Государственное образовательное учреждение
среднего профессионального образования
“МОСКОВСКИЙ КОЛЛЕДЖ УПРАВЛЕНИЯ И НОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ“
ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ
Тема: Разработка источника питания ЭВМ
Пояснительная записка
ДП 230101.41.24.2007.01ПЗ
Дипломник Тарабанько И.А.
Руководитель проекта Шлыков В.С. .
Консультант по экономическому
разделу Акимов Л.Н.
Рецензент Колотушин И.Ю.
2007
Содержание
- Введение
- 1. Выбор и обоснование Схемы электрической структурной
- 2. Выбор и обоснование схемы электрической принципиальной
- 3. Расчет
- 3.1 Расчет числа модулей регулируемой части
- 3.2 Расчет напряжений, поступающих на преобразовательные модули ПМ
- 3.3 Расчет надежности
- 4. Конструкция платы источника питания ЭВМ
- 5. Технологический раздел
- 6. Экономическая часть.Определение оптовой цены
- 6.1 Расчет показателей технологичности и экономичности модернизированного устройства
- 7. Охрана труда
- 7.1 Техника безопасности при проведении работ в монтажном цехе
- 7.2 Расчет производственного освещения
- 7.3 Техника безопасности при работе с ИВЭП
- Заключение
- Список литературы
- Приложения
Введение
Решение современных задач науки и техники связано с широким применением электронно-вычислительной аппаратуры. История развития современного этапа вычислительной техники началась в 1943 г. с создания в США первой вычислительной электронной цифровой машины “ЭНИАК” (18 тысяч электронных ламп, 10 тысяч конденсаторов, 6 тысяч переключателей и около 20 тысяч других элементов – вес 30 тонн). Это первое поколение ЭВМ создавалось на электронных лампах. Например, созданные в СССР в 1953 – 54 годах большие ЭВМ, “Стрела”, БЭСМ (БЭСМ – 5000 электронных ламп, потребляемая мощность – около 50 кВт. Быстродействие БЭСМ – 2 – 8000 операций в сек.).
Второе поколение ЭВМ создавалось уже на полупроводниковых приборах. В 1948 г. в США Дж. Бардин и У. Браттейн изобрели первый кристаллический триод точечного типа. А в 1958 г. американская фирма IBM выпустила ЭВМ на нескольких тысячах полупроводниковых диодах и триодах. Потребляемая ею мощность составляла всего лишь 5% от мощности ламповых аналогов.
Третье поколение ЭВМ появилось в 60-е годы, когда РЭА стали разрабатывать на принципиально новых элементах – интегральных микросхемах (ИМС). Появление ИМС дало начало новому этапу – микроэлектронике. Появились малогабаритные ЭВМ, отличающиеся быстродействием до 1 млн. операций в сек.
К четвертому поколению относятся ЭВМ, построенные на больших интегральных схемах (БИС) и микропроцессорах.
Пятое поколение ЭВМ представляет класс вычислительной техники, в котором реализованы принципы искусственного интеллекта. Такие ЭВМ позволяют решать задачи, точный метод решения которых неизвестен. Их производительность – свыше 1 млрд. оперс-1. В качестве элементной базы используются сверхбольшие интегральные микросхемы (СБИС).
Широкое применение электронно-вычислительной аппаратуры, информационно-измерительных комплексов, средств связи, управления, автоматики и телемеханики, которые в большинстве случаев получают электрическую энергию от промышленной сети переменного тока, требует применения источников вторичного электропитания (ИВЭП), обеспечивающих ее электрической энергией требуемого вида и качества.
ИВЭП для питания ЭВМ должны были на первом этапе их развития обеспечивать значительную потребляемую мощность (порядка 50 кВт). При этом использовались громоздкие трансформаторы. При использовании систем ИВЭП, применявшихся в радиоэлектронной аппаратуре на интегральных схемах второго поколения, их объем мог достигать 70% и более объема функциональной аппаратуры всего радиотехнического комплекса [2]. Применение интегральных схем привело к расширению функциональных возможностей радиоэлектронной аппаратуры. В то же время возросли требования к выходным параметрам и удельным характеристикам ИВЭП. Если для транзисторной радиоэлектронной аппаратуры применялись источники электропитания, имеющие номинальные значения выходных напряжений 12,6; 20; 27; 36 В, то для питания устройств на интегральных схемах требуются источники с номинальными значениями напряжений 2; 5; 12 В.
Расширение функциональных возможностей радиоэлектронной аппаратуры привело в свою очередь к увеличению мощности, потребляемой от источников электропитания. Снижение уровней питающих напряжений и повышение их мощности делают проблематичной миниатюризацию ИВЭП. Традиционный подход к проектированию источников электропитания даже с использованием достижений микроэлектронной технологии не позволяет решить задачу микроминиатюризации ИВЭП. Наиболее перспективным направлением микроминиатюризации ИВЭП является повышение рабочей частоты трансформаторов и фильтров и переход от линейного режима работы регуляторов постоянного напряжения к импульсному, что позволяет существенно (в 2-2,5 и более раз) снизить массу и габариты ИВЭП.
В настоящее время такими высокоэффективными ИВЭП, где реализуется этот подход, считаются ИВЭП с бестрансформаторным входом, которые строятся на основе высокочастотного инвертора напряжения. Включение инвертора, работающего на частоте 20-100 кГц, в структуру ИВЭП обеспечивает гальваническую развязку нагрузки от первичной сети и резко уменьшает массогабаритные показатели трансформаторов и дросселей, значительно повышает КПД ИВЭП за счет импульсного режима работы мощных транзисторов.
