close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Ivan - diplom

код для вставкиСкачать
РЕФЕРАТ
Объект исследования - автоматическая охранная система предприятия "ItalGazAvto" (ПП "Прасолов В.М.") на базе инфракрасного датчика.
Цель практики - критический анализ и определение основных подходов к разработке и реализации задачи автоматизации охранной системы предприятия.
В данной работе согласно индивидуальному заданию были представлены: конструктивные и технологические особенности, структура организации предприятия, особенности базовой системы защиты, требования по автоматизации, модернизации и мероприятия по охране труда и окружающей среды на предприятии.
ППКОП, СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ, МОДЕРНИЗАЦИЯ, АВТОМАТИЧЕСКАЯ СИГНАЛИЗАЦИЯ, ОХРАННАЯ СИСТЕМА, ОХРАНА ТРУДА, ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ --------------------------------------------------------------------------------- 4
1 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ------------------------------------------------------ 6
1.1 Литературный обзор ------------------------------------------------------------------ 6
1.2 Обзор существующих схем и технологий ---------------------------------------- 7
1.3 Постановка задачи на проектирование ------------------------------------------- 14
2 РАСЧЕТНО-КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ -------------------------------------- 15
2.1 Разработка структурной схемы автоматизации и схемы подключений ---- 15
2.2 Имитационное математическое моделирование на ПК ------------------------ 21
2.3 Построение функциональной схемы блока сигнализации -------------------- 27
2.4 Выбор и обоснование элементной базы ------------------------------------------ 32
2.5 Электрический расчёт электронного ключа ------------------------------------- 36
3 СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ -------------------------------------------------------------- 39
3.1 Разработка схемы электрической принципиальной ---------------------------- 39
3.2 Разработка блок-схемы алгоритма ------------------------------------------------- 47
3.3 Разработка конструкции устройства ---------------------------------------------- 67
4 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ----------------------------- 70
4.1 Расчет капитальных затрат ---------------------------------------------------------- 70
4.2 Расчет годовой экономии текущих затрат --------------------------------------- 75
4.3 Расчет годового экономического эффекта --------------------------------------- 81
4.4 Расчет коэффициента экономической эффективности и срока окупаемости капиталовложений ------------------------------------------------------------------------- 81
4.5 Экономическое обоснование -------------------------------------------------------- 83
5 ОХРАНА ТРУДА ------------------------------------------------------------------------ 84
5.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов --------------------- 84
5.2 Разработка мероприятий по обеспечению безопасных условий труда ----- 90
5.3 Эффективность мероприятий по охране труда ---------------------------------- 96
ЗАКЛЮЧЕНИЕ --------------------------------------------------------------------------- 100
ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК ------------------------------------------------------------------- 101
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Ведомость документов ---------------------------------------- 102
ВВЕДЕНИЕ
Предприятие "ItalGazAvto" (ПП "Прасолов В.М."), г. Енакиево, является производственным предприятиям, предоставляющим заказчику широкий спектр услуг по модернизации и переоборудованию автомобилей для езды на топливе газ пропан-бутан. Для охраны предприятие нуждается в разработке а так же установке уникальной охранной системы сигнализации для организации автоматической защиты от противоправных действий третьих лиц.
С появлением частной собственности появились лица, которые захотели ее получить незаконным путем. Чтобы противостоять этому, необходимо устанавливать дополнительные устройства, которые затрудняют злоумышленнику его чёрную работу. Эффективным методом является использование систем охранной сигнализации. Как показывает статистика, объекты, оборудованные системой сигнализации, менее подвергаются раскомплектации. Существующие ныне системы охранной сигнализации обладают недостаточными функциональными возможностями или большой стоимостью. Следовательно, есть потребность в разработке дешевой, но эффективной системы охранной сигнализации которая в то же время обладает достаточной функциональной насыщенностью, надежностью чтобы без ущерба выполнять свои функции - предупредить хищение или раскомплектацию объекта.
Для расширения функциональных возможностей и для снижения стоимости при разработке охранных систем необходимо использовать микропроцессоры, что позволит реализовать аппаратуру с улучшенными техническими и потребительскими характеристиками.
Цель и задача настоящей работы:
На основе использования современной элементной базы (PIC контроллеры) и современных принципов организации информационного обмена между разнесенными объектами, разработать систему передачи извещений о проникновении отличающуюся:
- гибкостью (легкость и простота разворачивания, возможность конфигурирования)
- надежностью (автоматический контроль за состоянием системы, канала передачи информации о состоянии системы и объектов охраны)
- расширенными функциональными возможностями и простотой в обращении (автоматическая постановка под охрану и снятие с охраны объектов)
- низкой себестоимостью, высокой экономичностью
1 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
1.1 Литературный обзор
В периодических научно-популярных изданиях, а также в многочисленной радиолюбительской литературе периодически освещаются вопросы технической охраны квартир, офисов, складов и многих других жизненно важных объектов. В то же время выбор подходящей системы охраны ограничен. Многие системы охраны имеют свои плюсы и минусы. Из числа известных отечественных устройств чаще всего применяются два варианта: милицейская телефонная пультовая система и система типа "датчик + сирена + потайной выключатель". Первая из них непригодна для спаренного телефона, и кроме того, она конфликтует с автоответчиками и факсами. Недостаток второй системы очевиден - опытный злоумышленник может легко расшифровать алгоритм её работы.
Например, в журнале "Радио" №2 за 1995 [1] год описывается телефонная охранная система "Страж-2", предназначенная для охраны и контроля телефонизированных объектов. Главные преимущества устройства - небольшие массогабариты, универсальное питание, неплохая функциональность. Но есть и недостатки, главный из которых - использование заказной СБИС, представляющей собой микропроцессор с масочным ПЗУ, что значительно удорожает конструкцию прибора.
Можно обратиться к официальным поставщикам охранного оборудования для служб вневедомственной охраны, например научно-техническая фирма "C.NORD" предлагает в своём официальном каталоге многочисленное оборудование для охраны, взаимодействующее в основном с центральным пультом отделения вневедомственной охраны [2]. Есть в каталоге фирмы и универсальное устройство - DLR-100, работающее как на пульт, так и оповещающее выбранного абонента по телефонной линии и радиоканалу. Данное устройство очень универсально, имеет множество пользовательских функций, различных вариантов работы, зарезервировано по питанию, но также не лишено недостатков. Ввиду очень большой функциональности, реализованной на сложной импортной элементной базе вырисовываются следующие недостатки - избыточная усложнённость, необязательная для частого и кратковременного применения, а также, в связи с этим же - довольно большие для данного вида устройства массогабариты и энергопотребление и, соответственно, высокая цена изделия [3].
Также ещё в некоторых справочниках и изданиях для радиолюбителей [4, 5] предлагается реализовать режим охраны помещений используя приставки автоматического определения номера, но и в данном предложении есть свои недостатки - не все версии АОНов это позволяют и не все АТС оборудованы автоматическим определением номера.
Таким образом, рассмотренные литературные источники позволяют сделать вывод, что описанные охранные устройства ввиду большого набора функций и используемой сложной элементной базы имеют высокую стоимость, что является причиной их ограниченного использования рядовым потребителем [6].
Проектируемое устройство свободно от изложенных выше недостатков, так как в нём использована несложная и недорогая элементная база, сокращён набор дополнительных функций, что существенно не оказывает влияния на его потребительские свойства [7].
1.2 Обзор существующих схем и технологий
На рис. 1.1 представлена проектируемая схема системы в комплексе.
а)
б)
Рисунок 1.1 - Функциональная схема автоматизации
а) система вцелом; б) блок охраны
На предприятии применяется система, представленная на рис. 1.1 без реализации блока охранной сигнализации, которая и разработана в рамках настоящего дипломного проекта.
Устройство, которое проектируется, призвано на основе сигналов инфракрасных датчиков генерировать сигнал тревоги в логической взаимосвязи с ситуацией и передавать его в линию передачи данных аналогично реализованному блоку приёмно-контрольному пожарному, а так же, активизировать сигнализацию тревоги путём включения оповещателей светозвуковых выносных.
Рассмотрим наиболее распространенные схемотехнологии применяемые в интегральных схемах для реализации отдельных узлов проектируемой платы:
1 Транзисторно-транзисторная логика (ТТЛ);
2 Эмиттерно-связанная логика (ЭСЛ);
3 Логика, построенная на основе структуры метал-диэлетрик-полупроводник с п-каналом (пМДП);
4 Логика, построенная на основе структуры метал-диэлетрик-полупроводник с транзисторами разной проводимости (КМДП).
Технология ТТЛ основана на биполярных структурах. Базовый элемент ТТЛ представляет собой схему, содержащую один многоэмиттерный транзистор и один обычный (см. рис. 1.1), это логическая схема И-НЕ (функцию И выполняет транзистор VT1, а функцию инверсии выполняет транзистор VT2).
Рисунок 1.1 - Базовый элемент ТТЛ
Подобная схема обладает низкой помехоустойчивостью и низким быстродействием, быстродействие можно увеличить, используя сложный инвертор, который позволяет сократить время включения (переход из логического "0" в логическую "1"); но время выключения (переход из логической "1" в логический "0") сократить, не удается.
Более высокое быстродействие позволяют получить схемы субсемейства ТТЛШ (транзисторно-транзисторная логика с использованием транзисторов с барьером Шотки; см. рисунок 1.2). В таких схемах барьер Шотки создает нелинейную обратную связь в транзисторе, в результате транзисторы не входят в режим насыщения, хотя и близки к этому режиму. Следовательно, практически исключается время рассасывания, что позволяет существенно увеличить быстродействие. Рисунок 1.2 - Транзистор Шотки
Технология ЭСЛ является так же, как и технология ТТЛ, биполярной, то есть элементы строятся с использованием биполярных структур. Основой элементов ЭСЛ является так называемый "переключатель тока", на основе которого строится базовый элемент этой технологии - ИЛИ- -НЕ (см. рис. 1.3); по выходу1 данной схемы реализуется логическая функция ИЛИ-НЕ, а по выходу2 - ИЛИ.
Рисунок 1.3 - Базовый элемент ЭСЛ
Из-за низкого входного сопротивления схемы ЭСЛ обладают высоким быстродействием и работают преимущественно в активном режиме, следовательно, помеха попавшая на вход усиливается. Для повышения помехоустойчивости шину коллекторного питания делают очень толстой и соединяют с общей шиной.
По сравнению со схемами ТТЛ схемы ЭСЛ обладают более высоким быстродействием, но помехоустойчивость у них гораздо ниже. Схемы ЭСЛ занимают большую площадь на кристалле, потребляют большую мощность в статическом состоянии, так как выходные транзисторы открыты и через них протекает большой ток. Схемы, построенные по данной технологии не совместимы со схемами, построенными по другим технологиям, использующим источники положительного напряжения.
В отличие от технологий, рассмотренных выше, технология пМДП основана на МДП - структурах, которые обеспечивают следующие преимущества по сравнению с биполярными:
1 Входная цепь (цепь затвора) в статическом режиме практически не потребляет тока (высокое входное сопротивление);
2 Простая технология производства и меньшая занимаемая площадь на кристалле.
Основными логическими схемами изготавливаемыми на основе пМДП являются схема ИЛИ-НЕ и И-НЕ (см. рис. 1.4 и рис. 1.5).
Рисунок 1.4 - Схема ИЛИ-НЕ
Рисунок 1.5 - Схема И-НЕ
К недостаткам этих схем можно отнести невысокое быстродействие, по сравнению со схемами ТТЛШ и ЭСЛ. Но в настоящее время благодаря применению новых технологий (окисная изоляция, использование поликремневых затворов, технология "кремний на сапфире") создаются быстродействующие МДП структуры. Следующим шагом развития МДП технологии стало использование комплементарных МДП транзисторов, т.е. транзисторов с разным типом проводимости, причем основными являются транзисторы п-типа; а транзисторы р-типа используются в качестве динамической нагрузки.
Использование КМДП-схем по сравнению со схемами пМДП позволяет снизить потребляемую мощность, повысить быстродействие и помехоустойчивость, однако это достигается за счет увеличения площади занимаемой на кристалле и усложнения технологии производства.
Базовыми элементами КМДП-схем являются, как и для пМДП, логические элементы ИЛИ-НЕ и И-НЕ (см рис. 1.6 и 1.7).
Рисунок 1.6 - Схема ИЛИ-НЕ
Рисунок 1.7 - Схема И-НЕ
К особенностям интегральных схем, построенных по технологии КМДП можно отнести следующее:
1 Чувствительность к статическому электричеству (для защиты в буферные каскады ставятся диоды);
2 Тиристорный эффект (в КМДП структурах образуются паразитные биполярные, подобные тиристору, структуры между шинами питания). При включении питания тиристор включается и замыкает шину "+" на общую шину (для защиты используется окисная изоляция).
1.3 Постановка задачи на проектирование
В соответствии с вышеприведенным, а так же на основании технического задания на проектирование - темы диплома, на основании анализа актуальных задач и потребности предприятия, представляется возможным формулировка требований и постановка задачи на проектирование в рамках настоящего дипломного проекта.
Для дипломного проектирования учебное техническое задание заключается в следующем:
1 Разработать систему автоматическую охранную для предприятия
2 При разработке применить ИК-датчик обнаружения
3 Провести структурное, аналитическое моделирование работы системы
4 Привести анализ типовых схем и аргументированный выбор элементов конструкции
5 Разработать схему электрическую принципиальную системы
6 Разработать руководство пользователя
7 Провести технико-экономическое обоснование проекта
8 Провести анализ вредных и опасных факторов охраны труда
9 Оформить документацию по работе в соответствии с требованиями
2. РАСЧЁТНО-КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ
2.1 Разработка структурной схемы автоматизации и схемы подключений
Структурная схема узла системы, представленной на рис. 1.1, который спроектирован в рамках настоящего дипломного проекта, отвечающего за охрану системы, представлена на рис. 2.1
Рисунок 2.1 - Структурная схема автоматизации
Приемно-контрольные приборы относятся к техническим средствам контроля и регистрации информации. Они предназначены для непрерывного сбора информации от извещателей, включенных в шлейф, анализа тревожной ситуации на объекте, формирования и передачи извещений о состоянии объекта на пульт централизованного наблюдения, а также управление местными световыми и звуковыми оповещателями и индикаторами. Кроме этого, приборы обеспечивают сдачу и снятие объекта с охраны по принятой тактике, а также в ряде случаев - электропитание извещателей.
Таким образом, приборы являются основными элементами, формирующими на объекте систему (комплекс) тревожной сигнализации. Следует отметить, что в системах централизованной охраной и охранно-пожарной сигнализации в качестве ПКП может быть использовано устройство оконечное системы передачи извещений.
В соответствии с действующими нормативными документами, а также проектом нового стандарта на приборы приемно-контрольные охранной и охранно-пожарной сигнализации можно определить классификацию ПКП по следующим характеристикам [7]:
- по виду организации тревожной сигнализации на объекте;
- по способу контроля извещателей;
- по формируемой структуре проводных линий ШС;
- по виду канала связи с извещателями;
- по информационной емкости;
- по информативности.
