Разработка выходного каскада передатчика радиостанции поездной связи

Зiрем- заработная плата ремонтных рабочих, приходящаяся на проведение одного планового ремонта в год. Расчет заработной платы не требуется, так как она уже учтена при определении затрат на содержание обслуживающего персонала. Для элементов, стареющих при выработке своего технического ресурса, необходимо проводить плановые ремонты. Количество элементов каждого типа может быть определено из следующего соотношения:δi=FфtiBi, гдеFф- фактическое (чистое) время работы устройства за год в часах;Fк — календарный фонд времени за год;Fпл. — плановый простой;Fотк — время устранения отказовFф= Fк- Fпл- Fотк = 8760 — 6648 — 18 = 2094 час. ti — ресурс элемента i-го типа (или среднее время наработки на отказ) Bi- количество невосстанавливаемых элементов i-го типа в рассматриваемом изделии. Результаты расчета сведены в таблицу 5.

5.Таблица 5.5Расчёт затрат на ремонтнаименованиетипкол-во штцена за ед. рубнаработка часкол-во на замену в годсуммаруб.

МикросхемаК142ЕН12А240,005*103 140,00Транзистор

КТ315А315,103 115,00Транзистор

КТ916А145,103 145,00Транзистор

КТ898А137,103 137,00Транзистор

КТ930А131,103 131,00Транзистор

КТ817В420,103 120,00Транзистор

КТ 361 А117,103 117,00Транзистор

КТ816А120,103 120,00Диод.

КД213А16,10 316,00Диод.

КД509А36,10 316,00Диод.

АЛ307Б118,103 118,00Стабилитрон.

КС168А15,10 315,00Стабилитрон2С530А112,103 112,00Диод.

КД 202Д45,10 315,00Конденсатор

К53−161 712,002*103 112,00Конденсатор

К10−231 312,002*103 112,00Резистор

МЛТ 0,125 295,0010315,00Резистор

МЛТ 0,2525,10 315,00Резистор

СП1225,103 125,00Итого336Затраты, вызванные возникновением отказов вследствие недостаточной надежности изделий, состоят из затрат, связанных с устранением отказов и ущерба, вызвавшего выход из строя проектируемой аппаратуры. Ср=Сотк+ Сущ. где Сотк. — годовые затраты по проведению внеплановых ремонтов, являющихся следствием отказов аппаратуры, можно определить по следующей формуле:

Сотк = Nотк х Зотк, где Nотк. — количество отказов устройства за год;Зотк. — средние затраты на устранение одного отказа, руб.;Сущ. — ущерб, вызванный возникновением отказа. Годовое количество отказов устройства можно выразить через параметры надежности его элементов. nотк = Fф* ∑ λi*Bi, где λiинтенсивность отказов невосстанавливаемых элементов i-го вида;Bi- количество элементов i-го вида в проектируемом изделии;R — количество типоразмеров комплектующих элементов (без типоразмеров элементов, заменяемых в период проведения плановых ремонтов) в результате вычисления получимNотк= 8×10/100= 0,8, принимаем Nотк. = 1Средняя стоимость вынужденного ремонта, вызванного отказом, может быть определена по формуле: rотк= Si + ti*Зрем * (1+0,15), гдеSi — средние затраты на заменяемые элементы, руб.;Ti — среднее время на устранение одного отказа;

Зрем — средняя заработная плата ремонтных рабочих (учтена при расчете заработной платы обслуживающего персоналаRотк = Si = 206,91 руб. Сотк = 206,91×1 = 206,91 руб.Сущ. = не расчитывается.

Сотк= Ср = 206,91 руб. Стоимость потребляемой электроэнергии. Расчет расхода электроэнергии осуществляется, исходя из устанавливаемой мощности усилителя и числа часов его работы в течение года. Затраты на электроэнергию, потребляемую от сети в течение года могут быть определены по формуле: С э= W х Fф х Ээ, гдеW — установленная мощность устройства, с учетом коэффициента потерь энергии, кВт;Ээ- стоимость 1 кВт.чэл.

