Исследования учащихся в учебном проекте Схемотехника аналоговых электронных устройств

Материал из ПскоВики — сайта педагогического сообщества Псковской области

Перейти к: навигация, поиск

Содержание

Тема

Усилитель высокой верности воспроизведения на лампах

Цель

Детальное изучение принципа действия ламповых усилителей, основных требований к звуковым усилителям, нормативной документации по их проектированию и методике в рамках учебной программы "Радиотехника-600".

Задачи

Проектирование устройства (усилителя) и непосредственное изготовление.

Введение

Новая концепция, благодаря которой стало возможно появление на европейском и американском рынках современных ламповых усилителей звуковой частоты (УЗЧ), ушедших, как ещё недавно казалось, навсегда в прошлое, сама по себе парадоксальна. Действительно, всё то, что прежде считалось второстепенным, несущественным, а то и вовсе не заслуживающим внимания, теперь стало не просто первостепенным, но и по существу определяющим; и наоборот, то, что прежде ставилось во главу угла при создании радиоаппаратуры (особенно бытовой), содержащей усилители звуковой частоты, теперь вообще отметается как третьестепенное, если не сказать вздорное. Для того, чтобы убедиться, что это действительно так, давайте освежим в памяти требования, предъявлявшиеся в своё время к низкочастотной части любых радиотехнических устройств. Первым, и самым главным из них, была экономичность. От усилителя требовалось минимально возможное потребление мощности от источника питания. В жертву этому приносилось многое: для оконечного каскада режим класса А расценивался чуть ли не как преступный, а классу АВ2 отдавалось предпочтение перед классом АВ1 всюду, где это позволял клирфактор. На втором месте стояли требования к массе и габаритным размерам основных узлов усилителя, в первую очередь выходных и переходных трансформаторов. За ними шли требования к максимальной технологичности производства, особенно намоточных узлов, и простоте монтажа. Число ламп и деталей в УЗЧ в идеале должно было стремиться к нулю, а о том, чтобы использовать детали с 5%-ным допуском, не могло быть и речи.

Сегодня единственным критерием жизнеспособности современного лампового усилителя является его качество. Всё остальное без сожаления приносится в угоду этому показателю. Такие понятия, как экономичность, масса, габаритные размеры, стоимость, сложность производства, признаются несущественными. Никакие технологические трудности не считаются трудностями. Повторяемость двух сошедших друг за другом с конвейера аппаратов объявляется необязательной, да и сам процесс конвейерной сборки ставится под сомнение. Об использовании деталей с 5%-ным допуском, как и прежде, не может быть и речи, но уже по другой причине: большинство резисторов должно быть с допуском не более 1%.

В выходном трансформаторе разброс числа витков первичных обмоток ограничивается половиной или даже четвертью витка, а о разбросе значений их индуктивностей запрещается даже говорить. Что касается размеров выходных трансформаторов, то приветствуется формула: «чем больше - тем лучше». Названия всех классов усиления, кроме А, вычёркиваются из лексикона конструкторов, даже если речь идёт об оконечных каскадах мощностью 50 или 100 Вт. Использование в усилителях полупроводниковых приборов объявляется нежелательным, при этом даже в выпрямителях лампам-кенотронам отдаётся предпочтение перед кремниевыми диодами. Последнее в виде исключения допускается использовать в выпрямителях цепей накала ламп. Каждый вновь изготовленный экземпляр усилителя подвергается индивидуальной регулировке и настройке наподобие хорошего концертного рояля, при этом индивидуальный поштучный подбор ламп считается само собой разумеющимся. При выборе типов ламп для оконечных каскадов считается нормальным остановиться на таких «доисторических» триодах прямого накала, как 2А3, если их параметры удовлетворяют требованиям конструктора. Из сказанного ясно, что говорить о таких понятиях, как экономичность или себестоимость подобных усилителей не имеет смысла. Действительно, даже относительно «средний» по параметрам 20-ваттный усилитель может потреблять от сети 120 – 150 Вт и стоить без акустической системы 1500 – 2000 долларов.

Так на кого же рассчитана такая аппаратура и зачем она нужна? В последние два – три года на западном и американском рынках бытовой радиоаппаратуры спрос на современные ламповые усилители (как самостоятельные изделия), не смотря на их баснословную стоимость, не удовлетворяется. Объясняется это не только модой, хотя и она играет не маловажную роль в создании «лампового бума», но и необычайно высокими качественными показателями современных ламповых усилителей (хотя и достигнутыми дорогой ценой), превосходящими при субъективных сравнениях транзисторную аппаратуру аналогичного класса.

Однако, принимая во внимание, «… что запад нам не указ…», вернёмся к российской действительности и посмотрим, какой смысл нам возвращаться к проблемам давно похороненным и хорошо забытым. Здесь целесообразно назвать несколько причин. Первая из них – необходимость привлечь внимание наших радиолюбителей к принципиально новым возможностям, открывающимся при использовании ламповых схем; вторая – это увлекательнейшие возможности для творчества и поиска новых, оригинальных схемных и структурных решений. И наконец, третье, едва ли не решающее соображение – возможность создать супермодный современный и действительно великолепный усилительно-акустический комплекс, который станет предметом гордости отечественной науки и техники.

Ход работы

Разработка структурной схемы

Предполагается, что проектируемый усилитель будет работать с магнитофонной приставкой «Вега МП-122С» и проигрывателем лазерных МР3 дисков. Входной сигнал от источника необходимо усилить. Для этого в каждом канале необходимо предусмотреть каскад предварительного усиления. Этот каскад и обеспечивает необходимую чувствительность входа усилителя.

В связи с тем, что при низких уровнях сигнала, заметно ухудшается частотная характеристика усилителя в области нижних частот, необходимо предусмотреть блок тонкомпенсации. Для удобства пользования следует блок тонкомпенсации выполнить в одном блоке с регулятором громкости, т.к. глубина тонкомпенсации должна уменьшаться с увеличением громкости. Это необходимо для корректной работы всех последующих каскадов усиления и акустических систем.

Для того, чтобы сформировать стандартные АЧХ («Джаз», «речь» и др.) и быстро включать нужную, необходимо предусмотреть коммутатор частотных характеристик (кланг-ругистр). Для того, чтобы качество звучания усилителя не зависело от акустики помещения, а также отражало характер субъективного восприятия разными слушателями, необходимо предусмотреть плавную регулировку тембра на протяжении всего частотного диапазона воспроизводимых усилителем частот.

Воспроизводимые с помощью проектируемого усилителя фонограммы не всегда могут отвечать высоким требованиям слушателей по своему качеству (к примеру, может быть плохо «прописана» одна из дорожек фонограммы и такая фонограмма по одному каналу будет воспроизводиться тише). Для того, чтобы исправить дефект записи фонограммы, или частично его компенсировать, необходимо предусмотреть регулировку стереобаланса и схему точной настройки стереолбаланса. Для того, чтобы на вход оконечного каскада обеспечить подачу сигнала одинаковой амплитуды и противоположной фазы необходимо предусмотреть в каждом канале фазоинверсный каскад. Сигнал, получаемый на выходе фазоинверсного каскада необходимо усилить как по напряжению, так и по току для того, чтобы на вход оконечного каскада был подведён сигнал, мощность которого обеспечила бы «раскачку» ламп оконечного каскада. Для этого необходимо предусмотреть драйверный каскад.

