Передающее устройство одноволоконной оптической сети

	Загрузить архив:
	Файл: ref-8126.zip (556kb [zip], Скачиваний: 76) скачать

1.Введение

          Цифровая связь по оптическим кабелям , приобретающая всё большую актуальность, является одним из главных направлений научно-технического прогресса .

                  Преимущества цифровых потоков в их относительно лёгкой              обрабатываемостис помощью ЭВМ, возможности повышения отношения   

    сигнал/шум и увеличения плотности потока информации.

         Преимущества оптических систем передачиперед системами передачиработающими по металлическому кабелю заключается в:

   -возможности получения световодовс малым затуханием и дисперсией, а значит увеличение дальности связи;

   -широкой полосе пропускания ,т.е. большой информационной ёмкости;

   -оптический кабель не обладает электропроводностью и индуктивностью, то есть кабели не подвергаются электромагнитным воздействием;

   -пренебрежимо малых перекрестных помех;

   -низкой стоимостью материла оптического кабеля, его малый диаметр и масса;

   -высокой скрытности связи;

   -возможности усовершенствования системы при полном сохранении совместимости с другими системами передачи.

           Линейные тракты волоконнооптических систем передачистроятся как двухволоконные однополосные одно кабельные, одноволоконные одно полосные однокабельные, одноволоконные многополосные одно кабельные (со спектральным уплотнением).

           Учитывая, что доля затрат на кабельное оборудование составляет значительную часть стоимости связи, а цены на оптический кабель в настоящее время остаютсядостаточно высокими, возникает задача повышения эффективности использования пропускной способности оптического волокназа счёт одновременной передачи по нему большего объёма информации.

Этого можно добиться, например, передачей информации во встречных направлениях по одному оптическому кабелю.

           Цель работы – определение способа увеличения пропускной способности каналов, подходящего для использования на соединительных линиях городской телефонной сети. И разработка соответствующего передающего устройства.

rostik61@ukrpost.net, rostik61@rtf-15.ntu-kpi.kiev.ua, rostik61@mail.ruили по телефону (044)476-27-18. Ростислав.

Удачи вам на этом поприще…

5. Конструктивный расчёт печатной

платы одноволоконной

оптической системы передачи

5.1 Выбор материала печатной платы

Материал печатной платы должен обладать высокой механической прочностью, хорошими электроизоляционными свойствами, иметь высокую нагревостойкость, а также иметь высокую степень агдезии печатных проводников.

Основными наиболее часто употребляемыми материалами печатных плат являются гетинакс и стеклотекстолит. Проведём сравнительный анализ этих материалов.

Основныехарактеристикигетинакса и стеклотекстолита приведены в таблице 4.1.

Таблица 5.1 Основные характеристики материалов предназначенных для изго-товления печатных плат.

Материал	Плотность		Рабочая температура °С	Удельное сопротивление
Гетинакс ГФ1-50 ГОСТ 10316-78	1,4	78	-60 +105
Стеклотекстолит СФ-2-35 ТУ16-503-161-83	1,5	294	-60 +105

Гетинакс значительно дешевле стеклотекстолита. Гетинакс также легче обрабатывается, что способствует повышению технологичности платы.

По электроизоляционным свойствам гетинакс уступает стеклотекстолиту. Тангенс угла диэлектрических потерь у гетинакса 0.06, у стеклотекстолита 0.03. Гетинакс также уступает и по механической прочности и жесткости, что приводит к увеличению требуемой толщины платы. Гетинакс более подвержен воздействиям химических реактивов при химическом методе изготовления печатной платы. Это еще больше ухудшает его диэлектрические свойства

Прочность сцепления проводящего покрытия с гетинаксовым основаниемневысокая и резко падает при повышении температуры. Это затрудняет производство плат высоких классов точности на гетинаксовом основании, а также практически исключает возможность замены элементов из-за отслаивания контактных площадок. При изготовлении двухсторонних печатных плат на гетинаксовом основании, практически невозможно выполнить качественную металлизацию отверстий.

Рассмотренные недостаткиделают гетинакс практически непригодным для изготовления печатной платы одноволоконного оптического передатчика. Поэтому выбираем в качестве материала печатной платы стеклотекстолит марки СФ2-35-15.

5.2 Размещение элементов и разработка топологии печатной платы

При размещении элементов на печатной плате необходимо руководствоваться следующими принципами:

· Длинна соединений между элементами должна быть минимальной.

· Необходимо максимально разнести наиболее термочувствительные элементы схемы и тепловыделяющие элементы, за исключением термодатчиков, специально предназначенных для   обнаружения изменения температуры тепловыделяющих элементов схемы.

· Для обеспечениянаибольшей механической прочности платы необходимо равномерно (с точки зрения массы) разместить элементы на поверхности печатных плат.

· Элементы стабилизаторов должны находится на максимальном удалении (расстоянии) от входных сигнальных цепей для увеличения помехозащищённости устройства.

· Для удобства монтажа однотипные ЭРЭ рекомендуется размещать группами.

· Рассчитаем необходимые размеры печатной платы.

В конструкции разрабатываемого блока присутствуют два устройства: источник питания и передающее устройство. Целесообразно разместить эти устройства на разных печатных платах.

Тогда площадь занимаемая всеми ЭРЭ в передающем устройстве рассчитываем по формуле:

                     (5.1)

   где      диодами, транзисторами, интегральными микросхемами и разъемами соответсвенно. Рассчитаем эти площади:

      

   где     

С2-23-1, СП3-19А в схеме соответсвенно. Тогда:

      

Аналогично находим площади, занимаемые остальными элементами:

       

Тогда:

        

Необходимую площадь печатной платы рассчитываем по формуле:

                                                            (5.3)

где   передающей аппаратуры

Тогда:

                         

В соответствии стребованиями технического задания ширина платы должна быть не более 100мм. Тогда находим необходимую длину печатной платы:

                      

Значит максимальный размер печатной платы для передающего устройства составляет 100х138мм.

Найдём площадь занимаемую всеми ЭРЭ в источнике питания:

             ,

      где   диодами, диодными сборками и разъемами соответсвенно. Рассчитаем эти площади:

                  

                   

                                 

Тогда:

                       

Необходимую площадь печатной платы источника питания рассчиты-ваем по формуле:

                                          

В соответствии стребованиями технического задания ширина платы должна быть не более 80мм. Тогда находим необходимую длину печатной платы:

                       

Значит максимальный размер печатной платы для источника питания составляет 80х86мм.

По конструкции печатные платы делятся на типы:

- односторонние

- двусторонние

- многослойные

Для данного изделия необходимо использовать двустороннюю печатную плату с металлизированными монтажными и переходными отверстиями. Несмотря на высокую стоимость, двусторонние печатные платы с металлизи-рованными отверстиями характеризуются высокими коммутационными свойствами, повышенной прочностью соединения вывода навесного элемента с проводящим рисунком платы и позволяет уменьшить габаритные размеры платы за счет плотного монтажа навесных элементов.

Двухсторонние платы с дискретными элементами, микросхемами, имеющими штыревые и планарные выводы, при средней насыщенности поверхности печатной платы навесными элементами, относятся к 3-му классу точности по ГОСТ 23751-86. Основные конструктивные параметры печатных плат, соответствующих этому классу точности, приведены в таблице 5.3.

Таблица 5.3

№	Наименование параметра	Значение
1 2 3 4 5 6 7 8 9	· Минимальное значение номинальной ширины проводника t, мм. · Номинальное расстояние между проводниками S, мм. · Гарантийный поясок на наружном слоемм. · Отношение диаметра отверстия к толщине платы · Допуск на отверстие с металлизацией при диаметре меньше 1мм   мм. · Допуск на ширину проводника мм. · Допуск на расположение отверстий мм. · Допуск на расположение контактных площадокмм. · Допуск на расположение проводников мм.	0,25 0,25 0,10 >0.33 +0.05,  -0.10 +0.03,  -0.05 0.08 0.20 0.05

Плата относится ко второму классу плотности печатного рисунка, который характеризуется следующими значениями параметров:

· расстояние между проводниками 0.25мм;

· разрешающая способность 2.0 линий на 1 мм;

Шаг координатной сетки выберем 1.25мм. По данным [17] для второго класса плотности рабочее напряжение не должно превышать 30В, ток по печатному проводнику, при толщине фольги 50мкм, не должен превышать 250мА. Электрический режим блока не превышает этих требований.

