средства. Безопасность полетов ВС определяется надежностью функционирования средств РТОП и связи, временем их перехода на резерв, надежностью электроснабжения, уровнем подготовки инженерно-технического персонала

По данным ФГУП «Госкорпорация по ОрВД», в течение 2014 года в воздушном пространстве Российской Федерации было обслужено 2,89 млн. часов налета воздушных судов, рост обслуженного налета по сравнению с 2013 годом составил 8,6%. Число обслуженных полетов в 2014 году увеличилось на 2,8% и достигло 1,46 млн. полетов.

4.1 Общее состояние БП при аэронавигационном обслуживании

В соответствии с пунктом 1 статьи 69 Воздушного кодекса Российской Федерации аэронавигационное обслуживание полетов воздушных судов включает в себя организацию и обслуживание воздушного движения, обеспечение авиационной электросвязи, представление аэронавигационной и метеорологической информации, поиск и спасение. С учетом этого в данном разделе рассматриваются инциденты, связанные с нарушением норм эшелонирования воздушных судов, отказами средств радиотехнического обеспечения полетов, потерей радиосвязи в полете, попаданием воздушного судна в опасные явления погоды, а также нарушения порядка использования воздушного пространства Российской Федерации.

В 2014 году произошло 35 инцидентов, связанных с нарушение норм эшелонирования воздушных судов, 1 инцидент вследствие отказа радиотехнических средств обеспечения полетов, а также 28 инцидентов и 13 производственных происшествий, связанных с метеорологическими условиями (рис.4.1).

Изменение относительного числа инцидентов (на 1 млн. обслуженного налета часов), связанных с недостатками организации воздушного движения, по отношению к заданному индикатору эффективности реализации федеральной целевой программы «Модернизация.



Рисунок - Типы событий, определявшие безопасность полетов при АНО в 2014 году

Организация воздушного движения

Распределение числа инцидентов по факторам, обусловившим нарушение интервалов эшелонирования в течение 2014 года, приведено на рисунке 4.2.

Рис. Распределение факторов инцидентов, связанных с нарушением интервалов эшелонирования, происшедших в течение 2014 года

Единой системы организации воздушного движения в Российской Федерации (2009 - 2020 годы)», представлено на рисунке 4.3.

В 2014 году произошел один инцидент, связанный с отказом радиотехнических средств обеспечения полетов.

25.03.2015 при снижении для посадки в аэропорту Иркутск экипаж ВС А-320 VQ-BEJ обнаружил отказ ГРМ-115 системы ИЛС. Рассчитывая на то, что работа ГРМ восстановится, экипаж принял решение о продолжения снижения высоты до 300 метров. В связи с тем, что работа ГРМ не восстановилась, экипаж ВС выполнил уход на второй круг.

Рис. Относительные показатели безопасности воздушного движения (число инцидентов при ОрВД на 1 млн. обслуженных часов налета)

Радиотехническое обеспечение полетов

Отказ ГРМ-115 произошел из-за сбоя его программного обеспечения вследствие нестабильной работы процессора 468444.001. Вероятной причиной нестабильной работы вышеуказанного узла явилось старение его элементов.

Влияние метеорологических условий

В течение 2014 произошло 41 авиационное событие в результате воздействий неблагоприятных и опасных метеорологических явлений. В том числе:

1. В результате поражения (с повреждением конструкции) воздушного судна грозой или разрядом статического электричества произошло 28 инцидентов;

2. 4 чрезвычайных происшествия и 9 поврежденных воздушных судов на земле явились следствием воздействия на воздушное судно шквалистого ветра.

Нарушение порядка использования воздушного пространства

По итогам 2014 года было зарегистрировано 136 нарушений порядка использования воздушного пространства. Сведения о распределении числа нарушений порядка ИВТ в 2014 году, в сравнении с 2012 и 2013 годами, приведены в таблице 4.1, 4.2.

Таблица Нарушения порядка использования воздушного пространства РФ

Таблица Нарушения порядка использования воздушного пространства РФ

Большинство нарушений порядка ИВП (85 событий) было допущено эксплантатами воздушных судов авиации общего назначения. Выполняя производственные функции, авиаспециалисты совершают множество ошибок.

Для летного состава типовыми ошибками являются:

- ошибочное восприятие параметров полета (высоты, скорости, расстояния),

- неправильная оценка навигационной и метеобстановки,

- ложное понимание команд,

- отвлечение внимания от управления ВС,

- ошибки в технике пилотирования,

- неправильная эксплуатация функциональных систем ВС и др.

Для диспетчерского состава УВД:

- ошибки в оценке и прогнозировании воздушной обстановки,

- выдача неправильных или противоречивых команд,

- нарушение интервалов между ВС,

- спрямление маршрутов без учета требований безопасности полета,

- нарушения правил применения радиотехнического и светотехнического оборудования, фразеологии радиообмена,

- оставление рабочего места без подмены при полетах и др.

Для инженерно-авиационной службы специфическими являются ошибки, связанные с:

- нарушением последовательности технологических операций при техническом обслуживании,

- неправильным замером параметров,

- использованием неправильного инструмента и посторонних предметов в ВС,

- обслуживанием ВС без соответствующего допуска,

- выпуском ВС с неисправностями,

- незакрытыми люками,

- неснятыми заглушками и др.

Ошибочные действия характерны и для специалистов, входящих в другие службы обеспечения полетов.

* Нарушение интервалом эшелонирования, не связанные с действиями персонала организацией гражданской авиации Российской Федерации.

Суть разработанных в ДП конструктивных предложений и их влияние на БП.

Разработанные в дипломном проекте предложения положительно влияют на работу маяка в целом и упрощают техническое обслуживание и ремонт.

