Частотно-модульовані сигнали

27

Рисунок 4.4 - Графік залежності та від

Залежності порогової і питомої енергії диференціального підсилювача від коефіцієнта підсилення:

1. Т = 125єС;

2. Т = -55…+125єС;

3. Т = 25єС;

4. Т ? 25єС.

Використовуючи, вище приведене, неважко обчислити та для ДУ1 (перше співпадає з виразом (4.25)).

,(4.29)

.(4.30)

Включення ЕП на вході ДУ1 збільшує затримку його перемикання не менше ніж на

,(4.31)

де - ємність, що діє в емітерному ланцюзі транзистора ЕП;

- струм в ЕП.

Враховуючи, що в цьому випадку, коли відносні зміни мінімумів порогової та питомої енергії залежно від параметрів і режимів роботи каскадів компараторів з ДУ і ЕП на вході:

, (від двох ЕП)

Для ДУ1 та ЕП на вході отримаємо:

;

.

де , якщо , оскільки значення , яке діє на вході ДУ1, в цьому випадку зменшується в 2 рази, і , якщо .

Залежності та для ДУ1 і ДУ1 з ЕП на вході, отримані при = 100, приведені на рис. 4.6 [6].

Неважко обчислити з рівняння:

,

що мінімально досяжне значення рівне , досягається при:

.(4.32)

Оптимальне значення при виконанні (4.32) рівне:

.

Граничне значення при і рівне

.

27

Рисунок 4.5 - Графіки залежності та для ДУ1 і ДУ1 з ЕП на вході

Проте останнє досягається за рахунок збільшення до величини 100 (див. рис.4.5). Включення на вході ДУ1 ланцюгів, компенсуючи струм Івх, при технологічному розкиді (10…20?) параметрів елементів ДУ1 в кращому разі дозволяє зменшити Івх в 5 разів, а отже, і досягти при незначному збільшенні АП П в порівнянні із звичайним ДУ.

Після порівняння сигналу з ідеальним в компараторі напруги і перетворення його в цифрову послідовність, сигнал поступає на схему управління та комутатор. В даній схемі комутатор та схема управління виконані на основі польових транзисторів.

На підставі вище викладеного можна запропонувати простий метод розрахунку комутатора аналогових сигналів на ПТ:

1. Вибирається структура комутатора на підставі початкових даних: числа каналів, вхідного опору датчиків, допустимої погрішності, частотного і динамічного діапазонів комутованих аналогових сигналів.

У багатоступінчатих комутаторах погрішність, обумовлена взаємним впливом каналів, спостерігається у меншій мірі, ніж в одноступінчатому. При значному числі каналів багатоступінчата структура виявляється більш швидкодійною, за рахунок зменшення вихідної ємності комутатора. Крім того, багатоступінчата структура володіє меншою погрішністю перед одноступінчатою у разі значного опору датчиків.

Одноступінчата структура вимагає меншого числа ключів і в основному використовується при незначному числі каналів (звичайно не більше 10).

2. Вибирається тип польового транзистора, що працює як ключ.

3. Вибирається схема управління аналоговим ключем.

4. Складається еквівалентна схема комутатора і на підставі її аналізу знаходяться статична і динамічна погрішності комутатора.

5. Знаходяться всі параметри аналогового ключа, які вносять свій внесок в погрішність комутатора при передачі сигналу.

Необхідно спроектувати і розрахувати електронний комутатор, який підключає виходи компараторів напруги до входу суматора.

- число каналів - 4;

- частотний спектр вхідного сигналу 0,5-200 Гц;

- амплітуда комутованого сигналу ±3 В;

- погрішність передачі сигналу < 0,5?;

- вихідний опір біопідсилювачів 2 кОм;

- опір навантаження (АЦП) 1 МОм;

- діапазон робочих температур 10…40єС.

