Розробка широкодіапазонного генератора з використанням сучасної елементної бази

Abstract



The generators of pulses of the different form are used in the computers, in blocks of management, devices of telemetering systems, in systems of automatic control and regulation, in digital and in digital-analog measuring devices. Modern element base, which is submitted as analogs, and digitals integrated microcircuits.

This degree project was devoted to development of the functional generator, which was constructed on modern element base. Use has resulted before significant improvement of such parameters:

increase of reliability of the circuit;

reduction of dimensions that of weight of the device, and also decrease of the price;

simplification of repair of the circuit;



Анотація



Генератори імпульсів різної форми використовуються в електронно-обчислювальних машинах, в блоках керування, приладах телеметричних систем, в системах автоматичного керування і регулювання, в цифрових і в цифроаналогових вимірювальних приладах, сучасна елементна база, яких представлена як аналогововими, так і цифровими інтегральними мікросхемами.

Даний дипломний проект був присвячений розробці функціонального генератора, який був побудований на сучасній елементній базі. Її застосування привело до значного покращання таких параметрів:

підвищення надійності схеми;

зменшення габаритів та маси приладу, а також зниження вартості;

зрощення ремонтноздатності схеми;




Технічне завдання



Розробити з використанням сучасної елементної бази широкодіапазонний генератор, з такими параметрами: 

Діапазон частот генерування сигналів: 0,1 Гц – 1 МГц.

Тривалість імпульсу: 0,5 мкс – 1200 мс.

Форма сигналів генерування: трикутна, синусоїдальна, прямокутна.

Вихідний опір генератора: 100 Ом.

Амплітуда напруги сигналу генерування: 0…1 В.

Коефіцієнт гармонік синусоїдального сигналу не більше: 1,5 %. 






Зміст



Вступ

1. Техніко-економічне обґрунтування технічного завдання

2. Розрахунково-конструктивна частина

2.1 Вибір і обґрунтування структурної схеми пристрою

2.2 Електричний розрахунок

2.2.1 Електричний розрахунок ключа

2.2.2 Електричний розрахунок випрямляча напруги

2.3 Розрахунок надійності за миттєвими відмовами

3. Технологічна частина

4. Результати експериментальних досліджень

4.1 Перевірка широкодіапазонного функціонального генератора на основну похибку встановленої частоти

4.2 Перевірка широкодіапазонного функціонального генератора на зменшення напруги живлення джерела живлення

4.3 Перевірка широкодіапазонного функціонального генератора на зменшення напруги мережі

5. Організаційно-економічна частина

5.1 Організація виробництва на дільниці збирання функціональних генераторів

5.2 Калькуляція собівартості виробу на дільниці і розрахунок його оптової ціни

6. Заходи по охороні праці і техніці безпеки

6.1 Заходи по охороні праці і техніці безпеки при роботі по настроюванню та регулюванню функціонального генератора

6.2 Розрахунок освітленості робочого місця

Висновки




Вступ



Розвиток мікроелектроніки і освоєння виробництва інтегральних мікросхем в останні роки обумовило появу нових методів побудови і конструювання електронної апаратури різного призначення, яка відрізняється малою вагою і габаритними розмірами, а також достатньою надійністю. Сучасна елементна база представлена як аналоговими, так і цифровими інтегральними мікросхемами. Генератори імпульсів різної форми використовуються в електронно-обчислювальних машинах, в блоках керування, приладах телеметричних систем, в системах автоматичного керування і регулювання, в цифрових і в цифроаналогових вимірювальних приладах. 

Генератор вимірювальних сигналів являє собою екрановане джерело радіотехнічних сигналів визначеної форми, частота і вихідний рівень яких встановлені в деяких межах. Вимірювальні сигнали призначені для імітації сигналів, які поступають на вхід пристрою, що досліджується, і живлення вимірювальних схем та установок. Вимірювальні генератори повинні забезпечувати можливість отримання сигналу від долі герца до десятків гігагерц при напрузі від десятих долей мікровольта до десятків вольт або потужністю від 10-14 Вт до кількох ватт.

Генератори вимірювальних сигналів класифікуються по формі сигналів класифікуються по формі сигналів таким чином: генератори синусоїдальних сигналів, імпульсів, шумових сигналів, сигналів спеціальної форми(функціональні генератори)і генератори хитної частоти (свіп генератори). По діапазону частот –генератори сигналів інфранизьких частот (0,001Гц –десятки або сотні кілогерц), низьких частот 20Гц – 200кГц), високих частот (30кГц –50мГц), надвисоких частот з коаксіальним виходом (300мГц –10ГГц). Установка і регулювання частоти виконується ручним або автоматичним способом. В генераторах вимірювальних сигналів використовують амплітудну і частотну модуляцію синусоїдальними сигналами; амплітудну, частотну і фазову модуляцію; комбіновану модуляцію, коли одночасно накладаються два або більше види модуляції. Основні метрологічні характеристики генераторів синусоїдальних сигналів являються: похибка установки частоти, нестабільність частоти; похибка установки вихідного рівня сигналу; максимальна вихідна потужність сигналу на узгодженому навантаженні. Імпульсні генератори призначені для отримання електричних коливань різко несинусоїдальної форми, які називаються релаксаційними коливаннями. Для таких коливань характерна наявність ділянок порівняно повільної зміни напруги (струму) і ділянок, на яких напруга (струм) мають змінюватись скачкоподібно. Пристрої призначені для отримання таких коливань називають генераторами релаксаційних коливань. В техніці генератори релаксаційних коливань називаються імпульсними.

Імпульсний генератор, в тому числі і виконаний на інтегральних мікросхемах, включає не менше, як один реактивний елемент – конденсатор, або котушку індуктивності. Розрізняють два типи релаксаційних генераторів з ємністю (без індуктивності), або з індуктивністю (без ємності). 

Основні часові параметри імпульсів (тривалість і частота повтору) визначаються, з іншими факторами, швидкістю накопичення енергії реактивними елементами. Тому ці елементи разом з зарядно-розрядними резисторами називаються часозадаючими. Іноді в генераторах релаксаційних коливань в якості часозадаючих реактивних елементів використовуються у вигляді двополюсників відрізки довгих ліній з розподільчими параметрами, або відповідні їм еквівалентні з зосередженими параметрами. При цьому в генераторах з ємністю замість конденсатора використовується розімкнутий на кінці відрізок довгої лінії. В генераторах з запізнючим зворотнім зв`язком часозадаючий елемент у вигляді довгої лінії – лінією затримки, в порівняні генераторів розривних коливань використовується як двополюсник, що забезпечує часову затримку (фазовий зсув), сигналу який через нього проходить. Якщо часова затримка, в колі зворотного зв’язку генераторів розривних коливань, негативно впливає на їх роботу, уповільнюючи процеси лавиноподібної зміни струмів і напруг, то в релаксаційних генераторах з запізнючим зворотнім зв’язком вона принципово необхідна.

Довжина фронтів імпульсів релаксаційних генераторів визначається швидкістю заряду або розряду паразитних ємностей (індуктивностей) і інерційності активних елементів, які являються основою імпульсного генератора. 

Імпульсні генератори складаються із джерела живлення, ємністно-резистивного або індуктивно-резистивного часозадаючого кола і активного ключового елемента, який забезпечує підмикання і вимикання часозадаючого кола до джерела живлення.

Можливі три основні режими роботи генератора: автоколивальний, ждучий або загальноколивальний і синхронізуючий. 

В режимі автоколивань ключ періодично, з частотою, що визначається параметрами схеми, підмикає і вимикає часозадаюче коло до джерела живлення.

В загальноколивальному режимі ключ керується зовнішньою запускаючою напругою. Тому частота повтору імпульсів генератора визначається частотою запускаючих імпульсів, а їх довжина швидкістю розрядно-зарядних процесів часозадаючого кола, а також іншими параметрами схеми генератора.

В режимі синхронізації частота повтору імпульсів дорівнює або кратна частоті повтору синхронізуючої напруги, а довжина імпульсів визначається такими самими факторами, що і в загальному режимі, або дорівнює періоду синхронізуючої напруги.

Наявність двох парафазних входів (інвертуючого і неінвертуючого), великих вхідних (сотні кілоом і більше) і малих вхідних (десятки і сотні ом) опорів, великий (десятки і сотні тисяч) коефіцієнт підсилення – основні властивості операційних підсилювачів, що використовуються при побудові імпульсних генераторів різного призначення. Полярність вхідної напруги ОП визначається співвідношенням між напругами U+ і U- діючими на неінвертуючих і інвертуючих входах відповідно. Таким чином ОП підсилює вхідний диференціальний сигнал Uдиф.< U+-U-, так що вхідна напруга підсилювача 



U=k*Uдиф, 



де k – коефіцієнт підсилення ОП при поточному режимі в його роботи.