Мы рассмотрим источники с бестрансформаторным входом с низким уровнем выходного напряжения (2-27 В) и широким диапазоном тока нагрузки (1-100 А), которые находят применение в РЭА четвертого и пятого поколения.
Цель настоящего дипломного проекта – разработка источника питания ЭВМ с бестрансформаторным входом с выходным напряжением 5 В и током 2А.
1. Выбор и обоснование Схемы электрической структурной
Для создания ИВЭП с широким диапазоном регулирования напряжения или тока, а также повышения их надежности целесообразно использовать адаптивные источники с бестрансформаторным входом. Структура таких источников сложнее, чем у линейных. На рисунке 1 приведена общая структурная схема адаптивного ИВЭП с бестрансформаторным входом, которая включает сетевой выпрямитель (СВ), дискретный исполнительный орган (ДИО), датчик тока (ДТ) и устройство управления (УУ). Под адаптивными ИВЭП с бестрансформаторным входом будем понимать устройства стабилизации, регулирования и преобразования напряжения (тока), имеющие ДИО со структурой, изменяющейся в зависимости от отклонений выходного напряжения U или диапазона регулирования напряжения Uрег, тока Iн или надежности Р (рисунок 1). ДИО может быть выполнен для получения требуемой надежности на N основных и F резервных преобразовательных модулях (ПМ) с трансформаторным выходом на раздельных магнитопроводах. Число сочетаний ПМ зависит от задач, которые ставятся перед источником электропитания (стабилизация, регулирование, повышение надежности) и обеспечиваются УУ. Устройство управления может включать в себя следующие каналы адаптации ДИО:
По стабилизации напряжения на нагрузке U1 = f (Uн).
По диапазону регулирования напряжения U2 = f (Uрег).
По кратности изменения тока нагрузки U3 = f (Iн).
По отказам модулей ДИО U4 = f (p).
Выбираем вариант 2 по диапазону регулирования напряжения
U2 = f (Uрег). на нагрузке. В этом варианте для регулирования напряжения Uн в широком диапазоне модули должны соединяться по входным цепям параллельно, а по выходным последовательно – (вид соединения ПР – ПС).
источник вторичное электропитание схема
Однофазное переменное напряжение сети Uс = 220В% частотой 50 1 Гц выпрямляется выпрямителем СВ и поступает на преобразовательные модули ПМ ДИО, где преобразуется в высокочастотное напряжение с прямоугольными импульсами (меандр.) и далее через трансформаторный выход на выпрямитель и датчик тока ДТ, после которого Uн, отклонение напряжения на нагрузке от заданного значения, поступает на устройство управления УУ, которое корректирует Uн, включая или отключая соответствующие модули ПМ (инверторы).
Представленную структурную схему можно рассматривать как базовую для адаптивного ИВЭП. В зависимости от требований, предъявляемых к ИВЭП и его конкретной технической реализации, организация ИВЭП может отличаться от базовой. Адаптивный ИВЭП может быть выполнен с использованием различных блоков, часть которых при решении поставленной задачи обязательна (например, ПМ в различных их вариантах), а другие могут быть и не включены (например, устройство плавного запуска).
Выбранная структурная схема адаптивного ИВЭП с бестрансформаторным входом на основе регулируемого конвертора приведена на рисунке 2. Она состоит из двух функциональных узлов – сетевого выпрямителя СВ и преобразователя напряжения ПН. Сетевой выпрямитель (рисунок 1) выполняет функции выпрямления напряжения сети и сглаживания пульсаций. На выходе СВ формируется напряжение Е постоянного тока, которое характеризуется значениями 264 – 340 В для однофазной сети 220В%. Преобразователь напряжения включает в себя конвертор К и устройство управления УУ. Конвертор состоит из регулируемого инвертора И, преобразующего постоянное выходное напряжение СВ в переменное прямоугольной формы, трансформаторно – выпрямительного узла ТВУ, работающего на повышенной частоте (20 кГц) и обеспечивающего гальваническую развязку сети с нагрузкой, и высокочастотного фильтра ФВ. Устройство управления (УУ) обеспечивает мощные транзисторы импульсами управления.
2. Выбор и обоснование схемы электрической принципиальной
Устройство управления (канал адаптации) ДИО по отклонению Uн напряжения обеспечивает амплитудно-импульсное регулирование за счет последовательного соединения по входу с помощью ключей определенного числа преобразовательных модулей (ПМ) с трансформаторным выходом на общий магнитопровод (рисунок 3)
ДИО состоит из основного инвертора ПМ0, рассчитанного на нижний предел входного напряжения Еmin, и регулируемой части, состоящей из N инверторов ПМ1 – ПМN, напряжения на первичных обмотках которых составляют геометрическую прогрессию со знаменателем
2 (U1; 2U1; …, 2N-1U1), что позволяет значительно уменьшить число инверторов. Сигнал управления типа меандр поступает на все инверторы от генератора импульсов управления (ГИУ). Необходимая комбинация работающих инверторов регулируемой части, соответствующая уровню отклонения Uн, осуществляется с помощью коммутатора К, состоящего из ключей VT11 – VT1N, шунтирующих вход i – го инвертора, и ключей VT21 – VT2N-1, исключающих прохождение тока первичной цепи по шунтирующим ключам отключенных инверторов. Состояние шунтирующих ключей определяется сигналом U1, а исключающих – сигналом U2, которые поступают с выходного устройства ВУ. Управление коммутатором осуществляется измерительным органом (ИО), на вход которого подается напряжение Uн и опорное Uоп, аналогоцифровым преобразователем (АЦП), преобразующим сигнал рассогласования U в последовательный код, и выходным устройством (ВУ), преобразующим последовательный код в параллельный и формирующим сигналы U1 и U2.