Оконечный каскад, (усилитель мощности) должен работать на акустическую систему Radiotehnika S-50. Согласование нагрузки с выходом оконечного каскада должно осуществляться с помощью выходного трансформатора. Для того, чтобы усилителем могли пользоваться в бытовых условиях (и люди без надлежащего образования) и оперативно реагировать на аварийные ситуации, можно предусмотреть блок индикации перегрузок по каналам. Для оперативного контроля режимов работы усилителя можно изготовить сервисный блок.

Для проектируемого усилителя необходим блок питания, который должен обеспечить анодные напряжения для выходного каскада, драйвера, фазоинвертора, каскада предварительного усиления. Отдельно необходимо подавать анодное напряжение для ламп точной настройки стереобаланса. При включении питания усилителя, анодные напряжения должны подаваться с задержкой до полного прогрева катодов ламп, поэтому необходимо предусмотреть реле, которое будет осуществлять задержку подачи напряжения.

Накал всех ламп необходимо осуществлять от отдельного трансформатора постоянным током. Таким образом, блок питания проектируемого усилителя будет содержать два трансформатора. Структурная схема проектируемого усилителя будет иметь вид: рис. 1.1, на котором приняты следующие обозначения: 1 - коммутатор входных сигналов; 2 - тонкомпенсированный регулятор громкости; 3-первый каскад предварительного усиления; 4 - коммутатор частотных характеристик (кланг-регистр); 5 - блок плавных регулировок тембра; 6- второй каскад предварительного усиления; 7-регулятор стереобаланса; 8 - схема точной установки стереобаланса; 9 - индикатор точной установки стереобаланса; 10 - фазоинвертор; 11,12 – предоконечный (драйверный) каскад; 13,14 – двухтактный оконечный каскад (пушпулл); 15 – выходной трансформатор; 16 – схема индикатора перегрузки усилителя; 17 – индикатор перегрузки; 18 –акустическая система; 19 – анодный выпрямитель 250. В; 20 – анодный выпрямитель 150. В; 21 – выпрямитель индикатора стереобаланса 250. В; 22 – релейный выпрямитель 27. В; 23, 24 – выпрямители схемы индикации перегрузки +12 и –12. В; 25-27 – выпрямители цепей накала 6,3. В; 28 – силовой трансформатор (анодный); 29 – силовой трансформатор (накальный).

Разработка электрической принципиальной схемы

На основании структурной схемы, разработана принципиальная схема проектируемого усилителя.

Выбор оконечных ламп. Оконечный усилитель

Нагрузка (акустическая система S-50) (поз. 18) подключена к оконечному каскаду через трансформатор, т.е. имеется в виду, что оконечный каскад будет двухтактным трансформаторным. Так как усилитель должен отдавать в нагрузку мощность 20 Вт, то имеет смысл применение выходных ламп 6П27С.

В связи с тем, что к усилителю предъявляются высокие требования в отношении линейности, оконечный каскад выполним по ультралинейной схеме, в которой экранирующая сетка соединена не с плюсом источника анодного питания, а подключена к отводу первичной обмотки выходного трансформатора. Такая схема является как бы промежуточной между пентодным и триодным включением лампы (где экранирующая сетка соединена с анодом).

При таком включении, лампа соединяет все достоинства оконечного пентода и оконечного триода: анодно-сеточная характеристика становится исключительно прямолинейной (отсюда и название режима – ультралинейный), что обеспечивает минимальные нелинейные искажения. При значительном размахе анодного тока, анодное напряжение изменяется в меньших пределах, а крутизна характеристики, входное сопротивление и коэффициент усиления лишь немного уступает классической пентодной схеме включения.

В сочетании с применением класса усиления А это позволяет на двух лампах типа 6П27С получить неискажённую (коэффициент нелинейных искажений менее 0,1%) выходную мощность 15-20 Вт в каждом канале фактически во всём диапазоне воспроизводимых частот. Отечественные выходные лучевые тетроды типа 6П27С ранее в бытовой радиоаппаратуре не применялись. Эта лампа разработана и выполнена как полный аналог немецкой лампы EL-34, которая, напротив, достаточно широко применялась на Западе. Лампа EL-34 имеет прекрасные характеристики, и отлично зарекомендовала себя именно в качестве оконечной при ультралинейной схеме включения. Она исключительно надёжна в эксплуатации, долговечна, не склонна к самовозбуждению на ультразвуковых частотах и практически не подвержена появлению термотока в цепи управляющей сетки.

Что же касается нашего отечественного аналога 6П27С, то в отношении него очень справедливо популярное сегодня изречение: «Хотели как лучше а получилось как всегда». Дело в том, что, не смотря на полную идентичность конструкций и одинаковость всех паспортных электрических данных, наша лампа по сравнению с EL-34 из-за специфики технологии отечественного лампового производства имеет ряд существенных недостатков. И в первую очередь – это повышенная критичность к режимам питания.

За этим стоит весьма прозаичная причина: при откачке воздуха из баллона лампы остаточный воздух в ней оказался сильно загрязнён цеховой пылью и, сажей и парами масла от вакуумного насоса. В результате, даже при малейшем перекале или перегреве (например, из-за неэффективного внешнего охлаждения), возникает термоток управляющей сетки, полностью нарушающий нормальный режим работы лампы.

С другой стороны, даже самый незначительный недокал приводит к совершенно недопустимому разрежению «электронного облака» вокруг катода и, как следствие - вырыванию активной массы с поверхности катода полем высокого анодного напряжения. Именно это последнее обстоятельство вынуждает ввести в усилитель релейное устройство, задерживающее подачу анодного напряжения на оконечные лампы до полного прогрева их катодов после включения. Накал этих ламп осуществляется постоянный током от отдельного источника питания напряжением 6,3 В. Так как в выходном каскаде используются лучевые тетроды, предусмотрено питание экранных и управляющих сеток. Смещение рабочих точек осуществляется цепью R26, R25, R24, R23. Сигнал подаётся на сетки ламп через разделительные конденсаторы С7 и С8. Нагрузкой оконечного каскада служит первичная обмотка выходного трансформатора.

Для обеспечения на входе оконечного каскада необходимой амплитуды и мощности входного сигнала, как уже упоминалось, предусмотрена схема на триоде 6С3П (драйвер). Напряжения смещения рабочих точек подаётся через резисторы R13, R14, R11, R12.

Наличие трёх каскадов в оконечном усилителе отнюдь не вызвано необходимостью получения достаточного усиления: в этом смысле предоконечный каскад (драйверный) можно безболезненно убрать. Введение драйвера, да ещё и выполненного на отдельных одиночных триодах 6С3П вместо одного сдвоенного триода 6Н1П или 6Н3П, продиктовано в первую очередь стремлением к унификации схемы. Дело в том, что если впоследствии потребуется увеличить мощность усилителя, применив в оконечном каскаде вместо лучевых тетродов 6П27С мощные триоды типов 6С6С или 6Н13С, то раскачка от фазоинвертора на лампе 6Н2П окажется недостаточной. В нашем же случае достаточно заменить драйверные триоды 6С3П на более мощные 6С19Пбез переделки схемы (не считая, разумеется, изменения распайки ламповых панелек).

Но даже в исходном варианте с лампами 6П27С наличие драйверного каскада благотворно сказывается на качестве усилителя, поскольку позволяет без потерь общего усиления охватить каждый каскад более глубокой отрицательной обратной связью.