Лінійна залежність між вхідною і вихідною напругою для типових ОП зберігається тільки при зміні вхідної напруги в межах кількох мілівольт. В цьому вузькому діапазоні ОП має великі підсилювальні властивості. Поза цим діапазоном ОП заходить в режим обмеження і його вихідна напруга досягає максимуму і становиться незалежною від вхідної. Полярність цієї максимальної напруги залежить від знаку вхідного диференціального сигналу. В наш час відома велика кількість різних генераторів імпульсів прямокутної форми на ОП. Принцип їх побудови заснований на тому, що з’єднуючи вихід ОП з його неінвертуючим входом маємо замкнуту резисторну, або резисторно-конденсаторне коло зворотнього зв’язку, яке забезпечує можливість виникнення лавиноподібних процесів. Для отримання пилоподібної напруги, або напруги трикутної форми в ОП використовується коло негативного зворотнього зв’язку між інвертуючим входом і виходом. Імпульсний генератор на ОП можна розглядати і як пристрій який складається із резисторно-конденсаторного моста в діагональ якого вмикаються входи ОП, а його вихідна напруга підводиться до моста. В цьому випадку ОП виконує роль компаратора з вихідною напругою прямокутної форми. Для підвищення стабільності часових параметрів імпульсів доцільно будувати генератори на двох ОП, які утворюють RS-тригер, напруги на виходах якого змінюються в противофазі. Ввімкнув часове коло між цими виходами, можливо забезпечувати збільшення крутості часозадаючої напруги і підвищення стабільності довжини імпульсу. Але необхідно пам’ятати, що при любому варіанті побудови генератора на ОП неможливо допускати підвищення максимальних значень диференціальних і синфазних вхідних напруг ОП, а також максимального вхідного струму.

Одним із варіантів генератора на одному ОП є автоколивальний генератор представлений на рисунку 1, в якому позитивний зворотній зв`язок забезпечується подільником R1/R2.



Рисунок – 1. Автоколивальний генератор на одному ОП.



Резистор R1 ввімкнений між виходом і неінвертуючим входом ОП, часозадаюче коло ввімкнене так, що її конденсатор виконує дію зворотнього негативного зв’язку в час лавиподібного процесу, в результаті якого вихідна напруга скачкоподібно збільшиться до значення Е, а вхідна n+ до UR=E, де =R2/(R1+R2). Напруга n- при цьому залишається практично незмінною і дорівнює нулю. Процес заряду конденсатора через резистор R обумовлює збільшення напруги n-, яка прагне до рівня Е по експонентному закону. В момент t=tni виконується рівність n+=n-, вихідна напруга при цьому зменшується до нуля і почне змінювати полярність на протилежну, від’ємну. Процес цієї зміни проходить лавиноподібно. В результаті його закінчення напруга n стає рівною - Е, а n+ = -UR, знову повторюється перекинення ОП. Ці процеси періодично повторюються.

Для іншого варіанта, автогенератор напруги трикутної форми побудований на двох ОП (рисунок 2), один з яких А1 з метою позитивного зворотного зв’язку, що утворений дільником R1, R2, грає роль електричного ключа, що керується напругою n-, а інший А2 - роль інтегратора з RC - інтегруючим колом.



Рисунок – 2. Автогенератор трикутної форми.



Нехай в момент часу t = 0, напруга почне u збільшуватись прямуючи до +Е. Завдяки позитивному зворотному зв’язку процес установки напруги n1, буде лавиноподібним. Коли процес закінчиться n1=Е. Ця напруга підводиться до входу інтегратора. Інтегруючий конденсатор, який раніше зарядився до напруги uc(0)=u2(0)=Е, почне розряджатись через резистор R. Оскільки струм розряду ір з часом трохи зменшиться, напруга u- = u1-Rір буде повільно зменшуватись. Коли конденсатор С перезарядиться до напруги -Е, підсилювач А1 загубить свої підсилювальні властивості і перейде до режиму обмеження. Струм перезаряду конденсатора почне швидко зменшуватись, викликає порівняно швидке збільшення напруги u-. Коли u- стане більшим u+=Е, станеться перебудування підсилювача А1. На вході підсилювача А2 діє напруга від’ємної полярності. Конденсатор знову почне розряджатись, прямуючи до напруги +Е.

Приведені варіанти свідчать, що генератори типу RC прості в реалізації, дешеві, мають малі габарити та масу, їх можливо використовувати з широким діапазоном частот, це найбільша перевага над генераторами типу LC, які не можуть використовуватись на НЧ, оскільки при зниженні частоти, зростають їх габаритні розміри.






1. Техніко-економічне обґрунтування технічного завдання



Більша увага приділяється комфорту при користуванні вимірювальними приладами. Все більше використовуються операційні підсилювачі для побудови генераторів. Це різко зменшує вагу і габарити приладу, дає порівняно прості схемні рішення. Для їх ремонту потрібні кваліфіковані радіомеханіки. Розробляємий широкодіапазонний генератор служить для настройки різноманітної апаратури в порівнянні з іншими схемами подвійних генераторів на ОП (рисунок 1,2) (серій К140, К153, К563 і т. д). Отримати велику швидкість наростання вихідної напруги інтегратора і малий час "відповіді" компаратора не вдається, тому гранична частота більшості генераторів не більше 10…20 кГц. 

В вище згаданих генераторах є суттєві недоліки, які не задовольняють користувача. В цих генераторах не можливо змінювати частоту, вони працюють в одному частотному діапазоні. В них неможливо досягнути імпульсів різної форми (трикутні, прямокутні, синусоїдальні), вони виробляють імпульси однієї певної форми. В цих генераторах не має схеми регулювання довжини імпульсів.

В розробляємому генераторі необхідно усунути всі ці недоліки. В якості інтегратора необхідно використати операційний підсилювач, в якого по електричним параметрам велика швидкість наростання вихідної напруги і компаратор з малим часом затримки. При дотриманні цих вимог, можливо розширити діапазон частот, що генеруються до 1 МГц. Так як розроблений генератор має бути функціональним, то необхідно вводити в схему формувач напруги, що дає змогу отримати сигнал синусоїдальної форми. Введення в схему одновібратора дає можливість отримати регульовану тривалість імпульса від 0,5 мкс до 1200 мс.

Розробляємий функціональний генератор повинен бути високоекономічним. Його живлення забезпечить стабілізоване джерело живлення з напругою  12 В. Для живлення інших мікросхем генератора пропонується допоміжне стабілізоване джерело живлення. 

Ремонтоздатність функціонального генератора має підвищитись, завдяки використанню сучасної елементної бази, що різко зменшує фінансові витрати на ремонт приладу.






2. Розрахунково-конструктивна частина



2.1 Вибір та обґрунтування структурної схеми пристрою



Враховуючи переваги і недоліки вище приведених схем доцільно зупинитись на такій загальній структурній схемі:





Задаючий генератор

Масштабний підсилювач

Формувач синусоїдальної напруги

Джерело живлення

Рисунок – 3. Загальна структурна схема генератора.



Для отримання в схемі імпульсів трикутної форми необхідно використати інтегратор. Він потрібен для інтегрування імпульсів. В інтеграторі швидкість зміни вихідної напруги пропорційна напрузі на вході і зворотно-пропорційна сталій часу =R1C:



, (1)



тому на виході інтегратора буде формуватись спадаюча напруга. Реальні ІМС ОП не забезпечують точного інтегрування. Підрахуємо похибку обумовлену кінцевим значенням коефіцієнта підсилення К ІМС ОП. 

Напруга, під якою знаходиться конденсатор С:



Uc=Uo-(-Uвих)=Uo+Uвих= Uo(К+1)Кuo, (2)




де К>>1- коефіцієнт підсилення ОП.

Припустимо, що напруга на конденсаторі С в К разів менше ніж Uc=Uo. Для того щоби швидкість заряду конденсатора, залишалась такою, як і була до цього (як при Uc=Кuo), струм через нього  (3) не повинен зменшуватись.

З приведеного значення виходить, що для цього ємність конденсатора потрібно прийняти рівною КС. Крім цього напругу, яка з’явиться на конденсаторі, потрібно в К разів підсилити, для того щоб вихідна напруга не відрізнялась від реальної. 

