Реферат
Пояснительнаязаписка к дипломному проекту: 65 страниц, 15 рисунков, 11 таблиц, 24 источника,2 приложения, 3 листа чертежей формата А1.
Объект исследований: усовершенствование охлаждения блока питания
Предмет исследования: блокпитания ПК.
В первом разделе рассмотреныобщие принципы охлаждения, видов охлаждения ПК и блока питания, более подробнорассмотрены вопросы воздушного охлаждения.
Во втором разделерассматриваются вопросы усовершенствования охлаждения блока питания ПК.
В третьем разделе выполненэкономический расчет объекта анализа.
В четвертом разделе проведенырасчеты вентиляции, природного и искусственного освещения, уровня шума. Полученныезначения сопоставлены с нормативными.
БЛОК ПИТАНИЯ, ВЕНТИЛЯТОР, МОДДИНГ,ОХЛАЖДЕНИЕ, ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ ВЕНТИЛЯТОРА, ТЕРМОРЕЛЕ, УРОВЕНЬ ШУМА
Содержание
Реферат
Перечень условных обозначений, символов, единиц, сокращенийи терминов
Введение
1. Системы охлаждения блока питания ПК
1.1 Виды блоков питания
1.2 Охлаждение, виды охлаждения
1.3 Охлаждение блока питания
1.3.1 Устройство вентилятора
1.3.2 Характеристики вентиляторов
2. Усовершенствование охлаждения блока питания
3. Технико-экономическое обоснование объекта разработки
3.1 Расчет расходов на стадиипроектирования (разработки) КД нового изделия
3.2 Расчет расходов на стадии производства изделия
4. Охрана труда
4.1 Требования к производственным помещениям
4.1.1 Окраска и коэффициенты отражения
4.1.2 Освещение
4.1.3 Параметры микроклимата
4.1.4 Шум и вибрация
4.1.5 Электромагнитное и ионизирующее излучения
4.2 Эргономические требования к рабочему месту
4.3 Режим труда
4.4 Расчет освещенности рабочего места
4.5 Расчет вентиляции
4.6 Расчет уровня шума
Выводы
Перечень ссылок
Приложение
Перечень условных обозначений, символов, единиц,сокращений и терминов
АЦП — аналого-цифровойпреобразователь
БИС — большая интегральная схема
БП — блок питания
КМОП — комплементарная логика натранзисторах металл-оксид-полупроводник
МПС — микропроцессорная система
ОЗУ — оперативное запоминающееустройство
ПЗУ — постоянное запоминающееустройство
ПО — программное обеспечение
ПС — программные средства
СО — система охлаждения
ЦП — центральный процессор
ЦПУ — центральное процессорноеустройство
Введение
Тема дипломной работы — «Усовершенствованиеохлаждения блока питания», которая является предметом исследования.
Цель работы — усовершенствоватьсистему охлаждения блока питания персонального компьютера.
Задачами исследования являетсяопределение оптимальной системы охлаждения блока питания компьютера и внесенияпредложений по усовершенствованию системы охлаждения последнего.
Если рассматривать домашний илиофисный компьютер, следует рассматривать дешевые и надежные системы охлаждения.
Работу можно разбить на этапы:
ознакомление с системойохлаждения блока питания ПК;
на основе полученных знаний,усовершенствовать систему охлаждения блока питания компьютера, которая будетследить за нормальным состоянием температуры.
Компьютерный блок питания — блокпитания, предназначенный для снабжения узлов компьютера электрической энергией.В его задачу входит преобразование сетевого напряжения до заданных значений, ихстабилизация и защита от незначительных помех питающего напряжения. Также,будучи снабжён вентилятором, он участвует в охлаждении системного блока.
От блока питания, как у человекаот еды, зависит работа всего компьютера. Поэтому поддержание нормальнойтемпературы блока питания для работы компьютера актуальная тема. С увеличениеммощности компьютера растет и тепло выделяемое активными элементами.
1. Системы охлаждения блока питания ПК1.1 Виды блоков питания
Блок питания компьютера (БП) предназначендля питания электроэнергией всех компонентов (устройств) компьютера. Блокпитания преобразует напряжение получаемое от электрической сети и передаваемоеустройствам компьютера. Он стабилизирует напряжение и защищает от некоторыхэлектрических помех. Кроме этого он входит в систему охлаждения компьютера, таккак имеет вентилятор.
Одним из основных качественныхпараметров БП является потребляемая из электрической сети пиковая мощность. Насегодняшний день она лежит в диапазоне от 250 до 1000 Вт. Блоки питаниякомпьютера называют импульсными (SMPS — Switching Mode Power Supply). Они даютвыходные напряжения в 5, 12, +3,3В.
Блоки питания постоянноразвиваются, так же как и другие компоненты компьютера. Со временем идетэволюция их стандартов.
Существуют виды блоков питания:
Блоки питания стандарта АТ
Стандарт АТ первым использовалсяв компьютерных блоках питания. Он появился на свет одновременно с первымиIBM-совместимыми компьютерами и применялся вплоть до 1995 года. На выходе этихблоков питания было четыре постоянных напряжения +5, — 5, +12, — 12 Вольт. Нопри высоких темпах развития компьютерной техники росла и суммарная мощностькоторая была необходима ПК. К тому же возросшая потребность в линии на +3,3Вольт (которой не было на выходе БП АТ) сказывалась. Это напряжение приходилосьбрать с самой материнской платы, для чего на нее монтировался специальныйстабилизатор. Блоки питания АТ были неудобными при монтаже их в системный блок,а так же не обеспечивали должного охлаждения в виду не рациональной конструкции.
Как и следовало ожидать, в 95-мгоду прошлого века на смену устаревшему формату АТ пришел новый формат блоковпитания — ATX.
Блоки питания стандарта ATX
В новом стандарте блоков питанияATX увеличилось число линий напряжения на выходе. Стандарту AT необходимо былонапряжение в +3,3 В, соответственно такая линия и была добавлена, а также линия+5 В SB (Stand-By).
Линия в +5 В SB предназначаласьдля расширения функционала по управлению питания компьютера. Это были такиефункции как запуск компьютера по сигналу от клавиатуры, от модема или локальнойсети, и для воплощения режима Suspend-to-ram. В последнем режиме при «засыпании»компьютера все временные данные находятся в оперативной памяти при выключенномПК.
Конечно же для реализации такогорежима напряжение должно подаваться все время, не зависимо выключен ПК иливключен (хотя он должен быть включен в розетку). Для этого был придуман «хитрый»стабилизатор, который по сути маленький блок питания внутри основного, иработающий постоянно.
В сравнении с БП AT, в которыхкнопка вкл/откл фактически убирала с него напряжение 220 Вольт, то в новомформате по нажатию кнопки идет команда на остановку ШИМ-контроллера основногостабилизатора. А в блоке питания продолжает работать стабилизатор +5 В Stand-Byдля обеспечения быстрого «пробуждения» компьютера.
Что бы полностью обесточить такойблок питания его необходимо физически отсоединить от розетки.
Некоторое время блоки питанияATX потихоньку модернизировались, но ни чего кардинально нового не появлялось. Нос появлением более мощных и быстрых процессоров и соответственно потребляющихбольше мощности пришлось и подавать им соответствующее питание — 12 Вольт настабилизатор процессора.
/>
Рисунок 1.1 — Схема цоколевки
Таблица 1.1 — Назначение выводов№ вывода Обозначение 1 +3,3v 2 +3,3v 3 GND 4 +5v 5 GND 6 +5v 7 GND 8 Power Good 9 +5VSB 10 +12v 11 +3,3v 12 -12v 13 GND 14 PS ON# 15 GND 16 GND 17 GND 18 +5v 19 +5v 20 +5v
Блоки питания стандарта ATX 12V(ATX 2.03)
Переход на новые блоки питаниябыл обусловлен появлением в 2000 году нового мощного процессора Intel Pentium 4.Как известно, до него стабилизатор процессора питался от шины +5 Вольт. Еслипосчитать силу тока по этой шине для процессора мощностью, например, 50 Ватт тополучится что она равно 10 А. А это довольно много. Минусов у этого много: ивозможный перегрев контактов при неплотном соединении, и сложность монтажабольшого разъема на материнской плате и т.д.
Конечно было найдено решениеэтой проблемы. Произошел переход на запитку стабилизатора центральногопроцессора от шины + 12 Вольт. Из законов физики нам известно, что приувеличении напряжения в 2,4 раза, ток уменьшится во столько же, при одинаковойпотребляемой мощности, а так же увеличится коэффициент полезного действиястабилизатора.
Но тут пришлось решать еще однупроблему — в питающем разъеме стандарта ATX был всего один проводок длянапряжения +12 Вольт. Что конечно же было мало при увеличении числапотребителей этого напряжения и увеличении силы проходящего тока (это моглопривести к подгоранию контактов от перегрева). Решение этой проблемы пришло ввиде нового, отдельного четырех контактного разъема дополнительного питанияматеринской платы. Этот разъем имел два дополнительных провода питания + 12 В итак как был компактным мог размещаться рядом с стабилизатором питанияцентрального процессора, чему разработчики материнских плат были конечно рады.
Кроме введения нового разъема встандарте ATX 12V произошло ужесточение требований к характеристикам блоковпитания, а именно была установлена нижняя граница макс. тока по шине +12 Вольт(10 Ампер).
Внешний вид новых блоков питанияне отличался от выпускаемых ранее, разве что только наличием новогодополнительного разъема питания материнки. И сразу же на рынке появилисьпереходники разных видов для обеспечения возможности подключения старых блоковпитания к материнских платам сделанным уже по новому стандарту питания — ATX12V.Для компьютеров с сравнительно не большой потребляемой мощностью использованиетаких переходников было оправдано, а использование их в системах с большимэнергопотреблением было чревато.
Стандарт ATX12V 1.2
Это очередное изменениестандарта 12V которое сделало необязательным присутствие на выходе блокапитания напряжения — 5 Вольт. Это напряжение использовалось для запиткиустаревшей уже на тот момент шины ISA и больше ни чего другого не питало. Соответственноновые блоки питания выпускались уже без наличия этого вывода.1.2 Охлаждение, виды охлаждения
Надо отметить тот факт, что блокпитания компьютера первым обзавелся активной системой охлаждения. Первоначальнов нем устанавливался вентилятор размерностью 80х80. Но со временем появлениямикропроцессоров Pentium IV, размер и расположение вентиляторов в БП изменились.Сегодня повсеместно применяются вентиляторы размером 120х120 с малой частотойвращения, и как следствие, меньшим уровнем шума. В топовых блоках питанияскорость вращения вентилятора изменяется в зависимости от суммарной нагрузки БП.
Холодный воздух тяжелый, ипоэтому спускается вниз, а горячий, напротив, легкий, и по сему стремиться ввысь. Это несложная теорема играет ключевую роль при организации грамотногоохлаждения. Поэтому воздуху нужно обеспечить вход как минимум в нижней переднейчасти системного блока и выход в его верхней задней части. Причем совсемнеобязательно ставить вентилятор на вдув. Если система не очень горячая, вполнедостаточным будет простое отверстие в месте входа воздуха.
