Разработка системы дублирования видеопотока в компьютерном классе

Министерство просвещения ПМР

ГОУ «Тираспольский Техникум Информатики и Права»

Дипломная работа

Тема: Разработка системы дублирования видеопотока в компьютерном классе

г. Тирасполь

2014г.

Министерство просвещения ПМР

ГОУ «Тираспольский Техникум Информатики и Права»

Отделение Информационных технологий

Дипломная работа

Тема: Разработка системы дублирования видеопотока в компьютерном классе

Исполнитель:

Маньковский Владислав Витальевич

Студент 415 группы

Специальность: ВМКС и С

Руководитель:

Иванова Юлия Владимировна

преподаватель отделения ИТ

Дата допуска к защите:

«____» ___________2014 г.

г. Тирасполь

2014г.

Министерство просвещения ПМР

ГОУ «Тираспольский техникум информатики и права»

Отделение Информационных технологий

Пояснительная записка

к дипломной работе

На тему: Разработка системы дублирования видеопотока в компьютерном классе

Специальность: 230101 «Вычислительные машины, комплексы, системы и сети»

Задание по охране труда: Меры безопасности при техническом обслуживании электронной техники

Исполнитель Маньковский В.В.

(Подпись)

Руководитель Иванова Ю.В.

(Подпись)

Консультант по охране труда Дымкович М.Я.

(Подпись)

Дипломная работа допущена к защите « » 2014г.

и.о. заместителя директора по учебной работе Гончарук Л.И.

(Подпись)

Министерство просвещения ПМР

ГОУ «Тираспольский Техникум Информатики и Права»

Отделение Информационных технологий

ЗАДАНИЕ НА ДИПЛОМНУЮ РАБОТУ

Студента 415 группы: Маньковского Владислава Витальевича

Тема дипломной работы: Разработка системы дублирования видеопотока в компьютерном классе

Утверждена приказом № 229 от 10.12. 2013 г.

Срок сдачи работы: 28.05.2014 г.

Перечень вопросов дипломной работы

а) Обзор литературных данных по теме;

б) Провести исследования по данной тематике:

• разработка схемы;
• спроектировать стенд, устройство, узел;
• анализ рабочих характеристик.

в) Привести инженерные расчеты данного разрабатываемого устройства.

г) Задание по охране труда: Меры безопасности при техническом обслуживании электронной техники.

Руководитель ______________ Иванова Ю.В., « » 2014г.

(Подпись)

Задание принял к исполнению______Маньковский В.В., « » 2014г.

(Подпись)

РЕФЕРАТ

В дипломной работе рассмотрена разработка системы дублирования видеопотока в компьютерном классе. Проведен анализ схемотехнических решений устройств для исследований работы VGA-разветвителя, рассмотрена структура системы, разработана структурная и принципиальная схемы устройства.

Рассмотрены принципы работы как системы дублирования видеопотока в целом, так и ее составных частей, а также проделана работа по изготовлению действующего макета VGA-разветвителя. Данная система состоит разветвителя видеосигналов.

В дипломной работе изложено применение устройства дублирования видеопотока, а также выбор и обоснование способа изготовления печатной платы.

В части дипломной работы, связанной с охраной труда, рассмотрены основные меры безопасности при техническом обслуживание электронной техники: Производственная санитария и гигиена труда, производственное освещение, требования к организации и оборудованию рабочего места техника, безопасность труда при работе с электронной аппаратурой, обеспечение электробезопасности, требования, предъявляемые к ручному инструменту, требования пожарной безопасности, а также требования безопасности при выполнении электромонтажных работ.