Сигнал на вход драйверного каскада подаётся через разделительные конденсаторы С2 и С4 от фазоинверсного каскада, выполненного на двойном триоде 6Н2П по автобалансной схеме с общим катодом. Каждый из триодов по существу является дополнительным промежуточным усилителем. При этом левый (по схеме) триод просто усиливает напряжение сигнала, а правый переворачивает фазу сигнала на 180о и затем, усиливает его. Поскольку в этом случае сигнал фактически усиливается дважды, его необходимо уменьшить на величину, равную коэффициенту усиления одного триода. Эта задача решается путем включения дополнительного установочного потенциометра R8 в цепь сетки правого триода.

Резисторы автоматического смещения в катодах обеих ламп не шунтируются конденсаторами, создавая тем самым широкополосную частотно-независимую отрицательную обратную связь по току.

Предварительный усилитель

Проектируемый усилитель предусмотрен для работы с магнитофонной приставкой «Вега МП-122С», «Technix», проигрывателем лазерных МР3 дисков с регулируемым выходом. Номинальный уровень линейного сигнала от всех перечисленных источников составляет 100 мВ. Питание источников сигнала отдельное, корпуса отдельные. Диапазон воспроизводимых частот перечисленными источниками сигнала от 20 до 25000 Гц; отношение сигнал/шум от 65 до 80 дБ. Средняя глубина динамического диапазона всех источников сигнала в среднем 72-73 дБ. Источники сигнала должны работать на высокое входное сопротивление предварительного усилителя. При разработке предварительного усилителя будем учитывать хорошие параметры источников сигнала.

Предварительный усилитель имеет смысл собрать на двойном триоде 6Н1П по схеме с общим катодом и резистивной частотно-независимой нагрузкой. Фактического усиления даже одного каскада на самом деле более чем достаточно для обеспечения заданной чувствительности усилителя с входа (окаю 100 мВ). После первого каскада в схему включен блок регулировок тембра с глубиной регулировки ±14 дБ и «уравнивающими» делителями в кланг-регистре, что приводит к дополнительной двукратной потере сигнала. Помимо этого на входе усилителя применен тонкомпенсированный регулятор громкости, выполненный по нетрадиционной схеме, «съедающий» 6...12 дБ. В результате для компенсации всех перечисленных потерь приходится вводить второй каскад усиления напряжения. Оба каскада охвачены отрицательной обратной связью по току из-за наличия неблокированных резисторов R2 и R10 автоматического смещения в цепях катодов. Помимо этого второй каскад дополнительно включен в петлю отрицательной обратной связи по напряжению, охватывающей фазоинвертор, драйвер и оконечный каскад. Напряжение обратной связи для этой петли снимается со вторичной обмотки выходного трансформатора и подбирается в процессе регулировки усилителя потенциометром R35.

Силовой блок

В связи с тем, что все лампы проектируемого усилителя работают в режиме А и потребляют значительный анодный ток, то силовой блок имеет смысл выполнить на базе двух трансформаторов. Один трансформатор осуществляет питание анодных цепей ламп, второй – накал и работу реле задержки.

Первичные обмотки трансформаторов питаются от сети переменного тока 220 В 50Гц через включатель типа «тумблер» и два предохранителя FU3 и FU4. Для питания анодов используются три вторичных обмотки, в цепи которых включены выпрямители на кремниевых диодах КД204Д. Для защиты цепей питания анодов и ламп применены предохранители FU1 и FU2. Выпрямленное напряжение подаётся на фильтры, настроенные в резонанс на 100 Гц (удвоенная частота сети, т.к. используется мостовая схема выпрямителей).

Накал всех ламп, а также питание релейной схемы задержки осуществляется от второго трансформатора постоянный током. Напряжения вторичных обмоток в соответствии со схемой подаются на диодные мосты, отфильтровываются фильтрами С8-С12. Выпрямительные мосты 7 и 8 можно собрать на диодах КД105 т.к. от этих выпрямителей не требуется больших токов.

Разработка конструкции усилителя и технология изготовления печатной платы каскада предварительного усиления и намоточных узлов

Описание конструкции

Передняя панель изготовлена из листового алюминия, которая одновременно служит основой для блока оперативного управления (БОУ). На передней панели будут закреплены все потенциометры оперативных органов управления, все коммутационные переключатели, сетевые включатели, предохранители, индикаторы точной установки стереобаланса и перегрузки каналов. Внешний вид передней панели приведён на чертеже.

Всё, что расположено на этой панели внутри, целесообразно закрыть одной общей металлической крышкой-кожухом, что обеспечит хорошую экранировку. Передняя панель закреплена на трёх прочных скобах-салазках из дюралевого проката «уголка», образующих прочное основание для размещения и закрепления всех остальных блоков.

Следующий после БОУ блок – блок предварительных усилителей (БПУ), объединяет первые и вторые каскады обоих каналов, - выполнен на единой общей печатной плате, вид которой приведён на рисунке 3.1. Рядом с ним размещён блок точной настройки стереобаланса и индикации перегрузки каналов, блок с элементами схемы кланг-регистра (т.к. многие элементы этой схемы уже установлены на передней панели). Эти три блока образуют «второй ряд» после БОУ.

Третий ряд образуют два полностью идентичных блока оконечных усилителей, выполненные раздельно и включающие лампы фазоинвертора, драйверного и оконечного каскада, а также выходной трансформатор. Для выходных трансформаторов предусмотрено подвижное крепление, которое позволяет поворачивать трансформаторы относительно друг друга так, чтобы они не «мешали» своими полями друг другу и другим цепям, не создавали неконтролируемых положительных и отрицательных обратных связей.

Четвёртый ряд образуют два блока питания, один из которых анодный, другой – накальный. Каждый из них имеет свой силовой трансформатор, диодные мосты, дроссели и конденсаторы фильтров. Силовые трансформаторы, дроссели фильтров также имеют подвижные крепления, которые наглухо прикручиваются при регулировке и настройке усилителя.

Такой вариант компоновки удовлетворяет удовлетворяет ряду условий, обязательных для мощных ламповых УЗЧ: вся конструкция симметрична по массе, обеспечивает удобное оперативное управление, межблочные соединения оказываются кратчайшими и совпадают с маршрутом прохождения сигнала, обеспечивается преемлемая схема конвекционного охлаждения и равномерного распределения тепла внутри корпуса, паразитные связи и наводки сведены к разумному минимуму. Предварительный усилитель выполнен на печатной плате, что обеспечивает наименьшие помехи шумы. Оконечный усилитель и блок питания выполнены непосредственно на шасси. Печатные платы не применены.

Выходные и силовые трансформаторы, а также дроссели фильтра тщательно экранированы стальными корпусами-экранами. Дроссели (колебательные системы) настроены в резонанс на 100 Гц (удвоенная частота сети.

Лампы предварительного, фазоинверсного и драйверного каскада закрыта стальными (неприменимы алюминиевые) цилиндрами-экранами. Соединения всех блоков осуществляется экранированными проводами. Отдельные провода, особенно на входе усилителя, имеют двойную экранировку. Корпус усилителя выполнен из прочной стали. По всей верхней панели и поддону корпус имеет перфорацию, достаточную для хорошей конвекции.

В связи с тем, что проектируемый усилитель не является переносным прибором, корпус не имеет ручек. Но, усилитель комплектуется прочным чемоданом с надёжными замками и ручками, обеспечивающим безопасность усилителя при перевозках, в том числе и авиатранспортом. При перевозке усилителей, не рекомендуется применять аппаратуру контроля на основе рентгеновских лучей. Поэтому стенки чемодана содержат экранирующие пластины, не пропускающие грубые излучения.