По виду организации тревожной сигнализации на объекте, приборы можно подразделить на:
автономные - предназначенные для обеспечения автономной обособленной сигнализации, при которой извещения о состоянии контролируемого объекта выдаются только на звуковые и световые оповещатели, установленные на охраняемом объекте или в непосредственной близости к нему;
локальные - предназначенные для обеспечения автономной (локальной) сигнализации на объекте, при которой извещения о состоянии, а также управление контролируемым шлейфом (зонами) осуществляется с помощью собственных средств отображения информации и управления (индикаторные панели, пульты), которые входят в состав ПКП;
централизованные - предназначенные для централизованной сигнализации и работе совместно или в составе СПИ, при которой извещения с ПКП передаются на ПЦН СПИ посредством использования различных каналов связи (телефонные линии, радиоканалы, выделенные линии и др.).
По способу контроля извещателей ПКП подразделяются на:
- безадресные - приборы, в которых контролируемый извещатель не идентифицируется (приборы, имеющие только безадресные ШС или безадресные каналы связи);
- адресные - приборы, в которых определяется адрес (идентификационный номер) контролируемого извещателя (приборы, имеющие адресные ШС, адресные линии сигнализации или адресные каналы связи);
- комбинированные - приборы, имеющие безадресные ШС и адресные линии (каналы) связи.
По формируемой структуре проводных линий ШС различают ПКП с:
- радиальной структурой;
- кольцевой структурой;
- древовидной структурой;
- комбинированной структурой.
По виду канала связи с извещателями ПКП можно разделить на:
- проводные, использующие физические линии связи (ШС, адресные линии, электро- или радиотрансляционную сеть, оптоволокно и др.);
- беспроводные использующие акустический, оптический, радио или другие каналы связи с извещателями.
В общем случае информативность включает в себя извещения:
- характеризующие состояние шлейфа (адреса, зоны) из расчета на один шлейф (адрес, зону), а также состояние и режим работы прибора;
- отображаемые внутренними световыми и звуковыми индикаторами, индикаторными панелями, пультами прибора, а также внешними световыми и звуковыми оповещателями;
- передаваемые на ПЦН СПИ (для ППК централизованной сигнализации).
По устойчивости к воздействию климатических факторов окружающей среды приборы относятся к техническим средствам, предназначенным для эксплуатации внутри зданий, при этом в зависимости от диапазона рабочих температур их можно подразделить на приборы для отапливаемых и неотапливаемых помещений.
По виду электропитания и организации его резервирования: различают приборы с питанием от сети переменного тока, от автономного источника питания, без резервирования электропитания, с резервированием от источника постоянного тока, переключаемые на пульт централизованного наблюдения.
По виду используемых каналов связи приборы можно разделить на проводные и беспроводные (шлейфные). Современные беспроводные приборы используют для связи с извещателями в основном радиоканал.
Установленное сокращенное обозначение приемно-контрольных приборов имеет следующую структурную формулу [7]:
(2.1)
где Х1 - сокращенное обозначение наименования технического средства, характеризующий его функциональное назначение по отношению к потоку информации и область применения технического средства: ПКПО - прибор приемно-контрольный охранный; ПКПОП - прибор приемно-контрольный охранно-пожарный;
Х2 - тип используемого канала связи: 01 - по специальным проводным линиям радиальной структуры; 02 - по специальным проводным линиям цепочечной структуры; 03 - по специальным проводным линиям древовидной структуры; 04 - по выделенным линиям телефонной сети; 05 - по линиям телефонной сети, переключаемым на период охраны; 06 - по занятым линиям телефонной сети; 07 - по каналам аппаратуры уплотнения, используемой в телефонной сети; 08 - по низковольтной электрической сети; 09 - по радиотрансляционной сети; 10 - по радиоканалу; 11 - по оптическому каналу; 12-28 - резерв; 29 - по другим каналам связи.
Х3 - применяемый метод передачи информации:1 - цифровой; 2 - временной; 3 - частотный; 4 - многопроводный; 5-8 - резерв; 9 - другие методы передачи информации;
Х4 - базовое (без наращивания) количество контролируемых направлений;
Х5 - максимальное количество контролируемых направлений, достигаемое наращиванием с помощью блочной или модульной конструкции (при отсутствии наращивания Х5 не приводится);
Х6 - порядковый номер разработки данного типа технического средства;
Х7 - порядковый номер конструктивной модификации;
Х8 - русская прописная буква, характеризующая модернизацию технического средства (первая модернизация - буква А, последующие - в алфавитном порядке).
Таким образом, разрабатываемый прибор имеет классификацию ПКПОП 014 - 4 - 3Б - прибор приемно-контрольный охранно-пожарный, использующий специальные проводные линии радиальной структуры, многопроводный метод передачи информации, четыре контролируемых направления, регистрационный номер -3, вторая (Б) модификация.
При использовании каналов связи нескольких типов или нескольких методов передачи информации вместо Х2 или Х3 приводятся подряд соответствующие цифровые обозначения. Например: 1004 (по радиоканалу и выделенной линии телефонной сети).
Шлейф с установленными в него извещателями подключается к блоку контроля, который осуществляет его электропитание и анализ по нескольким параметрам. К этим параметрам относятся прежде всего амплитудные значения контролируемых электрических сигналов, а также их временные характеристики, позволяющие выделить сигнал при срабатывании извещателя или нарушении нормального состояния шлейфа (его обрыв или короткое замыкание) и отличить его от возможного сигнала помехи. На выходе блока контроля формируется нормируемый по величине сигнал при превышении контролируемых параметров установленных пороговых значений.
Он поступает в блок обработки, в котором осуществляется логический анализ и формирование выходных сигналов, управляющих блоком включения оповещателей, а также блоком формирования извещений. Блок обработки определяет тактику сдачи/снятия объекта с охраны, режим включения светового и звукового оповещателей, характеристики формируемых извещений. С помощью индикаторов, расположенных на приборе, на выносном табло или пульте управления, в общем случае обеспечивается световая и звуковая сигнализация:
- состояния шлейфов;
- режим работы прибора;
- наличие основного электропитания;
- наличие и неисправность резервного питания (разряд или неисправность аккумуляторной батареи).
Блок включения оповещателей осуществляет непосредственное управление внешними звуковыми и световыми оповещателями. по принятой тактике.
Для автономных ПКП возможно совмещение в одном корпусе с прибором световых и звуковых оповещателей.
Блок формирования извещений обеспечивает связь прибора с пультом централизованного наблюдения или другим прибором, передавая извещения о нормальном или тревожном состоянии объекта в соответствии с установленным интерфейсом.
Необходимым в функциональной схеме является наличие блока питания, который обеспечивает электропитанием блоки прибора.
В общем случае прибор может иметь дополнительные выходные цепи для управления инженерными системами или устройствами активного противодействия обнаруженной опасности.
ПКП для локальной охраны должны иметь возможность подключения принтера, компьютера или другого устройства для обеспечения протоколирования событий, или иметь встроенную энергонезависимую память для хранения данных о событиях с возможностью последующего просмотра событий.
Информация о событиях должна содержать данные о времени, виде события и адресе (номер шлейфа, адреса, зоны).
Приборы централизованной охраны могут иметь возможность подключения выносных элементов контроля состояния ПКП (цепь контроля наряда): световой индикатор и датчик контроля (электроконтактный или другого типа). В нормальном состоянии световой индикатор должен быть выключен. При работе ПКП совместно с системой передачи извещений при срабатывании датчика контроля, на пульт может передаваться соответствующее извещение (например, "Прибытие наряда").
Основные параметры стыков: "прибор - шлейф сигнализации", "прибор - оповещатели", "прибор - линия пульта централизованного наблюдения", "прибор - источник электропитания" определены в нормативных документах, в том числе действующих ДСТУ.
Схема подключений электрическая ППКОП представлена на рис. 2.2.
Рисунок 2.2 - ППКОП. Схема подключений электрическая
2.2 Имитационное математическое моделирование на ПК
Моделирование представлено в системе MicroCap 9.
Схема узла усиления сигнала инфракрасного приёмника представлена на рис. 2.3.
Рисунок 2.3 - Схема электрическая принципиальная в системе моделирования Micro-Cap
Для этого в библиотеках системы найдем нужные нам компоненты по их условным обозначениям. MicroCap 9 имеет параметры этих элементов по их эквивалентным моделям и позволяет строить приближенный анализ их работы (рис. 2.4).
Рисунок 2.4 - Результаты моделирования
Описание процессов (рис. 2.4):
- на первом графике представлен сигнал на выходе ОУ;
- на втором графике представлен сигнал на входе ОУ, принятый с инфракрасного приемника;
- на 3м графике представлен сглаженный сигнал на выходе интегратора
- на 4м графике представлен логический уровень (нуля в данном случае) на выходе каскада.
Для демонстрации необходимости триггера Шмидта и работоспособности схемы, уменьшим постоянную времени интегратора, в результате получим нестабильность выхода (видно на последнем графике, рис. 2.5).
Рисунок 2.5 - Графики моделирования при измененных параметрах
Исследуется схема выключателя с двумя тиристорами для коммутации постоянного тока при поочередной подаче сигнала в цепях управления главного и вспомогательного блоков.
Рисунок 2.6 - Электронный ключ. Схема моделирования
Запирание главного тиристора VS1 в цепи нагрузки происходит при помощи заряженного конденсатора С1, который является источником отрицательного напряжения с малым внутренним сопротивлением, что дает возможность подать через тиристор VS2 на VS1 достаточно большое обратное напряжение для уменьшения прямого тока через VS1 до нуля с последующим его запиранием. Время приложения обратного напряжения tC должно быть меньше времени запирания tЗ тиристора VS1. При коммутации , (2.2)
где Uc1 - напряжение на конденсаторе C1;
Rн - сопротивление нагрузки.
В момент времени t = tC напряжение на VS1 равно нулю и, следовательно, имеем
(2.3)
После преобразования (2.4)
Надежное запирание тиристора VS1, обладающего временем восстановления управляемости, равным tB, будет иметь место при tC2tB. Следовательно, минимальное значение емкости С1 должно удовлетворять условию (для активной нагрузки) С1 > 1,45 tB IН / UП, мкФ,(2.5)
где tВ - время выключения VS1, мкс, Iн - ток нагрузки в момент коммутации, А; Uп - напряжение питания, В. Величина сопротивления R1 выбирается такой, чтобы после разряда конденсатора С1 тиристор VS2 запирался, т.е. необходимо выполнить условие Iвыкл > Uп/R1,(2.6)
откуда R1 > Uп / Iвкл,(2.7)
где Iвыкл - ток выключения тиристора VS2, А. От соотношения R1 и C1 зависит возможная максимальная частота включения - выключения [10]:
(2.8)
Ток нагрузки Iн = Uп / Rн.(2.9)
При аварийных режимах работы, сопровождающихся значительным током нагрузки, размыкание цепи можно осуществлять автоматически при включении тиристора VS2 от падения напряжения на сопротивлении Rш. Регулированием этого сопротивления и подбором стабилитрона VD2 по параметру Uнсм можно заранее задать величину тока перегрузки или тока к.з., при котором произойдет выключение тока нагрузки. Причем высокое быстродействие выключателя позволяет прервать ток короткого замыкания задолго до того, когда он достигает установившейся величины.
Рисунок 2.7 - Графики моделирования работы узла электронного ключа
Для работы выключателя в циклическом автоматическом режиме блок ИСУ и ключи управления S1, S2 замыкаются блоком автоматического управления, содержащим регулируемый мультивибратор и импульсные трансформаторы.
2.3 Построение функциональной схемы блока сигнализации
Функциональная схема устройства состоит из следующих функциональных элементов:
1 В основе МК находится ядро. Принято решение использование наиболее распространенное и простое ядро 8051. Первый МК на основе ядра 8051 является МК Intel 8051. Эти МК изначально производились с использованием n-МОП технологии, в дальнейшем они использовали КМОП-технологию , что уменьшило потребление мощности. Рассмотрим характеристики присущие этому типу МК: Ядро высокого быстродействия с одноцикловыми командами
Внешний кварцевый резонатор на 32 кГц Программируемая система ФАПЧХ (12.58 МГц, Макс) 3 счётчика/таймера по 16 разрядов
26 программируемых линий ввода - вывода 1 Источников Прерывания с двумя уровнями приоритета 2 указателя данных 1 разрядный указатель стека Микроконтроллеры обычно классифицируют по разрядности данных, обрабатываемых арифметико-логическим устройством (АЛУ):
2 4-х разрядные - самые простые и дешевые;
3 8-ми разрядные - наиболее распространенная группа. К этой группе относятся микроконтроллеры серии MCS-51 (Intel) и совместимые с ними, PIC (MicroChip), HC68 (Motorola), Z8 (Zilog) и др.
4 16-ти разрядные - более высокопроизводительные, но более дорого стоящие;
5 32-х разрядные - обычно являющиеся модификациями универсальных микропроцессоров.
Отдельно рассматриваются:
1 программируемые логические интегральные схемы(ПЛИС) - как замена микросхем железной логики;
2 ЦПОС - цифровой процессор обработки сигналов (ЦПОС)- (DSP - Digital Signal Processor), ориентированные на использование в системах обработки сигналов.
3 Микропроцессорные модули или "системы на кристалле" -это модули со встроенными микропроцессорами и требуемой периферией, другими словами микроконтроллер с ПЛИС и/или ЦПОС.
Внутри каждой группы МК делятся на CISC- и RISC-устройства. Наиболее многочисленной группой являются CISC-МК, но в последние годы среди новых МК преобладает RISC-архитектура [6]; Матричная клавиатура. Для ввода информации применена клавиатура, которую можно представить в виде матрицы в три строки и три столбца. Она подсоединяется к портам Р2.0 - Р2.5, Р3.3. Интерфейс клавиатуры реализован на элементах: S1-S9 - кнопки, расположение которых представляют матрицу 3*3; DD2.1, DD2.2 - логическая схема формирующий сигнал на входе внешнего прерывания при нажатии на любую кнопку; R1-R3 - подтягивающие резисторы. Работа с клавиатурой основана на системе прерываний от внешнего источника. Сигнал прерывания формируется комбинационной логической схемой на элементах DD2.1 и DD2.2.
Низкий уровень сигнала на входе P3.3 МК вызывает прерывание от внешнего источника, в данном случае от клавиатуры. [6]
ЖКИ модуль. Для соединения ЖКИ-модуля с управляющей системой используется параллельная синхронная шина, насчитывающая 8 линий данных DB0-DB7, линию выбора регистра RS и линию синхронизации E. Кроме линий управляющей шины имеются две линии для подачи напряжения питания 5В - GND и Vcc и линия для подачи напряжения питания драйвера ЖКИ-V0. Для соединения модуля с управляющей системой можно выбрать один из двух вариантов: по 8-ми или 4-х разрядной шине. В первом случае потребуется 11 сигнальных линий, во втором - только 7 [6].
