Проектирование регулятора мощности ТЭНа на микросхемах 15.02.07

ТЛ

ТЗ

Оглавление

Введение	4
1 Аналитическая часть	6
1.1 Принцип действия тиристора	6
1.2 Включение тиристора	8
1.3 Общие сведения о регуляторах мощности	13
1.4 Регуляторы на тиристорах	16
1.5 Регуляторы на симисторах	19
2 Проектная часть	22
2.1 Разработка функциональной схемы	22
2.2 Выбор схемного решения регулятора мощности	23
2.3 Описание работы электрической схемы	32
2.4 Выбор элементной базы	35
2.5 Разработка основных требований по настройке	48
3 Технико-экономическое обоснование разработки	49
3.1 Расчет сметы затрат на опытно-конструкторские работы	49
3.2 Расчет затрат на изготовление опытного образца	53
3.3 Расчёт экономической эффективности проектируемого устройства	56
4 Охрана труда и эргономика	60
4.1 Требования по охране труда для слесаря контрольно-измерительных приборов и автоматики	60
Заключение	71
Список использованных источников	72

Введение

Применение современной схемотехники с использованием простых оригинальных решений на традиционной элементной базе и на новых малогабаритных микросхемах позволяет изготовить компактные и удобные в эксплуатации регуляторы большой мощности.

Электронные регуляторы мощности нагрузки в настоящее время широко используются в промышленности и быту для плавного регулирования скорости вращения электродвигателей, температуры нагревательных приборов, интенсивности освещения помещений электрическими лампами, установки необходимого сварочного тока, регулировки зарядного тока аккумуляторных батарей и т.п.

Раньше для этого использовались громоздкие трансформаторы и автотрансформаторы со ступенчатым или плавным переключением витков их обмоток, работающих на нагрузку.

Электронные регуляторы более компактны, удобны в эксплуатации и имеют малый вес при значительно большей мощности.

В основном, исполнительными элементами электронных регуляторов мощности переменного тока являются: тиристор, симистор и оптотиристор, управление последним осуществляется через встроенную в него оптопару, устраняющую гальваническую связь между схемой управления и питающей электросетью.

Преимуществом тиристоров является высокая надежность, малые токи управления, большие токи в силовых цепях, небольшая стоимость самого тиристора.

Применение тиристоров в таких устройствах, как регуляторы мощности и управляемые выпрямители, позволяет получать большие токи в нагрузке при незначительной мощности, затрачиваемой в цепи управления тиристора, а также делают эти устройства более надежными, компактными и экономичными в использовании. В некоторых случаях снижается и себестоимость регулятора мощности, в результате отсутствия трансформатора с медной обмоткой.

Это послужило основанием для выбора темы дипломного проекта, целью которого является проектирование регулятора мощности ТЭНа на микросхемах.

Задачи, которые при этом были решены, следующие:

-рассмотрены вопросы принципа действия , включения тиристоров;

-представлены сведения о регуляторах мощности на тиристорах и симисторах;

-разработана функциональная схема регулятора мощности;

-осуществлен выбор схемного решения регулятора мощности;

-разработана электрическая схема регулятора и представлено ее описание работы;

-осуществлен выбор элементной базы;

-разработаны основные требования по настройке регулятора;

-осуществлен расчет эффективности проекта;

-представлены требования по охране труда слесаря КИП и А.

1 Аналитическая часть

1.1 Принцип действия тиристора

Тиристор является силовым электронным не полностью управляемым ключом. Поэтому иногда в технической литературе его называют однооперационным тиристором, который может сигналом управления переводиться только в проводящее состояние, т. е. включаться. Для его выключения (при работе на постоянном токе) необходимо принимать специальные меры, обеспечивающие спадание прямого тока до нуля.

Тиристорный ключ может проводить ток только в одном направлении, а в закрытом состоянии способен выдержать как прямое, так и обратное напряжение.

Триодный тиристор имеет четырехслойную p₁-n₁-p₂-n₂-структуру с тремя выводами: анод (A), катод (К) и управляющие электроды(1 и 2), что отражено на рисунке 1.1.

Вольт-амперная характеристика диодного тиристора, приведенная на рисунке 1.2, имеет несколько различных участков. Прямое смещение тиристора соответствует положительному напряжению VG, подаваемому на первый p1-эмиттер тиристора.

Участок характеристики между точками 1 и 2 соответствует закрытому состоянию с высоким сопротивлением. В этом случае основная часть напряжения VG падает на коллекторном переходе П2, который в смещен в обратном направлении. Эмиттерные переходы П1 и П2 включены в прямом направлении. Первый участок ВАХ тиристора аналогичен обратной ветви ВАХ p-n перехода.

При достижении напряжения VG, называемого напряжением включения Uвкл, или тока J, называемого током включения Jвкл, ВАХ тиристора переходит на участок между точками 3 и 4, соответствующий открытому состоянию (низкое сопротивление). Между точками 2 и 3 находится переходный участок характеристики с отрицательным дифференциальным сопротивлением, не наблюдаемый на статических ВАХ тиристора.

Рисунок 1.1 - Схема (а), приборная реализация (б) и характеристики (в) триодного тиристора

Вольтамперная характеристика тиристора представлена на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2 - Вольтамперная характеристика тиристора

1.2 Включения тиристоров

1.2.1 Тиристор в цепи постоянного тока

Включение обычного тиристора осуществляется подачей импульса тока в цепь управления положительной, относительно катода, полярности.

На длительность переходного процесса при включении значительное влияние оказывают характер нагрузки (активный, индуктивный и пр.), амплитуда и скорость нарастания импульса тока управления iG , температура полупроводниковой структуры тиристора, приложенное напряжение и ток нагрузки. В цепи, содержащей тиристор, не должно возникать недопустимых значений скорости нарастания прямого напряжения duAC/dt, при которых может произойти самопроизвольное включение тиристора при отсутствии сигнала управления iG и скорости нарастания тока diA/dt. В то же время крутизна сигнала управления должна быть высокой.

Среди способов выключения тиристоров принято различать естественное выключение (или естественную коммутацию) и принудительное (или искусственную коммутацию). Естественная коммутация происходит при работе тиристоров в цепях переменного тока в момент спадания тока до нуля.

Способы принудительной коммутации весьма разнообразны. Наиболее характерны из них следующие: подключение предварительно заряженного конденсатора С ключом (рисунок 1.3а); подключение LC-цепи с предварительно заряженным конденсатором CK (рисунок 1.3б); использование колебательного характера переходного процесса в цепи нагрузки (рисунок 1.3в).

а б в

Рисунок 1.3 - Способы искусственной коммутации тиристоров: а) – посредством заряженного конденсатора С; б) – посредством колебательного разряда LC-контура; в) – за счёт колебательного характера нагрузки

При коммутации по схеме на рисунка 1.3а подключение коммутирующего конденсатора с обратной полярностью, например другим вспомогательным тиристором, вызовет его разряд на проводящий основной тиристор. Так как разрядный ток конденсатора направлен встречно прямому току тиристора, последний снижается до нуля и тиристор выключится.

В схеме на рисунке 1.3б подключение LC-контура вызывает колебательный разряд коммутирующего конденсатора Ск. При этом в начале разрядный ток протекает через тиристор встречно его прямому току, когда они становятся равными, тиристор выключается. Далее ток LC-контура переходит из тиристора VS в диод VD. Пока через диод VD протекает ток контура, к тиристору VS будет приложено обратное напряжение, равное падению напряжения на открытом диоде.

В схеме на рисунке 1. 3в включение тиристора VS на комплексную RLC-нагрузку вызовет переходный процесс. При определенных параметрах нагрузки этот процесс может иметь колебательный характер с изменением полярности тока нагрузки iн. В этом случае после выключения тиристора VS происходит включение диода VD, который начинает проводить ток противоположной полярности. Иногда этот способ коммутации называется квазиестественным, так как он связан с изменением полярности тока нагрузки.

1.2.2 Тиристор в цепи переменного тока

При включении тиристора в цепь переменного тока возможно осуществление следующих операций:

-включение и отключение электрической цепи с активной и активно-реактивной нагрузкой;

-изменение среднего и действующего значений тока через нагрузку за счёт того, что имеется возможность регулировать момент подачи сигнала управления.

Так как тиристорный ключ способен проводить электрический ток только в одном направлении, то для использования тиристоров на переменном токе применяется их встречно-параллельное включение (рисунок 1.4а).

Рисунок 1.4 - Встречно-параллельное включение тиристоров (а) и форма тока при активной нагрузке (б)

Среднее и действующее значения тока варьируются за счёт изменения момента подачи на тиристоры VS1 и VS2 открывающих сигналов, т.е. за счёт изменения угла и (рисунок 1.4б). Значения этого угла для тиристоров VS1 и VS2 при регулировании изменяется одновременно при помощи системы управления. Угол называется углом управления или углом отпирания тиристора.

Наиболее широкое применение в силовых электронных аппаратах получили фазовое (рисунок 1.5а,б) и широтно-импульсное управление тиристорами (рисунок 1.5в).

При фазовом методе управления тиристором с принудительной коммутацией регулирование тока нагрузки возможно как за счёт изменения угла α, так и угла θ. Искусственная коммутация осуществляется с помощью специальных узлов или при использовании полностью управляемых (запираемых) тиристоров.

Рисунок 1.5 - Вид напряжения на нагрузке при: а) – фазовом управлении тиристором; б) – фазовом управлении тиристором с принудительной коммутацией; в) – широтно-импульсном управлении тиристором

При широтно-импульсном управлении (широтно-импульсной модуляции – ШИМ) в течение времени Т_ОТКР на тиристоры подан управляющий сигнал, они открыты и к нагрузке приложено напряжение Uн. В течение времени Т_ЗАКР управляющий сигнал отсутствует и тиристоры находятся в непроводящем состоянии. Действующее значение тока в нагрузке [1]

I = I_НМ [Т_ОТКР / (Т_{ОТКР +} Т_ЗАКР)] (1.1)

Где Iн.м. – ток нагрузки при Тзакр = 0.

Кривая тока в нагрузке при фазовом управлении тиристорами несинусоидальна, что вызывает искажение формы напряжения питающей сети и нарушения в работе потребителей, чувствительных к высокочастотным помехам – возникает так называемая электромагнитная несовместимость.

1.3 Общие сведения о регуляторах мощности

Регулирование мощности элементами такими, как тиристоры, симисторы и оптотиристоры, основано на изменении фазы включения их в каждой полуволне синусоидального напряжения схемой управления.

В результате этого на нагрузке форма напряжения представляет собой «обрезки» полуволн синусоиды с крутыми фронтами (рисунок 1.6). При этом форма напряжения на самом регуляторе мощности имеет вид, показанный на рисунке 1.7.

Такая форма сигнала имеет широкий спектр гармоник, которые, распространяясь по электропроводке, могут создавать помехи электронным устройствам: телевизорам, компьютерам, звуковоспроизводящей аппаратуре и т.п. В связи с этим на сетевых входах таких регуляторов мощности устанавливаются RC- или RLC-фильтры.