энергии = 2,74рубW = 58 Вт = 0,058 кВтСэ = 0,058×0,8×2094×2,74 = 266,22 руб. Прочие затраты.

В состав прочих затрат, связанных с эксплуатацией системы, включены затраты на амортизацию, вспомогательные материалы, ремонт, отопление и освещение помещения и т. п.Стоимость вспомогательных материалов определяется по формуле.

С всп = ∑ Hi*Tr* Ciвсп, где.

К — номенклатура вспомогательных материалов;Hi — среднедневная норма расхода материалов, кг;Tr — количество дней в году;

Сiвсп — цена за единицу данного вида, руб.;Свсп = 0,1*240*13,77 = 330,48 руб. Расход осветительной электроэнергии определяется по формуле: Qосв =НэSпВэфTосв, где.

Нэ — норма расхода электроэнергии на освещение 1 м площади, кВт. ч/м2;Sп — площадь освещаемой поверхности, м2;Вэфпланируемое количество дней работы в году;Tосв- время искусственного освещения с сутки, час. Qосв= 2200 кВт. ч — в год.

Стоимость электроэнергии для освещения.Сосв. = Qосв*Сэ = 2200 * 2,74 = 6028 руб. Расход пара на отопление определяем исходя из нормы расхода тепла 20ккал/год, на 1 м² помещения и длительности отопительного сезона. Объем здания QЗд= Sr * h = 70 * 3,5 = 245м2где Sr — площадь поверхности, м2;h — высота помещения, м. Спар = 20 * 245 = 490 ккал в год на помещение. Спар = 0,49 тонн (1т — 1000ккал) Стоимость пара Спар = 100,5 * 0,49 = 49,25 руб. за годгде 100,5руб — за 1 тонну пара.

Всего прочих затрат Спр.затр. = 330,48 + 6028 + 49,25 = 6407,73 руб. Результаты расчета сведены в таблицу 5.6Таблица 5.6 Расчёт затрат.

Виды затратэксплуатационные расходы.

Абсолютноеизменениезатратрост (+)снижение (-)руб./год.

Относительноеизмене-ниезатратв %проектаналог.

Абсолютноезначениеруб/год.

Удельноезначениестатьи в%Абсолютноезначениеруб/год.

Удельноезначениестатьи в%Стоимостьобслуживания6 960 696 696 069 600.

Амортизационныеотчисления10 291,141029,11 107 551 075,5−463,86 104,5Затраты наремонт336,033,6390,0039−54 116,0Затраты наэлектроэнергию266,2226,62 300,030,0−33,8113,0Прочиерасходы6407,73 640,736407,53 640,7300.

Итого24 261,0924812,53 551,44102,35.3 Расчет годового экономического эффекта.

Годовой экономический эффект определяется по формуле:

Э = [Цан]*А2где Цан- оптовая цена аналога;; - коэффициент учета роста производительности труда разрабатываемого устройства по сравнению с аналогом. Производительность у проектируемого устройства та же, что и у аналога, поэтому = 1Срок службы базового и вновь проектируемого устройства 5 лет. Tсл = 5 лет; Р = 0,16; Ен — нормативные коэффициент; Ен= 0,15.= =1А2 — годовой выпуск новой техники.

А2 = 1Э = [100 000 * 1 * 1−76 799,53+(24 812,53−24 261,09)/(0,16+0,15)]*1 = 24 979,3и руб. Вывод: Внедрение разрабатываемогоусилителя дает указанный экономический эффект. Целесообразность разработки диктуется необходимостью расширения функциональных возможностей системы перед аналогом. Это достигается использованием нового схемотехнического решения. Разрабатываемая система имеет также лучшие технико-экономические характеристики, чем аналог.

6. Безопасность жизнедеятельности.