Цифровые датчики, подключенные при помощи интерфейса I2C. МК аппаратно поддерживает обмен по двухпроводному последовательному интерфейсу, совместимому со стандартом I2C. Интерфейс I2C использует те же выводы микросхемы и внутреннюю логику, что и встроенный в МК интерфейс SPI. Выбор (разрешение работы) одного из этих двух интерфейсов может быть произведен программно, путем установки или сброса бита SPE специального регистра SPICON. Интерфейс I2C можно программно сконфигурировать как "программный ведущий" или как "аппаратный ведомый". В режиме "программный ведущий" обмен данными возможен на скоростях до 140 кбит/с, а в режиме "аппаратный ведомый" - до 3,4 Мбит/с. Имеющиеся на кристалле цепи фильтрации подавляют выбросы на линиях интерфейса SDATA и SCLOCK длительностью менее 50 нс с целью предотвращения ошибок при обмене. Для организации шины I2C используются линии, которые, в общем случае, должны быть "подтянуты" к "плюсу" источника питания с помощью внешних нагрузочных резисторов. В МК "подтягивающие" резисторы уже имеются на кристалле, однако, по замечанию производителя, в системах с нескольким "ведомыми" могут понадобиться дополнительные внешние резисторы. Оптопара. Оптронами называют такие оптоэлектронные приборы, в которых имеются источник и приемник излучения (светоизлучатель и фотоприемник) с тем или иным видом оптической и электрической связи между ними, конструктивно связанные друг с другом. Принцип действия оптронов любого вида основан на следующем. В излучателе энергия электрического сигнала преобразуется в световую, в фотоприемнике, наоборот, световой сигнал вызывает электрический отклик. Практически распространение получили лишь оптроны, у которых имеется прямая оптическая связь от излучателя к фотоприемнику и, как правило, исключены все виды электрической связи между этими элементами. Транзисторные оптопары рядом своих свойств выгодно отличаются от других видов оптронов. Это прежде всего схемотехническая гибкость, проявляющаяся в том, что коллекторным током можно управлять как по цепи светодиода (оптически), так и по базовой цепи (электрически), а также в том, что выходная цепь может работать и в линейном и в ключевом режиме. Механизм внутреннего усиления обеспечивает получение больших значений коэффициента передачи тока Кi , так что последующие усилительные каскады не всегда необходимы. Важно, что при этом инерционность оптопары не очень велика и для многих случаев вполне допустима. Выходные токи фототранзисторов значительно выше, чем, например, у фотодиодов, что делает их пригодными для коммутации широкого круга электрических цепей. Наконец, следует отметить, что все это достигается при относительной технологической простоте транзисторных оптопар [11].
Реле - это устройство для автоматической коммутации электрических цепей по сигналу извне. Любое релейное устройство, как и реле для коммутации электрических цепей, состоит из релейного элемента (с двумя состояниями устойчивого равновесия) и группы электрических контактов, которые замыкаются (или размыкаются) при изменении состояния релейного элемента. Реле широко применяются в устройствах автоматического управления, контроля, сигнализации, защиты, коммутации и т.д. Наиболее распространены коммутационные реле, реле давления, перемещения, расхода, реле времени, защитные реле.
В зависимости от физической природы входного (управляющего) сигнала реле подразделяются на механические (сила, давление, скорость, ускорение), магнитные, тепловые, оптические, электрические (ток, напряжение, мощность, сопротивление).
Электромагнитные реле, как и другие электрические реле, по роду управляющего и коммутируемого тока могут быть постоянного и (или) переменного тока.
По чувствительности входного сигнала и величине коммутируемого тока электромагнитные реле подразделяют на сверхчувствительные (10-7 - 10-10 Вт) реле, регистрирующие сверхмалые токи, а также высоко - и нормально чувствительные слаботочные (10-6 - 25 А).
Более мощные реле, коммутирующие токи более 50 А и напряжения более 1000 В, называются, соответственно, контакторами и высоковольтными реле.
Слаботочные реле стали в настоящее время самостоятельным классом электрических реле, включающим в себя наиболее распространенные электромагнитные реле с подвижным якорем, герконовые реле, электротепловые и слаботочные реле времени. К классу слаботочных реле относят также и другие виды неэлектрических слаботочных реле, например, тепловые реле [12].
Элементы оповещения. В качестве элементов оповещения используются комбинированное устройство. Оно включает в себя звуковое и световое оповещение, и служит для предупреждения персонала о возгорания.
Блок аварийного питания. В него входят АС\DC, DC\DC преобразователи; аккумулятор, обеспечивающий 4 часа аварийного питания системы, в случае отключения основного питания. В AC/DC преобразователях, благодаря внутреннему мостовому выпрямителю, защита от обратной полярности не требуется. Для защиты по выходу, все AC/DC преобразователи имеют защиту от работы на холостом ходу и от короткого замыкания на выходе. Кроме того, существуют и дополнительные меры защиты (тиристорная защита или второй, независимый контур управления). Семейство W AC/DC и специальные модели семейств LOK, Т, M, H, S, K, KP могут работать в режиме зарядного устройства кислотных батарей (с номинальными напряжениями 12В, 24В, 36В, 48В, 60В). Эти устройства обеспечивают правильную и безопасную зарядку батарей.
Рисунок 2.4 - Схема элктрическая функциональная
DC/DC преобразователи (для защиты от обратной полярности включения) снабжены внутренним защитным диодом или предохранителем. Некоторые модели снабжены защитным отключением преобразователя при выходе входного напряжения за пределы указанного диапазона входного напряжения [13].
2.4 Выбор и обоснование элементной базы
Для функционирования блоков управления и коммутации необходимы цифровые ИМС малой и средней степени интеграции.
ИМС логики структуры ТТЛ являются наиболее разработанной и массовой серией и обладают наиболее широким спектром применения для проектирования цифровых устройств (серии К155, 555, 532, 1533).
Микросхемы серии ЭСЛ (К500, К1000 и т.д.) являются наиболее перспективной серией, поскольку обладают самым высоким быстродействием.
Логические элементы структуры КМДП (серии К176, К561 и т.д.) имеют меньшее быстродействие и нагрузочную способность по сравнению с ТТЛ и ЭСЛ, однако ИМС этой серии обладают двумя очень важными достоинствами перед ТТЛ и ЭСЛ:
- ничтожная потребляемая мощность в статическом режиме (Рпот.=10-6Вт);
- очень высокая помехоустойчивость к наводкам по сети питания и помехам в сигнальной цепи (допустимый уровень помех - до 30% напряжения питания).
Поэтому мы выбираем ИМС структуры КМДП серий К176 и К561.
Аналоговые элементы - транзисторные ключи, диоды и стабилитроны - выбираем конкретно для каждого узла при детальном проектировании функциональных узлов. Ввиду того, что планируемое энергопотребление проектируемого устройства невелико, а массогабаритные показатели ограничены размерами телефона-трубки, выберем аналоговые элементы, имеющие наиболее малые размеры, но обладающие достаточным запасом по мощности для данного устройства.
В качестве аналоговых микросхем применяемых в устройстве используем широко распространённые универсальные микросхемы для телефонных аппаратов отечественного производства :
- в качестве импульсного номеронабирателя - КР1008ВЖ10;
- в качестве вызывного устройства - КР1064ПП1.
Выбор и обоснование пассивных элементов.
При выборе пассивных элементов электрической цепи: резисторов, конденсаторов и так далее, будем руководствоваться, в основном, принципом максимальной миниатюризации, так как для проектируемого устройства не требуется резервирования по мощности пассивных элементов, ввиду очень небольших токов и напряжений в схеме.
Схемотехнические требования при разработке принципиальной схемы
Для обеспечения комплексной надежности устройства необходимо стремиться к уменьшению:
- количества ЭРЭ и электрических связей;
- коэффициента нагрузки активных элементов.
МК принято взять ADuC845, так как он обладает всеми необходимыми ресурсами и возможностями для реализации разрабатываемого устройства. МК ADuC845 является функционально законченным контроллером интеллектуального датчика, включающим в себя: два аппаратных модуля сигма-дельта АЦП высокого разрешения (24-разрядное и 16-разрядное), 8-разрядное микропроцессорное устройство управления и встроенную Flash-память программ и данных. Кроме двух независимых модулей АЦП в составе устройства имеется датчик и прецизионный программируемый усилитель, что позволяет МК выполнять прямые измерения малых уровней напряжения. АЦП с встроенным цифровым фильтром предназначены для измерения низкочастотных сигналов в широком динамическом диапазоне. Так же он включает в себя порты последовательного обмена UART, SPI, I2C, три таймера - счетчика, сторожевой таймер. В состав МК включены также 12-разрядный ЦАП с выходом напряжения, два источника тока, монитор источника питания. Устройство питается от однополярного источника с напряжением +3...+5 В. При напряжении источника +3 В потребляемая микроконвертором мощность составляет менее 10 мВт [7].
В качестве устройства отображения информации о текущем состоянии разработанного устройства используется ЖКИ-модуль на основе контроллера HD44780 фирмы HITACHI. Он обладает малым энергопотреблением и простым интерфейсом. ЖКИ состоит из 2 строк, по 16 символов в каждой, что вполне достаточно для эффективного отображения информации. Для соединения ЖКИ-модуля с управляющей системой используется параллельная синхронная шина, насчитывающая 8 линий данных DB0-DB7, линию выбора регистра RS и линию синхронизации E [6].
Клавиатура используется для ввода информации, задания режимов работы устройства. Клавиатура, используемая в данном устройстве, является матричной и имеет размер 3х3, работа которой основана на системе прерываний. В качестве датчика используется датчик ТМР175 компании Кемпел. Основным достоинством этих датчиков является сверхмалое потребление энергии и миниатюрное исполнение. Устройства содержат полупроводниковый сенсор, 12-ти битный АЦП, тактовый генератор, регистр конфигурации, регистр измеренного значения, регистры верхнего и нижнего порогового значений, схему сброса и логику реализации последовательного интерфейса. У всех ИМС этого семейства имеется схема слежения, формирующая сигнал тревоги. Датчики имеют возможность передачи данных при помощи интерфейса I2C. Интерфейс I2C позволяет подключение до 120 цифровых датчиков [4]. Устройства оповещения предназначены для уведомления о наличии пожара. В качестве оповещателя выбран комбинированный оповещатель СВИРЕЛЬ-2 включающий в себя световое и звуковое оповещение. Источник питания постоянный 12В, ток потребления 350мА [5]. В качестве гальванической развязки использована оптопара РС816. Краткие характеристики: максимальный выходной ток 50мА, максимальный прямой ток через входной светодиод 50мА, напряжение изоляции 5кВ, тип корпуса DIP4 [8]. В качестве коммутационного элемента используется электромагнитное реле РЭС60 РС4.569.435-02.01, (12В). С помощью этого реле производится коммутация цепи питания устройства оповещения СВИРЕЛЬ-2 Технические параметры: ток питания обмотки постоянный; число коммутационных положенийдвухпозиционное; номинальное рабочее напряжение 12В; ток срабатывания 22.4 мА; ток отпускания 4.8 мА; максимальное коммутируемое постоянное напряжение 25В, максимальный коммутируемый постоянный ток0.50А; время срабатывания 3.5 мс; время отпускания 1.5 мс. Устройство аварийного питания включает в себя АС/DC и DC/DC преобразователи, аккумулятор емкостью на 4-е часа работы. В качестве АС/DC выбрана модель ECA150.10120 15Вт AC/DC 12В. Выбор объясняется тем, что напряжение питания аккумулятора составляет 12В, так же это напряжение служит для питания пожарного оповещателя. Технические характеристики: входное напряжение переменное 176-242В; напряжение выходное постоянное 12В; мощность 15Вт; номинальный выходной ток 1.25 А. В качестве DC/DC преобразователя выбрана модель TMA1205S DC-DC, 1Вт, вход 12V, выход 5V/200mА. DC/DC преобразователь понижает напряжение с 12В до 5В, для возможности подключения МК ADuС845, датчиков, ЖКИ и клавиатуры. Технические характеристики: номинальное входное напряжение 12В; номинальное выходное напряжение 5В; номинальный выходной ток 0.2 А; мощность 1Вт. В качестве аккумулятора выбран DT 12-2.2. Технические характеристики: номинальная емкость 2.2 А.ч; напряжение питания 12В; зарядный ток при 20 ч 20мА. В качестве диодов выбраны диоды типа FR157 , который входит в зарядное устройство. Технические характеристики: Максимальное постоянное обратное напряжение 1кВ; прямой ток 1.5А; Максимальный обратный ток 5 мкА [9].
2.5 Электрический расчёт электронного ключа
Аналоговые ключи предназначены для коммутации аналоговых сигналов от источника на нагрузку с малыми искажениями. Они широко применяются в ЦАП, АЦП, устройствах выборки и запоминания сигналов, для коммутации аналоговых сигналов источников на общую нагрузку и для других целей. Аналоговые ключи могут коммутировать ток и напряжение. В нашем случае необходим коммутатор напряжения.
В цепи для коммутации напряжения нагрузка должна иметь достаточно высокое сопротивление по сравнению с выходным сопротивлением источника сигнала. Реальные аналоговые ключи вносят погрешность при передаче сигнала от источника в нагрузку. Основными параметрами ключа, определяющими величину погрешности, являются: остаточное напряжение на замкнутом ключе, остаточный ток разомкнутого ключа и конечное время переключения. Основной задачей проектирования аналоговых ключей является минимизация перечисленных параметров, и тем самым уменьшение погрешности, вносимой ключами при коммутации сигнала.
Источником питания аналогового ключа служит коммутируемое напряжение Uвх, значение которого может изменяться в широких пределах и достигать весьма малых значений (десятков милливольт). При подаче отрицательного управляющего нарпяжения Uупр< 0 транзистор закрывается, через резистор Rк будет протекать тепловой ток коллектора и напряжение между коллектором и эмиттером Uкэ = Uвх - Iк0 Rк Uвх. Пусть под действием отпирающего напряжения Uупр > 0 в базовой цепи проходит ток Iб. Для всех значений коллекторного тока Iк<< β Iб(Iк= Uвх/Rк , β - коэффициент передачи базового тока) транзистор будет насыщен и напряжение Uкэ очень мало. В режиме насыщения коллекторный и эмиттерный переходы открыты, выходное напряжение Uкэ = Uбэ- Uбк. При глубоком насыщении транзистора (Iб β/ Iк > 3...4) остаточное напряжение на замкнутом ключе Uкэφт/βI+Iб rэн ,(2.1)
где βI - коэффициент передачи базового тока при инверсном включении транзистора; φт - тепловой потенциал, пропорциональный абсолютной температуре (при 300 К φт 26 мВ); rэн - объёмное сопротивление области эмиттера насыщенного транзистора.
Выходное сопротивление насыщенного транзистора (сопротивление замкнутого ключа) Rвых обычно составляет единицы и десятки Ом и может быть определено по формуле
Rвых ,(2.2)
где rкн - объёмное сопротивление области коллектора, насыщенного транзистора.