Рисунок 1.6 –Форма напряжения на выходе симистора

На практике все выпускаемые сейчас электронные бытовые устройства и компьютеры имеют свои встроенные сетевые фильтры, благодаря которым помехи регуляторов мощности могут не влиять на работу указанных электронных устройств.

Рисунок 1.7 – Форма напряжения на регуляторе мощности

Эти регуляторы мощности могут создавать помехи электронной аппаратуре на сравнительно удаленном расстоянии.

Практические исследования распространения помех по электропроводке с помощью осциллографа показали, что при регулировании мощности нагрузки до 2 кВт достаточно RC-фильтра, что подтверждается схемами промышленных изделий.

Для регуляторов большей мощности необходимо после RC-фильтра подключить LC-фильтр (рисунок 1.8).

Рисунок 1.8 – Схема электрическая LC-фильтра

Такой сетевой фильтр типа РТ-4 УХЛ4.2 220В-1 Р30 применяется в промышленном регуляторе мощности до 4. Каждая катушка L1, L2 содержит 90 витков провода ПЭВ-2 диаметром 1,5 мм, намотанного в два слоя на каркасе, внутри которого размещен ферритовый сердечник с магнитной проницаемостью Ф600 диаметром 8 мм. Индуктивность каждой катушки равна 0,25 мГн.

Регуляторы мощности без фильтров могут использоваться в индивидуальных подсобных помещениях, дачах и т.п., то есть вдали от основных приборов и оборудования..

Если регулятор мощности является отдельным изделием и предназначен для подключения нагрузок разной мощности, пользователям важно знать, что при одном и том же положении ручки регулятора на разных нагрузках будет разное напряжение.

По этой причине перед подключением нагрузки регулятор мощности необходимо устанавливать в нулевое положение. При необходимости контролировать напряжение на нагрузке можно отдельным или встроенным вольтметром.

В электротехнических журналах приведено множество различных схем электронных регуляторов мощности нагрузки с практически одинаковыми функциями, но есть и другие схемные решения, например регуляторы, не создающие помех.

Эти регуляторы выдают пачки синусоидальных токов, длительностью которых регулируется мощность в нагрузке.

Схемы таких регуляторов относительно сложны и могут применяться в каких-то особых случаях.

Применение подобных регуляторов в промышленности не встречалось. Подавляющее большинство регуляторов мощности построены по принципу фазового регулирования тока в нагрузке.

Основное различие - схемы управления тиристорами и симисторами. Силовая часть представляет собой практически три варианта: тиристор в диагонали диодного моста, два встречно-параллельных тиристора и симистор.

Схемы управления представляют собой различные варианты на транзисторах, микросхемах, динисторах, газоразрядных приборах, однопереходных транзисторах и т.п., часть которых приведена в [ 1—6]. Такие схемы содержат много деталей, относительно сложны в изготовлении и наладке.

1.4 Регуляторы на тиристорах

Самым простым и широко используемым регулятором мощности является регулятор на тиристоре, включенном в диагональ диодного моста и с простой схемой управления (рисунок 1.9).

 Принцип работы этого регулятора очень простой пока конденсатор С2 заряжается через R2 и R4, тиристор заперт, при достижении на С2 напряжения отпирания тиристор открывается и пропускает ток в нагрузку, а С2 быстро разряжается через низкое сопротивление открытого тиристора.

Рисунок 1.9 - Регулятор мощности на тиристоре

При переходе синусоидального напряжения сети через ноль тиристор запирается и ждет нового повышения напряжения на С2. Чем больше времени заряжается С2, тем меньше времени тиристор находится в открытом состоянии и меньше ток в нагрузке. Чем меньше величина R4, тем быстрее заряжается С2 и больше ток пропускается в нагрузку.

Достоинством этой схемы является то, что независимо от параметров исправного тиристора положительные и отрицательные импульсы тока в нагрузке всегда симметричны, а также наличие только одного тиристора, которые при их появлении были дефицитом.

Недостатком является наличие четырех мощных диодов, что вместе с тиристором и охладителями существенно увеличивает габариты регулятора. Более компактными и в два раза более мощными являются регуляторы мощности на включенных встречно-параллельно тиристорах. На двух тиристорах КУ202Н с простой схемой управления получается регулятор мощности нагрузки до 4 кВт.

Принципиальная схема такого регулятора с сетевым фильтром показана на рисунке 1.10.

Недостатком таких схем является асимметрия положительных и отрицательных импульсов тока в нагрузке при разбросе параметров тиристоров.

Рисунок 1.10-Схема регулятора с встречно-параллельным включением тиристоров

Асимметрия проявляется в начальной стадии открывания тиристоров. Для нагревательных приборов и электроинструмента с коллекторными двигателями эта асимметрия практической роли не играет, а осветительные приборы при уменьшении их яркости начинают мигать, так как импульсы какой-то полярности при этом вообще исчезают.

Для устранения этого недостатка необходимо подбирать тиристоры с идентичными параметрами по току открывания и току удержания тиристоров от технологического источника постоянного тока на соответствующей нагрузке или путем подбора второго тиристора по отсутствию мигания лампы при минимальном накале спирали.

Одной из разновидностей тиристоров являются оптотиристоры, для управления которыми при встречно-параллельном включении может быть применен принцип управления схемы с разделением положительных и отрицательных управляющих импульсов с помощью диодов или динисторов.

Практическая принципиальная схема такого регулятора мощности нагрузки до 5 кВт показана на рисунке 1.11. 

Этот регулятор может быть использован для регулировки как сварочного тока, так и для регулировки режимов работы других мощных электрических устройств.

Регулятор мощности снабжен стрелочным индикатором напряжения на нагрузке, что повышает удобство при его эксплуатации.

Регулятор не имеет сетевого фильтра, но при необходимости в нем можно применить фильтр, схема которого показана на рисунке 1.8.

Рисунок 1.11-Схема регулятора мощности на оптотиристорах

1.5 Регуляторы на симисторах

Особый интерес представляют современные схемы регуляторов мощности на симисторах.

Традиционные схемы управления симисторами содержат относительно много деталей.

 Например,    микросхема КР1167КП1Б выдает на управляющий электрод симистора управляющие импульсы, показанные на осциллограмме (рисунок 1.12).  Этот регулятор мощности без теплоотвода для VS1 может работать на нагрузку до 200 Вт, а с радиатором площадью не менее 100 см² - до 2 кВт.

Рисунок 1.12-Управляющие импульсы для симистора

Упрощенная схема регулятора с этой микросхемой показана на рисунке 1.13.

 При использовании исправных деталей эти схемы не требуют наладки.

Рисунок 1.13-Схема регулятора мощности на симисторах

В заключение следует отметить, что регуляторы мощности нагрузки, собранные по схемам рисунка 1.10 и рисунка 1.13, испытанные длительной эксплуатацией, наиболее оптимальны в части надежности, компактности, простоты деталей, монтажа и наладки.

С небольшими разбросами параметров тиристоров и асимметричностью параметров симисторов эти регуляторы могут работать на все типы нагрузок соответствующей мощности, кроме осветительных приборов. Отклонение номиналов резисторов и конденсаторов от указанных в схемах на 10...20% на работу регуляторов не влияют.

Приведенные схемы управления могут работать и с более мощными тиристорами и симисторами в регуляторах мощности нагрузок до 5 кВт. Регулятор мощности по схеме рисунка 1.14 рекомендуют применять для осветительных приборов мощностью до 100 Вт без теплоотвода.

Рисунок 1.14 – Упрощенная схема регулятора мощности на симисторе

Таким образом, существенный недостаток традиционных тринисторных регуляторов мощности — генерация значительных помех в моменты включения тринисторов. Распространяясь через электросеть, помехи вызывают неустойчивость работы электронных часов, электронно-вычислительных машин, мешают нормальной работе многих других устройств и приборов, в том числе не имеющих гальванической связи с электросетью.

Для борьбы с помехами часто применяют LС- фильтры, снижающие скорость увеличения тока после открывания тринистора, однако, они увеличивают габариты и усложняют конструкцию регулятора.

Другой, более перспективный способ борьбы с помехами — коммутация тринисторов в момент перехода сетевого напряжения через нуль.

2 Проектная часть

2.1Разработка функциональной схемы

Функциональная схема регулятора мощности представлена на рисунке 2.1.

Рисунок 2.1- Функциональная схема регулятора мощности

Устройство предназначено для ручного и автоматического регулирования мощности в нагрузке, обладающей большой инерционностью, -нагревательном элементе, мощном электродвигателе и т п .

В устройстве использован способ регулировки, основанный на изменении числа полных полупериодов питающего напряжения, подаваемых в нагрузку. Включение и выключение нагрузки в этом случае происходит в моменты, когда питающее напряжение принимает близкие к нулю значения, благодаря чему значительно уменьшаются импульсные помехи, характерные для распространённых фазовых регуляторов.

В нём использован формирователь ступенчатого напряжения на цифровых микросхемах и компаратор на ОУ, что обеспечивает устойчивую работу устройства широком интервале температур окружающей среды. Кроме этого, выбранное схемотехническое решение даёт возможность варьировать крутизну регулирования в больших пределах, позволяя устанавливать желаемую характеристику изменения мощности нагрузки при различных типах датчиков.

Для гальванической развязки блока управления от питающей сети использован оптотиристор.

В регулятор мощности введен шестизарядный двоичный делитель частоты на микросхемах и и выходной усилитель тока на транзисторе.

Тиристор включается в диагональ диодного моста выпрямителя, в цепь которого подключается электрический ТЭН.

2.2 Выбор схемного решения регулятора мощности

2.2.1 Схемотехника формирователей прямоугольных импульсов

Формирователи прямоугольных импульсов создают их из синусоидальных изменений напряжений или импульсов другой формы. В частности, прямоугольные импульсы могут быть сформированы из одиночных коротких импульсов треугольной или трапециевидной форм, из импульсов колоколообразной или экспоненциальной форм и переменных напряжений произвольной формы.

Во многих случаях возникает задача формирования прямоугольных импульсов из переменных напряжений синусоидальной формы. Для этой цели можно использовать диодную схему ограничения напряжения сверху и снизу с последующим применением ждущего мультивибратора или другого формирователя прямоугольных импульсов. Наиболее простой схемой, непосредственно формирующей прямоугольные импульсы из синусоидального напряжения, является генератор импульсов напряжения на транзисторном ключевом каскаде, (рисунок 2.2, а). Для биполярных транзисторов в этом каскаде номиналы сопротивлений примерно следующие: R1= 10 кОм, R2= 3,3 кОм.

Рисунок 2.2 - генератор импульсов напряжения на транзисторном ключевом каскаде

В такой схеме используются нелинейные свойства работы транзистора в режимах отсечки и насыщения. На ее выходе формируется последовательность практически прямоугольных импульсов при поступлении на вход синусоидального напряжения U_ВХ.

