Разработка конструкции портативного прибора для определения глубины залегания арматуры и электропроводки в бетонных конструкциях

В производственных условиях воздух содержит различные примеси: газы, пары, пыль и т. п., вредно влияющие на изоляционные материалы электроустановок. Пары химически активных веществ разрушительно действуют на изоляцию, понижают ее электрическое сопротивление. Не проводящая электрический ток пыль сама по себе не ухудшает качество изоляции, однако, обладая, как правило, большой гигроскопичностью, при осаждении на поверхности изоляции создает дополнительную проводимость, а в некоторых случаях может явиться причиной пробоя изоляции. Токопроводящая пыль создает еще более неблагоприятные условия для работы изоляции, так как может привести к перекрытию изоляции электрической дугой, короткому замыканию проводников или замыканию на корпус.В соответствии с ПУЭ величина сопротивления изоляции для электродвигателей переменного тока, машин постоянного тока, измерительных трансформаторов и других электроустановок не нормируется, так как сопротивление изоляции электрооборудования в значительной степени зависит от ее запыленности, увлажненности и температуры. Критерием для суждения о том, допустима ли эксплуатация изоляции в данном состоянии, служит сравнение текущего значения сопротивления изоляции с его первоначальным значением, измеренным перед вводом оборудования в эксплуатацию. Сопротивление считается недостаточным, если после очистки и просушки оборудования оно ниже первоначального на 30 и более процентов, или ниже 0,5 МОм В производственномпомещениие имеется электроустановка трехфазного тока в сети с заземленной нейтралью. Междуфазное напряжение составляет 380В. Следуя рекомендациям ПУЭ, выбираем в качестве защитной меры зануление. 6.8 Техника безопасности при выполнении наладочных работРабота в действующих установках, находящихся под давлением и в зоне высоких температур. Наладочному персоналу запрещается производить отключение и включение приборов и регуляторов без письменного разрешения ответственного лица.Открывать и закрывать запорную арматуру, кроме винтелей, находящихся у приборов или датчиков. Производить работы в области высоких температур и давлений без ограждений, экранов. Устранять мелкие дефекты приборов и регуляторов без их отключения. Снимать характеристики регулирующих органов без соответствующего разрешения и оформления в оперативном журнале. Снимать датчики, встроенные в технологическое оборудование. Требования к помещениям для эксплуатации системы мониторинга и ПЭВМНормы и правила при проектировании освещения устанавливает СП 52.13330.2011[12] «Естественное и искусственное освещение. Нормы проектирования». Из того документа следует, что работа за ЭВМ относится к третьему разряду по точности работ или к работам высокой точности. Нормируемый коэффициент естественного освещения для производственного помещения со зрительно–напряженными работами третьего разряда точности должен составлять два процента при боковом освещении. Освещенность рабочей поверхности при комбинированном (общем и местном) освещении должна быть от(300-500) люкс.7. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ7.1. Оценка целесообразности выполнения разработки на основе определения ее технической прогрессивности.Технико-экономическое обоснование целесообразности разработки системы измерения глубины залегания проводки базируется на характеристике существующего уровня развития данного направления, а также проблем, решаемых в дипломном проекте, и ожидаемых результатов. Это позволяет дать обоснованную оценку технической прогрессивности проектируемой схемы измерения станком. Качество зависит от анализируемых характеристик и оценивается индексом технического уровня. Сравнение характеристик проектируемого продукта и его аналога в относительных единицах приведено в таблице 7.1.Таблица 7.1 Функционально-технические характеристики разрабатываемых и существующих «Приборов электроразведки».Функционально-техническая характеристикаУровень функционально-технических характеристикЗначимость характеристики качества изделия [μ]Аналог [α0]Проектируемая техника [α]Технологичность540,3Габариты(230*140*120)(170*112*35)0,2Безотказность230,5Масса3(2 кг)1(0,7 кг)0,4Индекс технического уровня проектируемого изделия рассчитывается по следующей формуле:,где , - уровень i-ой функционально-технической характеристики соответственно нового и базового изделий; - значимость i-ой функционально-технической характеристики качества изделия;n - количество рассматриваемых функционально-технических характеристик;Так как повышение технического уровня связано со снижением некоторых величин функционально-технических характеристик, то для этих характеристик и в формуле индекса технического уровня необходимо поменять местами. Рассчитаем индекс технического уровняДанный результат позволяет сделать вывод о достаточном уровне технической прогрессивности разрабатываемого в данной дипломной работе схемы измерения станком7.2.