ОГЛАВЛЕНИЕ

[0.0.1] ВВЕДЕНИЕ [0.0.2] ГЛАВА 1.ТЕХНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ. РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ ДУБЛИРОВАНИЯ ВИДЕОПОТОКА В КОМПЬЮТЕРНОМ КЛАССЕ [0.0.3] 1.1. Аналитический обзор по теме [0.0.4] 1.1.1. Видеоадаптеры VGA [0.0.5] 1.1.2. Архитектура видеоадаптера VGA [0.0.6] 1.1.3. DVI-разъём (Digital Visual Interface) [0.0.7] 1.1.4. HDMI разъем [0.0.8] 1.1.5. Типичные области применения VGA разъемов [0.0.9] 1.1.6. Выбор проводки для VGA [0.0.10] 1.2. Практическая часть [0.0.11] 1.2.1. Разработка структурной и принципиальной схем [0.0.12] 1.2.2 Выбор и обоснование способа изготовления печатной платы [0.0.13] 1.2.3. Разработка компоновки устройства [0.0.14] 1.2.4. Поиск и устранение неисправностей [0.0.15] ГЛАВА 2. ОХРАНА ТРУДА. МЕРЫ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ТЕХНИЧЕСКОМ ОБСЛУЖИВАНИИ ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКЕ [0.0.16] 2.1. Санитарно-гигиенические условия труда [0.0.17] 2.2. Безопасность труда при работе с электронной аппаратурой [0.0.18] 2.3. Требования пожарной безопасности [0.0.19] ЗАКЛЮЧЕНИЕ [0.0.20] СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ

В дипломной работе рассмотрено исследование VGA – разветвителя для дублирования видеопотока.

Система предназначена для дублирования видеопотока с видеокарты преподавателя на мониторы учащихся.

Возникает ситуация, когда необходимо одно и то же изображение с одного видеоадаптера разместить на несколько мониторов одновременно. Подобные задачи наиболее просто решаются разделением сигнала источника между несколькими оконечными устройствами. Устройства, выполняющие функцию разделения сигнала, называются сплиттерами. VGA-сплиттер – устройство, позволяющее дублировать визуальную информацию, поступающую с графической платы компьютера на несколько мониторов.

Данная работа является актуальной, так как диапазон использования VGA-сплиттеров достаточно широк. Это могут быть простые повторители входного сигнала на несколько портов, или же консольные делители, позволяющие к одному системному блоку подключить несколько консолей (монитор, клавиатура, устройство указания), или делители сенсорных мониторов.

Целью данной дипломной работы является исследование схемотехнических решений системы дублирования видеопотока, разработка структурной и принципиальной схемы, изготовление макета.

Для реализации поставленных целей нужно решить следующие задачи:

рассмотреть литературных данных по теме диплома, провести исследования по данной тематике (разработать схемы, спроектировать устройство, проанализировать рабочие характеристики устройства), привести инженерные расчеты данного разрабатываемого устройства.

Целью охраны труда является научный анализ условий труда, технологических процессов, аппаратуры и оборудования с точки зрения возможности возникновения появления опасных факторов, выделение вредных производственных веществ. На основе такого анализа определяются опасные участки производства, возможные аварийные ситуации и разрабатываются мероприятия по их устранению или ограничение последствий.

Изучение и решение проблем, связанных с обеспечением здоровых и безопасных условий, в которых протекает труд человека – одна из наиболее важных задач в разработке новых технологий и систем производства.

Предметом исследования является разработка конструкции для исследования системы дублирования видеопотока. Объектом исследования является изучение видеоинтерфейсов, предназначенных для передачи видеоизображения на цифровые устройства отображения.

Использованы следующие методы сбора материала: 1)анализ литературы; 2)интерпретация данных; 3)отбор необходимого материала; 4)разработка схемы; 5)проектирование устройства.

Дипломная работа состоит из двух частей. В технической части рассматривается разработка системы дублирования видеопотока в компьютерном классе. В части диплома, связанной с охраной труда исследуется безопасность работы с электронной техникой.

ГЛАВА 1.ТЕХНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ. РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ ДУБЛИРОВАНИЯ ВИДЕОПОТОКА В КОМПЬЮТЕРНОМ КЛАССЕ

1.1. Аналитический обзор по теме

В дипломной работе стоит задача разработать систему дублирования видеопотока в компьютерном классе.

Система предназначена для дублирования видеопотока с видеокарты преподавателя на мониторы учащихся.

Данная система состоит из тумблера и разветвителя видеосигналов.

Возникает ситуация, когда необходимо одно и то же изображение с одного видеоадаптера разместить на несколько мониторов одновременно. Конечно, обычному пользователю такое вряд ли понадобится, но существует множество ситуаций, когда это бывает просто необходимо. Например, презентация чего-либо большой аудитории, при этом может оказаться так, что помещение, в котором проходит презентация, не оборудовано соответствующим проекционным оборудованием, и единственный выход – установка нескольких обычных настольных мониторов по всей площади. Или же проводная трансляция изображения в несколько помещений, расположенных в пределах одного здания.