З приведених значень необхідно вибрати мікросхему операційного підсилювача з великою граничною частотою підсилення і досить великим коефіцієнтом підсилення, щоби розширити діапазон частот, що генеруються. Вибираємо мікросхему типу К574УД1Б з такими електричними параметрами:

Напруга живлення –  12 В;

Струм, що споживається мікросхемою – 8 мА;

Вхідний струм не більше – 95 нА;

Вихідна напруга – 10 В;

Коефіцієнт підсилення по напрузі – 5*104;

Швидкість наростання вхідної напруги – 50 В/мкс;

Частота одиничного підсилення – 10 МГц.

Вибрана мікросхема ОП задовольняє схему по всім параметрам. 

Для того щоби не перевантажити вихід ОП необхідно розв’язати вихідний сигнал введенням в схему емітерного повторювача, з якого все навантаження зосереджене в колі емітера. Необхідно вибрати транзистор, який би задовольняв по струму і частоті. Виберемо транзистор типу КТ603Б з наступними параметрами:

Гранична частота – 200 МГц;

Напруга колектор-емітер – 60 В;

Струм емітера – 200 мА;

Ємність колектора – 15 пФ;

Вихідна потужність – 0,5 Вт.

Для того, щоби на вхід ОП поступав сигнал певної форми і він почав генерувати імпульси, необхідно ввести в схему компаратор. Він призначений для порівняння аналогових сигналів: один з яких називають опорним (Uoп), інший вхідний (Uвх). В момент роботи сигналів, напруга на виході компаратора різко зменшується. 

Необхідно вибрати логічний елемент з досить малим часом затримки, щоби розширити діапазон частот, що генеруються. Вибираємо мікросхему К155ЛА3. В її склад входять чотири елементи 2І-НІ з такими електричними параметрами:

Напруга живлення – 5 В; 

Споживаєма потужність – 78 мВт;

Вихідна напруга не менше – 2,4 В;

Струм короткого замикання – 18-55 мА;

Коефіцієнт підсилення – 10 раз.

Напруга трикутної форми, що виникає на виході інтегратора, через електронний повторювач буде керувати роботою компаратора. 

Режим роботи компаратора повинне забезпечити стабілізоване джерело живлення, поданням напруги – 2 В, на вивід 7 мікросхеми компаратора. 

Коливання трикутної форми з емітерного повторювача повинно поступати на спеціальний перетворювач трикутної напруги в синусоїдальну. Цього можливо досягнути побудуванням перетворювача трикутної напруги на каскаді з використанням польового транзистору. Для формування синусоїдальної напруги необхідно використати транзистор типу КП303А з такими параметрами:

Струм стоку – 0,5 мА;

Напруга стоку-витоку – 10 В;

Напруга затвор-сток – 3 В;

Крутість – 4 мА/В.

Для того щоби схема була спроможна давати регульовану довжину імпульсів, необхідно ввести в схему одновібратор з часозадаючим запуском. В його коло вмикається часозадаюче коло, яке дає змогу отримати імпульси різної довжини. Для одновібратора вибираємо мікросхему серії К155АГ3, що є одновібратором з повторним запуском. Його електричні параметри такі:

Напруга живлення – 55% В; 

Струм входу не більше – 1,6-3,2 мА;

Час затримки не більше – 30-40 нс;

Введенням в схему змінного резистора можливо регулювати довжину імпульсів.

Для підвищеної стабілізації живлення мікросхем серії К155ЛА3, К155АГ3 необхідно використати допоміжне джерело живлення, яке має включати в себе параметричний стабілізатор напруги і транзистор КТ603Б, як підсилювач струму. 





Інтегра-тор

Повторю-вач

Компара-тор

Масшта-бний підсилю-вач

Формувач синусоїдальної напруги

Одновібратор

Допоміжний стабілізатор напруги

Двополярне стабілізоване джерело живлення

Рисунок – 4. Структурна схема генератора






2.2 Електричний розрахунок



2.2.1 Електричний розрахунок електронного ключа



Рисунок – 5. Схема електронного ключа.



Проводиться вибір напруги Eж:

При виборі Eж необхідно дотримуватись умови EжU', (U'= 5В). Тому вибираємо напругу Eж=5 В. В якості транзистора VT1 більше всього підходить по параметрам КТ315Г. В якого =50…100; Ік нас = 2 мА; ср = 1 S.

Визначимо  транзистора:

З параметрів транзистора вибираємо найменше значення =50.

Визначимо струм бази насичення: Іб нас = Ік нас /  (3)

Визначимо опір колектора: Rк = U'/ Ікн (4)

Виконується перевірка по швидкості:



 (5)



Розрахунок транзисторного ключа був проведений на ЕОМ за допомогою програмного пакета Work Bench (додаток 1).

Вхідні данні розрахунку:



=50, Ік нас =2 мА, Fvt=1 МГц, tf=1S, Eж=5 В. 




Вихідні данні розрахунку:



Rб = 2,6 кОм; Rк = 2,3 кОм; в = 1 S.



Використовуючи ці значення знаходимо близькі до отриманих значень резистори Rб = 3 кОм; Rк = 2 кОм.



2.2.2 Електричний розрахунок випрямляча напруги



Рисунок – 6. Схема випрямляча напруги.



Вибираємо схему випрямляча напруги.

Визначається опір навантаження: Rн = U0/І0; (6)

Визначається вихідна потужність випрямляча: 



Р0= U0I0; (7) 



Визначається коефіцієнт пульсацій випрямляча фільтра:



Kп= Um1U0; (8)



Виходячи з рекомендації по вибору схеми випрямляча та одержаних значень вибираємо мостову схему. Орієнтовно прийняв В=1, визначимо параметр діодів.

Вибирається тип діодів.

Зворотня напруга: Uзв = 1,41BU0; (9)

Випрямлений струм, на одному діоді: Іср = 0,5I0; (10) 

Диференціальний опір діода: rт= 1,2U0/I0; (11) 

По струму діода та зворотній напрузі вибирається діод типу КД103А. Його параметри: І пр макс = 150 мА; Uзв макс = 50 В; U пр = 1 В.

Розраховується випрямляч.

Активний опір трансформатора:



; (12)



Індукція в осерді трансформатора Вm = 1,2 Тл, трансформатор броньовий S=1.

Індуктивність розсіювання обмоток трансформатора:



; (13)



Реактивний опір трансформатора: Хтр = 2fmLs;

Опір фази: rф = rтр+2rт;

Коефіцієнт 2 показує, що в плечі моста стоять два діода.

Параметр А=І0rф/mU0; (14)

Кут  = arctg(Хтр rф); (15)

З графіків, що зображені на рисунку 7, знаходимо коефіцієнти

D,H: B=1,15; D=2,2; H=480.






Рисунок – 7. Графіки.



Визначаємо потрібні точні значення струму та зворотної напруги на діоді: 



Ід = 0,5DI0 < 1,57Iпр сер макс; (16)

Uзв=1,41BU0 < Uзв макс; (17)



Визначається ємність конденсатора: С0=Н/(kпrф); (18)

Визначається напруга конденсатора на холостому ході:



; (19)



Розрахунок транзисторного ключа був проведений на ЕОМ за допомогою програмного пакета Work Bench (додаток 2).

Вхідні данні: I0 = 0,3 А, kп. вих = 0,86, U1=Uм = 220 В, fм = 50 Гц, Um1 = 0,24 В, U2=7,5 В.

Вихідні данні: Rн = 250 Ом; Р0=;kп = 3 %; Uзв = 10,5 В; Іср = 0,15 А; rт= 4 Ом; rтр= 38 Ом; Ls = 13 мГн; Хтр = 4,1 Ом; rф = 46 Ом; А= 0,24;  = 10; U2m= 14 В; С0= 90 мкФ.






2.3 Розрахунок надійності за миттєвими відмовами



Відмова – це порушення працездатності виробу. Поступова відмова викликається старінням радіоелементів. 

Раптова відмова – це відмова, яка проявляється у вигляді зміни елементів апаратури (пробій конденсаторів, перегорання резисторів і т. п.).

Надійність – це властивість приладу виконувати задані функції в певних умовах в певних умовах експлуатації при збереженні значень основних параметрів в встановлених межах. Це величина, що залежить від кількості або якості елементів і від умов експлуатації. 

Складові надійності:

Безвідмовність  властивість виробу безперервно зберігати працездатність на протязі деякого часу.

Ремонтоздатнiсть  властивість виробу, яка полягає в тому, що виріб пристосовано до попередження можливих причин виникнення відмови шляхом ремонту, або технічного обслуговування. Апаратуру, яка задовольняє вказаним потребам, називають ремонтноздатною.

