|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
|
|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Теоретические основы разработкиСтр 1 из 8Следующая ⇒
Введение
Современную микроэлектронику трудно представить без такой важной составляющей, как микроконтроллеры. Микроконтроллеры незаметно завоевали весь мир. Микроконтроллерные технологии очень эффективны. Одно и то же устройство, которое раньше собиралось на традиционных элементах, будучи собрано с применением микроконтроллеров, становится проще, не требует регулировки и меньше по размерам. С применением микроконтроллеров появляются практически безграничные возможности по добавлению новых потребительских функций и возможностей к уже существующим устройствам. Для этого достаточно просто изменить программу. Однокристальные (однокорпусные) микроконтроллеры представляют собой приборы, конструктивно выполненные в виде БИС и включающие в себя следующие составные части: микропроцессор, память программ и память данных, а также программируемые интерфейсные схемы для связи с внешней средой. Мировая промышленность выпускает огромную номенклатуру микроконтроллеров. По области применения их можно разделить на два класса: специализированные, предназначенные для применения в какой-либо одной конкретной области и универсальные, которые не имеют конкретной специализации и могут применяться в самых различных областях микроэлектроники, с помощью которых можно создать как любое из перечисленных выше устройств, так и принципиально новое устройство. В практике часто встречаются исполнительные устройства на шаговых двигателях (ШД). Принтеры, факсы, станки с ЧПУ, стиральные машины, дисководы, видеоплееры, проявочные и упаковочные машины – вот далеко не полный перечень устройств, использующих ШД. Одно из применений в учебных целях – это радиолюбительские модели, исполнительные узлы роботов, привод редукторов точного поворота антенн… Устройство можно также применить в качестве привода в станках для точного сверления и калибровки отверстий небольшого диаметра, в транспортерных линиях и т.п. Предмет исследования – разработка контроллера шагового двигателя робота. Целью работы является разработка схемы управления шаговым двигателем на базе микроконтроллера, которая в дальнейшем будет использоваться для управления исполнительных механизмов робота. Задачей данного исследования является разработка алгоритма работы микроконтроллера, управляющего шаговым двигателем робота; функциональной, структурной и принципиальной схемы устройства. Проект основывается на микроконтроллере типа AT90S2313 фирмы Atmel.
Теоретические основы разработки Разработка микропроцессорной системы на основе микроконтроллера Основные этапы разработки Микропроцессорная система (МПС) на основе микроконтроллера (МК) используются чаще всего в качестве встроенных систем для решения задач управления некоторым объектом (в конкретном случае – шаговым двигателем). Важной особенностью данного применения является работа в реальном времени, т.е. обеспечение реакции на внешние события в течение определенного временного интервала. Такие устройства получили название контроллеров. Перед разработчиком МПС стоит задача реализации полного цикла проектирования, начиная от разработки алгоритма функционирования и заканчивая комплексными испытаниями в составе изделия. Методология проектирования контроллеров может быть представлена так, как показано на рис. 1.1. В техническом задании формулируются требования к контроллеру с точки зрения реализации определенной функции управления. Техническое задание включает в себя набор требований, который определяет, что пользователь хочет от контроллера и что разрабатываемый прибор должен делать. Техническое задание может иметь вид текстового описания. На основании требований пользователя составляется функциональная спецификация, которая определяет функции, выполняемые контроллером для пользователя после завершения проектирования, уточняя тем самым, насколько устройство соответствует предъявляемым требованиям. Она включает в себя описания форматов данных, как на входе, так и на выходе, а также внешние условия, управляющие действиями контроллера.
