Передатчик радиостанции с дельта-модуляцией

Сэн= WTфСэпгде: W = 35 Вт – расчетная мощность устройства; W = 50 Вт – для аналога; Tф= 4380 ч - фактическое время работы устройства в течение года; Сэп= 4,7 руб.– стоимость 1 кВт электроэнергии. Стоимость потребляемой энергии Сэн= 35·4380 4,7 = 720510 руб.Для аналога: Санэн= 50·4380 4,7 = 1029300 руб. Суммарные эксплуатационные расходы спроектированного устройства составляют: Спрэр= Собсл+ Ср+ Сэн= 2876400+ 3150+ 720510 = 3600060,0 руб. Суммарные эксплуатационные расходы аналога составляют: Санэр= Собсл+Ср+ Сэн= 2876400 + 5990,0+1029300 = 3911690,0 руб. Экономия на эксплуатационных расходах составит: ΔЭ = Санэр– Спрэр= 3911690,0- 3600060,0= 311630,0 руб.Оценка экономической эффективностиДля оценки экономической привлекательности дипломного проекта будут использована рентабельность продукции. Предполагаемый объем продаж Q = 10 шт. D =– затраты на изготовление продукции:D = Q· = 10·353666,09= 3536660,9 руб.СПР =353666,09 руб. Себестоимость изготовления единицы продукции.Плановая прибыль 30%, тогда прибыль составит FF= 353666,09·10·0,1 = 353666,09 руб.Налог на прибыль рассчитывается по формуле:Т = F·0,2 = 353666,09 ·0,2 = 70733,22 руб.где 0,20 – действующая ставка налога на прибыль от реализации продукции.Чистая прибыль рассчитывается по формуле:S = F – T = 353666,09-70733,22 = 282932,87 руб.Сумма НДС составит СНДС = (D+F+T)·0,18 = (3536660,9 +3536660,9 +70733,22)XX0,18 = 778067,02руб.Выручка от реализации 10 образцов продукции рассчитывается по формуле:В = D+ СНДС = 3536660,9 +778067,02= 4314727,92 руб.Оптовая цена вновь разработанного изделия составит О:О = В/10 = 4314727,92 /10 = 431472,79 руб.Рентабельность продукции – отношение прибыли от реализации продукции к затратам, понесенным на ее производство:R = = ·100 = 8,0%Рентабельность продукции показывает, сколько прибыли приходится на единицу реализованной продукции. [12]Выводы по разделу. Оптовая цена разработанного изделия получилась порядка 431472,79 рублей. Разработанное изделие, как правило, не отпускается в свободную продажу так, предназначено для эксплуатации на предприятиях связи и поставляется по программе госзакупок или специальному заказу эксплуатирующих организаций.В таблице 3.2.9 приведены экономические показатели. Таблица 3.2.9N п/п Показатели Значение показателя Проект Передатчик дельта модуляцииТехнические: Экономические: 1 Оптовая цена, руб. 477972,53 2 Себестоимость, руб. 353666,093 Эксплуатационные расходы, руб. 360006,00Расчетная рентабельность 8%.Экономия на эксплуатационных расходах составит 311630,0руб. в год по сравнению с существующим аналогом, следовательно,внедрение в производство разработанного передающего устройства целесообразно. Обеспечение безопасности при организации рабочегоместа и производстве печатной платы разрабатываемогоустройстваРазрабатываемое передающее устройство состоит из корпуса являющегося теплоотводом от выходного транзистора, на котором рассеивается мощность несколько ватт, печатной платы на которой монтируются микросхемы, резисторы, конденсаторы и др. радиоэлементы. В состав передающего устройства входит опорный кварцевый генератор, источник питания, клавиатура для управления функциями передающего устройства и индикатор для визуального представления параметров передающего устройства, низкочастотные и высокочастотные разъемы. При таком разнообразии узлов входящих в передающее устройство технология изготовления включает в себя приемы ручного монтажа выполняемого проводами, сборку печатной платы, которая в зависимости от объема производства может быть ручной, а может выполняться автоматизированными методами поверхностного монтажа[14]. После выполнения сборочных работ передающее устройство поступает на регулировку, в результате которой передающее устройство проходит испытания на соответствие требованиям технических условий. Технологический цикл изготовления передающего устройства достаточно сложная процедура, распределенная по времени и месту проведения отдельных операций. Промежуточные результаты проходят проверку специалистами