Календарное планирование работ.Календарное планирование работ производится на основе сравнения с трудоемкостью ранее выполненных работ. Установим общую трудоемкость разработки равную TО = 100 чел./дней = 800 чел./часов (при восьмичасовом рабочем дне).Таблица 10.2 Состав и трудоемкость работ№Наименование этапаУдельный вес, %Количество исполнителей, челТрудоемкость этапа, чел.-часДлительность этапа, дни1Анализ способов решения задачи5%14052Выбор метода работы устройства5%14053Разработка принципиальной схемы20%1160204Конструкторские расчеты5%14055Разработка конструкции прибора20%1160206Разработка алгоритма и программы20%1160207Разработка схемы сборки10%180108Разработка маршрутной технологии сборки10%180109Разработка программы и методики испытаний5%1405Итого:100%800100Календарное планирование работ по выполнению ДП осуществляется согласно директивному графику. Разработка календарного плана производится на основе данных о трудоемкости работ, связанных с выполнением дипломной работы. В таблице 7.3 отображена информация о длительности каждого этапа, начале и окончании работ.Таблица 7.3 Длительность каждого этапа. Начало и окончание работ.№Наименование этапаНачало работОкончание работДлительность, дни1Анализ способов решения задачи01.02.1705.02.1752Выбор метода работы устройства07.02.1707.02.1753Разработка принципиальной схемы07.02.1730.02.17204Конструкторские расчеты01.07.1705.07.1755Разработка конструкции прибора07.07.1727.07.17206Разработка алгоритма и программы27.07.1715.07.17207Разработка схемы сборки17.07.1727.07.17038Разработка маршрутной технологии сборки27.07.1707.05.17039Разработка программы и методики испытаний07.05.1705.05.175Итого030Окончательно структуру трудоемкости отдельных этапов определяют, используя данные о видах работ, подлежащих выполнению.Производственный цикл каждого этапа:,где - трудоемкость этапа, чел.-час;- продолжительность рабочего дня,час.; - количество работников, участвующих в выполнении работ, чел.;Для перевода трудоемкости в нормо-часах в человеко-часы ее делят на планируемый коэффициент выполнения норм, равный 1,2. Пересчет длительности производственного цикла, выраженного в человеко-часах, в календарные дни осуществляется умножением ее на коэффициент 1,7.Производственный цикл этапов:В календарных днях:Структура трудоемкости этапов представлена в таблице 7.4Таблица 7.4 – Структура трудоемкости этапов№Наименование этапаУдельный вес, %Количество исполнителей, челДлительность стадии (этапа), календ.дни1Анализ способов решения задачисопротивления5%18,42Выбор метода работы устройствасопротивления5%18,43Разработка принципиальной схемы20%133,64Конструкторские расчеты5%18,45Разработка конструкции прибора20%133,66Разработка алгоритма и программы20%133,67Разработка схемы сборки10%116,88Разработка маршрутной технологии сборки10%116,89Разработка программы и методики испытаний5%18,4Итого:100%1687.7. Определение показателей экономического обоснования.Затраты на разработку «схемы измерения станком»:основные материалы;комплектующие изделия и покупные полуфабрикаты;основная заработная плата разработчиков и рабочих с учетом премии;отчисления на социальное страхование;накладные расходы;прочие расходы;При расчете суммы по статье «Основная заработная плата» учитывают все виды применяемых оплат: премии, надбавки, доплаты за работу в сверхурочное время, в выходные и праздничные дни, сроки выполнения работ.Заработная плата разработчиков новой техники и рабочих по изготовлению опытных образцов рассчитывается на основе трудоемкости отдельных стадий работ. Основные ставки определяются на основе должностных окладов работников и разрядов работ.Заработная плата рассчитывается по формуле: ,где k - количество этапов;- трудоемкость - го этапа, чел.-ч.; - средняя дневная тарифная ставка оплаты работ - го этапа, руб.;Расчет заработной платы приведен в таблице 10.5. Величина премий составляет 20% от величины заработной платы.Таблица 7.5 – Расчет заработной платы№Наименование этапаТрудоемкость стадии, час.ИсполнителиЧасовая ставка, , руб.Средняя часовая ставка, ср, руб.З/плата, Зосн i, руб.