Рисунок 1.1 – Основные этапы разработки контроллера
Этап разработки алгоритма управления является наиболее ответственным, поскольку ошибки данного этапа обычно обнаруживаются только при испытаниях законченного изделия и приводят к необходимости дорогостоящей переработки всего устройства. Разработка алгоритма обычно сводится к выбору одного из нескольких возможных вариантов алгоритмов, отличающихся соотношением объема программного обеспечения и аппаратных средств. При этом необходимо исходить из того, что максимальное использование аппаратных средств упрощает разработку и обеспечивает высокое быстродействие контроллера в целом, но сопровождается, как правило, увеличением стоимости и потребляемой мощности. При выборе типа МК учитываются следующие основные характеристики: – разрядность; – быстродействие; – набор команд и способов адресации; – требования к источнику питания и потребляемая мощность в различных режимах; – объем ПЗУ программ и ОЗУ данных; – возможности расширения памяти программ и данных; – наличие и возможности периферийных устройств, включая средства поддержки работы в реальном времени (таймеры, процессоры событий и т.п.); – возможность перепрограммирования в составе устройства; – наличие и надежность средств защиты внутренней информации; – возможность поставки в различных вариантах конструктивного исполнения; – стоимость в различных вариантах исполнения; – наличие полной документации; – наличие и доступность эффективных средств программирования и отладки МК; – количество и доступность каналов поставки, возможность замены изделиями других фирм. Список этот не является исчерпывающим. Номенклатура выпускаемых в настоящее время МК исчисляется тысячами типов изделий различных фирм. Современная стратегия модульного проектирования обеспечивает потребителя разнообразием моделей МК с одним и тем же процессорным ядром. Такое структурное разнообразие открывает перед разработчиком возможность выбора оптимального МК, не имеющего функциональной избыточности, что минимизирует стоимость комплектующих элементов.
Постановка задачи
Требуется разработать схему контролера шагового двигателя робота. Разработка устройства велась с учётом следующих требований: – простота схемы (минимальное количество компонентов); – функциональная насыщенность, многообразие регулируемых параметров; – устойчивость к изменениям напряжения, долговечность; – отсутствие либо минимальный нагрев компонентов; – низкое энергопотребление.
Выбор элементной базы
Основой устройства является микроконтроллер U1 типа AT90S2313 фирмы Atmel. Сигналы управления обмотками двигателя формируются на портах PB4 – PB7 программно. Для коммутации обмоток используются по два включенных параллельно полевых транзистора типа КП505А, всего 8 транзисторов (VT1 – VT8). Эти транзисторы имеют корпус TO-92 и могут коммутировать ток до 1.4А, сопротивление канала составляет около 0.3 ома. Для того, чтобы транзисторы оставались закрытыми во время действия сигнала «сброс» микроконтроллера (порты в это время находятся в высокоимпедансном состоянии), между затворами и истоками включены резисторы R11 – R14. Для ограничения тока перезарядки емкости затворов установлены резисторы R6 – R9. Данный контроллер не претендует на высокие скоростные характеристики, поэтому вполне устраивает медленный спад тока фаз, который обеспечивается шунтированием обмоток двигателя диодами VD2 – VD5. Для подключения шагового двигателя имеется 8-контактный разъем XP3, который позволяет подключить двигатель, имеющий два отдельных вывода от каждой обмотки (как, например, ДШИ-200). Для двигателей с внутренним соединением обмоток один или два общих контакта разъема останутся свободными. Необходимо отметить, что контроллер может быть использован для управления двигателем с большим средним током фаз. Для этого только необходимо заменить транзисторы VT1 – VT8 и диоды VD2 – VD5 более мощными. Причем в этом случае параллельное включение транзисторов можно не использовать. Наиболее подходящими являются МОП-транзисторы, управляемые логическим уровнем. Например, это КП723Г, КП727В и другие. Стабилизация тока осуществляется с помощью ШИМ, которая тоже реализована программно. Для этого используются два датчика тока R15 и R16. Сигналы, снятые с датчиков тока, через ФНЧ R17C8 и R18C9 поступают на входы компараторов U3A и U3B. ФНЧ предотвращают ложные срабатывания компараторов вследствие действия помех. На второй вход каждого компаратора должно быть подано опорное напряжение, которое и определяет пиковый ток в обмотках двигателя. Это напряжение формируется микроконтроллером с помощью встроенного таймера, работающего в режиме 8-битной ШИМ. Для фильтрации сигнала ШИМ используется двухзвенный ФНЧ R19C10R22C11. Одновременно резисторы R19, R22 и R23 образуют делитель, который задает масштаб регулировки токов фаз. В данном случае максимальный пиковый