Введение в устройство коммутатора дает возможность получить любое сочетание последовательно соединенных по входу инверторов, то есть необходимый коэффициент трансформации, который для нерегулируемого инвертора ПМ0 будет равен К0 , а для i – го инвертора регулируемой части Ki = к2i–1, где к = – относительный интервал квантования, соответствующий напряжению U1 младшего модуля и определяющий заданную точность Uн стабилизации напряжения Uн.
3. Расчет
Основными факторами, определяющими структуру построения адаптивного ИВЭП, являются заданные входные и выходные параметры: входные – параметры сети: однофазное переменное напряжение сети Uс = 220В% частотой 50 1 Гц; выходные – параметры нагрузки: Uн = 5В, Uн = 0,05В, Iн = 2А.
3.1 Расчет числа модулей регулируемой части
Общее число модулей регулируемой части, обеспечивающих изменение напряжения в заданном диапазоне с заданной относительной точностью стабилизации к = при относительном отклонении напряжения в сети с = согласно [1] определяется формулой (3.1):
N = log2 [+1] (3.1)
Изменение напряжения в заданном диапазоне определим по формуле (3.2):
р = , (3.2)
где Uр = 2В – регулируемый диапазон напряжения (от 5В до 3В);
Uн = 5В – напряжение, снимаемое с нагрузки источника, то есть заданное выходное напряжение ИВЭП.
р = , р = 0,4
Относительную точность стабилизации определяем по формуле (3.3):
к = = 0,01, (3.3)
где Uн = 0,05В – заданная точность стабилизации напряжения Uн.
к = , к = 0,01
Максимальное отклонение напряжения в сети с=0,15 (15%).
Подставляя исходные данные в формулу (3.1), получим:
N = log2 [+1]
N = log2245, N 8
То есть общее число модулей регулируемой части N=8, что и отражено на схеме (рисунок 3).
3.2 Расчет напряжений, поступающих на преобразовательные модули ПМ
На рисунке 3 показана электрическая принципиальная схема однофазного мостового сетевого выпрямителя СВ. Первичная обмотка трансформатора ПМ0 (рисунок 3) рассчитана на весь диапазон отклонения напряжения сети от 264 до 340В. При минимальном напряжении сети все транзисторы открыты и входное напряжение приложено только к первичной обмотке трансформатора модуля ПМ0. При максимальном напряжении сети все транзисторы закрыты и входное напряжение приложено к первичным обмоткам трансформаторов всех модулей ПМ0. – ПМ8. В промежуточных положениях работают соответствующие комбинации модулей. При этом на первичные обмотки трансформаторов модулей поступают следующие значения напряжений: 0,75; 1,55; 3,1; 6,25; 12,5; 25; 50; 100В.
3.3 Расчет надежности
Одним из основных параметров устройств является надежность – свойство выполнять заданные функции, сохраняя эксплуатационные показатели в течении требуемого промежутка времени.
3.3.1 Для всех типов элементов из технической документации выбираем интенсивность отказов и заносим их в таблицу 3.1.
3.3.2 Определяем нагрузочную способность всех элементов по формуле (3.4):
Кн =
где Кн – нагрузочная способность;
Np – реальный коэффициент разветвления;
Nд – допустимый коэффициент разветвления.
Полученные результаты заносим в таблицу 3.1.
3.3.3 Определяем поправочный коэффициент, учитывающий действительный режим работы по формуле (3.5):
a1 = b1b2b3b4, (3.5)
где a1 – коэффициент, учитывающий действительный режим работы;
b1 – коэффициент вибрации;
b2 – коэффициент ударных нагрузок;
b3 – коэффициент относительной влажности;
b4 – коэффициент, учитывающий высоту над уровнем моря.
Для нормального режима работы принимаем:
b1 = 1
b2 = 1
b3 = 1
b4 = 1
a1 = 1111
a1 = 1
Полученные данные заносим в таблицу 3.1.
3.3.4 Определяем поправочный коэффициент, учитывающий влияние нагрузки и температуры, по формуле (3.6):
а2 = 0,75Кн, (3.6)
где а2 – коэффициент, учитывающий влияние нагрузки.
Полученные результаты сводим в таблицу 3.1.