Недостатками такого формирователя являются относительно пологие фронты и срезы импульсов в последовательности и довольно большое входное напряжение (20... 30 В). Транзистор не имеет базового напряжения смещения, поэтому при отсутствии напряжения на входе он закрыт.

При поступлении положительного полупериода входного сигнала транзистор полностью открывается и переходит в режим насыщения. При этом напряжение на его выходе падает до нуля.

В течение отрицательного полупериода входного сигнала транзистор полностью закрыт и находится в режиме отсечки, при котором напряжение на его выходе равно напряжению питания.

На рисунке 2.3,а приведена схема ключа на биполярном транзисторе. Входная (управляющая) цепь отделена от выходной (управляемой) цепи. Ключ мало отличается от усилителя, выполненного по схеме с общим эмиттером. Однако транзистор работает включевом режиме, характеризуемом двумя состояниями.

Первое состояние определяется точкой А1 на выходных характеристиках транзистора; его называют режимом отсечки. В режиме отсечки ток базы I_Б=0, коллекторный ток I_К1 равен начальному коллекторному току, а коллекторное напряжение Uн=U_К1≈Eк (рисунок 2.2,б). Режим отсечки реализуется при отрицательных потенциалах базы.

Рисунок 2.2- Схема - а и характеристики режима работы - б ключа на биполярном транзисторе

Второе состояние определяется точкой А2 и называется режимом насыщения. Он реализуется при положительных потенциалах базы. При этом ток базы определяется в основном сопротивлением резистора R6 и I_Б2=U_ВХ / R6, поскольку сопротивление открытого эмиттерного перехода мало. Коллекторный переход также открыт, и ток коллектора I_К2≈E_К/R_К, а коллекторное напряжение U_К2≈0.

Из режима отсечки в режим насыщения транзистор переводится воздействием положительного входного напряжения. При этом повышению входного напряжения (потенциала базы) соответствует понижение входного напряжения (потенциала коллектора), и наоборот. Такой ключ называют инвертирующим (инвертором). В рассмотренном транзисторном ключе уровни выходного напряжения, соответствующие режимам отсечки и насыщения, стабильны и почти не зависят от температуры.

2.2.2 Схемотехника делителей частоты

Схемотехника построения делителей частоты на ТТЛ и КМОП практически ничем не отличается (единственным отличием может быть существование того или иного счетчика в каждой из серий). Таким образом приведенные схемы, могут быть использованы для построения делителей как на КМОП, так и на ТТЛ логике.

Проще и нагляднее всего реализовать делитель частоты с помощью счетных триггеров (D-триггеров). Именно такие триггеры являются основой для построения счетчиков. Они работают в широком диапазоне частот (от 0 до граничной частоты переключения элементов серии), достаточно помехоустойчивы, не требуют дополнительных навесных элементов и просты в повторении.

Еще один вариант – использование в качестве делителя JK-триггер. Поскольку такой триггер поистине универсальный, его несложно включить в счетном режиме.

Ниже представлено две схемы-делителя на 2. Один из них собран на счетном триггере (1 элемент микросхемы ТМ2), второй на JK-триггере (рисунок 2.3).

Рисунок 2.3 - Делитель на D и JK триггере

Соединив несколько делителей на 2 можно получить линейку с выходными частотами f/2, f/4, f/8, f/16 (выходы Q1, Q2, Q3, Q4 соответственно (рисунок 2.4).

Рисунок 2.4-К вопросу деления частоты

Поскольку в одном корпусе ТМ2 находится 2 D-триггера, то на одной микросхеме несложно собрать делитель частоты на 3 (рисунок 2.5).

Рисунок 2.5 – Делитель частоты на одной микросхеме

Для построения делителя на пять на JK-триггерах в схему придется добавить логический элемент 2И-НЕ (рисунок 2.6).

Рисунок 2.6 – Делитель частоты на JK-триггерах

Еще один корпус ТМ2 понадобится чтобы построить делитель частоты на десять (рисунок 2.7).

Рисунок 2.7 - Делитель частоты на десять

Для большего коэффициента деления удобнее использовать микросхемы счетчиков (рисунок 2.8):

Рисунок 2.8 – Делитель частоты на шестьдесят

Особый интерес представляет микросхема серии ТТЛ – К155ИЕ2. Состоит она из двух блоков — делителя на 2 (вход С1) и делителя на 5 (C2). При соединении выхода первого делителя (вывод 12) с входом второго, легко получить делитель на 10 (рисунок 2.9 а).

Еще один полезный узел микросхемы — 2 входа сброса, соединенных по «И» (выводы 2,3). Благодаря этому узлу и выводам выхода с каждого триггера счетчика (выводы 12,9,8,11) несложно собрать делитель с числом от 2 до 10 без использования дополнительных элементов. Для примера на рисунке 2.9 б изображен делитель на 6, а на рисунке 2.9 в – делитель на 8.

Рисунок 2.9 – Делитель частоты на микросхеме серии ТТЛ

2.2.3 Схемотехника компараторов

Компаратор сравнивает два напряжения и в зависимости от того на каком из входов оно выше, устанавливает на выходе плюс или минус напряжения питания. Также, можно сказать, что компаратор — это схема включения операционного усилителя ОУ без отрицательной обратной связи, обладающая большим коэффициентом усиления. Под отрицательной обратной связью понимают, соединение инвертирующего входа с выходом, напрямую или через электронный компонент, например, резистор, кондесатор или диод.

Усилитель (рисунок 2.10,а) имеет очень большой коэффициент усиления без обратной связи (A_OL 1000). То, что он усиливает, – это разность между двумя входами V₁ и V₂. Выходное напряжение равно

V₀ = A_OL•(V₂ – V₁) (2.1)

Из-за высокого коэффициента усиления для положительного или отрицательного насыщения выхода большого входного дифференциального сигнала (V₂ – V₁) не требуется. Например, при напряжении источника питания ±5 В и коэффициенте усиления без обратной связи, равном 100,000, выходное напряжение достигнет шины питания при дифференциальном входном сигнале с уровнем 5/100,000 = 50 мкВ или выше. Передаточная характеристика вход-выход изображена на рисунке 2.10,б.

Рисунок 2.10- Операционный усилитель в инвертирующем включении (а) и его передаточная характеристика вход-выход (б).

Истинный компаратор работает от одного источника питания, как правило, того же, который используется для цифровой логики. Выход через подтягивающий резистор подключен к шине питания . На входы компаратора поданы опорное напряжение VREF и сигнал VIN, уровень которого сравнивается с опорным уровнем. В качестве опорного и сигнального может использоваться любой из двух выходов компаратора. Обычно опорное напряжение постоянно, а входной сигнал изменяется. Компаратор может включаться в двух основных конфигурациях:

- Инвертирующая:

VIN подключается к инвертирующему входу усилителя (–), а VREF – к неинвертирующему (+) входу (Рисунок 2.11). Если VIN VREF, уровень выходного напряжения низкий. Если VIN

- Неинвертирующая:

(Подключение входов противоположное изображенному на рисунке 2.11). VIN подключается к неинвертирующему входу усилителя (+), а VREF – к инвертирующему (–). Если VIN VREF, уровень выходного напряжения высокий. Если VIN

На рисунке 2.11 показана инвертирующая схема с фиксированным постоянным опорным напряжением и сигналом треугольной формы (Рисунок 2.11в). Пока входное напряжение ниже порога, уровень выхода остается высоким (см. передаточную характеристику на рисунке 2.11б). Когда входной сигнал превысит порог, выход переключится в низкое состояние. Затем во время спада входного сигнала уровень выхода вновь станет высоким.

Рисунок 2.11 - Типичное включение инвертирующего компаратора (а),

его передаточная характеристика (б), а также сигналы на входе и выходе (в).

2.3 Описание работы электрической схемы

Регулятор мощности – его схема представлена на рисунке 2.12 – имеет следующие особенности. В нём использован формирователь ступенчатого напряжения на цифровых микросхемах и компаратор на ОУ, что обеспечивает устойчивую работу устройства широком интервале температур окружающей среды.

Кроме этого, выбранное схемотехническое решение даёт возможность варьировать крутизну регулирования в больших пределах, позволяя устанавливать желаемую характеристику изменения мощности нагрузки при различных типах датчиков.

Для гальванической развязки блока управления от питающей сети, с которой связан тринистор V16, использован оптрон U1. Он обладает сопротивление изоляции между светодиодом и фотодинистором более 10 Мом и допустимым напряжением между ними 500 В.

На сетевом трансформаторе Т1 предусмотрена отдельная обмотка питания управляющего электрода тринистора V16. Все это позволило уменьшить габариты и массу устройства увеличить надёжность и электробезопасность регулятора.

Регулятор состоит из формирователя импульсов удвоенной частоты напряжения питания, собранного на диодах V9, V10 и транзисторе V15, шестизарядного двоичного делителя частоты на микросхемах D1-D3, компаратора на микросхеме А1 и выходного усилителя тока на транзисторе V21, в цепь которого включён светодиод оптрона U1. Нагрузка R и тринистор V16 включенных сеть через диодный мост V17 – V20.

На коллекторе транзистора V15 формируются прямоугольные импульсы с большой скважностью, совпадющие с моментом перехода сетевого напряжения через нуль. Двоичный счётчик на микросхемах D1 – D3 преобразует число поступивших импульсов в шестиразрядной двоичный код.

Рисунок 2.12-Схема электрическая регулятора мощности ТЭНа на микросхемах

При этом переключение счётчика происходит в моменты, когда напряжение питающей сети близко к нулю (транзистор V15 закрывается). Резистивная матрица типа R – 2R на резисторах R15 – R26 преобразует код в напряжение. В результате на выходе преобразователя образуется ступенчато-возрастающее напряжение, имеющее 64 ступени и синхронизированное с напряжением сети.

Ступенчатое напряжение и напряжение с датчика (при ручном регулировании с движка резистора R10) подаются на входы ОУ А1. В момент, когда уровень ступенчатого напряжения превысит напряжение с датчика, выходное напряжение скачкообразно изменит полярность с отрицательной на положительную.

Транзистор V21 открывается и остаётся открытым до начала следующего цикла, когда ступенчатое напряжение вновь примет нулевое значение.

Существенно, что открывание транзистора происходит в момент переключения двоичного счётчика и таким образом, практически соответствует переходу питающего напряжения через нулевое значение.

При открывании транзистора V21 открывается динистор оптрона и вслед за ним мощный транзистор V16.

Через нагрузку R начинает протекать ток. Время протекания тока через нагрузку может изменятся в каждом цикле от одной до 64 ступеней в зависимости от положения движка резистора R10, как это показано на схеме – ручное регулирование, или делитель, состоящий из установочного резистора и терморезистора (или фоторезистора) при автоматическом регулировании. Крутизну регулирования устанавливают переменным резисторов R13, изменяющим амплитуду ступенчатого напряжения на неивертирующем входе компаратора. При этом на инвертирующем его входе изменяется интервал напряжения, в котором регулируется мощность в нагрузке. малым амплитудам соответствует более «жёсткая» характеристика (близкая к реальной).