На печатной плате имеются элементы с диаметром выводов (построечные резисторы, конденсаторы, диоды, трансформаторы), а также (конденсаторы, резисторы, микросхемы и т.д.).

Выбираем диаметр монтажных площадок:

     

    

где значения параметров взяты из таблицы 5.3.

Рассчитав необходимые параметры с помощью системы автоматизированного проектирования P-CAD в диалоговом режиме производим размещение элементов и трассировку платы. Полученная топология печатных плат приведена на чертежах “Передающее устройство, плата печатная” и “Источник питания, плата печатная”.

6. Расчет надежности волоконнооптического передающего устройства

Надежностью называется свойство объекта, системы, изделия, устройства или их частей выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения установленных эксплуатационных показателей в заданных пределах, соответствующих заданным режимам и условиям эксплуатации, технического обслуживания, хранения и транспортировки.

Расчет надежности основывается на сле­дующих допущениях:

· Все элементы данного типа равнонадежны, т. е. интенсивность отказовдля этих элементов одинакова;

· Все элементы работают в нормальных технических условиях;

· Интенсивность отказов всех элементов не зависит от вре­мени (срока службы);

· Отказы элементов являются событиями случайными и незави­симыми;

· Все элементы работают одновременно;

· Отказ любого элемента приводит к отказу всей системы;

При расчете надежности блока волоконнооптического передающего устройства необходимо определить вероятность безотказной работы устройства в произвольном интервале времени t, которая определяется выражением:

                                                   

где L– интенсивность отказов устройства;

t – время, за которое определяется вероятность безотказной работы.

Расчёт надёжности произведём по методике изложенной в [17].

Интенсивность отказов элементов в рабочем режиме определяется по формуле:

                                                (6.1)

        где (табл.4.1 [17]);

                                               (6.2)

где коэффициент для стационарной аппаратуры из табл.4.3 [17];

для относительной влажности до 98% при температуре 40°С из табл.4.3 [17];

при эксплуатации на высотах до 1км, из табл.4.3 [17];

Подставляя численные значения в (6.2) получаем:

                        

Значения находим для каждой группы элементов из табл.4.2 [17], учитывая что при разработке принципиальной схемы выбор элементной базы был произведён из условия, что бы коэффициенты нагрузки элементов не превышали рекомендуемых значений из табл.4.6 [17], а эксплуатация происходит в наихудших условиях (tmax = 60°C).

Исходные данные для расчёта надёжности блока волоконнооптического передающего устройства приведены в таблице 6.1:

№	Схемное обозначение	Тип элемента	Кол-во	Параметры режима	Кн
ТУ	Факт.
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
1	R2, R6, R32, R8,R10, R12, R25, R26, R40	C2-23	9	1 Вт	0,5 Вт	0,5	0,016	0,8	0,03	0,3	0,3	0,09
2	R11, R13, R14, R9, R1, R3, R4, R5, R20, R15, R16,R30, R31, R27, R29	C2-23	15	0,125 Вт	0,08 Вт	0,64	0,016	1,0	0,04	0,64	0,3	0,19
3	R7, R28	СП3-2	2	0,125 Вт	0,09 Вт	0,72	0,1	1,4	0,37	0,75	0,3	0,23
4	С11, С12, С19	К50-35	3	25В	15В	0,6	0,7	1,6	2,9	8,9	0,4	3,6
5	С1 - С10, С13 - С18, С20, С21	К10-17А	18	50В	15В	0,3	0,1	0,3	0,08	1,44	0,4	0,57
6	VT1	КТ660Б	1	800 мА	120 мА	0,15	0,5	0,2	0,25	0,25	0,3	0,08
7	VT2, VT3	КТ337А	2	10мА	1мА	0,1	0,5	0,2	0,25	0,5	0,3	0,15
9	VD3	КД102А	1	20мА	1мА	0,05	0,4	0,2	0,214	0,214	0,3	0,06
10	VD20	АЛ102А	1	10мА	2мА	0,2	0,05	0,2	0,03	0,03	0,3	0,01
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
12	T1	ТПП 261-127/220-50	1	0,5А	0,35А	0,7	0,8	0,2	0,43	0,43	0,7	0,3
13	VD1	ИЛПН-203	1	3,5 мВт	1,6 мВт	0,45	0,05	0,2	0,02	0,02	0,9	0,03
14	DA1	К140УД11	1	-	-	0,8	0,02	2,5	0,13	0,13	0,6	0,08
15	DA2	К175ДА1	1	-	-	0,8	0,02	2,5	0,13	0,13	0,6	0,08
16	DA3	К544УД1	1	-	-	0,8	0,02	2,5	0,13	0,13	0,6	0,08
17	DA4	КР142ЕН6А	1	-	-	0,8	0,02	2,5	0,13	0,13	0,6	0,08
18	DA5	КР142ЕН5	1	-	-	0,8	0,02	2,5	0,13	0,13	0,6	0,08
	DA6	КЦ407А	1	80мА	25мА	0,3	0,5	0,5	0,67	0,67	0,3	0,2
	DA7	КЦ412А	1	80мА	25мА	0,3	0,5	0,5	0,67	0,67	0,3	0,2
19	Пайка	-	200	-	-	-	0,01	-	0,01	2	0,5	1
20	Плата печатная	-	1	-	-	-	0,1	-	0,1	0,1	-	-
21	Сумма	21,6		7,32

Среднее время восстановления взяты из табл. 4.8 [17].

Интенсивность отказов элементов i-й группыопределяем по формуле:

                                                               (6.3)

где i-й группе.

Для определения параметра потока отказов всего блока воспользуемся следующей формулой:

                                                          (6.4)

где k- количество групп элементов.

Подставляя численные значения из табл.6.1 получаем:

Средняя наработка на отказ для нормального закона распределения определяется по формуле:

                    (6.5)

Вероятность безотказной работы устройства p(t) определяем по формуле:

                                                                (6.6)

График зависимости приведённа рис.6.1.

Используя формулу (6.6) определим вероятность безотказной работы в течении одного года(8760часов):

                         

P

4T0

Рис. 6.1 Зависимость вероятности безотказной работы от времени

3T0

2T0                                         0

T0

t

1

0.9

0.8

0.7

0.6

0.5

0.3

0.4

0.1

0.2

Среднее время восстановления работоспособностиблока волоконнооптического передающего устройства определим по формуле:

                                                        (6.7)

где

                    

Коэффициент готовности

              (6.8)

7. Технико-экономический расчет

Любое техническое решение может быть признано эффективным и принято к внедрению лишь после того, как будет доказана его техническая прогрессивность и экономическая целесообразность. Поэтому экономическое обоснование технических решений является обязательной составной частью дипломного проекта.

В данном разделе представлено следующее: себестоимость, цена, уровень качества, прибыль на единицу изделия, прогноз сбыта, прибыль на годовой выпуск.

Все расчёты выполнены по нормам, нормативам и ценам действующим на заводе «Генератор» по состоянию на 1.12.2000г.

7.1 Анализ рынка

В данном дипломном проектеразрабатывается волоконнооптическое передающее устройство. Передатчик рассчитан на работу в составе цифровых многоканальных систем передачи, работающихсо скоростью 8 Мбит/с. А также   для работы на соединительных линиях городской телефонной сети.

Цифровая связь по оптическим кабелям , приобретающая всё большую актуальность, является одним из главных направлений научно-технического прогресса .

Преимущества цифровых потоков в их относительно лёгкой              обрабатываемостис помощью ЭВМ, возможности повышения отношения сигнал/шум и увеличения плотности потока информации.

Учитывая, что доля затрат на кабельное оборудование составляет значительную часть стоимости связи, а цены на оптический кабель в настоящее время остаютсядостаточно высокими, возникает задача повышения эффективности использования пропускной способности оптического волокназа счёт одновременной передачи по нему большего объёма информации.

Широкое применение на городской телефонной сети волоконно-оптических систем передачи для организации меж узловых соединительных линий позволяет  решить проблему увеличения пропускной способности сетей. В ближайшие годы потребностьв увеличении числа каналов быстро растет. Наиболее доступным способом увеличения пропускной способностиволоконных оптических систем передачи в два раза является передача по одному оптическому волокну двух сигналов в противоположных направлениях.

