Анализ и синтез одноразрядного сумматора с использованием интегральных микросхем широкого применения. Часть 3

1 2 3 4

---

 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.

n_i — 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

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 К_з — коэффициент запаса равен, 1,2; К_зд — 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 l_n = 8м, высота h = 3,5м.

Соответственно, площадь пола помещения S_n = 48м².

Для определения значения световой характеристики окон h₀ необходимо найти следующие отношения: l_n/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     Е_n – 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