Защита от вредного действия шума. Шум — это совокупность звуков различной частоты и интенсивности (силы), возникающих в результате колебательного движения частиц в упругих средах (твердых, жидких, газообразных). Звуки, распространяющиеся в воздухе, вызывают воздушный шум. Процесс распространения колебательного движения в среде называется звуковой волной, а область среды, в которой распространяются звуковые волны, — звуковым полем. По происхождению шум делят на ударный, механический, аэродинамический, гидродинамический и электромагнитный. Основные физические характеристики звука — частота f (Гц), звуковое давление Р (Па), интенсивность или сила звука I (Вт/м2), звуковая мощность W (Вт) и длина волны λ (м).Длина волны зависит от скорости распространения звука и частоты колебаний. Возникающее в среде изменение давления при прохождении через нее звуковых волн называют звуковым давлением — Р, Н/м2 (Па).Звуковая волна переносит энергию в направление своего движения. Средний поток энергии в какой-либо точке среды в единицу времени, отнесенный к единице поверхности, ориентированной перпендикулярно к направлению распространения звука, называется интенсивностью звука в данной точке — I, Вт/м2.В зависимости от частоты звуковые волны разделяют ультразвуковые — с частотой меньше 16−20 Гц, звуковые, или слышимые звуки, — с частотой 20−20 000.

Гц, ультразвуковые — с частотой свыше 20 000.

Гц.По характеру спектра шум подразделяется на широкополосный и тональный. Широкополосный шум имеет непрерывный спектр шириной более одной октавы. Такой тип шума характерен для работы вентиляторов. Тональный шум имеет в своем составе слышимые тона с превышением уровня звукового давления над соседними не менее чем на 10 дБ.

Подобный спектр имеет, например, шум, создаваемый при работе дисковой пилой. [ 12]Для оценки и сравнения непостоянных по времени шумов применяют уровни звука. Уровень звука — это общий уровень звукового давления во всем диапазоне среднеоктановых частот. Измеряют уровень звука шумомером в децибелах, А (дБА). Уровень звука характеризует шум одной величиной, а не восьмью значениями уровней звукового давления в соответствующих октавных полосах. Звуковые сигналы доставляют человеку значительную часть информации. Они могут служить для передачи сигналов опасности. В свою очередь, акустическая обстановка в известной мере определяет и условия безопасности труда. Шум определяют как звук, оцениваемый негативно и наносящий вред здоровью.

Проявление вредного действия шум на организм человека весьма разнообразно. Длительное воздействие интенсивного шума (выше 80 дБА) приводит к частичной или полной потери слуха человека. В зависимости от длительности и интенсивности воздействия шума происходит большее или меньшее снижение чувствительности органов слуха, выражающееся временным смещением порога слышимости, которое исчезает после окончания воздействия шума. С увеличением времени воздействия и ростом уровня шума повышается временный сдвиг порога и удлиняется период восстановления. Степень повреждения органов слуха зависит не только от уровня звука и его продолжительности, но и от индивидуальной чувствительности человека. Люди неодинаково реагируют на шум. Одна и та же доза шумового воздействия у одних вызывает повреждение слуха, у других — нет. Различается и степень повреждения в зависимости от индивидуальных особенностей человека. Воздействие шума на вегетативную нервную систему проявляется даже при небольших уровнях звука (40−70 дБА) и не зависит от субъективного восприятия шума человеком. Из вегетативных реакций наиболее выраженными являются нарушение периферического кровообращения за счет сужения капилляров кожного покрова и слизистых оболочек, а также повышение артериального давления (при уровнях звука выше 85 дБА). Установлено, что выраженные психические реакции появляются уже начиная с уровней звука 30 дБА.

При этом решающую роль в психической оценке неприятности шума играет личное отношение человека к этому шуму. 12]Таким образом, психофизиологическом и поликлиническим обследованиям работающих, а также экспериментальными исследованиями установлено на предельно допустимом уровни каждого изолированного фактора их сочетание вызывает функциональные сдвиги, изменение состояния здоровья и снижение надежности «человеческого звена» в системе «человек-машина», что при сочетанном действии на организм происходит взаимное усиление химических и физических факторов производственной среды. Согласно ПУЭ и СП нормируемыми параметрами в диапазоне частот 430 МГц ППЭ равно 3 мк.