Подобные задачи наиболее просто решаются разделением сигнала источника между несколькими оконечными устройствами. Устройства, выполняющие функцию разделения сигнала, называются сплиттерами (splitter). Сплиттеры бывают разные в зависимости от задач и типа разделяемого сигнала. В xDSL-технологиях под сплиттером понимают устройство, которое при помощи специальных фильтров разделяет поток данных, передаваемых по телефонной линии на голосовой сигнал, и собственно передаваемые данные. В информационных сетях сплиттером называют устройства, устанавливаемые в узлах ветвления кабельной инфраструктуры. VGA-сплиттер – устройство, позволяющее дублировать визуальную информацию, поступающую с графической платы компьютера на несколько мониторов. Диапазон применения VGA-сплиттеров тоже достаточно широк. Это могут быть простые повторители входного сигнала на несколько портов, или же консольные делители, позволяющие к одному системному блоку подключить несколько консолей (монитор, клавиатура, устройство указания), или делители сенсорных мониторов. Сплиттеры, в которых реализовано взаимодействие с пользователем, могут предоставлять равноправный и привилегированный доступ пользователям. Таким образом, подводя некоторый итог, можно сказать, что VGA-сплиттеры могут обладать богатыми функциональными возможностями, а не только выполнять функцию разделения сигнала. Важнейшим значением сплиттера является обеспечение гальванической развязки подключенных устройств с целью исключения взаимного влияния их друг на друга. Все сплиттеры можно разделить на две группы: активные и пассивные. Активные обеспечивают усиление пропускаемого сигнала для компенсации возникающих потерь, пассивные же вносят собственное затухание.

Тумблер (английское tumbler, от tumble – опрокидываться), малогабаритный переключатель на два либо три положения с рычажно-пружинным приводом. Применяется главным образом для коммутации цепей управления (реже цепей питания) в электротехнических аппаратах, приборах и устройствах и в радиоэлектронной аппаратуре. Устанавливают Тумблер обычно на панелях и щитках управления приборов (аппаратов) и пультах управления. Максимально допустимое напряжение 380 в, ток 3 а.

Разветвитель видеосигналов – это специальный усилитель, который позволяет подключить к одному источнику аудио / видео сигналов до трех и более потребителей. Устройство может найти применение для организации коллективных систем видеонаблюдения, например, на общий коридор, лестничную клетку или подъезд.

VGA-разветвитель позволяет сигнал от одной видеокарты ПК подавать одновременно на 2 монитора, что удобно в учебных классах, на вокзалах и т.п. Устройство состоит из трех эмиттерных повторителей на p-n-р транзисторах Т1-ТЗ, каждый из которых нагружен на 8 эмиттерных повторителя структуры n-p-n T4-T27. Такое построение позволяет компенсировать падение напряжения на эмиттерном переходе p-n-р транзисторов равным по величине, но обратным по знаку падением напряжения n-p-n транзисторов. В результате схема правильно передает не только высокочастотные сигналы, но и постоянное напряжение, что важно для корректной передачи яркости фона. Сигналы кадровой V-Sync и строчной H-Sync синхронизации усиливаются буферными логическими элементами IC2. Питание устройства осуществляется от источника напряжением 9… 12 В через интегральный стабилизатор IC1. Потребляемый ток 200 мА, полоса частот от 0 до 110 МГц позволяет мониторам свободно работать с разрешением 1280 х 1024.

VGA cокращение от video graphics array, графическая система для дисплеев персональных компьютеров, разработанная фирмой IBM. Система VGA стала стандартом de facto для персональных компьютеров. В текстовом режиме VGA обеспечивает разрешение 720 на 400 пикселей. В графическом режиме разрешение либо 640 на 480 (16 цветов), либо 320 на 200 (256 цветов). Полная палитра состоит из 262,144 цветов. В отличие от более ранних графических стандартов для персональных компьютеров – MDA, CGA и EGA – в стандарте VGA используются аналоговые, а не цифровые сигналы. Все сегодняшние персональные компьютеры поддерживают VGA и, возможно, некоторые более продвинутые стандарты. Также этот термин используется для обозначения 15-контактного D-subminiature разъёма VGA для передачи аналоговых видеосигналов при различных разрешениях.

