5.4.2 Электромагнитное излучение
В соответствии с [14], пользователь персонального компьютера при работе с дисплеем подвергается воздействию низкоэнергетического рентгеновского и ультрафиолетового излучения, электромагнитному излучению, статического электричества, поэтому расстояние от одного дисплея до другого должно быть не менее 2,0 м в направлении тыла, а расстояние между боковыми поверхностями не менее 1,2 м. Экран видеомонитора должен находиться от глаз пользователя на расстоянии 600-700 мм, но не ближе 500 мм.
В помещении лаборатории расположение персональных компьютеров удовлетворяет вышеперечисленным требованиям.
5.4.3 Статическое электричество
Для предотвращения образования статического электричества и защиты от него в помещении необходимо использовать нейтрализаторы и увлажнители, а полы должны иметь антистатическое покрытие.
Защита от статического электричества должна проводиться в соответствии с санитарно-гигиеническими нормами допускаемой напряженности электростатического поля. Допускаемые уровни напряженности электростатических полей не должны превышать 20 кВ в течение 1 часа.
В данном разделе представлен материал на тему «Основные конструктивные методы защиты радиоэлектронной аппаратуры от воздействия сильных электромагнитных излучений.
Приступая к эксплуатации средств вычислительной техники пользователю желательно знать, какие нарушения работоспособного состояния полупроводниковых приборов и типовых схем могут возникнуть при воздействии различных видов ионизационного излучения, являются ли они временными (обратимыми) или постоянными (необратимыми).
В первом приближении эффекты от воздействия ионизационного излучения можно рассматривать независимо, тем более что в реальных условиях на схему сначала действует гамма-импульс, а затем с определенным временным сдвигом — нейтронный импульс.
Ионизация, обусловленная действием гамма импульса, оказывает влияние на работу, например, интегральной схемы благодаря одному из трех механизмов: возникновению фототоков, протекающих через обратносмещенные переходы, полному нарушению работы транзистора и ухудшению свойств поверхности.
Фототоки, протекающие в цепях, могут приводить к появлению сигнала помехи на выходе схемы длительностью от нескольких наносекунд до сотен миллисекунд в зависимости от времени восстановления элементов схем. Может также произойти полное нарушение работоспособности транзисторов, например, в ИС с изоляцией p—n-переходами из-за того, что переход между коллектором и подложкой во время действия гамма импульса становится проводящим. Полное нарушение работоспособности схемы может также возникнуть из-за того, что соответствующие элементы становятся проводящими и могут пропускать неограниченный ток через переходы в режиме насыщения. При этом могут возникнуть как вторичный пробой, так и выгорание металлизации или перегорание токопроводящих цепей.
Воздействие нейтронов, в свою очередь, также полностью нарушает работоспособность схем из-за недопустимой деградации параметров приборов, либо приводит к временным отказам, обусловленным ионизацией из-за действия нейтронов или отжига нестабильных структурных повреждений. Накопление поверхностного заряда или образование зарядов в окружающей атмосфере также приводит к деградированию параметров полупроводниковых приборов.
Каждый из типов аппаратуры требует конкретного комплекса мероприятий, сущность которых раскрыта ниже в изложении методов повышения и обеспечения стойкости РЭА к действию ЭМИ: конструкционных, схемотехнических, структурно-функциональных.
Рассмотрим подробнее конструкционные методы. Общий принцип конструкционных методов защиты от ЭМИ состоит в улучшении экранирования кабелей, аппаратуры, выбора наилучших схем заземления для каждого конкретного случая.
Экранирование является наиболее радикальным и, можно сказать, единственным эффективным способом защиты проводных линий. Оно позволяет одновременно решать следующие задачи: уменьшать опасные напряжения, наводимые в линиях под действием ЭМИ, а также уровни полей, проникающих в экранированные блоки по линиям связи. При использовании экранированных проводных линий следует учитывать, что эффективность экранирования в значительной степени зависит от места присоединения экранирующей оплетки к системе заземления объектов и качества этих соединений. Применение экранирующей оболочки, не соединенной с заземлением, не дает практически экранирующего эффекта. Это объясняется тем, что в данном случае в оболочке не возникают токи, поле которых могло бы уменьшить магнитную составляющую ЭМИ.