Рассчитаем необходимую мощностькорпусной системы охлаждения. Для расчетов используем такую формулу:
Q = 1,76*P/ (Ti — To), (1.1)
Где P — полная тепловая мощностькомпьютерной системы;
Ti — температура воздуха внутрисистемного корпуса;
Тo — температура свежеговоздуха, всасывающегося в системный блок из окружающей среды;
Q — производительность (расход) корпуснойсистемы охлаждения.
Полная тепловая мощность (P) находитсяпутем суммирования тепловых мощностей всех компонентов. К ним относятсяпроцессор, материнская плата, оперативная память, платы расширения, жесткиедиски, приводы ROM/RW, БП. В общем, то, что установлено внутри системного блока.
За температуру в системе (Ti) нужновзять желаемую нами температуру внутри системного блока. Например — 35оС.
В качестве To возьмитемаксимальную температуру, какая вообще бывает в самое жаркое время года в нашемклиматическом поясе. Возьмем 25оС.
Когда все нужные данныеполучены, подставляем их в формулу. Например, если P=300 Вт, то расчеты будувыглядеть следующим образом:
Q = 1,76*300/ (35-25) = 52,8 CFM
То есть в среднем суммарноеколичество оборотов всех корпусных вентиляторов, включая вентилятор в БП,должно быть не ниже 53 CFM. Если пропеллеры будут крутиться медленнее, эточревато выгоранием какого-либо компонента системы и выхода ее из строя.
Также в теории охлаждениясуществует такое понятие, как системный импеданс. Он выражает сопротивление,оказываемое движущемуся внутри корпуса воздушному потоку. Это сопротивлениеможет оказываться всем, что не является этим потоком: платы расширения, шлейфыи провода, крепежные элементы корпуса и прочее. Именно поэтому желательносвязывать всю проводку хомутами и размещать в каком-нибудь углу воздуха, чтобыона не стала помехой на пути воздушного потока.
Теперь, когда мы определились собщей мощностью корпусной СО, подумаем, сколько именно вентиляторов нам нужно игде их разместить. Помним, что один, но установленный с умом вентиляторпринесет больше пользы, чем два, но поставленные неграмотно. Если при расчете Pмы получили не большее 115 Вт, то без особой необходимости нет смыслеустанавливать дополнительные корпусные вентиляторы, вполне хватит одноговентилятора в БП. Если системы выделяет тепла более чем на 115 Вт, длясохранности ее жизни на долгие годы придется добавить вентиляторов в корпус. Какминимум, нужно поставить один вентилятор «на выдув» на задней стенкесистемного блока помимо вентилятора в блоке питания.
Вентиляторам, как известно,свойственно шуметь. Если шум особенно досаждает, можно прибегнуть к такомуспособу решения проблемы: вместо одного быстрого и шумного поставить два болеемедленных и тихоходных. Разделить нагрузку, так сказать. Например, вместоодного 80-миллиметрового с 3000 об. /мин. прикрутить два таких же (или даже120-миллиметровых) по 1500 оборотов каждый. Менять один меньшего диаметра надва большего диаметра предпочтительно тем, что крупная крыльчатка будетпрогонять за минуту больше кубов воздуха, чем мелкие лопасти. В некоторыхслучаях можно даже ограничиться просто заменой одного меньшего вентилятора наодин больший.
Охлаждение бывает пассивным иактивным.
Пассивное представляет собойпросто радиатор, прислоненный на поверхность кристалла и прикрепленный к «сокету»или «слоту». Уже давно не применяется для охлаждения большинства CPU,иногда ставится на GPU и активно используется для охлаждения модулей RAM,видеопамяти и чипсетов. Такое охлаждение основывается на естественной конвекциивоздуха. Радиатор должен быть желательно медным (лучше отводит тепло, чемалюминиевый) и игольчатым (без заострений на конце иголок). Главное — общаяплощадь его поверхности. Чем она больше, тем эффективнее теплоотвод. Подошварадиатора должна быть гладкой, иначе контакт с чипом (а, следовательно, итеплопередача) будет нарушен. Всем радиаторам присуща такая характеристика, кактемпературное сопротивление. Оно показывает, насколько изменится температурапроцессора при увеличении потребляемой им мощности на 1 Ватт. Чем этосопротивление меньше, тем лучше. Радиаторы монтируются к чипу либо специальнымкреплением (к разъему процессора), либо приклеиваются термоклеем (на чипыпамяти, чипсет). В первом случае на поверхность процессора нужно сначала тонкимслоем нанести термопасту (создать термоинтерфейс). Самые распростряненныетермопасты — КПТ-8 и АлСил.
Активное охлаждение. Может бытьвоздушным, водяным, криогенным и нитрогенным.
/>
Рисунок 1.2 — Воздушноеохлаждение
Воздушное. Его еще называютаэрогенным. Это пассивное охлаждение + кулер, то есть радиатор с установленнымсверху вентилятором. Кулер — это, как известно, вентилятор, устанавливаемый накакой-либо чип, например, на процессор или на графическое ядро. Абсолютно всемвентиляторам присуща масса характеристик, по котором можно оценить ихпрофпригодность:
Размеры вентилятора. Выражаетсякак высота х ширина х высота. Например, 80х80х20. Все значения выражаются в мм(миллиметрах). Тут есть разница между размером корпуса вентилятора (размеркулера, записывается как длина х ширина) и размером собственно квадрата, вкоторый вписана окружность крыльчатки (размер вентилятора, длина х ширина). Размеркулера по всем параметрам на пару миллиметров выше, чем размер вентилятора. Обычнопро размеры кулера говорят не 80х80х20, а просто 80х80 (восемьдесят навосемьдесят). Кулеры бывают размером 40х40, 50х50, 60х60, 70х70, 80х80 и120х120. Самые распространенные — 40х40, 80х80 и 120х120.
Тип подшипника. Крыльчаткавентилятора крутится либо подшипником скольжения (sleeve), либо подшипникомкачения (ball). У обоих свои преимущества и недостатки.
Подшипник скольжения. Егоустройство следующее: во втулку, смазанную смазкой, вставляется ротор. Вентиляторс таким подшипником просто весь оброс недостатками, к коим относятся: невысокийсрок службы по сравнению с подшипником качения, который еще и сокращается принахождении вентилятора с таким подшипником вблизи температуры выше 50оС;разбалансировка крыльчатки — при трении ротора со втулкой последняяизнашивается не равномерно (то есть не по всех окружности), а только по двумсторонам, в результате чего в поперечном сечении со временем становится некругом, овалом. Из-за этого появляется биение ротора и, как следствие, шум. Ктому же, со временем смазка начинает вытекать из зазора между втулкой иротором, что явно не способствует прекращению биения. Достоинств у кулеров сподшипником скольжения только два — они очень дешевы по сравнению со своимиball-собратьями и тише работают, пока не износится втулка или не закончитсясмазка. Последнее решается разбором мотора и заменой смазки.
Подшипник качения. Устройствонесколько другое: между втулкой и ротором вместо смазки помещаются шарики, покоторым и вращается ротор. Втулка с двух сторон закрывается специальнымикольцами, что препятствует высыпанию шариков. Недостатки таких кулеров обратныдостоинствам sleeve-кулеров — ball дороже и шумнее, чем sleeve. В плюсах — стойкость к высокой температуре, передаваемой радиатором, и большаядолговечность.
Существует также комбинированноерешение:
Вентилятор, который вращают иsleeve — и ball-подшипник. В данном случае второй увеличивает долговечность иснижает уровень шума. Также бывают вентиляторы с подшипником скольжения, но наих роторе нарезана резьба, которая при вращении не дает смазке стекать в низ,благодаря чему она непрерывно циркулирует внутри втулки.
Количество оборотов в минуту. Скоростьвращения крыльчатки вентилятора. Измеряется данный параметр в RPM (RotationsPer Minute) и чем больше это значение, тем лучше. Как правило, составляет от1500 до… трудно сказать сколько, так как значение rpm постоянно повышаетсяпроизводителями. Чем быстрее крутится вентилятор, тем громче он шумит. Тут ужприходится выбирать: или скорость, холод и шум, или тишина и высокиетемпературы. Работу любого вентилятора можно замедлить, снизив подаваемое намотор напряжение. Это можно сделать подключением к каналу 7 или даже 5 V вместо12 V, либо впайкой резистора 10-70 Ом в разрыв провода питания вентилятора. Нопри подаче слишком низкого напряжения (ниже 6 V) вентилятору может просто нехватить силы, и он не начнет вертеться, не обеспечит должного охлаждения.
Объем прогоняемого воздуха заодну минуту. Также называют эффективностью. Измеряется в CFM (Cubic Feet perMinute). Чем выше CFM, тем громче шум, издаваемый вентилятором.
Уровень шума. Измеряется в дБ. Зависитот величины двух предыдущих параметров. Шум может быть механическим иаэродинамическим. На механические шумы влияют величины RPM и CFM. Аэродинамическийзависит от угла загиба крыльчатки. Чем он выше, тем сильнее бьется воздух олопасти и тем громче гул.
Способ подключения питания. PCPlug (напрямую к БП) либо Molex (к материнской плате).
Следующий вид охлаждения — водяноеохлаждение. Состоит из ватерблока, радиатора, резервуара с водой илихладагентом, помпы и соединительных шлангов. Ватерблок с двумя разъемами (штуцерами)для входного и выходного шланга устанавливается на процессоре. К радиатору повходному шлангу из помпы закачивается охлажденная вода (хладагент), проходитчерез него и по выходному шлангу, будучи нагретой теплом процессора, движетсяко второму радиатору (на который устанавливается вентилятор), чтобы отдатьтепло, взятое у CPU.
/>
Рисунок 1.3 — Водяное охлаждение
После этого вода попадаетобратно в помпу, и цикл перекачки повторяется. У водяной СО только двапараметра: объем резервуара и мощность помпы. Первый измеряют в л (литрах), амощность — в л/час. Чем выше мощность, тем выше издаваемый помпой шум. Водяноеохлаждение имеет преимущество перед воздушным, так как используемое охлаждающеевещество имеет намного большую теплоемкость, чем воздух, и поэтому эффективнееотводит тепло от греющихся элементов. Но, не смотря ни на что, водяноеохлаждение не очень распространено в силу своей дороговизны относительновоздушного охлаждения и опасности короткого замыкания в случае разгерметизациии протечки.
Криогенное охлаждение. СО,которая охлаждает чип при помощи специального газа — фреона. Состоит она изкомпрессора, конденсатора, фильтра, капилляра, испарителя и втягивающей трубки.Работает следующим образом: газообразный фреон поступает в компрессор и тамнагнетается. Далее газ по давлением попадает в конденсатор, где превращается вжидкость и выделяет энергию в тепловом виде. Эта энергия рассеиваетсяконденсатором в окружающую среду. Далее фреон, уже будучи жидкостью, перетекаетв фильтр, где очищается от случайного мусора, который может попасть в капилляри, закупорив его, вывести систему охлаждения из строя. По капилляру жидкий фреонпопадает в испаритель, где под действием передаваемого от испарителя тепланачинает кипеть, активно поглощая получаемую от процессора тепловую энергию, ипо всасывающей трубке попадает обратно в компрессор и цикл повторяется.