Транзистор VT3 остается закрытым в каждом цикле работы устройства в течение примерно 130 мкС, что значительно меньше времени закрытого состояния тринистора VS1. Для того чтобы обеспечить включение тринистора VS1 в моменты, близкие к переходу сетевого напряжения через нуль, в цепь питания моста VD1-VD4 включен фазосдвигающий конденсатор С1. Он сдвигает ток в цепи управляющего перехода тринистора примерно на 60º по отношению к сетевому напряжению (при открытом динисторе оптрона U1), чем обеспечивается больший ток управления. В момент включения тринистора напряжение на нагрузке составляет примерно 0,5% от макимального.

Преобразователь код-напряжение может содержать и меньшее, чем шесть, и большее число разрядов. Для шестиразрядного преобразователя цикл регулирования составляет 0,01С×64 = 0,64С. При меньшем числе разрядов регулятор может быть использован для управления менее инерционными нагрузками (например, лампами накаливания), однако при этом уменьшается отношение максимальной мощности в нагрузке к минимальной. Для четырех разрядов это отношение равно шестнадцати, для пяти –тридцать два.

2.4 Выбор элементной базы

Сетевой трансформатор Т1 может быть любой, мощностью 10…20 Вт, с двумя вторичными обмотками – на 6,3 В(для питания микросхем) и 28…45 В (для питания цепи управления тринистора; в зависимости от напряжения этой обмотки подбирают резистор R6 ).

Выбираем трансфрматор типа ТА1-127/220-50 или ТА1-220-50.

Их электрические параметры показаны в таблице 2.1.

Таблица 2.1 - Электрические параметры трансформатора ТА1-127/220-50 и ТА1-220-50

Выводы обмоток	Напряжение, В	Допустимый ток, А
11-12	28	0,148
13-14	28	0,148
15-16	28	0,108
17-18	28	0,108
19-20	6	0,148
21-22	6	0,148

-Сердечник: ШЛ16х20

- Мощность: 15 Вт

•-Ток первичной обмотки: 0,16/0,09 А

•-Масса: 0,75 кг

Трансформаторы ТА1 на 220 В выпускаются начиная с 1979 г.(обозначаются как ТА1-220-50), они имеют одну первичную обмотку и такую же нумерацию выводов, как у трансформаторов на 127/220 В.

Электрические параметры, габаритные и установочные размеры, а также масса трансформаторов ТА1 на 220 В такие же, как у соответствующих трансформаторов ТА1 на 127/220 В.

Напряжение на отводах первичных обмоток трансформаторов ТА1 на 127/220 В:

- между выводами 1 и 2, 6 и 7 - 110 В;

- между выводами 2 и 3, 7 и 8 - 10 В;

- между выводами 3 и 4, 8 и 9 - 7 В;

- между выводами 4 и 5, 9 и 10 - 7 В.

При использовании трансформаторов ТА1-127/220 на 127 В необходимо:

-соединить выводы 1 и 6, 4 и 9, при этом первичные обмотки 1-6 и 4-9 соединяются параллельно;

- подать напряжение 127 В на выводы 1 и 4.

При использовании трансформаторов ТА1-127/220 на 220 В необходимо:

- соединить выводы 2 и 6;

-подать напряжение 220 В на выводы 1 и 8.

Электрическая принципиальная схема анодного трансформатора ТА1-127/220-50 показана на рисунке 2.13.

Рисунок 2.13 - Электрическая принципиальная схема анодного трансформатора ТА1-127/220-50

Электрическая принципиальная схема анодного трансформатора ТА1-220-50 представлена на рисунке 2.14.

Рисунок 2.14 - Электрическая принципиальная схема анодного трансформатора ТА1-220-50

В трансформаторах ТА1 возможно последовательное и параллельное согласное соединение вторичных обмоток. Последовательное включение различных вторичных обмоток позволяет подобрать необходимое выходное напряжение, параллельное - повысить мощность на выходных обмотках. При последовательном включении обмоток с разными допустимыми токами ток через обмотки не должен превышать минимально допустимого. Параллельное соединение допускается только для тех обмоток, напряжение на зажимах которых одинаковы.

Конструкция анодного трансформатора ТА1-127/220-50 и ТА1-220-50 показана на рисунке 2.15.

Рисунок 2.15 - Конструкция анодного трансформатора ТА1-127/220-50 и ТА1-220-50

Транистор VT3 выбираем типа 2N1141. Это сверхвысокочастотный транзистор структуры pnp .

Его электрические параметры представлены в таблице 2.2.

Таблица 2.2 - электрические параметры транзистора 2N1141

Pc max	Ucb max	Uce max	Ueb max	Ic max	Tj max, °C	Ft max	Cc tip	Hfe
300mW	35V	-	1V	100mA	100°C	350MHz	3	10MIN

Общий вид и цоколевка транзистора типа 2N1141 показана на рисунке 2.16.

Рисунок 2.16 – Общий вид и цоколевка транзистора 2N1141

Обозначение контактов:

Международное: C - коллектор, B - база, E - эмиттер.

Российское: К - коллектор, Б - база, Э - эмиттер.

Транзисторы VT1, VT2 - биполярные низкочастотные транзисторы структуры pnp типа AC128.

Его электрические параметры представлены в таблице 2.3.

Таблица 2.3 - электрические параметры транзистора AC128

Pc max	Ucb max	Uce max	Ueb max	Ic max	Tj max, °C	Ft max	Cc tip	Hfe
1W	32V	16V	10V	1A	100°C	1MHz	200	45/165

Общий вид и цоколевка транзистора типа AC128показана на рисунке 2.17.

Рисунок 2.16 – Общий вид и цоколевка транзистора AC128

Обозначение контактов:

Международное: C - коллектор, B - база, E - эмиттер.

Российское: К - коллектор, Б - база, Э - эмиттер.

В качестве компаратора выбираем счетверенный компаратор LM339N.

Согласно техническим характеристикам микросхема lm339n и ее стандартные схемы включения разработаны американской компании Texas Instrument(TI). Она представляет собой счетверенный компаратор напряжения. Он предназначен для создания функциональных генераторов. Широко применяется в устройствах автоматики и различной радиоэлектронной аппаратуре.

Микросхема с маркировкой LM339N выпускается в стандартной пластиковой упаковке для дырочного монтажа PDIP, и с LM339 для поверхностного – SOIC, SOP, SSOP. Такое обозначение на корпусе является основным отличием данных устройств, которые по электрическим параметрам полностью идентичны. Развернутая распиновка, с указанием назначения выводов, представлена на рисунке 2.17.

Максимальные параметры LM339(N) нельзя использовать в режиме линейного усиления как обычный ОУ. Наиболее частое применение в качестве электронного ключа, предъявляют ему немного другие требования. Одним из которых является высокое быстродействие.

Рисунок 2.17 - Распиновка компаратора LM339(N)

В основе работы каждого из 4 входящих в ее элементов лежит простейший операционный усилитель (ОУ), заточенный на функционирование в режиме переключателя с большой скоростью. Разберемся, как работает такой «переключатель». Вариант одной из схем применения компаратора, для наглядности и понимания процесса, представлен на рисунке 2.18.

Рисунок 2.18 – О работе «переключателя» на ОУ

У него есть два входа, обозначенные символами «+IN» и «-IN». На них подается разные по величине потенциалы, относительно «GND», которые устройство сравнивает и выдает сигнал на выход «Output». Питающее напряжение 12 В подано на контакты «VCC» и «GND». Если сравниваемое напряжение на «+IN» больше, чем на «-IN», относительно «Gnd», то на выходе «Output» появится положительный потенциал – «логическая единица». Через светодиод VD2 с ограничивающим резистором R1 на землю «GND» потечёт ток (IOUT) питающего напряжения. VD2 при этом засветится, а VD1 будет выключен. При изменении ситуации, когда сравниваемое напряжение на «-IN» будет больше, чем на «+IN», на выходе «Output» появится отрицательный потенциал — «логический ноль». Соответственно загорится светодиод VD1, а VD2 будет погашен. По такому принципу работает, например — одноканальный отечественный ОУ 140уд7. Однако существуют компараторы, у которых на выходе нельзя сформировать «логическую единицу», т.е. получить положительный сигнал. Возможно только «ноль» или ничего. Именно такими устройствами, их также называют «с открытым коллектором», оснащен четырехканальный LM339. Данная особенность объясняется наличием у компараторов микросхемы внутреннего транзистора Q8. Его коллектор является выводом «Output», а эмиттер подключен к «GND». Он открывается только при большем потенциале на «-IN», относительно «+IN». При отсутствии сигнала — закрыт.

Структурная схема LM339 представлена на рисунке 2.19.

Контакт «-IN» обычно называют инвертирующим, а «+IN» неинвертирующим.

Аналогом LM339(N) считаются следующие устройства: KIA339 (KEC), HA17339A (Renesas), UPC339GR (NEC). Немного хуже по параметрам, но иногда подходят в качестве замены: микросхема SDP339 или К1401СА1.

Многие известные зарубежные компании выпускают её со стандартной маркировкой по лицензии TI.

Рисунок 2.19 - Структурная схема микросхемы LM339

Одну из возможных схем применения LM339 для индикатора заряда батареи на 12 В. Опорное напряжение 4,7 В в ней подается на неинвертирующие входы. Оно получено за счёт использования стабилитрона KC147 и сопротивления R5. Светодиоды разного цвета подключены катодом на открытый коллектор компаратора, а анодом на плюс источника питания через токоограничивающие резисторы. Схема работает от источника питания, уровень которого она же и контролирует. Через резистивные делители к инвертирующим входам микросхемы подключены источники тестируемого напряжения. При полном заряде батареи загорится зеленый светодиод, при разряде — красный.

В качестве микросхем D1,D2,D3 для делителя частоты выбираем микросхему типа SN7474N.

Ее условное графическое обозначение приведено ниже:

1 - инверсный вход установки "0" R1;

2 - вход D1;

3 - вход синхронизации C1;

4 - инверсный вход установки "1" S1;

5 - выход Q1;

6 - выход инверсный Q1;

7 - общий;

8 - выход инверсный Q2;

9 - вход Q2;

10 - инверсный вход установки "1" S2;

11 - вход синхронизации C2;

12 - вход D2;

13 - инверсный вход установки "0" R2;

14 - напряжение питания;

Электрические параметры микросхемы типа SN7474N представлены в таблице 2.3.

