Зарядное устройство на солнечных батареях

     Разработка топологии печатных плат микроконтроллерной системы управления велась с использованием пакета Sprint-Layout-4.0. Создавались графические изображения нестандартных индуктивных элементов, электрических соединителей, и перемычек. Остальные элементы – из стандартных библиотек элементов Sprint-Layout-4.0

 

    После настройки конфигурации редактора Sprint-Layout-4.0и определения всех параметров проекта можно приступать непосредственно к разработке печатной платы. Используя редактором Sprint-Layout-4.0 список соединений, создается файл, содержащий изображения контуров печатной платы, элементов печатной платы и электрических соединений.

 

    Задача разработки печатных плат сводится к размещению компонентов проекта по отношению друг к другу на поле печатной платы и созданию правил ручной и автоматической трассировки соединений на плате

 

    В интерактивном режиме курсором отмечается начало и конец сегмента проводника, который сразу же трассируется с учетом препятствий. При этом соблюдаются все ограничения на проведение трассы, установленные пользователем. Размещение элементов производилось вручную, так как автоматическое размещение не поддерживается системой Sprint-Layout-4.0.

 

    Разводка цепей велась вручную с учетом необходимой ширины дорожек. Для цепей питания ширина выбиралась 2 мм, а для сигнальных – 1,5 мм. Используя разработанную топологию печатных плат, была изготовлена печатная плата стенда. Плата изготавливалась методом поверхностного монтажа. А также виртуальная печатная плата показывает наглядное расположение элементов и помогает инженеру при монтаже реальной платы исключить ошибки неправильного монтажа.

 

 

 

 

Рис 16 Окно программы Sprint-Layout-4.0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Разработка корпуса

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис 17 Печатная плата с элементной базой

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис 18 Окончательный эскиз печатной платы

3. Изготовление

 

3.а. Печатная плата

3.и Сборка схемы

    После разработки печатной платы все элементы монтируются на плату, пропаиваются и проверяются мультиметром на надёжность спайки и коротких замыканий

 

Рис 19 Примерное расположение элементов

Рис 20 Припайка элементов

 

Рис 21 Лицевая сторона установленных элементов

 

3.с. Изготовление корпуса

 

       Для прибора был  разработан пластмассовый корпус на  основы пластика полиметилметакрилат(органическое стекло).

В качестве технологии изготовления корпуса был метод горячей штамповки , так как он позволяет получить точные, практически без усадочные детали корпуса.

При опытном изготовлении оргстекло было выгнуто на горячем прессе вручную. Для повышения количества  падающего света также можно использовать расположение солнечной батареи под небольшим углом в корпусе, что повышает количество падающего света на кремневые пластины.

Для улучшения удобства использования, а также уменьшения дефектов изготовления края корпуса были закруглены чтобы она максимально удобно ложилась в руку. При этом, солнечные элементы были частично защищены краями корпуса от возможных повреждений при эксплуатации устройства на абразивных поверхностях (края предотвращают прямое соприкосновения солнечных элементов с абразивными песчинками).

 Так как предполагается брать его повседневно с собой на работу или на отдых, корпус был покрашен нитро краской белого цвета и покрыт защитным бесцветным лаком.

Рис 22 Установка платы в полученный корпус

После чего производится шпатлёвка корпуса для придания ему правильной эргономичной формы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис 23 Окончательный вид устройства до покраски

Рис 24 Окончательная проверка параметров

После окончательной сборки проверки на соответствие номиналам выходных токов и напряжений это можно видеть на рис 24 производится окончательная покраска и лакирование устройства предварительно закрыв скотчем солнечную батарею во избежание попадания на неё краски, после покраски скотч был удалён

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Безопасность жизнедеятельности

Производственная санитария

      Высокая  зрительная работоспособность и  производительность труда тесно  связаны с рациональным производственным  освещением. Для зрительного анализатора (ЗА) многообразие окружающего мира представлено различием предметов, объектов, характеризующихся размером, светлотой, контрастом с фоном и удаленностью от глаз. 