Рассмотрим влияние цепи управления на свойства ключа. Состояние его определяется уровнем управляющего напряжения Uупр и значением сопротивления Rб. Стоит отметить, что схема может коммутировать как положительное, так и отрицательное напряжение Uвх. При отрицательном управляющем напряжении Uупр' транзистор должен быть заперт (Uбк< 0, Uбэ < 0) и напряжение Uвых= 0. Если на входе действует положительное напряжение Uупр'', транзистор будет насыщен, а напряжение Uвых= Uвх . В насыщенном режиме в схеме установятся следующие токи: Iб = (Uупр'' - Uбэ - Uвх) / Rб , Iн = Uвых / Rн .
Исходя из приведённых формул (2.1, 2.2) рассчитаем Rб :
Rб = (Uупр'' - Uбэ - Uвх) / Iб (2.3)
Rб = ( 3 - 0,6 - 0,4) / 0,00002 = 100 кОм.
3 СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
3.1 Разработка схемы электрической принципиальной
Для построения электрической принципиальной схемы охранного устройства необходимо выбрать элементную базу. Как указывалось выше, логические элементы устройства решено взять на основе ИМС структуры КМДП серий К176 и К561.
Узел датчика (RS-триггер) выполним на логических элементах ИМС К561ЛЕ5.
В качестве основной ИМС узла счёта и выбора выходных сигналов возьмём ИМС для построения электронных часов К176ИЕ18, ввиду очень удобного использования для задания временных интервалов счётчика минутных и секундных импульсов. Данная микросхема также имеет выходы звуковых сигналов, которые удобно использовать для оповещения абонента по телефонной линии. Также, для задания выбранных временных интервалов подсчёта количества дозвонов до абонента и интервалов между дозвонами, выбираем в качестве десятичного счётчика-делителя ИМС К561ИЕ8.
Как указывалось выше, в качестве аналоговых микросхем телефона-трубки выбираем ИМС отечественного производства - импульсный номеронабиратель КР1008ВЖ10 и вызывное устройство на КР1064ПП1.
В качестве ключевых элементов выбираем транзисторы КТ502Е и КТ503Е, очень хорошо зарекомендовавшие себя в схемах телефонов.
Пассивные элементы в данном устройстве не требуют повышенной точности номиналов, поэтому резисторы и конденсаторы выбираем исходя из стандартного ряда.
Полупроводниковые диоды выбираем КД102Б, как наиболее подходящие по размерам и электрическим параметрам.
Микросхема К176ИЕ18. ИМС К176ИЕ18 предназначена для использования в электронных часах. В её состав входят кварцевый генератор с внешним кварцевым резонатором на частоту 32768 Гц и два делителя частоты: СТ2 на 32768 и СТ60 на 60. При подключении к микросхеме кварцевого резонатора, она обеспечивает получение частот 32768, 1024, 128, 2, 1, 1/60 Гц. Импульсы с частотой 128 Гц формируются на выходах микросхемы Т1-Т4 с открытым стоком (выходной ток по выходам - 12 мА), их скважность равна 32/7 (для обеспечения надёжного запирания вакуумных люминесцентных индикаторов по их сеткам), сдвинуты они между собой на четверть периода. Эти импульсы предназначены для коммутации знакомест индикатора часов при динамической индикации. Импульсы с частотой 1/60 Гц подаются на счётчик минут, импульсы с частотой 1 Гц могут использоваться для подачи на счётчик секунд. Частота 1024 Гц предназначена для звукового сигнала будильника и для опроса разрядов счётчиков при динамической индикации. Вход Q микросхемы используется для изменения яркости индикатора, при подаче на него логической 1 можно в 3,5 раза увеличить скважность импульсов на выходах Т1-Т4 и во столько же раз уменьшить яркость свечения индикатора. Также в микросхеме имеется специальный формирователь звукового сигнала. При подаче импульса положительной полярности на вход HS, на выходе HS появляются пачки импульсов отрицательной полярности с частотой 2048 Гц и скважностью 2. Длительность пачек - 0,5 с, период повторения - 1 с. Выход HS выполнен с открытым стоком. Сигнал присутствует на выходе HS до окончания очередного минутного импульса на выходе M микросхемы.
Напряжение питания микросхемы - от 3 до 15 В.
Рисунок 3.1 - Схема включения микросхемы К176ИЕ18
Назначение выводов микросхемы:
1 - T3 2 - T2 выходы 128 Гц;
3 - T1
4 - S1 - выход секундных импульсов 1 Гц;
5 - R - вход (запуск) счётчика, сброс данных в ноль;
6 - S2 - выход 2 Гц;
7 - HS - выход формирователя звукового сигнала 2048 Гц;
8 - GND - земляной вывод;
9 - HS - вход запуска формирователя звукового сигнала;
10 - M - выход минутных импульсов 1/60 Гц;
11 - F - выход опроса разрядов счётчиков 1024 Гц;
12 - Z выводы генератора для подключения
13 - Z внешнего кварцевого резонатора;
14 - Q - вход регулировки яркости свечения индикатора;
15 - T4 - выход 128 Гц;
16 - Ucc - напряжение питания.
Микросхема К561ИЕ8. ИМС является десятичным счётчиком с дешифратором. Микросхема имеет три входа - вход установки исходного состояния R, вход для подачи счётных импульсов отрицательной полярности CN и вход для подачи счётных импульсов положительной полярности CP. Также она имеет десять дешифрированных выходов 0...9. Внутренняя схема содержит пятикаскадный счётчик Джонсона и дешифратор, который преобразует двоичный код в сигнал, появляющийся последовательно на каждом выходе счётчика. Счётчик имеет выход переноса P. Положительный фронт выходного сигнала переноса появляется через десять периодов тактовой последовательности и используется поэтому как тактовый сигнал для счётчика следующей декады.
Максимальная тактовая частота - 2 МГц.
Длительность импульса запрета счёта 300 нс.
Длительность тактового импульса 250 нс.
Длительность импульса сброса 275 нс
( вид сверху )
Рисунок 3.2 - Цоколёвка корпуса К561ИЕ8 (пластмассовый корпус типа 2104.16-4)
Импульсный номеронабиратель 1008ВЖ10. 1008ВЖ10 - электронный номеронабиратель с импульсным набором номера (аналог микросхемы KS5851 фирмы SAMSUNG). Служит для преобразования нажатия кнопки клавиатуры в последовательность токовых импульсов. Входные данные вводятся с клавиатуры, представляющей собой матрицу кнопок (клавиш) 3x4. Программирование паузы (единичная пауза равна 1,6 мс) можно производить после каждой набранной цифры нажатием клавиши [ * ].
Стабилизатор напряжения включается при замыкании вывода 2 на "землю". Предназначена для применения в кнопочных телефонных аппаратах с расширенными функциональными возможностями. Микросхема выполнена по КМОП-технологии. Особенности микросхемы:
- внутреннее ОЗУ рассчитано на 32 цифры;
- повтор последнего набранного номера с помощью клавиши [  ];
- программирование паузы с помощью клавиши [ * ];
- встроенный стабилизатор напряжения питания;
- имеет помехозащищённые входы для клавиатуры;
- выходы с открытым стоком.
Электрические параметры (табл. 3.1).
Таблица 3.1 - Электрические параметры
ПараметрЗначениеНапряжение питания в статическом режиме, В1,5Частота генератора, кГц2,4Импульсный коэффициент (отношение длит. импульса к длит. паузы )3:2 / 2:1Длительность удержания клавиши для уверенного ввода значения цифры, мс20Время восстановления выхода MUTE после завершения формирования последней цифры, мс5Частота импульсов внутри кодовой посылки, Гц10 или
20Длительность нажатия "рычага", необходимая для сброса регистра адресации памяти, мс300Длительность времени "антидребезга", мс14Длительность межцифровой паузы, мс800 или 400 Предельно допустимые значения параметров и режимов (табл. 3.2).
Таблица 3.2 - Предельно допустимые значения
ПараметрСимволЗначениеЕдиница измерен.Напряжение питанияUcc2,06,0ВМаксимальный ток потребленияIcc-150мкАМаксимальный ток потребления в статическом режимеIcc-1мкАМаксимально допустимое сопротивление контакта клавиатуры в замкнутом сост.Ron-1КОм В настоящее время АО "Светлана" в г.С.-Петербурге выпускает специализированную микросхему вызывного устройства КР1064ПП1 (зарубежный аналог - L3240 фирмы "SGS-THOMSON"). Микросхема генерирует сигнал с двумя периодически переключающимися частотами (с соотношением 1,38) и непосредственно управляет пьезоэлектрическим излучателем. Встроенный гистерезис блокирует возможность ошибочного запуска от помех в линии и импульсов номеронабирателя. Напряжение включения ИС - в пределах 12,1÷13,1 В.
Напряжение выключения - 7,9÷8,9 В.
Ток вызова без присоединённой нагрузки Iсс 1,8 мА.
Амплитуда выходного напряжения Uвых.= (Ucc- 5) В.
Рисунок 3.3 - Структурная схема ИС КР1064ПП1
Назначение выводов ИС КР1064ПП1 (табл. 3.3):
Таблица 3.3 - Назначение выводов
Вывод ИСОбозначениеНазначение выводов ИС1
2
3
4
5
6
7
8LN1
0V
C
R
UOT1
OUT2
U
LN2Вход напряжения переменного тока.
Общий вывод.
Вывод подключения конденсатора, управляющего переключениями частот, fпер.= 750/С (нФ).
Вывод подключения резистора, управляющего тоном звуковой частоты, f1=3,56x104/R(кОм); f2=f1/1,38.
Выход напряжения звуковой частоты.
Инверсный выход напряжения звуковой частоты.
Напряжение питания. (Ucc< 32 В).
Вход напряжения переменного тока. Схема электрическая принципиальная представлена на рис. 3.4.
Рисунок 3.4 - Схема электрическая принципиальная
Описание работы электрической схемы охранного устройства с инфракрасными датчиками в сигнальной цепи.
Принцип работы устройства заключается в следующем:
Основным блоком в данной схеме является управляющее устройство, которое представляет собой микропроцессорную систему или МК. Рассмотрим три отличительные особенности данного микроконвертора в серии ADuC845: двухканальном сигма-дельта АЦП, тактовом генераторе, реализованном на стандартном "часовом" кварцевом резонаторе на 32,768 кГц и режимах программирования (модификации) внутренней FLASH/EE памяти. Данный блок управляет всем процессом, который происходит в системе. Датчики передают данные на МК. Далее информации выводится на ЖКИ. При помощи сигнала на линии RS микропроцессор сообщает контроллеру индикатора о том, что именно передается по шине: команда или данные. Сигнал на линии Е является стробом, сопровождающим сигналы на шине "команды/данные". Запись информации в ЖКИ происходит по спаду этого сигнала. Микроконтроллер проверяет входы, подключенные к матричной клавиатуре, если находит изменение уровня, переходит на выходы. Проводит также проверку выходов. Находится клавиша, которая находится на пересечении входа и выхода, уровень напряжения, которых изменился. И уже на другой вход микроконтроллера подается последовательность, которая соответствует нажатой клавише. МК находиться в постоянной проверке входов и выходов клавиатуры. Чтобы устранить пустую проверку необходимо использовать блок формирования прерываний. Теперь при нажатии клавиши случается прерывание, и уже потом МК начинает проверять изменение уровня напряжения на входах и выходах. Она присоединяется к портам P2.0-P2.5, P3.3. МК производит сравнение измеренной величины с заданным на клавиатуре пороговым значением. Если оно не превышает порогового значения, то МК повторно производит опрос датчиков. В случае если измеренное значение превышает пороговое, МК вырабатывает сигнал на выходе Р1.1, которому подключено через оптопару реле. Реле при подаче сигнала замыкает цепь питания пожарного оповещателя, и происходит срабатывание его. Оповещатель производит световую и звуковую сигнализацию. Аварийное питание устройства обеспечивает аккумулятор.
3.2 Разработка блок-схемы алгоритма
Модель работы системы может быть представлена блок-схемой алгоритма главного модуля программы управляющего микроконтроллера (рис. 3.5).
Вначале идёт инициализация МК, затем на клавиатуре задается режим работы. Затем следует опрос датчиков, затем полученная информация выводится на ЖК индикатор. В соответствии с опросом датчиков цикл повторяется.
Если же формируется сигнал на исполнительный элемент и вывод информации, то устройство переходит в режим тревоги. Формируется время задержки. Если время задержки выше времени, заданного на клавиатуре, и процесс начинается сначала.
Рисунок 3.5 - Блок-схема алгоритма
Таким образом, блок схема алгоритма представляет собой логическую модель работы проектируемого прибора.
3.2 Разработка руководства пользователя
Общие сведения.
Введение.
Прибор является приёмно-контрольным охранно-пожарным прибором, предназначенным для обнаружения проникновения на охраняемую территорию, а также выявления пожара на ней. Прибор имеет 2 проводных зоны для работы с извещателями с Н.З. контактами и одну зону для работы с 2-х проводными пожарными извещателями с питанием по шлейфу. Прибор имеет встроенный приёмник, что обеспечивает его работу с беспроводными извещателями (до 60 шт.) производства компании Visonic. Управление режимами постановки/снятия охраны осуществляется со встроенной клавиатуры и/или при помощи радиобрелоков. В качестве радиобрелоков (до 8 шт.) - используются радиобрелоки с "плавающим кодом" производства компании Visonic Corp. От беспроводных извещателей на прибор передаются сообщения: тревоги, восстановления, вскрытия корпуса, разряда батареи, автотеста. Информация о происходящих событиях может быть передана на ПЦН по телефонной линии и/или по радиоканалу. Типичная конфигурация системы представлена на рис.1.
Типичная конфигурация системы.
Основные возможности системы.
* 60 беспроводных зон с индивидуальным названием: каждая зона обозначается не только номером, но также имеет свое название, назначаемое при конфигурировании прибора.
* 2 проводные зоны с контролем шлейфа, построенные по технологии разделения токов.
* 1 проводная зона с питанием для 2-х проводных пожарных извещателей.
* Несколько вариантов режима охраны: Охрана Полная, Охрана Периметр, Охрана Особая, Охрана Периметр + Охрана Особая. * Двухстрочный жидкокристаллический дисплей: Информация о статусе системы выводится в нижней строке.
* Часы реального времени: Текущее время выводится в левом верхнем углу дисплея.
* Несколько вариантов передачи сообщений: Сообщения о событиях автоматически передаются на ПЦН по телефонному или радиоканалу с помощью внешних телефонных и радиокоммуникаторов.
* Управление системой с клавиатуры или с помощью радиобрелоков: Конфигурирование параметров и управление системой производится с клавиатуры, функции смены режимов охраны могут выполняться нажатием кнопок на радиобрелоках.
* Цифровые клавиши используются как функциональные: при снятой охране эти клавиши используются для управления различными функциями системы. * Контроль системы: все беспроводные детекторы в охраняемой зоне периодически посылают контрольные сообщения о своем состоянии. Если Прибор не получает такое сообщение, то формируется сообщение о неисправности. * Контроль батарей: Прибор формирует сообщение о разряде батарей беспроводных устройств, если батарея близка к разряду. * Контроль внешнего тестируемого источника питания Контур-БП: формируются сообщения об отключении первичной питающей сети 220В, разряда/восстановления аккумулятора. Реализуется с использованием одного из программируемых выходов.