Вт/см2. Транспорт на электрической тяге — электропоезда (в том числе поезда метрополитена), троллейбусы, трамваи и т. п. — является относительно мощным источником магнитного поля в диапазоне частот от 0 до 1000.

Гц. Максимальные значения плотности потока магнитной индукции в пригородных «электричках» достигают 75 мк.

Тл при среднем значении 20 мк.

Тл. Среднее значение магнитной индукции на транспорте с электроприводом постоянного тока зафиксировано на уровне 29 мк.

Тл.Напряженность электростатического поля не должна превышать значений, допустимых [13]. Содержание легких аэроионов обоих знаков в зоне дыхания работающего человека практически может колебаться в пределах от 1,5−10 до 5−10 В 1 см воздуха. Для защиты от воздействия электростатического заряда предпочтительнее всего, применяясь, заземленный защитный фильтр. В целях предотвращения вредного влияния на организм работающих людей пылинок с аэроионами необходимо ежедневно проводить влажную уборку помещений. Наиболее значительным физическим фактором является производственный микроклимат, который характеризуется уровнем температуры и влажности воздуха, а также интенсивностью уровня радиации. Используемые терминалы видеоконференцсвязи не требуют создания особых микроклиматических условий для работы и нормально функционируют в пределах допустимых для человека значений температуры и влажности. В виду того, что радиостанции являются источниками тепловыделений, существует возможность повышения температуры и снижения влажности воздуха на рабочих местах, способствующих раздражению кожи. Микроклиматические условия в помещении с радиостанциями должны удовлетворять требованиям в соответствии [15]: — температура окружающей среды в холодный период года 20 — 22, в теплый период 22 — 25;

— относительную влажность воздуха 30 — 60%;

— содержание пыли — макс. 0.0001 кг/м при размере частиц max 3 мкм. Одним из условий здорового и высокопроизводительного труда является обеспечение чистоты воздуха. Атмосферный воздух в своем составе содержит в процентном отношении:

азот 78,8%;

— кислород 20,25%;

— аргон, неон и другие инертные газы 0,93%;

— углекислый газ 0,03%.Воздух такого состава наиболее благоприятен для дыхания человека. Оптимальные нормы температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха в рабочей зоне производственных помещений нормируются [15] и приведены, в таблице 6.

2.Рассматриваемое в данной дипломной работе оборудование в процессе работы не вырабатывают никаких вредных веществ. Таким образом, воздушная среда в помещении, где они используется, вредных воздействий на организм человека не оказывает и удовлетворяет требованиям категории работ, согласно [15]. Таблица 6.1 Оптимальные нормы микроклимата помещений.

Период года Температура воздуха, СОтносительная влажность воздуха, % Скорость движения воздуха, м/сХолодный21…

23 40…60 0,1 Теплый22…

24 40…60 0,2 На объектах железнодорожного транспорта следует контролировать следующие виды ЭМП: -электростатическое поле;

магнитное поле (в т.ч. гипогеомагнитное);

и магнитные поля промышленной частоты (50 Гц); -широкополосные ЭМП, создаваемые ПЭВМ;

излучения радиочастотного диапазона;

излучения оптического диапазона (в т.ч. лазерное и ультрафиолетовое). Измерения ЭМП в кабинах тягового подвижного состава должны проводиться в тех случаях, когда после ввода их в эксплуатацию были внесены какие-либо изменения в конструкцию и электрическое оборудование. У операторов теленаблюдения (следящих по видеомониторам за производственными процессами, обстановкой и пр.) следует проводить измерения электромагнитных полей от видеомониторов и источников ЭМП промышленной частоты (50 Гц). На тяговых подстанциях участков переменного тока, у различных источников величина электрического поля колеблется в широком диапазоне (0,2 — 3,8 кВ/м), но не превышает 5,0 кВ/м, являясь допустимой. Превышения могут наблюдаться в тот момент, когда работники тяговой подстанции для осмотра оборудования поднимаются к устройствам по приставным лестницам. Такой вид осмотра составляет менее 5% рабочей смены (Рисунок 8). При обслуживании осветительных установок, расположенных на мачтах, вблизи контактной сети уровни напряженности электрического поля могут достигать 3,0 — 5,1 кВ/м. Для приведения рабочего места к допустимым условиям электромонтер должен находиться на мачтах не более 5 часов в смену.