Таблица 3.1 Данные для расчета надежности.
|
Наименование элементов |
ni |
Кн |
а1 |
io 10-6 час-1 |
a2 |
i = а1 а2io |
ini 10-6час-1 |
|
|
ИО |
1 |
0,5 |
1 |
0,1 |
0,05 |
0,005 |
0,005 |
|
|
ИЭН |
1 |
0,6 |
1 |
0,1 |
0,05 |
0,005 |
0,005 |
|
|
ГИУ |
1 |
0,5 |
1 |
0,1 |
0,05 |
0,005 |
0,005 |
|
|
АЦП |
1 |
0,5 |
1 |
0,1 |
0,05 |
0,005 |
0,005 |
|
|
Импульсный трансформатор |
9 |
1 |
1 |
1,04 |
1,04 |
1,082 |
9,734 |
|
|
Диоды |
15 |
0,1 |
1 |
0,1 |
0,05 |
0,005 |
0,075 |
|
|
Транзисторы |
24 |
0,1 |
1 |
0,1 |
0,05 |
0,005 |
0,12 |
|
|
Конденсаторы |
2 |
0,3 |
1 |
0,12 |
0,225 |
0,027 |
0,054 |
|
|
Резисторы |
20 |
0,4 |
1 |
0,05 |
0,3 |
0,015 |
0,3 |
|
|
Разъем |
1 |
1 |
1 |
0,1 |
0,75 |
0,075 |
0,075 |
|
|
Cоединение пайкой |
250 |
1 |
1 |
0,004 |
0,75 |
0,003 |
0,75 |
3.3.5 Определяем суммарную интенсивность отказов по формуле (3.7):
сум = ini10-6час-1, (3.7)
где сум – суммарная интенсивность отказов;
i – интенсивность отказов данного элемента;
ni – количество данных элементов.
сум = (0,005 + 0,005 + 0,005 + 0,005 + 9,734 + 0,075 + 0,12 + 0,054 + 0,3 + 0,075 + 0,75) *10-6 =11,12810-6час-1
3.3.6 Определяем вероятность P (t) безотказной работы ИВЭП за 1000 часов по формуле (3.8):
P (t) = e–cумt (3.8)
P (t) = e – 11,128101000
P (t) = 0,988934
3.3.7 Определяем среднее время исправной работы до первого отказа
по формуле (3.9):
Тср = , (3.9)
где Тср – среднее время исправной работы до первого отказа, час.
Тср =
Тср = 89863 час. Проведенные расчеты показали, что надежность и среднее время работы до первого отказа удовлетворяют техническому заданию на данное устройство. На рисунке 3.1 приведен график вероятности безотказной работы ИВЭП от времени работы.
Рисунок 3.1
Таблица 3.2
|
t (часы) |
1 |
10 |
100 |
1000 |
10000 |
50000 |
100000 |
|
|
P |
0,999989 |
0,999889 |
0,998888 |
0,988934 |
0,894688 |
0,573269 |
0,328637 |
4. Конструкция платы источника питания ЭВМ
Конструирование узлов ИВЭП с использованием готовых комплектующих выдвигает новые проблемы. Прежде всего это связано с тем, что выводы комплектующих, расположенные близко, должны быть присоединены к платам, к проводникам на малой площади. С увеличением плотности компоновки схем возрастает мощность рассеивания в единице объема устройства и возникает проблема отвода тепла.
При разработке любой конструктивной единицы ИВЭП устанавливаются следующие основные требования:
конструкция должна выполнять свою служебную функцию в заданных условиях эксплуатации;
возможность изготовления конструкции в производстве.
Размещение элементов и соединений их между собой на плате основывается на следующих правилах:
При размещении элементов на плате и выполнении зазоров между ними необходимо строго выполнять ограничения, соответствующие типовому технологическому процессу;
Форма и расположение конденсаторов не являются критичными;
Коммутация на плате должна иметь минимальное количество пересечений и минимальную длину проводника.
Если полностью избежать пересечений не удается, их можно добиться используя обкладки конденсаторов, создавая дополнительный слой изоляции между пересекающимися проводниками. При выборе соответствующих проводников необходимо учитывать электрические и физические свойства этих проводников: напряжение пробоя изоляции проводников должно быть высоким; они должны иметь высокую теплопроводимость и радиационность; коэффициенты термического расширения (КТР) изоляции и припоя должны быть близки.
Вышеописанным требованиям соответствует провод типа МГТФ – многожильный, гибкий, термостойкий во фторопластовой изоляции с сечением 0,12 мм.
Рассчитаем несколько параметров платы:
Проводники рекомендуется выполнять одинаковой ширины. Ее определяют из условия достаточного сцепления проводника с диэлектриком по формуле (4.1)
t = tмд+tмо, (4.1)
где tмд – минимальная предельная ширина проводника, мм;
tмо – нижнее предельное отклонение ширины проводника, мм.
t = 0,25 + 0,05
t = 0,3 мм.
Номинальное значение расстояния между проводниками определяется по формуле (4.2):
j = jмд+ tво+ с, (4.2)
где jмд – минимальное дополнительное расстояние между соседними элементами, мм;
tво – верхнее предельное отклонение ширины проводника, мм;
с – допуск на расположение проводников, мм.
j = 0,25 + 0,03 + 0,05
j = 0,33 мм.
Номинальное значение диаметра монтажных отверстий определяем по формуле (4.3):
d = dэ + dно + , (4.3)
где dэ – максимальный диаметр вывода установки, мм;
dно – нижнее предельное отклонение диаметра вывода установки, мм;
– разница между минимальным и максимальным диаметрами вывода установки (исходя из условий пайки выбирают 0,10,4 мм).
d = 0,4 + 0,6 + 0,3
d = 1,3 мм.
Контактные площадки могут иметь произвольную форму, но предпочтительнее круглая форма площадок.