Технические характеристики.
Общие сведения.
Число зон: 60 беспроводных зон, 3 проводные зоны (зоны №№61-63);
Проводная зона № 61 (клеммы "2" и "-2"): подключение пожарных извещателей, питающихся по шлейфу или извещателей с Н.О или Н.З. контактами;
Проводные зоны № 62, 63 (клеммы "-" и "+1"): подключение извещателей с нормально-замкнутыми контактами; Коды пользователей: 8 кодов, 4 цифры каждый;
Управление: * Встроенная клавиатура,
* Носимые передатчики (брелоки),
* Локальный компьютер.
Дисплей: Двухстрочный ЖКИ дисплей с подсветкой, по 16 символов в строке;
Режимы охраны: Охрана Полная, Охрана Периметр, Охрана Особая, Охрана Периметр + Охрана Особая;
Количество программируемых выходов: 3;
Длительность активизации выходов: до 510 секунд;
Период контроля сигналов автотеста: до 510 минут;
Сохранение данных: Память тревог, неисправностей, журнал событий (99 событий).
Контакт вскрытия корпуса (тампер);
Встроенный зуммер.
Электрические параметры
Напряжение питания: 10,5 - 14,0 В постоянного тока;
Потребление тока: не более 50 мА
Ток выходов "OUT1", "OUT2": 0,1 А;
Ток выходов "OUT3": 0,5 А;
Параметры коммуникатора ДЛ-1000
Вывод сообщений: на 2 телефона ПЦН;
Телефонные протоколы передачи данных на ПЦН: Ademco Express, DTMF 4\2, Contact ID.
Физические параметры
Диапазон рабочих температур: от 0ºС до +50ºС;
Относительная влажность: не более 85%;
Размеры: 160x112x30 мм;
Масса: 250 г.
ППКОП Прибор со снятой крышкой (вид сзади). Назначение клемм.
Клеммы "Входы":
Клеммы "-" и "+1": предназначены для подключения извещателей с нормально-замкнутыми контактами;
Клеммы "-2" и "+2": предназначены для подключения пожарных извещателей с питанием по шлейфу (двухпроводная схема включения), ручных или тепловых пожарных извещателей;
Клеммы "A" и "B": для подключения к адресной шине RS-485;
Клеммы "+12" и "-": подключение источника постоянного тока 12В;
Клеммы "OUT1", "OUT2", "OUT3": программируемые выходы типа открытый коллектор;
Клемма "+12": дополнительная клемма +12 В;
Клеммы "А" и "": подключение центральной жилы антенного кабеля и его экрана.
Разъем программирования служит для подключения ППКОП к компьютеру при осуществлении программирования (конфигурирования). За более полной информацией обратитесь к Руководству по программированию.
Разъем для подключения внешних устройств: для подключения средств передачи извещений Тампер: контакт вскрытия корпуса.
Клавиатура ППКОП Прибор. Назначение кнопок в рабочем режиме
Типы зон и названия зон.
Всем беспроводным зонам (№1- 60) и проводным зонам под номерами №62 и №63 могут быть присвоены следующие типы: Мгновенная зона. Извещатели этой зоны становятся в дежурное состояние в режиме полной охраны. В режиме полной охраны срабатывания извещателей этой зоны вызывает немедленный переход ППКОП в состояние "тревога". Зона не контролируется, если прибор снят с охраны, прибор находится в режиме периметральной или особой охраны. Зона "24 часа". Зона контролируется круглосуточно вне зависимости от режима охраны.
Зона задержки. При постановке на охрану в режиме полной охраны срабатывания извещателей, включенных в эту зону, игнорируются в течение времени задержки на выход, что дает возможность покинуть охраняемое помещение. При снятии охраны срабатывания извещателей, включенных в эту зону, игнорируются в течение времени задержки на вход, что дает возможность войти в охраняемое помещение и выполнить процедуру снятия режима охраны. Зона не контролируется, если прибор снят с охраны, прибор находится в режиме периметральной или особой охраны. Пожарная зона. Зона контролируется круглосуточно вне зависимости от режима охраны. Этот тип зоны устанавливается для дымовых оптико-электронных извещателей типа МСТ-425.
Следящая зона. Эта зона является дополнением зоны задержки и её разновидностью. Зона слежения автоматически превращается в зону задержки, если Вы входите на охраняемую территорию через зону задержки. Вы можете двигаться дальше к ППКОП с нарушением следящей зоны, не вызывая перехода ППКОП в состояние "тревога". Если следящая зона нарушается, когда ППКОП находится в режиме полной охраны (без предварительного нарушения зоны с задержкой), то ППКОП немедленно переходит в состояние "тревога". Зона не контролируется, если прибор снят с охраны, прибор находится в режиме периметральной или особой охраны. Проводной зоне №61 могут быть присвоены следующие типы: Со сбросом. Этот тип означает, что зона является двухпроводной и предназначена для подключения пожарных извещателей с питанием по шлейфу.
Пожарная НО. Этот тип означает, что зона предназначена для подключения пожарных извещателей с нормально-открытыми контактами.
Пожарная НЗ. Этот тип означает, что зона предназначена для подключения пожарных извещателей с нормально-закрытыми контактами.
Охранная 24 часовая и Охранная мгновенная. По принципу работы полностью соответствуют зонам 24 часа и Мгновенная, описанным выше. Примечание. Каждой зоне может быть присвоен атрибут Периметр и/или Особая. Наличие такого атрибута у зоны говорит о том, что она, выполняя свои основные свойства, также работает в режимах охраны Периметр и/или Особая. Названия каждой зоны зон может быть выбран из списка: Прихожая, Подвал, Спальня, Детская, Коридор, Лестница, Столовая, Дверь, Гараж, Дверь гаража, Гостиная, Зал, Кухня, Пристройка, Склад, Кабинет, Мансарда, Баня, Окно, 1 этаж, 2 этаж.
Работа.
Режимы охраны.
Полная охрана - [AWAY]. Режим охраны, в котором все извещатели вне зависимости от присвоенного им типа берутся под охрану. Применяется когда в охраняемом помещении никого не остается. Периметральная охрана - [HOME]. Режим охраны, в котором под охрану берутся только те извещатели, которым присвоен атрибут Периметр. Все остальные извещатели в этом режиме охраны игнорируются. Применяется когда в охраняемом помещении остаются люди. Пример: ночное время, когда обитатели дома, квартиры, коттеджа и т.п. ложатся спать. Особая охрана - [*]. Режим охраны, в котором под охрану берутся только те извещатели, которым присвоен атрибут Особая. Все остальные извещатели в этом режиме охраны игнорируются. Является разновидностью режима охраны Периметр. В основном применяется для охраны отдельно стоящих зданий (гаражи, бани).
Периметр + Особая охрана - [HOME] + [*]. Комбинированный режим охраны, в котором под охрану берутся извещатели, которым присвоен атрибут Периметр и Особая. Постановка на охрану.
Постановка на охрану может быть осуществлена двумя способами: непосредственно с клавиатуры ППКОП и с помощью радиобрелока МСТ-234. А. Перед постановкой ППКОП на охрану убедитесь, что на дисплей выведена надпись "Готов к охране". Если такая надпись выведена, то это означает что все проводные и беспроводные зоны исправны и готовы быть поставленными в желаемый режим охраны. Если вместо "Готов к охране" на дисплей выведено "Не готов", то это означает, что хотя бы одна проводная и/или беспроводная зона нарушена (неисправна). Постановка ППКОП на охрану при этом невозможна. В этом случае, чтобы поставить ППКОП на охрану необходимо: либо восстановить открытые зоны, либо устранить причину неисправности, либо исключить несправную зону из обслуживания.
Б. Далее, в зависимости от того, какой режим охраны вам нужен, нажмите кнопку [AWAY], [HOME] или [*]. На дисплей будет выведено предложение ввести код:
Внимание! Постановка на охрану разрешена владельцу Главного Пароля и всем пользователям. Владелец Пароля Инсталлятора не может поставить ППКОП на охрану и снять с охраны.
В. Введите код. Начнется отсчет задержки на выход, в течение которого необходимо покинуть охраняемое помещение. В течение времени задержки звучат учащающиеся сигналы встроенного зуммера. По истечении задержки ППКОП встанет в режим охраны. На дисплей будет выведено название текущего режима охраны (Полная охрана, Охрана периметра, Охрана особая или Периметр + Особая), например:
Внимание! Перевод ППКОП в комбинированный режим охраны Периметр + Особая охрана производится путем последовательной установки сначала одного (любого из двух), а затем, сразу, второго режима.
Снятие охраны
А. Для того, чтобы снять ППКОП с охраны нажмите кнопку [#]. На дисплей будет выведено предложение ввести код:
Внимание! Снятие с охраны разрешено владельцу Главного Пароля и всем пользователям. Владелец Пароля Инсталлятора не может снимать ППКОП с охраны;
Б. Введите код. Прозвучит сигнал "Победа" (...-). ППКОП снимется с охраны.
Память событий.
ППКОП сохраняет в своей энергонезависимой памяти 99 последних, зарегистрированных событий. При появлении хотя бы одного нового события в правом верхнем углу дисплея выводится маркер ПАМЯТЬ. Наличие этого маркера говорит о том, что произошло некое событие, оно занесено в журнал событий ППКОП и еще не прочитано. После просмотра журнала надпись исчезает с дисплея.
Тревога При проникновении на охраняемую территорию через мгновенную зону, следящую зону, зону круглосуточной тревоги, при вскрытии корпуса извещателя или ППКОП, по истечении времени задержки на вход ППКОП переходит в состояние "тревога". При этом ППКОП активизирует выход "Охранная тревога" (если запрограммировано). При повторном срабатывании извещателя в зоне реализуется аналогичный режим формирования тревоги, и так до бесконечности.
При срабатывании одного извещателя ППКОП формирует сигнал "Внимание" и происходит передача соответствующего сообщения на центральный контроллер. Далее ППКОП на 2,5 секунды производит сброс питания шлейфа. После восстановления питания шлейфа в течение 4 секунд ППКОП ждет, пока извещатели восстановятся и перейдут в рабочий режим. Далее ППКОП переходит в режим ожидания повторного срабатывания любого из извещателей шлейфа. Если в течение 60 секунд срабатывание происходит, то ППКОП переходит в состояние "Пожар". Если же срабатывание происходит по истечению 60 секунд, то ППКОП повторно формирует сигнал "Внимание" и продолжает работать по описанной выше схеме. При одновременном срабатывании 2-х или более извещателей ППКОП мгновенно переходит в состояние "Пожар". Сброс всех пожарных шлейфов осуществляется в рабочем режиме нажатием кнопки [C]. Сброс осуществляется по алгоритму, описанному выше.
Неисправность.
Под неисправностью понимается обрыв и короткое замыкание в проводном шлейфе, отсутствие сигналов автотеста и разряд батареи у беспроводных извещателей, пропажа сетевого напряжения и разряд батареи источника питания Контур-БП. При возникновении неисправности ППКОП активизирует выход "Неисправность" (если запрограммировано).
Включение питания.
При включении (пересбросе) питания ППКОП становится на охрану, вне зависимости от того, в каком состоянии находятся его шлейфы и тампер. Однако, если шлейфы нарушены, оборваны или закорочены, а тампер открыт, то ППКОП перейдет в состояние "тревога".
Программирование параметров ППКОП.
Общие сведения
Для конфигурирования параметров работы ППКОП Прибор используется меню программирования. Находясь в этом режиме можно просмотреть, отредактировать, или изменить параметры работы ППКОП. Алгоритм установки параметров в меню удобен и прост в использовании. Для ограничения доступа все пункты меню защищены паролем. Существует 9 паролей доступа и управления: 8 пользовательских (1 Главный Пароль + 7 Обычных паролей) и 1 Пароль Инсталлятора. Заводские установки паролей следующие: * Главный Пароль - [1111], * Пароль Инсталлятора - [5555]. Все 8 пользователей (Главный + Обычные) имеют возможность:
* Просматривать Журнал событий (пункт №1 меню программирования),
* Осуществлять Тест системы (пункт №7 меню программирования). Обладатель Главного Пароля также имеет возможность:
* Устанавливать Время (пункт №2 меню программирования),
* Устанавливать другие Пользовательские пароли (пункт №3А меню программирования).
На рисунке показано назначение кнопок клавиатуры ППКОП Прибор в режиме конфигурирования параметров (программирования).
Клавиатура ППКОП Прибор. Назначение кнопок в режиме программирования.
При конфигурировании параметров ППКОП необходимо учитывать следующие основные положения:
* Вход в меню программирования.
Для входа в режим программирования из рабочего режима необходимо нажать кнопку [INST]. * Звуковые сигналы.
Контроллер Прибор имеет в своем составе звуковой оповещатель (зуммер), который обеспечивает звуковое сопровождение действиям, производимым оператором.
Обычной реакцией зуммера контроллера является однократная подача звукового сигнала после каждого нажатия клавиши. При неправильно набранном коде входа в меню программирования параметров коммуникатора звучит серия прерывистых звуковых сигналов, обозначающих неудачу.
* Перемещение по пунктам меню программирования.
Кнопки [А] и [С] используются для продвижения по пунктам меню. Каждое нажатие клавиш выводит на дисплей новый пункт меню. Нажатие кнопки [A] - перемещение вверх по меню.
Нажатие кнопки [С] - перемещение вниз по меню.
Помимо кнопок [А] и [С] переход к нужному пункту меню может быть осуществлен нажатием кнопки с соответствующим номером (от 1 до 7).
* Числовые значения параметров программирования.
Кнопки [А] и [С] используются для назначения числовых параметров программирования (длительность задержки, время активизации выхода и т.д.). Каждое нажатие кнопок изменяет текущее цифровое значение числового параметра на один шаг и равно двум секундам/двум минутам (зависит от конфигурируемого параметра). Нажатие кнопки [A] - увеличение числового значения параметра на один шаг.
Нажатие кнопки [С] - уменьшение числового значения параметра на один шаг.
* Подтверждение изменений параметров в пунктах меню программирования Для подтверждения изменений, сделанных в пункте меню, необходимо нажать кнопку [INST]. * Возврат на один уровень назад без сохранения изменений
Для выхода из пункта меню (на один уровень назад), без сохранения изменений, необходимо нажать кнопку [BYPASS]. * Выход из меню программирования.
Нажатие кнопки [AWAY] в любом пункте меню приводит к выходу из меню программирования.
Просмотр журнала событий.
Все происходящие в системе события фиксируются в журнале событий. Вы можете получить доступ к журналу, просмотреть события одно за другим и сделать выводы о функционировании системы. Полностью заполненный журнал (количество зарегистрированных событий достигает 99) продолжает регистрировать новые события за счет старых событий - самое старое событие удаляется при регистрации каждого нового события. Запоминается время каждого события. При чтении журнала событий, события показываются в хронологическом порядке - начиная с самого нового (последнего) и до самого старого. На дисплей выводится описание события, а при нажатии кнопки "INST" - время его возникновения.