/>
Рисунок 1.4 — Криогенноеохлаждение
Не распространена в силу своейдороговизны и необходимости пополнения фреона, так как он со временемулетучивается и его приходится добавлять с систему охлаждения. Также эффективнапри разгоне, так как способна создавать минусовые температуры.
Нитрогенное охлаждение. Вся системаохлаждения состоит из средних размеров емкости с залитым туда жидким азотом. Ничегои никуда не надо не подводить, не отводить. При нагревании процессором жидкийазот испаряется, и, достигая «потолка» емкости, становится жидким ивновь попадает на дно и снова испаряется. Нитрогенное охлаждение, также как ифреонное, способно обеспечить минусовую температуру (приблизительно — 196оС).Неудобство в том, что жидкий азот, также, как и фреон, имеет способностьвыкипать, и приходится добавлять его в немалых количествах. Кроме того, азотноеохлаждение весьма дорого.
/>
Рисунок 1.5 — Нитрогенноеохлаждение
Принцип действие элементаПельтье основан на работе полупроводников p — и n-типа.
/>
Рисунок 1.6 — Элемент Пельтье
Еще одно устройство охлаждения,состоящее из двух полупроводниковых пластин. При пропускании через нихэлектрического тока одна пластина начинает морозить, а другая, наоборот,излучать тепло. Причем температурный промежуток между температурами двухпластин всегда одинаков. Используется элемент Пельтье следующим образом: «морозящая»сторона крепиться на процессор. Опасность его использования связана с тем, чтопри неправильной установке элемента есть вероятность образования конденсата,что повлечет за собой выход оборудования из строя. Так что при использованииэлемента Пельтье следует быть чрезвычайно аккуратным.
При исследовании СО приходим квыводу, что для нашего случая наиболее приемлемый вариант — воздушноеохлаждение. Остается выбрать приемлемый вариант вентилятора (малый уровень шумаи побольше производительность).
1.3 Охлаждение блока питания
Для переноса воздуха в системахохлаждения используют вентиляторы.1.3.1 Устройство вентилятора
Вентилятор состоит из корпуса (обычнов виде рамки), электродвигателя и крыльчатки, закреплённой при помощиподшипников на одной оси с двигателем (Рисунок 1.7).
/>
Рисунок 1.7 — Компонентывентилятора
От типа установленныхподшипников зависит надёжность вентилятора. Производители заявляют такоетипичное время наработки на отказ (количество лет получено из расчёта круглосуточнойработы) (Таблица 1.2).
С учётом морального старениякомпьютерной техники (для домашнего и офисного применения это 2-3 года),вентиляторы с шарикоподшипниками можно считать «вечными»: срок ихработы не меньше типового срока работы компьютера. Для более серьёзныхприменений, где компьютер должен работать круглосуточно много лет, стоитподобрать более надёжные вентиляторы.
Таблица 1.2 — Зависимость работывентилятора от марки подшипникаТип подшипника Время наработки на отказ Подшипник скольжения часов лет (sleeve bearing) 10 000 1
Один подшипник скольжения,
один подшипник качения (ball bearing) 20 000 2 Два подшипника качения (2 ball bearing) 30 000 3 Гидродинамический подшипник 1.3.2 Характеристики вентиляторов
Вентиляторы различаются посвоему размеру и толщине: обычно в компьютерах встречаются типоразмеры40×40×10 мм, для охлаждения видеокарт и карманов для жёсткихдисков, а также 80×80×25, 92×92×25,120×120×25 мм для охлаждения корпуса. Также вентиляторы различаютсятипом и конструкцией устанавливаемых электродвигателей: они потребляютразличный ток и обеспечивают разную скорость вращения крыльчатки. От размероввентилятора и скорости вращения лопастей крыльчатки зависит производительность:создаваемое статическое давление и максимальный объём переносимого воздуха.
Объём переносимого вентиляторомвоздуха (расход) измеряется в кубометрах в минуту или кубических футах в минуту.Производительность вентилятора, указанная в характеристиках, измеряется принулевом давлении: вентилятор работает в открытом пространстве. Внутри корпусакомпьютера вентилятор дует в системный блок определенного размера, потому онсоздаёт в обслуживаемом объёме избыточное давление. Естественно, что объёмнаяпроизводительность будет приблизительно обратно пропорциональна создаваемомудавлению. Конкретный вид расходной характеристики зависит от формыиспользованной крыльчатки и других параметров конкретной модели. Например,соответствующий график для вентилятора GlacialTech SilentBlade GT80252BDL (Рисунок1.8).
/>
Рисунок 1.8 — Производительностьвентилятора SilentBlade GT80252BDL
Общий вид вентилятора SilentBlade II GT80252-BDLA1приведенна рисунке 1.9, а его характеристики ниже.
/>
Рисунок 1.9 — Общий видвентилятора SilentBlade II GT80252-BDLA1
Характеристики вентилятора SilentBlade II GT80252-BDLA1
Вентилятор для охлаждениякорпуса ПК
Низкий уровень шума
Напряжение питания 12 В
Подшипник 2 х Качения
Скорость вращения 1700 (± 10%) об./мин.
Поток воздуха 26.3 CFM
Шум 18 дБ
Размеры 80 х 80 х 25 мм
Вес 72.5 г
Разъем питания Коннектор 3-pin +4 — pin
Цвет Черный
Из этого следует простой вывод: чеминтенсивнее работают вентиляторы в задней части корпуса компьютера, тем большевоздуха можно будет прокачать через всю систему, и тем эффективнее будетохлаждение.
Уровень шума, создаваемыйвентилятором при работе, зависит от различных его характеристик. Несложноустановить зависимость между производительностью и шумом вентилятора. На сайтекрупного производителя популярных систем охлаждения Titan, в разделе корпусныхвентиляторов мы видим: многие вентиляторы одного и того же размеракомплектуются разными электродвигателями, которые рассчитаны на различную скоростьвращения. Поскольку крыльчатка используется одна и та же, получаем интересующиенас данные: характеристики одного и того же вентилятора при разных скоростяхвращения. Составляем таблицу для трёх самых распространённых типоразмеров: толщина25 мм, 80×80×25 мм, 92×92×25 мм и120×120×25 мм (Таблицы 1.3).
Таблица 1.3 — Уровень шумаразличных вентиляторов Titan
/>
Жирным шрифтом выделены самыепопулярные типы вентиляторов.
Наклонным шрифтом выделенырасчётные данные.
Посчитав коэффициентпропорциональности потока воздуха и уровня шума к оборотам, видим почти полноесовпадение. Считаем отклонения от среднего: меньше 5%. Таким образом, мыполучили три линейные зависимости, по 5 точек каждая. Гипотезу считаемподтверждённой.
Объёмная производительностьвентилятора пропорциональна количеству оборотов крыльчатки, то же самоесправедливо и для уровня шума.
Используя полученную гипотезу,мы можем экстраполировать полученные результаты методом наименьших квадратов (МНК):в таблице эти значения выделены наклонным шрифтом. Исследованная зависимостьлинейна в некотором диапазоне скоростей вращения; логично предположить, чтолинейный характер зависимости сохранится и в некоторой окрестности этого диапазона;но при очень больших и очень малых оборотах картина может существенноизмениться.
Теперь рассмотрим линейкувентиляторов другого производителя: GlacialTech SilentBlade80×80×25 мм, 92×92×25 мм и 120×120×25 мм. Составиманалогичную таблицу 1.4
Таблица 1.4 — Уровень шумаразличных вентиляторов GlacialTech
/>
Наклонным шрифтом выделенырасчётные данные.
Общий вид вентиляторов этойсерии изображен на рисунке 1.10.
/>
Рисунок 1.10 — Общий видвентиляторов GlacialTech
Как было сказано выше, призначениях скорости вращения вентилятора, существенно отличающихся отисследованных, линейная модель может быть неверна. Полученные экстраполяциейзначения следует понимать как приблизительную оценку.
Обратим внимание на дваобстоятельства. Во-первых, вентиляторы GlacialTech работают медленнее,во-вторых, — эффективнее. Очевидно, это результат использования крыльчатки сболее сложной формой лопастей: даже при одинаковых оборотах, вентиляторGlacialTech переносит больше воздуха, чем Titan (см. графу прирост). А уровеньшума при одинаковых оборотах примерно равен: пропорция соблюдается даже длявентиляторов разных производителей с различной формой крыльчатки.
Нужно понимать, что реальныешумовые характеристики вентилятора зависят от его технической конструкции,создаваемого давления, объёма прокачиваемого воздуха, от типа и формы преградна пути воздушных потоков; то есть, от типа корпуса компьютера. Посколькукорпуса используются самые разные, невозможно напрямую применять измеренные видеальных условиях количественные характеристики вентиляторов — их можно толькосравнивать между собой для разных моделей вентиляторов.
2. Усовершенствование охлаждения блока питания
Моддинг (англ. modding,происходит от слова modify — модифицировать, изменять) — внесение креативныхизменений в аппаратное обеспечение компьютера. Самый распространённый объект моддинга- «case», корпус компьютера. Моддинг может делаться для улучшенияпараметров оборудования (то есть разгона), но, по словам самих энтузиастов,основная цель моддинга — «получение эстетического удовлетворения от вещи,которую мы любим, а также выражение собственной индивидуальности». Какотносительно массовое явление, моддинг сформировался в США и странах западнойЕвропы ориентировочно в конце 1999 — начале 2000 года. На территории Украинымоддинг начал зарождаться под конец 2001 — начало 2002 года, а резкий наборпопулярности начался примерно в 2004 году.
Моддинг блока питания — этопроцесс модификации серийного компьютерного блока питания для придания емуэксклюзивности и непохожести на другие БП, улучшение системы охлаждения иповышение удобства его эксплуатации. Моддинг блока питания является составнойчастью моддинга компьютера, в процессе которого применяют, в основном, все теже концепции и идеи, что и при моддинге корпуса, так что можно сказать, чтомоддинг БП — это моддинг компьютера в миниатюре.
Ну что, следует занятьсямоддингом блока питания.
Мы уже в предыдущем разделерассмотрели почти все недостатки относительно температуры БП. В основном вблоке питания используется вентиляторы на «выдув». С одной стороныэто правильное решение, т.к согласно физике воздуха, холодный воздух с нижнейчасти компьютера втягивается, проходя через блок питания, затем нагреваетсяэлементами блока питания и затем высасывается вентилятором, продолжая обдуватьтеплым потоком остальные составляющие компьютера, подымаясь вверх. Если же мырассмотрим, когда вентилятор работает на «вдув», то окажется, чтохолодный воздух поступает на обдув элементов блока питания и далее ужеослабленный поток обдувает остальные блоки компьютера разогретым БП воздухом. Каквидим и у того и у другого варианта есть свои преимущества и недостатки.
Пойдем по путиусовершенствования охлаждения блока питания с наименьшими затратами.
Установим дополнительныйвентилятор на «вдув», а вентилятор на «выдуве» снабдимэлектронным термореле.