Диаметр контактных площадок рассчитывают по формуле (4.4):
D = d + dво + 2bн + tво + (2d + 2p + 2tно) , (4.4)
где dво – верхнее предельное отклонение диаметра отверстия, мм;
tно – нижнее предельное отклонение ширины проводника, мм;
d – допуск на расположение отверстий, мм;
p – допуск на расположение контактных площадок, мм.
D = 1,2 + 0,03 + 20,1 + (0,082 + 0,22 + 0,052)
D = 1,681 мм.
ИВЭП выполнено на двусторонней печатной плате из фольгированного стеклотекстолита толщиной 2,0 мм. Предусмотренные
соединения со слотом (разъемом) ЭВМ осуществляются через разъем, выполненный печатным способом на этой же плате. На плате также
расположены трансформаторы, конденсаторы, резисторы, диоды, транзисторы и др. комплектующие изделия, места для перемычек выполнены в виде отдельных площадок. Предусмотренные соединения со слотом (разъемом) ЭВМ осуществляются через разъем, выполненный печатным способом на этой же плате.
На плате также расположены трансформаторы, конденсаторы, резисторы, диоды, транзисторы и др. комплектующие изделия,
места для перемычек выполнены в виде отдельных площадок.
На рисунке 4 представлен сборочный чертеж платы ИВЭП со следующими обозначениями:
1 – ИО; 2 – СВ; 3 – К (коммутатор); 4 – ГИУ;
5 – (D9-D16) – ПМ1-ПМ8; 6 – АЦП;
7 – ПМ0; 8 – плата; 9 – ВУ;
10 – трансформаторно-вырямительный блок;
11 – разъем SA; 12 – ключ.
5. Технологический раздел
Инструкция по эксплуатации источника питания ЭВМ
Изделие предназначено для работы в течении минимум 1000 часов при сетевом напряжении Uс = 220В% частотой 50 1 Гц.
После хранения изделия в холодном помещении или после транспортирования в зимнее время перед включением рекомендуется выдержать изделие в течении 3 часов при комнатной температуре.
Необходимо оберегать изделие от попадания влаги, от ударов и вибраций, не размещать вблизи нагревательных приборов.
Эксплуатация изделия допускается при температуре окружающего воздуха + (10-35) 0С, атмосферном давлении 650-800 мм. рт. ст. и относительной влажности воздуха не более 80% при t = 250C.
5 При соблюдении указанных условий эксплуатации температура адаптивного источника питания с бестрансформаторным входом не должна превышать 700С.
6. Экономическая часть.Определение оптовой цены
6.1 Расчет показателей технологичности и экономичности модернизированного устройства
Расчет коэффициента унификации производим по формуле (6.1):
Ку. =
где Nу – число унифицированных деталей и сборочных единиц, шт.;
Nобщ – общее число деталей и сборочных единиц, шт.
Ку. =
Ку. = 0,827
Расчет коэффициента повторяемости производим по формуле (6.2):
Кп=
где Nо – общее число одинаковых деталей, шт.
Кп =
Кп = 0,413
Расчет затрат на изготовление и сборку модернизированного объекта производим по формуле (6.3):
Сп=Зм+Зз+НР, (6.3)
где Сп – полная себестоимость объекта, руб.;
Зм – материальные затраты, руб.;
Зз – полная заработная плата основных рабочих, руб.;
НР – накладные расходы, руб.
Расчет материальных затрат производим по формуле (6.4):
Зм=М+ПКИ+Трз, (6.4)
где М – затраты на основные материалы, руб.;
Трз – транспортно – заготовительные расходы, руб.;
ПКИ – затраты на покупные комплектующие изделия, руб.
Данные для расчета затрат на основные материалы приводим в таблице 6.1:
Таблица 6.1 Ведомость затрат на основные материалы
|
Наименование материала |
Ед. измерений |
Количество на объект |
Цена за ед. измерен., руб. |
Затраты на объект, руб. |
|
|
Гетинакс фольгированный |
дм2 |
4,76 |
10 |
47,60 |
|
|
Лак УР-231 |
кг |
0,2 |
1,50 |
0,30 |
|
|
Припой ПОС – 61 |
кг |
0,1 |
10 |
1 |
|
|
Итого: |
48,90 |
Данные для расчета затрат на покупные комплектующие изделия приведены в таблице 6.2:
Таблица 6.2 Ведомость затрат на покупные комплектующие изделия
|
Наименование изделия |
ГОСТ или ТУ |
Ед. изме- рений |
Количе-ство на объект |
Цена за одну шт., руб. |
Затра-ты на объект, руб. |
|
|
ИО |
ГОСТ 17464-79 |
шт |
1 |
2,0 |
2.0 |
|
|
ИЭН |
ГОСТ 17464-79 |
шт |
1 |
2,0 |
2,0 |
|
|
ГИУ |
ГОСТ 17464-79 |
шт |
1 |
2,0 |
2,0 |
|
|
АЦП |
бко.347064. ТУ |
шт |
1 |
2,0 |
2,0 |
|
|
Импульсный трансформатор типа ТИ |
ГОСТ 18685-73 |
шт |
9 |
10,0 |
90,0 |
|
|
Диоды (КД 105,КД 224) |
РЗ 362029ТУ |
шт |
15 |
0,5 |
7,5 |
|
|
Транзисторы КД 315 В, А |
ОАО 336131. ТУ ОАО 336146. ТУ |
шт |
24 |
0,5 |
12,0 |
|
|
Конденсаторы К 10 |
ОЖО.460172. ТУ |
шт |
2 |
0,3 |
0,6 |
|
|
Резисторы ОМЛТ |
ОЖО.460170. ТУ |
шт |
20 |
0,3 |
6,0 |
|
|
Разъем |
бро.361106. ТУ |
шт |
1 |
10,0 |
10,0 |
|
|
Итого: |
136,1 |
Транспортно – заготовительные расходы определяем по формуле (6.5):
Трз =
Трз =
Трз = 9,25 руб.