ток, соответствующий коду 255, выбран 5.11А, что соответствует напряжению 0.511В на датчиках тока. Учитывая тот факт, что постоянная составляющая на выходе ШИМ меняется от 0 до 5В, необходимый коэффициент деления равен примерно 9.7. Выходы компараторов подключены к входам прерываний микроконтроллера INT0 и INT1. Для управления работой двигателя имеются два логических входа: FWD (вперед) и REW (назад), подключенных к разъему XP1. При подаче «низкого» логического уровня на один из этих входов, двигатель начинает вращаться на заданной минимальной скорости, постепенно разгоняется с заданным постоянным ускорением. Разгон завершается, когда двигатель достигает заданной рабочей скорости. Если подается команда изменения направления вращения, двигатель с тем же ускорением тормозится, затем реверсируется и снова разгоняется. Кроме командных входов, имеются два входа для концевых выключателей, подключенных к разъему XP2. Концевой выключатель считается сработавшим, если на соответствующем входе присутствует «низкий» логический уровень. При этом вращение в данном направлении запрещено. При срабатывании концевого выключателя во время вращения двигателя он переходит к торможению с заданным ускорением, а затем останавливается. Командные входы и входы концевых выключателей защищены от перенапряжений цепочками R1VD6, R2VD7, R3VD8 и R4VD9, состоящими из резистора и стабилитрона. Питание микроконтроллера формируется с помощью микросхемы стабилизатора 78LR05, которая одновременно выполняет функции монитора питания. При понижении напряжения питания ниже установленного порога эта микросхема формирует для микроконтроллера сигнал «сброс». Питание на стабилизатор подается через диод VD1, который вместе с конденсатором C6 уменьшает пульсации, вызванные коммутациями относительно мощной нагрузки, которой является шаговый двигатель. Питание на плату подается через 4-контактный разъем XP4, контакты которого задублированы.
Охрана труда
Научно-технический прогресс внес серьезные изменения в условия производственной деятельности работников умственного труда. Их труд стал более интенсивным, напряженным, требующим значительных затрат умственной, эмоциональной и физической энергии. Это потребовало комплексного решения проблем эргономики, гигиены и организации труда, регламентации режимов труда и отдыха. В настоящее время компьютерная техника широко применяется во всех областях деятельности человека. При работе с компьютером человек подвергается воздействию ряда опасных и вредных производственных факторов: электромагнитных полей (диапазон радиочастот: ВЧ, УВЧ и СВЧ), инфракрасного и ионизирующего излучений, шума и вибрации, статического электричества и др. Работа с компьютером характеризуется значительным умственным напряжением и нервно-эмоциональной нагрузкой операторов, высокой напряженностью зрительной работы и достаточно большой нагрузкой на мышцы рук при работе с клавиатурой ЭВМ. Большое значение имеет рациональная конструкция и расположение элементов рабочего места, что важно для поддержания оптимальной рабочей позы человека-оператора. В процессе работы с компьютером необходимо соблюдать правильный режим труда и отдыха. В противном случае у персонала отмечаются значительное напряжение зрительного аппарата с появлением жалоб на неудовлетворенность работой, головные боли, раздражительность, нарушение сна, усталость и болезненные ощущения в глазах, в пояснице, в области шеи и руках.
Требования к производственным помещениям Освещение Правильно спроектированное и выполненное производственное освещение улучшает условия зрительной работы, снижает утомляемость, способствует повышению производительности труда, благотворно влияет на производственную среду, оказывая положительное психологическое воздействие на работающего, повышает безопасность труда и снижает травматизм. Недостаточность освещения приводит к напряжению зрения, ослабляет внимание, приводит к наступлению преждевременной утомленности. Чрезмерно яркое освещение вызывает ослепление, раздражение и резь в глазах. Неправильное направление света на рабочем месте может создавать резкие тени, блики, дезориентировать работающего. Все эти причины могут привести к несчастному случаю или профзаболеваниям, поэтому столь важен правильный расчет освещенности. Существует три вида освещения – естественное, искусственное и совмещенное (естественное и искусственное вместе). Естественное освещение – освещение помещений дневным светом, проникающим через световые проемы в наружных ограждающих конструкциях помещений. Естественное освещение характеризуется тем, что меняется в широких пределах в зависимости от времени дня, времени года, характера области и ряда других факторов. Искусственное освещение применяется при работе в темное время суток и днем, когда не удается обеспечить нормированные значения коэффициента естественного освещения (пасмурная