Блок регулировок тембра и кланг-регистр. Схема регулировки тембра в описываемом усилителе состоит из четырех плавных регуляторов и четырех позиционного коммутатора - кланг-регистра, формирующего четыре фиксированные частотные характеристики УЗЧ. Обе части схемы конструктивно объединены в общий блок, тщательно экранированный и соединяющийся с предварительным усилителем помехозащищенными проводами.

Для более гибкой регулировки и расширения возможности выбора оптимальной формы сквозной амплитудно-частотной характеристики усилителя весь рабочий диапазон от 20 Гц до 30 кГц разделен на четыре области, в пределах которых регулировка тембра осуществляется отдельным потенциометром. Первый участок охватывает частоты 20.,.100 Гц, второй - 100 Гц...1 кГц, третий - 1 ...8 кГц и четвертый - 8...20 кГц. В пределах своей области регуляторы изменяют уровень сигнала на ±10...14 дБ. При среднем положении всех регуляторов общая частотная характеристика усилителя относительно линейна во всем рабочем диапазоне.

Для повышения комфортности пользования усилителем в нем помимо плавных регуляторов тембра имеется кланг-регистр, позволяющий устанавливать заранее сформированные частотные характеристики простым нажатием на одну из четырех клавиш переключателя. Характеристики заранее сформированы таким образом, что соответствуют наиболее типичным формам звуковых программ. Эти характеристики весьма условно и произвольно названы «Речь», «Концерт», «Джаз» и «Интим». Они показаны на рисунке. соответствующие им принципиальные схемы, схема плавных регулировок тембра также показаны на рисунке.

При нажатии любой из четырёх клавиш все четыре плавных регулятора тембра отключаются, а при нажатии пятой кнопки «Тембр плавно» – включаются. Никаких электрических хитростей и особенностей эта схема не содержит, но конструктивное исполнение заслуживает самого тщательного анализа. Это связано с тем, что от правильности и грамотности этого исполнения зависит уровень интермодуляционных искажений и минимально достижимый уровень собственного фона и наводок, а следовательно, и реальный динамический диапазон всего усилителя, являющийся одним из важнейших его параметров. Блок регулировки громкости. Возможно, этот участок схемы не следовало называть отдельным блоком, но делается это потому, что регулятор громкости в нашем усилителе помещён в отдельную металлическую коробку-экран., внутри которого находится сдвоенный потенциометр и небольшая печатная плата с элементами схемы тонкомпенсации для обоих каналов.

Экранировать регулятор приходится по двум причинам: для снижения наводок на входную цепь первой лампы и для устранения паразитных обратных связей между ним и расположенными рядом регуляторами тембра, входящими электрически в состав следующего каскада, где уровень сигнала превышает входной на величину усиления первого каскада, т.е. в несколько десятков раз. В качестве регулятора громкости приведён сдвоенный потенциометр 2х1МОм с кривой В, имеющий общую ось управления. Поскольку он включён во входную цепь первой лампы, особенно существенной становится надёжность электрического контакта между токопроводящей «подковой» и токосъёмником. В случае ненадёжного контакта при регулировке громкости неизбежно возникновение шорохов и тресков, поэтому перед установкой регулятора его в обязательном порядке нужно разобрать, промыть и смазать вазелином.

Что касается печатной платы с элементами схемы тонкомпенсации, то она закрепляется непосредственно на выводах потенциометров с помощью восьми толстых отрезков одножильного провода, предварительно припаянных к выводам потенциометров и пропущенных в восемь отверстий на плате.

Технология изготовления печатной платы

От качества печатной платы во многом зависит работа конструируемого устройства. При изготовлении печатной платы необходимо воспользоваться её рисунком или фотопозитивом. На пластину из фольгированного гетинакса или текстолита необходимых размеров (предварительно очищенную и обезжиренную), переводят рисунок печатной платы доступным способом (в заводских условиях наиболее приемлем фотохимический способ). После того, как рисунок будет нанесён, удаляют лишнюю краску или не засвеченный и не закреплённый фоторезистивный слой, после чего плата готова к травлению.

Печатную плату протравливают в водном растворе хлорного железа. В результате химической реакции между хлорным железом и медью, происходит растворение медной фольги. Растворению фольги на участках, являющихся соединительными дорожками, препятствует фоторезистивный слой, либо слой краски (при изготовлении платы вручную, как и многих других узлов и агрегатов проектируемого усилителя).

Водный раствор, используемый для травления, наливают в специальные сосуды, куда опускают подготовленные платы. При травлении платы необходимо проконтролировать, чтобы под ней не оставалось мелких пузырьков воздуха, так как они способны помешать травлению (в местах присутствия пузырьков воздуха травления не происходит).

Время травления определяется концентрацией раствора и его температурой: в тёплом и более концентрированном растворе травление происходит быстрее. Периодически платы следует вынимать из сосуда для контроля хода травления (если сосуд не позволяет осуществлять оперативный контроль), не передерживая платы в растворе. Отработанный раствор хлорного железа в целях экономии можно восстановить, если засыпать в него отходы железа, железной стружки.

После травления, плату необходимо тщательно промыть в чистой, проточной воде, просушить в камере тепла и затем, ацетоном или бензином Нефрас С-2-(80/120) «Галоша» удалить с неё фоторезистивный слой или слой краски, затем проверить, нет ли в соединительных дорожках обрывов (обрывы могут появиться при некачественном нанесении краски или фоторезистивного слоя, при плохом закреплении, что создаёт возможность проникновения хлорного железа под краску или слой). При наличии обрывов концы дорожек следует надёжно соединить пайкой.

Следующим шагом при изготовлении печатной платы следует наметить места, где будут высверлены отверстия под детали и для крепления платы. Высверлить отверстия в намеченных местах сверлом диаметром 0,5 … 0,7 мм. Перед началом монтажа деталей на плату, следует залудить места паек.

Описание намоточных узлов

1. Выходной трансформатор. Магнитопровод Ш-образный, броневой, типоразмера УШ-32, толщина пакета 40 мм, сечение 12,8 см2, размер окна (без учёта толщины его стенок) 32х80 мм. Полезное сечение, используемое для размещения обмоток, не менее 21 см2, рабочая ширина одного слоя намотки не менее 76 мм.

Каждая половина первичной обмотки содержит по 1200 витков провода ПЭВ диаметром 0,44 мм. Отвод для подключения экранирующей сетки делают от 500-го витка, однако, рекомендуется сделать несколько отводов: от 500-, 600- и 700-го витков с тем, чтобы иметь возможность подобрать в процессе регулировки усилителя единственный и оптимальный режим работы оконечного каскада по соотношению:

Рмакс. неискаж / КНИ [ % ] .

При намотке используется каркас с двумя секциями (перегородка посередине). Намотка осуществляется рядовая, плотная. В одном слое намотки помещается 75 витков первичной обмотки, а вся обмотка потребует 16 рядов и займёт с учётом толщины и числа изоляционных прокладок чуть меньше половины общего сечения окна каркаса. В оставшейся части окна размещается вторичная обмотка (по одной половине на каждой секции). Между первичной и вторичной обмотками необходимо уложить два-три слоя толстой кабельной бумаги. Вторичная обмотка содержит 120 витков провода ПЭВ диаметром 1,0 мм и разбита на восемь секций. В каждой половинке окна наматывается четыре секции по 15 витков (всего по 60 витков).

