Конструктивная разработка фотоприемного устройства

Разработка конструкции ФПУ проводилась с целью получения требуемых технических характеристик устройства самым целесообразным способом с точки зрения техники и экономики.

В результате выбрана следующая конструкция: устройство размещается во фрезерованном латунном корпусе размерами 70×55×30 мм, что обеспечивает прочность конструкции, надежную экранировку от помех и наводок, играет роль теплоотвода.

На современном этапе развития РЭА монтируют на печатных платах, что дает возможность механизировать и автоматизировать процесс сборки РЭА, повышает ее надежность, облегчает ремонт, обеспечивает повторяемость монтажа от образца к образцу.

Электрическая схема размещается на плате, которая изготавливается из листового электроизоляционного материала с наклеенной с одной стороны медной фольгой.

Процесс выделения токоведущих проводников осуществляется путем травления в специальных растворах. Необходимая топология печатной платы задается рисунком лакового слоя, наносимого на фольгу и предохраняющая отдельные ее участки (будущие токоведущие дорожки) от соприкосновения с реагентом.

Схема выполняется по гибридно-пленочной технологии.

Сопротивления напыляются, а полупроводниковые приборы и емкости выполняются навесными. Для изоляционного основания выберем стеклотекстолит, как достаточно прочный в механическом плане и имеющий низкую проводимость в электрическом плане материал.

Толщина платы 2,5 мм, что достаточно для получения механической жесткости готовой печатной платы и ее размеров. Диаметр отверстий в печатной плате должен быть больше диаметра вставляемого в него вывода радио детали, что обеспечивает возможность свободной установки радио элементов. Отверстия на плате располагаются таким образом, чтобы расстояние между краями отверстий было не менее толщины платы. Иначе эта перемычка не будет иметь достаточной механической прочности. Контактные площадки, к которым будут припаиваться выводы высокочастотных транзисторов, необходимо делать прямоугольными.

Разводка печатных проводников делается таким образом, чтобы они имели минимальную длину. При разработке усилителя, работающего на частотах выше 100 МГц необходимо предусматривать максимальное удаление друг от друга входных и выходных радиоэлементов. Такая технология изготовления позволяет снизить трудоемкость сборки усилителя, повысить срок службы.

Фотодиод и высокочастотные контакты находятся в уплотнительных отверстиях в стенках корпуса.

Готовая печатная плата устанавливается в корпусе, который наглухо закрывается жестяной крышкой. Стык пропаивается, что обеспечивает надежную защиту от наводок и помех. На этом корпусе также установлен проходной конденсатор, обеспечивающий ввод в конструкцию питающего напряжения.

Безопасность жизни и деятельности человека

Анализ условий труда

Лаборатория, используемая для выполнения дипломного проекта, находится на 4 этаже 5 этажного здания и имеет размеры 8×6×4 м. В помещении установлены 5 ПЭВМ и лазерный принтер.

Количество работающих: 3 разработчика и 2 оператора ЭВМ. Используемое электропитание лаборатории: электросеть трехфазная четырехпроводная напряжением 380/220В с глухозаземленной нейтралью, переменного тока частотой 50Гц.

Площадь помещения составляет 48 м², объем – 192 м³. При этом, на каждое рабочее место с ПЭВМ приходится 9.6 м² площади и 38.4 м³ объема, что соответствует нормам ДНАОП 0.00–1.31–99, 6 м² и 20 м³ соответственно.

Помещение, с находящимся в нем оборудованием и персоналом, представляет собой систему «человек – машина – среда» (ЧМС). Элементы системы ЧМС условно разделены на функциональные части, согласно тем действиям либо операциям, которые они выполняют.

Выделим систему «Человек-Машина-Среда» (ЧМС), ограниченную помещением лаборатории, элементами которой являются:

«Человек» – 5 работающих -3 разработчика и 2 оператора ЭВМ;

«Машина» – 5 ПЭВМ, в состав одной из которых входит принтер, находящиеся в лаборатории;

«Среда» – производственная среда в помещении лаборатории.

Каждый элемент «человек», состоящий из 3 разработчиков и 2 операторов ЭВМ делится на три функциональные части:

– Ч1 – рассматривается как человек, управляющий машиной;

– Ч2 – человек, который рассматривается с точки зрения его воздействия на окружающую среду (за счет тепло- и влаговыделения, потребления кислорода и др.);

– Ч3 – человек, который рассматривается с точки зрения его психофизиологического состояния под воздействием факторов, влияющих на него в производственном процессе.

Элемент «машина» делится на три части:

М1 – выполняет основную технологическую функцию (воздействие на предмет труда);

М2 – выполняет функцию аварийной защиты;

М3 – служит источником вредных воздействий на человека и окружающую среду.

Элемент «среда» рассматривается с точки зрения изменений, которые возникают под воздействием внешних факторов (температура, влажность, шум, освещенность, и др.).

Структура системы «Ч-М-С» для рассматриваемого помещения представлена ниже на рис. 6.1. В таблице 6.1 приведены связи в системе «Ч-М-С».

Согласно ГОСТ 12.0.003–74 в данной системе «ЧМС» имеют место физические и психофизиологические опасные и вредные производственные факторы, биологические и химические факторы отсутствуют.