Первое поколение передатчиков сигналов по оптическому волокну было внедрено в 1975 году. Основу передатчика составлял светоизлучающий диод, работающий на длине волны 0.85 мкм в многомодовом режиме. В течение последующих трех лет появилось второе поколение - одномодовые передатчики, работающие на длине волны 1.3 мкм. В 1982 году родилось третье поколение передатчиков - диодные лазеры, работающие на длине волны 1.55 мкм. Исследования продолжались, и вот появилось четвертое поколение оптических передатчиков, давшее начало когерентным системам связи. Специалисты фирмы NTT построили когерентную ВОЛС STM-16 на скорость передачи 2.48832 Гбит/с протяженностью в 300 км, а в лабораториях NTT в начале 1990 года ученые впервые создали систему связи с применением оптических усилителей на скорость 2.5 Гбит/с на расстояние 2223 км.Анализ опубликованных материалов и завершенных исследований и разработок одноволоконных оптическихсистем передачи позволяет сделать выводы, что волоконнооптические системы передачи имеют очень хорошие перспективы вбудущем времени.

В настоящее время на нашем рынке предлагается различные устройства волоконнооптической системы передачи. Все ониимеют различные функциональные возможностии приспособлены на работу в разных условиях и под конкретно поставленную задачу. Почти все устройства подобного типа являются импортными, из-за отсутствияконкуренции отечественного производителя. Только единичные устройства (очень малый процент от всех действующих устройств) изготовлены в Украине. У зарубежных аналогов есть один серьезный недостаток и это их высокая цена, не смотря на низкую себестоимость изделия. Следовательно у нас есть альтернатива – выпуск устройств пользующихся спросом, при существенно меньшей цене нашего устройствав отличииего ближних аналогов.

На сегодняшний день одним из конкурентов рынка волоконноопти-ческих систем передачи я являются производители России. Внедрениеволоконнооптических систем передачив сетях Российских городов началось в 1986 г. вводом в эксплуатацию в городских телефонных сетях вовторичной цифровой волоконнооптической системе передачи на базе аппаратуры «Соната-2». С её использованием во многих городах сооружены линии связи. Аппаратура «Соната-2» сопрягается со стандартным канало- и группо-образующим оборудованием типов ИКМ-30 и ИКМ-120. В 1990 г. начат промышленный выпуск оборудования вторичной цифровой системы передачидля городских сетей ИКМ-120-5, предназначенной для передачи по градиентному оптическому кабелюлинейного тракта, работающего на длинах волн 0,85 или 1,3 мкм. Разработана также  волоконнооптическая система передачи  «Сопка-Г», предназначенная для организации оптического линейного тракта со скоростью передачи 34,368Мбит/с по одномодовому и градиентному оптическому кабелю, с рабочей длиной волны 1,3 мкм. Аппаратура «Сопка-Г» выполнена в конструкции ИКМ-30-4, ИКМ-120-5 и аналогична им по системе технического обслуживания, то есть является продолжением единого семейства цифровой системы передачи для городской сети.

Так как блок оптического передатчика входит в состав оптического линейного тракта передающей системы и сопрягается со стандартным канало- и группо- образующим оборудованием, то количество выпускаемых изделий можно напрямую связать с планом внедрения волоконнооптических систем передачи в  отечественных телефонных сетях.

А так же возможенпромышленный выпуск волоконнооптической системы передачи для внедрения и реализации его в ближнем зарубежье. Возможный объемпроизводства устройств составляетот100шт/год.

7.2 Определение себестоимости одноволоконного оптического передатчика

Расчет себестоимости устройства производится с помощью утверждённого перечня затрат.Сущность метода сводится к тому, что прямые затраты на единицу продукции определяются путем нормативного расчета себестоимости проектируемого устройства по статьям калькуляции. Тип производства –мелкосерийное.

7.2.1 Затраты на приобретение материалов

Эта статья включает в себя затраты на приобретение основных материалов, расходуемых в нашем случае при изготовлении печатного узла. Затраты определены по каждому наименованию и приведены в таблице 7.1

Таблица 7.1

Материал	Марка или стандарт	единица	Норма расхода	Цена за единицу, грн	Сумма, грн	Обоснование цены
Стеклотекстолит Припой Канифоль сосновая Лак Клей	СФ-2-35 ГОСТ 10816-88 ПОС-61 ГОСТ 21931-86 ГОСТ 14256-69 УР-231.023 ТУ-6-10-863-76 ВК9 ОСТ УГО.029.204	кг кг кг      кг кг	0,2 0,1 0,8 0,15 0,1	0,5 12,22 0,78 4,1 3,0	0,1 1,222 0,624 0,615 0,3	договорная договорная договорная договорная договорная
Всего, грн	2,861
Неучтённые материалы, 10%, грн Транспортно заготовительные расходы, 5%, грн	0,286 0,143
Итого, грн	3,29

7.2.2 Затраты на покупные изделия и полуфабрикаты

Эта статья включает в себя затраты на приобретенные готовые изделия и полуфабрикаты. Список изделий и полуфабрикатов составляется в соответствии со схемой электрической принципиальной и сборочным чертежом блока. Составим таблицу для расчета стоимости покупных комплектующих изделий.

Таблица 7.2 Затраты на покупные изделия и полуфабрикаты.

Изделие	Стандарт или марка	Кол-во, шт.	Цена, грн.	Сумма, грн.	Обоснование цены
Резисторы C2-23-0,125 C2-23-1 СП3-13А Конденсаторы К10-17А К50-35 Транзисторы КТ660Б КТ337А Диоды КД102А АЛ102А Микросхемы К140УД11 К175ДА1 К544УД1 КР142ЕН5 КР142ЕН6А КЦ407А КЦ412А Трансформатор ТПП 261-127/220-50 Лазер полупроводниковый ИЛПН-203	ОЖО 467.093ТУ ОЖО 467.093ТУ ОЖО 468.134ТУ ОЖО 460.107ТУ ОЖО 464.136ТУ СБО 336.051ТУ аАо 339.256ТУ дР3 362.173ТУ СМ3 362.839ТУ бКО 347.455-02ТУ бКО 347.304СТУ бКО 347.266-02ТУ бКО 347.098-03СТУ бКО 347.098ТУ5 бКО 347.090-04СТУ бКО 347.305СТУ ТПП 477.001ТУ ИЛПН-203	15 9 2 18 3 1 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1	0.02 0.02 0.15 0,02 0,5 2 0.4 0.4 0.1 0.9 0.7 1.2 0.3 0.3 0.5 0.5 10 200	0,3 0,18 0,3 0,36 1,5 2 0,8 0,4 0,1 0,9 0,7 1,2 0,3 0,3 0.5 0.5 10 200	Договорная Договорная Договорная Договорная Договорная Договорная Договорная Договорная Договорная Договорная Договорная Договорная Договорная Договорная Договорная Договорная Договорная Договорная
Всего, грн	223,6
Транспортно заготовительные расходы 5%, грн	11,18
Итого, грн	234,7

7.2.3 Основная заработная плата производственных рабочих

Эта статья включает в себя основную заработную плату производ-ственных рабочих идругих категорий работников за работу, непосредственно связанную с изготовлением продукции. Основная зарплата рабочих включает тарифную зарплату, доплаты и надбавки. Тарифную заработную плату определяют по каждой операции (виду работ) как произведение норм времени и часовых тарифных ставок рабочих.

Найдём тарифную заработную плату по формуле:

                           ,                           (7.1)

    где     -общая трудоёмкость изготовления блока волоконнооптического передающего устройства;

- средняя ставка рабочих. Норматив средней ставки рабочих на заводе «Генератор» составляет

Общую трудоёмкость изготовления устройства, можно рассчитать по формуле:

                                                         (7.2)

    где     -трудоёмкость мотажно сборочных работ;

-удельный вес данного вида работ в общей трудоёмкости, для изделий типа оптический передатчик полагаем .

Трудоёмкость монтажно сборочных работ определяем по типовым нормам времени на монтажно-сборочные работы. Нормы времени на отдельные операции приветдены в таблице 7.3.

По формуле (7.2):

                     

Подставляя численные значения в (7.1) получаем:

                        

Так как надбавки и доплаты на заводе «Генератор» составляют60%, то основная заработная плата будет составлять:

                                               

Таблица 7.3 Расчёт норм времени.