Довговічність  властивість виробу зберігати працездатність до наступлення критичного стану (коли подальше застосування неможливо, або недоцільне) при умовах дотримання вимог по експлуатації, обслуговуванню, та ремонту.

Для розрахунку надійності потрібно знати такий параметр, як інтенсивність відмов. Інтенсивність відмов показу, яка доля всіх виробів даного типу в середньому виходить за один час роботи. Визначається по формулі:



, (20)



де Тср – середній час напрацювання на відмову.

Середній час напрацювання на відмову визначається:



, (21)



де t сумарний час роботи всіх елементів.

n  кількість елементів.

Для розрахунку береться о [ 1 ]  довідникова величина.

Для всієї схеми інтенсивність відмов визначається:



 = оК1К2К3, (22)



де (t,Кн)  поправочний коефіцієнт, який враховує умови експлуатації радіоелементів від номінальних.

К1,К2,К3  коефіцієнти навантаження.

Для діодів Кн дорівнює:



; (23)



Для транзисторів:



; (24)



Для конденсаторів:




; (25)



Для резисторів:



; (26)



Для мікросхем, моточних виробів, перемикачів Кн=1. Якщо Кн в результаті розрахунків виходить менше 0.1, то його приймають 0.1. Для розрахунку Кн для різних елементів складаються таблиці карти напруг в вузлах схеми (таблиця 1-7).



Таблиця 1  Карта напруг на опорах. 

Рези-стори

R1

R2

R3

R4

R5

R6

R7

R8

R9

R10

R11

R12

U,В

- 

0,13

0,68

0,5

0,41

-

0,05

1,2

0,1

0,01

13,1

0,03



Таблиця 2  Карта напруг на опорах. 

Рези-стори

R17

R18

R19

R20

R21

R22

R23

R24

R25

R26

R27

U,В

- 

0,7

-

6,1

0,7

-

2,4

0,08

0,07

0,08

-



Таблиця 3  Карта напруг на опорах. 

Рези-стори

R28

R29

R30

R31

R32

R33

R34

R35

U,В

0,2 

0,5

0,1

-

0,8

-

6,8

11,2



Таблиця 4  Напруги для ємностей. 

Ємно-

сті

С1

С2

C3

С4

С5

С6

С7

С8

С9

C10

C11

C12

C13

U-,В

0,01

-

-

2,4

1,9

1,7

1,6

1,5

0,2

0,12

0,13

0,14

0,15




Таблиця 5  Напруги для ємностей. 

Ємно-

сті

С14

С15

С16

С17

С18

С19

C20

U-,В

3,12

0,2

4,8

16

15

11,8

11,8



Таблиця 6  Напруга на діодах та стабілітронах.

Діоди

VD1

VD2

VD3

VD4

VD5

VD6

VD7

VD8

U-, В

1,1

1,1

3,3

5,4

25

25

25

25



Таблиця 7  Карта напруг на транзисторах.

Транзистори

VT1

VT2

VT3

VT4

VT5

VT6

VT7

Е/З, - В

1,3

0,04

2

0

0,8

4,6

4,8

К/С,- В

1,2

1,03

1,1

5

12

12

12

Б/П,- В

2

0,06

2,3

2,3

0,1

4

4,7



Розрахунок надійності було виконано за допомогою ЕОМ, програма розрахунку написана на мові програмування Pascal (лістінг приведений у додатку 3). Данні, що були отримані в результаті розрахунків занесені до таблиці 8.



 1/год; (27)



Підставляємо значення в формулу:  (28), за одержаними значеннями будуємо графік. Графік представлений на рисунку 8.




Рисунок – 8. Графік залежності P(t).



Тср== год



Таблиця 8  Данні розрахунку надійності за миттєвими відмовами.

Найме-нування

Тип

Кіль-

кість

t,

C

Max

Значен-

Ня

Кн

Кон-структивна

х-ка

0 



=0

’=n



1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

Резистори



Р1-4- 0,125 Р1-4- 0,125 Р1-4- 0,125 Р1-4- 0,125 Р1-4- 0,125 Р1-4- 0,125 Р1-4- 0,25 РП1-46

РП1-33

15

3

2

2

1

1

1

3

6

20

20202020202020

20

0,125 Вт

0,125 Вт

0,125 Вт

0,125 Вт

0,125 Вт

0,125Вт

0,125 Вт

0,5 Вт

0,5 Вт

0,1

0,1

0,3

0,3

0,8

0,3

1

1

1

Металоокси дний

0,040,040,040,040,040,040,040,050,05

0,05

0,4 0,4

0,5

0,5

0,85

1

1

1

1

1

0,01

0,01

0,02

0,02

0,03

0,04

0,04

0,04

0,05

0,15

0,04

0,04

0,04

0,03

0,04

0,04

0,04

0,15

0,3



Конден-сатори

КТ-2

КМ-3 

К56-35

К56-35

К50-6

4

3

1

6

2

2020202020

500 В

250 В

16 В

16 В

25 В

0,1

0,1

0,1

0,3

0,7

Керамічний Керамічний 

Електролітичний

0,050,050,5

0,5

0,5

0,150,15

0,55

0,68

0,75

0,007

0,007

0,27

0,32

0,37

0,03

0,03

0,27

1,9

0,75

Транзи- стори

КТ603Б

КП303А

КТ603Б

МП16А

КТ315А

3

1

1

1

1

20

20

20

20

20

50 мВт

25 мВт

50 мВт

10 мВт

15 мВт

0,1

0,1

0,3

0,3

0,3

Кремнієвий

0,5

0,1

0,5

0,5

0,2

0,02

0,02

0,02

0,02

0,02

0,01

0,03

0,01

0,01

0,004

0,03

0,03

0,01

0,01

0,0004

Діоди

КД 522 Б

КД 103 А

2

4

20

20

15 мА 

196 мА

0,1

0,8

Кремнієвий

0,1

0,2

0,02

0,05

0,1

0,2

0,0004

0,4

Стабілітро-ни

КС133А

КС156А

1

1

20

20

20 мА

8 мА

0,1

0,3

Кремнієвий

0,1

0,1

0,02

0,5

0,008

0,005

0,002

0,005

Мікросхе-ми

К574УД16

К155ЛА3

К155АГ3

К142ЕН8Б

2

2

1

2

20

20

20

20





1

1

ОП

ТТЛ

Одновібр.

Стабілізат.

0,1

0,1

0,1

0,1

1

1

1

1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,2

0,2

0,1

0,2

Трансформатор

ТС 51

1

20



1

Трансформа-тор силовий

0,8

1

0,8

0,8

Пайка



270

20



1



0,05

1

0,005

1,03




3. Технологічна частина



Вимірювання напруг в колах ввімкненої апаратури дозволяє перевірити апаратуру і виконати певні регулювання. Без відповідної настройки функціональний генератор буде невірно працювати: епюри будуть нечіткі, або їх не буде зовсім, не буде бажаної напруги на виході приладу.

Для регулювання і настройки генератора потрібно скористатись методом вимірювань, що передбачає застосування вимірювальних приладів, зняття карти напруг, епюрів напруг схеми. Для регулювання генератора потрібно використати такі прилади:

1. Осцилограф-мультіметр С1-112, призначений для вимірювання сигналів в режимі осцилографа: в амплітудному діапазоні від 5 мВ до 250 В, в часовому діапазоні від 0,12 мкс до 0,5 с, для вимірювання напруги постійного струму від 1мВ до 1000 В і активних опорів від 1 Ом до 2,5 МОм, та з цифровим відліком на екрані електронно-променевої трубки (ЕПТ) в режимі “мультиметр” в лабораторних і цехових умовах.

Технічні дані осцилографа С1-112:

Ширина лінії променя не більше 0,8 мм.

Яскравість світіння ЕПТ забезпечує спостереження і вимірювання імпульсів з тривалістю фронту не менше 100 нс і частотою проходження не менше 1000 Гц при коефіцієнті розгортки не менше 0,1 мкс/ділення.

Параметри входу каналу вертикального відхилення безпосередньо: 

вхідний активний опір 10,02 МОм;

вхідна ємність 304 пФ, з подільником 1:1;

вхідна ємність 100 пФ.

2. Прилад комбінований типу Ц4342-М1 з автоматичним захистом від перенавантажень, що призначений для вимірювань:

сили і напруги постійного струму;

сили і напруги змінного струму синусоїдальної форми;

опору постійного струму;

абсолютного рівня сигналу по напрузі і струму;

вимірювання параметрів біполярних транзисторів потужністю до 150 мВт.