погода, короткий световой день). Освещение, при котором недостаточное по нормам естественное освещение дополняется искусственным, называется совмещенным освещением. Искусственное освещение подразделяется на рабочее, аварийное, эвакуационное, охранное. Рабочее освещение, в свою очередь, может быть общим или комбинированным. Общее – освещение, при котором светильники размещаются в верхней зоне помещения равномерно или применительно к расположению оборудования. Комбинированное – освещение, при котором к общему добавляется местное освещение. Согласно СНиП II-4–79 в помещений вычислительных центров необходимо применить систему комбинированного освещения. При выполнении работ категории высокой зрительной точности (наименьший размер объекта различения 0, 3…0, 5 мм) величина коэффициента естественного освещения (КЕО) должна быть не ниже 1, 5%, а при зрительной работе средней точности (наименьший размер объекта различения 0, 5…1, 0 мм) КЕО должен быть не ниже 1, 0%. В качестве источников искусственного освещения обычно используются люминесцентные лампы типа ЛБ или ДРЛ, которые попарно объединяются в светильники, которые должны располагаться над рабочими поверхностями равномерно. Требования к освещенности в помещениях, где установлены компьютеры, следующие: при выполнении зрительных работ высокой точности общая освещенность должна составлять 300 лк, а комбинированная – 750 лк; аналогичные требования при выполнении работ средней точности – 200 и 300 лк соответственно. Кроме того все поле зрения должно быть освещено достаточно равномерно – это основное гигиеническое требование. Иными словами, степень освещения помещения и яркость экрана компьютера должны быть примерно одинаковыми, т. к. яркий свет в районе периферийного зрения значительно увеличивает напряженность глаз и, как следствие, приводит к их быстрой утомляемости. Параметры микроклимата Параметры микроклимата могут меняться в широких пределах, в то время как необходимым условием жизнедеятельности человека является поддержание постоянства температуры тела благодаря терморегуляции, т.е. способности организма регулировать отдачу тепла в окружающую среду. Принцип нормирования микроклимата – создание оптимальных условий для теплообмена тела человека с окружающей средой. Вычислительная техника является источником существенных тепловыделений, что может привести к повышению температуры и снижению относительной влажности в помещении. В помещениях, где установлены компьютеры, должны соблюдаться определенные параметры микроклимата. В санитарных нормах СН-245-71 установлены величины параметров микроклимата, создающие комфортные условия. Эти нормы устанавливаются в зависимости от времени года, характера трудового процесса и характера производственного помещения (см. табл. 4.1) Объем помещений, в которых размещены работники вычислительных центров, не должен быть меньше 19, 5 м3/человека с учетом максимального числа одновременно работающих в смену. Нормы подачи свежего воздуха в помещения, где расположены компьютеры, приведены в табл. 4.2. Для обеспечения комфортных условий используются как организационные методы (рациональная организация проведения работ в зависимости от времени года и суток, чередование труда и отдыха), так и технические средства (вентиляция, кондиционирование воздуха, отопительная система).
Таблица 4.1 – Параметры микроклимата для помещений, где установлены компьютеры
Таблица 4.2 – Нормы подачи свежего воздуха в помещения, где расположены компьютеры
Шум и вибрация Шум ухудшает условия труда оказывая вредное действие на организм человека. Работающие в условиях длительного шумового воздействия испытывают раздражительность, головные боли, головокружение, снижение памяти, повышенную утомляемость, понижение аппетита, боли в ушах и т.д. Такие нарушения в работе ряда органов и систем организма человека могут вызвать негативные изменения в эмоциональном состоянии человека вплоть до стрессовых. Под воздействием шума снижается концентрация внимания, нарушаются физиологические функции, появляется усталость в связи с повышенными энергетическими затратами и нервно-психическим напряжением, ухудшается речевая коммутация. Все это снижает работоспособность человека и его производительность, качество и безопасность труда. Длительное воздействие интенсивного шума [выше 80 дБ(А)] на слух человека приводит к его частичной или полной потере. В табл. 4.3 указаны предельные уровни звука в зависимости от категории тяжести и напряженности труда, являющиеся безопасными в отношении сохранения здоровья и работоспособности.
Таблица 4.3 – Предельные уровни звука, дБ, на рабочих местах
Уровень шума на рабочем месте математиков-программистов и операторов видеоматериалов не должен превышать 50дБА, а в залах обработки информации на вычислительных машинах – 65дБА. 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.
