1000 В.

В проектируемой системе отсутствуют открытые токоведущие части. Поражение электрическим током возможно только в случае неисправности аппаратуры и питающих кабелей. Таким образом для защиты от поражения электрическим током предусмотрено:

Наличие заземления корпусов источников питания

Недоступность токоведущих частей.

Маркированные розетки и разъемы.

Предусмотрен аварийный рубильник для выключения электропитания.

Защита от перенапряжения.

9.1.4 Пожарная безопасность. Несовершенство конструкции и неправильность эксплуатации приборов и электрооборудования приводит к пожару или взрыву.

Согласно НПБ 105-95 помещения по пожаро– и взрывобезопасности подразделяются на пожароопасные и взрывоопасные. Согласно НПБ 105-95 электрические установки разделяют по пожароопасным ( П-I, П-II ) и взрывоопасным ( В-I и В-II ) зонам. Пожарные зоны подразделяются на четыре класса, а взрывоопасные на шесть классов. В соответствии с классом

пожаро- и взрывоопасных участков подбирается соответствующее электрооборудование.

Лаборатория, где установлен проектируемый микропроцессорный блок и другое электронное и измерительное оборудование, относится по пожаробезопасности и взрывобезопасности к категории Д, то есть является безопасным для жизнедеятельности человека. Опасность пожара и взрыва возникает только тогда, когда нарушаются определенные требования по пожаробезопасности и взрывобезопасности, составленные для данного типа исследовательских и научных лабораторий.

9.2 Повышение устойчивости микропроцессорного блока к поражающим

факторам

На микропроцессорный блок обработки информации с ЭГПП могут оказывать влияние различные факторы, которые могут ухудшить работу данного прибора или полностью вывести его из строя. Поэтому необходимо, прежде всего, рассмотреть основные поражающие факторы воздействия на промышленные объекты.

К ним относятся:

- ударная волна;

- световое излучение;

- проникающая радиация;

- электромагнитный импульс.

Действие поражающих факторов на людей и объекты (в частности, промышленные) происходит не одновременно и различается по длительности воздействия, характеру и масштабам поражения.

9.2.1 Ударная волна. Ударная волна распространяется в воздухе, в воде или в грунте, и ее скорость обычно в несколько раз превышает скорость звука.

Основными же параметрами ударной волны, характеризующими ее разрушающее и поражающее действие, считаются: избыточное давление во фронте ударной волны, давление скоростного напора, продолжительность действия волны (длительность фазы сжатия) и скорость продвижения фронта ударной волны. Действие ударной волны может привести к смещению оборудования или частичному и полному инерциальному разрушению оборудования.

Смещение оборудования. Для электронного оборудования, быстро обтекаемых ударной волной (электронные шкафы, тумбы, пульты, блоки) наибольшую опасность представляет скоростной напор воздуха, движущийся за фронтом ударной волны. Давление скоростного напора Р_ск зависит от избыточного давления Р_ф, которое определяется по формуле, кПа

---

(41)

При воздействии скоростного напора на объект возникает смещающая сила Р_см , которое может вызвать: смещение оборудования относительно основания (фундамента) или его отбрасывания; опрокидывание оборудования; ударные перегрузки, то есть мгновенное инерционное разрушение элементов оборудования.

Смещение оборудования, вызываемое действием ударной волны, может привести к слабым, а в ряде случаев и средним разрушениям. Степень разрушения оборудования резко повышается, если оно отбрасывается на какое-то расстояние, сопровождается ударами о другие предметы и вызывает дополнительные разрушения. Оборудование (электронные шкафы, тумбы, пульты, блоки) сдвинется со своего места, если смещающая сила Р_см будет превосходить силу трения F_тр и горизонтальную составляющую силу крепления Q_г.

При избыточном давлении ударной волны Р_ф > 30 кПа помещение, в котором используется микропроцессорный блок обработки информации, получит средние разрушения. Поэтому микропроцессорный блок также должен выдерживать избыточное давление не менее 30 кПа, чтобы, при необходимости, можно было возобновить работу системы, включающей микропроцессорный блок, после восстановления здания цеха. При этом давление скоростного напора Р_ск , должно быть не менее 3 кПа.

Определим предельное значение избыточного давления, не вызывающее смещение микропроцессорного блока относительно металлического основания 

Р_{ф lim см} .

Длина блока а = 0,150 м, ширина b = 0,110 м, высота h = 0,045 м, масса m = 0,850 кг.

Определяем предельное значение скоростного напора, не приводящее к смещению блока, по формуле

(42)

где f – коэффициент трения корпуса блока по металлу, f = 0,3;

g – ускорение свободного падения, м²/с.

С_х – коэффициент аэродинамического сопротивления. Для микропроцессорного блока в форме параллелепипеда С_х = 1,3 [ ].

Тогда

Па

По формуле (41) найдем Р_{ф lim см} 0,15 кПа.

Р_{ф lim см} 30 кПа, следовательно микропроцессорный блок нужно закрепить. Можно установить его на резиновое основание или прикрепить к блоку резиновые ножки. Так же можно закрепить болтами.

Найдем суммарное усилие болтов на срез. Чтобы блок не сдвинулся с места необходимо, чтобы выполнялось неравенство

Р_см mgh+ Q_г

Т.к. Р_см = С_хbhP_ск , получаем

С_хbhP_ск mgh+ Q_г ,

30,024  Q_г

Значит при усилии болтов Q_г > 38,5 Н блок не сдвинется с места после оказанного на него избыточного давления ударной волны в 30 кПа.

Инерциальное разрушение оборудования. Для оборудования, измерительных приборов и аппаратуры, имеющих чувствительные элементы, опасными будут большие ускорения, приобретаемые этими элементами при действии ударной волны.