Схемы расположения вентиляторов,для различных вариантов показаны на рисунке 2.1 и 2.2 до переделки и после./> />
а)
б)
Рисунок 2.1 — Расположениевентиляторов в БП до переделки (а) и после переделки (б) первый вариант
/> />
а)/> />
б)
Рисунок 2.2 — Расположениевентиляторов в БП до переделки (а) и после переделки (б) второй вариант
На рисунке показано направлениедвижения воздуха. В первом варианте мы устанавливаем вентилятор на «вдув»(Рис.2.1, б), во втором на «выдув» (Рис.2.2, б).
Схема блока питания ПК до усовершенствованияпредставлена на рисунке 2.3. Питание вентилятора осуществляется с выводов 12 В.
Тип вентилятора выбираетсяаналогичный установленному.
В принципе схемаусовершенствованного варианта ничем не будет отличаться от схемы, которая быладо усовершенствования, лишь параллельно рабочему вентилятору подключитьсявводимый вентилятор.
При тестировании работывентиляторов до усовершенствования и после.
/>
Рисунок 2.3 — Схема блока питанияПК до усовершенствования
Были получены следующие вариантытемператур, которые изображены на графике (Рис.2.4).
/>
Рисунок 2.4 — Зависимостьтемпературы БП до усовершенствования (ряд 1) и после усовершенствования (ряд 2);на вертикальной оси ˚С
На сегодняшний день существуетдва пути для облегчения работы охлаждающего процессор вентиляторов: софтовоеохлаждение и использование реобасов.
Софтовое охлаждениеподразумевает инсталляцию специальной утилиты (например WaterFall, CPUIdle и пр),которая отслеживает время, в которое процессор простаивает, и в этот временнойпромежуток как бы переводит его в режим сна, то есть снижает количество еготактов (MHz) и подаваемое на CPU напряжение. Но такое применение в современныхоперационных системах теряет актуальность, так как управлением процессоразанимается сама ОС.
Очень полезным прибором длямониторинга и регулировки скорости вращения вентиляторов является реобас. Этопанелька, которая вставляется в свободный 5”-отсек. На ней размещаетсяжк-дисплей (или циферблаты со стрелочками), показывающий температуру CPU, GPU исистемы (при установке на эти компоненты термодатчиков), скорость всехвентиляторов, которые подключены к реобасу и крутящиеся рукоятки, управляющиескоростями вентиляторов.
Панелька проводами соединяетсяпроводами со всеми регулируемыми компонентами системы и с БП. Недостаток в том,что тут нет никакой автоматики: нам придется следить за температурой, скажемБП, и если она позволяет, при желании занижать количество оборотов.
Для того, чтобы оградить БП отперегрева разработаем простейшую схему включения вентилятора (Рисунок 2.5).
Конечно можно разработать иболее сложную и надежную схему управления вентилятором, например намикроконтроллере, но при этом существенно увеличиться стоимостьразрабатываемого устройства. Конструкция собрана для того, чтобы вентилятор неработал постоянно.
Если температура опуститься ниже30˚С вентилятор отключиться.
Схема не содержит дорогих идефицитных элементов. Питается схема от общей схемы питания компьютера +12В. Спецификацияэлементов приведена в Приложении А.
/>
Рисунок 2.5 — Схемапринципиальная электрическая термореле для включения вентилятора жесткого диска
Транзистор КТ814А можнозакрепить непосредственно на корпусе компьютера предварительно освободив «площадку»от краски — получится своего рода теплоотвод. Терморезисторы ММТ подверглисьнебольшой доработке. Паяльником нагреваем корпус и извлекаем сам терморезистор- так он быстрее будет реагировать на изменение температуры. Разместимтерморезисторы на БП приклеяв их эпоксидной смолой к корпусу БП, а если рядомнаходится еще один блок, который требует обдува вентилятором, второй резисторможно разместить на последнем. Резистор 1,5 КОм подобран экспериментально, натемпературу срабатывания около 30 градусов. Данное устройство можно применить ив других блоках компьютера, когда требуется охлаждение, а постоянная работавентилятора нежелательна.
Подключение вентилятора итермореле.
Вентиляторы охлаждениякомпьютера стандартно запитываются напряжением +12 В. Питание подаётся припомощи специальных трёх — или четырёхконтактных разъёмов, или разъёмов дляпитания жёстких дисков и оптических приводов (их часто называют молекс, поимени разработавшей их фирмы Molex) (Рисунок 2.6).
/>/>/>
Рисунок 2.6 — Разъемы фирмыMolex
Ключом разъёма служат скошенныеуглы с одной из сторон. Провода подключены следующим образом: два центральных — «земля», общий контакт (чёрный провод); +5 В — красный, +12 В — жёлтый.Для питания вентилятора через молекс-разъём используются только два провода,обычно чёрный («земля») и красный (напряжение питания). Подключая ихк разным контактам разъёма, можно получить различную скорость вращениявентилятора. Стандартное напряжение в 12 В запустит вентилятор со штатнойскоростью, напряжение в 5-7 В обеспечивает примерно половинную скоростьвращения.
Часто для ограничения скоростивращения вентилятора примеряются постоянные или переменные резисторы,включенные последовательно в цепи питания. Изменяя сопротивление переменногорезистора, можно регулировать скорость вращения: именно так устроены многиеручные регуляторы скорости вентиляторов. Конструируя подобную схему нужнопомнить, что, во-первых, резисторы греются, рассеивая часть электрическоймощности в виде тепла, — это не способствует более эффективному охлаждению; во-вторых,электрические характеристики электродвигателя в различных режимах работы (запуск,разгон, стабильное вращение) не одинаковы, параметры резистора нужно подбиратьс учётом всех этих режимов. Чтобы подобрать параметры резистора, достаточнознать закон Ома; использовать нужно резисторы, рассчитанные на ток, не меньший,чем потребляет электродвигатель. Не приветствуем ручное управление охлаждением,так как считаем, что компьютер — вполне подходящее устройство, чтобы управлятьсистемой охлаждения автоматически, без вмешательства пользователя.
/>/>/>
Рисунок 2.7 — Схема блокапитания после усовершенствования
Кроме рассмотренного намиактивного охлаждения можно применить относительно блока питания и пассивнуюсистему охлаждения.
Пассивными системами охлажденияпринято называть такие, которые не содержат вентиляторов. Пассивным охлаждениеммогут довольствоваться отдельные компоненты компьютера, при условии, что ихрадиаторы помещены в достаточный поток воздуха, создаваемый «чужими» вентиляторами:например, микросхема чипсета часто охлаждается большим радиатором,расположенным вблизи места установки процессорного кулера. Популярны также пассивныесистемы охлаждения (Рисунок 2.8).
/>
Рисунок 2.8 — Пассивноеохлаждение
Очевидно, чем больше радиаторовприходится продувать одному вентилятору, тем большее сопротивление потоку емунужно преодолеть; таким образом, при увеличении количества радиаторов частоприходится увеличивать скорость вращения крыльчатки. Эффективнее использоватьмного тихоходных вентиляторов большого диаметра, а пассивные системы охлажденияпредпочтительнее избегать. Несмотря на то, что выпускаются пассивные радиаторыдля процессоров, видеокарты с пассивным охлаждением, даже блоки питания безвентиляторов (FSP Zen), попытка собрать компьютер совсем без вентиляторов извсех этих компонент наверняка приведёт к постоянным перегревам. Потому, чтосовременный высокопроизводительный компьютер рассеивает слишком много тепла,чтобы охлаждаться только лишь пассивными системами. Из-за низкойтеплопроводности воздуха, сложно организовать эффективное пассивное охлаждениедля всего компьютера, разве что превратить в радиатор весь корпус компьютера,как это сделано в Zalman TNN 500A (Рисунок 2.8).
Возможно, полностью пассивногоохлаждения будет достаточно для маломощных специализированных компьютеров (длядоступа в интернет, для прослушивания музыки и просмотра видео, и т.п.)
Поэтому для охлаждения блокапитания при увеличении мощности обдува вентиляторами можно увеличить размеррадиатора, но это вызовет сложные переделки и модернизации.
/>
Рисунок 2.9 — Корпус-радиаторкомпьютера Zalman TNN 500A
Можно использовать стенки блокапитания, как радиатор, но тогда возникает проблема обдува этого радиатора.
Более того, мечты о «пассиве»,то есть полностью пассивном охлаждении блока питания, при котором вообще неиспользуются вентиляторы и кулеры, с каждым днем становятся все ближе. Уже естькомпании, выпускающие баснословно дорогие корпуса-радиаторы, безвентиляторнорассеивающие своими стенками тепло от блока питания и процессора. Для корпусовподешевле можно приобрести высокоэффективные беспропеллерные блоки питания,немало на рынке и относительно мощных видеокарт с полностью пассивнымохлаждением. В ряде случаев можно отказаться и от корпусных вентиляторов. Новот активный кулер на десктопном процессоре — вещь пока что почти незаменимая.70-100Вт в активной работе сами не уйдут, тут явно требуется помощь — принудительныйобдув радиатора, установленного на процессоре.
Очередную попытку отказаться отактивного охлаждения процессорного кулера предприняла широко известная компания«Cooler Master». Ее новое творение Hyper Z600 (RR-600-NNU1-GP),представленное в марте 2008 г. на выставке CeBIT в Ганновере.
Радиатор изделия состоит из 20больших и 27 малых алюминиевых ребер крестообразной формы толщиной 0,5 мм. Ориентировочнаяповерхность теплорассеивания равна 9400 кв. см. Весьма внушительная цифра. Ребраотстоят друг от друга достаточно далеко, чтобы не затруднять естественныйвоздухоток и не собирать пыль хлопьями. Производитель утверждает, что формаребер радиатора «аэродинамическая», то есть воздушный поток проходитмежду ними более быстро, нежели «обычно»: крестообразная форма реберспособствует снижению тылового давления воздуха, а оптимальный зазор между нимиулучшает воздухоток.
/>
Рисунок 2.10 — Радиатор компании«Cooler Master»
3. Технико-экономическое обоснование объектаразработки
Первичными исходными данными дляопределения стоимости проекта являются показатели, которые используются напредприятии ГПО «МОНОЛИТ» г. Харьков.
Эти показатели сведены в таблицу3.1
Таблица 3.1 — Данныепредприятия ГПО «МОНОЛИТ» г. Харьков. состоянием на 01.01.2010 г. Статьи расходов Усл. обоз.