З/плата с учетом премии, Зосн i, руб.ДолжностьЧисленность1Анализ способов решения задачипараметров40Инженер 1к130030012000144002Выбор метода работы устройства40Инженер 1к130030012000144003Разработка принципиальной схемы160Инженер 1к130030048000576004Конструкторские расчеты40Инженер 1к130030012000144005Разработка конструкции прибора160Инженер 1к130030048000576006Разработка алгоритма и программы160Программист140040064000768007Разработка схемы сборки80Инженер 1к130030024000288008Разработка маршрутной технологии сборки80Инженер 1к130030024000288009Разработка программы и методики испытаний40Инженер 1к13003001200014400ИТОГО:800256000307200Проведен расчет основной заработной платы разработчиков и рабочих на основе трудоемкости, получено значение заработной платы и премий, которые необходимо учесть при планировании расходов на разработку «схемы измерения станком».Затраты на основные материалы составляют 5% от заработной платы. руб.Затраты на покупные комплектующие изделия представлены в таблице 7.7.Таблица 7.7. Затраты на покупные комплектующие изделия и специальное оборудование.№ ппНаименование изделияКол-воЦена за единицу руб.Сумма затрат, руб.1.Заготовка ПП150502.Фоторезистивная пленка210207.Конденсаторы212427.Резисторы11195.Транзисторыи диоды3397.Микросхемы 1010010007.Индикатор12002007.Корпус113003007.Установочные (кварц и разъемы)41040Итого:12830Норматив отчислений на социальные нужды составляет 30,2% от фонда заработной платы: руб.К накладным расходам затрат относятся: заработная плата с отчислениями на социальное страхование административно-управленческого персонала, аренда помещения, использование материалов на хозяйственные нужды, почтово-телеграфные расходы, приобретение научной литературы и т.д.; планируется в процентах к сумме основной заработной платы исполнителей или к сумме прямых затрат.Сумма этих расходов составляет 150% от основной заработной платы:Накладные расходы: руб.На статью «Прочие производственные расходы» относят затраты, необходимые для выполнения конкретного договора (заказа), но не относящиеся к ранее перечисленным статьям затрат. К ним относятся также затраты: на подготовку специальной научно-технической информации, проведения патентных исследований, научно-технических конкурсов и экспертиз, на услуги всех видов связи, на командировки работников в Российской Федерации и за рубежом в пределах норм, установленных законодательством Российской Федерации.Годовые эксплуатационные расходы или текущие издержки на создание продукции (работ, услуг) рассчитываются аналогично сметной стоимости на проведение научно–исследовательской и опытно–конструкторской работы. Определение затрат на эксплуатацию производится путем составления калькуляции плановой себестоимости по статьям затрат «после» внедрения разработки: Прочие расходы составляют приблизительно 15% от заработной платы.Прочие расходы: руб.Удельные затраты на разработку макета рассчитываются по формуле:,где N - годовой объем производства (примем равным 100 приборов в год); - суммарные затраты на разработку и изготовление опытного образца;На основании проведенных расчетов смета на разработку и изготовление «схемы измерения станком» представлена в таблице 7.7.Таблица 7.7 – Смета затрат.Статьи расходовЗатраты, руб.Удельный вес, %1. Основные материалы153601,62. Комплектующие изделия, покупные полуфабрикаты и специальное оборудование128301,47. Основная заработная плата разработчиков и рабочих с учетом премии30720032,97. Отчисления на социальные нужды921609,95. Накладные расходы46080049,37. Прочие расходы460804,9Итого:934430100,0Себестоимость проектируемой техники определяется ориентировочно удельным методом: ,где, – стоимость покупных комплектующих изделий, руб.; – удельный вес стоимости покупных комплектующих изделий в себестоимости изделия, выраженный в процентах;7.7. Определение экономической эффективности и цены проектируемой системы.Экономическая эффективность проектируемой техники характеризуется эффективностью капитальных вложений в эту технику. При этом учитывается ее технический уровень и технико-экономическая прогрессивность.