Операция	Кол-во	Норма времени, мин	Всего времени, мин
1	2	3	4
1. Подготовка элементов к монтажу: · Травление и сверление печатной платы · резисторов · конденсаторов · диодов · транзисторов · микросхем · лазеров · трансформаторов 2. Установка элементов на плату: · Резисторов · конденсаторов · диодов · транзисторов · микросхем · лазеров · трансформаторов 3. Пайка паяльником 4. Монтаж разъемов 5. Маркировочные работы 6. Регулировочные работы 7. Остальные	2 26 21 3 3 7 1 1 26 21 3 3 7 1 1 300 3 - - -	160 0,129 0,129 0,129 0,164 0,192 1,5 0,95 0,15 0,15 0,15 0,216 0,42 1,4 0,9 0,15 1,05 5 2,5 5	320 3,354 2,709 0,387 0,492 1,344 1,5 0,95 3,9 2,9 0,45 0,648 2,94 1,4 0,9 45 3,15 5 2,5 5
Всего, мин час	483 8,06

7.2.4 Калькуляция себестоимости блока волокон-нооптического передатчика

Используя полученные данные, составим калькуляцию себестоимости блока волоконнооптического передатчика и занесём в таблицу 7.4.

Таблица 7.4. Калькуляция себестоимости продукции.

№	Статьи расходов	Сумма, грн	Удельный вес, %
1	2	3	4
1 2 3 4 5 6 7 8	Основные материалы Покупные изделия и полуфабрикаты Основная заработная плата основных производственных рабочих Дополнительная заработная плата(20% от осн.з/п.) Начисления на заработную плату: · Пенсионный фонд(32% от осн.з/п.) · Фонд соцстраха(5,5% от осн.з/п.) Износ инструментов и приспособлений целевого назначения (20% от осн.з/п.) Затраты на содержание и эксплуатацию оборудования (80% от осн.з/п.) Цеховые расходы (60% от осн.з/п.)	3,29 234,7 39,7 7,94 12,7 2,18 7,94 31,616 23,82	0,9 60,5 11,08 2,21 3,54 0,6 2,21 7,83 6,4
9	Цеховая себестоимость, грн	314,2
11	Общезаводские расходы, (90% от осн.з/п.)	35,7	8,97
12	Заводская себестоимость, грн	350,9
13	Внепроизводственные расходы 2%	6,8	1,89
14	Полная себестоимость, грн	358	100

7.3 Определение уровня качества изделия

Для определения уровня качества нового изделия необходимо сравнить показатели нового и базового изделий. Экспертная оценка производится специалистами. Для обеспечения объективной оценки и удобства обработки данных целесообразно привлекать к оценке не менее пяти специалистов, так как группа экспертов должна быть достаточновелика.

В качестве базового изделия взят блок передающего оптического модуля вторичной цифровой волоконно-оптической системы передачи на базе аппаратуры "Соната-2", введённый в эксплуатацию на городских телефонных сетях в России.

Показатель качества можно определить по формуле:

                                 (7.6)

    где     коэффициент учитывающий весомость i-го показателя изделия;

коэффициент изменения параметра i-го показателя изделия;

Коэффициент изменения по каждому показателю находят, как отношение числового значения параметра нового и базового изделий по формулам:

                                    (7.7)

или

                                   (7.8)

    где     числовые значения показателей соответсвеннобазового и нового изделий.

Причём, если происходит улучшение показателей и наоборот, , если происходит ухудшение i-го параметра. Для базового изделия принято за эталоном. Технические характеристики базового и нового изделий приведены в таблице 7.5.

Таблица 7.5. Технические характеристики изделий

Показатели	Индекс	Вариант	Коэфициент изменения
Базовый	Новый
1. 2. 3. 4. 5. 6.	X1 X2 X3 X4 X5 X6	15 6 30 0.85 1 5	11 8,5 120 0.85 1,5 8,5	1,36 1,4 4 1 1,5 1,7

Результаты экспертных сравнений важности параметров приведены в таблице 7.6:

Показатели	Эксперты	Итоговая оценка	Числовое значение
1	2	3	4	5	6
X1 и X2 X1 и X3 X1 и X4 X1 и X5 X1 и X6 X2 и X3 X2 и X4 X2 и X5 X2 и X6 X3 и X4 X3 и X5 X3 и X6 X4 и X5 X4 и X6 X5 и X6	< < = < < = > > = > < < < < =	< < = < < = > > < > = < < < =	< < > < < = > > > > = = < < =	< = > < < = > > = > < = < < =	< < = < < = > > > > > = < < =	< < = < < = > > < > > < < < =	< < > < < = > > = > = < < < =	0.5 0.5 1.5 0.5 0.5 1 1.5 1.5 1 1.5 1 0.5 0.5 0.5 1

На основании принятой системы сравнения составляем квадратную матрицу таблица 7.7.

Коэфициент учитывающий важность (весомость) каждого показателя находим по формулам:

                                                        (7.9)

                                                            (7.10)

где n –число показателей.

Таблица 7.7 Результаты расчёта приоритета (относительных оценок)показателей

Показатели	1-й шаг	2-й шаг
Х	Х1	Х2	Х3	Х4	Х5	Х6	вi	Квi	вi’	К’вi
Х1 Х2 Х3 Х4 Х5 Х6	1 1.5 1.5 0.5 1.5 1.5	0.5 1 1 0.5 0.5 1	0.5 1 1 0.5 1 1.5	1.5 1.5 1.5 1 1.5 1.5	0.5 1.5 1 0.5 1 1	0.5 1 0.5 0.5 1 1	4,5 7,5 6,5 3,5 6,5 7,5	0,125 0,21 0,18 0,1 0,18 0,21	23,75 43,25 36,25 19,72 36,25 43,25	0,12 0,21 0,18 0,1 0,17 0,21
S	36	1	202,5	1

Относительные оценки рассчитывают несколько раз, до тех пор пока значения будут значительно отличаться от предыдущих. На втором и последующих шагах находим так:

                                     (7.11)

                

Подставляем числовые значения и в формулу (7.6) получим коэфициент качества:

7.4 Определение цены изделия

Средиразных методов ценообразования на ранних стадиях проектирования очень распространённый метод лимитных цен. При этом определяется нижняя и верхняя граница цены.

7.4.1 Нижняя граница цены изделия

Нижняя граница цены изделия (не ниже за тот, который имеет предприятие при производстве своей основной продукции.

                   

                   ,

      где  оптовая цена изделия, грн;

полная себестоимость изделия, 358грн;

нормативный уровень рентабельности, %, на опытном заводе “Генератор”, где будет выпускаться проэктируемое изделие Рн = 17%;

налог на дополнительную стоимость, %, по состоянию на 1.12.2000г. –20%.

Необходимость включения налога на дополнительную стоимость возникает в связи с тем, что когда будет определятся верхняя граница цены, а потом договорная цена, то цена базового изделия уже составляет этот налог.

Тогда:

                   

                    

7.4.2 Верхняя граница цены изделия

Верхняя граница цены изделия () защищает интересы потребителя и определяется той ценой, которую потребитель готовый заплатить за продукцию с лучшим потребительским качеством.

                    ,

     где    цена базового изделия и она составляет 420грн;

                   

7.4.3 Договорная цена

Договорная цена может быть установлена за договорённостью между производителем и потребителем в интервале между нижней и верхней граничными ценами.  

                                   

                                    

7.5. Определение минимального объема производства

Потенциальные потребители и возможные объёмы производства определяются в разделе “Анализ рынка”. Но экономические показатели определяют минимальный объем производства, из-за которого выпуск продукции будет целесообразным. Это зависит от отношения  условно-переменных, условно-постоянных расходов в составе себестоимости продукции и договорной цены.

Определение условно-переменных и условно-постоянных расходов определяется следующим образом:

Для продукции приборостроительных предприятих можно принять, что в составе сбестоимости продукции условно-переменные расходы составляют 65-75%, а условно-постоянные – 25-35%. Тогда при годовой мощности производства Х штук себестоимость годового выпуска продукции Срсоставляет             

                            ,

    где     полная себестоимость единицы продукции, грн;

соответсвенно условно-переменные и условно-постоянные расходы в составе себестоимости продукции ()

годовая мощность производства продукции шт/год

годовой обьём выпуска продукции, шт/год;

Стоимость годового выпуска продукции:

                                   

принимаем среднее значение: (501+651)/2=576[грн]

Строим график, на котором определим при каком объеме продукции выторг от реализации продукции иеё себестоимость совпадают(прибыль равна нулю), что отвечает безубыточности производства. И определим объем продукции , при котором будет достигнут необходимый уровень рентабельности (Рисунок 7.1).