1. Визначимо частоту опитування каналів комутатора. За теоремою Котєльнікова частота запиту fп повинна перевищувати максимальну частоту спектру сигналу FВ, як мінімум в 2 рази. Практично, це значення береться звичайно в 5-10 разів більше. Звідси, частота запиту одного каналу fп = 5FВ = = 5200 =1000 Гц. Частота запиту 5 каналів fп = 5 кГц.

2. Оскільки число каналів незначне, вибір зупиняється на одноступінчатій структурі комутатора.

3. Обираємо як ключ - польовий транзистор КП103Ж, що має наступні параметри:

;

;

;

;

.

Подальший розрахунок проводимо як для найгіршого випадку.

4. Визначаємо необхідну напругу замикання для обраного типу транзистора (без врахування вхідного сигналу) [6]:

=

=,

де = (2ч3 мВ/єС)ДТє.

З врахуванням вхідного сигналу управляюча напруга, необхідна для повного замикання ПТ, визначається з виразу:

.

Оскільки допустима напруга замикання зверху обмежується максимально допустимою напругою на затворі рівною 15 В, то необхідно обирати з проміжку:

5,8 В < < 15 В.

Це значення уточнюється при розрахунку режиму роботи транзистора, який управляє ланцюгами затвору.

5. Вибираємо схему управління з буферним підсилювачем. При цьому з'являється можливість розділити ланцюги видачі сигналу (високоомний вихід комутатора) і зчитування (низькоомний вихід комутатора).

6. Визначимо статичну погрішність комутатора, що розраховується, уявляючи його у вигляді еквівалентної схеми, зображеної на рис. 4.6 [6].

Рисунок 4.6 - Еквівалентна схема комутатора

Вважатимемо, що в даний момент часу ввімкнений перший канал.

В цьому випадку вихідна напруга першого каскаду, який підключений до навантаження, викличе в ланцюзі струм , який створює на опорах падіння напруги:

Напруги датчиків , , викликають струми, що протікають через опори замкнутих ПТ і опори , створюючи на останніх додаткове падіння напруги:

,

де N = 5 - число каналів комутатора.

Зворотні струми затворів замкнутих транзисторів, протікаючи по тому ж ланцюгу, створюють додаткову напругу:

.

Окрім перерахованих вище погрішностей при передачі сигналу існує одна, яка обумовлена струмом БУ:

.

Оскільки комутатор призначений для роботи в інтервалі температур 10-40єС, необхідно врахувати, що струми затворів ПТ подвоюються на кожні 10єС, тобто в даному випадку струми затворів слід збільшити в 10 разів.

Сумарна статична погрішність комутатора виражається наступним чином:

7. Визначимо бракуючи для обчислення статичної погрішності параметри ключа на ПТ.

Опір каналу відкритого транзистора визначається з виразу [6]:

.(4.33)

= 1/0,7 = 1,43 кОм.

Струм стоку замкнутого транзистора:

.

Вхідний струм буферного підсилювача:

.

Підставляючи знайдені значення у вираз сумарної статичної погрішності, отримуємо:

Таким чином, максимальна погрішність при передачі сигналу складе 0,38?, що менше за допустиму, тому вибір структури комутатора і типу ПТ зроблений правильно, і можна продовжувати розрахунок елементів комутатора.

8. Знайдемо повну ємність затвору [6]

,

де - ємність діода.

9. Час опитування одного каналу:

.

10. При замиканні ключа ємність затвору перезаряджається з постійною часу , ( - вихідний опір компараторів напруги). При цьому опір каналу змінюватиметься відповідно до формули:

.

Вважаючи, що опір каналу досягає свого сталого значення за час рівний 3-5, можна визначити допустиме значення :

,

де - допустимий час встановлення прямого опору каналу (приймемо =0,4ТК).

11. Напругу живлення управляючого какаду обираємо із вже знайденого раніше проміжку допустимих напруг на затворі (5,8 В 15 В). приймемо стандартне значення ЕК = 12,6 В.

12. Струм, що спожитий від буферного какаду,

.