Таблица 2.3 - Электрические параметры микросхемы типа SN7474N

1	Номинальное напряжение питания	5 В   5 %
2	Выходное напряжение низкого уровня	не более 0,4 В
3	Выходное напряжение высокого уровня	не менее 2,4 В
4	Напряжение на антизвонном диоде	не менее -1,5 В
5	Входной ток низкого уровня     по входам 2,4,10,12     по входам 1,3,11,13	не более -1,6 мА не более -3,2 мА
6	Входной ток высокого уровня     по входам 2,12     по входам 4,3,11,10	не более 0,04 мА не более 0,08 мА
7	Входной пробивной ток	не более 1 мА
8	Ток короткого замыкания	-18...-55 мА
9	Ток потребления	не более 30 мА
10	Потребляемая статическая мощность на один триггер	не более 78,75 мВт
11	Время задержки распространения при включении	не более 40 нс
12	Время задержки распространения при выключении	не более 25 нс
13	Тактовая частота	не более 15 мГц

Резисторы применяем типа ОМЛТ.

Резисторы МЛТ, ОМЛТ постоянные, непроволочные, неизолированные, теплостойкие (рисунок 2.20).

Предназначены для работы в цепях постоянного, переменного и импульсного тока в качестве элементов навесного монтажа.

Рисунок 2.20 – Габаритные размеры резисторов типа ОМЛТ

Основные параметры резисторов типа ОМЛТ показаны в таблице 2.4.

Таблица 2.4 - Основные параметры резисторов типа ОМЛТ

Номи- наль- ная мощ- ность, Вт	Диапазон номи- нальных сопро- тивлений, Ом	Размеры, мм				Мас- са, г, не бо- лее
		D	L	l	d
0,125	8,2...3x106	2,2	6,0	20	0,6	0,15
0,25	8,2...5,1x106	3,0	7,0	20	0,6	0,25
0,5	1,0...5,1x106	4,2	10,8	25	0,8	1,0
1	1,0...10x106	6,6	13,0	25	0,8	2,0
2	1,0...10x106	8,6	18,5	25	1,0	3,5

Конденсаторы электролитические типа NICHICON UPM1V222MHD6.

Конденсаторы постоянной емкости типа КМ2.

Конденсатор С1 типа К78-34 0.47 мкф 400 В, 5%.

К78-34 - конденсаторы аксиальные металлизированные постоянной емкости.

Конденсаторы предназначены для работы в качестве встроенных элементов внутри комплексных изделий в цепях постоянного, переменного и пульсирующих токов в импульсном режиме, применяются также как аудио-конденсаторы.

В производстве используется самовосстанавливающаяся полипропиленовая пленка, с усиленной по краям металлизацией Алюминий-Цинк, что позволяет получить отличные параметры по тангенсу угла диэлектрических потерь и высокие показатели электрической прочности.

Широкий диапазон емкостей и напряжений дает возможность использовать конденсаторы как в проходных цепях, так и в цепях фильтров питания.

Таблица перечня элементов представлена в таблице 2.5.

Таблица 2.5 - Перечень элементов

Поз. обозн.	Наименование	Кол-во	Примечание
	Резисторы
R1,R2	ОМЛТ-025 150±5%	2
R3	ОМЛТ-025 750±5%	1
R4,R14	ОМЛТ-025 7.5к±5%	2
R6	ОМЛТ-2 2.4к±5%	1
R7	ОМЛТ-025 360±5%	1
R8	ОМЛТ-025 51±5%	1
R9	ОМЛТ-025 9.1к±5%	1
R10	СП-1 10к А	1
R11,R12	ОМЛТ-025 62к±5%	2
R13	СП-1 100к А	1
R15,R17,R19,R21, R23,R25	ОМЛТ-025 2.7к±5%	6
R16,R18,R20,R22, R24,R26	ОМЛТ-025 5.6к±5%	6
	Конденсаторы
C1	К78-34 0.47 мк±5%	1	Uраб=400В
C2,C3	500мк×15В	2	NICHICON UPM1V222 MHD6
C4	КМ-1 6800 пФ	1
C5	КТ 24пФ	1
	Полупрводниковые диоды
VD1-VD10	Д226В	10
VD17-VD20	Д246А	4
VD22,VD23,VD24	Д220

VS1	КУ202Н	1
U1	АОУ103В	1
	Транзисторы
VT1	АС128	1
VT2	АС127	1
VT3	2N1141	1
VT4	КТ315Б	1
	Микросхемы
DD1-DD3	SN7474N	1
DA1	LM339	1
	Прочие элементы
T1	Трансформатор ТА1-127/220-50	1	ТА1-220-50

2.5 Разработка основных требований по настройке

Налаживание регулятора следует по осциллографу, руководствуясь эпюрами напряжений, показанными на функциональной схеме. При отсутствии осциллографа можно использовать любой генератор положительных одиночных импульсов амплитудой 3…4 В, которые подают на вход счетчика, временно отключив его от коллектора транзистора VT3. Подавая вручную последовательность импульсов, можно растянуть эпюры во времени, а состояние элементов контролировать по вольтметру с высоким входным сопротивлением.

После этого восстанавливают все соединения, включают нагрузку(лампу накаливания на 220 В, мощностью 60…100 Вт) и, вращая ручку переменного резистора R10, убеждаются в плавном и устойчивом изменении яркости свечения лампы.

3 Технико-экономическое обоснование разработки

3.1 Расчет сметы затрат на опытно-конструкторские работы

В экономической части определена трудоемкость разработки и рассчитана смета затрат на ОКР (опытно-конструкторские работы) и производство опытного образца.

Для выполнения полного объема работ в соответствии со сложностью проектируемого регулятора мощности ТЭНа на микросхемах необходимо определить состав конструкторской группы для разработки данного устройства. Состав конструкторской группы для разработки системы управления представлен в таблице 3.1.

Таблица 3.1 - Состав конструкторской группы и их должностные оклады

Категория работающих	Количество работающих, чел.	Должностной оклад, руб./мес.
Ведущий инженер	1	9000
Инженер-конструктор	1	7200

На основании данных таблицы 3.1 составлен перечень этапов опытно-конструкторских работ на разработку системы, представленный в таблице 3.2.

Таблица 3.2 - Перечень основных этапов ОКР проектируемой системы

Этап	Содержание работ, входящих в этап	Кол-во исполнителей, чел.	Должность	Продолжительность работы, дни
1	2	3	4	5
Подготовительный	1. Ознакомление с заданием на проектирование 2. Подбор и изучение научно-технической литературы 3.Анализ состояния вопроса по теме	1 1 2	Ведущий инженер Инженер конструктор Ведущий инженер Инженер конструктор	1 3 1 1

Продолжение таблицы 3.2

1	2	3	4	5
	4.Разработка, согласование ТТЗ на проведение ОКР	2	Ведущий инженер Инженер конструктор	1 2
Эскизный	1.Анализ и разработка структурной схемы 2.Проработка конструкции структурной схемы 3.Составление пояснительной записки к эскизному проекту	1 1 1	Инженер-конструктор Инженер-конструктор Инженер-конструктор	2 2 3
Технический проект	1.Разработка принципиальной схемы, расчеты 2.Конструкторские расчеты 3.Разработка конструкции системы управления 4.Составление спецификации 5.Составление пояснительной записки к техническому проекту	2 1 1 1 2	Ведущий инженер Инженер-конструктор Инженер-конструктор Инженер-конструктор Инженер-конструктор Ведущий инженер Инженер-конструктор	2 2 3 2 2 3 3
Рабочий проект	1.Составление и утверждение ТЗ на опытный образец 2.Составление заявки на материалы и комплектующие изделия 3.Составление инструкции по эксплуатации и технического описания	1 1 1	Ведущий инженер Инженер-конструктор Инженер-конструктор	1 2 2
Технологическая подготовка производства	1.Разработка технологического процесса изготовления	2	Технологи	2

Продолжение таблицы 3.2

1	2	3	4	5
Изготовление опытного образца	1.Обеспечение опытного производства необходимыми материалами и комплектующими изделиями 2.Изготовление опытного образца	1 1	Отдел материально-технического обеспечения Рабочие опытного производства	2 2
Корректировка технической документации	1.Корректировка технической документации 2.Оформление полного комплекта технической документации	1 2	Инженер-конструктор Ведущий инженер Инженер-конструктор	2 2 2
Приемка ОКР	Рассмотрение и передача опытного образца заказчику	2	Ведущий инженер Инженер-конструктор	1 1
Итого				52

На основании данных, приведенных в таблице 3.2, необходимо рассчитать смету затрат на ОКР по следующим статьям затрат (не включая в нее затраты на изготовление опытного образца, которые будут учтены в экономической части при расчете себестоимости опытного образца):

1) Материалы, использующиеся при выполнении ОКР.

2) Основная заработная плата разработчиков изделия (ИТР).

3) Дополнительная заработная плата (условно 20% от основной заработной платы).

4) Отчисления на страховые взносы (30,2% от суммы основной и дополнительной заработной платы).

5) Производственные командировки (включая все расходы по командировкам, связанным с выполнением работ по конструкторской подготовке изделия). Условно 20-25% от основной заработной платы разработчиков.

6) Контрагентские расходы (включая стоимость работ, выполненных сторонними организациями для проектируемого изделия). Условно можно принять 25-30% от основной заработной платы разработчиков.

7) Прочие денежные расходы условно можно принять в размере 30% от основной заработной платы разработчиков.

Расчет сметы затрат на ОКР:

1) Затраты на материалы составляют 800 руб.

2) Расчет затрат на заработную плату проектировщиков представлен в таблице 3.3

Таблица 3.3 - Расчет заработной платы проектировщиков

Должность	Оклад, руб./мес.	Оплата, руб./день	Продолжительность работ, дни	Итого, руб.
Ведущий инженер	9000	409,09	12	4909,08
Инженер-конструктор	7200	327,27	30	9818,10
Итого				14727,18
Дополнительная заработная плата (20% от основной зарплаты)				2945,43
Основная и дополнительная заработная плата				17672,61
Отчисления на страховые взносы (30,2% от основной и дополнительной зарплаты)				5337,12

Прочие денежные расходы – 30% от основной заработной платы:

14727,18· 0,3 = 4418,15 руб.

Полученные данные сведены в итоговую таблицу 3.4. В расчете сметы затрат на ОКР учитываются расходы, которые появляются при разработке проектируемого регулятора мощности ТЭНа на микросхемах.

Таблица 3.4 – Смета затрат на ОКР

Затраты по элементам	Сумма, руб.
Материалы	800,00
Основная заработная плата разработчиков (ИТР)	14727,18
Дополнительная заработная плата	2945,43
Отчисления на страховые вносы	5337,12
Прочие денежные расходы	4418,15
Итого	28227,88

3.2 Расчет затрат на изготовление опытного образца

В данной части дипломного проекта рассчитывается полная себестоимость опытного образца проектируемого устройства по следующим статьям затрат:

– основные и вспомогательные материалы, комплектующие изделия;

– основная заработная плата производственных рабочих;

– отчисления на страховые взносы;

– расходы по содержанию и эксплуатации механического и измерительного оборудования.

3.2.1 Материальные затраты

В данную статью включаются материалы (основные и вспомогательные). Расходуемые на изготовление нестандартных деталей и узлов проектируемого регулятора мощности ТЭНа на микросхемах согласно его схеме, разработанной в дипломном проекте.