Аналитически и могут быть рассчитаны по формулам:

Годовая прибыль при запланированном уровне рентабельности составит:

Qp, Cp, тыс.грн

Q, шт.

130

100

200

Рис. 7.1 Определение минимального объёма производства

Qг

Ср

100

50

172

8. Мероприятия по охране труда

В данном дипломном проекте требуется разработать передающее устройство одноволоконной оптической системы передачи, рассчитанной на работу с длиной волны 0.85 мкм, которая относится к ближнему инфракрасному диапазону излучения.

Поскольку передающее устройство рассчитано на работу в составе многоканальных систем связи на соединительных линиях городской телефонной сети, то в главе освещены вопросы организации охраны труда на предприятиях.

8.1 Лазерная безопасность

Воздействие  лазерного излучения на органы зрения

Основной элемент зрительного аппарата человека - сетчатка глаза - может быть поражена лишь излучением видимого ( от 0.4 мкм ) и ближнего ИК-диапазонов ( до 1.4 мкм ), что объясняется спектральными характеристиками человеческого глаза. При этом хрусталик и глазное яблоко, действуя как дополнительная фокусирующая оптика, существенно повышают концентрацию энергии на сетчатке, что, в свою очередь, на несколько порядков понижает максимально допустимый уровень ( МДУ ) облучениязрачка.

Технико-гигиеническая оценка лазерных изделий

В нашей стране на базе проведенных комплексных исследований и современных представлений о влиянии лазерного излучения на организм человека разработан и утвержден ряд нормативных документов, обеспечивающих безопасную эксплуатацию лазерных изделий. Эти документы устанавливают единую систему обеспечения лазерной безопасности. В такую систему входят: технические средства снижения опасных и вредных производственных факторов, организационные мероприятия, контроль условий трудана лазерных установках. В современной отечественной научно-технической и нормативной литературе дано несколько вариантов классификации лазерных изделий. С позиции обеспечения лазерной безопасности их классифицируют по основным физико-техническим параметрам и степени опасности генерируемого излучения.

В зависимости от конструкции лазера и конкретных условий его эксплуатации обслуживающий его персонал может быть подвержен воздействию опасных и вредных производственных факторов. Уровни опасных и вредных производственных факторов на рабочем месте не должны превышать значений, установленных по электробезопасности, взрывоопасности, шуму, уровням ионизирующего излучения, концентрации токсических веществ и др.

Классы опасности лазерного излучения

Степень воздействия лазерного излучения на оператора зависит от физико-технических характеристик лазера — плотности мощности (энергии излучения), длины волны, времени облучения, длительности и периодичности импульсов, площади облучаемой поверхности. Биологический эффект лазерного облучения зависит как от вида воздействия излучения на ткани организма (тепловое, фотохимическое), так и от биологических и физико-химическихособенностей самих тканей и органов.

Наиболее опасно лазерное излучение с длиной волны:

380¸1400 нм — для сетчатки глаза,

180¸380 нм и свыше 1400 нм — для передних сред глаза,

180¸10⁵ нм (т.е. во всем рассматриваемом диапазоне) — для кожи.

Гигиенистами выдвинуты требования, в соответствии с которыми, в основу проектирования, разработки и эксплуатации лазерной техники должен быть положен принцип исключения воздействия на человека (кроме лечебных целей) лазерного излучения, как прямого, так и зеркально или диффузно отраженного.

Лазерные изделия по степени опасности генерируемого излучения подразделяют на 4 класса. При этом класс опасности лазерного изделия определяется классом опасности используемого в нем лазера. Классификацию лазеров с точки зрения безопасности проводит предприятие-изготовитель путем сравнения выходных характеристик излучения с предельно допустимыми уровнями (ПДУ) при однократном воздействии. Определяя принадлежность лазерного изделия к тому или иному классу по степени опасности лазерного излучения, необходимо учитывать воздействие прямого или отраженного лазерного пучка на глаза и кожу человека и пространственные характеристики лазерного излучения (при этом различают коллимированное излучение, то есть заключенное в ограниченном телесном угле, и неколлимированное, то есть рассеянное или диффузно отраженное). Использование дополнительных оптических систем не входит в понятие "коллимация", а оговаривается отдельно. Лазерные изделия с точки зрения техники безопасности классифицируют в основном по степени опасности генерируемого излучения. Установлены следующие 4 класса лазеров:

     1. Полностью безопасные лазеры, выходное излучение которых не представляет опасности для глаз и кожи человека;

     2. Лазеры, выходное излучение которых представляет опасность при облучении кожи или глаз человека коллимированным пучком. В то же время диффузно отраженное излучение лазеров этого класса безопасно как для кожи, так и для глаз;

     3. Лазерные устройства, работающие в видимой области спектра и выходное излучение которых представляет опасность при облучении как глаз (коллимированным и диффузно отраженным излучением на расстоянии менее 10 см от отражающей поверхности), так и кожи (только коллимированным пучком);

     4. Наиболее опасный — к нему относят лазерные устройства, даже диффузно отраженное излучение которых представляет опасность для глаз и кожи на расстоянии менее 10 см.

При определении класса опасности лазерного излучения учитываются три спектральных диапазона.

Таблица 8.1 – Диапазоны лазерного излучения

Класс
опасности	180	380	14005 нм
лазерного	Диапазон
излучения	I	II	III
1	+	+	+
2	+	+	+
3	—	+	—
4	+	+	+

Гигиеническое нормирование лазерного излучения

Для каждого режима работы лазера и его спектрального диапазона регламентируют предельно допустимый уровень излучения. Нормируемыми параметрами с точки зрения опасности лазерного излучения являются энергия W и мощность P излучения, прошедшего ограничивающую апертуру диаметрами d_а=1.1 мм (в спектральных диапазонах I и II) и d_а=7 мм (в диапазоне II); энергетическая экспозиция H и облученность E, усредненные по ограничивающей апертуре:

H=W/S_a;     E=P/S_a,                                  (3.1)

где S_a — площадь ограничивающей апертуры.

Таблица 8.2 - Предельные дозы при однократном воздействии на глаза коллимированного лазерного излучения

Длина волны l, нм	Длительность воздействия t, с	WПДУ, Дж
380	t£2.3×10-11
	2.3×10-11-5	8×10-8
	5×10-5
600	t£6.5×10-11
	6.5×10-11-5	1.6×10-7
	5×10-5
750	t£2.5×10-10
	2.5×10-10-5	4×10-7
	5×10-5
1000	t£10-9
	10-9-5	10-6
	5×10-5

Примечания: 1.Длительность воздействия меньше 1 с.

2.Ограничивающая апертура = 7×10-3 м.

Предельно допустимый уровень лазерного излучения устанавливают для двух условий - однократного и хронического облучения. Под хроническим понимают "систематически повторяющееся воздействие, которому подвергаются люди, профессионально связанные с лазерным излучением".

Предельно допустимый уровень при этом определяют как:

   1. Уровни лазерного излучения, при которых "существует незначительная вероятность возникновения обратимых отклонений в организме" человека;

   2. Уровни излучения, которые "при работе установленной продолжительности в течение всего трудового стажа не приводят к травме (повреждению), заболеванию или отклонению в состоянии здоровья как самого работающего, так и последующих его поколений".

Предельно допустимый уровень хронического воздействия рассчитывают путем уменьшения в 5¸10 раз ПДУ однократного воздействия.

8.2 Требования безопасности при эксплуатациилазерных изделий

Требования к размещению лазерных изделий

Размещение лазерных изделий в каждом конкретном случае производится с учётом класса опасности изделий, условий и режима труда персонала, особенностей технологического процесса, подводка коммуникаций.

Требования для класса 3Б:

Расстояние между лазерными изделиямидолжно обеспечивать безопасные условия труда и удобство эксплуатации, ремонта и обслуживания. Рекомендуется для класса 3Б:

    - Со стороны органов управления: при однорядном расположении–1,5 м;

    - при двухрядномне менее - 2,0 м;

    - c других сторон не менее – 1,0 м;

     - траектория прохождения лазерного пучка должна быть заключена в оболочку из несгораемого материала или иметь ограждение, снижающиеуровень лазерного излученияк допустимому уровнюи исключающие попадание лазерного пучка на зеркальную поверхность. Открытые  траектории в зоне возможного нахождения человекадолжны располагаться значительно выше уровня глаз. Минимальная высота траектории 2,2 м.