отдела технического контроля. Таким образом, в цеху или цехах включённых в технологический цикл изготовления организуются рабочие места для выполнения тех или иных технологических операций. Работа с электричеством, монтажным и измерительным радиотехническим оборудованием сопряжена с определенными рисками поражения электрическим током и другими вредными факторами, связанными с производством радиоаппаратуры. К работам по регулировке и испытаниям радиоаппаратуры допускаются лица старше 18 лет, не имеющие противопоказаний по состоянию здоровья, прошедшие вводный инструктаж по охране труда, инструктаж по охране труда на рабочем месте, обученные безопасным методам и приемам выполнения работ, прошедшие проверку знаний безопасного выполнения работ в аттестационной комиссии, имеющие квалификационную группу по электробезопасности не ниже III (при работе с электрооборудованием с напряжением до 1000 V) [13].Помимо того, что рабочий персонал должен обладать навыками безопасной работы с электроустановками, рабочие места должны быть оборудованы защитными средствами, предупреждающими от поражения электрическим током (защитным заземлением), а помещения, в которых организуются рабочие места должны быть оснащены средствами защищающими рабочий персонал от вредных воздействий. Производственный процесс изготовления печатных плат наиболее вредный процесс потому, что связан с выделением в атмосферу вредных веществ. Наиболее используемые в промышленности методы изготовления печатных плат классифицируются по технологическим признакам в две основные группы.К первой группе относится осаждение электролитической меди на изоляционное основание. К второй группе относится травления фольгированного изоляционного материала. Каждый из способов имеет по своему воздействует дна человека.Химическое осаждение меди для образования рисунка схемы делают с помощьютрафарета. Помимо вредоносного воздействия, характерного для процесса химического осаждения металлов, на работающих оказывают действие растворители, используемые для удаления красок [15].При нанесении рисунка токопроводящими красками с дальнейшим гальваническим наращиванием металла большую вредоносность для организма работающих представляют различные связующие вещества, растворители, восстановители, наполнители, входящие в состав токопроводящих красок. Наиболее вредное действие из этих веществ оказывают хлорорганические растворители (дихлорэтан, хлороформ и др.), ароматические соединения (бензол, толуол, ксилол и др.), фенолоальдегидные и другие смолы, формальдегид и прочие вещества. На рабочих местах необходима вентиляция, а работающие обязаны соблюдать меры производственной и личной гигиены. При электролитическом методе наращивания металла необходимо соблюдать санитарные требования и правила по технике безопасности, принятые для гальванических цехов. При пайке печатных плат пары свинца могут загрязнять воздух. При изготовлении печатных плат большое вредоносное значение имеют примеси, взвешенные в воздухе. В процессе производства в воздух выделяются следующие вещества:1. Пары травящего реагента;2. Аэрозоли на основе олова и свинца при использовании паяльных флюсов. Эти вредные примеси из воздуха через дыхательные пути попадают в организм человека и приводят к неблагоприятным последствиям.Согласно ГОСТ 12.1.007-76 "Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности" к вредным относят вещества, которые воздействуя на организм человека, приводят к профессиональным заболеваниям или нежелательным отклонениям состояния здоровья человека. Предельно допустимая концентрация (ПДК) вредных веществ в воздухе есть такая концентрация, при которой ежедневное нахождение работника в течение 8-ми часового рабочего дня или при иной продолжительности, но не свыше 41 часа в неделю в течение всего рабочего стажа не вызывает заболеваний или отклонений состояния здоровья. ПДК есть своеобразный порог на содержание вредных веществ в воздухе.