Прежде всего, отметим, что VGA-сигнал является совокупностью трех равнозначных сигналов, несущих полную информацию о структуре и цвете изображения: R (Red), G (Green) и B (Blue) (а также сигнал синхронизации). При этом реальное разрешение, как правило, совпадает с текущим VGA-режимом, т.е. в моде 800х600 мы действительно можем различить 800 элементов в каждой из 600 строк. В то же время в стандартных телевизионных приемниках и других устройствах чаще всего используется один так называемый композитный сигнал, который представляет собой сумму сигнала яркости Y c цветоразностными сигналами U и V.

1.1.1. Видеоадаптеры VGA

VGA (англ. Video Graphics Array) — компонентный видеоинтерфейс, используемый в мониторах и видеоадаптерах. Выпущен IBM в 1987 году для компьютеров PS/2Model 50 и более старших. VGA являлся последним стандартом, которому следовало большинство производителей видеоадаптеров.

Видеоадаптер VGA, в отличие от предыдущих видеоадаптеров IBM (MDA, CGA, EGA), использует аналоговый сигнал для передачи цветовой информации. Переход на аналоговый сигнал был обусловлен необходимостью сокращения числа проводов в кабеле. Также аналоговый сигнал давал возможность использовать VGA-мониторы с последующими видеоадаптерами, которые могут выводить большее количество цветов[2].

Официальным последователем VGA стал стандарт IBM XGA, фактически же он был замещен различными расширениями к VGA, известными как «Super VGA» (SVGA).

Термин VGA также часто используется для обозначения разрешения 640480 независимо от аппаратного обеспечения для вывода изображения, хотя это не совсем верно (так, режим 640480 с 16-, 24- и 32-битной глубиной цвета не поддерживаются адаптерами VGA, но могут быть сформированы на мониторе, предназначенном для работы с адаптером VGA, при помощи SVGA-адаптеров). Также этот термин используется для обозначения 15-контактного разъёма VGA для передачи аналоговых видеосигналов при различных разрешениях.

1.1.2. Архитектура видеоадаптера VGA

VGA (так же, как и EGA) состоит из следующих основных подсистем:

Графический контроллер (Graphics Controller), посредством которого происходит обмен данными между центральным процессором и видеопамятью. Имеет возможность выполнять битовые операции над передаваемыми данными.

Видеопамять (Display Memory), в которой размещаются данные, отображаемые на экране монитора. 256 кБ DRAM разделены на четыре цветовых слоя по 64 кБ.

Последовательный преобразователь (Serializer или Sequencer) — преобразует данные из видеопамяти в поток битов, передаваемый контроллеру атрибутов[3].

Контроллер атрибутов (Attribute Controller) — с помощью палитры преобразует входные данные в цветовые значения.

Синхронизатор (Sequencer) — управляет временными параметрами видеоадаптера и переключением цветовых слоёв.

Контроллер ЭЛТ (CRT Controller) — генерирует сигналы синхронизации для ЭЛТ.

В отличие от CGA и EGA, основные подсистемы располагаются в одной микросхеме, что позволяет уменьшить размер видеоадаптера (EGA тоже был реализован в одном чипе, по крайней мере его тайванские неоригинальные клоны). В компьютерах PS/2 видеоадаптер VGA интегрирован в материнскую плату.

Текстовые режимы

В стандартных текстовых режимах символы формируются в ячейке 916 пикселов, возможно использование шрифтов других размеров: 8–9 пикселов в ширину и 1–32 пиксела в высоту. Размеры самих символов, как правило, меньше, так как часть пространства уходит на создание зазора между символами. Функция для выбора размера шрифта в BIOS отделена от функции выбора видеорежима, что позволяет использовать различные комбинации режимов и шрифтов. Имеется возможность загрузки восьми и одновременного вывода на экран двух различных шрифтов.

В VGA BIOS хранятся следующие виды шрифтов и функции для их загрузки и активации:

816 пикселов (стандартный шрифт VGA),

814 (для совместимости с EGA),

88 (для совместимости с CGA).

Как правило, эти шрифты соответствуют кодовой странице CP437. Также поддерживается программная загрузка шрифтов, которую можно использовать, например, длярусификации.

Доступны следующие стандартные режимы:

4025 символов, 16 цветов, разрешение 360400 пикселов.

8025 символов, 16 цветов, разрешение 720400 пикселов.