Единицы
измер. Величина 1 2 3 4 Разработка (проектирование) КД Тарифная ставка конструктора — технолога
Зсист грн. 1200 Тарифная ставка обслуживающего персонала
Зперс грн. 1200 Зарплата других категорий рабочих, задействованных в процессе разработки КД
Зин. роб. грн. 1500 Тариф на электроэнергию
Се/е грн. 0,56 Мощность компьютера, модема, принтера и др. WМ квт /час. 0,3 Стоимость ЭВМ, принтера, модема для базового и нового изделия (IBMPentium/32/200/ SVG)
Втз грн. 3200,00 Амортизационные отчисления
Ааморт % 10 Стоимость 1-го часа использования ЭВМ
Вг грн. 6,5 Норма дополнительной зарплаты
Нд % 10 Отчисление на социальные мероприятия
Нсоц % 37,2 Общепроизводственные (накладные) расходы
Ннакл % 25 1 2 3 4 Транспортно-заготовительные расходы
Нтрв % 4 Время обслуживания систем ЭВМ
То час/год 180 Норма амортизационных отчислений на ЭВМ
На % 10 Отчисление на удерживание и ремонт ЭВМ
Нр % 10
3.1 Расчет расходов на стадии проектирования (разработки)КД нового изделия
а) Трудоемкость разработки КДнового изделия
Для определения трудоемкостивыполнения проектных работ прежде всего складывается перечень всех этапов и видовработ, которые должны быть выполнены (логически, упорядочено и последовательно).Нужно определить квалификационный уровень (должности) исполнителей.
Расходы на разработку КДпредставляет собой оплату труда разработчиков схемы электрическойпринципиальной, конструкторов и технологов.
Расчет расходов на КД выводитсяметодом калькуляции расходов, в основу которого положенная трудоемкость изаработная плата разработчиков.
а) Трудоемкость разработки КД изделия(Т) рассчитывается по формуле:
/>, (3.1)
где Татз — расходы труда на анализ технического задания (ТЗ), чел. /час;
Трес — расходытруда на разработку электрических схем, чел. /час;
Трк — расходытруда на разработку конструкции, чел. /час;
Трт — расходытруда на разработку технологии, чел. /час;
Токд — расходытруда на оформление КД, чел. /час;
Твидз — расходытруда на изготовление и испытание опытного образца, чел. /час.
Данные расчета заносятся втаблице 3.2
Таблица 3.2 — Расчет заработнойплаты на разработку КД изделияВиды работ Условные обозначения
Почасовая
тарифная
ставка — Сст, грн.
Фактические
расходы времени
чел. /час; Сдельная зарплата, грн. 1. Анализ ТЗ
Татз 4,28 2 8,56
2. Разработка электрических
схем
Трес 4,28 4 17,12 3. Разработка конструкции
Трк 4,28 4 17,12 4. Разработка технологии
Трт 4,28 3 12,84 5. Оформление КД
Токд 4,28 8 34,24
6. Изготовление и испытание
опытного образца
Твидз 4,28 4 17,12 ВСЕГО: å 4,28 25 107,00
Заработная плата на разработкуКД изделия С определяется за формулой:
/>, (3.2)
где /> -почасовая тарифная ставка разработчика, грн
/> -трудоемкость разработки КД изделия (определяется в гривнях с двумя десятиннымизнаками (00,00грн)
б) Расчет материальных расходовна разработку КД
Материальные расходы Мв,которые необходимы для разработки (создании) КД, приведенные в таблице 3.3
Таблица 3.3 — Расчетматериальных расходов на разработку КДМатериал
Условные
обознач. Факт. количество Цена за ед., грн. Сумма, грн. 1. CD DVD диск 2 2,00 4,00 2. Бумага лист 200 0,07 14,00 3. Другие материалы
å Ми - - - ВСЕГО å 18,00 ТЗР (4%) 0,72 ИТОГО Мв 18,72
в) Расходы на использование ЭВМпри разработке КД (если они есть).
Расходы, на использование ЭВМпри разработке КД, рассчитываются исходя из расходов работы одного часа ЭВМ поформуле. грн.:
/>, (3.3)
где Вг — стоимость работы одного часа ЭВМ, грн.
Трес-расходы труда на разработку электрических схем, чел. /час;
Трк — расходытруда на разработку конструкции, чел. /час;
Трт — расходытруда на разработку технологии, чел. /час;
Токд — расходытруда на оформление КД, чел. /час;
При этом, стоимость работыодного часа ЭВМ (других технических средств — ТЗ) Вгопределяется по формуле, грн.:
/>, (3.4)
где Те/е — расходы на электроэнергию, грн.;
Ваморт — величина 1-го часа амортизации ЭВМ, грн.;
Зперс-почасовая зарплата обслуживающего персонала, грн.;
Трем — расходына ремонт, покупку деталей, грн.;
Стоимость одного часаамортизации Ваморт определяется по формуле, грн.:
при 40 часовой рабочей неделе:
/>, (3.5)
где Втз — стоимостьтехнических средств, грн.
На — нормагодовой амортизации (%).
Кт — количествонедель в год (52 недели/год).
Гт — количестворабочих часов в неделю (40 часов/неделю)
Почасовая оплата обслуживающегоперсонала Зперс рассчитывается по формуле, грн.:
/>, (3.6)
где Окл — месячныйоклад обслуживающего персонала, грн.
Крг — количестворабочих часов в месяц (160 часов/месяц);
Нрем — расходына оплату труда ремонта ЭВМ (6% Окл).
Расходы на ремонт, покупкудеталей для ЭВМ Трем определяются по формуле, грн.:
/>, (3.7)
где Втз — стоимостьтехнических средств, грн.
Нрем — процентрасходов на ремонт, покупку деталей (%);
Кт — количествонедель на год (52 недели/год).
Гт — количестворабочих часов на неделю (36 ¸ 168час. /неделя)
Расходы на использованиеэлектроэнергии ЭВМ и техническими средствами Те/еопределяютсяпо формуле, грн.:
/>, (3.8)
где Ве/е-стоимость одного кВт/час электроэнергии, грн.;
Wпот — мощность компьютера, принтера и сканера (за 1 час), (кВт/час).
Таким образом, стоимость одногочаса работы ЭВМ при разработке КД будет составлять (см. формулу 3.4), грн.:
/>.
Расходы на использование ЭВМ приразработке, грн. (см. формулу 3.3):
/>
г) Расчет технологической себестоимостисоздания КД
Расчет технологической себестоимостисоздания КД изделия проводится методом калькуляции расходов (таблица 3.4).
Таблица 3.4 — Калькуляциятехнологических расходов на создание КД изделия
№
п/п Наименование статей
Условны
обозначения Расходы (грн) 1 2 3 4 1. Материальные расходы
Мв 18,72 2. Основная зарплата
Зо 107,00 3. Дополнительная зарплата
Зд 10,70 4. Отчисление на социальные мероприятия
37,2% (Зо+Зд) 43,78 5. Накладные расходы предприятия
Ннакл 16,05 6. Расходы на использование ЭВМ ВМ 18,06 7. Себестоимость КД изделия
Скд = å (1¸6) 203,61
Себестоимость разработаннойконструкторской документации Скд рассчитывается как суммапунктов 1-6.3.2 Расчет расходов на стадии производства изделия
Себестоимость изделия чторазрабатывается рассчитывается на основе норм материальных и трудовых расходов.
Среди исходных данных, которыеиспользуются для расчета себестоимости изделия, выделяют нормы расходов сырья иосновных материалов на одно изделие (таблица 3.5).
Таблица 3.5 — Расчетрасходов на сырье и основные материалы на одно изделиеМатериалы
Норма расходов
(единиц) Оптовая цена грн. /ед.
Фактические расходы
(единиц)
Сумма
грн. 1 2 3 4 5
Стеклотекстолит СФ-2-35
(лист 1,0 ГОСТ 10316 — 78), кг 0,1 20,00 0,1 2,00 Припой ПОС — 61 (ГОСТ 21930 — 76), кг 0,2 25,00 0,2 5,00 Лак ЭП-9114 (ГОСТ 2785-76), кг 0,1 10,00 0,1 1,00 Другие - -- - - ВСЕГО: 8,00 Транспортно-заготовительные расходы (4%) 0,32 ИТОГО: 8,32
В ходе расчета себестоимостиизделия, как исходные данные, используют спецификации материалов, покупныхкомплектующих изделии и полуфабрикатов, что используются при изготовленияодного изделия (таблица 3.6).
Таблица 3.6 — Ведомость комплектующих элементов на усовершенствование охлаждения блокапитанияНаименование Тип, марка Цена за единицу, грн. Количество Сумма, грн Поставщик Транзистор КТ814А 1,50 1 1,50 www.board.com.ua Диод КД102Б 0,55 1 0,55 www.board.com.ua Резистор МЛТ-0.25 — 1,5 к Ом±1.0% 0,30 1 0,30 www.board.com.ua Резистор ММТ-2 — 2,2 кОм +5% 3, 20 2 6.40 www.board.com.ua Реле РЭС49 РС4.569.000 5, 20 1 5, 20 www.board.com.ua Вентилятор 20x120mm, Titan TFD-12025H12B 34,72 1 34,72
www.partya.ru/
catalog/34 ВСЕГО: 48,67 Трансп. — загот. расходы (4%) 1,95 ИТОГО: 50,62
Расчет зарплаты основных производственныхрабочих проводим на основе норм трудоемкости по видам работ и почасовымиставками рабочих (таблица 3.7).
Таблица 3.7 — Расчет основнойзарплатыНаименование операции Почасовая тарифная ставка, грн. Норма времени чел. /час. Сдельная зарплата, грн. 1 2 3 4 Заготовительная 5,91 1 5,91 Слесарная 5,91 2 11,82 Сборка 5,91 2 11,82 Монтажная 5,91 3 17,73 Настройка 5,91 1 5,91 Другие - - - ВСЕГО: 9 53,91
Калькуляция себестоимости иопределения цены выполняется в таблице 3.8.
Таблица 3.8 — Калькуляция себестоимости и определения цены изделии по новой КДНаименование статей расходов Сумма, грн. 1 2 Сырье и материалы 8,32 Покупные комплектующие изделия 50,62 Основная зарплата рабочих 53,91 Дополнительная зарплата (15%) 8,09 Отчисление на социальные мероприятия (37,2%) 23,06 Накладные расходы (25% по данным предприятия) 13,48 Производственная себестоимость 203,61 Общая стоимость блока, что проектируется 361,09
Общая стоимость на подготовкуконструкторской документации и модернизацию блока питания составляет 361,09 грн..
Модернизация блока питанияэффективна, потому что при изменении способа охлаждения блока питанияулучшаются характеристики работы блока питания и соответственно всегокомпьютера, в частности повышается производительность. Единственным недостаткомявляется увеличение уровня шума.
4. Охрана труда
Совокупность факторовпроизводственной среды, оказывающей влияние на здоровье и работоспособностьчеловека в процессе труда называется условиями труда. Организация и улучшениеусловий труда на рабочем месте является одним из важных резервовпроизводительности и эффективности труда.
Основными, при определенииусловий труда являются следующие вопросы:
производственный микроклиматпомещения;
производственное освещение;
воздействие шума и вибрации;
электромагнитные излучения
электропожаробезопасность;
эргонометрические характеристикирабочего места.
Работа с компьютеромхарактеризуется значительным умственным напряжением и нервно-эмоциональнойнагрузкой операторов, высокой напряженностью зрительной работы и достаточнобольшой нагрузкой на мышцы рук при работе с клавиатурой ЭВМ. Большое значениеимеет рациональная конструкция и расположение элементов рабочего места, чтоважно для поддержания оптимальной рабочей позы человека-оператора.