При одновременном воздействии на человека нескольких вредных веществ сумма отношений их фактических концентраций в воздухе помещения к их ПДК не должна быть выше единицы. При содержании в воздухе рабочей зоны нескольких вредных веществ, ПДК остаются такими же, как и при их изолированном воздействии.Наиболее интенсивно при типичном варианте электромонтажа в воздушную среду выделяются аэрозоли канифоли (флюс). Контроль ПДК должен осуществляться на всех рабочих местах производственного помещения.ЗАКЛЮЧЕНИЕРадиосвязь уверенными шагами двигается в направлении внедрения цифровых технологий и обусловлено такое широкое применение цифровой радиосвязи несколькими причинами.При организации системы связи чаще всего основной задачей является передача требуемогоили максимального количества информации за заданное время с требуемым качеством(достоверностью) при минимальных энергетических затратах. Только цифровая передачаданных позволяет осуществить передачу информации с любой заданной достоверностью (напрактике, без потерь). Существенно то, что в настоящее время многие источники информацииявляются цифровыми (информация в ПК, аудио и видеоносители и др.). Цифровые способыхранения данных обеспечивают возможность долгосрочного сохранения информации безпотерь, обеспечивают более высокие характеристики. Разработанные методы цифровойобработки сигналов позволяют достаточно просто реализовать такие алгоритмы обработки, которые нереализуемы или трудно достижимы с использованием аналоговых устройств(например, специальные характеристики фильтров). Погоня за скоростью передачи информации уживается рядом с экономностью. Именно таким экономным способом передачи информации является дельта модуляция, которой в настоящем проекте отведена основная роль. Простота такого способа передачи информации притягивает к себе разработчиков радио передающей техники, которые постоянно стремятся улучшить параметры модуляции. В настоящем дипломном проекте рассмотрен принцип получения дельта модуляции ее преимущества и недостатки. На основе технического задания разработано передающее устройство позволяющее на 40 каналов в диапазоне частот 27,41…27,86 МГц осуществлять передаче речевых сообщений с использованием дельта модуляции. Для получения 40 каналов применен синтезатор прямого синтеза (DDS) управляемый от микропроцессора ATMEGA. Примененная архитектура передающего устройства позволяет модернизацией программного обеспечения усовершенствовать и упростить аппаратную составляющую передающего устройства, а именно отказаться отдельта преобразователя выполненного на микросхемах, переложив формирование дельта модулированного сигнала на микропроцессор и синтезатор прямого синтеза. Усилитель мощности выполнен на полевых транзисторах, которые вот уже лет десять вытесняют с рынка биполярные транзисторы. Методами моделирования в программе Multisim-14 проверена работоспособность дельта преобразователя, импульсного манипулятора, выходного усилителя мощности. Расчетные параметры передающего устройства и параметры, полученные методом моделирования, совпали с точностью не более 5%. Уровень гармонических составляющих приведен к требуемой величине с помощью выходного фильтра нижних частот, расcчитанного в программе AWR. В экономической части дипломного проекта рассчитана себестоимость производства передающего устройства, на ее основе и расчетом эксплуатационных расходов определены преимущества перед аналогичным устройством. Вычислена рентабельность производства разработанного передающего устройства, которая составила 8%. В разделе охраны труда рассмотрены возможные опасные условия производства, как передающего устройства, так и печатных плат, входящих в состав разработанного устройства. Все требования технического задания выполнены, предающее устройство выполнено на современной элементной базе, а расчеты основных узлов подтверждены методом моделирования. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫНормы 17-08. Радиопередатчики всех категорий гражданского применения. Требования на допустимые отклонения частоты. Методы измерений и контроля.Решение Государственной комиссии по радиочастотам от 26 февраля 2008 г.Приложение SI к Рекомендации МСЭ-Р SM.1138.