Глава 3. Расчет надежности
Расчёт надёжности изделия проводят на этапе эскизного проектирования. В результате предварительного расчёта определяются все основные параметры:
а) Интенсивность отказа изделий. Определяется по формуле (11):
где N число группы “компонентов надёжности”, имеющие разные интенсивности отказов.
io — интенсивность отказа элементов в i — ой группе.
ni — количество элементов в i — ой группе.
б) Время наработки на отказ определяется по формуле (12):
в) Вероятность безотказной работы определяется по формуле (13):
где t — время работы изделия.
В таблице 6 приведены показатели надёжности изделий:
Таблица 7 – Показатели надёжности изделий
| Группа элементов | Интенсивность отказа 1/час | Количество элементов 1/час | io ni 1/час |
| ИМС. Конденсаторы: а)Керамические. б)Электролитические. Контактные разводы. Пайка. Печатная плата. | 0.01.10-5 0.062 . 10-5 0.035 . 10-5 0.02 . 10-5 0.01 . 10-5 0.1 . 10-5 | 2 3 2 1 6 21 1 | 0.02 . 10-5 0.124 . 10-5 0.035 . 10-5 0.12 . 10-5 0.21 . 10-5 0.1 . 10-5 |
По формуле (14) получим интенсивность отказов для всего изделия:
(14)
По формуле (15) определим время наработки на отказ:
(15)
По формуле (16) определим вероятность безотказной работы для 100 часов, 1000 часов и 10000 часов.
P (100) = 0.9991
P(1000) = 0.9917
P(10000) = 0.9209 (16)
В ходе выполнения выпускной квалификационной работы были исследованы различные типы сумматоров, выпускаемых в настоящее время промышленностью, которые применяются при разработке логических схем для современных микроэлектронных устройств. Рассмотрены возможные варианты их схемного решения и функционирования. Был произведён выбор элементной базы и расчёт надёжности готовой ИМС. Выведены формулы логики для реализации наглядного представления работы полного одноразрядного сумматора.
Глава 4. Охрана труда
4.1 Микроклимат рабочей зоны разработчика
Микроклимат производственных помещений — это климат внутренней среды этих помещений, который определяется действующими на организм человека сочетаниями температуры, влажности и скорости движения воздуха.
Параметры микроклимата для помещений, где установлены компьютеры.
ВЦ является помещением І категории (выполняются легкие физические работы), поэтому должны соблюдаться следующие требования:
оптимальная температура воздуха — 22° С (допустимая — 20-24° С), оптимальная относительная влажность — 40-60% (допустимая — не более 75%) , скорость движения воздуха не более 0.1м/с.
Нормы подачи свежего воздуха в помещения, где расположены компьютеры.
Объемный расход подаваемого в помещение свежего воздуха, м3 /на одного человека в час 20-40м3 на человека.
Для обеспечения комфортных условий используются как организационные методы, так и технические средства.
Меры по созданию оптимальных значений параметров микроклимата на рабочем месте.
Для создания и автоматического поддержания на ВЦ независимо от наружных условий оптимальных значений температуры, влажности, чистоты и скорости движения воздуха, в холодное время года используется водяное отопление, в теплое время года применяется кондиционирование воздуха.
4.2 Освещение рабочего места
4.2.1 Расчет естественного освещения
Рациональное освещение должно быть спроектировано в соответствии с нормами, приведенными в СНИП 23-05-95.
Проведем расчет естественного освещения для помещений ВЦ, если характеристика зрительной работы высокой точности, разряд зрительной работы — III и подразряд зрительной работы — б. Вид естественного освещения — одностороннее боковое, через оконные проемы.
Определим нормируемое значение коэффициента естественной освещенности (КЕО) с учетом характеристики зрительной работы:
где — нормативное значение КЕО
m — коэффициент светового климата;
с — коэффициент солнечности климата.
Нормативное значение КЕО для третьего пояса светового климата принимаем равным 1,5 %. Значение коэффициента светового климата т для четвертого пояса равно 0,9, а значение коэффициента солнечного климата с = 0,75
= 1,5·0,9·0,75 = 1,0125 %.