Режим труда
Как уже было неоднократно отмечено, при работе с персональным компьютером очень важную роль играет соблюдение правильного режима труда и отдыха. В противном случае у персонала отмечаются значительное напряжение зрительного аппарата с появлением жалоб на неудовлетворенность работой, головные боли, раздражительность, нарушение сна, усталость и болезненные ощущения в глазах, в пояснице, в области шеи и руках. В табл. 4.5 представлены сведения о регламентированных перерывах, которые необходимо делать при работе на компьютере, в зависимости от продолжительности рабочей смены, видов и категорий трудовой деятельности с ВДТ (видеодисплейный терминал) и ПЭВМ (в соответствии с САнНиП 2.2.2 542–96 «Гигиенические требования к видеодисплейным терминалам, персональным электронно-вычислительным машинам и организации работ»).
Таблица 4.5 – Время регламентированных перерывов при работе на компьютере
Примечание. Время перерывов дано при соблюдении указанных Санитарных правил и норм. При несоответствии фактических условий труда требованиям Санитарных правил и норм время регламентированных перерывов следует увеличить на 30%. В соответствии со САнНиП 2.2.2 546–96 все виды трудовой деятельности, связанные с использованием компьютера, разделяются на три группы: группа А: работа по считыванию информации с экрана ВДТ или ПЭВМ с предварительным запросом; группа Б: работа по вводу информации; группа В: творческая работа в режиме диалога с ЭВМ. Эффективность перерывов повышается при сочетании с производственной гимнастикой или организации специального помещения для отдыха персонала с удобной мягкой мебелью, аквариумом, зеленой зоной и т.п.
Расчет освещенности
Расчет освещенности рабочего места сводится к выбору системы освещения, определению необходимого числа светильников, их типа и размещения. Исходя из этого, рассчитаем параметры искусственного освещения. Обычно искусственное освещение выполняется посредством электрических источников света двух видов: ламп накаливания и люминесцентных ламп. Будем использовать люминесцентные лампы, которые по сравнению с лампами накаливания имеют ряд существенных преимуществ: – по спектральному составу света они близки к дневному, естественному свету; – обладают более высоким КПД (в 1, 5–2 раза выше, чем КПД ламп накаливания); – обладают повышенной светоотдачей (в 3–4 раза выше, чем у ламп накаливания); – более длительный срок службы. Расчет освещения производится для комнаты площадью 15м2, ширина которой – 5 м, высота – 3 м. Воспользуемся методом светового потока. Для определения количества светильников определим световой поток, падающий на поверхность по формуле:
F = E∙ S∙ Z∙ К / n, (4.1)
Где F – рассчитываемый световой поток, Лм; Е – нормированная минимальная освещенность, Лк (определяется по таблице). Работу программиста, в соответствии с этой таблицей, можно отнести к разряду точных работ, следовательно, минимальная освещенность будет Е = 300Лк; S – площадь освещаемого помещения (в нашем случае S = 15м2); Z – отношение средней освещенности к минимальной (обычно принимается равным 1, 1–1, 15, пусть Z = 1, 1); К – коэффициент запаса, учитывающий уменьшение светового потока лампы в результате загрязнения светильников в процессе эксплуатации (его значение зависит от типа помещения и характера проводимых в нем работ и в нашем случае К = 1, 5); n – коэффициент использования, (выражается отношением светового потока, падающего на расчетную поверхность, к суммарному потоку всех ламп и исчисляется в долях единицы; зависит от характеристик светильника, размеров помещения, окраски стен и потолка, характеризуемых коэффициентами отражения от стен (РС) и потолка (РП)), значение коэффициентов РС и РП были указаны выше: РС=40%, РП=60%. Значение n определим по таблице коэффициентов использования различных светильников. Для этого вычислим индекс помещения по формуле:
I = A∙ B / h (A+B), (4.2)