    - Рабочее место должно быть организовано таким образом, чтобы исключать возможность воздействия на персонал лазерного излучения или чтобы его величина не превышала допустимый уровень для первого класса;

   - рабочее место обслуживающего персонала, взаимное расположение всех элементов (органов управления, средств отображения информации и др.) должна обеспечивать рациональность рабочих движений и максимально учитывать энергетические, скоростные, силовые и психофизические возможности человека.

   - Следует предусматривать наличие мест для размещения съемных деталей, переносной измерительной аппаратуры, хранения заготовок, готовых изделий.

Классификация условий и характера труда

По степени зашиты персонала от воздействия лазерного излучения условия и характер труда при эксплуатации лазерных изделий независимо от класса изделия подразделяются:

А) оптимальные – исключающие воздействие на персонал лазерного излучения;

Б) допустимые – уровень лазерного излучения, воздействующего наперсонал, меньше предельно допустимого уровня.

В) вредные и опасные – уровень лазерного излучения, воздействующего на персонал, превышает предельно допустимый уровень.

Требования безопасности при эксплуатации и обслуживании лазерных               изделий

Выполнение следующих требований безопасности должно обеспечивать исключение или максимальное уменьшение возможности облучения персонала лазерным излучением, а также воздействия на него других опасных факторов:

      -    К ремонту, наладке и испытаниям лазерных изделий допускаются     лица,  

           имеющие соответствующую квалификацию и прошедшие   инструктаж по

           технике безопасности в установленном порядке.

- К работе с лазерными изделиямидопускаются лица, достигшие восем-надцати лет, не имеющие медицинских противопоказаний,   

прошедшие курс специального обучения в установленном порядке работе

     с конкретными лазерными изделиями и аттестацию на группу по охране

     труда при работе на электроустановках с соответствующим напряжением.

- При эксплуатации изделий выше класса 2 должно назначаться лицо, ответственное за охрану труда при их эксплуатации.

- Лазерные изделия, находящиеся в эксплуатации, должны  подвергаться регулярной  профилактической проверке. При  проведении профилактической проверки следует обращатьособое внимание на безотказность работы всех защитныхустройств, надёжность заземления.

8.3 Мероприятия по производственной санитарии

Обоснование вида пайки

В связи с незначительным объемом производства (предполагаемый объем производства составляет 100 штук за год), а также учитывая форму и размеры печатного узла, количество радио элементов на печатной плате устройства, при изготовлении данного блока целесообразно применять ручную пайку. А для обеспечения электробезопасности необходимо применить электропаяльник мощностью 20-40Вт при напряжении питания 36В.

В соответствии со  сборочным чертежом волоконнооптического передающего устройства, пайку печатных плат нужно производить припоем ПОС-61 ГОСТ 21931-76. Химический состав этого припоя приведён в таблице8.3

Таблица 8.3. Химический состав низкотемпературных припоев

Марка припоя	Олово	Свинец	Висмут	Примеси
ПОС-61	60-62%	37,7 –39,7%	нет	0,29%

Пайка в атмосфере обычными припоями производится, обычно, с применением флюсов. В качестве флюсов применяются канифоль, стеарин, их спиртовые растворы, а также флюсы содержащие солянокислый гидразин.

Для пайки выше вышеперечисленными низкотемпературными припоями применим наиболее распространённый и дешёвый смолосодержащий флюс марки ФКСП по ОСТ4.ГО.033.000. Состав флюса:

- 70-60% сосновой канифоли.

- 30-40% спирта этилового.

         В качестве моющего средства для удаления остатков флюса применим

смесь бензина и этилового спирта в соотношении 1:1.

Опасные и вредные воздействия, вызванные

процессами пайки

             Потенциально опасные и вредные производственные факторы при пайке:

- Запыленность и загазованность воздуха рабочей зоны;

- Наличие инфракрасных излучений;

- Неудовлетворительная освещенность рабочих мест или повышенная яркость;

- Неудовлетворительные метеорологические условия в рабочей зоне;

- Воздействия брызг и капель расплавленного припоя;

- Возможное поражение электрическим током;

- Психофизиологические перегрузки.

Описание биологического действия опасных и вредных веществ находящихся в воздухе рабочей зоны

Процессы пайки сопровождаются загрязнением воздушной среды аэрозолями припоя, флюса, парами различных жидкостей, применяемых для флюса, смывки и растворения лаков.

Находясь в запыленной атмосфере, рабочие подвергаются воздействию пыли и паров. Вредные вещества оседают на кожном покрове, попадают на слизистые оболочки полости рта, глаз, верхних дыхательных путей, заглаты-ваются в пищеварительный тракт, вдыхаются в лёгкие.

Особенно вредны при пайке оловяно-свинцовыми припоями пары свинца. Свинец и егосоединения ядовиты. Часть поступившего в организм свинца выводится из него через кишечник и почки, а часть задерживается в костном веществе, мышцах, печени. При неблагоприятных условиях свинец начинает циркулировать в крови, вызывая явления свинцового отравления. Для предотвращения острых заболеваний и профессиональных заболеваний содержание свинца не должно превышать предельно допустимых концентраций. Биологическое действие и предельно допустимые концентрации компонентов входящих в состав используемых припоев приведены в табл.8.4.

Применение флюсов при пайке также оказывает вредное влияние на организм человека. Компоненты входящие в состав флюса, обладают раздражающим, наркотическим действием.

Таблица 8.4. Биологическое действие, класс опасности и ПКД в воздухе рабочей зоны исходных компонентов входящих в состав припоев.

Компонент	Характер токсичности и действие	Класс опасности	ПКД в воздухе  рабочей зоны
Олово	Поражение бронхов, вызывает профилактивно-креточную реакцию в легких. При длительном воздействии возможен пневмокониоз.	3	10мг
Свинец	При отравлении наблюдается поражение нервной системы, крови, желудочно-кишечного тракта, сердечно-сосудистой системы, половой системы, нарушение течения беременности.	1	0.01мг
Висмут	Подобно действию других металлов вызывает угнетение активности ферментов, оказывает эмбриотропное  и гонадотропное действие.	__	__

Достаточно высокую токсичность имеют компоненты, входящие в состав флюса и моющих средств.

Токсические действия и предельно допустимые концентрации для компонентов входящих в состав флюсов и моющего средства приведены в таблицах 8.4 и 8.6 соответственно.

Таблица 8.5. Токсичное действие компонентов, входящих в состав флюса марки ФКСП.

Компонент	Токсичность и характер действия	Класс опасности	ПДК в воздухе рабочей зоны, мг
Канифоль сосновая	Обладает раздражающим действием. При длительном воздействии на кожу вызывает дерматит.	__	__
Спирт этиловый	Обладает наркотическим и раздражающим действием. Вызывает изменения печени, сердечно-сосудистой и нервной системы, сухость кожи при длительном контакте.	4	1000

Таблица 8.6. Токсические свойства моющих средств, класс опасности и ПДК в воздухе рабочей зоны.

Компонент	Токсичность и характер действия	Класс опасности	ПДК в воздухе рабочей зоны, мг
Бензин	Обладает раздражающим действием и как наркотик… Функциональные нервные расстройства, сопровождаемые мышечной слабостью, вялостью, сонливостью или бессонницей. Расстройства пищеварительного тракта, печени, дрожание пальцев и языка, поражение кожи. Характерно развитие судорог,   понижается кровяное давление, пульс замедляется.	4	300 (в пересчёте на углерод)

Биологическое действие инфракрасного излученияна организм человека.

По физической основе инфракрасное излучение представляет собой поток энергии, обладающий волновыми и корпускулярными свойствами. На человека инфракрасное излучение оказывает в основном тепловое воздействие. Эффект действия инфракрасных излучений зависит от длинны волны ИК излучения и подразделяется на три области: А,В,С, (таблица 8.7)

Таблица 8.7 Области инфракрасного излучения.