Наиболее уязвимым звеном в усилителе является силовой транзистор BUX-22(52), поэтому его следует защищать от неправильного режима работы, уменьшая его деградационные процессы, связанные с его перегревом и работой на максимальных нагрузках. Из особо важных параметров следует обратить внимание на мощность выходных транзисторов. Каждый из них способен отдать в нагрузку около 100Вт, поэтому токи коллекторов этих транзисторов могут достигать 40 ампер. При таких токах без точной автоматической защиты их оставлять рискованно. В усилителе осуществляются множество защит по току, температуре корпусов усилителей, коротких замыканий в цепях питания но ни одна из них в достаточной мере не защищает усилительный элемент от неправильных действий со стороны облущивающего персонала. Поскольку человек может ошибаться, по разным причинам то внедрить программную автоматическую установку режима будет правильно. В руководстве по эксплуатации указано, что работа транзистора в режиме максимального усиления не допускается на частотах выше 1000кГц из-за возможного выхода из строя выходных транзисторов, и перед включением блока в работу на другой частоте необходимо правильно установить перемычки (джамперы). Исключив человеческий фактор, а именно применив автоматическую настройку блока в правильный режим работы, мы улучшили безопасность полетов связанную отключением маяка из-за выхода из строя транзисторов.



5. Безопасность и экологичность проекта

5.1 Анализ условий труда

В дипломной работе проведен анализ условий труда разработчика схемы. Условия труда определяются состоянием производственной обстановки (среды), которая включает в себя социально-экономические, материально-вещественные, производственные и природные элементы. Условия труда представляют собой совокупность элементов производственной среды, оказывающих влияние на здоровье и работоспособность человека в процессе труда. На предприятиях, в организациях должны строго соблюдаться санитарные нормы и правила, предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ и предельно допустимые уровни (ПДУ). Разработка санитарных норм и требований особенно важна при проектировании новой техники, технологии и производственных объектов.

5.2 Характеристика санитарно - гигиенических условий труда

По определению в ГОСТ 12.1.005-88 “Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений ”- это климат внутренней среды этих помещений, который определяется действующими на организм человека сочетаниями температуры, влажности и скорости движения воздуха, а также температурой окружающих поверхностей. Общее состояние и производительность труда работающих в значительной степени зависит от микроклимата производственного помещения. Температура воздуха - одна из ведущих факторов, определяющих микроклимат производственных помещений. Влажность воздуха - это содержание в нём паров воды. Физиологически оптимальной является относительная влажность в пределах 40…60%. Повышенная влажность воздуха в сочетании низкими температурами оказывает значительное охлаждающее действие, а в сочетании с высокими способствует перегреванию организма.

Подвижность воздуха. Человек начинает ощущать движение воздуха при его скорости 0,1 м/с.

Вентиляция. Под вентиляцией понимают систему мероприятий и устройств, предназначенных для обеспечения на постоянных рабочих местах, в рабочей и обслуживаемой зонах помещений метеорологических условий, соответствующих гигиеническим и техническим требованиям. В зависимости от способа перемещения воздуха различают вентиляцию естественную и механическую.

5.3 Защита от шума и вибрации на рабочих местах

Шумом считается всякий нежелательный для человека звук. Действие шума на организм человека зависит от уровня звукового давления, характера шума (стабильный, тональный, импульсный) и индивидуальных особенностей человека. В соответствии с ГОСТ 12.1.003-83 «Шум. Общие требования и безопасность» уровни звукового давления для программистов лежат в пределе 45-65 дБ в зависимости от частоты шума. Фактически уровень звукового давления не превышает 30дБ, что соответствует установленным нормам и требованиям. Профилактические мероприятия по защите от шумов и вибрации заключаются в уменьшении шума и вибрации в источнике образования и на пути их распространения, а также индивидуальными средствами защиты, санитарными и организационными мерами. Применяются средства, снижающие шум механического, аэродинамического, электромагнитного и гидродинамического происхождения. Рационально и эффективно уменьшать шум и вибрацию в источнике возникновения. Это осуществляется: изменением технологического процесса с заменой шумною оборудования бесшумным; применением для деталей капрона, резины, текстолита, пластмассы; своевременным проведением профилактических мероприятии и смазочных операций; центрированием и балансировкой деталей; уменьшением зазоров в сочленениях. Шум и вибрацию можно уменьшать на пути их распространения посредством звуко- и виброизоляции. Звукоизоляцию осуществляют, устраивая ограждающие конструкции (кожухи, кабины), применяя звукопоглощающие материалы и конструкции (перфорированные конструкции с пористым заполнителем, акустические плиты). В качестве вибропоглощающих покрытий обычно используют мастики № 579, 580, типа ВД-17 и простейшие конструкции (слои рубероида, проклеенные битумом или синтетическим клеем).

Аэродинамический шум гасят глушителями различных конструкции. В качестве средств защиты от вибрации при работе с механизированным инструментом применяют антивибрационные рукавицы и специальную обувь. Антивибрационные полусапоги имеют многослойную резиновую подошву. Длительность работы с вибрирующим инструментом не должна превышать 2/3 рабочей смены. Операции между работниками распределяют так, чтобы продолжительность непрерывного действия вибрации, включая микропаузы, не превышала 15...20 мин. Рекомендуется делать перерывы на 20 мин через 1...2 ч от начала смены и по 30 мин через 2 ч. после обеда. Во время перерывов следует проводить гимнастику по специальному комплексу и гидропроцедуры -- ванночки при температуре воды 38°С, а также самомассаж конечностей.

5.4 Электробезопасность

Требования безопасности при работе с электрооборудованием Электробезопасность обеспечива...