где h – расчетная высота подвеса, h = 2, 92 м; A – ширина помещения, А = 3 м; В-длина помещения, В = 5 м. Подставив значения получим: I= 0, 642. Зная индекс помещения I, по таблице 7 [23] находим n = 0, 22. Подставим все значения в формулу (4.1) для определения светового потока F, получаем F = 33750 Лм. Для освещения выбираем люминесцентные лампы типа ЛБ40–1, световой поток которых Fл = 4320 Лк. Рассчитаем необходимое количество ламп по формуле:
N = F / Fл, (4.3) где N – определяемое число ламп; F – световой поток, F = 33750 Лм; Fл – световой поток лампы, Fл = 4320 Лм. N = 8 ламп. При выборе осветительных приборов используем светильники типа ОД. Каждый светильник комплектуется двумя лампами. Значит требуется для помещения площадью S = 15 м2 четыре светильника типа ОД. Расчет естественного освещения помещений Организация правильного освещения рабочих мест, зон обработки и производственных помещений имеет большое санитарно-гигиеническое значение, способствует повышению продуктивности работы, снижения травматизма, улучшения качества продукции. И наоборот, недостаточное освещение усложняет исполнения технологического процесса и может быть причиной несчастного случая и заболевания органов зрения. Освещение должно удовлетворять такие основные требования: – быть равномерным и довольно сильным; – не создавать различных теней на местах работы, контрастов между освещенным рабочем местом и окружающей обстановкой; – не создавать ненужной яркости и блеска в поле взора работников; – давать правильное направление светового потока; Все производственные помещения необходимо иметь светлопрорезы, которые дают достаточное природное освещение. Без природного освещения могут быть конференц-залы заседаний, выставочные залы, раздевалки, санитарно-бытовые помещения, помещения ожидания медицинских учреждений, помещений личной гигиены, коридоры и проходы. Коэфициент естественного освещения в соответствии с ДНБ В 25.28.2006, для нашого III пояса светового климата составляет 1, 5. Исходя из этого произведем расчет необходимой площади оконных проемов. Расчет площади окон при боковом освещении определяется, по формуле:
Sо = (Ln*Кз.*N0*Sn*Кзд.)/(100 *T0*r1) (4.4)
где: Ln – нормированное значение КЕО Кз – коэффициент запаса (равен 1, 2) N0 – световая характеристика окон Sn – площадь достаточного естественного освещения Кзд. – коэффициент, учитывающий затенение окон противостоящими зданиями r1 – коэффициент, учитывающий повышение КЕО при боковом освещении T0 – общий коэффициент светопропускания, который рассчитывается по формуле:
T0 = T1 * T2 * T3 * T4 * T5, (4.5)
где T1 – коэффициент светопропускания материала; T2 – коэффициент, учитывающий потери света в переплетах светопроема; T3 – коэффициент, учитывающий потери света в несущих конструкциях; T4 – коэффициент, учитывающий потери света в солнцезащитный устройствах; T5 – коэффициент, учитывающий потери света в защитной сетке, устанавливаемой под фонарями, принимается равным 1; Теперь следует рассчитать боковое освещение для зоны, примыкающей к наружной стене. По разряду зрительной работы нужно определить значение КЕО. КЕО = 1, 5 нормированное значение КЕО с учетом светового климата необходимо вычислить по формуле:
Ln=l*m*c, (4.6)
где l – значение КЕО (l=1.5); m – коэффициент светового климата (m=1); c – коэффициент солнечности климата (c=1) Ln=1, 5 Теперь следует определить отношение длины помещения Ln к глубине помещения B: Ln/B=3/5 =0, 6; Отношение глубины помещения В к высоте от уровня условной рабочей поверхности до верха окна h1 (в данном случае h1=1, 8): B/h1=5/1, 8 = 2, 77. Световая характеристика световых проемов N0=9. Кзд=1 Значение T0=0, 8*0, 7*1*1*1=0, 56. Ln для 4 разряда зрительных работ равен 1, 5 при мытье окон два раза в год. Определяем r1, r1=1, 5. Кз.=1, 2. Теперь следует определить значение Sп: Sп=Ln*В=3*15=15 м2. Кзд.=1. На данном этапе следует рассчитать необходимую площадь оконных проемов: (Ln* Кз.*N0*Sn*Кзд.) / (100*T0*r1) Sо = (1, 5*1, 2*9*15*1)/(100*0, 56*1, 5)=243/84= 2, 89 м2; Принимаем количество окон 1 штука: S1=2, 89 м2 площадь одного окна Высота одного окна составляет – 1, 5 м, ширина 1, 92 м. Выбираем размеры окна 1, 5 х 2, 0 м.