А. Для выбора этого режима, находясь в рабочем режиме, нажмите кнопку [INST]. На дисплей будет выведено: Б. Далее вновь нажмите кнопку [INST]. На дисплей будет выведено предложение ввести код доступа: В. Введите код доступа (любой из 9 возможных). На дисплей будет выведено последнее зарегистрированное ППКОП событие, например тревога в зоне №1:
Примечание. Цифра "56" в приведенном примере является порядковым номером последнего зарегистрированного ППКОП события, слово "Прихожая" - названием зоны.
Г. Если нажать кнопку [INST] еще раз, то на дисплей в течение 2 секунд будет выведено время возникновения события (ЧЧ.ММ.СС) и номер зоны (1-63), например:
Для перемещения по журналу используйте кнопки [А] и [С].
Установка времени
А. Для установки текущего значения времени, находясь в рабочем режиме, нажмите кнопку [INST]. На дисплей будет выведено:
Б. Далее нажмите кнопку [2] или кнопку [А] один раз. На дисплей будет выведено:
В. Далее нажмите кнопку [INST]. На дисплей будет выведено время, прошедшее с момента подачи питания на ППКОП. Д. Введите текущее значение времени, используя цифровые кнопки, и нажмите кнопку [INST], подтверждая введенные данные. Установка/удаление паролей доступа и регистрация радиобрелоков МСТ-234
Установка паролей доступа
А. Для выбора этого режима, находясь в рабочем режиме, нажмите кнопку [INST]. далее нажмая кнопку [3] или кнопку [А] два раза доидите до меню 3. Пользователи. На дисплей будет выведено: Б. Далее нажмите кнопку [INST]. На дисплей будет выведено: Г. Для изменения паролей нажмите кнопку [INST]. На дисплей будет выведено текущий пароль:::
Примечание. Пароль под порядковым номером №1 является Главным Паролем, №2-8 - пароли обычных Пользователей, №9 - Пароль Инсталлятора. Е. Для изменения, например, пароля №2 нажмите кнопку [2] или кнопку [А] один раз и далее кнопку [INST]. На дисплей будет выведено:
Ж. Нажмите кнопку [INST] еще раз, подтверждая желание изменить пароль, и введите новый 4-хзначный код. Введенный пароль будет выведен на дисплей:
Процедура изменения остальных паролей аналогична вышеприведенной. Для перехода между ячейками используйте кнопки [А] и [С].
Удаление паролей доступа
А. Для удаления пароля пользователя, например, пароля №2 выполните шаги, описанные в пунктах А - Е раздела 5.4.1., пока на дисплей не будет выведено:
Б. Далее нажмите кнопку [А] один раз. На дисплей будет выведено: В. Подтверждая удаление пароля, нажмите [INST]. Пароль будет удален. Дисплей изменится на: Слово <Пусто> говорит о том, что пароль успешно удален.
Регистрация радиобрелоков МСТ-234
Для выбора этого режима, находясь в рабочем режиме, нажмите кнопку [INST]. далее нажмая кнопку [3] или кнопку [А] два раза доидите до меню 3. Пользователи. На дисплей будет выведено:
В. Далее нажмите кнопку [INST]. На дисплей будет выведено: Г. Для перехода к меню регистрации радиобрелоков нажмите кнопку [2] или кнопку [А] один раз. На дисплей будет выведено: Д. Далее нажмите кнопку [INST]. На дисплей будет выведено: Слово <Пусто> говорит о том, что выбранная ячейка (№1) памяти пуста и в неё можно занести идентификационный код выбранного радиобрелока. Ж. Нажмите кнопку [INST]. На дисплей будет выведено:
З. Вновь нажмите кнопку [INST]. На дисплей будет выведено:
И. Нажатием любой кнопки радиобрелока инициируйте передачу идентификационного кода. В случае успешной регистрации ППКОП выдаст сигнал "Победа" и на дисплей будет выведено:
Четыре звездочки в левом нижнем углу экрана говорят о том, что в ячейку №1 занесен идентификационный код. Процедура регистрации остальных радиобрелоков аналогична вышеприведенной. Для перемещения между ячейками используйте кнопки [А] и [С].
Удаление радиобрелоков МСТ-234
А. Для удаления радиобрелока, например, №1 выполните шаги, описанные в пунктах А - Ж раздела 5.4.3., пока на дисплей не будет выведено:
Б. Далее нажмите кнопку [А] один раз. На дисплей будет выведено: В. Подтверждая удаление кода брелока, нажмите [INST]. Код будет удален. Дисплей изменится на: Слово <Пусто> говорит о том, что код успешно удален.
Тест системы.
В этом пункте меню Вы можете посмотреть в каком состоянии находится каждая и 63 зон ППКОП, а именно:
* Состояние тампера: вскрыт/закрыт (только для беспроводных извещателей);
* Наличие сигналов автотеста от беспроводных извещателей: приходят или нет;
* Состояние проводных шлейфов (норма, тревога, обрыв или КЗ);
* Нарушена (активизирована, открыта) зона или нет;
* Состояние аккумуляторной батареи (только для беспроводных извещателей).
Назначение маркеров меню Тестирование системы
Примечания. 1. Маркер отображается на дисплее, следовательно, событие существует;
2. Маркер НЕТ для беспроводных зон означает отсутствие сигнала автотеста от извещателя, для проводных - в зоне неисправность (обрыв или КЗ);
3. Маркер ТР. для беспроводных и проводных зон означает, что зона нарушена (активизирована) и продолжает оставаться в этом состоянии.
Для получения доступа к меню тестирования выполните следующие действия:
А. Находясь в рабочем режиме, нажмите кнопку [INST]. На дисплей будет выведено:
Б. Далее нажмите кнопку [7] или кнопку [С] один раз. На дисплей будет выведено: В. Далее нажмите кнопку [INST]. На дисплей будет выведено: предложение ввести код доступа: Внимание! Доступ к меню настройки зон разрешен владельцам Главного Пароля.
Г. Введите код доступа. На дисплей будет выведено состояние зоны №1. Для перемещения между зонами используйте кнопки [А] и [С].
3.3 Разработка конструкции устройства
Печатная плата охранного устройства является основным элементом при проектировании РЭА. Она объединяет печатные узлы и другие элементы. Разработку конструкции печатной платы можно производить исходя из базовых несущих конструкций, то есть исходя из размеров корпуса стандартного кнопочного телефона-трубки, величина которых, независимо от производителя, отличается незначительно, в зависимости от образцов. Это позволяет повысить коэффициент заполнения объема, уменьшить массу и габаритные размеры изделия. Таким образом, применяем пластмассовый корпус телефона-трубки, производством которых занимаются многие отечественные цеха по выпуску пластмассовой продукции. Для пайки применяют припой ПОС - 61.
Габаритные размеры печатной платы в длину и ширину соответственно: 150 мм и 60 мм.
Высота определяется высотой установки применяемых радиоэлементов на печатной плате и составляет 15 мм.
Выбор и определение типа платы, ее технологии изготовления, класса точности, габаритных размеров, материала, толщины, шага координатной сетки.
По конструкции печатные платы с жестким и гибким основанием делятся на типы:
- односторонние;
- двусторонние;
- многослойные.
Для данного изделия достаточно использовать одностороннюю печатную плату с металлизированными монтажными и переходными отверстиями. ОПП с металлизированными отверстиями характеризуются высокими коммутационными свойствами и повышенной прочностью соединения вывода навесного элемента с проводящим рисунком платы.
Для изготовления печатной платы в соответствии с ОСТ 4.010.022 и исходя из особенностей производства выбираем комбинированный позитивный метод.
В соответствии с ГОСТ 2.3751-86 для данного изделия необходимо выбрать четвертый класс точности печатной платы.
Габаритные размеры печатных плат должны соответствовать ГОСТ 10317-79. Для ОПП максимальные размеры могут быть 600 х 600 мм. Габаритные размеры данной печатной платы удовлетворяют требованиям данного ГОСТа.
В соответствии с требованиями ОСТ 4.077.000 выбираем материал для платы на основании стеклоткани - стеклотекстолит СФ-2-50-2 ГОСТ 10316-78. Толщина 2 мм.
В соответствии с ГОСТ 24140-78 и исходя из особенностей схемы, выбираем шаг координатной сетки 1,25 мм.
Способ получения рисунка - фотохимический.
Номинальное значение диаметров монтажных отверстий:
а) для микросхем
dэ=0,5 ммd=0,9 мм
б) для резисторов
dэ=0,5 ммd=0,9 мм
в) для диодов и стабилитронов
dэ=0,5 ммd=0,9 мм
г) для транзисторов
dэ=0,5 ммd=0,9 мм
д) для конденсаторов
dэ=0,5 ммd=0,9 мм
е) для разъема
dэ=1 ммd=1,4 мм
Значения диаметров сводятся к предпочтительному ряду размеров монтажных отверстий:
0,7; 0,9; 1,1; 1,3; 1,5 мм.
Номинальное значение диаметров монтажных отверстий для разъема: d=1,5 мм.
4 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ
4.1 Расчет капитальных затрат
Информационное обслуживание для подавляющего большинства предприятий является деятельностью вспомогательной, поэтому довольно трудно заранее, еще на этапе выбора системы, просчитать ожидаемый эффект. Основными критериями оценки эффективности выступают деньги (затраты на автоматизацию) и время (период, в течение которого будут достигнуты конкретные результаты). Результатом должен являться максимум отдачи от автоматизации на единицу затраченных средств в течение фиксированного времени. Программный комплекс по автоматизации рабочего места специалиста позволяет значительно упростить учет материальных ценностей, улучшить его качество за счет снижения количества ошибок, также позволяет сократить потери времени при поиске необходимой информации.
Источниками экономии при внедрении программного комплекса могут быть следующие факторы:
* увеличение объёмов и сокращение сроков обработки информации;
* оперативный обмен информацией;
* повышение коэффициента использования вычислительных ресурсов, средств подготовки и передачи информации;
* снижение трудоёмкости работ по учету;
Капиталовложения в создание программного комплекса носят единовременный характер [12, 13]: К=К1+К2+К3,(4.1)
где К1 - затраты на оборудование, грн.
К2 - затраты на лицензионные программные продукты, грн. Для реализации ПМК необходимы следующие лицензионные программные продукты:
* Borland Delphi версии 7.0 (2600 грн.), 1 шт.
* ОС MS Windows XP (2500 грн.), 1 шт.
К3 - затраты на создание программного комплекса, грн.
(4.2)
где N1 - количество единиц оборудования, шт.
С1 - цена одного компьютера 2700 грн. Компьютер имеет следующую конфигурацию: CPU Celeron 1200, RAM 512 MB, HDD 20GB, 32MB Video RAM, Monitor 15";
k1 - коэффициент транспортно-заготовительных расходов, доли;
k2 - коэффициент увеличения затрат на производственно-хозяйственные расходы, в долях;
k1 =1,01; k2 =1,015.
Планируется организовать одно рабочее место автоматизированного проектирования. Таким образом, N1=1 шт.
Тогда по формуле (4.2) К1=1·2700·1,01·1,015=2863,35 грн.
Принимаем К2=5100, так как на одном компьютере установлены два лицензионных программных продукта по цене 2500 и 2600 грн.
Расчёт затрат на создание программного продукта
К3=З1+З2+З3,(4.3)
где З1 - затраты труда программистов-разработчиков, грн.
З2 - затраты компьютерного времени, грн.
З3 - косвенные (накладные) расходы, грн.
Расчет затрат труда программистов-разработчиков определяется по формуле:
,(4.4)
где Nk - количество разработчиков k-й профессии, чел. [13, 14, 15]. Принимаем Nk=1 человек.
rk - часовая зарплата разработчика k-й профессии, грн.
Часовая зарплата разработчика определяется по формуле:
,(4.5)
где Мк - месячная зарплата к-го разработчика, грн.
- месячный фонд времени его работы, час. Принимаем Мк=1500 грн.; =160 часов. Тогда по формуле (4.5) rk=1500/160=9,4 грн./час.
Kзар - коэффициент начислений на фонд заработной платы, доли. Принимаем Kзар равным 1,475.
Трудоёмкость разработки включает время выполнения работ, представленных в таблице 4.1.
Общая трудоемкость Tк=300 часов, тогда по формуле (4.4) З1=1·9,4·300·1,475= 4159,5 грн.
Таблица 4.1 - Длительность этапов выполнения работ
Этапы работТрудоемкость, часовТехническое задание15Эскизный проект40Технический проект65Рабочий проект120Внедрение60Итого300 Расчет затрат компьютерного времени определяется по формуле:
З2=Ск·F0,(4.6)
где Ск - стоимость компьютерного часа, грн.
F0 - затраты компьютерного времени на разработку программы, час.
Стоимость компьютерного часа определяется по формуле:
СК=СА+СЭ+СТО,(4.7)
где СА - амортизационные отчисления, грн.
СЭ - энергозатраты, грн.
СТО - затраты на техобслуживание, грн.
(4.8)
где Сi - балансовая стоимость i-го оборудования, которое использовалось для создания ПК, грн. Сi=2700 грн.
NА - годовая норма амортизации i-го оборудования, доли. Принимаем NА=0,25.
Fiгод - годовой фонд времени работы i-го оборудования, час. Принимаем Fiгод=1920 часов.
n - число единиц оборудования для создания ПМК. Принимаем n=1.
По формуле (3.8) получим СА=2700·0,25/1920=0,35 грн.
СЭ=РЭ·СкВт,(4.9)
где РЭ - расход электроэнергии, потребляемой компьютером. РЭ=0,25кВт/ч.
СкВт - стоимость 1 кВт электроэнергии, грн. СкВт=0,74 грн.
Тогда по формуле (4.9) получим СЭ=0,25·0,74=1,18 грн.
СТО=rТО·,(4.10)
где rТО - часовая зарплата работника обслуживающего оборудование, грн.
Принимаем rТО=300/160=1,87 грн/час.
 - периодичность обслуживания:
=Ni·Nто·Fo/Fмес,(4.11)
где Ni - количество единиц оборудования, шт. Ni=1.
Nто - количество обслуживаний оборудования в месяц. Принимаем Nто=1.
Fo - время обслуживания оборудования, час. Принимаем Fo=8 ч.
Fмес - месячный фонд времени работы оборудования, час. Принимаем Fмес=1920/12=160 ч.
Тогда по формуле (4.11) =1·8/160=0,05.
Применяя формулу (4.10), получим СТО=0,05·1,87=0,09 грн.
Тогда по формуле (4.7) найдем СК=0,35+1,18+0,09=1,62 грн.
Таким образом, по формуле (4.6) определим З2=1,62·300=486 грн.
Расчет косвенных расходов.
Косвенные расходы З3 определяются по формуле:
,(4.12)
где С1 - расходы на содержание помещений, грн.
С2 - расходы на освещение, отопление, охрану и уборку помещения, грн.
C3 - прочие расходы (стоимость различных материалов, используемых при разработке проекта, услуги сторонних организаций и т.п.), грн.