Стил Р. Принципы дельта – модуляции: Пер с англ./Под ред. В. В. Маркова. М: Связь 1979. – 368 с., ил.Теория электрической связи: Учебник для вузов. Под ред. Д. Д. Кловского – М: Радио и связь, 1999 -432 с.Проектирование радиопередатчиков. Под ред. В. В. Шахгильдяна. М. «Радио и связь». 2000 г. Широкополосные радиопередающие устройства. Под ред. О. В. Алексеева. М. «Связь». 1978 г.Белов Ю.Г., Богатырев Ю.К. Устройства генерирования и формирования сигналов: комплекс учебно-методических материалов Часть 3/ Ю.Г. Белов, Ю.К. Богатырев; Нижегород. гос. техн. ун-т. Н.Новгород, 2010. – 119. Устройства генерирования и формирования радиосигналов: Учебник для вузов / Л.А. Белов, В.М. Богачев, М.В. Блоговещенский и др.; Под ред. Г.М. Уткина, В.Н. Кулешова и М.В. Благовещенского – М.: Радио и связь, 1994. – 416 с.Аксенов А.И. Нефедов А.В. Отечественные полупроводниковые приборы / Выпуск 59. Издание 5. – СОЛОН-Пресс, 2005. – 584 с.Аксенов А.И., Нефедов А.В. Элементы схем бытовой радиоаппаратуры. Конденсаторы. Резисторы: Справочник. – М.: Радио и связь, 1995 – 272с.Проектирование радиопередающих устройств СВЧ. Под ред. Г.М. Уткина. – М.: Сов.радио, 1979. – 320 с. 12. Сергеев И.В. Экономика предприятия. М.: Финансы и статистика –2012.Баклашов Н.И. и др. Охрана труда на предприятиях связи и охрана окружающей среды : Учебник для вузов.-М.: Радио и связь, 1989. Охрана труда в радио и электронной промышленности: Учебник под ред. С. П. Павлова. М: Радио и связь 1985. – 200 с. Безопасность жизнедеятельности. Безопасность технологических процессов и производств. П. П. Кукин: учебное пособие- изд. 2-е испр. и доп. – М.: Выш. Шк.2001. -319 с. ПРИЛОЖЕНИЕ 1 ПРИЛОЖЕНИЕ 2 ПРИЛОЖЕНИЕ 3 ПРИЛОЖЕНИЕ 4 ПРИЛОЖЕНИЕ 5ПРИЛОЖЕНИЕ 6ПРИЛОЖЕНИЕ 7 ПРОДОЛЖЕНИЕ ПРИЛОЖЕНИЯ 7ПРИЛОЖЕНИЕ 8ПРИЛОЖЕНИЕ 9ДОКЛАД К ЗАЩИТЕТемой настоящего дипломного проекта является разработка передающего устройства сдельта модуляцией.Исходные данные для проектирования представлены в таблице 1. Таблица 1Требования, предъявляемые к передатчикуПараметры передатчикаЕд. измеренияВеличинаРабочий диапазон частотМГц.27,41…27,86Вид модуляцииАМ-ДЕЛЬТА Нестабильность частоты-50·10-6Число каналовШт.40Мощность несущей , подводимая к антеннеВт.10Полоса частот модуляцииГц.300…2700Ширина полосы частот излучения на уровне -30дБкГц.9Напряжение питания – 220 В, 50 Гц.Диапазон рабочих температур – (+18 ...+30)°С.Исходя из требований нестабильности частоты 50·10-6, количества рабочих каналов в количестве 40 шт. можно сделать вывод о необходимости использования синтезатора частоты, так как перестройку частоты кварцевого генератора в диапазоне частот 27,41…27,86 МГц с шагом 75 кГц осуществить невозможно, а требование нестабильности частоты, возможно, осуществить только с помощью кварцевого генератора или синтезатора частот. Перестраиваемые генераторы на основе параметрической стабилизации могут обеспечить нестабильность частоты порядка 10-5…10-4. Таким образом, необходимость синтезатора частоты является объективной реальностью. Синтезировать частоту возможно несколькими методами. Возможен синтез с помощью петли фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), этот же синтез позволяет сформировать сетку частот с шагом 75 кГц. Амплитудную манипуляцию в этом случае,возможно, осуществить только в отдельном узле – амплитудном манипуляторе.Второй способ формирования сетки частот – прямой цифровой синтез (DDS) с помощью формирования кодовой комбинации частоты соответствующей частотному каналу. В этом случае потребуется генератор частотой в несколько раз превышающую частоту 27 МГц., в соответствии с теоремой Котельникова. Применение синтезатора DDS связано с использованием микропроцессора. Микропроцессор позволит выполнить функцию управления передающего устройства, осуществить функциональную диагностику путем считывания информации с датчиков функционального контроля (датчиков токов транзисторов, температуру корпуса транзисторов, датчика напряжения питания), включения и выключения передающего устройства. Тандем синтезатора DDS и микропроцессора