2. Силовой трансформатор. Из таблиц видно, что сумма мощностей, потребляемых накальными цепями всех ламп, составляет 120 Вт, а сумма мощностей, снимаемых со всех остальных обмоток, - 140 Вт. Это позволяет применить два одинаковых трансформатора, с одинаковыми магнитпроводами , одинаковыми сетевыми обмотками, одинаковым для обоих трансформаторов основным расчётным показателем – числом витков на 1 В, различающихся только данными вторичных обмоток. Такой подход в значительной мере упростит процесс изготовления трансформаторов и поможет обеспечить симметрию всей конструкции.

В качестве основы для обоих трансформаторов используется магнитопровод типа Ш25х32.

Мероприятия по безопасности жизнедеятельности

Качественная характеристика опасностей при изготовлении, сборке и настройке усилителя. Условия безопасности

При изготовлении узлов и блоков усилителя имеют место следующие опасности:

№ п/п Перечень возможных опасностей Условия безопасности
1. Физические травмы при работе со станками, прессами, штампами. Соблюдение требований при работе с оборудованием. Наличие средств защиты.
2. Электротравмы при работе со станками, прессами, штампами.Возникновение пожара из-за неправильной эксплуатации оборудования. Соблюдение требований электро-пожаробезопасности при работе с оборудованием. Наличие средств защиты, пожаротушения, сигнализации.
3. Физические травмы при работе с колющим и режущим инструментом, так как многие виды работ выполняются вручную. Соблюдение элементарных требований безопасности при работе с ручным инструментом. Исправность инструмента.
4. Ожоги и поражение электрическим током при неправильном обращении с нагревательными приборами (в том числе и с паяльниками). Питание электропаяльников в данном случае следует осуществлять от трансформатора с гальванической развязкой от сети, напряжением 36 В. Рабочие места следует оборудовать специальными держателями для паяльников.
5. Отравление химическими веществами при изготовлении печатных плат. Строгое соблюдение правил безопасности при травлении печатных плат.

Сборка усилителя осуществляется вручную, при помощи ручных инструментов (ключей, отвёрток, паяльника).

При сборке усилителя имеют место следующие опасности:

№ п/п Перечень возможных опасностей Условия безопасности
1. Физические травмы при работе с ручным инструментом. Соблюдение элементарных требований безопасности при работе с ручным инструментом. Исправность инструмента.
2. Ожоги при неправильной эксплуатации паяльников. Возникновение пожара. Соблюдение требований безопасности при работе с паяльниками. Наличие средств пожаротушения.

Настройка усилителя осуществляется вручную, при помощи высокоточных измерительных приборов. При настройке усилителя имеют место следующие опасности:

№ п/п Перечень возможных опасностей Условия безопасности
1. Поражение электрическим током. Исключение двухполюсного прикосновения; Заземление; Исправность инструмента; Средства защиты.
2. Возникновение пожара. Средства пожаротушения; Бдительность при испытании и налаживании.
3. Физические травмы при взрыве конденсаторов. При настройке необходимо располагать прибор так, чтобы взорвавшиеся конденсаторы не могли причинить вреда регулировщику.

Рекомендации по электрозащите

К защитным средствам от прикосновений к токоведущим частям электроустановок относятся: изоляция, ограждение, блокировка, электрозащитные средства, сигнализация и плакаты. Изоляция проводов характеризуется ее сопротивлением. Высокое сопротивление изоляции проводов от земли и корпусов электроустановок создает безопасные условия для обслуживающего персонала. Во время работы электроустановок состояние электрической изоляции ухудшается за счет нагревания, механических повреждений, влияния климатических условий и окружающей производственной среды: химически активных веществ и кислот, температуры, давления, большой влажности (выше 80%) и чрезмерной сухости. Состояние изоляции характеризуется сопротивлением току утечки. Согласно ПУЭ сопротивление изоляции в электроустановках напряжением до 1000 В должно быть не менее 0,5 МОм. Регулярный контроль состояния изоляции является одной из основных мер защиты обслуживающего персонала от поражения электрическим током.

Контроль изоляции производится периодически мегомметром и постоянно с применением прибора контроля изоляции (ПКИ). Ограждения применяются сплошные и сетчатые. Они должны быть огнестойкими. Сплошные ограждения (кожухи и крышки) и сетчатые применяются в электроустановках напряжением до 1000В и выше 1000 В. В электроустановках напряжением выше 1000 В должны соблюдаться допустимые расстояния от токоведущих частей до ограждений, которые нормируются ПУЭ. Блокировка применяется в электроустановках напряжением выше 250 В, в которых часто производятся работы на ограждаемых токоведущих частях. Она снимает напряжение с токоведущих частей электроустановок при проникновении к ним без снятия напряжения. По принципу действия блокировки делят на механические, электрические и электромагнитные.

К электрозащитным средствам относятся:

1) изолирующие средства (оперативные изолирующие штанги и клеши, диэлектрические резиновые перчатки, рукавицы, боты, галоши, коврики и дорожки, а также изолирующие подставки);

2) переносные указатели напряжения и токоизмерительные клещи. Изолирующие защитные средства делятся на основные и дополнительные.

Основными называются такие средства, изоляция которых надежно выдерживает рабочее напряжение электроустановки. При использовании этих средств допускается прикосновение к токоведущим частям, находящимся под напряжением.

К основным изолирующим защитным средствам относятся: в электроустановках напряжением выше 1000 В изолирующие штанги, клещи, лестницы, площадки; в электроустановках напряжением до 1000В диэлектрические перчатки инструмент с изолирующими рукоятками.

Дополнительными называются такие изолирующие защитные средства, которые сами по себе не могут обеспечить безопасность от поражения током. 0ни являются дополнительной мерой защиты к основным защитным средствам.

К дополнительным в электроустановках напряжением выше 1000 В относятся диэлектрические перчатки, рукавицы, галоши, боты, коврики, дорожки и изолирующие подставки; до 1000 В — диэлектрические галоши, коврики и подставки. Изолирующие электрозащитные средства должны проходить соответствующие испытания на электрическую и механическую прочность. Сигнализация привлекает внимание работающих и предупреждает их неправильное действие при обслуживании электроустановок. Она осуществляется при помощи ламп накаливания или неоновых ламп. Плакаты также имеют важное значение в обеспечении электробезопасности. Они разделяются на виды: запрещающие, предостерегающие, напоминающие, разрешающие.

Рекомендации по электрозащите при сборке, монтаже и настройке прибора

1. Сборку и монтаж прибора следует производить, предварительно обесточив все схемы и узлы агрегата.

2. Паяльные работы следует производить только исправными и надёжно заземлёнными приборами.

3. При изготовлении отдельных деталей и узлов агрегата с помощью станков следует соблюдать требования безопасности при эксплуатации соответствующих станков и приборов.

4. Настройку, монтаж агрегата следует производить на сухой, чистой, диэлектрической поверхности. (Пол цеха лучше всего выполнять из диэлектрических материалов).

5. Следует принять во внимание, что в отдельных узлах некоторые конденсаторы имеют незаземлённый отрицательный вывод, который обычно соединён с корпусом конденсатора. В этих случаях корпус такого конденсатора должен быть надёжно изолирован от корпуса усилителя, что бы полностью исключить возможность случайного замыкания или поражения током высокого напряжения.