13. Швидкодія загасання перехідних процесів на вході комутатора визначається постійною часу вихідної шини [6]:

,(4.34)

де ;

- резистор колекторного навантаження біполярного ключового транзистора в схемі управління, причому його опір звичайно береться рівним 5ч10 кОм. Приймаємо = 6,2 кОм. Тоді:

.

Оскільки навантаженням комутатора служить перетворювач "аналог-код", то для включення помилки через перехідні процеси і час встановлення опору вимірювання аналогового сигналу (перетворення в код) необхідно починати через час:

.

Далі сигнал одночасно зчитується на вхід суматора, в якому в пасивному колі неінвертуючого входу відбувається підсумовування. Потім сумарна напруга підсилюється в разів. Отже, вихідна напруга:

,(4.35)

де = ;

j - ваговий коефіцієнт;

- коефіцієнт передачі j-ї зовнішньої напруги на неінвертуючому вході корпусу пристрою.

В неінвертуючому суматорі джерела сигналів не розв'язані. Внаслідок цього кожен опір Rj впливає на всі вагові коефіцієнти. Отже зміна кількості входів або величини будь-якого опору Rj призводить до необхідності пере обчислення коефіцієнтів . Далі сигнал поступає в НЧ тракт.

5. ОБГРУНТУВАННЯ ІНЖЕНЕРНО-ТЕХНІЧНИХ ЗАСОБІВ ЩОДО ОХОРОНИ ПРАЦІ

Освітлення

Штучне освітлення передбачається у всіх приміщеннях, де недостатньо природного світла, а також для освітлення приміщень в темний період доби. Норми штучного та природного освітлення приведені в ДБН В.2.5 - 28 - 2006 “Естественное и искусственное освещение” (замість СНиП 11-4-79), який введений в дію 1.10.2006р.

Електричний струм

Виробничі приміщення РРС повинні відповідати вимогам діючих будівельних норм та правил, відомчих норм технологічного проектування. Основні положення про безпечну експлуатацію електроустановок викладені у Законі України “Про охорону праці” нормативно-правових актах: “Правила та заходи безпеки під час експлуатації електроустановок”, “Правил техніки безпеки при експлуатації електроустановок споживачів” тощо.

В приміщеннях з електроустановками до 1 кВ допускається застосовувати ізольовані та неізольовані струмоведучі частини без захисту від торкання. При цьому доступні для торкання частини повинні бути розміщені так, щоб нормальне обслуговування не було з небезпекою торкання до них. При напрузі вище 1 кВ товщина металічних огороджувальних та закриваючих пристроїв повинна бути не менше 1 мм.

В приміщеннях повинні знаходитися в необхідній кількості діелектричні засоби захисту. Для їх зберігання потрібно використовувати спеціальні шафи, полиці, стелажі і т.д.

Біля обладнання з висувними блоками і відкриваючими дверцятами, біля силових щитів, шаф, електроагрегатів та силових машин повинні бути проложені діелектричні килимки шириною не менше 0,7 м і довжиною, рівною довжині обладнання.

В приміщеннях на видному місці повинні знаходитися аптечки першої допомоги, в якій повинен знаходитися список медикаментів, що знаходяться в аптечці, та коротка інструкція до них.

У виробничих приміщеннях з підвищеною небезпекою та особливо небезпечних повинна бути проложена автономна електромережа з номінальною напругою не більше 42 В, яка призначена для підключення електроінструментів.

Розетки з напругою до 42 В по своєму конструктивному виконанню в частині штепсельного з'єднання повинні виключати можливість включення призначених для них вилок в розетки напругою 220 В, розетки напругою 220 В повинні бути з третім заземлюючим контактом.

Заземлюючі захисні провідники повинні мати покриття, яке захищає від корозії.