позволяет программными методами осуществить дельта модуляцию, так как у синтезатора DDS заложена функция формирования различного вида модуляции, в том числе и амплитудно манипулированного сигнала. Это свойство позволяет отказаться от применения дельта преобразователя. Таким образом, применение тандема микропроцессора и DDS закладывает перспективу модернизации передающего устройства,и даже переформатирование вида модуляции, поскольку и формирование частотных каналов и вида модуляции осуществляется программными методами. В настоящей работе формирование дельта модуляции осуществлено традиционным способом с помощью дельта преобразователя построенного на аналогово-цифровом (АЦП), цифроаналоговом преобразователе (ЦАП), аналогового компаратора сравнивающего входной сигнал и сигнал «предсказателя» и формирование однобитового цифрового сигнала соответствующего разности входного сигнала и сигнала «предсказателя», а так же амплитудного манипулятора формирующего импульсный радиосигнал. Описанный тандем сформирован микросхемами AD9858 и ATMEGA2560. Вдельта преобразователе применены АЦП MAX1449, ЦАП AD9218 и компаратор AD8561.Входной сигнал должен быть нормализован (ограничен по спектру) от 300 Гц до 2700 Гц, что осуществляется полосовым фильтром, выполненным на операционных усилителях. Развязка между формирователем несущей частоты и импульсным манипулятором, а так же получения общего коэффициента усиления передающего устройства осуществлено с помощью внутрисогласованной ВЧ микросхемы MSA1105. Второй особенностью передающего устройства является применение в усилителе мощности полевых транзисторов. Последнее десятилетие смело можно назвать эпохой «смены поколений». Полевые транзисторы, обладающие неоспоримыми преимуществами перед биполярными транзисторами (это больший коэффициент усиления, высокая температурная стабильность, не требующая применения специальных мертермостабилизации, меньшая стоимость и более высокая надежность) вытесняют биполярные транзисторы практически из всех областей применения. В настоящем дипломном проекте применена пара полевых транзисторов с изолированным затвором VN88 в мостовой схеме сложения мощностей. В дипломном проекте осуществлен расчет отдельных узлов передающего устройства (дельта преобразователь, амплитудный манипулятор, выходной усилитель мощности, выходной фильтр). Результаты расчетов были подтверждены методом моделирования в программе Multisim -14, отличие расчетных величин и параметров полученных методом моделирования отличаются не более чем на 5%. В технико экономическом разделе дипломного проекта выполнен расчет себестоимости разработки и производства опытного образца, эксплуатационные расходы в первый год эксплуатации и затраты на возможный гарантийный ремонт в случае выхода из строя опытного образца. Рассчитанные параметры были соотнесены с действующим аналогом, после чего сделаны выводы о целесообразности внедрения в производство разработанного передающего устройства. Внедрение в производство разработанного передатчика сулит выгоду в экономии средств от эксплуатации.Рентабельность производства передающего устройства составила 8%. В разделе техники безопасности рассмотрены вопросы организации рабочих мест для производства передающего устройства, определено наиболее вредное производство – производство печатных плат входящих в состав передатчика и определены меры по снижению воздействия вредных факторов на человека. Резюмируя все выше сказанное, отмечаю передающее устройство разработано на самой современной элементной базе, в разработку заложена возможность модернизации передающего устройства, которая в будущем позволит снизить стоимость изделия, повысить надежность, т. е продлить конкурентоспособность изделия. В дипломном проекте использованы машинные методы проектирования и моделирования Multisim и AWR. Экономический раздел, и раздел охраны труда позволили взглянуть на проектируемое изделие с позиций конкуренции и конкурентных преимуществ. В заключение отметим о соответствии полученных параметров передающего устройства требованиям ТЗ.