6. Первое включение агрегата следует осуществлять от автотрансформатора, предварительно установив питающее напряжение на минимум, затем повышать его до рабочего значения (при условии нормального запуска агрегата). Желательно, чтобы автотрансформатор имел гальваническую развязку от сети.

7. К регулировке агрегата допускаются специалисты, прошедшие инструктаж по электро-пожаробезопасности, не имеющие противопоказаний по состоянию здоровья.

8. Перед началом регулировки, усилитель следует установить так, чтобы электролитические конденсаторы агрегата не могли причинить вред здоровью регулировщика при случайном взрыве.

9. При регулировке агрегата следует исключить возможность двухполюсного прикосновения к токоведущим частям агрегата. (Заземления регулировщика).

10. Перед регулировкой агрегата регулировщик обязан убедиться в исправности всех приборов (правильности подключения сигнальных и корпусных проводов, заземления) и инструментов (инструмент должен позволять работать под напряжением до 1000 В). Все приборы и инструмент должны быть испытаны. Сопротивление заземления не должно превышать 4 Ом.

11. Во время регулировки необходимо иметь в виду, что в агрегате имеется опасное для жизни напряжение, превышающее сетевое в несколько раз.

12. Все подключения и отключения приборов следует производить при полностью обесточенном агрегате.

13. На протяжении всего цикла производства следует категорически запретить вход в цех посторонних лиц и лиц, не имеющих допуска к работе с напряжением до 1000 В.

Рекомендации по электрозащите при эксплуатации усилителя

1. К эксплуатации усилителя допускаются лица, достигшие 18-летнего возраста, не имеющие противопоказаний по состоянию здоровья.

2. Перед началом эксплуатации усилитель следует установить на прочную горизонтальную поверхность, в месте хорошо доступном для управления работой агрегата. Надёжно соединить клемму заземления на усилителе с шиной заземления многожильным медным проводом, сечением не менее 1,5 мм2. Эксплуатация усилителя без заземления не допускается.

3. Перед началом эксплуатации усилителя следует внимательно ознакомиться с требованиями руководства по эксплуатации.

4. Питание усилителя осуществлять только от однофазной сети переменного тока с глухозаземлённой нейтралью напряжением 220 В ±10%

5. При подключённом усилителе к сети категорически запрещается снимать кожух.

6. Запрещается закрывать вентиляционные отверстия.

7. Все подключения к прибору и отключения от прибора производить только при полностью обесточенном усилителе.

8. При подключении агрегатов следует строго соблюдать правильность подключения сигнальных и корпусных проводов.

9. Запрещается оставлять включённый усилитель без контроля на длительное время.

Противопожарные мероприятия

Категории помещений по взрыво-пожароопасности

Производственные помещения, в которых производится покраска деталей, обработка пластмасс и резиновых деталей усилителя следует отнести к категории В. Производственные помещения, в которых осуществляется обработка и изготовление металлических, керамических деталей усилителя следует отнести к категории Г. Производственные помещения, в которых производится сборка усилителей, регулировка следует отнести к категории Д.

Возникновение пожаров в зданиях и сооружениях, особенности распространения огня в них зависит от того, из каких материалов (конструкций), они выполнены каковы размеры здании и их расположение. Способность строительных материалов и конструкций воспламеняться, гореть или тлеть под воздействием огня или высокой температуры называется возгораемостью. По степени возгораемости строительные материалы и конструкции разделяются на три группы:

1. Несгораемые — под действие источника возгорания (огня, высокой температуры) не воспламеняются, не тлеют и не обугливаются. К ним относятся бетон, железобетон, кирпич и др.

2. Трудносгораемые — под действием источника возгорания трудно воспламеняются, тлеют или обугливаются и продолжают гореть или тлеть лишь при наличии источника возгорания. После удаления источника огня горение и тление прекращаются, К ним относятся: гипсовые и бетонные изделия с органическими заполнителями; древесина, пропитанная огнестойкими составами и др.

3. Сгораемые — под воздействием источника возгорания воспламеняются и продолжают гореть или тлеть после удаления источника возгорания. К ним относятся: лесоматериалы, битум, рубероид и многие пластические материалы. Возгораемость строительных конструкций определяется, как правило, возгораемостью материалов. Однако в ряде случаев возгораемость конструкций оказывается меньшей, чем возгораемость входящих в ее состав материалов. Способность конструкций сопротивляться воздействию пожара во времени при сохранении своих эксплуатационных свойств называется огнестойкостью. Огнестойкость конструкций характеризуется пределом огнестойкости, представляющим собой время, по истечении которого конструкция теряет несущую или ограждающую способность при пожаре. По огнестойкости здания делятся на пять степеней, с возрастанием степени огнестойкости уменьшается предел огнестойкости. Например, в зданиях I и II степени все конструкции (стены, перекрытия, покрытия, перегородки) выполняют из несгораемых материалов с пределами огнестойкости от 0,25 до 4 ч. В зданиях III степени стены выполняют из несгораемых материалов, перекрытия и перегородки — из трудносгораемых, а совмещенные покрытия — из сгораемых материалов.

Средства пожарной сигнализации и тушения

На предприятиях широко применяется противопожарное водоснабжение. Противопожарное водоснабжение — это комплекс устройств для подачи воды к месту пожара. Противопожарный водопровод рассчитывают на подачу необходимого для тушения пожара количества воды (по нормам) под соответствующим напором в течение не менее 3 ч. На наружной водопроводной сети на расстоянии 5 м от зданий вдоль дорог через каждые 100 м устанавливают краны — гидранты, к которым при пожаре присоединяют гибкие рукава с пожарными стволами.

Внутренний пожарный водопровод питается от сети наружного. Внутренние пожарные краны (ПК) установлены в шкафах или нишах с остеклованиой дверцей на площадках лестничных клеток, в коридорах на высоте 1,35 м от пола. Число кранов определяется из расчета взаимного перекрытия струи из рукавов длиной 10 м.

Пожарные краны оборудованы пожарными рукавами длиной 10—20 м, пожарным стволом и быстросмыкающимися устройствами для присоединения рукавов. Для автоматического тушения пожаров водой используют спринклерное оборудование, которое состоит из сети монтируемых под перекрытием водопроводных труб с ввинченными в них спринклерными головками.

Для тушения пожара применяются ручные огнетушителя и переносные установки и приспособления. К ручным огнетушителям относятся пенные, углекнслотные, углокислотно-бромэтиловые и порошковые. Пенные огнетушители широко используются для тушения начавшихся пожаров. Они обладают следующими достоинствами: наличием заряда огнегасительного вещества, всегда готового к действию; простотой, легкостью и быстротой приведения огнетушителя в действие силами одного человека; выбрасыванием заряда огнегасительной жидкости в виде струи, что обеспечивает эффективность ее использования. Заряд пенного огнетушителя состоит из двух частей: кислотной и щелочной. На предприятиях радио- и электронной промышленности широко применяется пенный огнетушитель типа ОХП-10. Продолжительность действия этого огнетушителя до 65 с, дальность струи до 8 м. масса около 14,5 кг.

Огнетушитель ОХП-10 приводят в действие поворотом рукоятки снизу вверх до отказа, при этом открывается пробка колбы, а затем переворачивают огнетушитель головкой вниз, кислота выливается в баллон и происходит химическая реакция. Образующийся углекислый газ в результате реакции вызывает интенсивное вспенивание жидкости и создает в баллоне давление 882,6—1176 кПа, жидкость в виде струи пены выбрасывается из баллона через спрыск. Струю пены направляют в очаг пожара. Кроме огнетушителей применяют стационарные и передвижные пеногенераторы, которые позволяют непрерывно получать химическую пену.