Принимаем, что стоимость помещения составляет 50 грн. на кв. метр площади помещения. Площадь помещения составляет 60 м2, следовательно, стоимость помещения составляет 60·50=3000 грн.
С1 - затраты на содержание помещений составляют 2-2,5( от стоимости помещения.
С1=3000·0,02=60 грн.
С2 - расходы на освещение, отопление охрану и уборку помещений составляют 0,2-0,5( от стоимости здания.
С2=3000·0,003=9 грн.
C3 - прочие расходы (стоимость различных материалов, используемых при разработке проекта, услуги сторонних организаций и т.п.) составляют 100 - 120( от стоимости вычислительной техники.
C3=2700·1,1=2970 грн.
Тогда, используя формулу (4.12), получим З3=60+9+2970=3039 грн.
Таким образом, по формуле (4.3) рассчитаем затраты на создание ПК:
К3=4159,5+486+3039=7684,5 грн.
Согласно формуле (4.1) капитальные затраты на выполнение и реализацию ПК составят:
К=2863,35+5100+7684,5=15647,85 грн.
4.2 Расчет годовой экономии текущих затрат
Ожидаемыми источниками экономии при внедрении программного комплекса могут стать следующие факторы:
* увеличение объёмов и сокращение сроков обработки информации;
* оперативный обмен информацией;
* повышение коэффициента использования вычислительных ресурсов, средств подготовки и передачи информации;
* снижение трудоёмкости работ по учету;
* уменьшение численности персонала. Годовая экономия текущих затрат вычисляется по формуле
,(4.13)
где Тpi, Тai - трудоемкость i-й работы в ручном и автоматизированном вариантах, час.;
Cpi, Cai - часовая себестоимость i-й работы в ручном и автоматизированном вариантах, грн.;
n - число работ, выполняемых за год.
Расчет себестоимости работы в ручном варианте.
Себестоимость работы в ручном варианте вычисляется по формуле:
Ср=Ср1+Ср2,(4.14)
где Ср1 - затраты на оплату труда работника, грн.
Ср2 - косвенные расходы, грн.
Затраты на оплату труда работников.
,(4.15)
где Nk - количество работников k-й профессии, участвующих в работе ручного варианта;
Rk - часовая зарплата одного работника k-й профессии, грн.
kзар - коэффициент начислений на фонд зарплаты.
k - число различных профессий работников.
Часовая зарплата работника k-й профессии рассчитывается следующим образом:
,(4.16)
где Mk - месячный оклад работника, грн.
Fkm - месячный фонд времени работы, час.
По данным базового предприятия k=1, N=3, M=1680 грн., F=160ч,
kзар =1,475, тогда по формуле (4.16) получим, что
По формуле (4.15) определим:
Косвенные расходы
Ср2=С1+С2+С3,(4.17)
где С1 - расходы на содержание помещений, грн.
С2 - расходы на освещение, отопление, охрану и уборку помещения, грн.
C3 - прочие расходы (стоимость различных материалов, используемых при работе, услуги сторонних организаций), при ручном варианте 100-120% от фонда зарплаты, грн.
При расчете косвенных расходов были рассчитаны величины С1 и С2, которые составили 40 грн. и 29 грн. соответственно. Годовой фонд зарплаты работников составит:
Зг= Ср1·Fг,(4.18)
где Fг - годовой фонд рабочего времени, Fг=1920 ч.
По формуле (4.18) определим: Зг=150·1920=288000 грн.
C3=(40+29+288000)/1920=150,04 грн.
Ср2=40+29+150,04=219,04.
Итак, себестоимость проектирования в ручном варианте по формуле (4.14):
Ср=150,04+219,04=369,08 грн.
Расчет себестоимости проектирования в автоматизированном варианте.
Са=Са1+Са2+Са3,(4.19)
где Са1- затраты на оплату труда персонала, грн.
Са2 - стоимость компьютерного времени, грн.
Са3 - косвенные расходы, грн.
Затраты на оплату труда персонала.
,(4.20)
где Np - количество работников p-й профессии, выполняющих автоматизированную работу, чел.
Rp - часовая зарплата одного работника p-й профессии, грн.
kзар - начисления на фонд зарплаты, доли.
p - число различных профессий используемых в автоматизированном варианте.
Принимаем p=1, M1=1850 грн., N1=1, kзар=1,475. По формуле (4.16) получим:
По формуле (4.20) определим: Са1=1·53,1·1,475=78,3 грн.
Годовой фонд заработной платы работников определим по формуле:
Зг= Са1·Fг,(4.21)
где Fг - годовой фонд рабочего времени, Fг=1920 ч.
По формуле (4.21) определим: Зг=78,3·1920=150330,6 грн.
Стоимость часа компьютерного времени вычисляется по формуле:
Са2=СА+СЭ+СТО,(4.22)
где СА - амортизационные отчисления, грн.
СЭ - энергозатраты, грн.
СТО - затраты на техобслуживание, грн.
По формуле:
(4.23)
где n - число единиц оборудования для создания проекта.
Сi=2700 грн.; NА =0,25; Fiгод=1920 часов; n=1.
Из формулы (4.23) получим: СА=1·2700·0,25/1920=0,35 грн.
СЭ=0,039 грн.
По формуле:
СТО = rТО·,(4.24)
Принимаем rТО=3000/160=18,7 грн./час.  - периодичность обслуживания. =Ni·Nто·Fo/Fмес=1·1·8/160=0,05.
Ni - число единиц оборудования для работы.
Применяя формулу (4.24), получим СТО=0,05·18,7=0,94 грн.
Тогда из формулы (4.22) найдем Са2=0,35+0,039+0,94=1,329 грн.
Трудоемкость работ в ручном и автоматизированном вариантах представлена в таблице 4.2.
Таблица 4.2 - Трудоемкость работ
ЭтапыДлительность, часручной вариантавтоматизированный вариант1 Время, необходимое на поиск нужной информации 0,250,032 Время обработки заказа0,20,13 Подготовка отчета0,50,02ИтогоТр=0,95Та=0,15 Косвенные расходы рассчитываются по формуле (4.17).
C3 - прочие расходы, при автоматизированном варианте принимается 100-120% от стоимости вычислительной техники, грн. Стоимость вычислительной техники составит 2700 грн.
Са3=(40+29+2700)/1920=1,44 грн.
По формуле (4.19) получим: Са=78,3+0,48+1,44=80,22 грн.
По данным базового предприятия число работ за год n=132. Итак, получим годовую экономию текущих затрат от использования ПМК (формула 4.13):
Эг=132·Ср·Тр-132·Са·Та=132·369,04·0,95-132·80,22·0,15=44689,26 грн.
4.3 Расчет годового экономического эффекта
В случае создания одного программного изделия экономический эффект определяется по формуле:
Эф=Эг-Ен·K,(4.25)
где Эг - годовая экономия текущих затрат, грн.
К - капитальные затраты на создание программного изделия, грн.
Ен - нормативный коэффициент экономической эффективности капиталовложений, доли.
Ен зависит от особенностей применения средств автоматизации в различных отраслях; для машиностроения он равен 0,43.
По формуле (4.25) получим:
Эф=44689,26 -0,43·7684,5 =41384,925 грн.
4.4 Расчет коэффициента экономической эффективности и срока окупаемости капиталовложений Коэффициент экономической эффективности и срок окупаемости рассчитываются по формулам:
(4.26)
(4.27)
По формуле (4.26) определим: Ep=41384,925 /7684,5 =5,4.
Из формулы (4.27) получим: =0,18 лет.
Итак, экономические показатели, характеризующие целесообразность разработки проекта представлены в таблице 4.3.
Таблица 4.3 - Экономические показатели
№
п/пЭлементы расчетаОбозначениеЕди-ницы изме-ренияЧисловое значениебазовоепроект-ноеСравнительные характеристики ручного и автоматизированного вариантов1Время разработки проектаТр/ТаЧас.0,950,152Себестоимость одного часа проектирования в ручном и автоматизированном вариантеСр/СаГрн.369,0480,223Необходимое число работниковNр/NаЧел.31Экономический эффект5Капитальные затраты на разработкуКгрн.7684,56Годовая экономия текущих затрат Эггрн.44689,26 7Годовой экономический эффектЭфгрн.41384,9258Расчетный коэффициент экономической эффективностиЕр5,49Срок окупаемости проектаТргод0,18 4.5 Экономическое обоснование
Проведём сравнительный анализ показателей эффективности работы до автоматизации рабочего места и после неё (таблица 4.4).
Вышеприведенные расчёты и сравнительная оценка эффективности работы проектировщика показали целесообразность автоматизации рабочего места. Таким образом, разработка и внедрения ПК приведёт к годовой экономии текущих затрат при внедрении равной 44689,26 грн, при этом, экономический эффект составит 41384,925 грн., срок окупаемости капиталовложений составит 0,18 лет.
Таблица 4.4 - Оценка показателей эффективности работы
Показатели эффективности работыДо автоматизацииПосле
автоматизации1 Время, необходимое на поиск нужной информации, час.0,250,032 Время обработки заказа, час.0,20,13 Подготовка отчета, час.0,50,02Загруженность "бумажной" работойВысокаянизкаяПроцент ошибок при заполнении документации20%3% Автоматизация рабочего места приведёт к уменьшению загруженности специалиста "бумажной" работой, что в свою очередь, повысит эффективность его работы.
5 ОХРАНА ТРУДА
5.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов
На рабочем месте оператор подвергается воздействию следующих неблагоприятных факторов [17, 18]:
* недостаточное освещение. При плохом освещении развивается усталость организма, снижается производительность труда, возрастает потенциальная опасность ошибочных действий, развиваются такие заболевания как близорукость, спазм аккомодации.
* шум от работающих машин. Шум является основной причиной перенапряжения нервной системы и связанных с этим болезней. Эти вредные последствия шума выражены тем больше, чем сильнее шум и чем продолжительнее его воздействие.
* электромагнитное излучение. Под его влиянием наблюдаются общая слабость, повышение усталости, потливость, сонливость либо расстройства сна, головная и сердечные боли, появляется также раздражение и потеря внимания, увеличивается речедвигательная и зрительномоторная реакции. Возникает ряд симптомов, свидетельствующих о нарушении работы желудка, печени, селезенки, поджелудочной железы, повреждение органов зрения. Степень отрицательного воздействия электромагнитного излучения на организм человека определяется в зависимости от интенсивности и длительности облучения. * выделение избытков теплоты. Длительное влияние высокой температуры в сочетании со значительной влажностью может привести к накоплению тепла в организме, гипертермии, при которых наблюдается головная боль, головокружение, общая слабость, изменение цветового восприятия, тошнота, ускорение пульса и частоты дыхания, увеличение показателей содержания в крови остаточного азота и молочной кислоты.
Работу на компьютере относят к умственному виду деятельности, то есть связанной с участием в трудовом процессе центральной нервной системы и органов чувств. Этот вид деятельности сопровождается уменьшением частоты сердечных сокращений, повышением кровяного давления, ослаблением обменных процессов, уменьшенным обеспечением кровью конечностей и брюшной полости. В то же время поступление крови в мозг увеличивается в 8 -10 раз по сравнению с состоянием покоя. Работа на ПЭВМ очень тесно связана с работой органов чувств, в первую очередь органов зрения и слуха [19]. По сравнению с физическими видами деятельности напряженность органов чувств при работе оператора ЭВМ или программиста возрастает в 5 - 10 раз. Это предъявляет более жесткие требования к нормированию уровней шума, вибрации, освещенности рабочего места.
При интенсивной и продолжительной работе на ПЭВМ может наступить утомление, для которого характерным является снижение работоспособности. Утомление является защитной реакцией организма, которая направлена против истощения его функционального потенциала. После отдыха утомление исчезает, а работоспособность восстанавливается. Утомление организма при несоблюдении режима труда и отдыха имеет тенденцию к накоплению и переходу в переутомление, которое, в свою очередь, ведет к патологическим изменениям в организме человека и развитию заболеваний органов чувств и центральной нервной системы. Несоблюдение мер по охране труда при работе на ПЭВМ может стать причиной таких нарушений здоровья, как повышенное артериальное давление, головные боли, гиподинамия, нарушения обмена веществ в организме, истощение центральной нервной системы, пересыхание и эрозия слизистой оболочки глаз, ухудшение зрения, неправильная осанка и искривление позвоночника [20].
Помещение, в котором находится рабочее место оператора, имеет следующие характеристики:
* длина помещения:4 м;
* ширина помещения: 4 м;
* высота помещения: 3 м;
* число рабочих мест: 1;
* освещение: естественное (через боковые окна) и общее искусственное;
* вид выполняемых работ: непрерывная работа с прикладной программой в диалоговом режиме;
* освещённость рабочего места, лк400.
На рабочем месте оператор ПЭВМ может подвергаться воздействию следующих неблагоприятных факторов:
* недостаточное освещение;
* шум от работающих машин;
* электромагнитное излучение;
* выделение избытков теплоты.
Развитию утомляемости на производстве способствуют следующие факторы:
* неправильная эргономическая организация рабочего места, нерациональные зоны размещения оборудования по высоте от пола, по фронту от оси симметрии и т.д.;
* характер протекания труда. Трудовой процесс организован таким образом, что оператор вынужден с первых минут рабочего дня решать наиболее сложные и трудоёмкие задачи, в то время как в первые минуты работы функциональная подвижность нервных клеток мозга низка. Важное значение имеет чередование труда и отдыха, смена одних форм работы другими.
Оценим категорию тяжести труда. На рабочем месте имеется три элемента условий труда, формирующих его тяжесть:
Х1 - скорость воздушного потока 0,6 м/с;
Х2 - продолжительность сосредоточенного наблюдения 50%;
Х3 - шум 50 дБ А.
Продолжительность действия факторов составляет 8 часов. Остальные элементы не рассматриваются, так как их оценки равны 1 балл.
Согласно таблицы "Оценка элементов условий труда" указанные элементы оцениваются соответственно Х1=3, Х2=2, Х3=2. Элементом условий труда с наивысшей оценкой в данном случае является скорость воздушного потока - Хоп =3. Средний балл всех элементов условий труда равен:
Интегральную бальную оценку тяжести труда определим по формуле 5.1:
(5.1)
Интегральная оценка тяжести труда в 40 баллов соответствует III категории согласно таблице В.
Оценим степень утомляемости и работоспособности работников. Интегральная балльная оценка тяжести труда Ит позволяет определить влияние условий труда на работоспособность человека. Для этого сначала определяется степень утомления в условных единицах:
где 15,6 и 0,64 - коэффициенты регрессии.
Работоспособность человека определяется как величина противоположная утомлению (в условных единицах):
Рассчитаем коэффициент условий труда, который вычисляется как средне геометрическая величина показателей, которые характеризуют условия труда:
(5.2)
где а1, а2, ..., аn - индексы отклонения фактических элементов труда от нормативных по соответствующим показателям;
n - количество показателей, характеризующих элементы условий труда, по которым производились замеры.