В процессе работы с компьютеромнеобходимо соблюдать правильный режим труда и отдыха. В противном случае уперсонала отмечаются значительное напряжение зрительного аппарата с появлениемжалоб на неудовлетворенность работой, головные боли, раздражительность,нарушение сна, усталость и болезненные ощущения в глазах, в пояснице, в областишеи и руках.
4.1 Требования к производственным помещениям4.1.1 Окраска и коэффициенты отражения
Источники света, такие каксветильники и окна, которые дают отражение от поверхности экрана, значительноухудшают точность знаков и влекут за собой помехи физиологического характера,которые могут выразиться в значительном напряжении, особенно припродолжительной работе. Отражение, включая отражения от вторичных источниковсвета, должно быть сведено к минимуму.
Для защиты от избыточной яркостиокон могут быть применены шторы и экраны.
Окраска помещений и мебелидолжна способствовать созданию благоприятных условий для зрительноговосприятия, хорошего настроения.
В зависимости от ориентации оконрекомендуется следующая окраска стен и пола:
окна ориентированы на юг: — стенызеленовато-голубого или светло-голубого цвета; пол — зеленый;
окна ориентированы на север: — стенысветло-оранжевого или оранжево-желтого цвета; пол — красновато-оранжевый;
окна ориентированы на восток: — стеныжелто-зеленого цвета; пол зеленый или красновато-оранжевый;
окна ориентированы на запад: — стеныжелто-зеленого или голубовато-зеленого цвета; пол зеленый иликрасновато-оранжевый.
В помещениях, где находитсякомпьютер, необходимо обеспечить следующие величины коэффициента отражения: дляпотолка: 60-70%, для стен: 40-50%, для пола: около 30%. Для других поверхностейи рабочей мебели: 30-40%.
4.1.2 Освещение
Правильно спроектированное ивыполненное производственное освещение улучшает условия зрительной работы,снижает утомляемость, способствует повышению производительности труда,благотворно влияет на производственную среду, оказывая положительноепсихологическое воздействие на работающего, повышает безопасность труда иснижает травматизм.
Недостаточность освещенияприводит к напряжению зрения, ослабляет внимание, приводит к наступлениюпреждевременной утомленности. Чрезмерно яркое освещение вызывает ослепление,раздражение и резь в глазах.
Неправильное направление светана рабочем месте может создавать резкие тени, блики, дезориентироватьработающего. Все эти причины могут привести к несчастному случаю илипрофзаболеваниям, поэтому столь важен правильный расчет освещенности.
Существует три вида освещения — естественное,искусственное и совмещенное (естественное и искусственное вместе).
Естественное освещение — освещениепомещений дневным светом, проникающим через световые проемы в наружныхограждающих конструкциях помещений.
Естественное освещениехарактеризуется тем, что меняется в широких пределах в зависимости от временидня, времени года, характера области и ряда других факторов.
Искусственное освещениеприменяется при работе в темное время суток и днем, когда не удается обеспечитьнормированные значения коэффициента естественного освещения (пасмурная погода,короткий световой день).
Освещение, при которомнедостаточное по нормам естественное освещение дополняется искусственным,называется совмещенным освещением.
Искусственное освещениеподразделяется на рабочее, аварийное, эвакуационное, охранное. Рабочееосвещение, в свою очередь, может быть общим или комбинированным. Общее — освещение,при котором светильники размещаются в верхней зоне помещения равномерно илиприменительно к расположению оборудования. Комбинированное — освещение, прикотором к общему добавляется местное освещение.
Согласно СНиП II-4-79 впомещений вычислительных центров необходимо применить систему комбинированногоосвещения.
При выполнении работ категориивысокой зрительной точности (наименьший размер объекта различения 0,3…0,5мм) величинакоэффициента естественного освещения (КЕО) должна быть не ниже 1,5%, а призрительной работе средней точности (наименьший размер объекта различения0,5…1,0 мм) КЕО должен быть не ниже 1,0%. В качестве источников искусственногоосвещения обычно используются люминесцентные лампы типа ЛБ или ДРЛ, которыепопарно объединяются в светильники, которые должны располагаться над рабочимиповерхностями равномерно.
Требования к освещенности впомещениях, где установлены компьютеры, следующие: при выполнении зрительныхработ высокой точности общая освещенность должна составлять 300лк, акомбинированная — 750лк; аналогичные требования при выполнении работ среднейточности — 200 и 300лк соответственно.
Кроме того все поле зрениядолжно быть освещено достаточно равномерно — это основное гигиеническоетребование. Иными словами, степень освещения помещения и яркость экранакомпьютера должны быть примерно одинаковыми, т.к яркий свет в районепериферийного зрения значительно увеличивает напряженность глаз и, какследствие, приводит к их быстрой утомляемости.
4.1.3 Параметры микроклимата
Параметры микроклимата могутменяться в широких пределах, в то время как необходимым условиемжизнедеятельности человека является поддержание постоянства температуры телаблагодаря терморегуляции, т.е. способности организма регулировать отдачу теплав окружающую среду. Принцип нормирования микроклимата — создание оптимальныхусловий для теплообмена тела человека с окружающей средой.
Вычислительная техника являетсяисточником существенных тепловыделений, что может привести к повышению температурыи снижению относительной влажности в помещении. В помещениях, где установленыкомпьютеры, должны соблюдаться определенные параметры микроклимата. Всанитарных нормах СН-245-71 установлены величины параметров микроклимата,создающие комфортные условия. Эти нормы устанавливаются в зависимости отвремени года, характера трудового процесса и характера производственногопомещения (см. табл.4.1).
Таблица 4.1 — Параметрымикроклимата для помещений, где установлены компьютерыПериод года Параметр микроклимата Величина Холодный Температура воздуха в помещении 22…24°С Относительная влажность 40…60% Скорость движения воздуха до 0,1м/с Теплый Температура воздуха в помещении 23…25°С Относительная влажность 40…60% Скорость движения воздуха 0,1…0,2м/с
Объем помещений, в которыхразмещены работники вычислительных центров, не должен быть меньше 19,5м3/человекас учетом максимального числа одновременно работающих в смену. Нормы подачисвежего воздуха в помещения, где расположены компьютеры, приведены в табл.4.2
Таблица 4.2 — Нормыподачи свежего воздуха в помещения, где расположены компьютерыХарактеристика помещения
Объемный расход подаваемого
в помещение свежего воздуха,
м3 /на одного человека в час
Объем до 20м3 на человека Не менее 30
20…40м3 на человека Не менее 20
Более 40м3 на человека Естественная вентиляция
Для обеспечения комфортныхусловий используются как организационные методы (рациональная организацияпроведения работ в зависимости от времени года и суток, чередование труда иотдыха), так и технические средства (вентиляция, кондиционирование воздуха,отопительная система).4.1.4 Шум и вибрация
Шум ухудшает условия трудаоказывая вредное действие на организм человека. Работающие в условияхдлительного 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 организмачеловека могут вызвать негативные изменения в эмоциональном состоянии человекавплоть до стрессовых. Под воздействием шума снижается концентрация внимания,нарушаются физиологические функции, появляется усталость в связи с повышеннымиэнергетическими затратами и нервно-психическим напряжением, ухудшается речеваякоммутация. Все это снижает работоспособность человека и егопроизводительность, качество и безопасность труда.
Длительное воздействиеинтенсивного шума [выше 80 дБ (А)] на слух человека приводит к его частичнойили полной потере.
В табл.4.3 указаны предельныеуровни звука в зависимости от категории тяжести и напряженности труда,являющиеся безопасными в отношении сохранения здоровья и работоспособности.
Таблица 4.3 — Предельные уровнизвука, дБ, на рабочих местахКатегория напряженности труда Категория тяжести труда Легкая Средняя Тяжелая Очень тяжелая I. Мало напряженный 80 80 75 75 II. Умеренно напряженный 70 70 65 65 III. Напряженный 60 60 - - IV. Очень напряженный 50 50 - -
Уровень шума на рабочем местематематиков-программистов и операторов видеоматериалов не должен превышать50дБА, а в залах обработки информации на вычислительных машинах — 65дБА. Дляснижения уровня шума стены и потолок помещений, где установлены компьютеры,могут быть облицованы звукопоглощающими материалами. Уровень вибрации впомещениях вычислительных центров может быть снижен путем установкиоборудования на специальные виброизоляторы.4.1.5 Электромагнитное и ионизирующее излучения
Большинство ученых считают, чтокак кратковременное, так и длительное воздействие всех видов излучения отэкрана монитора не опасно для здоровья персонала, обслуживающего компьютеры. Однакоисчерпывающих данных относительно опасности воздействия излучения от мониторовна работающих с компьютерами не существует и исследования в этом направлениипродолжаются.
Допустимые значения параметровнеионизирующих электромагнитных излучений от монитора компьютера представлены втабл.4.4
Максимальный уровеньрентгеновского излучения на рабочем месте оператора компьютера обычно непревышает 10мкбэр/ч, а интенсивность ультрафиолетового и инфракрасногоизлучений от экрана монитора лежит в пределах 10-100мВт/м2.
Таблица 4.4 — Допустимыезначения параметров неионизирующих электромагнитных излучений (в соответствии сСанПиН 2.2.2.542-96) Наименование параметра Допустимые значения
Напряженность электрической составляющей электромагнитного
поля на расстоянии 50см от поверхности видеомонитора 10В/м
Напряженность магнитной составляющей электромагнитного
поля на расстоянии 50см от поверхности видеомонитора 0,3А/м
Напряженность электростатического поля не должна превышать:
для взрослых пользователей
для детей дошкольных учреждений и учащихся средних специальных
и высших учебных заведений
20кВ/м
15кВ/м
Для снижения воздействия этихвидов излучения рекомендуется применять мониторы с пониженным уровнем излучения(MPR-II, TCO-92, TCO-99), устанавливать защитные экраны, а также соблюдатьрегламентированные режимы труда и отдыха.4.2 Эргономические требования к рабочему месту
Проектирование рабочих мест,снабженных видеотерминалами, относится к числу важных проблем эргономическогопроектирования в области вычислительной техники.
Рабочее место и взаимноерасположение всех его элементов должно соответствовать антропометрическим,физическим и психологическим требованиям. Большое значение имеет также характерработы. В частности, при организации рабочего места программиста должны бытьсоблюдены следующие основные условия: оптимальное размещение оборудования,входящего в состав рабочего места и достаточное рабочее пространство,позволяющее осуществлять все необходимые движения и перемещения.
Эргономическими аспектамипроектирования видеотерминальных рабочих мест, в частности, являются: высотарабочей поверхности, размеры пространства для ног, требования к расположениюдокументов на рабочем месте (наличие и размеры подставки для документов,возможность различного размещения документов, расстояние от глаз пользователядо экрана, документа, клавиатуры и т.д.), характеристики рабочего кресла,требования к поверхности рабочего стола, регулируемость элементов рабочегоместа.
Главными элементами рабочегоместа программиста являются стол и кресло.
Основным рабочим положениемявляется положение сидя.
Рабочая поза сидя вызываетминимальное утомление программиста.
Рациональная планировка рабочегоместа предусматривает четкий порядок и постоянство размещения предметов,средств труда и документации. То, что требуется для выполнения работ чаще,расположено в зоне легкой досягаемости рабочего пространства.