Прилад може використовуватись при регулювання ремонті і експлуатації електронної і радіоапаратури в приміщеннях з регульованими умовами, наприклад в замкнених опалювальних або охолоджувальних і інших приміщеннях (відсутність дій прямого сонячного випромінювання, атмосферних опадів, вітру, піску і пилу зовнішнього повітря). 

3. Лабораторне двуполярне джерело живлення постійної напруги  12 В.



Таблиця – 9. Технологічний процес регулювання та настройки функціонального генератора. 

№ операції

Зміст операції

Використані прилади

Примітка

1

2

3

4

1.

Підготовча.





1.1.





Перевірка друкованої плати на відсутність механічних пошкоджень провідників.





1.2.

Перевірка плати на відсутність короткозамкнутих друкованих провідників.





2.

Регулювальна.





2.1.

Установка вихідної напруги на виході приладу.

Викрутка, прилад електричний комбінований.

За допомогою підстроювального резистора R31.

2.2.

Встановлення режимів роботи компаратора.

Викрутка, прилад електричний комбінований. Осцилограф С1-112.

За допомогою R19 встановлюють напругу – 2В, на виводі 7 DD1, а підстроювальний R33 напругу 13,2 В на виводі 14 DD1. Осцилографом симетрують сигнал прямокутної форми.

2.3.

Симетрія сигналу трикутної форми.

Осцилограф С1-112, викрутка.

За допомогою R6 симетрують сигнал трикутної форми.

2.4.

Зменшення нелінійних спотворень синусоїдального сигналу.

Осцилограф С1-112, викрутка.

За допомогою підстроювального R16 зменшують нелінійні спотворення синусоїдального сигналу.

2.5.

Установка вихідної напруги приладу

Прилад електричний комбінований.

Добиваються на виході приладу 1 В підбором опору R29.

2.6.

Установка вихідної напруги трикутної форми.

Викрутка, прилад електричний комбінований.

Добиваються напруги 1 В підбором опору R18.

2.7.

Встановлення вихідної напруги сигналу прямокутної форми.

Прилад електричний комбінований.

Добиваються напруги 1 В підбором опору R22.

3

Заключна.





3.1.

Збирання функціонального генератора.

Викрутка.

Збирання в корпус, згвинчується за допомогою гвинтів.






4. Результати експериментальних досліджень



4.1 Перевірка широкодіапазонного функціонального генератора на основну похибку встановленої частоти



Обладнання: 1. Функціональний генератор

2. Цифровий частотомір Ч3-36.

Порядок виконання досліджень.

Проводити перевірку необхідно в режимі безперервної генерації.

Підключити частотомір Ч3-36 до виходу "V" генератора.

Ввімкнути частотомір у мережу.

Провести відлік частоти по цифровому табло приладу.

5. По результатам вимірів розрахувати відносну похибку встановлення частоти за формулою:



; (29)



де Fgen - номінальне значення частоти, яка встановленої по шкалі приладу;

Fvim - значення частоти виміряне приладом Ч3-36.

Значення похибки не повинно перевищувати 1%.

6. Результати вимірів заносяться у таблицю 10.



Таблиця – 10. Результати вимірів при дослідженні генератора на основну похибку встановленої частоти.

Номінальна частота, МГц

Покази Ч3-36, МГц

Похибка вимірювань

0,1

0,09933

0,090674

0,15

0,1488

0,000806

0,25

0,24777

0,0009

0,3

0,29661

0,001

0,4

0,39648

0,0008

0,5

0,49646

0,0007



З таблиці 10 видно, що розходження значень між показами на шкалі генератора та показами Ч3-36 невеликі, в межах допустимого, тобто даний генератор відповідає нормам поставленим у ТЗ.



4.2 Перевірка широкодіапазонного функціонального генератора на зменшення напруги живлення джерела живлення



Обладнання: 1. Функціональний генератор

2. Цифровий частотомір Ч3-36.

3. Лабораторне стабілізоване джерело живлення  12В.

Порядок виконання досліджень.

Ввімкнути лабораторне джерело живлення.

Ввімкнути схему приладу.

Підімкнути до виходу електронний частотомір Ч3-36.

Зафіксувати частоту, що перевіряється.

Зменшувати поступово напругу живлення.



Таблиця – 11. Результати вимірів при дослідженні генератора на зменшення напруги живлення джерела живлення.

Номінальна частота, МГц

Напруга живлення, В

Покази Ч3-36, МГц

0,15

 12

0,1488



11,5

0,1455



 11

0,14



 10,7

0,1388



 10,5

0,1378



 10

0,12



 9,5

0,121




Будується графік залежності частоти від напруги живлення.





Рисунок – 9. Графік залежності частоти від напруги живлення.



При проведенні перевірки генератора на зменшення напруги джерела живлення генератора, можливо зробити такий висновок, що з зменшенням напруги живлення генератора, зменшується його частота генерації. Тому для стабільної роботи генератора потрібно, щоби його джерело живлення давало стабілізовану напругу живлення.



4.3 Перевірка широкодіапазонного функціонального генератора на зменшення напруги мережі



Обладнання: 1. Функціональний генератор

2. Цифровий частотомір Ч3-36.

3. Лабораторний ЛАТР.

Порядок виконання досліджень.

Ввімкнути схему в мережу.

Під’єднати до виходу Ч3-36.

Зафіксувати вибрану частоту генератора.

Спостерігати до зупинки генератора.

Отриманні данні занести до таблиці 12.




Таблиця – 12. Результати вимірів при дослідженні генератора на зменшення напруги мережі.

Номінальна частота, МГц

Напруга мережі, В

Покази Ч3-36, МГц

0,15

220

0,1488



210

0,14468



180

0,1477



150

0,1455



140

0,1445



130

0,1445



120

0,14



110

0,135



108

0,13



105

-



З отриманих даних скласти графік залежності частоти від напруги мережі.





Рисунок – 10. Графік залежності частоти від напруги мережі.



При проведенні цього досліду можливо зробити такі висновки:

З зменшенням напруги в допустимих межах 30 В, генератор працює стабільно за рахунок стабілізації напруги джерела живлення.

Якщо продовжувати далі зменшувати напругу мережі то частота генерації буде теж зменшуватись, але в невеликих межах.

При значені напруги мережі 105 В для даного генератора проходить зрив режиму генерації, т. я. вже нормального не працює його стабілізоване джерело живлення.




5. Організаційно-економічна частина



5.1 Організація виробництва на дільниці збирання функціональних генераторів



Процес виробництва повинен сприяти виконанню високопродуктивної роботи колективу працівників з метою ефективного використання підприємством матеріальних, трудових і фінансових ресурсів.

Все це забезпечується раціональним використанням часу оптимальним розташуванням обладнання і застосуванням прогресивної технології.

Для повного використання робочого часу на дільниці застосовується робота в дві зміни. Для забезпечення виробництва необхідною кількістю випуску продукції, на дільниці використовується бригадний підряд, а також прогресивна відрядно-преміальна форма оплати праці.

Бригада складається з основних, допоміжних робітників та інженерно-технічного персоналу. Основні робітники безпосередньо пов'язані з виконанням основної роботи, а допоміжні забезпечують безперебійну роботу основних робітників і обладнання на дільниці.

Організацією праці на дільниці займається майстер, який ставить робітників на робочі місця, виписує наряди, слідкує за дисципліною, відповідає за техніку безпеки на дільниці. Також на дільниці працює технолог, обов'язки якого слідкувати за вірністю ведення технологічного процесу, перевіряти параметри виробів, що випускаються.

В цілях забезпечення техніки безпеки та індивідуального захисту використовують гумові рукавиці, спеціальне взуття, білі халати. Архітектура споруди повинна забезпечувати безпеку робітників в приміщенні. Для цього підлога всіх приміщень повинна бути виготовлена з непровідного матеріалу, а при неможливості  покрита гумовими килимками під кожним робочим місцем. Покриття підлоги вважається непровідним, якщо питомий опір матеріалу більший 10 Омм. Таким вимогам не відповідає бетон, тому потрібно застосувати вище перелічені засоби.

В основі організації цехів на дільниці лежить принцип спеціалізації. Спеціалізація дільниці може бути здійснена по видам виконуємих робіт  технологічна спеціалізація; по видам виготовляємої продукції  предметна спеціалізація.

Використання предметної спеціалізації дозволяє сконцентрувати деталі на виробі в межах цеху, дільниці, що підвищує відповідальність робітника за якість продукції та своєчасне виконання завдань. Предметна спеціалізація створює умови для організації поточного виробництва, спрощує планування та облік. Основною ланкою виробництва, ступінь організації якої визначає рівень продуктивності праці робітників, є робоче місце  елементарна одиниця структури підприємства, де розміщені виконавці праці, обслуговуєме технологічне обладнання, оснастка та предмета праці.