Пеногенераторы типов ПГМ-50, ПГМ-100 применяются для тушения пожаров ЛВЖ, ГЖ и др. Также для тушения ЛВХ и ГЖ и твердых горючих материалов применяются воздушно-пенные огнетушители. Ручные огнетушители высокократной пены типов ОВП-5 и ОВП-10 заряжаются 5%-ным водным раствором пенообразователя ПО-1. При приведении в действие огнетушителей сжатая двуокись углерода выбрасывает раствор пенообразователя через пенный насадок, образуя струю высокократной пены. Продолжительность действия таких огнетушителей около 20 с, а дальность пенной струи 4,5 м. Кроме ручных воздушно-пенных огнетушителей применяются переносные приборы и автоматические установки для тушения пожаров.

Химические пенные и воздушно-пенные огнетушители и установки нельзя применять для тушения электроустановок, находящихся под напряжением, а также веществ, воспламеняющихся при соприкосновении с водой.

Углекислотные огнетушители предназначены для тушения электроустановок, находящихся под напряжением, и других горючих веществ и материалов. К ручным углекислотным огнетушителям относятся огнетушители типов ОУ-2, ОУ-5, ОУ-8. Цифры указывают емкость баллона.

Для приведения углекислотного огнетушителя в действие необходимо расположить его около очага пожара, повернуть раструб снегообразователь в направлении огня, открыть поворотом маховичка вентиль, направив углекислоту в очаг горения. После ликвидации пожара вентиль огнетушителя следует перекрыть и помещение проветрить.

Кроме ручных углекислотных огнетушителей применяются передвижные огнетушители типов УГ-1М, УП-2М, а также стационарные углекислотные установки. Углекислотно-бромэтиловые огнетушители используются для тушения горящих твердых и жидких материалов, а также электроустановок, находящихся под напряжением. Порошковые огнетушители предназначены для тушения небольших очагов загораний щелочных металлов, кремнийорганических соединений.

Масса заряженного огнетушителя ОПС-10 около 18 кг, высота 1 м. Рабочее давление в корпусе 784,5 кПа; начальное давление в газовом баллончике 14 710 кПа. Порошок из корпуса огнетушителя через сифонную трубку выталкивается сжатым инертным газом, который давит на массу порошка сверху, проходит через его толщу и вместе с порошком выходит наружу. Весь запас порошка выбрасывается за 30 с. Пожарная сигнализация. Возможность быстрой ликвидации пожара во многом зависит от своевременного извещения о пожаре. Распространённым средством извещения является телефонная сеть. Наиболее быстрым и надежным видом пожарной связи и сигнализации является электрическая система, которая состоит из четырех основных частей: приборов-извещателей, которые устанавливаются на рабочих объектах и приводятся в действие вручную или автоматически; приемной станции, принимающей сигналы от извещателей и передающей их в помещения пожарных команд; системы проводов, соединяющих приборы-извещатели с приемной станцией; аккумуляторных батарей для электропитания системы.

Электрическая пожарная сигнализация в зависимости от схемы соединения с приемной станцией подразделяются на лучевую и кольцевую. При лучевой схеме от приемной станции к каждому извещателю делается отдельная проводка, называемая лучом. Луч состоит из двух самостоятельных проводов — прямого и обратного.

При кольцевой (шлейфной) схеме все извещатели устанавливаются последовательно на один общий провод, оба конца которого введены в приемный аппарат. На крупных предприятиях в приемную станцию обычно включается несколько самостоятельных шлейфов (проводов), а на один шлейф может быть включено до 50 извещателей.

Извещатели могут быть ручные и автоматические. Ручные извещатели выполняются в виде кнопок и устанавливаются в коридорах и на лестничных площадках. Автоматические пожарные извещатели в зависимости от импульса срабатывания подразделяют на дымовые, тепловые и световые.

Дымовой извещатель реагирует на появление дыма, тепловой на повышение температуры воздуха в помещении и световой—на излучение открытого пламени. Тепловые автоматические извещатели по типу применяемого чувствительного элемента делятся на биметаллические, термопарные и полупроводниковые. Применяются комбинированные автоматические извещатели, реагирующие на тепло и дым. Находят применение ультразвуковые извещатели, реагирующие на изменение ультразвукового поля при загорании.

Автоматические пожарные извещатели характеризуются чувствительностью, инерционностью, зоной действия.

Организационно-экономическая разработка

Необходимость и целесообразность разработки. Обзор существующих методов и устройств. Выбор аналога для сравнения

Данные вопросы подробно рассмотрены в разделе «Введение». Выберем аналог для сравнения ламповый усилитель «КЗВП-16»

Расчёт себестоимости проектируемого устройства. Определение оптовой цены

Калькуляция себестоимости производится в следующем порядке:

1. Расчёт стоимости покупных изделий;

2. Расчёт стоимости основных материалов;

3. Расчёт заработной платы основных и дополнительных производственных рабочих, отчислений на социальное и медицинское страхование, отчислений в пенсионный фонд:

4. Расчёт цеховых расходов;

5. Расчёт общезаводских расходов;

6. Расчёт внепроизводственных расходов.

Расчёт эксплуатационных расходов усилителей

Расходы на эксплуатацию включает в себя:

1. Стоимость потребляемой электроэнергии;

2. Расходы на текущий ремонт;

3. Амортизационные отчисления;

4. Заработную плату обслуживающего персонала с начислениями.

Расчёт годового экономического эффекта

Годовой экономический эффект от внедрения одного нового прибора определяется по формуле:

Э = (С1 + εнК1) - (С2 + εнК1),

где С1, К1 – себестоимость единицы продукции и удельные капитальные вложения по базовому варианту, руб; С2, К2 - себестоимость единицы продукции и удельные капитальные вложения по новому варианту, руб; εн – нормальный коэффициент капитальных вложений. Для приборостроительной промышленности εн=0,15 1/год.

Таким образом, годовой экономический эффект от внедрения одного нового прибора будет:

Э = (2626,30 + 0,15 * 3300,00) – (4291,30 + 0,15 * 5381,30) = - 1977,20

Экономическая эффективность внедрения нового прибора при равной производительности приборов можно характеризовать относительной экономией приведённых годовых затрат ξ.

ξ = (Э/ЭПГЗ1)*100 = (- 1977,20 / 3121,30)*100 = - 63,14 %

Определим срок окупаемости:

Т = (К2 – К1)/(С1-С2) = (3300,00 – 5381,30)/(2626,30-4291,30) ≈ 1,25 лет,

где К1, К2 – капитальные вложения в прибор по вариантам; С1, С2 – себестоимость продукции по вариантам.

Вопросы организации производства

В качестве одного из вопросов организации производства произведём расчёт необходимого количества рабочих на годовой выпуск продукции.

Р = (Σt * Aпр) / Ф

где Σt – суммарная трудоёмкость работ по одному изделию, н/ч; Апр – годовой объём выпуска продукции; Ф – эффективный фонд времени одного рабочего, ч;

Суммарная трудоёмкость работ будет:

Σt= 0,25+0,3+0,42+0,35+0,23+0,38+0,75+0,49+0,65+0,45+0,85+0,7+0,68+ +0,15+0,5 = 6,98 н/ч

Для определения эффективного фонда времени одного рабочего заданимся 8 часовым рабочим днём и 22 рабочими днями в месяце. Тогда Ф = 8 * 22 * 12 = 2112 час. Таким образом, при годовом выпуске Апр = 4500 шт/год требуемое количество рабочих будет:

Р = (6,98 * 4500) / 2112 = 15 чел.