Эксплуатационные затраты определяются . В качестве цены базовой техники принимается, оптовая цена с учётом коэффициента её удешевления , характеризующего моральное старение базовой техники за период проектирования и освоения новой техники. ,где Сб- себестоимость новой и базовой техники;- нормативная рентабельность изделия равная 0,2;Рассчитаем полезный экономический эффект от производства новой техники: ,где - полезный эффект от производства новой продукции;, - себестоимость новой и базовой техники;N - годовой объем производства (примем равным 100 приборов в год);Отпускная цена рассчитывается по формуле: ,где - цена базовой техники, применяемой в качестве аналога для расчета отпускной цены;- доля полезного эффекта, учитываемая в цене на новую технику ();Уровень экономической эффективности новой техники с учетом производственных затрат и объема производства:Тогда срок окупаемости затрат составит: .С помощью проведенных в рамках оценки экономической эффективности расчетов, были получены следующие результаты:индекс технического уровня составил 2,61 ;норматив отчислений на социальные нужды составляет 30,2% от фонда заработной платы, 92160 руб.итоговые затраты на разработку техники составили 934430 рублей;показатель экономической эффективности равен 1.35;срок окупаемости готовой техники составляет приблизительно 9 месяцев.Приведенные результаты позволяют нам сделать выводы о том, что, во-первых, проводимая в данном дипломном проекте разработка целесообразна, и, во-вторых, экономически рентабельна и эффективна.ЗаключениеРезультатом выполнения данного дипломного проекта явлеется разработка конструкции портативного прибора для определения глубины залегания арматуры и электропроводки в бетонных конструкциях. При разработке устройства были использованы как современная элементная база, так и последние достижения цифровой схемотехники. Это позволило реализовать небольшое и многофункциональное устройство.От аналогичных устройств разработанные проект отличается простотой конструкции, надежностью предлагаемых решений, а также алгоритмами работы, позволяющими эффективно отсеивать различные помехи.Отличительной особенностью данного устройства является использование цифрового полосового фильтра, пропускающего частоты, близкие к 50 Гц, что позволяет более эффективно вести обнаружение проводки и снижает ложные срабатывания на металлические предметы(гвозди, арматура и т.д.)Ввиду большой сложности и комплексности проведения работ по созданию средств радиотехники, одновременного участия многих исполнителей, необходимости параллельного выполнения работ, зависимости начала одних работ от результатов других в данном разделе применялись методы сетевого планирования и управления (СПУ). Список использованной литературы1. Трамперт В. Измерение, управление и регулирование с помощьюAVR–микроконтроллеров.: Пер. с нем.– Киев.: «МК-Пресс», 2006. – 208с.; ил.2. Кравченко А.В. 10 устройств на AVRмикроконтроллерахКнига 1 – М.:Издательский дом «Додэка-XXI», Киев «МК-Пресс», 2008.–224с.; Ил.3. Кестер У. Аналогово-цифровое преобразование: Под ред. У. Кестера М.: Техносфера, 2007. 1016 с.; ил.4. Интегральные микросхемы: Микросхемы для аналогово-цифрового преобразования и средств мультимедиа. Выпуск 1 – М. ДОДЭКА, 1996 г., 384 с.5. Схемы устройств поиска скрытой проводки. Режим доступа: http://tehpoisk.ru/articles/schemiskatskrat6. Волович Г.И. Схемотехникааналоговых и аналогово-цифровыхэлектронных устройств.– М.: Издательский дом «Додэка-XXI», 2005.–528 с.7. ATMEL 48-разрядныйAVR-микроконтроллерATmega48datasheet.–atmel, june 2005.– режимдоступа: http://atmel.ru.8. Никитинский В.З. Маломощные силовые трансформаторы.–М.: «Энергия», 1968.–47 с.9. Цифровые интегральные микросхемы: Справочник / П. П. Мальцев и др. – М.: Радио и связь, 1994. –240 с.10. Быстродействующие интегральные микросхемы ЦАП и АЦП и измерение их параметров/А.-Й. К Марцинкявичюс, Э.-А. К. Багданскис, Р.Л.Пошюнас и др.; Под.ред. А.-Й. К Марцинкявичюса, Э.-А. К. Багданскиса.– М.: Радио и связь, 1988.-224 с.; ил.11. Евстифеев А.В. Микроконтроллеры AVR семейства Mega. Руководство пользователя. – М.: Издательский дом «Додека-XXI», 2007.– 592 с.: ил.12. Интегральные микросхемы: Микросхемы для линейных источников питания и их применение. Издание второе, исправленное и дополненное – М. ДОДЭКА, 1998 г., 400 с.14. Хемминг Р. В. Цифровые фильтры. –М.: Недра, 1987. – 221 с.15. Рабинер Л., Гоулд Б. Теория и применение цифровой обработки сигналов. –М.: Мир, 1978. –847 с.16. Баскаков С. И. Радиотехнические цепи и сигналы. –М.: Высшая школа, 1988. – 448 с.17, Евстифеев А.В. Микроконтроллеры AVR семейства Mega. Руководство пользователя. – М.: Издательский дом «Додека-XXI», 2007.– 432 с.: ил.18. Хартов В.Я. Микроконтроллеры AVR. Практикум для начинающих. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2007. - 240 с.: ил.9. Белов А. В. Разработка устройств на микроконтроллерах AVR: шагаем от «чайника» до профи. Книга. — СПб.: Наука и Техника, 2013. — 528 с.: ил.