По формуле (6.4) определяем:
Зм = 48,9 + 136,1 + 9,25
Зм = 194,25 руб.
Расчет затрат на заработную плату основных производственных рабочих производим по формуле (6.6):
Зз = Зосн + Здоп + Ос. с, (6.6)
где Зосн – основная заработная плата основных производственных рабочих, руб.; Ос. с – отчисления на социальное страхование, руб.
Основную заработную плату основных производственных рабочих определяем по формуле (6.7):
Зосн = Ро + П, (6.7)
где Ро – сумма расценок по операциям, руб., П – премия, руб.
Расценку на одну операцию определяем по формуле (6.8):
Ро = СчТшт (6.8)
Исходные материалы для расчета расценок ТП приведены в таблице 6.3:
Таблица 6.3
Ведомость расценок по укрупненному технологическому процессу
|
Наименование операции |
Разряд работы |
Трудоем-кость, н/ч |
Часовая тарифная ставка, руб. |
Расценка за операцию, руб. |
|
|
1. Механическая |
3 |
1.0 |
20,0 |
20,0 |
|
|
2. Монтажная |
3 |
4.0 |
20,0 |
80,0 |
|
|
3. Контрольная |
4 |
2.0 |
25,0 |
50,0 |
|
|
4. Регулировочная |
4 |
1.0 |
25,0 |
25,0 |
|
|
5. Изготовление платы |
3 |
1.0 |
20,0 |
20,0 |
|
|
Итого: |
195,0 |
Ро = 195,0 руб.
Премию определяем по формуле (6.9):
П = 30%Ро (6.9)
П = 30%195,0
П = 58,5 руб.
Подставляя числовые значения в формулу (6.7), получим:
Зосн = 195,0 + 58,5
Зосн = 253,5 руб.
Дополнительную заработную плату основных производственных рабочих определим по формуле (6.10):
Здоп = 13,5%Зосн (6.10)
Здоп = 13,5%253,5
Здоп = 34,22 руб.
Отчисления на социальное страхование определяем по формуле (6.11):
Ос. с = 41% (Зосн + Здоп) (6.11)
Ос. с = 41% (253,5 + 34,22)
Ос. с = 117,96 руб.
Расчет затрат на заработную плату основных производственных рабочих производим по формуле (6.6):
Зз = 253,5 + 34,22 + 117,96
Зз = 405,68 руб.
Расчет накладных расходов НР производим по формуле (6.12):
НР = Рсэо + Рц + Рз + Рвн, (6.12)
где Рсэо – расходы на содержание и эксплуатацию оборудования, руб.
Рц – цеховые расходы, руб.
Рз – заводские расходы, руб.
Рвн – внепроизводственные расходы, руб.
Расчет цеховой себестоимости производим по формуле (6.13):
Сц = Зм + Зз + Рсэо + Рц (6.13)
Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования определяем по
формуле (6.14):
Рсэо = 150%Зосн/100% (6.14)
Рсэо = 150%253,5 /100%
Рсэо = 380,25 руб.
Цеховые расходы определяем по формуле (6.15):
Рц = 40% (Зосн + Рсэо) /100% (6.15)
Рц = 40% (253,5 + 380,25) /100%, Рц = 253,5 руб.
Заводские расходы определяем по формуле (6.16):
Рз = 50% (Зосн + Рсэо) (6.16)
Рз = 50% (253,5 + 380,25)
Рз = 633,75 руб.
Расчет полной заводской (производственной) себестоимости производим по формуле (6.17):
Сз = Сц + Рз (6.17)
Подставляя числовые значения в формулу (6.13), получим:
Сц = 194,25 + 405,68 + 380,25+ 253,5
Сц = 1233,68 руб.
Отсюда по формуле (6.17) определим:
Сз = 1233,68 + 633,75
Сз = 1867,43 руб.
Расчет полной себестоимости производим по формуле (6.18):
Сп = Сз + Рвн (6.18)
Внепроизводственные расходы определяем по формуле (6.19):
Рвн = 5% Сз/100% (6.19)
Рвн = 5% 1867,43 /100%, Рвн = 93,37 руб.
Полную себестоимость определяем по формуле (6.18):
Сп = 1867,43 + 93,37
Сп = 1960,80 руб.
Расчет оптовой цены объекта производим по формуле (6.20):
Ц = Сп + ПРпл, (6.20)
где ПРпл – плановая прибыль, руб.
Плановая прибыль определяется по формуле (6.21):
ПРпл = 30%Сп/100% (6.21)
ПРпл = 30% 1960,80 /100%
ПРпл = 588,24 руб.
Подставляя числовые значения в формулу (6.20), получим:
Ц = 1960,80 + 588,24
Ц =2549,04 руб.