Область ИК излучения	Длинна волны, нм
А	760…15000
В	1500…3000
С	3000…10000

Эффект действия зависит от принадлежности излучения к одной из областей инфракрасного излучения. Наиболее опасным является излучение области А, т.к. обладает большой проницаемостью через кожу. Действие инфракрасных лучей при поглощении их в различных слоях кожи приводит к её перегреванию, что обуславливает переполнение кровеносных сосудов кровью и усиление обмена веществ. Увеличивается содержание фосфора и натрия в крови человека, происходит повышение максимального давлений, повышение температуры тела, заболеваемость середчно-сосудистой системы и органов пищеварения.

Определение интенсивности ИК излучения

Интенсивность облучения Е от нагретой поверхности определяем по формуле:                                                 

                           

,(7.1)

        где l – расстояние до источника теплового излучения (принимаем l=100мм);

              F – площадь излучающей поверхности (F=300

              А=85 для кожи человека и хлопчатобумажной ткани;

              Т – температура излучающей поверхности, складывающейся из температуры плавления припоя Тпп=483 К, избыточной температуры жала паяльника Тж=70 К, тогда Т=Тпп + Тж=483 + 70=553 К.

По закону Вина находим длину волны ИК излучения тела с температурой 553 К.

Данное излучение относится к области С. Допустимая плотность потока энергии для нашего случая в соответствии с требованиями составляет 85. Приходим к выводу, что инфракрасное излучение не будет оказывать           вредного действия на организм человека.

Определение концентрации аэрозолей свинца

в воздухе рабочей зоны

Количество аэрозоля свинца, выделяемое при пайке в атмосферу составляет 0.02-0.04мг на 100 паек.

Исходными данными для расчета концентрации свинца при пайке является:

N – количество рабочих мест, на которых ведётся пайка; N=4;

Размеры помещения, 5х5х3м,

n – количество паек в минуту, n=10;

Концентрация аэрозоля свинца в атмосфере при ручной пайке определяется по формуле:

y – удельное образование аэрозоля свинца; y=0.03мг/100паек.

t – длительность смены; t=8ч;

V – объём помещения,    

       Тогда:

Концентрация свинца в воздухе рабочей зоны в 7 раз превышает предельно допустимую концентрацию, поэтому необходимо предусмотреть местную вентиляцию, расчёт которой приведен далее.

8.4 Требование к освещению и расчёт освещённости

При монтаже печатных плат уровень освещённости должен быть оптимальным. При излишне ярком освещении возникает быстрое утомление рабочего, что может привести к потере работоспособности и травмы.

Естественное освещение помещения осуществляется боковым светом через световые проёмы в наружных стенах или через прозрачные части стен.

Основная величина для расчёта освещения (КЕО). Он зависит от широты местности, времени года и погоды. Понему производится нормирование естественного освещения.

При одностороннем боковом освещении нормируется минимальное значение КЕО в точке, расположенной на расстоянии 1 метр от наиболее удаленной от световых проёмов стены, на пересечении характерного размера помещения и условной рабочей поверхности.

Методика расчёта изложена в [8]. Согласно СНиП ІІ-4-79/85 нормированное значение КЕО для работ высокой точности(объект различения от 0.3 до 0.5мм) со средним контрастом объекта различения с фоном и средним фоном для ІІІ-го пояса.Для г.Киев (ІV пояс светового климата) КЕО:

      (7.2) ,где

             -КЕО для ІІІ-го пояса;

             m – коэффициент светового климата; по таблице 1.2 из [8] находим m=0.9

             c- коэффициент солнечности климата по табл. 1.3. [8], для световых проёмов ориентированных по азимуту 70град. коэффициент с=0.8

        (7.3)

Фактичесоке значение  КЕОдля бокового овещения расчитываем по формуле:       (7.4), где

прямой свет неба и свет отражённый от противостоящего здания соответсвенно;

n1,n1`,n2,n2` -количество лучей по графикам І и ІІ [8] проходящим от неба и противостоящего здания в расчётную точку на поперечном разрезе и плане помещения;

                (7.5)

               (7.6)

q –коэффициент, учитывающий неравномерную яркость облачногонеба из таблицы 2.4. [8] для угловой высоты середины светового проёма над рабочей поверхностью (рис.8.1);

R – коэффициент учитывающий относительную яркость противосто-ящего здания, для здания из кирпича с учётом индексов противостоящего здания в плане Z1и в разрезе Z2.

;     (7.7)

соответственно длинна и высота противостоящего здания ;

-расстояние от расчётной точки в помещении до внешней поверхности наружной стены здания;

р –расстояние между рассматриваемыми зданиями;

а –ширина окна в плане;

r1- коэффициент учитывающий увеличение КЕО при боковом освещении из-за отражения от поверхностей помещения и подстилающего слоя. Зависит от отношения глубины В к высоте верха окна до уровня рабочей поверхности h1, отношения lк В, и отношения длинны помещения длинны помещения к его глубине В, средневзвешенного коэфициента отражения поверхностей помещения

        (7.8)

- коэффициенты отражения соответственно потолка, стен, пола из таблицы 1.7 [8]

n2`=19

0

6

49

25

n2=31

a=14град

45

n1`=1.0

50

Рис 8.1 Поперечный разрез и план помещения

n1=4.0

0

25

5м

5м

3м

- площади соответсвенно потолка, пола и стен;

- общий коэффициент светопропускания;

   (7.9)

- коэффициент светопропускания материала остекления, берётся из таблицы 1.8 [8] для двойного оконного листового стекла;

- коэффициент учитываующий потери в переплётах светопроёма из таблицы 1.9. [8]

- коэффициент запаса, определяемый по таблице1.12 [8].

Значения параметров определяемые по таблицам [8], а также по плану и разрезу помещения,результаты промежуточных вычислений сведены в таб. 8.7   подставляя численные значения находим:

           

Таюлица 8.7 Исходные данные и значения коэффициентов необходиых для расчёта КЕО.

Исходные данные коэффициенты	Значение	Исходные данные коэффициенты	Значение
n1 n1` n2 n2` a q p a h1` h1 B Z1 Z2	4 1 31 19 1.24 0.19 14 0.64 30м 10м 4,25м 40м 3,6м 2,8м 2,1м 5м 5м 0,8 0,27 0,7	B/h1 R	0,7 0,1 25 49 25 0,55 2,4 0,8 1 2,5 0,8 0,7 1 1 1 0,56 1,5 0,25

     

В результате получаем:

Расчитанный КЕОв 2 раза меньше нормированного. Следовательно рабочие места следует располагать ближек окнам помещения, так чтобы они находились в зоне, в пределах которой фактичесоке значение КЕО больше или равно нормированному, либо нужно применить совмещённое освещение при соответсвующей ему норме КЕО   при этомпо формуле (7.2) определяем:       

При этом нормы СНиП ІІ-4-79/85 будут выполнятся в пределах всего помещения.

Произведём проверочный расчёт искусственногоосвещенияпо методике изложеннойв [9]. На рисунке 8.2 Представлена схема для определения условий применения методов расчёта . При рядах небольшой протяжённости (ln/n <3), фактическую освещенность рабочей поверхности определяем по формуле:

           (7.10)

N – количество светильников в помещении;

n – количество ламп в светильнике;

- Световой поток лампы, лм;

- коэффициент учитывающий увеличение освещённости;

- относительная освещённость в расчётной точке, создаваемая i-м полурядом светильников.

              - коэффициент запаса;

              h – высота подвесов светильника;

lp – длинна ряда светильников;

Высота подвеса светильников h=3-0.3-0.8=3м

Длинна ряда светильников lp=3.4м

Для ламп типа ЛБ40, применяемых для освещения данного помещения, световой поток по таблице 1.1.[9] =3120лм

Имеем n=4, N=4, =1.2, m=2

Для определения табличного значения функции находим отношение   

p`иl` :

p`=p/n , p– расстояние от расчётной точки до проекции ряда светильников на горизонтальную плоскость.

l`=l2/n, l2 – расстояние до расчётной точки от стены.

p`=1/4=0.25       l`=2.5/4=0.62

Для угла a=25 под которым падает свет Уa=162лм. По табл.1.10 [9] по Уa, для светильников 9-й группы определяем f(p`,l`)=0.55

Тогда = f(p`,l`) Уa=0.55*162=89

Поставляя численные значения в формулу (7.10), получаем:

3400

675

1275

3000

800

2000

200

Рис.8.2 Схема для применения метода расчёта

            

По таблице П1 [9] определяем значение нормированной освещённости. Для работ высокой точности (объект различения от 0.3 до 0.5 мм) со средним контрастом объекта различения с фоном при среднем фоне находим Ен=400лк.