Помимо экранирования для уменьшения амплитуды напряжений, действующих в соединительных линиях в результате воздействия ЭМИ, следует выполнять эти связи с помощью симметричных линий. Симметрирование заключается в скручивании с определенным шагом проводов линии для выравнивания параметров каждого из них по отношению к земле. В этом случае напряжение, действующее на нагрузке, равно разности напряжений, наведенных ЭМИ в прямом и обратном проводах линии, и тем меньше, чем меньше отличаются полные сопротивления этих проводов относительно земли или экранной оболочки линии.
Значительное снижение влияния напряжений и токов, наводимых ЭМИ в соединительных линиях на элементы аппаратуры, достигается применением гальванического разделения внутренних и внешних линий связи. В качестве элементов гальванического разделения могут быть использованы трансформаторы, датчики Холла и т. д.
В настоящее время разработан ряд защитных устройств для защиты электроснабжения, управления и связи от наводок ЭМИ [11,12]. Однако эти защитные стройства имеют ограниченную пропускную способнность. При создании защитных устройств на токи до нескольких десятков килоампер, основанных на традиционных принципах работы, последние имеют большие габаритные размеры. В этих случаях особенно перспективны защитные устройства на базе сверхбыстродействующих взрывных коммутаторов [12].
Простым и эффективным способом этой экранировки является размещение всего электронного оборудования в металлической оболочке (экране). Правильно рассчитанная оболочка становится весьма эффективным экраном, защищающим от внешних генерируемых шумов и возмущений. Однако она не может снизить шумы, генерированные источниками, находящимися внутри металлической оболочки. Для снижения внутренних генерируемых возмущений могут быть применены различные заземляющие схемы. Если ввод в экранирующую оболочку выполнен неправильно, экранировка и заземление бесполезны. Таким образом, заземление, экранировку и прокладку кабелей рассматривают как различные аспекты одной и той же проблемы [15,16]
5.6 Вывод о безопасности и экологичности проекта
В соответствии с приведенными в нормативных документах требованиями к рабочему месту рассмотрим, в какой степени этим требованиям соответствует рабочее место, на котором производилась работа.
Требования электробезопасности в рабочем помещении полностью соблюдены.
Пожарная безопасность обеспечена наличием пожарной сигнализации и огнетушителями. Также из средств пожаротушения имеется по 2 гидранта на каждом этаже здания. На каждом этаже вывешен план эвакуации людей в случае пожара.
На рабочем месте шумы и вибрации практически отсутствуют. Рабочее помещени расположено окнами во двор, поэтому уличных шумов и вибраций нет. Шум и вибрация создаются только работающими ПЭВМ, но они создают максимальный уровень шума до 35 дБ (по техническому паспорту), что соответствует [13] (меньше 50 дБ).
Концентрация вредных веществ в воздухе рабочего помещения определяется лишь городским воздухом. Ежедневно проводится влажная уборка, так что содержание пыли также невелико.
Рабочее место по части требований к микроклимату и вентиляции оснащено кондиционером, который осуществляет поддержание таких параметров, как влажность и температура в установленных нормах.
Конструкция рабочего места и взаимное расположение всех его элементов (сиденье, органы управления, средства отображения информации) соответствуют антропометрическим, физиологическим и психологическим требованиям, а также характеру работу. Дисплей расположен так, что его верхний край находится на уровне глаз на расстоянии около 40 см, что укладывается в допустимые рамки от 28 до 60 см. Частота мерцания экрана fмер=100 Гц, что соответствует условия fмер>70 Гц.
Рабочее место расположено перпендикулярно оконныным проемам, что исключает прямую и отраженную блескость экрана от окон и приборов искусственного освещения, которыми являются лампы накаливания.
Интенсивность энергетических воздействий от ПЭВМ не превышает норм, допускаюдщзих работу в помещении в течение всего рабочего дня.
На основании ввышесказанного можно сделать вывод, что рабочее место удовлетворяет экологическим нормам и требованиям безопасности.
6. ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОЕКТА
Целью данного раздела является разработка смет и затрат на проектирование цифрового приёмника ВЧ-канала связи по ВЛ для аппаратуры релейной защиты и противоаварийной автоматики ПВЗУ-Е
Основными этапами разработки являются:
-Выбор функциональной схемы ПРМ
-Расчет разрядности АЦП и процессора
-Разработка платы и конструкции АКА ПРМ
-Возможности сопряжения основных узлов цифрового ПРМ с аналоговой частью ПВЗУ-Е