     Неудовлетворительное освещение может исказить информацию; кроме того, оно утомляет не только зрение, но вызывает утомление организма в целом. Неправильное освещение может также являться причиной травматизма: плохо освещенные опасные зоны, слепящие лампы и блики от них, резкие тени ухудшают или вызывают полную потерю ориентации работающих. 

    Кроме того, при неудовлетворительном  освещении снижается производительность  труда и увеличивается брак  в работе.

        Чем  меньше размер объекта (до определенного  предела) и контраст его с фоном  и чем ближе его необходимо  рассматривать, тем он труднее  воспринимается глазом. Также трудно  воспринимать объект большого  размера и находящийся далеко, но плохо освещенный.

Следовательно, для нормальной работы ЗА ему необходимо предъявлять объекты не менее определенного размера и контраста с фоном и при достаточной освещенности. Для зрительного анализатора как функциональной системы конечным результатом действия является восприятие окружающего мира, которое возможно только при наличии света рис.25

Рис.25 Восприятие отраженного света глазом

1 – освещенность, 2 – яркость.

Неудовлетворительное освещение может исказить информацию; кроме того, оно утомляет не только зрение, но и вызывает утомление организма в целом. 

Периферический отдел ЗА (глаза) состоит из трех основных функциональных частей:

·        светочувствительная и различительная (сетчатка),

·        оптическая (зрачок, роговица, хрусталик, стекловидное тело),

·        мышечная (мышца зрачка, хрусталика и глазного яблока).

При зрительной работе важна и скорость различения объекта.

В производственных условиях необходимо,  чтобы детали и мелкие предметы, которые обрабатываются, различались в возможно более короткий промежуток времени, то есть особую роль играет скорость или быстрота зрительного восприятия. Проявление интегральной функции зрительного аппарата – остроты восприятия – во времени характеризует зрительную работоспособность. Выполнение зрительной работы при недостаточной освещенности может привести к развитию некоторых дефектов глаза.

КЕО  – это отношение естественной освещенности, создаваемой в некоторой точке заданной плоскости внутри помещения светом неба (непосредственно или после отражений), к одновременно измеренному значению наружной горизонтальной освещенности, создаваемой светом полностью открытого небосвода, выраженное в процентах: 

 

 

Параметры микроклимата помещения зависят от физического состояния  воздушной среды. Они характеризуются температурой, влажностью, скоростью движения воздуха и тепловым излучением от нагретых поверхностей оборудования, обрабатываемых материалов и изделий.

Совокупность параметров микроклимата определяет метеорологические условия производственной среды. Неблагоприятное сочетание метеорологических параметров может привести к нарушению терморегуляции организма человека. Тепловая энергия, которая образуется при обмене веществ в организме, (пищеварительный процесс), используется на работу других физиологических органов человека и для теплообмена организма с окружающей средой. Теплообмен организма осуществляется за счет излучения, испарения и конвекции [2].

В соответствии с  ГОСТ 12.1.005-88 устанавливаются оптимальные допустимые значения параметров микроклимата: температуры, относительные влажности и скорости движения воздуха. При этом учитывается характеристика рабочего места: период года, категория тяжести выполняемой работы, тепловой избыток и постоянство рабочего места.

Таблица 1.1

 

Категории тяжести работ

 

Характеристика работы	Категория работы	Энергозатраты, Дж/с
Легкая	I А I Б	До 86 До 172
Тяжелые	III	Более 293

 

Теплый период года характеризуется среднесуточной температурой наружного воздуха – 10o С и выше. При температуре ниже 10o С считается холодный период года. Параметры микроклимата влияют на тепловые ощущения людей, которые определяются по формуле:

S=k-0,1*tc – 0,00968 * to – 0,0372 * pn + 0,0367 * (37,8 – tc) * √V, 

где S- характеристика тепловых ощущений; k – константа ( для зимы k=7,83, для лета k=8,45): tc – температура воздуха по сухому термометру; pn – парциальное давление пара в воздухе, мм.рт.ст.; v – скорость потока воздуха в помещении, м/с.