Таблица 6.4 Плановая калькуляция
|
Наименование статей затрат |
Затраты, руб. |
|
|
Материальные затраты, в том числе: затраты на покупные комплектующие, затраты на основные материалы, транспортно – заготовительные расходы |
194,25 136,1 48,9 4,94 |
|
|
Затраты на заработную плату основным рабочим, в том числе: заработная плата основная, заработная плата дополнительная, отчисления на социальное страхование |
405,68 253,5 34,22 117,96 |
|
|
Накладные расходы, в том числе: расходы на содержание и эксплуатацию оборудования, цеховые расходы, заводские (производственные) расходы, внепроизводственные расходы |
1360,37 380,25 253,5 633,75 93,37 |
|
|
Полная себестоимость |
1960,80 |
|
|
Плановая прибыль |
588,24 |
|
|
Оптовая цена модернизированного объекта |
2549,04 |
Таким образом, оптовая цена разработанного устройства равна 2549,04 руб
7. Охрана труда
7.1 Техника безопасности при проведении работ в монтажном цехе
При проектировании производственного помещения, а также при разработке оптимальных условий труда на определенном рабочем месте, необходимо обеспечить удобные, безопасные условия работы, удовлетворяющие требованиям техники безопасности, производственной санитарии и направленные на снижение производственного травматизма. Обязанность каждого работника знать требования охраны труда и применять их на практике.
Основной опасностью при работе в монтажном цехе является возможность поражения электрическим током, что может вызвать электротравму. Поэтому особо важное значение имеет вопрос обеспечения электробезопасности.
Для обеспечения электробезопасности под ногами работающего должен находиться резиновый коврик. На рабочем месте механика, наблюдающего за работой устройств, применяются следующие напряжения:
380/220В; 50 Гц. – для питания вычислительных систем;
220В; 50 Гц. – для контрольно-измерительной аппаратуры;
36В; 50 Гц. – для питания паяльника.
Питание на паяльник разрешается подавать только через понижающий трансформатор. Иначе, в случае пробоя спирали паяльника на корпус, возможно поражение человека электрическим током. Кроме того, на рабочем месте механика весь электроинструмент питается от сети 36В, что гарантирует электробезопасность.
Работы проводятся инструментом с изолированными ручками. При неисправности устройства возникает необходимость использования контрольно-измерительной аппаратуры. Все проверяемые блоки, а также контрольно-измерительная аппаратура питаются от сети 220В, 50 Гц. И могут быть источником электротравмы. Поэтому при ремонте и проверке устройства следует соблюдать технику безопасности.
К работе с электроустановками допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие инструктаж и проверку знаний по технике безопасности. Работа разрабатываемого устройства производится в помещении, которое по степени безопасности поражения человека электрическим током и по состоянию среды, относятся к помещениям с низкой степенью опасности, так как в помещении присутствует токонепроводящий пол. Для обеспечения нормальных условий в рабочей зоне производственных помещений установлены нормы.
Эти условия сводятся к искусственному поддержанию микроклимата в помещении, параметры которого не зависят от состояния внешней среды:
температура воздуха +20 – +220С.;
относительная влажность 50%;
уровень шума не более 10 дБ;
допустимая загрязненность воздуха не более 1 – 6 мг. пыли на 1 м3.
Климатические условия поддерживаются автоматически с помощью кондиционеров.
Большое значение в охране здоровья человека имеет уровень освещенности рабочего места. Производственные помещения освещаются естественным и искусственным освещением одновременно. Искусственное освещение осуществляется лампами накаливания и газоразрядными лампами.
7.2 Расчет производственного освещения
Около 80% информации человек получает через зрительный канал. Качество поступающей информации во многом зависит от освещения: неудовлетворительное количественно или качественно оно утомляет не только зрение, но и вызывает утомление организма в целом. Неправильное освещение может также явиться причиной травматизма: плохо освещенные опасные зоны, слепящие лампы и блики от них, резкие тени ухудшают или вызывают полную потерю ориентации работающих.
При монтаже радиоэлектронного оборудования условия освещенности особенно влияют на работоспособность органов зрения, так как при монтаже особенно нужна большая точность и тщательность исполнения.
В производственном помещении могут быть применены два типа освещения: естественное и искусственное. Обычно они используются поочередно в разное время суток. Естественное освещение обеспечивается через окна производственного помещения. Для цеха площадью 120 м2 и высотой 4 м требуется 4 оконных проема площадью 12м2 каждый. Для обеспечения нормальных работ в вечернее время и в пасмурную погоду предусмотрено искусственное освещение. Расчет искусственного освещения сводится к установлению минимального уровня освещенности на рабочей поверхности, необходимой для работы, выбору системы освещения, определению числа ламп, их типа и размещения. При монтаже схем используют комбинированную систему освещения, состоящую из общего и местного освещения. Больший процент освещенности падает на местную систему.
Расчет общей системы освещения.
Произведем расчет общей системы освещения для помещения площадью Sпом = 100м2, высотой hпом = 5м. Освещенность не должна быть менее 10% от нормируемой, но не менее 30лк и не более 100лк для ламп накаливания. Исходя из действующих норм, принимаем величину освещенности Е = 300лк.