Заключение

.

В данном проекте был произведен расчёт и проектирование принципиальной электрической схемы резонансного усилительного каскада на частоту 430 МГц. При разработке выходных каскадов полосовых усилителей мощности, каким является наш усилитель, основными являются требования получения максимальной выходной мощности в нагрузке, максимального.

КПД и максимального коэффициента усиления в заданной полосе рабочих частот [1, 2]. Указанные требования обуславливают выбор структуры каскадов ирежимов их работы. Транзисторы выходных каскадов полосовых усилителей мощностиработают, как правило, в режиме с отсечкой коллекторного тока с использованием стабилизаторов напряжения базового смещения. Формирование амплитудно-частотных характеристик полосовых усилителей мощности осуществляется с помощью корректирующих цепей (КЦ), устанавливаемых между выходными каскадами. Оптимальное сопротивлениенагрузки мощного транзистора, на которое он отдает максимальную мощность, составляет единицы Ом [1]. Поэтому при работе полосовых усилителей мощности на стандартный антенно-волноводный тракт с сопротивлением Rн равным 50 или 75 Ом между выходным транзистором полосового усилителя мощностии входом антенно-волноводного тракта устанавливается трансформатор сопротивлений, обеспечивающий реализацию оптимальногосопротивления нагрузки выходного транзистора Rопт. Технические характеристики усилителя: максимальный уровень выходной мощности не менее 58 Вт; полоса пропускания 430 МГц; неравномерность амплитудно-частотной характеристики ±1,5 дБ; коэффициент усиления17 дБ; напряжение питания 28 В; потребляемый ток в режиме молчания 50−200мА; максимальное значение потребляемого тока 10 А; при коротком замыканииили холостом ходе потребляемый ток уменьшается до 2−5 А; сопротивление генератора и нагрузки 50 Ом; габаритные размеры корпуса усилителя 140×120×35мм; при длительной эксплуатации усилитель необходимо устанавливать на радиатор с использованием принудительной вентиляции. Кроме этого для данного усилителя был подобран источник питания — регулируемый на напряжение от 0…30 В. При выполнении курсового проекта были использованы текстовый редактор MicrosoftWordХР, графический редактор Visio 2003, математический пакет Mathcad 2001 Professional.

Список использованных источников

.

Приказ министра путей сообщения РФ О мерах по обеспечению безопасности движения на железнодорожном транспорте.

Системные меры, направленные на обеспечение высокого уровня управляемости безопасностью движения поездов для филиалов ОАО «РЖД», участвующих в перевозочном процессе Приказ Об утверждении Положения о порядке служебного расследования и учета транспортных происшествий в иных, связанных с нарушением правил безопасности движения и эксплуатации железнодорожного транспорта, событий";Положение о порядке проведения обязательных предварительных, при поступлении на работу, и периодических медицинских осмотров на федеральном железнодорожном транспорте Инструкция о порядке организации и проведения предрейсовых медицинских осмотров работников локомотивных бригад Боровинова М. С. Организация движения на железнодорожном транспорте. Маршрут, 2012 г. Ваванов В. В. и др. Радиотехнические средства ж. д. транспорта. М.: Транспорт, 2011.

303 с. Волков В. М., Головин ЭЛ., Кудряшов В. А. Электрическая связь и радио на ж.д. транспорте. -М.: Транспорт, 2011. — 311 с. Заглядимов Д. П. «Организация движения на железнодорожном транспорте», Транспорт, 2010.

Каганов В. И. Радиопередающие устройства. — М.: ИРПО: Издательский центр «Академия», 2009 — 288 с. Крутяков В. С. Охрана труда и основы экологии на железнодорожном транспорте, Транспорт, 2010.