Для исследования параметров микроклимата на рабочих местах применяются следующие приборы: термометры, психрометры, гигрометры, анемометры. Относительную влажность можно определить по психрометру и гигрометром, а также рассчитать по формуле:

P=k*100/ f1,

где f1 – максимальная влажность при температуре сухого термометра: k – абсолютная влажность воздуха.

Расчет абсолютной влажности воздуха производят по формуле Ренью:

K = f – a * (t-t1) * B,

 где f – максимальная влажность при температуре влажного термометра : а – психометрический коэффициент: t – температура сухого термометра, oC; t1 – температура влажного термометра, oC; B – барометрическое давление, мм.рт.ст.

 

В работе представлено устройство для демонстрации преобразования солнечной энергии в электрическую энергию, выполненное в лабораторных условиях, необходимо  рассмотреть анализ условий труда в химической  лаборатории и работе в паяльным оборудованием

 

В лаборатории необходимо, чтобы работники, проводящие в ней работы,  были ознакомлены с правилами безопасности и могли оказать первую медицинскую помощь при  поражении током или при химическом отравлении.

Следует соблюдать меры предосторожности при работе с едкими и активными химическими веществами, при работе с новым оборудованием необходимо ознакомиться с инструкциями по работе на оборудовании

При работах в вытяжном шкафу створки шкафа следует поднимать на высоту не более 20 - 30 см так, чтобы в шкафу находились только руки, а наблюдение за ходом процесса вести через стекла шкафа.

При работе с химическими реактивами необходимо включать и выключать вытяжную вентиляцию не менее чем за 30 минут до начала и после окончания работ.

Во избежание ожогов, поражений от брызг и выбросов нельзя наклоняться над посудой, в которой кипит какая-либо жидкость.

При попадании едких или горячих веществ место ожога необходимо промыть чистой тёплой водой

Работа с концентрированными кислотами и щелочами проводится только в вытяжном шкафу и с использованием защитных средств (перчаток, очков).

В случае попадания кислоты на кожу пораженное место следует немедленно промыть в течение 10 - 15 минут быстротекущей струей воды, а затем нейтрализовать 2 - 5% раствором карбоната натрия.

Пролитую кислоту следует засыпать песком. После уборки песка место, где была разлита кислота, посыпают известью или содой, а затем промывают водой.

 

При пайке паяльником на работника могут воздействовать опасные и вредные производственные факторы:

- повышенная загазованность воздуха  рабочей зоны парами вредных  химических веществ;

- повышенная температура поверхности  изделия, оборудования, инструмента  и расплавов припоев;

- повышенная температура воздуха  рабочей зоны;

- брызги припоев и флюсов;

- повышенное значение напряжения  в электрической цепи, замыкание  которой может произойти через  тело работника.

Работники, занятые пайкой паяльником, обеспечиваются средствами индивидуальной защиты.

Работа вентиляционных установок должна контролироваться с помощью световой и звуковой сигнализации, автоматически включающейся при остановке вентиляции.

Для местного освещения рабочих мест при пайке паяльником должны применяться светильники с непросвечивающими отражателями. Светильники должны располагаться таким образом, чтобы их светящие элементы не попадали в поле зрения работников.

Для предупреждения работников о возможности поражения электрическим током на участках пайки паяльником должны быть вывешены предупредительные надписи, плакаты и знаки безопасности, а на полу положены деревянные решетки, покрытые диэлектрическими ковриками.

Работник, занятый пайкой паяльником, немедленно извещает своего непосредственного или вышестоящего руководителя о любых ситуациях, угрожающих жизни и здоровью людей, о каждом несчастном случае, происшедшем на производстве, или об ухудшении состояния своего здоровья, в том числе о проявлении признаков острого профессионального заболевания (отравления).