Згідно з ГОСТ 12.1.019-79 електробезпека повинна забезпечуватись конструкцією електроустановки, технічними засобами і пристроями захисту, організаційними та технічними заходами. [14-15]

Індивідуальні технічні засоби захисту:

– ізольовані (килимки, доріжки, підставки, діелектричні рукавиці, взуття, ізольовані ручки, покажчики напруги);

– огороджувальні (переносні попереджувальні плакати, заземлення, огорожі);

– допоміжні (окуляри, протигази, рукавиці, спецодяг, страху вальні канати, запобіжні пояси).

Засоби захисту:

– електрична ізоляція;

– огороджувальні пристрої;

– блокування;

– розміщення струмопровідних частин обладнання на недосяжній висоті;

– малі напруги;

– захисне заземлення;

– занулення;

– захисне вимкнення.

Захисне заземлення

Захисне заземлення та занулення повинне забезпечувати захист людей від ураження електричним струмом при торканні до металічних не струмоведучих частин, які можуть знаходитися під напругою в результаті пошкодження ізоляції. Захисне заземлення слід виконувати електричним з'єднанням металічних частин електроустановок із землею.

Заземлення та занулення електроустановок слід виконувати [17]:

- при напрузі 380 В і вище змінного струму та 440 В і вище постійного струму - на всіх електроустановках РРС;

- при номінальній напрузі вище 42 В, але нижче 380 В змінного струму та 110 В, але нижче 440 В постійного струму - тільки в приміщеннях з підвищеною небезпекою, особливо небезпечних та в зовнішніх установках.

У виробничих приміщеннях РРС для забезпечення безпеки людей повинні бути споруджені заземлюючі пристрої, до яких підключаються металічні конструкції будівель, споруджень, обладнання та вимірювальні пристрої.

В якості основної та допоміжної міри захисту, якщо безпека не може бути забезпечена шляхом пристрою заземлення, рекомендується застосовувати захисне відключення

Нейтраль обмоток трансформаторів силової трансформаторної підстанції та власної електростанції, яка живить РРС, повинна бути приєднана до захисного або робочо-захисного заземлюючого пристрою. При цьому заземлюючий пристрій для РРС та для трансформаторної підстанції може бути загальним, якщо трансформаторна підстанція розміщена на території цього підприємства.

Опір заземлюючого пристрою, до якого приєднані нейтралі обмоток генераторів та трансформаторів, при питомому опорі ґрунту до 100 Ом•м, не повинен бути більше:

- 2 Ом - установки напругою 660/380 В;

- 4 Ом - установки напругою 380/220 В;

- 8 Ом - установки напругою 220/127 В.

Цей опір повинен бети забезпечений з урахуванням використання природних заземлювачів (проложені під землею металічні труби, металічні конструкції, арматура споруд і т.д.). При питомому опорі ґрунту більше 100 Ом•м допускається підвищити значення опору заземлюючого пристрою в с/100 раз, але не більше ніж в 10 раз.

Персонал, який обслуговує електроустановки РРС, повинен бути забезпечений необхідними засобами захисту. Засоби захисту повинні знаходитися в якості інвентарних в приміщеннях електроустановок, а також видаватися для індивідуального використання.

В підрозділах підприємств та організацій галузі та споживачів електроенергії необхідно вести журнали обліку та змісту засобів захисту. Наявність та стан засобів захисту повинен перевірятися періодично оглядом, але не менше 1 разу на 6 місяців особою, яка відповідає за їх станом, з записом результатів огляду в журнал. Засоби за захисту, видані в індивідуальне використання, також повинні бути зареєстровані в журналі.