Продуктивність праці робітників залежить від рівня організації робочих місць. Організація процесу праці на робочому місті ставить своєю метою здійснення системи заходів, направлених на використання раціональних прийомів та методів праці, створення системи високоякісного обслуговування робочих місць.

Робоче місце оснащується необхідними технологічними засобами, високопродуктивним обладнанням, яке можна згрупувати наступним чином: технологічне обладнання, оснастка, інструменти та пристосування, захисні пристрої, допоміжне обладнання, тумбочки тара та інше.

Столи монтажу повинні бути оснащенні необхідним освітленням; паяльниками потужністю не більше 40 Вт; витяжкою, пінцетом; припоєм, флюсом; набором елементів.

Необхідні елементи повинні знаходитись з лівої сторони, і згруповані по номіналам і марці. Паяльник, пінцет, кусачки, припій та каніфоль повинні бути з правої сторони. Витяжка повинна бути великої потужності, щоб витягувати небезпечні для здоров'я людини пари, та знаходитись на відстані 30-50 см від місця пайки.

Столи регулювання, настройки та перевірки повинні бути забезпечені осцилографом, тестером і джерелом живлення, напругою 12 та 9 В. Наладчик на дільниці слідкує за справністю всієї вимірювальної і регулювальної апаратури, перевіряє справність захисного заземлення.

Виходячи з опису організації виробництва на дільниці збирання широкодіапазонних генераторів, проводиться планування дільниці. Вихідними данними для планування дільниці є прийнята за розрахунками кількість обладнання та робочих місць, необхідних для виконання виробничих програм. Від правильності розташування обладнання залежить тривалість виробничого циклу, розміри виробничої площі та інші техніко-економічні показники дільниці. В основу планування дільниці покладені такі принципи: груповий принцип розташування обладнання, при якому обладнання робочого місця розташовується односторонніми групами; виключення зворотних рухів, що створюють зустрічні потоки; прагнення до прямопоточного руху; забезпечення кращих виробничих умов праці, техніки безпеки. До кожного робочого столу де проводиться пайка підведений, повітряний забірник вентиляційної системи.

Відстань від будь-якого робочого місця до найближчої стіни не більше 500 мм. Відстань між установками неоднорідних груп не менше 600 мм. Площа, яка відводиться на кожне робоче місце не менше 5,2 м2. Загальна площа приміщення виходячи з цього  628,5 м2. Норма об'єкту на кожного робітника  2,5 м3, висота стель  5 м.

Для раціонального використання площі дільниці розраховується кількість робочих місць і їх завантаження, а також чисельність працюючих по категоріях використовуючи для цього такі данні:

Річний випуск приладів  16103 шт;

Коефіцієнт виконання норм  1,2 %;

Процент премії  30 %;

Процент додаткової зарплати  15 %;

Витрати часу на ремонт обладнання  5 %;

Витрати робочого часу робітника  11 %;

Номінальний фонд робочого часу  1935 н/г;

Режим роботи  2 зміни.



Таблиця 13 – Перелік операцій на дільниці збирання функціональних генераторів.

Найменування операції на дільниці збирання генераторів.

Норми часу в нормогодинах (н/г)

Розряд роботі по операціях.

ГТС

Встановлення радіоелементів

1,6

4

0,63

Монтаж навісних елементів

0,8

3

0,57

Пайка елементів

0,7

3

0,57

Складання приладу

0,5

4

0,63

Регулювання і настройка приладу

2

5

0,75



Розраховуємо кількість обладнання за такою формулою:



Nвипtшт i

Ср = ; (30)

ФдSКвн



де Ср - розрахункова кількість одиниць обладнання даної групи, шт.;

Nвип - річна програма випуску на даній операції, тис. шт.;

tшт i - штучний час на операції, год;

Фд - дiйсний рiчний фонд часу роботи одиницi обладнання, год;

Квн - коефiцiєнт виконання норм на данiй дiльницi;

S - кiлькiсть змiн роботи дiльницi.

Дiйсний рiчний фонд часу роботи одиницi обладнання розраховуємо по такiй формулi:




Фд = Фн(1 - а/100), (31)



де Фн - номiнальний фонд часу роботи обладнання, год;

а - плановий процент витрат часу на плановий ремонт обладнання, %.



Фд = 1985(1 - 5/100) = 1885,75 год;



160001,5

Ср1 =  = 5,3 = 5 шт.

1885,7521,2

160000,8

Ср2 =  = 2,82 = 3 шт.

1885,7521,2

160000,7

Ср3 =  = 2,47 = 3 шт.

1885,7521,2

160000,5

Ср4 =  = 1,76 = 2 шт.

1885,7521,2

160002

Ср5 =  = 7,07 = 7 шт.

1885,7521,2



Підраховуємо коефіцієнт завантаження по кожному виду обладнання, робочих місць по формулі:



Кз = Ср/Спр, (32)



де Спр - прийнята згідно розрахунку кількість обладнання, ро-

бочих місць, шт.

Кз1 = 5,30/5 = 1,06

Кз2 = 2,82/3 = 0,94

Кз3 = 2,47/3 = 0,82

Кз4 = 1,76/2 = 0,88

Кз5 = 7,07/7 = 1,01

Розраховуємо трудомісткість програми випуску за рiк по кожному виду установок:



Nвипtшт i

Тр = ; (33)

Квн



160001,8

Тр1 =  = 20000 н/г

1,2

160000,8

Тр2 =  = 10666,66 н/г

1,2

160000,7

Тр3 =  = 9333,33 н/г

1,2

160005

Тр4 =  = 6666,66 н/г

1,2

160002

Тр5 =  = 26666,66 н/г

1,2

Данi розрахунків заносимо у таблицю 14.

Таблиця 14 – Розрахунок кількості обладнання.

Найменування операції на дільниці збирання генераторів.

Штучний час операцій, год.

Трудоєм-ність річої програми, н/г.

Фонд часу год.

Кількість обладнання

К зав.









Розра-хована

Прий-нята



Встановлення радіоелементів

1,5

20000

1885,75

5,3

5

1,06

Монтаж навісних елементів

0,8

10666,66

1885,75

2,82

3

0,94

Пайка елементів

0,7

9333,333

1885,75

2,47

3

0,82

Складання приладу

0,5

6666,66

1885,75

1,76

2

0,88

Регулювання і настройка приладу

2

26666,66

1885,75

7,07

7

1,01

Всього

5,5

73333,31

-

19,42

20

0,942



Розрахунок чисельності основних виробничих робочих дільниці ведеться по професіям і розрядам на основі розробленого технологічного процесу по такій формулі:



Nзапtшт

ro = , (34)

Tд  Квн



де rо - розрахункове число основних робочих визначеної професії і розряду, чол; Тд - дійсний річний фонд часу роботи 1-го робітника, год.

Дійсний річний фонд часу одного робітника розраховуємо по формулі:



Тд = Фн(1 - В/100), (35)



де В - плановий процент втрат робочого часу, %;

Тд = 1985(1 - 11/100) = 1766,66






160001,5

ro1 =  =11,3 = 11 чол

1766,661,2

160000,8

ro2 =  = 6,03 = 6 чол

2119,992

160000,7

r o3 =  = 5,28 = 5 чол

2119,992

160000,5

r o4 =  = 3,77 = 4 чол

2119,992

160002

r o5 =  = 15,09 = 15 чол

2119,992



Таблиця 15 – Зведена відомість складу основних робочих дільниці.

Професія

Кількість

Розряди

Середній розряд





1

2

3

4

5



Заготівельник

11







11



4

Монтажник

6





6





3

Пайщик

5





5





3

Зборщик

4







4



4

Регулювальник

15









15

5

Всього

41





33

48

20

2,56



Чисельність інших категорій працюючих встановлюємо в слідуючих пропорціях:

а.) Допоміжні робітники - 12% від основних робітників.

4112/100 = 5 чол;

б.) ІТР - 8% від загальної кількості робітників.

418/100 = 3 чол;

Кількість робітників IТР два майстри та один технолог. Допоміжні – 5 наладчиків 4-го розряду.



5.2 Калькуляція собівартості виробу на дільниці і розрахунок його оптової ціни



Собівартість продукції  це грошова форма витрат на підготовку, виробництво і реалізації продукції. Відображуючи рівень витрат собівартість комплексно характеризує ступінь використання всіх ресурсів підприємства. Це один із найважливіших показників ефективності виробництва, який слугує базою ціни товару і є її нижньою межею для виробника. При обчисленні собівартості продукції важливе значення має визначення складу витрат, які в неї включаються.