В затратах на материалы учтены транспортно-заготовительные расходы (5-10% от общей стоимости основных и вспомогательных материалов).

Все расчеты представлены в таблице 3.5.

Таблица 3.5 – Расчет материальных затрат

Наименование комплектующих	Кол-во на одно изделие, шт.	Цена за единицу, руб.	Сумма затрат, руб.
1	2	3	4
Резистор ОМЛТ-025 150	2	1,10	2,20
Резистор ОМЛТ-025 750	1	2,15	2,15
Резистор ОМЛТ-025 7.5к	2	1,32	2,64
Резистор ОМЛТ-2 2.4к	1	7,80	7,80
Резистор ОМЛТ-025 360	1	1,32	1,32
Резистор ОМЛТ-025 51	1	1,10	1,10

Продолжение таблицы 3.5

1	2	3	4
Резистор ОМЛТ-025 9.1к	1	1,32	1,32
Резистор СП-1 10к А	1	57,00	57,00
Резистор ОМЛТ-025 62к	2	1,10	2,20
Резистор СП-1 100к А	1	68,40	68,40
Резистор ОМЛТ-025 2.7к	6	7,80	46,80
Резистор ОМЛТ-025 5.6к	6	1,32	7,92
Конденсатор К78-34 0.47 мк	1	116,00	116,00
Конденсатор 500мк×15В	2	55,00	110,00
Конденсатор КМ-1 6800 пФ	1	6,00	6,00
Конденсатор КТ 24пФ	1	2,00	2,00
Диод Д226В	10	18,00	180,00
Диод Д246А	4	181,00	724,00
Диод Д220	3	13,00	39,00
Диод КУ202Н	1	30,00	30,00
Диод АОУ103В	1	5,00	5,00
Транзистор АС128	1	100,00	100,00
Транзистор АС127	1	133,00	133,00
Транзистор 2N1141	1	168,00	168,00
Транзистор КТ315Б	1	5,00	5,00
Микросхема SN7474N	1	38,00	38,00
Микросхема LM339	1	22,00	22,00
Трансформатор ТА1-127/220-50	1	520,00	520,00
Итого			2804,85
Прочее (10%)			280,48
Транспортно-заготовительные расходы (5%)			154,26
Всего			3239,59

3.2.2 Расчет заработной платы производственных рабочих опытного производства, занятых изготовлением проектируемого образца

Все расчеты по определению заработной платы представлены в виде таблицы 3.6.

Таблица 3.6 – Расчет заработной платы производственных рабочих

Вид работы	Разряд работ	Трудоемкость, ч	Часовая тарифная ставка, руб./ч	Итого зарплата, руб.
Монтаж и настройка устройства	5	16	97,85	1565,6
Проверка на функционирование	5	2	97,85	195,70
Итого тарифная заработная плата				1761,30
Доплата (50% от тарифной заработной платы)				880,65
Итого основная заработная плата				2641,95
Дополнительная заработная плата (18% от основной зарплаты)				475,55
Основная и дополнительная заработная плата				3117,50
Отчисления на страховые взносы (30,2% от основной и дополнительной заработной платы)				941,48

3.2.3 Расчет затрат по содержанию и эксплуатации механического и измерительного оборудования

Расходы по содержанию и эксплуатации оборудования определяют исходя из количества часов его использования при изготовлении и настройке опытного образца (см. табл. 3.6) за исключением операций, выполняемых вручную, и условной стоимости одного машино-часа работы оборудования.

Общая трудоемкость изготовления опытного образца – 18 часов, удельный вес ручных операций – 50%, условная стоимость одного машино-часа – 40 руб./ч. Исходя из этих условий

З_об = 18·0,5·40 = 360 руб.

Результаты расчетов отдельных статей затрат, включаемых в себестоимость опытного образца, представлены в виде таблицы 3.7.

Таблица 3.7 – Калькуляция себестоимости изготовляемого устройства

Наименование статей затрат	Сумма, руб.
Материальные затраты	3239,59
Основная заработная плата основных производственных рабочих	2641,95
Дополнительная заработная плата	475,55
Отчисления на страховые взносы	941,48
Содержание и эксплуатация оборудования	360,00
Всего	7658,57

3.3 Расчёт экономической эффективности устройства

Расчет общей сметы затрат на проектирование и изготовление опытного образца ведется по формуле (3.1):

З_общ.= З_пр+ С_{полн.опыт.обр ,} (3.1)

где З_окр – затраты на проектирование (ОКР), руб.;

С_{полн.опыт.обр} – полная себестоимость опытного образца, руб.

Следовательно,

З_общ= 28227,88 + 7658,57 = 35886,45 руб.

Это и есть дополнительные капитальные вложения на проектирование и изготовление опытного образца.

Капитальные затраты и инвестиции – ресурсы длительного пользования от момента начала инвестирования до момента получения прибыли. В этот период инвестор рискует капиталом вследствие инфляции и высокой динамики цен, что требует расчетов за весь жизненный цикл проекта.

Для принятия управленческих решений по осуществлению инвестиций и сравнению различных проектов используются следующие показатели:

1) ЧДД – чистый дисконтированный доход, руб.

2) ИД – индекс доходности;

3) Срок окупаемости, лет.

Чистый дисконтированный доход – сумма текущих доходов за весь расчетный период (Т), приведенная к начальному интервалу планирования (шагу).

Расчет годовой прибыли от реализации производится по формуле (3.2):

П_рг = П_р.· Q_год, (3.2)

где Q – годовой объем производства, шт.

Условно годовой объем принимают 50 шт в год.

П_рг= 1148,78 · 50 = 57439 руб.

Чистый дисконтированный доход (ЧДД, руб.) определяют по формуле (3.3):

(3.3)

где Рt – результат, достигаемый на t– м шаге, руб.;

Зt – затраты, осуществляемые на t– м шаге, руб.;

К – капитальные вложения, тыс. руб.

Если:

1) ЧДД больше 0 – проект эффективен;

2) ЧДД меньше 0 – проект неэффективен;

3) ЧДД=0 – проект не прибыльный и не убыточный.

Таким образом, денежный поток выглядит следующим образом:

0 шаг (капиталовложения) – 35886,45 руб.;

1 шаг – 57439 руб.; 2 шаг – 57439 руб.; 3 шаг – 57439 руб.;

4 шаг – 57439 руб.; 5 шаг – 57439 руб.

Следовательно, (ЧДД, руб) при N = 5, т. е. за пять лет использования проектируемой системы при норме дисконта Е = 20% в соответствие с формулой (3.3) составит:

ЧДД

Можно сделать вывод, что ЧДД положителен (136016,91 руб. 0), т. е. проект эффективен.

Индекс доходности определяется по формуле (3.4):

(3.4)

Если ИД больше 1 – проект эффективен;

ИД меньше 1 – проект неэффективен.

ИД = 1 – проект эффективен.

Рассчитывают срок окупаемости проекта. Расчет дисконтированного срока окупаемости сводят в таблицу 3.8.

Таблица 3.8 – Расчет дисконтированного срока окупаемости

Годы	Сумма с учетом дисконтирования, руб.	Сумма инвестиций (K) с учетом дисконтирования, руб.
2021	47865,83	35886,45· (1 + 0,2)2021-2021 = 35886,45
2022	39888,19	-
2023	33240,16	-
2024	27748,30	-
2025	23160,88	-

Из расчетов видно, что за первый год дисконтированные дохо­ды составляют 47865,83 руб., то есть вся сумма инвестиций в 35886,45 руб. покрывается в первый год осуществления проекта. Срок окупаемости рассчитывают по формуле (3.5):

(3.5)

где К_t – капитальные вложения с учетом дисконтирования, тыс. руб.;

Р_t – результат, достигаемый на t-м шаге;

3_t – затраты, осуществляемые на t-м шаге.

года

Так как нормативный срок (Т_ок.нор) 5 лет, а Т_ОК= 0,74 года, то проект эффективен (Т_ОКок.нор).

В итоге можно сделать вывод, что разработка и изготовление регулятора мощности ТЭНа на микросхемах целесообразна.

Все основные технико-экономические показатели проекта сведены в таблицу 3.9.

Таблица 3.9 − Основные технико-экономические показатели проекта

Основные показатели	Единицы измерения	Проект
Полная себестоимость опытного образца	руб.	7658,57
Чистый дисконтированный доход	руб.	136016,91
Индекс доходности		4,79
Срок окупаемости проекта	год	0,74

Выводы:

1) Полная себестоимость проектируемого регулятора мощности ТЭНа на микросхемах составляет 7658,57 руб.

2) Чистый дисконтированный доход составляет 136016,91 руб., ЧДД больше 0 – проект эффективен.

3) Индекс доходности 4,79, ИД больше 1 – проект эффективен.

4) Срок окупаемости проекта 0,74 года.

5) Разработка проектируемого регулятора мощности ТЭНа на микросхемах является экономически обоснованной и эффективной.

4 Охрана труда и эргономика

4.1 Требования по охране труда для слесаря контрольно-измерительных приборов и средств автоматики

4.1.1 Общие требования

- К выполнению работы по профессии слесарь контрольно-измерительных приборов и средств автоматики (далее – слесарь КИПиА), допускаются работники не моложе 18 лет, имеющие необходимую теоретическую и практическую подготовку, прошедшие медицинский осмотр и не имеющие противопоказаний по состоянию здоровья, прошедшие вводный и первичный на рабочем месте инструктажи по охране труда и обучение по специальной программе, аттестованные квалификационной комиссией и получившие допуск к самостоятельной работе.

- Слесарь КИПиА, должен периодически, не реже одного раза в год, проходить обучение и проверку знаний требований охраны труда и получать допуск к работам повышенной опасности.

- Слесарь КИПиА, независимо от квалификации и стажа работы, не реже одного раза в три месяца должен проходить повторный инструктаж по охране труда; в случае нарушения им требований охраны труда, а также при перерыве в работе более чем на 30 календарных дней, он должен пройти внеплановый инструктаж.

- Слесарь КИПиА должен пройти обучение и проверку знаний норм и правил работы в электроустановках и получить (подтвердить) группу по электробезопасности не ниже III.

- К работе по ремонту контрольно-измерительных приборов с ртутным заполнением и радиоактивных приборов женщины не допускаются.

- Слесарь КИПиА, допущенный к самостоятельной работе, должен знать: устройство, принцип работы и способы наладки ремонтируемых и юстируемых приборов, механизмов, аппаратов. Назначение и способы наладки контрольно-измерительных приборов. Правила, нормы и инструкции по охране труда и пожарной безопасности. Правила пользования первичными средствами пожаротушения. Способы оказания первой помощи при несчастных случаях. Правила внутреннего трудового распорядка организации.

- Слесарь КИПиА, направленный для участия в несвойственных его профессии работах, должен пройти целевой инструктаж по безопасному выполнению предстоящих работ.