Обладая определенной массой и упругостью (при установке их на амортизаторах), элементы прибора приобретают инерционные силы, которые могут привести к внутренним повреждениям схемы (отрыву припаянных элементов, разрыву соединительных проводов, разрушению хрупких элементов). Инерциальные разрушения могут приравниваться к сильной степени разрушений.

---

Для оценки устойчивости прибора к инерциальным разрушениям при действии избыточного давления и скоростного напора определяется избыточное лобовое сопротивление, Па

, (43)

где n – допустимая ударная перегрузка.

Для наземной аппаратуры n = 15 м/с².

Получаем

По графику [ ] находим избыточное давление Р_{ф lim инерц} = =13500 Па.

При Р_ф = 13,5 кПа блок получит средние разрушения от инерциальных нагрузок. Чтобы избежать разрушения необходимо установить на блок дополнительные амортизаторы (резиновые подкладки, пружины и другие).

9.2.2 Световое излучение. Поражающее действие светового излучения характеризуется световым импульсом, то есть отношением количества световой энергии к площади освещенной поверхности, расположенной перпендикулярно распространению световых лучей. Световой импульс зависит от мощности и вида взрыва, расстояния от центра взрыва и ослабления светового излучения в атмосфере, а также, от экранирующего действия дыма, пыли, растительности, неровности местности и так далее.

Для уменьшения вероятности возгорания прибора под воздействием светового импульса окрашено в светло-серые тона и корпус изготовлен из металла.

9.2.3 Радиация. Воздействие проникающей радиации на производственную деятельность предприятий проявляется главным образом через ее действие на людей, материалы и приборы, чувствительные к радиации.

Способность изделий выполнять свои функции и сохранять характеристики и параметры в пределах установленных норм во время и после воздействия ионизирующих излучений называется радиационной стойкостью.

Радиационная стойкость радиоэлементов колеблется в большом диапазоне потоков нейтронов и экспозиционных доз гамма-излучений.

Проходя через элементы радиоэлектронной аппаратуры, поток гамма квантов создает в них свободные носители электрических зарядов- электроны и ионы. В результате этого повышается проводимость материалов, увеличивается утечка тока и снижается сопротивление, в газоразрядных приборах уменьшается напряжение зажигания. Эти изменения существуют несколько секунд, вызывая временный отказ в работе аппаратуры. Но в ряде случаев они могут надолго вывести аппаратуру из строя (короткие замыкания, пробои и другие).

При облучении потоком нейтронов в радиодеталях происходят необратимые процессы, и аппаратура выходит из строя.

Под действием гамма излучения ухудшаются также диэлектрические свойства изоляционных материалов, возникают токи утечки.

Для стабильной работы системы необходимо чтобы выполнялось неравенство

К_з К_осл , (44)

где К_з – коэффициент защиты;

К_осл – коэффициент ослабления.

Коэффициент ослабления

где D_{ ожид} – ожидаемая доза гамма излучения, Р. D_{ ожид} =10⁶ Р;

D_эл – радиационная стойкость микросхем, как наиболее чувствительных к воздействию гамма излучения, Р. D_ = 10⁵ Р, [ ].

---

Значит, коэффициент защиты должен быть не менее 10.

Коэффициент защиты

К_з = К_сист К_экр, (45)

где К_сист – коэффициент защиты системы. Для здания цеха К_сист = 6, [ ];

К_экр – коэффициент защиты защитного экрана.

Отсюда

Найдем толщину защитного экрана,

,

где d – слой половинного ослабления. Выбираем экран из свинца: d = 2 см, [ ].

При наличии экрана из свинца толщиной 0,45 см система может подвергнутся воздействию проникающей радиации с экспозиционной дозой гамма излучения 10⁶ Р, без негативных последствий для работоспособности блока.

9.2.4 Электромагнитный импульс. Электромагнитный импульс (ЭМИ) способен мощные импульсы токов и напряжений в проводах и кабелях воздушных и подземных линий связи, сигнализации, управления, электропередачи, в антеннах радиостанций и тому подобное.

Особенностью ЭМИ как поражающего фактора является его способность распространять на десятки и сотни километров в окружающей среде и по различным коммуникациям (сетям электро- и водоснабжения, проводной связи). Поэтому ЭМИ может оказать воздействие там, где ударная волна, световое излучение и проникающая радиация теряют свое значение как поражающие факторы.

Одним из методов защиты радиоэлектронных систем от действия сильного электромагнитного излучения является применение металлических экранов. Они отражают электромагнитные волны и гасят высокочастотную энергию. Через систему заземления ток, наведенный ЭМИ, стекает в землю, не причинив вреда электронной аппаратуре, находящейся внутри шкафов или коробов.

Для защиты от ЭМИ широко используют разрядники, устанавливаемые на входы и выходы аппаратуры, в воздушные и подземные линии связи и электроснабжения. Основные функции защитного разрядника – разомкнуть линию или отвести энергию для предотвращения повреждения в защищаемом оборудовании.

Для радиоэлектронной аппаратуры, установленной в помещении и не имеющей антенных устройств, основную опасность представляет импульс, прошедший по цепи питания. Для защиты аппаратуры могут быть установлены плавкие предохранители и защитные входные приспособления, которые представляют собой различные релейные или электронные устройства, реагирующие на превышение тока ли напряжения в цепи. Наиболее эффективны указанные устройства с применением плавких предохранителей.

---

Смотрите также файлы

• Марина.doc

• Юля_П1.doc

• Описание конструкции разрабатываемого стенда.doc

• Юля_П1+.doc

• практика.doc