Расчет вентиляции
В зависимости от способа перемещения воздуха вентиляция бывает естественная и принудительная. Параметры воздуха, поступающего в приемные отверстия и проемы местных отсосов технологических и других устройств, которые расположены в рабочей зоне, следует принимать в соответствии с ГОСТ 12.1.005–76. При размерах помещения 3 на 5 метров и высоте 3 метра, его объем 45 куб. м. Следовательно, вентиляция должна обеспечивать расход воздуха в 90 куб. м/час. В летнее время следует предусмотреть установку кондиционера с целью избежания превышения температуры в помещении для устойчивой работы оборудования. Необходимо уделить должное внимание количеству пыли в воздухе, так как это непосредственно влияет на надежность и ресурс эксплуатации ЭВМ. Мощность (точнее мощность охлаждения) кондиционера является главной его характеристикой, от неё зависит на какой объем помещения он рассчитан. Для ориентировочных расчетов берется 1 кВт на 10 м2 при высоте потолков 2, 8 – 3 м (в соответствии со СНиП 2.04.05–86 «Отопление, вентиляция и кондиционирование»). Для расчета теплопритоков данного помещения использована упрощенная методика:
Q=S·h·q (4.8)
где: Q – Теплопритоки S – Площадь помещения h – Высота помещения q – Коэффициент равный 30–40 вт/м3 (в данном случае 35 вт/м3) Для помещения 15 м2 и высотой 3 м теплопритоки будут составлять: Q=15·3·35=1575 вт Кроме этого следует учитывать тепловыделение от оргтехники и людей, считается (в соответствии со СНиП 2.04.05–86 «Отопление, вентиляция и кондиционирование») что в спокойном состоянии человек выделяет 0, 1 кВт тепла, компьютер или копировальный аппарат 0, 3 кВт, прибавив эти значения к общим теплопритокам можно получить необходимую мощность охлаждения.
Qдоп=(H·Sопер)+(С·Sкомп)+(P·Sпринт) (4.9)
где: Qдоп – Сумма дополнительных теплопритоков C – Тепловыделение компьютера H – Тепловыделение оператора D – Тепловыделение принтера Sкомп – Количество рабочих станций Sпринт – Количество принтеров Sопер – Количество операторов Дополнительные теплопритоки помещения составят: Qдоп1=(0, 1·2)+(0, 3·2)+(0, 3·1)=1, 1 (кВт) Итого сумма теплопритоков равна: Qобщ1=1575+1100=2675 (Вт) В соответствии с данными расчетами необходимо выбрать целесообразную мощность и количество кондиционеров. Для помещения, для которого ведется расчет, следует использовать кондиционеры с номинальной мощностью 3, 0 кВт.
Расчет уровня шума
Одним из неблагоприятных факторов производственной среды в ИВЦ является высокий уровень шума, создаваемый печатными устройствами, оборудованием для кондиционирования воздуха, вентиляторами систем охлаждения в самих ЭВМ. Для решения вопросов о необходимости и целесообразности снижения шума необходимо знать уровни шума на рабочем месте оператора. Уровень шума, возникающий от нескольких некогерентных источников, работающих одновременно, подсчитывается на основании принципа энергетического суммирования излучений отдельных источников:
∑ L = 10·lg (Li∙ n), (4.10)
где Li – уровень звукового давления i-го источника шума; n – количество источников шума. Полученные результаты расчета сравнивается с допустимым значением уровня шума для данного рабочего места. Если результаты расчета выше допустимого значения уровня шума, то необходимы специальные меры по снижению шума. К ним относятся: облицовка стен и потолка зала звукопоглощающими материалами, снижение шума в источнике, правильная планировка оборудования и рациональная организация рабочего места оператора. Уровни звукового давления источников шума, действующих на оператора на его рабочем месте представлены в табл. 4.6. Обычно рабочее место оператора оснащено следующим оборудованием: винчестер в системном блоке, вентилятор(ы) систем охлаждения ПК, монитор, клавиатура, принтер и сканер. Подставив значения уровня звукового давления для каждого вида оборудования в формулу (4.4), получим: Таблица 4.6 – Уровни звукового давления различных источников
∑ L=10·lg (104+104, 5+101, 7+101+104, 5+104, 2)=49, 5 дБ Полученное значение не превышает допустимый уровень шума для рабочего места оператора, равный 65 дБ (ГОСТ 12.1.003–83). И если учесть, что вряд ли такие периферийные устройства как сканер и принтер будут использоваться одновременно, то эта цифра будет еще ниже. Кроме того при работе принтера непосредственное присутствие оператора необязательно, т. к. принтер снабжен механизмом автоподачи листов. |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2020-02-16; Просмотров: 169; Нарушение авторского права страницы