Електромагнітне випромінювання

Негативна дія ЕМВ на організм людини обумовлена електричним полем електроустановок промислової частоти. Для захисту обслуговуючого персоналу від дії електромагнітних полів високочастотні установки повинні бути обладнані так, щоб на робочих місцях та на місцях можливого знаходження персоналу, пов'язаного професійно з дією електромагнітного поля (ЕМП), гранично допустимі значення щільності потоку енергії в діапазоні частот 300МГц - 300ГГц в залежності від часу їх дії не повинні перевищувати значень, приведених в таблиці 5.1 (ГОСТ 12.1.006-84 “Електромагнітні поля радіочастот. Загальні вимоги безпеки”). [19]

Таблиця 5.1 - Гранично допустима щільності потоку енергії

На робочих місцях, в зоні обслуговування високочастотних установок необхідно не менше 1 разу на рік проводити вимірювання інтенсивності випромінювання. Вимірювання інтенсивності випромінювання повинні також проводитись при вводі в дію нових, при реконструкції діючих НВЧ-установок, після ремонтних робіт, які можуть вплинути на інтенсивність випромінювання. Місця, де знаходиться перевищення гранично допустимих значень щільності потоку енергії, повинні бути позначені попереджувальними плакатами.

Заходи захисту від дії ЕМВ:

– захист часом - обмеження перебування людини у ЕМП;

– захист відстанню проводиться, якщо не можна послабити інтенсивність опромінення у певній зоні іншими способами;

– зменшення потужності випромінювання безпосередньо в джерелі досягається використанням спеціальних пристроїв (еквівалентів антен та навантаження), які повністю поглинають або знижують енергію ЕМВ, що передається від генератора до випромінюючого пристрою;

– екранування джерел випромінювання використовується для зниження інтенсивності на робочому місці;

– засоби індивідуального захисту - костюми, халати, комбінезони з металізованої тканини з виводом на заземлення. Для захисту очей використовують захисні окуляри.

Мікроклімат

Температура повітря 18-20°С (14-18°С) є оптимальною для роботи. Захист від дії низьких температур - опалення, при високих - вентиляція з охолодженням (кондиціонери).

Вологість повітря повинна становити 40-60%.

Швидкість повітря 0,2 м/с.

Атмосферний тиск - нормальний 760 мм рт. ст. [20, 23]

Пожежна безпека

Відповідальним за пожежну безпеку є керівник підприємства (установи). Він зобов'язаний організувати пожежну охорону, виконувати протипожежні заходи, стежити за дотриманням протипожежного режиму та наявність протипожежних засобів тощо.

Завданням пожежної охорони є:

– пожежна профілактика;

– недопущення поширення пожеж та їх локалізація;

– евакуація людей та матеріальних цінностей під час пожеж.

Визначимо тип та кількість вогнегасників, які повинні знаходитися на РРС, а також категорію приміщення та клас пожежі.

Кількість вогнегасників розраховуємо за формулою [11]:

(5.1)

де: N - кількість вогнегасників;

SM - площа приміщення, м2;

400 - гранична захищена площа, м2.

Оскільки обладнання знаходиться під напругою застосовують вуглекислотний вогнегасник ОУ-2, або ОУ-5.

Категорія приміщення - категорія В пожежонебезпечна (горючі, важко горючі рідини, тверді горючі та важко горючі речовини та матеріали, здатні горіти при взаємодії з водою, киснем, один з одним).

Клас пожежі - клас А, підклас І (горіння твердих речовин, яке супроводжується тлінням).

Результати розрахунків занесені до протоколу (таблиця 5.2).

Таблиця 5.2 - Протокол розрахунків

Огляд вогнегасників потрібно проводити один раз на рік або у випадку їх використання для гасіння пожежі. Огляд включає перевірку наявності:

– інвентарних номерів за прийнятою системою нумерації;

– пломб на пристроях ручного пуску;

– бирок та маркування на корпусі;

– червоного сигнального забарвлення згідно з державними стандартами;

– запобіжних пристроїв для убезпечення на випадок перевищення тиску у корпусі;

– блокування пристроїв на зарядно-пускових пристроях;

Крім того, перевіряється вага вогнегасник речовин у вогнегаснику.

Зарядження та перезарядження вогнегасників виконується відповідно до інструкції з експлуатації.