Физические ОВПФ:

- повышенная или пониженная влажность воздуха, обусловленная источниками избыточного тепла в помещении (оборудование, люди, осветительные приборы), приводит к ощущению дискомфорта, ухудшению самочувствия оператора.

- повышенная или пониженная температура воздуха рабочей зоны является причиной дискомфорта, снижается производительность труда;

- повышенный уровень шума на рабочем месте, приводит к головной боли, ослаблению внимания, ощущению дискомфорта, а значит снижению производительности труда;

- недостаток естественного света, обусловленный недостаточной площадью световых проемов, приводит к ухудшению зрения, уменьшению работоспособности человека;

- недостаточная освещённость рабочей зоны, зависящая от системы освещения, вызывает быстрое утомление и снижает работоспособность человека;

- повышенное значение напряжения в электрической цепи, замыкание которой может пройти через тело человека, может привести к поражению человека электрическим током;

– повышенный уровень ионизирующих излучений (рентгеновское излучение) в рабочей зоне, вызываемый работой ЭЛТ ПЭВМ, являются причиной возникновения головных болей, заболеваний периферийной кровеносной системы.

Психофизиологические ОВПФ:

- эмоциональные перегрузки, определяемые дефицитом времени и информации с повышенной ответственностью, приводят к быстрой утомляемости;

- монотонность труда, определяемая повторяющимися операциями на клавиатуре, уменьшает производительность труда и приводит к утомлению;

- перенапряжение зрительных анализаторов приводит к ухудшению зрения, вызывает быстрое утомление и снижает работоспособность человека;

- статические перегрузки, обусловленные длительным пребыванием в одной позе, приводят к снижению работоспособности, утомлению, эмоциональным перегрузкам.

Таблица 6.1 – Направление и содержание связей в системе Ч-М-С

В табл. 6.2 помещены результаты оценки факторов производственной среды трудового процесса в лаборатории.

Таблица 6.2 – Оценка факторов производственной среды и трудового процесса в научно-исследовательской лаборатории.

При оценке определен класс и степень вредности рабочего места – третий класс вторая степень вредности, так как температура воздуха в помещении существенно превышает норму.

Исходя из оценки, выберем доминирующим вредным производственным фактором повышенную температуру воздуха рабочей зоны, и для этого фактора разработаем необходимые организационные и технические мероприятия, целью которых является обеспечение требуемого значения температуры воздуха в лаборатории.

Техника безопасности

По степени опасности поражения электрическим током, согласно ПУЭ-85 помещение лаборатории относится к классу помещений без повышенной опасности, поскольку нет признаков, свойственных помещениям с повышенной опасностью и особо опасных.

Согласно требованиям ПУЭ, ГОСТ 12.1.030–81 для обеспечения безопасности в трехфазной четырехпроводной сети напряжением до 1000 В с глухозаземленной нейтралью выполнено зануление, суть которого заключается в преднамеренном электрическом соединении с нулевым проводом сети корпусов всех ПЭВМ и электрооборудования, поскольку они могут оказаться под напряжением при случайном замыкании фазы на корпус. При занулении, замыкание на корпус ПЭВМ превращается в однофазное короткое замыкание и поврежденный участок сети автоматически отключается. Для автоматического отключения поврежденного участка применен автоматический выключатель. Время отключения не более 0,2 с.

Линия электросети для питания ПЭВМ и измерительных приборов и устройств выполнена как отдельная трехпроводная сеть, путем прокладки фазного, нулевого рабочего и нулевого защитного проводников. Площадь сечения нулевого рабочего и нулевого защитного проводников не меньше площади сечения фазного проводника.

Для уменьшения напряжения, приложенного к телу человека при случайном замыкании на корпус электрооборудования, выполнено повторное заземление нулевого провода. Сопротивление повторного заземления не должно превышать 30 Ом.

Необходимо не реже 1 раза в год проводить контроль изоляции на участках нуль-фаза, фаза-фаза и фазанулевой защитный проводник. Сопротивление изоляции должно быть не менее 500 кОм. Измерения активного сопротивления изоляции проводят при отключенном электропитании с помощью мегаомметра.

Согласно требованиям ДНАОП 0.00–4.12–99 необходимо проводить вводный, первичный на рабочем месте, повторный инструктажи, а при необходимости также внеплановый:

– вводный инструктаж необходимо проводить при поступлении на работу независимо от стажа работы и квалификации поступающего, инструктаж организует и проводит служба охраны труда предприятия, в ходе инструктажа следует ознакомить инструктируемого с основными вопросами охраны труда на предприятии, режимом работы;

– первичный инструктаж на рабочем месте организует и проводит руководитель структурного подразделения предприятия; в ходе инструктажа следует ознакомить инструктируемого с ОВПФ, которые могут возникать на рабочем месте и способам защиты от них;

– аналогично с первичным инструктажем с периодичностью в 6 месяцев проводить повторные инструктажи;

– внеплановый инструктаж проводить при изменении условий труда, введения в эксплуатацию новой техники.

Содержание инструктажей должно соответствовать требованиям
ДНАОП 0.00–4.12–99. Факты инструктажей фиксировать в соответствующих журналах инструктажей с подписями инструктируемого и инструктирующего.