Расчет общего освещения производим по световому потоку методом коэффициента использования светового потока, который позволяет определить световой поток ламп, необходимый для создания заданной освещенности горизонтальной рабочей поверхности при общем равномерном освещении с учетом потока, отраженного от стен и потолка помещения. Расчет проводим по формуле (7.1):
F = E0ksZ/, (7.1)
где E0 – доля общего освещения, принимаемая равной 10% от нормальной освещенности: Е0 = 0,1Е, Е0 = 0,1300, Е0 = 30лк, k – коэффициент запаса; Z – отношение средней освещенности к минимальной (обычно 1,1 – 1,2); – коэффициент использования, показывающий отношение светового потока, падающего на расчетную поверхность, к суммарному потоку всех ламп. Он зависит от вида ламп, размеров помещения, окраски стен и потолка.
Индекс помещения определяется по формуле (7.2):
i = ab/hпот (a + b), (7.2)
где a и b – размеры стен помещения. Зная i, определим доли отраженного от стен и потолка светового потока (с = 30%, п = 70%) и коэффициент = 0,43. Коэффициент запаса k учитывает уменьшение светового потока ламп в результате их загрязнения. Его значение принимается по таблице и зависит от высоты подвеса светильников, площади и периметра помещения. Для рассматриваемых условий k = 1,6. Находим световой поток общего освещения по формуле (7.1):
F = 301,61001,2/0,43, F = 13396 лм
Выбираем лампы типа НГ – 49 мощностью 150 Вт и световым потоком
F1 = 1845 лм.
Необходимое число светильников находим по формуле (7.3):
N = F/F1 (7.3)
N = 13396/1845
N = 7
Таким образом, для общего освещения данного помещения нужно 7 ламп.
Расчет местной системы освещения.
Величину освещенности за счет использования местной системы освещения вычислим по формуле (7.4):
Еместн = Екомб – Еобщ (7.4)
Еместн = 300 – 30, Еместн = 270 лк.
Принимая условный световой поток равным 1000 лк., рассчитаем местный световой поток ламп, необходимый для создания в данной точке нормированной освещенности Е, по формуле (7.5):
F = 1000Еместнk/E, (7.5)
где k = 1,5 – коэффициент запаса, выбранный по таблицам;
= 1,1 – 1,2 – коэффициент, учитывающий влияние удаленных лмп;
Е – условная освещенность, лк.
По графику освещенности для лампы НВ – 25 мощностью 40 Вт определяем Е = 1000 лк при высоте подвеса лампы 30 см
Световой поток местной системы вычисляем по формуле (7.5):
F = 10002701,5/10001,2 ,F = 337 лм.
Лампа НВ – 25 создает световой поток 340 лм, поэтому выбираем ее.
7.3 Техника безопасности при работе с ИВЭП
При сборке ИВЭП следует выполнять следующие инструкции:
перед снятием крышки с корпуса ИВЭП следует отключить его от питания сети;
при сборке или разборке ИВЭП следует помнить, что отвертку надо держать как можно дальше от элементов на платах;
провода внешних устройств следует вставлять сверху вниз или снизу вверх для быстрого подключения.
Заключение
Разработан источник питания ЭВМ с бестрансформаторным входом, удовлетворяющий по характеристикам техническому заданию.
Адаптивные источники питания с бестрансформаторным входом обладают повышенной надежностью и стабильностью, обеспечивая гальваническую развязку нагрузки от первичной сети и резко уменьшая массогабаритные показатели трансформаторов и дросселей, значительно повышая КПД ИВЭП за счет импульсного режима работы мощных транзисторов. Эти качества ИВЭП достигаются использованием оптимального количества высокочастотных (20 кГц) преобразовательных модулей.
В ходе разработки стабилизированного источника питания ЭВМ с бестрансформаторным входом проведены обоснование и выбор электрических схем, рассчитано число необходимых преобразовательных модулей на потребляемую мощность. Были произведены расчеты на надежность и экономический расчет.
Разработка адаптивного стабилизированного ИВЭП ЭВМ позволила увеличить надежность источника питания, увеличить его КПД по сравнению с линейным с 0,3 до 0,8, уменьшить массогабаритные показатели минимум в 2 раза, увеличить стабильность работы и диапазон регулирования выходного напряжения, что необходимо для питания РЭА и особенно ЭВМ.
Список литературы
1. Бас А.А. и др. Источники вторичного электропитания с бестрансформаторным входом /А.А. Бас, В.П. Миловзоров, А.К. Мусолин. – М.: Радио и связь, 1987.
2. Ушаков Н.Н. Технология производства ЭВМ: Учеб. для студ. вузов по спец. “Вычислит. машины, комплексы, системы и сети”. – 3-е изд. перераб. и доп. – М.: Высш. шк., 1991.
3. Артамонов Б.И., Бокуняев А.А. Источники электропитания радиоустройств: Учебник для техникумов. – М.: Энергоиздат, 1982.
4. Высокочастотные транзисторные преобразователи. / Э.М. Ромаш, Ю.И. Драбович, Н.Н. Юрченко, П.Н. Шевченко – М.: Радио и связь, 1988.
5. Резисторы, конденсаторы, трансформаторы, дроссели, коммутационные устройства РЭА: Справ. /Акимов Н.Н., Ващуков Е.П. и др. – Мн.: Беларусь, 1994.
6. Усатенко С.Т., Каченюк Т.К., Терехова М.В. Выполнение электрических схем по ЕСКД: Справочник. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Издательство стандартов, 1992.
7. Духанин Ю.А., Акулин Д.Ф. Техника безопасности и противопожарная техника в машиностроении. Учебное пособие для техникумов.М., “Машиностроение”, 1973.
Приложения