Вогнегасник слід розміщувати у легкодоступних та помітних місцях, де виключається пряме потрапляння сонячних променів і безпосередній вплив опалювальних та нагрівальних приладів. [24]

При дотриманні існуючих норм та правил з охорони праці при експлуатації РРС можна знизити ступінь травматизму до мінімуму.

6. ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧНЕ ОБГРУНТУВАННЯ

Матеріальною основою будь-якого виробництва є засоби виробництва, які складаються із засобів та предметів праці, що беруть участь у створенні продукту. Але з огляду на відмінність у характері функціонування у процесі виробництва та способі перенесення вартості на створюваний продукт засоби праці набирають економічної форми необоротних активів, а предмети праці - оборотних.

Разом з тим в умовах існування товарно-грошових відносин матеріальні засоби підприємств виражаються не лише в натуральній, а й у вартісній формі.

Отже, предмети праці у грошовій оцінці становлять виробничі оборотні фонди. До них на промислових підприємствах належать сировина, матеріали, паливо, запасні частини, інші матеріальні цінності.

Оборотні активи повинні будуватися на таких принципах:

· створенні мінімального обсягу оборотних активів, що забезпечує неперервність процесу виробництва та обігу, а також їх ефективне використання;

· раціональному розміщенні наявних оборотних активів за сферами відтворювального процесу в межах підприємства;

· формуванні та поповненні оборотних активів за рахунок власних та позикових джерел залежно від обсягів виробництва;

· створенні фінансових резервів;

· контролі за зберіганням та ефективним використанням оборотних активів.

У дипломній роботі представлена схема ЧМ-демодулятора, що поєднує в собі властивості, як широкосмугових так і вузькосмугових детекторів. Вартість даного пристрою буде більшою в порівнянні з уже існуючими схемами демодуляторів ЧМ сигналів. Зростання витрат є припустимим, так як визначені лімітні (межові) ціни, за яких розробка буде доцільною. Проте потрібно оцінювати не вартість, а значення даного пристрою.

Припустимо, що для початкового періоду виробництва вже точно відомі покупці, є попередня домовленість з ними про майбутній продаж. Розрахуємо умови досягнення беззбитковості проекту за формулою [9]:

,(6.1)

де К - кількість виготовлених товарів при якій буде досягнута беззбитковість проекту, шт.;

УПВ - сума умовно-постійних витрат, грн. Сюди входить:

1. вся сума отриманих і необхідних кредитів, а також виплата процентів по них у розрахунку на рік;

2. сума накладних витрат в цілому;

3. сума амортизаційних відрахувань по основному обладнанню.

Ц - ціна за одиницю товару, грн.

УЗПВ - сума умовно-змінних витрат необхідних для виготовлення одиниці товару, грн. сюди входить:

1. витрати на сировину, матеріали та комплектуючі пристрої;

2. витрати на електро- та теплоенергію, що використовуються у виробничих процесах;

3. витрати на оплату праці основного виробничого персоналу.

Якщо взяти УПВ близько 9000 грн., з яких 6000 грн. будуть направлені на кредит, 2500 грн. - накладні витрати, 500 грн. - амортизаційні відрахування. Ціна товару складає 80 грн.. Сума умовно-змінних витрат складає 50 грн. підставивши дані в (6.1) отримаємо:

(шт.) - точка беззбитковості.

Тобто, потрібно виготовити 300 од. товару, перш ніж буде повністю відшкодована вся сума умовно-постійних витрат. Починаючи з 301 виробу виробництво почне приносити прибуток.

Схема ЧМ-демодулятора досить ефективна, так як є можливість збільшити коефіцієнт модуляції не погіршуючи співвідношення сигнал-перешкода на виході. Важливим є те, що для передачі сигналу забезпечується потрібна девіація частоти, причому це не впливає на лінійність амплітудно-частотної характеристики демодулятора. Завдяки чому підвищується завадостійкість системи з ЧМ-демодуляторами. Помилки у вимірі й установці вагових коефіцієнтів не гірше (15-20)% практично не знижують ефективність роботи демодуляторів.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5