Планова калькуляція  розрахунок витрат на виробництво i реалiзацiю одиницi продукцiї, зроблений по калькуляцiйним статтям витрат. При цьому прямi витрати обчислюються безпосередньо на калькуляцiйну одиницю виробу згiдно з нормами витрат i цiнами. На непрямi витрати спочатку складається кошторис на певний перiод, пiсля чого витрати розподiляються мiж рiзними виробами згiдно з встановленою методикою.



Сп = М+ЗПо+ЗПд+Всс+Воб+Цв+Зз+Пв+Вп, (36)



де Сп  повна собiвартiсть.

М  затрати на основні, допоміжні комплектуючi вироби.

ЗПо  основна заробiтна плата виробничих робiтникiв.

ЗПд  додаткова заробiтна плата.

Всс  вiдрахування на соцiальні потреби.

Воб  витрати на утримання i експлуатацію обладнання.

Цв  цеховi витрати.

Пв  позавиробничi витрати.

Вп  витрати на освоювання i пiдготовку виробництва.

Зз загально заводськi витрати.

При розрахунку потреби в сировині, матеріалах, комплектуючих, кількість і вартість виявляють на основі норм витрат кожного виду матеріалів і діючих цін.

При розрахунку вартості матеріалів і комплектуючих треба врахувати транспортно-заготівельні витрати, які складають 2-4% вартості закупних матеріалів, виробів і напівфабрикатів. Дані для розрахунку приведені в таблиці 16.



Таблиця 16 – Розрахунок витрат і вартості матеріалів і комплектуючих.

Назва матеріалів напівфабрикатів

Одиниця вимірюван-ня

Норма витрат на прилад

Ціна за одиницю вимірювання, грн

Сума на прилад, грн

Мiкросхеми:

К574УД1Б 

К155ЛА3

К155АГ3

К142ЕН8Б



шт.

шт.

шт.

шт.



2

2

1

1



0,8

0,3

0,4

0,8



1,6

0,6

0,4

0,8

Транзистори: КТ603Б 

КТ315Г

КП303А 

МП16А

КТ816Г



шт.

шт.

шт.

шт.

шт.



4

1

1

1

1



0,45

0,2

0,85

0,15

0,35



1,8

0,2

0,85

0,15

0,35

Діоди: 

КД522Б 

КД106А 

KЦ402A



шт.

шт.

шт.



2

4

1



0,12

0,48

0,45



0,24

1,92

0,45

Резистори:

Р1-4-0,125

Р1-4-0,25

РП1-46

РП1-33



шт.

шт.

шт.

шт.



19

7

3

6



0,07

0,12

0,45

0,65



1,33

0,84

1,35

3,9

Конденсатори: К50-6 

К77-2 

КМ-6 

КД

шт.

шт.

шт.

шт.

4

8

5

1

0,15

0,3

0,45

0,20

0,6

2,4

2,25

0,2

Трансформатор Ш15х15



шт.



1



2



2

Плата

Корпус

шт.

шт.

1

1

1,2

2,3

1,2

2,3

Припой ПОС-61

Кг

0,1

2

0,2

Транспортно - заготiвельнi витрати









0,576

Сума на один прилад







28,83

ВСЬОГО сума на прилад, грн

29,406



Величина основної заробiтної плати встановлюється по величинi суми договiрних розцiнок з урахуванням премiй по кожнiй операцiї на дiльницi.

Розцiнка по кожнiй операцiї розраховується по формулi:



РЦi = tштiСт, (37)



де tштi  штучний час на операцiю(по кожному виду операцiї).

Ст  годинна тарифна ставка.

РЦ1 = 1,50,63 = 0,945 грн.

РЦ2 = 0,80,57 = 0,456 грн.

РЦ3 = 0,70,57 = 0,399 грн.

РЦ4 = 0,50,63 = 0,315 грн.

РЦ5 = 20,75 = 1,5 грн.

Основна заробiтна плата визначається по формулi:



ЗПо i = РЦi+Пр, (38)



де ЗПо i  основна заробiтна плата виробничих робiтникiв.

Пр  величина премiї.

Величина премiї визначається по формулi:

РЦi%Пр

Пр = , (39)

100



де %Пр  процент премiї.

Пр1 = 0,9450,30 = 0,2835 грн.

Пр2 = 0,4560,30 = 0,136 грн.

Пр3 = 0,3990,30 = 0,094 грн.

Пр4 = 0,3150,30 = 0,094 грн.

Пр5 = 1,50,30 = 0,45 грн.

Визначається основна заробiтна плата:

ЗПо1 = 0,945+0,2835 = 1,2285 грн.

ЗПо2 = 0,456+0,136 = 0,592 грн.

ЗПо3 = 0,399+0,119 = 0,518 грн.

ЗПо4 = 0,315+0,094 = 0,409 грн.

ЗПо5 = 1,5+0,45 = 1,95 грн.

Результати заносяться в таблицю 17.



Таблиця 17 – Зведена відомість заробітної плати, грн.

Найменування операції

Розряд

Трудоєм-

н ість

ГТС

Розцін-ка

Премія

Основна

Зарплата











%

гр



Встановлення радіоелементів

4

1,5

0,63

0,945

30

0,283

1,2285

Монтаж навісних елементів

3

0,8

0,57

0,456

30

0,13

0,592

Пайка елементів

3

0,7

0,57

0,399

30

0,119

0,518

Складання приладу

4

0,5

0,63

0,315

30

0,094

0,0403

Регулювання і настройка

5

2

0,75

1,5

30

0,45

1,95

Всього

4,697




Додаткова заробітна плата робітників складає 10% від загальної заробітної плати і приймається:



ЗПд = ЗПо0,1 = 4,6970,12 = 0,469 грн.; (40)



Додаткові відчислення на соціальні потреби складають 37,5 % від суми основної та додаткової заробітної плати основних робітників виробництва:



Всс = 0,375 (ЗПо + ЗПд) = 0,375(4,697+0,4697) = 2,454; (41)



Витрати на утримання та експлуатацію обладнання складають 75% від основної заробітної плати і приймаємо:



Воб = 0,75ЗПо = 0,754,69 = 3,5227 грн.; (42)



Цехові витрати складають 35 % від суми основної заробітної плати і витрат на утримання та експлуатацію обладнання:



Цв = 0,35(ЗПо+Воб) = 0,35(4,697+3,52) = 2,87 грн.; (43)



Цехова собівартість виробу  сума витрат на матеріали, основної заробітної плати, додаткової заробітної плати, відрахувань на соціальне страхування, експлуатацію і утримання обладнання та цехові витрати:



Сц = М+ЗПо+ЗПд+Всс+Воб+Цв; (44)



Сц = 29,406+4,697+0,4697+2,454+3,522+2,87 = 43,4187 грн;

Загальнозаводські витрати складають 37 % від суми основної заробітної плати і витрат на утримання і експлуатацію обладнання:




Зз = (ЗПо+Воб)0,37 =(4,607+3,5227) 0,37 = 3,041 грн.; (45)



Витрати на підготовку та освоєння виробництва складають 8 % від Сц і Зз:



Вп = 0,08(Сц+Зз) = 0,08(43,4187+3,041) = 3,716 грн.; (46) 



Виробнича собівартість визначається сумою цехової собівартості, загальнозаводських відрахувань і витрат на підготовку виробництва:



Спр = Сц + Зз + Вп; (47)



Спр = 43,4187+3,041+3,716 = 50,1757; 

Розраховується величина позавиробничих витрат, які складають 2 % від Спр:



Пв = Спр0,02 = 50,17570,02 = 1,003514; (48)



Повну собівартість приладу визначаємо по формулі:



Сп = Спр + Пв = 50,1757+1,003514 = 51,17921 грн.; (49)



Таблиця 18 – Калькуляція собівартості приладу.

N

Назва статей витрат

Сума, грн

1

Основні комплектуючі та додаткові матеріали

28,83

2

Транспортно-заготівельні витрати

0,036

3

Основна заробітня плата

4,687

4

Додаткова зарплата виробничих робочих

0,4697

5

Відчислення на соціальні потреби

2,454

6

Витрати на утримання та експлуатацію обладнання

3,5227

7

Цехові витрати

2,87

8

Вихідна цехова собівартість

43,4187

9

Загальнозаводські витрати

3,041

10

Витрати на підготовку та освоєння виробництва

3,716

11

Виробнича собівартість

50,1757

12

Позавиробничі витрати

1,003

ІТОГО повна собівартість

51,17921



Визначаємо оптову ціну приладу за такою формулою:



Оц = Сп + Спр, (50)



де Оц - оптова ціна приладу, грн;

Сп - повна собівартість приладу, грн;

р - коефіцієнт, який враховує прибуток, р=0,25.