- Слесарю КИПиА запрещается выполнять работы, к которым он не допущен в установленном порядке, а также пользоваться инструментом и оборудованием, с которыми он не имеет навыков безопасного обращения.

- Во время работы на слесаря КИПиА, могут оказывать неблагоприятное воздействие, в основном, следующие опасные и вредные производственные факторы:

— электрический ток, путь которого в случае замыкания на корпус может пройти через тело человека;

— движущиеся и вращающиеся части применяемых электромеханических приборов и систем, а также инструмента, машин, оборудования;

— острые кромки, заусенцы, шероховатости на поверхности инструмента, приборов, оборудования;

— повышенная концентрация паров свинца в воздухе рабочей зоны (при пайке припоями типа ПОС);

— нагретое до высокой температуры жало паяльника и расплавленный припой;

— отлетающие (например, от спружинившей проволоки) частицы расплавленного припоя;

— вредные химические вещества, входящие в состав смазок и лакокрасочных материалов;

— повышенный уровень ионизирующего излучения (например, при работе с приборами с источниками ионизирующего излучения);

— недостаточная освещенность рабочего места.

- Слесарь КИПиА, во время работы должен пользоваться спецодеждой и другими средствами индивидуальной защиты от воздействия опасных и вредных производственных факторов.

- Для предупреждения возможности возникновения пожара слесарь КИПиА должен соблюдать требования пожарной безопасности сам и не допускать нарушения этих требований другими работниками; курить разрешается только в специально отведенных для этого местах.

- Слесарь КИПиА обязан соблюдать трудовую и производственную дисциплину.

- Если с кем-либо из работников произошел несчастный случай, то пострадавшему необходимо оказать первую помощь, сообщить о случившемся руководителю и сохранить обстановку происшествия, если это не создает опасности для окружающих.

- Слесарь КИПиА, при необходимости, должен уметь оказать первую помощь, пользоваться медицинской аптечкой.

- Для предупреждения возможности заболеваний слесарю КИПиА следует соблюдать правила личной гигиены, в том числе, перед приемом пищи необходимо тщательно мыть руки с мылом.

- Не допускается выполнять работу, находясь в состоянии алкогольного опьянения либо в состоянии, вызванном потреблением наркотических средств, психотропных, токсических или других одурманивающих веществ, а также распивать спиртные напитки, употреблять наркотические средства, психотропные, токсические или другие одурманивающие вещества на рабочем месте или в рабочее время.

- Слесарь КИПиА, допустивший нарушение или невыполнение требований инструкции по охране труда, рассматривается, как нарушитель производственной дисциплины и может быть привлечен к дисциплинарной ответственности, а в зависимости от последствий — и к уголовной; если нарушение связано с причинением материального ущерба, то виновный может привлекаться к материальной ответственности в установленном порядке.

4.1.2 Требования перед началом работы

- Перед началом работы следует надеть спецодежду, спецобувь и другие необходимые для работы средства индивидуальной защиты от воздействия опасных и вредных производственных факторов.

Спецодежда должна быть соответствующего размера, чистой и не стеснять движений.

- Прежде чем приступать к работе следует проверить состояние рабочего места; если оно не убрано или загромождено, необходимо принять меры к очистке и привести его в порядок.

- Перед началом работы нужно осмотреть инструмент, приспособления, приборы, которые будут использоваться в работе, и убедиться в их исправности.

- Отвертка должна выбираться по ширине рабочей части (лопатки), зависящей от размера шлица в головке винта или шурупа.

- Размеры зева (захвата) гаечных ключей не должны превышать размеров головок болтов (граней гаек) более чем на 0,3 мм; при этом не допускается применение подкладок при зазоре между плоскостями губок и головок болтов или гаек более допустимого; рабочие поверхности гаечных ключей не должны иметь сбитых скосов, а рукоятки — заусенцев.

- Перед началом работы с электроинструментом, необходимо выяснить к какому классу по степени защиты относится используемый электроинструмент (I, II или III) и к какой категории по степени опасности относится помещение, в котором предстоит выполнять работу.

- Электропаяльник, питающийся от сети, должен быть снабжен несъемным гибким шнуром со штепсельной вилкой; кабель в месте ввода в электропаяльник должен быть защищен от истирания и перегибов эластичной трубкой из изоляционного материала; трубка должна быть закреплена в ручке электропаяльника и выступать из них на длину не менее пяти диаметров электрического шнура.

- Перед началом работ с электропаяльником следует выполнить следующее:

— внешним осмотром проверить исправность шнура, его защитной трубки и штепсельной вилки; целостность рукоятки;

— проверить работу электропаяльника.

- Электропаяльник, имеющий дефекты, применять в работе не разрешается.

- Перед началом работ по пайке необходимо включить вентиляционную установку.

- Перед началом работы нужно убедиться в достаточности и равномерности освещения рабочего места; кроме того, должны отсутствовать резкие тени, а приборы и инструмент должны быть отчетливо различимы.

- Переносные светильники должны питаться малым (до 42 В) напряжением.

- Работник должен лично убедиться в том, что все меры, необходимые для обеспечения безопасности предстоящей работы выполнены.

4.1.3 Требования во время работы

- Все работы по пользованию, ремонту, наладке, регулировке и испытаниям приборов и систем КИПиА нужно выполнять в соответствии с технической документацией.

- Во избежание случаев электротравматизма, выполнять работы по ремонту, наладке и регулировке приборов и систем, находящихся под электрическим напряжением, запрещается.

- Пользоваться контрольной лампой для определения отсутствия или наличия напряжения в электрических цепях приборов и систем нельзя.

- Проверка отсутствия или наличия напряжения в электрических цепях должна осуществляться с помощью электроизмерительных приборов (например, указателем напряжения или вольтметром).

- При разборке, сборке, наладке и регулировке приборов и систем следует пользоваться только исправным инструментом.

- Ручной слесарный инструмент должен быть по возможности закреплен за работником для индивидуального пользования.

- Инструмент на рабочем месте должен быть расположен так, чтобы исключалась возможность его скатывания и падения.

- При работе с ручным электроинструментом, нужно знать о том, что по степени защиты электроинструмент выпускается следующих классов:

I — электроинструмент, у которого все детали, находящиеся под напряжением, имеют изоляцию, и штепсельная вилка имеет заземляющий контакт;

II — электроинструмент, у которого все детали, находящиеся под напряжением, имеют двойную или усиленную изоляцию;

III — электроинструмент на номинальное напряжение не выше 42 В, у которого ни внутренние, ни внешние цепи не находятся под другим напряжением.

- Во время работы шнур электроинструмента должен быть защищен от случайного повреждения и соприкосновения с металлическими горячими, влажными и масляными поверхностями или предметами.

- При пользовании электроинструментом, его кабель не следует натягивать, перекручивать и перегибать, а также ставить на него груз; кабель по возможности нужно подвешивать.

- Не следует оставлять без надзора электроинструмент, присоединенный к сети, а также передавать его лицам, не имеющим права с ним работать.

- При выполнении работ по пайке оловянно-свинцовыми припоями типа ПОС следует знать и соблюдать следующие меры предосторожности:

— поскольку припои типа ПОС содержат в своем составе свинец, следует помнить о том, что при этом одежда, кожа рук загрязняется парами свинца, что может привести (при количествах, превышающих ПДК) к свинцовым отравлениям организма и вызвать изменения в нервной системе, крови и сосудах;

— для предотвращения ожогов лица и глаз отлетевшими частицами расплавленного припоя, следует пользоваться пинцетом для поддерживания припаиваемых проводов, деталей;

— во избежание возникновения пожара следует соблюдать осторожность при работе с электрическим паяльником и пользоваться специальными подставками.

- Для выполнения работ по пайке должен быть оборудован специальный стол с местной вытяжной вентиляцией, обеспечивающей скорость движения воздуха непосредственно на месте пайки не менее 0,6 м/с.

- Рабочая поверхность стола должна быть покрыта гладким, легко моющимся материалом (например, пластиком), позволяющим легко производить его уборку и очистку.

- Расходуемые припои и флюсы должны находиться в таре, исключающей возможность загрязнения рабочих поверхностей свинцом.

- Излишки припоя или флюса с жала паяльника следует снимать хлопчатобумажными салфетками, асбестом и т.п.

- Электропаяльники, находящиеся в рабочем состоянии, постоянно должны находиться в зоне действия вытяжной вентиляции.

- Слесарь КИПиА должен производить присоединение и отсоединение контрольно-измерительных приборов, аппаратов, схем автоматики, требующих разрывов электрических цепей, при полном снятии напряжения с проверяемой установки (схемы электрических соединений).

- При снятии с газопроводов датчиков и контрольно-измерительных приборов необходимо применять инструмент, не дающий искрообразования во время работы.

- При работе с ртутными приборами нужно производить разборку, ремонт и очистку ртутных приборов только в специально оборудованных и изолированных помещениях.

- При работе с контрольно-измерительными приборами с использованием источников ионизирующего излучения необходимо выполнять следующие требования безопасности:

— в контрольно-измерительных приборах можно использовать только закрытые источники ионизирующего излучения;

— обслуживание и ремонт контрольно-измерительных приборов и систем необходимо осуществлять в соответствии с инструкциями заводов-изготовителей;

— во время работы необходимо принять меры, исключающие возможность облучения ионизирующим излучением лиц, непосредственно не связанных с выполнением работы;

— блоки приборов с источниками ионизирующего излучения следует хранить в специальных защитных устройствах;

— источники ионизирующего излучения, непригодные для дальнейшего использования, необходимо собирать в специальный контейнер для отходов.

- При использовании источников с направленными пучками ионизирующего излучения, как в стационарных, так и в переносных приборах необходимо выполнять следующие меры предосторожности:

— предпочтительное направление излучения в сторону земли и наружную стену здания;

— ограничение времени пребывания вблизи источников ионизирующего излучения;

— наличие защитных ограждений, знаков безопасности и предупреждающих плакатов.

- Во время работы следует быть внимательным, не отвлекаться от выполнения своих обязанностей.

4.1.4 Требования в аварийных ситуациях

-При возникновении любой аварийной ситуации слесарю КИПиА необходимо выполнить следующее:

— выключить оборудование;

— вывесить табличку, предупреждающую о неисправности оборудования и сообщить об этом своему руководителю;

— не приступать к работе на неисправном оборудовании до полного устранения неисправностей.

- Если во время работы обнаружится какая-либо неисправность электроинструмента или работник почувствует хотя бы слабое воздействие электрического тока, работа должна быть немедленно прекращена до проверки и устранения неисправности.

- Запрещается работать электроинструментом при возникновении хотя бы одной из следующих неисправностей:

— повреждены штепсельные соединения, кабель или его защитная трубка;

— повреждена крышка щеткодержателя;

— нечеткая работа выключателя;

— искрение щеток на коллекторе, сопровождающееся появлением кругового огня на его поверхности;

— вытекание смазки из редуктора или вентиляционных каналов;

— появление дыма или запаха, характерного для горящей изоляции;

— появление повышенного шума, стука, вибрации;

— поломка или появление трещин в корпусной детали, рукоятке, защитном ограждении;

— повреждение рабочей части инструмента.