Так как рассчитанное фактическое значение освещенности больше нормированного, делаем вывод о пригодности системы освещения в помещении.

8.5 Мероприятия по улучшению условий труда

8.5.1 Расчёт местного отсоса

Поскольку концентрация аэрозоля свинца в воздухе превышает предельно допустимую норму, то необходимо применить местную вентиляцию.

Вентиляционная установка включается до начала работы и выключается после её окончания. Работа вентиляционных установок контролируется с помощью световой сигнализации.

Разводка вентиляционной сети и конструкция местных отсосов обеспечивает возможность регулярной очистки воздуховодов.

Электропаяльник в рабочем состоянии находится в зоне действия вытяжной вентиляции.

Метеорологические условия на рабочих местах должны соответствовать ГОСТ 12.1 005-88.

Местная вентиляция при пайке является наиболее эффективным и экономическим средством обеспечения санитарно-гигиенических параметров воздушной среды в рабочей зоне. Широкое применение при пайке имеет местная вытяжная вентиляция , которая условно разделяется на местные отсосы открытого и закрытого типа.

В данном случае, для улавливания выделяющихся при пайке вредных паров используем местный отсос в виде прямоугольного отверстия (рис.8.3)

Место пайки

Х

В

Е

Рис. 8.3 Местный отсос в виде прямоугольного отверстия

Определяем количество отсасываемого воздуха [11]:

                             (7.12)

S – площадь высасывающего отверстия, ;

Е – большая сторона отверстия, м;

Х – расстояние  от плоскости всасывающего отверстия до зоны пайки;

- скорость воздуха в зоне пайки.

Задаёмся =0.6

ВеличиныЕ и Х выбираем в соответствии со сборочным чертежом волоконнооптического передатчика как наибольшую и меньшую стороны соответствующего блока. Габариты блока одноволоконного оптического передатчика 304,5 х101мм. Принимаем Е=0.31м, а Х=0.11м. Определим оптимальный размер наименьшей стороны всасывающего отверстия [11]:

              (7.13)

Площадь всасывающего отверстия:

      

По формуле (7.12) определяемколичество отсасываемого воздуха:

      

Определим допустимую концентрацию пыли в удаляемом воздухе. Так как для всех рабочих мест помещения общее количество отсасываемого воздуха:

        <15000

то в соответствии с [11]

                (7.14), где

К – коэффициент зависящий от ПДК пыли в воздухе рабочей зоны (для аэрозоля свинца К=0.3);

L – объём удаляемого воздуха, тыс. ;

                 

                               (7.15)

y – удельное образование свинца ; y=0.03;

n – количество паек в минуту, n=10;

N – количество рабочих мест.

       

Так как >>, то в применении специальных мероприятий по охране окружающей среды нет необходимости.

      

8.6 Мероприятия по пожарной безопасности

Некоторые вещества и материалы, применяемые на участке монтажа пожаровзрывоопасны. Эти вещества, некоторые их характеристики и средства пожаротушения приведены в таблице 8.8.

Для того чтобы определить категорию помещения по взрывопожарной и пожарной опасности в соответствии с ОНТП 24-86, необходимо рассчитать избыточное давление взрыва в помещении. Избыточное давление взрыва определим по формуле [8]:

Таблица 8.8 Пожаровзрывоопасные вещества применяемые при производстве печатного узла

Наименование вещества	Температура воспламенения	Температура самовоспламе-нения	Пределы взрываемости	Средства пожаротушения
Нижний	Верхний
Канифоль	-	850	12,6	-	Химическая и воздушно-механическая пена, распыленная вода
Спирт этиловый бензиновый	18	104	3,6%; 68	19%; 340	Химическая пена, вода, инертные газы
бензины	17-44	255-474	0,76-1,1%	5,16-8,12%	Пена, водяной пар, инертные газы
Стекло-текстолит	-	-	-	-	Вода, химическая пена

                                      (7.16), где

- максимальное давление взрыва стехиометрической газо-воздушной или паро-воздушной смеси в замкнутом объёме (=750кПА);

- начальное давление, =101кПа;

m – масса горючего вещества, кг;

Z – площадь испарения, ;

- Свободный объём помещения;

- плотность газа и пара ()

Сст – стехиометрическая концентрация горючего газа или

паров ЛВЖ, %;

Ки - коэффициент учитывающий негерметичность помещения и недиабатность процесса горения,Ки=3;

Свободный объём помещения определяем по формуле:

                         (7.17)

Стехиометрическая концентрация попределяется по формуле:

                      

- стехиометрический коэффициент кислорода в реакции горения.

                     

- число атомов С, Н, О и галоидов в молекуле горючего;

Расчитываем по вышеуказанной методике принимая

Ежедневно на участке монтажа расходуется 0.3л спирта; расчёт произведён для самого неблагоприятного случая; все содержимое поступает в помещение (для 0.3л легко воспламеняющейся жидкости площадь

разлива 0.3);

Массу паров жидкости определим по формуле:

                        

- интенсивность испарения, ;

- площадь испареня, ;

- длительность испарения ()

Интенсивность испарения определим так:

                         (7.18)

- коэффициент выбираемый из [8] в зависимости от скорости и температуры над поверхностью жидкости (

- молекулярная масса ();

- давление насыщенности пара ();

Из справочных данных для :

                  

Тогда:

      ,        ,

     ,                   ,

                

В результате расчёта делаем вывод о принадлежности помещения к категории В пожароопасное (табл 10 [11]). Поскольку в помещении взрывчатые смеси горючих газов и паров с воздухом не образуется, а образуются они только в результате аварии или неисправности, то помещение можно отнести к классу В-lб взрывоопасных зон [11].

Основными причинами возникновения пожара являются:

-Нарушение установленных правил пожарной безопасности и неосторожное обращение с огнём;

-неисправность и перегрузка электрических устройств (короткое  замыкание);

-неисправность вентиляционной системы, вызывающая самовозгорания или взрыв пыли;

-халатное и неосторожное обращение с огнём;

-самовоспламенение хлопчатобумажной ткани пропитанной маслом, бензином или спиртом;

-статическое электричество, образующееся от трения пыли или газов в вентиляционных установках;

-грозовые разряды при отсутствии или неисправности молниеотводов.

В помещениях, где производится монтаж печатных плат предусматриваем электрическую пожарную сигнализацию (пять извещателей типа ПОСТ-1), которая служит для быстрого извещения службыпожаротушения о возникновении пожара.

Количество размещённых огнетушителей в рабочем помещении соответствует требованиям ISO 3941-77.

В рабочем помещении выполнены все требования по пожарной безопасностив соответствии с требованиями НАПБ А.01.001-95 «Правил пожежної безпеки в Україні». 

Вход в помещение, проходы между столами и коридоры не разрешается загромождать различными предметами и оборудованием. Для хранения всех веществ и материалов предусматриваем специальные шкафы и ёмкости.

С рабочими и обслуживающим персоналом предусматриваем проведение противопожарного инструктажа, занятий и бесед.

8.7 Мероприятия по молниезащите здания

Здание по молниезащите можно отнести к категории 2, как здание помещения в которых относятся к классу В-1б.

Ожидаемое число поражений молнией в год зданий и сооружений высотой не более 60м, не оборудованных молниезащитой, определяют по формуле [12]:

                                     (7.19), где

S –ширина защищаемого здания, м;

h –высота здания по егобоковым сторонам, м;

L – длинна защищаемого здания, м;

n – среднее число поражений молнией на 1кв.км. земной пов. за год;

В нашем случае имеем S=20м; L=150м; h=20m; n=9; (так как годовая продолжительность гроз для Киева – 60-80часов, что соответствует 9-ти поражениям на 1кв.км. за год)

                             

Согласно таблице 2 [12] тип защиты – зона Б, так как здание относится к категории 2, а ожидаемое число поражений молнией в год N<1.

Здание должно быть защищено от прямых ударов молнии электростатической и электромагнитной индукции и заноса высоких потенциалов через наземные и подземные металлические коммуникации. Используются сетчатые молниеотводы. Защита зданий от электростатической индукции обеспечивается присоединением всего  оборудования и аппаратов, находящихся в здании к защитному заземлению оборудования.