Теперь рассчитаем площадь световых проемов по формуле:
где Кз — коэффициент запаса равен, 1,2; Кзд — коэффициент, учитывающий затенение окон противостоящими зданиями =1;
r1 — коэффициент, учитывающий повышение освещенности за счет отраженного света при боковом освещении;
t0 — общий коэффициент светопропускания.
Глубина помещения В = 6м, длина помещения ln = 8м, высота h = 3,5м.
Соответственно, площадь пола помещения Sn = 48м2.
Для определения значения световой характеристики окон h0 необходимо найти следующие отношения: ln/В = 1,4 и B/h1=2,8 (где h1 = 1,80 м высота от уровня рабочей поверхности до верха окна).
Значение световой характеристики принимаем равным 15.
Площадь световых проемов:
Площадь световых проемов равна 11,16 м2 соответственно количество окон у нас равняется двум.
4.2.2 Расчет искусственного освещения
Равномерное освещение горизонтальной рабочей поверхности достигается при определенных отношениях расстояния между центрами светильников L (L = 1,75H) к высоте их подвеса над рабочей поверхностью Hр (в расчетах Hр =H).
Hр = 2 м
Число светильников определяется по формуле:
где S — площадь помещения, 48 м²;
M – расстояние между параллельными рядами 2,3 м;
L – расстояние между центрами светильников.
В соответствии с рекомендациями M ≥ 0,6 Hp. Оптимальное значение М=2…3 м.
Найдем количество светильников по формуле:
Для расчета общего равномерного освещения горизонтальной рабочей поверхности используют метод светового потока, учитывающий световой поток, отраженный от потолка и стен:
где Еn – нормированная минимальная освещенность, 300 лк;
Z – коэффициент минимальной освещенности, для ламп ЛЛ Z =1,1;
К – коэффициент запаса, 1,5;
Показатель помещения равен:
следовательно, из таблицы η =0,37.
Тогда световой поток по формуле (4.4) будет равен:
Ф==10702 лм.
Возьму лампу ЛБ 80 со световым потоком 5220 лм. Т.к. В светильнике 2 лампы, то тогда должно выполняться следующее требование:
В данном случае:
Потребляемая мощность всей осветительной установки находится по формуле:
где р — мощность лампы, 80 Вт;- число светильников, 6 шт.;
n — число ламп в светильнике, 2 шт.
P=80*6*2=960 Вт.
4.3 Воздействие шума на программиста
Расчет уровня шума на рабочем месте программиста.
Уровень шума на рабочем месте инженеров-программистов и операторов не должен превышать 50дБА, а в залах обработки информации на вычислительных машинах — 65дБА. ГОСТ 12.1.003-76 ССБТ
Уровень шума устройств, источников шума в помещении отражён в таблице 10:
Уровень шума рассчитывается по формуле:
Уровень шума в помещении составляет 49,50 дБА
Защита от шума
Для снижения уровня шума стены и потолок помещений, где установлены компьютеры, могут быть облицованы звукопоглощающими материалами. Уровень вибрации в помещениях вычислительных центров может быть снижен путем установки оборудования на специальные виброизоляторы.
4.4 Опасность повышенного уровня напряженности электромагнитного поля
Опасность ЭМИ для организма программиста
Электромагнитные поля, характеризующиеся напряженностями электрических и магнитных полей, наиболее вредны для организма человек. Основным источником этих проблем, связанных с охраной здоровья людей, использующих в своей работе автоматизированные информационные системы на основе персональных компьютеров, являются дисплеи.
ПЭВМ как источник излучений
ПЭВМ являются источниками таких излучений как: мягкого рентгеновского; ультрафиолетового 200-400 нм; видимого 400-700 нм, ближнего инфракрасного 700-1050 нм; радиочастотного З кГц-ЗО МГц; электростатических полей.
Предельно допустимые значения характеристик ЭМП
Может возникнуть опасность по уровням напряженности электромагнитного поля. На расстоянии 5-10 см от экрана и корпуса монитора уровни напряженности могут достигать 140 В/м по электрической составляющей, что значительно превышает допустимые значения СанПиН 2.2.2. 542-96. Предельно допустимые значения характеристик ЭМП указаны в таблице 11:
Таблица 8 – характеристики ЭПМ