- При несчастном случае, отравлении, внезапном заболевании необходимо немедленно оказать первую помощь пострадавшему, вызвать врача по телефону 103 или 112 или помочь доставить пострадавшего к врачу, а затем сообщить руководителю о случившемся.

- Если работник оказался свидетелем несчастного случая от воздействия электрического тока, то он должен оказать первую помощь пострадавшему в следующей последовательности:

- Освободить пострадавшего от действия электрического тока.

- Определить характер и тяжесть электротравмы и последовательность действий по спасению пострадавшего.

- Выполнить необходимые действия по спасению пострадавшего и поддержанию его основных жизненно важных функций.

- Вызвать скорую медицинскую помощь (врача) или доставить пострадавшего в ближайшее медицинское учреждение.

- При обнаружении пожара или признаков горения (задымление, запах гари, повышение температуры и т.п.) необходимо немедленно уведомить об этом пожарную охрану по телефону 101 или 112.

- До прибытия пожарной охраны нужно принять меры по эвакуации людей, имущества и приступить к тушению пожара.

4.1.5 Требования по окончании работы

- По окончании работы нужно привести в порядок рабочее место: очистить от грязи и пыли оборудование и инструмент, собрать и вынести в отведенное место мусор и отходы, собрать и сложить в установленное место инструмент и приспособления.

- По окончании работы следует снять спецодежду, спецобувь и другие средства индивидуальной защиты и убрать их в установленное место хранения, при необходимости – сдать в стирку, чистку.

- По окончании работы следует тщательно вымыть руки тёплой водой с мылом, при необходимости принять душ.

- Обо всех замеченных в процессе работы неполадках и неисправностях применяемого инструмента, приборов и оборудования, а также о других нарушениях требований охраны труда следует сообщить своему непосредственному руководителю.

Заключение

Применение тиристоров в регуляторах мощности позволяет получать большие токи в нагрузке при незначительной мощности, затрачиваемой в цепи управления тиристора, а также делают эти устройства более надежными, компактными и экономичными в использовании.

Для борьбы с помехами часто применяют LС- фильтры, снижающие скорость увеличения тока после открывания тринистора, однако, они увеличивают габариты и усложняют конструкцию регулятора.

Другой, более перспективный способ борьбы с помехами — коммутация тринисторов в момент перехода сетевого напряжения через нуль.

Данный способ реализован в дипломном проекте. В нём использован формирователь ступенчатого напряжения на цифровых микросхемах и компаратор на ОУ, что обеспечивает устойчивую работу устройства широком интервале температур окружающей среды. Кроме этого, выбранное схемотехническое решение даёт возможность варьировать крутизну регулирования в больших пределах, позволяя устанавливать желаемую характеристику изменения мощности нагрузки при различных типах датчиков.

В регулятор мощности введен шестизарядный двоичный делитель частоты на микросхемах и выходной усилитель тока на транзисторе.

Тиристор включается в диагональ диодного моста выпрямителя, в цепь которого подключается электрический ТЭН.

Данные проекта могут быть использованы в качестве первичного документа для изготовления регулятора мощности и проведения его испытаний.

Список использованных источников

1. ГОСТ 2.105-95 ЕСКД. Общие требования к текстовым документам - Взамен ГОСТ 2.105-79, ГОСТ 2.906-71; Введ. 01.07.1996 - М.: Издательство стандартов, 1996. - 25с.: ил. - (Единая система конструкторской документации). УДК 744:002:006.354 Группа Т52. РФ.

2. ГОСТ 2.701-2008. ЕСКД. Схемы. Виды и типы. Общие требования к выполнению. - Взамен ГОСТ 2.701-84; Введ. 01.07.2009 - М.: Издательство стандартов, 20012. - 15с.: ил. - (Единая система конструкторской документации). УДК 62.002:006:354. Группа Т52. РФ.

3. ГОСТ 2.709-89. ЕСКД. Обозначения условные проводов и контактных соединений электрических элементов, оборудования и участков цепей в электрических схемах - Взамен ГОСТ 2.709—72; Введ. 01.01.1990 - М.: Издательство стандартов, 1989. - 10с.: ил. - (Единая система конструкторской документации). УДК 621.332.35:621.215.68:0006.354. Группа Т52. СССР.

4. ГОСТ 2.710-81. ЕСКД. Обозначения буквенно-цифровые в электрических схемах - Взамен ГОСТ 2.710—75; Введ. 01.07.1981- М.: Стандартинформ, 2008. - 10с.: ил. - (Единая система конструкторской документации). УДК 003.62:621.3.062:006.354. Группа Т52. СССР.

5. ГОСТ 2.743-91. ЕСКД. Обозначения условные графические в схемах. Элементы цифровой техники - Взамен ГОСТ 2.743-82; Введ. 01.01.1993- М.: ИПК Издательство стандартов, 2000. - 45с.: ил. - (Единая система конструкторской документации). УДК 003.62(084):006.354. Группа Т52. СССР.

6. ГОСТ 2.728-74. ССБТ. Обозначения условные графические в схемах. Резисторы, конденсаторы. - Взамен ГОСТ 2.728-68; Введ. 01.07.1975- М.: ИПК Издательство стандартов, 2010. - 12с.: ил. - (Система стандартов безопасности труда). УДК 744:621.3:003.62:006.354. Группа Т52. СССР.

7. ГОСТ 12.0.003-74. ССБТ. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны. - Переизд. 18.05.2011; Введ. 01.01.1976- М.: ИПК Издательство стандартов, 2000. - 4с.: ил. - (Система стандартов безопасности труда). УДК 389.6.658.382.3:006.354. Группа Т58. СССР.

8. ГОСТ 12.1.005-88. ССБТ. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны. - Взамен ГОСТ 12.1.005-76; Введ. 01.07.1975- М.: Стандартинформ, 2006. - 49с.: ил. - (Система стандартов безопасности труда). УДК 658.382.3:614.71:006.354. Группа Т58. СССР.

9. ГОСТ 12.1.019-79. ССБТ. Электробезопасность. Общие требования. -Переизд. Май. 1980; Введ. 01.07.80. - М.: Издательство стандартов, 1982. - 7с.: ил. - (Система стандартов безопасности труда). УДК 534.835.46. Группа Т58. (47) СССР.

10. ГОСТ 12.1.038-82. ССБТ. Система стандартов безопасности труда. Электробезопасность. Предельно допустимые значения напряжений прикосновения и токов. -Переизд. 18.05.2011; Введ. 01.07.1983. - М.: Издательство стандартов, 2011. - 7с.: ил. - (Система стандартов безопасности труда). УДК 621.316.92:006.354. Группа Т58. СССР.

11. «Инструкция по применению и испытанию средств защиты, используемых в электроустановках»: Министерство энергетики Российской Федерации, приказ от 30 июня 2003 г. №261.

12. «Межотраслевые правила по охране труда при эксплуатации электроустановок»: Министерство энергетики Российской Федерации, приказ от 27 декабря 2000 г. №163.

13. Трудовой кодекс РФ, 2021 г.

14. Бесекерский В. А., Попов Е. П. Теория систем автоматического регулирования.- М.: «Наука», Главная редакция физико-математической литературы, 2011.- 423 с.

15. Бродин В. Б., Калинин А. В. Системы на микроконтроллерах и БИС программируемой логики. — М.: Издательство ЭКОМ, 2010. — 400 с.

16. Васильев А. В. Микроконтроллеры. Разработка встраиваемых приложений- СПб.: БХВ-Петербург, 2012. - 304 с.

17. Гелета И.В. Экономика организации (предприятия): учебное пособие. Гриф УМО МО РФ. – М.: Магистр, 2019.

18. Грибов В.Д. Экономика организации (предприятия) Учебное пособие для ССУЗов. – М.: КноРус, 2019.

19. Калинин Н.Н. Электрорадиоматериалы / Под ред. Н.Н. Калинина, Г. Л. Скибинского, П.П. Новикова-М.: Высшая школа, 2011.

20. Котюк А.Ф. Датчики в современных измерениях.- М.: Радио и связь, 2012. - 96 с.

21. Келим Ю. М. Вычислительная техника.- М.: Академия, 2011. - 268 с.

22. Кузьмин А. В., Схиртладзе А. Г. Теория систем автоматического управления.- М.: ООО «ТНТ», 2012.- 224 с.

23. Миленина С.А., Миленин Н.В. Электротехника, электроника и схемотехника. Учебник и практикум. - М.: Юрайт, 2014. - 510 с.

24. Новицкий Н.И., Горюшкин А.А. Организация производства: учебник для сред. Проф. образ. – М.: ООО «Издательство КноРус», 2019.- 275 с.

25. Малафеев С. И., Малафеева А. А. Основы автоматики и системы автоматического управления.- М.: Академия, 2010.- 384 с.

26. Ястребов А.Г., Волокобинский М.К. Материаловедение, электрорадиоматериалы и радиокомпоненты.-М.: Академия, 2011. – 160с.

27. Раннев Г.Г. и др. Информационно-измерительная техника и электроника.-М.: Академия, 2011. – 512с.

28. Сибикин Ю. Д. Безопасность труда при монтаже, обслуживании и ремонте электрооборудования предприятий.-М.: КноРус, 2013. – 282 с.

29. Миленина С.А., Миленин Н.В. Электротехника, электроника и схемотехника. Учебник и практикум. - М.: Юрайт, 2014. - 510 с.

30. Усенков Д. Ю., Богомолова О. Б. Коммуникационные технологии-М.: Бином. Лаборатория знаний, 2013. – 304 с.

31. Шустов М.А. Схемотехника. 500 устройств на аналоговых микросхемах. - М.: Наука и техника, 2013. - 352 с.

32. Интернет-маркет для производства электроники и электротехники - Режим доступа: http://buhushet.ru/news/2013-07-26/otchisleniya-s-zarabotnoy-platy-v-2013-godu - Загл. с экрана.

33. Официальный сайт компании «Консультант Плюс». Производственный календарь на 2021 год. [Электронный ресурс] – Режим доступа: Режим доступа: http://base.consultant.ru/cons/cgi/ - Загл. с экрана.

34. Тарифы страховых взносов в 2017 году. [Электронный ресурс] - Режим доступа:http://www.pfrf.ru/branches/spb/news/~2017/01/28/84099

35. Разработка управленческого решения. Расчет чистого дисконтированного дохода, индекса доходности, срока окупаемости. [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://www.bibliotekar.ru/upravlenie-3/77.htm - Загл. с экрана.

36. Тарифы страховых взносов в 2021 году. [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://www.buhgalteria.ru/article/kto-imeet-pravo-na-lgoty-po-strakhovym-vznosam-v-2021-godu - Загл. с экрана.