Оц = 51,17921+51,179210,25 = 63,97401 гpн.






6. Заходи по охороні праці і техніці безпеки



6.1 Заходи по охороні праці і техніці безпеки при роботі по настроєнню та регулюванню функціонального генератору



Для запобігання випадків електротравматизму необхідно виконувати “Правила техніки безпеки і виробничої санітарії в електронній промисловості”. В приміщеннях з струмопровідними підлогами робочі місця регулювальників повинні бути забезпечені ізолюючими підставками і гумовими діелектричними килимками, що задовольняють діючим “Правилам користування і випробування захисних засобів, які використовуються в електроустановках”.

Для забезпечення безпечних умов роботи є своєчасне навчання персоналу і проведення періодичного контролю знань. Робітники, при вступі на роботу, повинні бути проінструктовані по техніці безпеки і виробничої санітарії в об`ємі, необхідному для виконання робіт. До початку роботи весь обслуговуючий електровимірювальні установки персонал повинен добре вивчити експлуатаційні і технологічні інструкції по техніці безпеки і виробничої санітарії, які відображають особливості роботи, що виконується. Після цього робітник зобов`язаний на робочому місті вивчити прийоми безпечного виконання вимірювальних операцій. Перевіряти знання робітників необхідно перед допуском до самостійної роботи, а потім кожен рік. Крім того не рідше одного разу на 3 місяці всі робітники повинні проходити інструктаж по безпечним методам проведення вимірювань.

До настроювання і регулювання апаратури допускаються робітники, які пройшли медогляд і досягнули 18-річного віку, пройшли інструктаж на робочому місці і мають посвідчення про перевірку знань правил техніки безпеки, інструкцій і правил технічної експлуатації.

Регулювальник радіоапаратури повинен виконувати тільки ту роботу, яку доручив керівник групи. В бригаді повинно знаходитись не менше двох чоловік. Регулювальник радіоапаратури зобов`язаний тримати робоче місце в чистоті і порядку.

Перед початком роботи необхідно привести в порядок спец. одяг. Підготувати робоче місце:

 перевірити справність інструменту, впевнитись в надійності ізоляції ручок інструмента;

 провірити наявність, справність ізоляційного килимка і заземлення;

 не загромаджувати робоче місце зайвими приладами та іншими власними деталями;

 ознайомитись з технологічною документацією і правилами настроювальної апаратури (обладнання);

 перевірити монтаж обладнання, що настроюється. 

Під час роботи необхідно розташувати на робочому місці обладнання, що настроюється та контрольно-вимірювальні прилади таким чином, щоб забезпечувались: вільний доступ до ручок керування, до електрощита і зручність читання шкал приладів.

Заземлити чи занулити металеві корпуси обладнання, що настроюється і контрольно-вимірювальних приладів. Огляд зовнішнього стану вузлів і елементів обладнання, перевірка виконання (стану) його монтажу візуально за допомогою приладів (наприклад типу “Авометр”), усунення виявлених дефектів проводити при повністю відімкненому від електромережі і індивідуальних джерел живлення обладнанні.

При регулюванні радіоапаратури під напругою, слідкувати за тим, щоб не вразити себе і оточуючих електричним струмом і використовувати для цього засоби захисту  діелектричні рукавиці і килимки. Якщо при регулюванні радіоапаратури виникає небезпека випадкового доторкання до струмоведучих частин, її необхідно на цей час вимкнути.

При заміні конденсаторів, особливо електролітичних, їх попередньо необхідно розрядити через опір.

Вимірювальні прилади при вимірюванні електричних величин забороняється тримати в руках, або на колінах. Вони повинні знаходитись на спеціальних підставках, або на столі регулювальника.

Забороняється користуватися приладами і захисними засобами з простроченим строком випробування. Несправні прилади необхідно негайно здати майстру для ремонту і випробування.

Дроти вимірювальних приладів повинні мати спеціальні затискачі, щупи. Вмикати електричні установки, вимірювальні прилади і т.д. тільки в ту мережу живлення, для якої вони призначені.

Щоб запобігти враженню електричним струмом, необхідно бачити сигнал (індикаторна лампа, таблиця) про вмикання напруги, не пробувати наявність напруги пальцем або викруткою; не працювати з несправним блокуванням, не відмикати елементи, що блокують; відкриті струмоведучі дроти і монтаж повинні бути добре видні; не залишати ввімкнену апаратуру більше чим на той час, який необхідний для регулювання і настроювання.

Залишаючи робоче місце, потрібно вимкнути апаратуру і обладнання. Не робити перепайок на ввімкненій апаратурі: можливий пробій паяльника і травмування регулювальника, а також пошкодження апаратури. Необхідно тримати руки завжди сухими, при регулюванні на ввімкненій апаратурі, операції настроювання здійснювати однією рукою. Вмикати і вимикати напругу потрібно вимикачем, розташованим на пультах і панелях керування. Заземляти корпуса переносних вимірювальних приладів до вмикання обладнання, від`єднувати дріт захисного заземлення при відключенні приладів в останню чергу.

По закінченні роботи необхідно вимкнути живлення; доповісти керівнику групи про закінчення роботи; привести в порядок робоче місце; скласти в певне місце інструмент і пристосування. 






6.2 Розрахунок освітленості робочого місця



Для розрахунку освітленості дільниці необхідні слідуючи данні:

довжина дільниці А=10 м

ширина дільниці В=5 м

висота приміщення Н=4,5 м.

Розрахунок проводиться у такій послідовності:

Визначається розрахункова висота по формулі:



h = H - hp; (50)



де hp – висота стола, на якому проводиться регулювальні роботи.

Приймається hp = 1 м, тоді h = 4,5-1=3,5 м;

Визначається індекс приміщення по формулі:



J = AB/ h (A+B); (51)



J = 105/ 3,5(10+5) = 0,95.

Коефіцієнт нерівномірності освітлення приймається рівним: Z=1,2.

Коефіцієнт використання світлового потоку приймається рівним: r = 0,5.

Нормоване освітлення дорівнює Е = 300 лк.

При розрахунку люмінесцентного освітлення світловий потік вибраної лампи Фл відомий (для лампи 40 Фл = 2340 лк). Вибирається кількість ламп у світильнику n =2.

Визначається необхідна кількість світильників:



N = EКзSZ /(nФлr), (52)



де n  кількість ламп N = у світильнику;

S  площина дільниці;

r  коефіцієнт використання світлового потоку;

Z  коефіцієнт нерівномірності освітлення;

Фл  світловий потік;

Кз  коефіцієнт запасу (приймається 1,6).

N = 3001,6501,2/(223400,5) = 12 шт.

Графічне умовне зображення розташування робочих місць на дільниці збирання генераторів показано на рисунку 11.





1

2



3



4



5



6



7	



8



9



10



11



12



Рисунок – 11. Графічне умовне зображення розташування робочих місць на дільниці збирання генераторів.






Висновки



Виконавши дану дипломну роботу можна зробити такі висновки:

Більшість активних елементів схеми - інтегральні мікросхеми. Задаючий генератор побудований на мікросхемі ОП (К574УД1Б), яка має добрий діапазон частот, що генеруються та велику швидкість наростання вихідної напруги. Компаратор побудований на мікросхемі типу К155ЛА3. Її основна перевага - малий час затримки.

Формувач напруги синусоїдальної форми побудований на польовому транзисторі типу КП303А. Це дозволяє одержати синусоїдальний сигнал з досить малими нелінійними спотвореннями.

Розширити можливості даного функціонального генератора дозволило введення в схему приладу регулятора амплітуди сигналу генерації. Також доцільним було введення каскаду, який дає одиночні імпульси з регулюванням їх тривалості.

Враховуючи особливості живлення вибраних каскадів, використовується двуполярне джерело живлення. Для підвищення стабілізації живлення і зменшення габаритів приладу використані два стабілізатори типу КР142ЕН8Б та КР142ЕН8Б (-).

Монтаж радіоелементів виконаний на односторонньому фольгованому склотекстоліті розмірами 150 х 100. Галетні перемикачі кріпляться до стінок приладу.

Розроблений функціональний генератор має технічні характеристики, що відповідають ТЗ, невелику масу і розміри та порівняно просту настройку та ремонт.