8025 символов, монохромный, разрешение 720400 пикселов[4].

Хотя в текстовых режимах VGA одно знакоместо имеет ширину 9 пикселей, в данных знакогенератора определяются только 8 из них (8 бит одного байта на строку); пиксели правой колонки символьной матрицы определяется автоматически: пустыми (для символов в диапазоне 0x00–0xAF и 0xE0–0xFF) или такими же, как пикселы 8-й колонки (для символов псевдографики в диапазоне 0xB0-0xDF).

Используя шрифты меньших размеров, чем стандартный 816, можно увеличить количество строк в текстовом режиме. Например, если включить шрифт 814, то будет доступно 28 строк. Включение шрифта 88 увеличивает количество строк до 50 (аналогично режиму EGA 8043).

В текстовых режимах для каждой ячейки с символом можно указать атрибут, задающий способ отображения символа. Существует два отдельных набора атрибутов — для цветных режимов и для монохромных. Атрибуты цветных текстовых режимов позволяют выбрать один из 16 цветов символа, один из 8 цветов фона и включить или отключить мерцание (возможность выбора мерцания можно заменить на возможность выбора одного из 16 цветов фона), что совпадает с возможностями CGA. Атрибуты монохромных режимов совпадают с атрибутами, доступными у MDA, и позволяют включать повышенную яркость символа, подчёркивание, мерцание, инверсию и некоторые их комбинации.

Графические режимы

В отличие от своих предшественников (CGA и EGA) видеоадаптер VGA имел видеорежим с квадратными пикселами (то есть, на экране с соотношением сторон 4:3 соотношение горизонтального и вертикального разрешений было также 4:3). У адаптеров CGA и EGA пикселы были вытянуты по вертикали.

Стандартные графические режимы

320200 пикселов, 4 цвета.

320200 пикселов, 16 цветов.

320200 пикселов, 256 цветов (новый для VGA).

640200 пикселов, 2 цвета.

640200 пикселов, 16 цветов.

640350 пикселов, монохромный.

640350 пикселов, 16 цветов.

640480 пикселов, 2 цвета. При разрешении 640480 пиксел имеет пропорции 1:1 (новый для VGA).

640480 пикселов, 16 цветов (новый для VGA)[4].

Нестандартные графические режимы (X-режимы)

Перепрограммирование VGA позволяло достичь более высоких разрешений по сравнению со стандартными режимами VGA. Наиболее распространённые режимы таковы:

320200, 256 цветов, 4 страницы. Ничем внешне не отличающийся от режима 13h (320200, 256 цветов), этот режим имел четыре видеостраницы объёмом чуть менее 64 кБ каждая. Это позволяло реализовать двойную и даже тройную буферизацию.

320240, 256 цветов, 2 страницы. В этом режиме страниц меньше, зато пиксели имеют пропорции 1:1 (квадратные).

360480, 256 цветов, 1 страница. Наибольшее разрешение на 256 цветах, которое позволяет VGA.

Во всех этих режимах используется плоскостная организация видеопамяти, концептуально похожая на используемую в 16-цветных режимах, но использующая для формирования цвета по 2 бита из каждой плоскости, а не по 1 - т.е. биты 0–1 байта 0 в плоскости 0 давали биты 0–1 цвета пиксела 0, те же биты в плоскости 1 - биты 2–3 цвета, и т.д. Следующие биты того же байта давали цвета следующих пикселов, т.е. 4 расположенные «один параллельно другому» по одному адресу байта в 4 плоскостях задавали цвет 4 пикселов.

Такая организация видеопамяти позволяла использовать всю видеопамять карты, а не только плоскость 0 в 64К, для формирования 256-цветного изображения, что давало возможность использования высоких разрешений или многих видеостраниц.

Для работы с такой памятью использовался тот же секвенсер, что и в 16-цветных режимах.

Зато из-за особенностей контроллера видеопамяти копирование данных в видеопамять происходит вчетверо быстрее, чем в режиме 13h (это сильно зависит от конкретного машинного кода, исполняющего копирование, и конкретного сценария рисования, а именно заливки сплошным цветом, в общем случае плоскостная видеопамять куда медленнее обычной, и именно потому в SVGA от нее отказались полностью).