Анализ технико-экономических показателей

Технико-экономические показатели проектируемого прибора по сравнению с аналогом «КЗВП-16».

№ п/п Показатель Аналог Проект
1. Выходная мощность, Вт 12 20
2. Потребляемая мощность, Вт 60 260
3. Коэффициент гармоник, % 1,5 0,08
4. Диапазон частот, Гц 60-14000 30-30000
5. Отношение сигнал/шум, дБ 45 73
6. Среднее время наработки на отказ 12000 40000
7. Масса, кг 8 30
8. Габаритные размеры, мм 120х240х360 200х500х550
9. Оптовая цена, руб/ед 3000 4892,09
10. Годовые эксплуатационные расходы, руб/год 102345,68 103262,21
11. Срок окупаемости, лет - 1,25

Из таблицы видно, что новая разработка является целесообразной, так как она превосходит по ряду параметров свой существующий аналог. Более высокая выходная мощность проектируемого усилителя достигнута за счёт применения более качественных мощных ламп в оконечном каскаде, которые на момент изготовления КЗВП-16 не применялись.

Проектируемый усилитель имеет более низкий коэффициент гармоник, т.к. применена ультралинейная схема включения в оконечном каскаде, все лампы проектируемого усилителя работают только в режима А (хотя это влечёт более высокое энергопотребление, но это для усилителей такого класса абсолютно не важно).

Диапазон воспроизводимых частот расширен за счёт применения более качественных и дорогих переходных элементов (хоть это и влечёт за собой более высокую себестоимость агрегата, но по сравнению с достоинствами недостаток - ничтожен). Высокое отношение сигнал/шум достигнуты отличной экранировкой всех ответственных деталей и узлов усилителя, применением ламп косвенного накала постоянным током. Также в проектируемом усилителе применены специально изготовленные выходные трансформаторы (все трансформаторы, и силовые, и выходные надёжно экранированы и взаимно расположены так, чтобы снизить любые наводки и помехи).

Среднее время наработки на отказ проектируемого усилителя намного больше чем у аналога. Это связано с применением более качественных ламп (каждая лампа подбирается индивидуально, её режим устанавливается индивидуально даже при замене). Высокое качество современных конденсаторов, диодов, также большой «запас» по напряжению и по току, также способствую увеличению среднего времени наработки на отказ.

Срок окупаемости проектируемого усилителя не большой – 1.2 года. За это время не будет выработан ресурс одного комплекта ламп даже на 10%.

Выводы

В ходе творческого проектирования спроектирован усилитель высокой верности воспроизведения на лампах со следующими параметрами: выходная мощность 20 Вт, диапазон воспроизводимых частот от 30 Гц до 30 кГц, коэффициент гармоник 0,1%. Эти показатели довольно высоки и соответствуют высшему классу. Но всем известно, что каким бы высококлассным ни был усилитель, сильные искажения (до 3 и более процентов) вносит нагрузка. Ведь и масса диффузоров и их инерционность вносят дополнительные гармоники и искажения. Хочется отметить, что и с этими искажениями борьба возможна. Например, инерционность диффузоров динамических головок вполне реально демпфировать, если сделать выходное сопротивление усилителя наименьшим, что и соблюдается в проектируемом усилителе.

Но не только инерционность динамических головок можно учесть при разработке усилителя, но и все остальные параметры, вносящие искажения. Основными трудностями при этом считаются: несоответствие формы тока, протекающего через катушки громкоговорителей напряжениям, действующим на выходе усилителя; невозможность контроля формы тока в громкоговорителе – а ведь только от неё зависят все движения диффузоров, качество звучания. Избавиться от этих трудностей можно, только если учесть свойства громкоговорителей при проектировании усилителя. Как это сделать? Самым оптимальным решением этой проблемы является введение отрицательной обратной связи, охватывающей не только электронную часть звуковоспроизводящей системы, но и электромеханическую (ведь усилитель и акустические системы это не две разные системы, а одна целая звуковоспроизводящая система, которая по возможности должна вносить минимум искажений). Такую отрицательную обратную связь легко осуществить почти для любых систем звуковоспроизведения, усиления которых достаточно для этого (например, проектируемый вариант усилителя позволяет это сделать). Если к корпусной клеме акустической системы последовательно подключить безинерционный проволочный резистор, сопротивлением 3…5% от наминала АС (отрезок нихромового или константанового провода), то через него будет протекать ток такой же формы, как и через катушку громкоговорителя, а следовательно, на резисторе будет падать напряжение, форма которого будет совпадать с формой тока. Это напряжение и следует подать на вход усилителя в противофазе отдельным экранированным проводом. Такая ООС, охватывающая всю систему звуковоспроизведения способна снизить коэффициент гармоник до 0,1% и ниже уже с учётом искажений, вносимых акустическими системами.

Также, очевидно, что сильные искажения вносят выходные трансформаторы. Ведь не может трансформатор работать на частоте 30 Гц также как на частоте 25 кГц. Однако и эту проблему можно решить путём применения кроссовера и многополосных систем усиления и звуковоспроизведения.

Сейчас такие системы воспроизведения звука встречаются крайне редко, а в России почти совсем недоступны. Даже самые дорогие и качественные (на сегодняшний день) звуковоспроизводящие системы допускают значительные искажения сигнала, что не приводит в восторг слушателей с музыкальным слухом и профессионалов. Как сделать высококачественные системы воспроизведения звука доступными большинству граждан нашей страны – одна из задач отечественной радиопромышленности.

Ресурсы

1. Алексеев Ю. П.. Блоки УВК на лампах и транзисторах. – М.: Энергия, 1972.

2. Бессчётнова Л. В., Ю. И. Кузьмин, С. И. Малинин. Схемотехника аналоговых электронных устройств. – СПб.: СЗГТУ, 2003.

3. Борисов В. Г., Ю. М. Отряшенников. Юный радиолюбитель. – М.: Энергия, 1966.

4. Галкин В. И. Начинающему радиолюбителю. – Минск.: Полымя, 1989.

5. Галлеев Б. М., С. А. Андреев. Принципы конструирования светомузыкальных устройств. – М.: Энергия, 1973.

6. Жеребцов И. П.. Основы электроники. 5-е издание. – Л.: Энергоатомиздат ЛО, 1990.

7. Попов В. С. к. т. н. Электротехнические измерения и приборы. – М.-Л.: Госэнергоиздат-Судпромгиз, 1958.

8. Сворень Р.. Шаг за шагом. Усилители и радиоузлы. – М.: Детская литература, 1965.

9. Хабловски И, В. Скулимовски. Электроника в вопросах и ответах. – М.: Радио и связь, 1984.

10. Халоян А. А. Усилители низкой частоты. – М.: РадиоСофт, 2001. 11. Шелестов И. П. Радиолюбителям полезные схемы. Книга 1. – М.: Салон-Р, 2001.

12. Шелестов И. П.. Радиолюбителям полезные схемы. Книга 2. – М.: Салон-Р, 2001.

13. http://kazus.ru

14. http://cxem.net

15. http://radio-600.ucoz.ru

Site Statistics