Кузнецов К. Б. Безопасность жизнедеятельности, ч.1, М.: Маршрут, 2012.

Петухов В. М. Транзисторы и их зарубежные аналоги: Справочник. В 4 томах. — М.: Издательское предприятие Радио.

Софт, 2012.

Соловейчик М.З., Сотников Т. А. Организация пассажирских перевозок, Транспорт, 2011.

Радиопередающие устройства / В. В. Шахгильдян, В. Б. Козырев, А. А. Ляховкин и др.; Под ред. В. В. Шахгильдяна. — М.: Радио и связь, 2013. -.

560 с. Художитков П. И., Золотых О. В. Системы железнодорожной связи. МПС РФ, Уральский электромеханический институт инженеров железнодорожного транспорта.

Екатеринбург, 2013. -15 с. Шабалин Н. Н., Рефелов А. М. Устройство организации работы железнодорожной станции, Транспорт, 2010.

Шварц Н. З. Линейные транзисторные усилители СВЧ. — М.: Радио, 2010 — 368 с. Шумилин М. С., Козырев В. Б., Власов В. А. Проектирование транзисторных каскадов передатчиков. -.

М.: Радио и связь, 2011. — 320 с. Гребенников А. В., Никифоров В. В. Транзисторные усилители мощности для систем подвижной радиосвязи метрового и дециметрового диапазонов волн // Радиотехника. — 2010 — № 5. -.

С. 83−86. Гребенников А. В., Никифоров В. В., Рыжиков А. Б. Мощные транзисторные усилительные модули для УКВ ЧМ и ТВ вещания // Электросвязь. — 2009. — №.

3. — С. 28−31.

Знаменский А. Е. Таблицы для расчета трансформаторов сопротивлений в виде фильтров нижних частот // Техника средств связи. Сер. Техника радиосвязи. 2010, Вып. 1. С.

99 — 110. Титов А. А., Стерхов А. П., Нечаева В. Н. Усилитель мощности диапазона 140…

150 МГц // Радиомир КВ и УКВ. — 2009. — № 4. — С. 18−20. Титов А. А. Перестраиваемый полосовой усилитель мощности диапазона 400…

460 МГц // Схемотехника.-2009. — № 4. — С. 8−10.Титов А. А., Бабак Л. И., Черкашин М. В. Расчет межкаскадной согласующей цепи транзисторного полосового усилителя мощности // Электронная техника. Сер. СВЧ — техника.

— 2010. — Вып.

1. — С. 46−50. Титов А. А. Разработка полосовых усилителей мощности с повышенной линейностью амплитудной характеристики // Электронная техника.

Сер. СВЧ — техника. — 2010. — Вып. 2. -.

С. 33−39. Титов А. А. Усилитель мощности для оптического модулятора // Приборы и техника эксперимента. — 2010. — №.

5. — С. 88−90.

Титов А. А. Двухканальный усилитель мощности с диплексерным выходом // Приборы и техника эксперимента. — 2011. — №.

1. — С. 68 — 72. Титов А. А., Григорьев Д. А. Параметрический синтез межкаскадных корректирующих цепей высокочастотных усилителей мощности // Радиотехника и электроника. — 2009. — № 4.

— С. 442−448. Титов А. А. Синтез параметров корректирующей цепи третьего порядка узкополосной усилительной ступени // Известия вузов. Сер. Радиоэлектроника. -.

2009. — № 12. — С. 29 — 35. Титов А. А., Кологривов В. А. Параметрический синтез межкаскадной корректирующей цепи полосового усилителя мощности // Электронная техника. Сер. СВЧ — техника.

— 2012. — Вып. 1. — С. 6−13.Титов А. А., Мелихов С. В. Усилитель мощности с защитой от перегрузок // ПТЭ.

— 2011 — № 6. — С. 118−121.

Журнал Локомотив, № 4 с.27−28Журнал Локомотив, № 5 с.31−34Журнал Локомотив, № 10 с.33−35Журнал Локомотив, № 12 с.31−33Журнал «Железнодорожный транспорт» № 5 2010.