Моторное поле — пространстворабочего места, в котором могут осуществляться двигательные действия человека.
Максимальная зона досягаемостирук — это часть моторного поля рабочего места, ограниченного дугами,описываемыми максимально вытянутыми руками при движении их в плечевом суставе.
Оптимальная зона — частьмоторного поля рабочего места, ограниченного дугами, описываемыми предплечьямипри движении в локтевых суставах с опорой в точке локтя и с относительнонеподвижным плечом.
На рис.4.1 показан примерразмещения основных и периферийных составляющих ПК на рабочем столепрограммиста.
Для комфортной работы столдолжен удовлетворять следующим условиям:
высота стола должна быть выбранас учетом возможности сидеть свободно, в удобной позе, при необходимостиопираясь на подлокотники;
нижняя часть стола должна бытьсконструирована так, чтобы программист мог удобно сидеть, не был вынужденподжимать ноги;
поверхность стола должнаобладать свойствами, исключающими появление бликов в поле зрения программиста;
конструкция стола должнапредусматривать наличие выдвижных ящиков (не менее 3 для хранения документации,листингов, канцелярских принадлежностей);
высота рабочей поверхностирекомендуется в пределах 680-760мм;
высота поверхности, на которуюустанавливается клавиатура, должна быть около 650мм.
Большое значение придаетсяхарактеристикам рабочего кресла. Так, рекомендуемая высота сиденья над уровнемпола находится в пределах 420-
550мм. Поверхность сиденьямягкая, передний край закругленный, а угол наклона спинки — регулируемый.
/>
Рисунок 4.1 — Размещенияосновных и периферийных составляющих ПК на рабочем столе программиста: 1 — сканер, 2 — монитор, 3 — принтер, 4 — поверхность рабочего стола, 5 — клавиатура,6 — манипулятор типа «мышь».
Необходимо предусматривать припроектировании возможность различного размещения документов: сбоку отвидеотерминала, между монитором и клавиатурой и т.п. Кроме того, в случаях,когда видеотерминал имеет низкое качество изображения, например заметнымелькания, расстояние от глаз до экрана делают больше (около 700мм), чемрасстояние от глаза до документа (300-450мм). Вообще при высоком качествеизображения на видеотерминале расстояние от глаз пользователя до экрана, документаи клавиатуры может быть равным.
Положение экрана определяется:
расстоянием считывания (0,6 — 0,7м);
углом считывания, направлениемвзгляда на 20˚ ниже горизонтали к центру экрана, причем экранперпендикулярен этому направлению.
Должна также предусматриватьсявозможность регулирования экрана:
по высоте +3 см;
по наклону от — 10˚ до +20˚относительно вертикали;
в левом и правом направлениях.
Большое значение также придаетсяправильной рабочей позе пользователя.
При неудобной рабочей позе могутпоявиться боли в мышцах, суставах и сухожилиях. Требования к рабочей позепользователя видеотерминала следующие:
голова не должна быть наклоненаболее чем на 20˚,
плечи должны быть расслаблены,
локти — под углом 80˚-100˚,
предплечья и кисти рук — вгоризонтальном положении.
Причина неправильной позыпользователей обусловлена следующими факторами: нет хорошей подставки длядокументов, клавиатура находится слишком высоко, а документы — низко, некудаположить руки и кисти, недостаточно пространство для ног.
В целях преодоления указанныхнедостатков даются общие рекомендации: лучше передвижная клавиатура; должныбыть предусмотрены специальные приспособления для регулирования высоты стола,клавиатуры и экрана, а также подставка для рук.
Существенное значение дляпроизводительной и качественной работы на компьютере имеют размеры знаков,плотность их размещения, контраст и соотношение яркостей символов и фона экрана.Если расстояние от глаз оператора до экрана дисплея составляет 60-80 см, товысота знака должна быть не менее 3мм, оптимальное соотношение ширины и высотызнака составляет
3: 4, а расстояние между знаками- 15-20% их высоты. Соотношение яркости фона экрана и символов — от 1: 2 до 1: 15.
Во время пользования компьютероммедики советуют устанавливать монитор на расстоянии 50-60 см от глаз. Специалистытакже считают, что верхняя часть видеодисплея должна быть на уровне глаз иличуть ниже. Когда человек смотрит прямо перед собой, его глаза открываются шире,чем когда он смотрит вниз. За счет этого площадь обзора значительноувеличивается, вызывая обезвоживание глаз. К тому же если экран установленвысоко, а глаза широко открыты, нарушается функция моргания. Это значит, чтоглаза не закрываются полностью, не омываются слезной жидкостью, не получаютдостаточного увлажнения, что приводит к их быстрой утомляемости.
Создание благоприятных условийтруда и правильное эстетическое оформление рабочих мест на производстве имеетбольшое значение, как для облегчения труда, так и для повышения егопривлекательности, положительно влияющей на производительность труда.
4.3 Режим труда
Как уже было неоднократноотмечено, при работе с персональным компьютером очень важную роль играетсоблюдение правильного режима труда и отдыха. В противном случае у персоналаотмечаются значительное напряжение зрительного аппарата с появлением жалоб нанеудовлетворенность работой, головные боли, раздражительность, нарушение сна,усталость и болезненные ощущения в глазах, в пояснице, в области шеи и руках.
В табл.4.5 представлены сведенияо регламентированных перерывах, которые необходимо делать при работе накомпьютере, в зависимости от продолжительности рабочей смены, видов и категорийтрудовой деятельности с ВДТ (видеодисплейный терминал) и ПЭВМ (в соответствии сСАнНиП 2.2.2 542-96 «Гигиенические требования к видеодисплейнымтерминалам, персональным электронно-вычислительным машинам и организации работ»).
Таблица 4.5 — Времярегламентированных перерывов при работе на компьютереКатегория работы с ВДТ или ПЭВМ
Уровень нагрузки за
рабочую смену при
видах работы с ВДТ,
количество знаков
Суммарное время
регламентированных перерывов, мин
При 8-часовой
смене
При 12-часовой
смене Группа А до 20000 30 70 Группа Б до 40000 50 90 Группа В до 60000 70 120
Примечание. Время перерывов данопри соблюдении указанных Санитарных правил и норм. При несоответствиифактических условий труда требованиям Санитарных правил и норм времярегламентированных перерывов следует увеличить на 30%.
В соответствии со САнНиП 2.2.2546-96 все виды трудовой деятельности, связанные с использованием компьютера,разделяются на три группы: группа А: работа по считыванию информации с экранаВДТ или ПЭВМ с предварительным запросом; группа Б: работа по вводу информации; группаВ: творческая работа в режиме диалога с ЭВМ.
Эффективность перерывовповышается при сочетании с производственной гимнастикой или организацииспециального помещения для отдыха персонала с удобной мягкой мебелью,аквариумом, зеленой зоной и т.п.4.4 Расчет освещенности рабочего места
Расчет освещенности рабочегоместа сводится к выбору системы освещения, определению необходимого числасветильников, их типа и размещения. Исходя из этого, рассчитаем параметрыискусственного освещения.
Обычно искусственное освещение выполняетсяпосредством электрических источников света двух видов: ламп накаливания илюминесцентных ламп. Будем использовать люминесцентные лампы, которые посравнению с лампами накаливания имеют ряд существенных преимуществ:
по спектральному составу светаони близки к дневному, естественному свету;
обладают более высоким КПД (в1,5-2 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 длякомнаты площадью 15м2, ширина которой — 5м, высота — 3 м. Воспользуемсяметодом светового потока.
Для определения количествасветильников определим световой поток, падающий на поверхность по формуле:
F = E∙S∙Z∙К/ n, (4.1)
Где F — рассчитываемый световойпоток, Лм;
Е — нормированная минимальнаяосвещенность, Лк (определяется по таблице). Работу программиста, в соответствиис этой таблицей, можно отнести к разряду точных работ, следовательно,минимальная освещенность будет Е = 300Лк;
S — площадь освещаемогопомещения (в нашем случае S = 15м2);
Z — отношение среднейосвещенности к минимальной (обычно принимается равным 1,1-1,15, пусть Z = 1,1);
К — коэффициент запаса,учитывающий уменьшение светового потока лампы в результате загрязнениясветильников в процессе эксплуатации (его значение зависит от типа помещения ихарактера проводимых в нем работ и в нашем случае К = 1,5);
n — коэффициент использования, (выражаетсяотношением светового потока, падающего на расчетную поверхность, к суммарномупотоку всех ламп и исчисляется в долях единицы; зависит от характеристиксветильника, размеров помещения, окраски стен и потолка, характеризуемыхкоэффициентами отражения от стен (РС) и потолка (РП)), значение коэффициентовРС и РП были указаны выше: РС=40%, РП=60%. Значение n определим по таблицекоэффициентов использования различных светильников.
Для этого вычислим индекспомещения по формуле:
I = A∙B / h(A+B), (4.2)
где h — расчетная высотаподвеса, 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, потаблице 7 [23] находим n = 0,22.
Подставим все значения в формулу(4.1) для определения светового потока F, получаемF = 33750 Лм.
Для освещения выбираемлюминесцентные лампы типа ЛБ40-1, световой поток которых Fл = 4320Лк.
Рассчитаем необходимоеколичество ламп по формуле:
N = F / Fл, (4.3)
где N — определяемое число ламп;
F — световой поток, F = 33750 Лм;
Fл — световой потоклампы, Fл = 4320 Лм.
N = 8 ламп.
При выборе осветительныхприборов используем светильники типа ОД. Каждый светильник комплектуется двумялампами.
Значит требуется для помещенияплощадью S = 15 м2 четыре светильника типаОД.
Расчет естественного освещенияпомещений.
Организация правильногоосвещения рабочих мест, зон обработки и производственных помещений имеетбольшое санитарно-гигиеническое значение, способствует повышению продуктивностиработы, снижения травматизма, улучшения качества продукции. И наоборот,недостаточное освещение усложняет исполнения технологического процесса и можетбыть причиной несчастного случая и заболевания органов зрения.
Освещение должно удовлетворятьтакие основные требования:
быть равномерным и довольносильным;
не создавать различных теней наместах работы, контрастов между освещенным рабочем местом и окружающейобстановкой;
не создавать ненужной яркости иблеска в поле взора работников;
давать правильное направлениесветового потока;
Все производственные помещениянеобходимо иметь светлопрорезы, которые дают достаточное природное освещение. Безприродного освещения могут быть конференц-залы заседаний, выставочные залы,раздевалки, санитарно-бытовые помещения, помещения ожидания медицинскихучреждений, помещений личной гигиены, коридоры и проходы.
Коэффициент естественного освещения в соответствии с ДНБ В 25.28.2006, длянашого III пояса светового климата составляет1,5.
Исходя из этого произведемрасчет необходимой площади оконных проемов.