Индекс отклонения фактических условий труда от нормативных рассчитывается по формуле (5.3):
(5.3)
где Уф и Ун - соответственно фактические и нормативные значения показателей элементов условий труда. В тех случаях, когда превышение фактических показателей в сравнении с нормативными ухудшает условия труда, индекс определяется обратным отношением (5.4):
(5.4)
Нормативные значения показателей элементов условий труда определим согласно приложениям А, Г, Е, Ж методических указаний. Имеем следующие значения, приведенные в таблице 5.1.
Для расчета индекса по температуре и освещенности используем первую формулу, так как увеличение значений этих факторов способствует улучшению условий труда:
Таблица 5.1 - Нормативные значения показателей условий труда
Температура (норма/фактически), оС18 / 20Относительная влажность воздуха (норма/фактически), %60 / 50Скорость воздушного потока (норма/фактически), м/с0,3 / 0,6Освещение (норма/фактически), лк400 / 400Уровень шума (норма/фактически), дБ А60 / 50 Расчет индекса по относительной влажности, скорости воздушного потока и уровню шума будем производить по второй формуле, так как превышение значений этих факторов ухудшает условия труда:
.
Определим коэффициент условий труда:
Таким образом, коэффициент условий труда указывает на необходимость улучшения условий и проведения мероприятий по охране труда. 5.2 Разработка мероприятий по обеспечению безопасных условий труда
Санитарно-гигиенические мероприятия.
Согласно значениям индексов отклонения от нормы делаем вывод о необходимости мероприятий по уменьшению скорости воздушных потоков в рабочем помещении. Произведем расчет вентиляции производственного помещения. Необходимое количество воздуха (м3/ч), которое обеспечивает соответствие параметров воздуха рабочей зоны нормированным значением, определяется по следующей формуле (5.5):
L = L' * N, (5.5)
где L′ - нормативное количество воздуха на одного работающего, которое зависит от удельного объема помещения, м3/(ч*чел.);
N - количество работающих.
Удельный объем помещения Vn, (м3/чел.), определяется по формуле (5.6):
Vn = V / N,(5.6)
где V - объем помещения, м3.
Величина нормативного количества воздуха V' определяется по таблице приложения П.
В данном случае в помещении, где отсутствуют источники вредных выделений работает один оператор ПЭВМ. Размеры помещения в метрах 4х4х3. Оборудование занимает 5% объема.
Свободный объем помещения равен:
V = A*B*H*0,85 = 4*4*3*0,85= 40,8 м3 .
Удельный свободный объем составляет
V′ = V / N = 40,8/1 = 40,8 м3 /чел. Нормированное количество воздуха на одного человека при V′ > 40 м3/чел. согласно приложению П обеспечивается природной вентиляцией. Таким образом, рабочее помещение не нуждается в оборудовании дополнительной системой вентиляции.
Мероприятия, обеспечивающие технику безопасности.
При работах на ПЭВМ следует уделять особое внимание мерам противопожарной безопасности и электробезопасности.
Основными причинами пожаров на производстве являются:
* неосторожное обращение с огнем;
* неудовлетворительное состояние электротехнических устройств и нарушение правил их монтажа и эксплуатации;
* нарушение режимов технологических процессов;
* неисправность отопительных приборов и нарушение правил их эксплуатации;
* невыполнение требований нормативных документов по вопросам пожарной безопасности.
Таким образом, основными мероприятиями противопожарной безопасности на рабочем месте являются (ГОСТ 12.1.004 - 91) [16]:
* соблюдение режима курения и выполнения огневых работ;
* соблюдение правил эксплуатации электроприборов и своевременное их техническое обслуживание;
* соблюдение правил эксплуатации отопительных приборов;
* выполнение требований нормативных документов по пожарной безопасности.
Среди наиболее опасных факторов в помещении с электрооборудованием является возможность поражения человека электрическим током вследствие нарушения электроизоляции. Человек начинает ощущать протекающий через него ток промышленной частоты (50 Гц) относительно малого значения (пороговый ощутимым ток): 0.6 - 1.5 мА. Ток 10 - 25 мА вызывает сильные и весьма болезненные судороги мышц, которые человек преодолеть не в состоянии (пороговый неотпускающий). Ток 80 - 100 мА и выше вызывает существенные повреждения в организме человека.
Способ электрозащиты выбирают исходя из величины напряжения оборудования и используемого режима нейтрали.
В сетях до 1000 В с заземленной нейтралью (к которым подключаются вычислительные системы) применяется зануление, как защитная мера, предотвращающая протекание тока через тело человека при повреждении электрической цепи и замыкании на корпус оборудования.
Зануление - это преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей электрооборудования или сетей, которые могут оказаться под напряжением.
Цель защиты занулением достигается автоматическим отключением поврежденного участка сети и одновременным снижением потенциала корпуса на время, пока не сработает отключающий аппарат.
В дополнение к защитному заземлению и занулению электрооборудования применяют защитное отключение - быстродействующую защиту, обеспечивающую автоматическое отключение электроустановки при возникновении в ней опасности поражения током.
В сетях до 1000В с заземленной нейтралью могут быть использованы устройства защитного отключения (УЗО), реагирующие на несимметрию фазных токов.
Для обеспечения электробезопасности при работе с вычислительной техникой необходимо проведение организационных мер электробезопасности. К ним относится учеба, инструктаж, экзамен по технике безопасности, правильная организации рабочего места и режима труда, применение защитных средств, предупредительных плакатов и сигнализации, подбор кадров с учетом профессиональных особенностей и т.д.
При эксплуатации электрооборудования должны соблюдаться следующие меры (ГОСТ 12.1.019 - 79) [16]:
* к работе на электроустановках допускаются люди, прошедшие инструктаж и сдавшие зачет или экзамен по технике безопасности, причисленные к III группе по технике безопасности, с применением в случае необходимости в соответствии с видом работ индивидуальных защитных средств. Допуск к работе осуществляет лицо из оперативного персонала, ответственное за электробезопасность в данном отделе, имеющее квалификационную группу не ниже IV по распоряжению;
* ограждение токоведущих частей электрооборудования. Для предупреждения возможности прикосновения голые и изолированные токоведущие части закрываются постоянными или временными ограждениями;
* в лаборатории (отделе) допускается установка электроприборов только в закрытом исполнении;
* электропроводка, используемая для канализации электроэнергии, должна выполняться с соблюдением правил ПУЭ. При монтаже электропроводок надо уделить особое внимание надежности соединений;
* при наладке электрооборудования необходимо иметь инструменты только с изолированными ручками;
* необходимо выполнять контроль изоляции электропроводки не реже 1 раза в 6 месяцев. Контроль изоляции сводится к измерению сопротивлений изоляции. Оно не должно превышать допустимых значений;
* электрооборудование, вводимое в эксплуатацию, должно быть подвергнуто приемо-сдаточным испытаниям. Заключение о пригодности оборудования к эксплуатации дается на основании рассмотрения результатов всех испытаний.
Организация рабочего пространства.
Рабочее пространство оператора ПЭВМ должно быть организовано таким образом, чтобы соблюдались следующие требования (ДНАОП0.00-1.28-10) [20], какие заявлены в таблице 5.2.
Основные размеры вспомогательного оборудования для работы с ПЭВМ приведены в таблицах 5.3 и 5.4.
Таблица 5.2 - Рабочее пространство оператора
Минимальная ширина проходов, м 1Расстояние от стен, м 1Расстояние между рабочими местами, м1,5Расстояние между боковыми поверхностями мониторов, м 1,2Расстояние между тыльной поверхностью одного монитора и экраном другого, м 2,5Площадь помещения на одного работника, м2 6,0Объем помещения на одного работника, м319,5 Оптимальный размер рабочей поверхности 1600 х 900 мм. На поверхности стола должна быть специальная подставка для документов, расстояние до которой от глаз равняется расстоянию от глаз до клавиатуры. Ширина и глубина пространству для ног определяется конструкцией стола. Размеры пространства для ног по высоте не меньше 600 мм, по ширине 500 мм, по глубине 650 мм.
Таблица 5.3 - Высота стола
Рост человека в обуви, смВысота над полом, ммПоверхность столаПространство для ног, не меньше131...145580520146...160640580161...175700640Свыше 175760700 Оборудование на рабочем месте должно располагаться согласно следующим требованиям (табл. 5.4):
Таблица 5.4 - Требования к оборудованию
ПараметрЗначение1 Расстояние от экрана до глаз работника при размере экрана по диагонали:
- 43 см (17'')
- 48 см (19'')
- 53 см (21'')
700-800 мм;
800-900 мм;
900-1000 мм.2 Угол отклонения экрана от линии зрения - 30о ...+30о .3 Угол наклона клавиатуры5...15о .4 Расстояние от края рабочей поверхности до клавиатуры100-300 мм. Потолок во всех помещениях должен быть белым. Коэффициент отражения для стен должен быть равен 0,4...0,5; для потолка - 0,7...0,8; для пола - 0,2 ... 0,3. Параметры цветового оформления помещения в зависимости от ориентации окон следующие:
Таблица 5.5 - Параметры цветового оформления
ПараметрЗначениеЮг- Зелено-голубой, светло-голубой (стены). Зеленый (пол).Север
- Светло оранжевый, оранжево-желтый (стены). Красно-оранжевый (пол).Восток- Желто-зеленый, красно-оранжевый (стены). Зеленый (пол).Запад
- Светло желтый, зелено-голубой (стены). Зеленый, красно-оранжевый (пол). Таблица 5.6 - Основные размеры стула
Параметр стулаРост человека, см146...160161...175Свыше 175Высота сидения, мм380420460Ширина сидения, мм320340360Глубина сидения, мм360380400Высота нижнего края спинки, мм160170190Высота верхнего края спинки, мм330360400Угол наклона сидения, о0...4Угол наклона спинки, о95...108 Организация труда и отдыха.
Для снижения влияния вредных факторов и устранения последствий гиподинамии и эмоциональных перегрузок при работе на ПЭВМ следует соблюдать режим труда и отдыха, использовать технологические перерывы и выполнять комплекс физических упражнений.
Время регламентированных перерывов в зависимости от продолжительности рабочего дня, вида и категории трудовой деятельности приведено в таблице 5.6. (ДСанПіН 3.3.2 - 007 -98).
Таблица 5.7 - Время перерывов
Категория работыОбщее время перерывовПри 8- часовой сменеПри 12- часовой сменеРазработка программ с использованием ПЭВМ15 минут через каждый часВ первые 8 часов работы аналогично перерывам при 8-часовой роботу, а на протяжении остальных 4-х часов - 15 минут через каждый час Операторы ПЭВМ15 минут через каждые 2 часаОператоры компьютерного набора10 минут после каждого часа5.3 Эффективность мероприятий по охране труда
В процессе изучения особенностей условий труда оператора ПЭВМ на конкретном рабочем месте мы пришли к выводу о необходимости их улучшения по отдельным показателям, в частности по величине скорости воздушных потоков, которая превышает нормативные значения и нуждается в снижении. В целях улучшения этого показателя можно порекомендовать перенести рабочее место оператора в ту часть помещения, где скорость потока ниже и соответствует нормативной либо устранить причины ускоренного перемещения воздушных масс в помещении - устранить сквозняки, уплотнить оконные рамы и улучшить герметизацию стекол в них, уплотнить двери (или установить при их отсутствии).
Снизив показатель скорости воздушного потока до 0,5 - 0,4 м/с., оценим эффективность этого мероприятия, для чего определим новые аналитические показатели и изменения в производительности труда, тяжести труда и степени утомления.
Оценим категорию тяжести труда. Х1 - скорость воздушного потока 0,4 м/с;
Х2 - продолжительность сосредоточенного наблюдения 50%;
Х3 - шум 50 дБ А.
Согласно таблицы "Оценка элементов условий труда" указанные элементы оцениваются соответственно Х1=2, Х2=2, Х3=2. Интегральную бальную оценку тяжести труда определим по формуле (5.7):
(5.7)
Интегральная оценка тяжести труда в 33 балла соответствует II категории согласно таблице В.
Оценим степень утомляемости и работоспособности работников. Степень утомления в условных единицах:
где 15,6 и 0,64 - коэффициенты регрессии.
Работоспособность человека определяется как величина противоположная утомлению (в условных единицах):
Определяем эффективность мероприятий по охране труда по формуле (5.8):
,(5.8)
где - рост производительности труда, %;
R1 и R2 - работоспособность в условных единицах до и после внедрения мероприятий по охране труда, которые снизили тяжесть труда;
0,2 - эмпирический коэффициент, который показывает влияние роста уровня работоспособности на производительность труда.
R1 = 100 - 38 =62; R2 = 100 - 27= 73.
.
Для оценки эффективности мероприятий по охране труда определяем также уменьшение тяжести труда и степени утомления
Расчеты показали эффективность мероприятий по охране труда.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В ходе подготовки настоящего отчёта были разработаны направления проектирования системы автоматической охранной сигнализации на базе инфракрасных датчиков, реализующей кроме типовых функций контроль доступа и возможность использоваться в системах централизованной охраны. При разработке применялась современная элементная база, которая позволяет понизить энергопотребление при работе системы.
Проведено моделирование работы электрических схем в системе компьютерного имитационного моделирования MicroCap 9. Результаты моделирования представлены в графической части.
В ходе проектирования освещены вопросы охраны труда и сделано технико-экономическое обоснование дипломного проекта.
В дальнейшей перспективе в разработанной системе можно реализовать дополнительные сервисные функции, совместить в носимой подсистеме функции кодового ключа и приема тревожных сообщений по радиоканалу.
ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК
1 И.Н. Балахничев, А.В. Дрик. Практическая телефония. М., "ДМК", 1999.
2 И.Н. Балахничев, А.А. Ровдо, А.В. Дрик. Экспериментальная электроника, выпуск 1. Минск, "Наш город", 1999. 3 Г.Д. Фрумкин. Расчет и конструирование радиоаппаратуры. М., "Высшая школа", 1989.
4 А.И. Кизлюк. Справочник по устройству и ремонту телефонных аппаратов зарубежного и отечественного производства. М., "Антелком", 1998.
5 С.А. Бирюков. Применение цифровых микросхем серий ТТЛ и КМОП. М., "ДМК", 1999.
6 В.Л. Шило. Популярные цифровые микросхемы КМОП. Справочник. М., "Ягуар", 1993.
7 Р.М. Терещук, К.М. Терещук, С.А. Седов. Полупроводниковые приёмно-усилительные устройства. Справочник радиолюбителя. К., "Наукова думка", 1989.
8 Ю.А. Быстров, И.Г. Мироненко. Электронные цепи и устройства. М., "Высшая школа", 1989.
9 Проектирование импульсных и цифровых устройств радиотехнических систем/ под ред. Ю.М. Казаринова. Учебное пособие для ВУЗов. М., "Высшая школа", 1985.
10 А. Ломакин. Герконовые реле, "Радио" №1, 1988г., стр.60.
11 Разработка и оформление конструкторской документации РЭА. Справочник / под ред. Э.Т. Романычевой. М., "Радио и связь", 1989.
1
Документ
Категория
Рефераты
Просмотров
792
Размер файла
5 568 Кб
Теги
diplom, ivan, диплом
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа