Конструкционные методы

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. Выбор того или иного конструктивного метода защиты от действия ЭМИ зависит от особенностей защищаемой аппаратуры.

Перечисленные мероприятия позволяют существенно снизить наводимые в соединительных линиях и действующие на подключенную к ним аппаратуру токи и напряжения. Однако имеются случаи, когда этих мер недостаточно. В этом случае обычно используются схемотехнические методы повышения стойкости РЭА к действию ЭМИ. 6.5.3. Схемотехнические методы. Использование этих методов повышения стойкости аппаратуры к воздействию ЭМИ определяется тем, что не всегда удается осуществить идеальное экранирование.

Кроме того, с внешних кабельных линий и соединений аппаратуры могут поступать наведенные ЭМИ импульсные напряжения, превышающие электрическую прочность отдельных элементов или вызывающие сбои, ложные срабатывания и другие нежелательные процессы. В таких случаях для ограничения значительных по амплитуде токов и напряжений используют вилитовые и газонаполненные искровые разрядники.

Защита с помощью разрядников состоит в том, что в каждую жилу кабеля параллельно нагрузке включается разрядник. При возрастании амплитуды импульса до напряжения зажигания разрядника последний пробивается и замыкает жилу кабеля на землю. Разрядники чаще всего используются в качестве первой ступени многоступенчатых схем защиты. В некоторых случаях в качестве первой ступени защиты могут быть использованы специальные защитные фильтры.

Принципиальные схемы таких фильтров не отличаются от общепринятых. Однако при выборе комплектующих элементов, входящих в состав защитных фильтров, необходимо руководствоваться тем, что эти элементы подвергаются воздействию значительных по амплитуде импульсных напряжений. В целом первая ступень защитного устройства необходима для ограничения энергии, поступающей на следующие ступени защитного устройства. В качестве этих ступеней вторая, третья и т. д. защиты применяются кремниевые диоды и стабилитроны.

Эти элементы защиты при правильном схемном решении способны понизить опасное напряжение с сотен вольт до 1 В и менее. Для ограничения опасного напряжения диоды включаются с нагрузкой параллельно или последовательно. Последовательное включение диода с нагрузкой часто встречается в схемах продольной защиты устройств. При таком включении диода ограничение напряжения на нагрузке происходит только в одном направлении. Для защиты от импульсов напряжения любой полярности используется встречно-параллельное включение диодов.

Барьерные емкости используемых в подобных схемах диодов должны быть минимальными, чтобы не влиять на частотную характеристику схемы. Подобным схемам присущ существенный недостаток порог ограничения этих схем не превышает 0,3 0,4 В. Для повышения порога ограничения входного напряжения до 0,6 0,8 В в каждую ветвь последовательно включаются два диода. При этом общая емкость устройства защиты уменьшается вдвое. Однако дальнейшее увеличение числа диодов в ветвях нежелательно, так как увеличивается общее активное сопротивление ветви и, как следствие, ухудшается способность схемы ограничивать перенапряжения. Для увеличения порога ограничения вместо диодов можно использовать кремниевые стабилитроны.

В этом случае порог ограничения определяется напряжением стабилизации стабилитрона. Однако кремниевые стабилитроны обладают большой барьерной емкостью, что влияет на частотные свойства защищаемой аппаратуры.

Для уменьшения барьерных емкостей применяют комбинацию стабилитронов и высокочастотных диодов, благодаря чему достигаются высокий порог ограничения и малая барьерная емкость устройства защиты. Кроме приведенных выше схем защиты входа аппаратуры существуют схемы защиты отдельных элементов от перегрузок по току и напряжению, основанные на применении дополнительных элементов, поглощающих часть энергии помехи. К таким защитам относятся включение последовательной LC-цепи, применение шунтирующего диода, включение выравнивающих конденсаторов, включение диода в коллекторную цепь для защиты транзистора от перенапряжений одной полярности, включение токоограничивающих резисторов последовательно с выводами транзисторов.

В последнее время широко распространен такой вид ограничителей напряжения, как лавинные диоды. Это кремниевые диоды с p-n-переходом, использующие эффект лавинного пробоя и характеризующиеся высоким показателем нелинейности вольт-амперной характеристики. Последнее означает, что в широком диапазоне токов перегрузки напряжение на ограничительном диоде, а следовательно в защищаемой цепи, изменяется незначительно. Эти приборы образуют отдельный подкласс диодов и имеют наименование диод ограничительный. Ограничительные диоды подразделяют на симметричные, несимметричные и с встроенными малоемкостными импульсными диодами, они имеют диапазон порога ограничения напряжений 0,7 3100 В. Ограничительные диоды стали неотъемлемой частью интегральных схем, МОП-транзисторов и гибридных схем. Они предохраняют эти схемы не только от переходных процессов, но и от электростатических разрядов.

В этом случае для защиты ИС ограничительные диоды включают в каждую цепь питания.

Особенно чувствительны к переходным процессам микропроцессоры. Их отказы могут возникать даже при перенапряжениях 10 В и длительности импульса 30 нс. Ограничительные диоды, установленные в цепях питания и во входных цепях микропроцессора, обеспечивают его защиту от всех видов перенапряжений.

Описанные схемотехнические методы предназначены в основном для предотвращения необратимых отказов элементов и аппаратуры РЭА. В результате их действия, основанного на шунтировании или запирании защищаемых цепей на время действия перегрузки, неизбежно происходит потеря или искажение передаваемой в это время полезной информации. Для обеспечения возможности передачи неискаженной информации во время воздействия ЭМИ, наряду с конструкционными и схемотехническими методами, могут быть использованы структурно-функциональные методы. 6.5.4. Структурно-функциональные методыСуть методов заключается в правильном выборе функциональных принципов построения аппаратуры и структуры сигналов.

В связи с тем, что уровень стойкости РЭА существенно зависит от исходных принципов, заложенных в нее на начальном этапе проектирования, то соответствующий выбор принципа и алгоритма передачи рабочих сигналов при разработке функциональной схемы изделия может во многом содействовать снижению чувствительности аппаратуры к действию ЭМИ или восстановлению ее работоспособности после воздействия.

Общепринятыми принципами для всех видов аппаратуры являются применение в аппаратуре дублирования, резервирования критичных подсистем, увеличение мощности рабочих сигналов, размыкание цепей в нерабочем состоянии и т.д. Другие принципы вытекают из специфики конкретных изделий РЭА. Обычно требования по стойкости к ЭМИ вступают в противоречия с другими требованиями к аппаратуре. Поэтому необходимо тщательно взвешивать уже на начальном этапе проектирования РЭА все преимущества и недостатки выбранных мер по обеспечению требуемого уровня стойкости РЭА к действию ЭМИ и продолжать решать эту задачу на всех этапах разработки, производства и эксплуатации систем. 6.6. ВыводыВ соответствии с изложенными в п.п. 6.2, 6.3 и 6.4 требованиями к рабочему месту и помещению с точки зрения безопасности и экологичности рассмотрим, в какой степени этим требованиям соответствует рабочее место, на котором производилась работа.

Требования электробезопасности, указанные в п.6.2.1, в рабочем помещении полностью соблюдены.

Пожарная безопасность обеспечена не в полной мере - отсутствует пожарная сигнализация, огнетушители. Из средств пожаротушения имеются по два гидранта на каждом этаже здания. Также на каждом этаже вывешен план эвакуации людей в случае пожара. Шумы и вибрации на рабочем месте практически отсутствуют. Рабочее помещение расположено окнами во двор, поэтому уличных шумов и вибраций нет. Шум и вибрация в помещении создаются только работающими ПЭВМ, но они создают максимальный уровень шума до 35дБ по техническому паспорту, что соответствует СНиП 2.01.02-85 5 меньше 50дБ . Концентрация вредных веществ в воздухе рабочего помещения ничтожно мала и не опасна для здоровья.

Содержание обычной пыли в атмосфере помещения также невелико, так как ежедневно производится влажная уборка помещения. Требования к микроклимату и вентиляции обеспечиваются автономным кондиционером КБ2-2.24В-11Т2. Данный кондиционер осуществляет автоматическое поддержание заданной степени охлаждения или нагрева, осушение, вентиляцию и очистку воздуха от пыли. Производительность обработки воздуха у кондиционера 500 м3 ч, что позволяет поддерживать оптимальный микроклимат в помещении объемом 180 м3. В ввиду того, что все рабочие помещения имеют относительно небольшую площадь, то в теплое время года приемлемым является проветривание открытием окон перед началом рабочего дня и в течение обеденного перерыва.

Конструкция рабочего места и взаимное расположение всех его элементов сиденье, органы управления, средства отображения информации соответствуют антропометрическим, физиологическим и психологическим требованиям, а также характеру работы.

Конструкция рабочей мебели обеспечивает возможность индивидуальной регулировки соответственно росту работающего для поддержания удобной позы. Дисплей расположен так, что его верхний край находится на уровне глаз на расстоянии около 40 см, что укладывается в в допустимые рамки от 28 до 60 см. Частота мерцания экрана fмер 100 Гц, что соответствует условию fмер 70 Гц. Рабочее место расположено перпендикулярно оконным проемам, это сделано с той целью, чтобы исключить прямую и отраженную блесткость экрана от окон и приборов искусственного освещения, которыми являются лампы накаливания.

Интенсивность энергетических воздействий от ПЭВМ не превышает норм, установленных ГОСТ 12.1.002-84 12 , допускающих работу в помещении в течение всего рабочего дня. На основании вышесказанного можно сделать вывод, что рабочее место удовлетворяет экологическим нормам и требованиям безопасности, за исключением пожарной безопасности.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ Результатом данной дипломной работы явилась система формирования, обработки и анализа структуры электронного гипертекстового учебника, написанного на языке HTML. Данная система призвана облегчить труд преподавателей в частности и разработчиков автоматизированных обучающих систем вообще.

Разработанная система решает следующие задачи 1 Построение структуры понятий электронного гипертекстового учебника. 2 Отображение полученной структуры в наглядном и удобном для пользователя виде в виде графа поиск элемента в структуре возможность перехода от просмотра структуры к просмотру учебника 3 Обработка полученной структуры проверка корректности определений в структуре выделение списка исходных неопределяемых понятий выделение подструктуры по заданному множеству понятий. Разработанная система состоит из двух функционально законченных модулей модуля формирования структуры, реализованного в среде визуального программирования Delphi 3.0, и модуля отображения и обработки структуры, реализованного в виде Java-апплета В ходе работы над проектом был проведен анализ сегодняшнего состояния автоматизированных обучающих систем и средств их разработки, были выявлены их достоинства и недостатки. На основе этого были сформулированы требования к обучающей системе, часть из которых легла в основу данного дипломного проекта.