Расчет площади окон при боковомосвещении определяется, по формуле:
Sо= (Ln*Кз. *N0*Sn*Кзд) / (100 *T0*r1) (4.4)
где: Ln — нормированное значение КЕО, Кз — коэффициентзапаса (равен 1,2), N0 — световаяхарактеристика окон
Sn — площадь достаточного естественного освещения
Кзд. — коэффициент,учитывающий затенение окон противостоящими зданиями
r1 — коэффициент, учитывающийповышение 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 подфонарями, принимается равным 1;
Теперь следует рассчитатьбоковое освещение для зоны, примыкающей к наружной стене. По разряду зрительнойработы нужно определить значение КЕО. КЕО = 1,5 нормированное значение КЕО сучетом 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 определитьотношение длины помещения Ln к глубинепомещения B:
Ln/B=3/5 =0,6;
Отношение глубины помещения В квысоте от уровня условной рабочей поверхности до верха окна h1(в данном случае h1=1,8):
B/h1=5/1,8 = 2,77.
Световая характеристика световыхпроемов N0=9.
Кзд=1
Значение T0=0,8*0,7*1*1*1=0,56.
Lnдля 4 разряда зрительных работ равен 1,5 при мытье окон два раза в год.
Определяем r1, r1=1,5.
Кз. =1,2.
Теперь следует определитьзначение Sп:
Sп=Ln*В=3*10=30 м2.
Кзд. =1.
На данном этапе следуетрассчитать необходимую площадь оконных проемов:
(Ln*Кз. *N0*Sn*Кзд)/ (100*T0*r1)
Sо= (1,5*1,2*9*30*1) / (100*0,56*1,5) =486/84= 5,78 м2;
Принимаем количество окон 1штука:
S1=5,78м2 площадь одного окна
Высота одного окна составляет — 2,5 м, ширина 2,5 м.4.5 Расчет вентиляции
В зависимости от способа перемещениявоздуха вентиляция бывает естественная и принудительная.
Параметры воздуха, поступающегов приемные отверстия и проемы местных отсосов технологических и другихустройств, которые расположены в рабочей зоне, следует принимать в соответствиис ГОСТ 12.1 005-76. При размерах помещения 3 на 5 метров и высоте 3 метра, егообъем 45 куб. м. Следовательно, вентиляция должна обеспечивать расход воздуха в90 куб. м/час. В летнее время следует предусмотреть установку кондиционера сцелью избежания превышения температуры в помещении для устойчивой работыоборудования. Необходимо уделить должное внимание количеству пыли в воздухе,так как это непосредственно влияет на надежность и ресурс эксплуатации ЭВМ.
Мощность (точнее мощностьохлаждения) кондиционера является главной его характеристикой, от неё зависитна какой объем помещения он рассчитан. Для ориентировочных расчетов берется 1кВт на 10 м2 при высоте потолков 2,8 — 3 м (в соответствии со СНиП 2.04.05-86 «Отопление,вентиляция и кондиционирование»).
Для расчета теплопритоковданного 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 случае35 вт/м3)
Для помещения 15 м2 ивысотой 3 м теплопритоки будут составлять:
Q=15·3·35=1575вт
Кроме этого следует учитыватьтепловыделение от оргтехники и людей, считается (в соответствии со СНиП 2.04.05-86 «Отопление,вентиляция и кондиционирование») что в спокойном состоянии человеквыделяет 0,1 кВт тепла, компьютер или копировальный аппарат 0,3 кВт, прибавивэти значения к общим теплопритокам можно получить необходимую мощностьохлаждения.
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 теплопритокипомещения 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 даннымирасчетами необходимо выбрать целесообразную мощность и количество кондиционеров.
Для помещения, для котороговедется расчет, следует использовать кондиционеры с номинальной мощностью 3,0кВт.4.6 Расчет уровня шума
Одним из неблагоприятныхфакторов производственной среды в ИВЦ является высокий уровень шума,создаваемый печатными устройствами, оборудованием для кондиционированиявоздуха, вентиляторами систем охлаждения в самих ЭВМ.
Для решения вопросов онеобходимости и целесообразности снижения шума необходимо знать уровни шума нарабочем месте оператора.
Уровень шума, возникающий отнескольких некогерентных источников, работающих одновременно, подсчитывается наосновании принципа энергетического суммирования излучений отдельных источников:
∑L= 10·lg (Li∙n), (4.10)
где Li — уровень звуковогодавления i-го источника шума;
n — количество источников шума.
Полученные результаты расчетасравнивается с допустимым значением уровня шума для данного рабочего места. Еслирезультаты расчета выше допустимого значения уровня шума, то необходимыспециальные меры по снижению шума. К ним относятся: облицовка стен и потолказала звукопоглощающими материалами, снижение шума в источнике, правильнаяпланировка оборудования и рациональная организация рабочего места оператора.
Уровни звукового давленияисточников шума, действующих на оператора на его рабочем месте представлены втабл.4.6
Обычно рабочее место оператораоснащено следующим оборудованием: винчестер в системном блоке, вентилятор (ы) системохлаждения ПК, монитор, клавиатура, принтер и сканер.
Подставив значения уровнязвукового давления для каждого вида оборудования в формулу (4.4), получим:
∑L=10·lg (104+104,5+101,7+101+104,5+104,2)=49,5 дБ
Таблица 4.6 — Уровни звуковогодавления различных источниковИсточник шума Уровень шума, дБ Жесткий диск 40 Вентилятор 45 Монитор 17 Клавиатура 10 Принтер 45 Сканер 42
Полученное значение не превышаетдопустимый 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 принтербудут использоваться одновременно, то эта цифра будет еще ниже. Кроме того приработе принтера непосредственное присутствие оператора необязательно, т.к принтерснабжен механизмом автоподачи листов.
Выводы
В процессе выполнения дипломнойработы мы ознакомились с различными видами охлаждения компьютеров: воздушным,водяным, криогенным, нитрогенным, на основе элементов Пельтье. Смогли выяснитьосновные достоинства и недостатки каждого из видов. Разобрались сразновидностями блоков питания для ПК — выяснили преимущества каждого.
Основным недостатком БП и всегокомпьютера это нагрев. В основном для охлаждения элементов персональныхкомпьютеров используется воздушное охлаждение, которое осуществляетсявентиляторами. Но основной недостаток вентиляторов это шум, хотя такоеохлаждение является самым дешевым и простым.
В дипломном проекте былопредложено усовершенствование охлаждения блока питания посредством установкидополнительного вентилятора и термореле, которое будет включать вентилятор приподъеме температуры выше 30˚С.
Конечно становится понятным, чтотакое усовершенствование принесет положительный эффект в работе не только блокапитания компьютера, но и всего компьютера в целом, хотя стоимость установкидополнительного вентилятора обойдется порядка 100 грн. но оно этого стоит.
В последнем разделе дипломнойработы были изучены вопросы охраны труда. Созданные условия должны обеспечиватькомфортную работу. На основании изученной литературы по данной проблеме, былиуказаны оптимальные размеры рабочего стола и кресла, рабочей поверхности, атакже проведен выбор системы и расчет оптимального освещения производственногопомещения, произведен расчет рационального кондиционирования помещения, а такжерасчет уровня шума на рабочем месте. Соблюдение условий, определяющихоптимальную организацию рабочего места программиста, позволит сохранить хорошуюработоспособность в течение всего рабочего дня, повысит как в количественном,так и в качественном отношениях производительность труда программиста, что всвою очередь будет способствовать быстрейшей разработке и отладке программногопродукта.
Перечень ссылок
1. Гусева А.И. Работа в локальных сетях. — Учебник. — М.: Диалог — МИФИ. — 2006.
2. Информатика: Учебник / Под ред. Н.В. Макаровой. М.: Финансы и статистика.- 2001
3. Косарёва В.П. Компьютерные системы и сети. — М: Финансы и статистика. — 1999.- С 308-320.
4. Нанс Б. Компьютерные сети. — М.: БИНОМ. — 2006.
5. Петроченков А.В. Персональный компьютер — просто и ясно. — М: 2007. — С209 — 242.
6. Фигурнов В.Э. IBM PC для пользователя краткий курс. — М. Инфра М. — 2002.
7. П. Нортон, Дж. Гудман. Персональный компьютер. Книга 1. Аппаратно-программнаяорганизация. BHV, Дюссельдорф, Киев, М., сПБ, 2009.
8. А. Пилгрим. Персональный компьютер. Книга 2. Модернизация и ремонт. BHV, Дюссельдорф, Киев, М., сПБ, 2009.
9. Персональный компьютер. Книга 3. «Питер пресс», Дюссельдорф,Киев, М., СПб, 2009.
10. В.П. Леонтьев. Новейшая энциклопедия персонального компьютера 2003.«ОЛМА-ПРЕСС, М., 2003.
11. Ю.М. Платонов, Ю.Г. Уткин. Диагностика, ремонт и профилактикаперсональных компьютеров. М.,”Горячая линия — Телеком», 2002.
12. «DimmableFluorescent Ballast» — User Guide, 10/07, Corporation, www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/doc7597.
pdf
13. ГОСТ13109-97. Нормы качества электрической энергии в системахэлектроснабжения общего назначения.
14. П. Хоровиц, У. Хилл «Искусство схемотехники» — Изд.6-е, М.: Мир,2003.
15. Л.Н. Кечиев, Е.Д. Пожидаев «Защита электронных средств отвоздействия статического электричества» — М.: ИД «Технологии», 2005.
16. Жидецкий В.Ц., Джигирей В.С., Мельников А.В. Основы охраны труда: Учебник- Львов, Афиша, 2008 — 351с.
17. Денисенко Г.Ф. Охрана труда: Учебн. пособие — М., Высшая школа, 1989 — 319с.
18. Самгин Э.Б. Освещение рабочих мест. — М.: МИРЭА, 1989. — 186с.
19. Справочная книга для проектирования электрического освещения. / Под ред.Г.Б. Кнорринга. — Л.: Энергия, 1976.
20. Борьба с шумом на производстве: Справочник / Е.Я. Юдин, Л.А. Борисов; Подобщ. ред.Е.Я. Юдина — М.: Машиностроение, 1985. — 400с., ил.
21. Зинченко В.П. Основы эргономики. — М.: МГУ, 1979. — 179с.
22. Методичні вказівки до виконання дипломної роботидля учнів спеціальності «Оператор комп’ютерного набору; операторкомп’ютерної верстки»/ Упоряд.: Д.О. Дяченко, К.О. Ізмалкова, О.Г. Меркулова.- Сєверодонецьк: СВПУ, 2007. — 40 с.
23. Н. Заец. Радиолюбительские конструкции на Р1С-микроконтроллерах. Книга 3.- М.: СОЛОН-Пресс, 2005, с.248.
24. Н. Заец. Электронные самоделки для быта, отдыха и здоровья. — М.:СОЛОН-Пресс, 2009, 423 с.
Приложение
Поз.
Обозначен Наименование Кол. Примечание
Резистор
R1 МЛТ-0.25 — 1,5 к Ом±1.0% ОЖО.467.404 ТУ 1 R2, R3
ММТ-2 — 2,2 кОм +5% ОЖО.460.172 ТУ 2
Транзистор VT1
КТ814А ГОСТ 18986.23-80 1
Диод VD1 КД102Б ГОСТ 18977.65-85 1
Реле P1 РЭС49 РС4.569.000 1
Вентилятор VM1 Аналогичный установленному на БП 1