Термин «X-режим» (англ. Mode X) был придуман Майклом Абрашем в 1991 году для обозначения нестандартного режима 320240 с 256 цветами. Этот режим был открыт (путем изучения IBM-овской документации на аппаратуру VGA, которая в те времена была защищена на правовом уровне и не ходила в виде файлов в публичном доступе, опубликованы были только вызовы VGA BIOS, которые не умели включать эти режимы) различными программистами независимо друг от друга, но стал известным благодаря статьям Майкла Абраша в журнале «Dr. Dobb’s Journal» (рис. 1,2).

Рис. 1.VGA (разъём)

Рис. 2. VGA (разъём)

Разъём DE15M, D-Sub 15 или DB15HD (неофициальное название, он же VGA) на кабеле, использующемся для передачи RGB-видеосигнала на монитор.

VGA (DE15F) — 15-контактный субминиатюрный разъём для подключения аналоговых мониторов по стандарту VGA(англ. Video Graphics Array).

VGA — аналоговый интерфейс, разработанный в 1987 году и предназначенный для мониторов на электронно-лучевых трубках (ЭЛТ). Также данным интерфейсом оснащаются некоторые проигрыватели DVD и многие плазменные и ЖК-телевизоры. VGA передаёт сигнал построчно, при этом изменение напряжения означает изменение яркости (напряжение сигнала составляет 0,7—1 В), для ЭЛТ оно означает изменение интенсивности луча электронных пушек кинескопа (и, соответственно, яркость светового пятна на экране).

В настоящее время VGA считается устаревшим и активно вытесняется цифровыми интерфейсами DVI, HDMI иDisplayPort. Крупнейшие производители электроники Intel и AMD объявили о полном отказе от поддержки VGA к 2015 году.

Большинство мониторов, уже не имеющих разъёма VGA, подключаются к видеоадаптеру с VGA выходом через разьем DVI, с помощью переходника, поскольку часть линий разьема DVI в целях совместимости являются интерфейсом VGA (за исключением формата DVI-D, в котором аналоговые линии отсутствуют).

1.1.3. DVI-разъём (Digital Visual Interface)

Digital Visual Interface, сокр. DVI (англ. цифровой видеоинтерфейс) — стандарт на интерфейс и соответствующий разъём, предназначенный для передачи видеоизображения на цифровые устройства отображения, такие как жидкокристаллическиемониторы, телевизоры и проекторы. Разработан консорциумом Digital Display Working Group.

Рис. 3. DVI-разъём

История

Первые версии видеоинтерфейсов, такие как MDA, CGA и EGA, были цифровыми. Но в видеоадаптере VGA с его 18-битным цветом пришлось перейти на аналоговую передачу сигналов (три линии сигналов RGB для электронных пушек, плюс стандартные управляющие сигналы кадровой и строчной развёрток) — подобная система имела большой запас по передаваемой полосе частот, вполне достаточной для всех существовавших систем отображения.

И действительно, интерфейс VGA прожил без изменений целых 10 лет, за это время количество пикселей поднялось вчетверо (с 640480 до 12801024). Впрочем, к концу 1990-х плазменные панели, изначально небольшие, но дорогие[1], увеличились до размеров большого телевизора[2], да и ЖК-мониторы стали достаточно отработаны в ноутбуках — и те, и другие использовали для управления и вывода информации на экран исключительно цифровые сигналы. Поэтому вполне логичным был возврат к цифровой передаче сигналов изображения, что и произошло в 1999 году, когда вышла спецификация DVI. При этом, конечно же, предполагалось, что кинескопы ещё долго не будут сдавать своих позиций — ранние ЖК страдали плохой цветопередачей и ощутимыми задержками изображения. Поэтому в стандарт должны были войти и линии VGA.

Технические подробности

Формат данных, используемый в DVI, основан на PanelLink — формате последовательной передачи данных, разработанном фирмой Silicon Image. Использует технологию высокоскоростной передачи цифровых потоков TMDS (Transition Minimized Differential Signaling, дифференциальная передача сигналов с минимизацией перепадов уровней) — три канала, передающие потоки видео и дополнительных данных, с пропускной способностью до 3,4 Гбит/с на канал.

Максимальная длина кабеля не указана в спецификации DVI, потому что она зависит от количества передаваемой информации. Кабель длиной 10,5 метра можно использовать для передачи изображения с разрешением до 1920 x 1200 точек. По кабелю длиной 15 метров получится передать в нормальном качестве изображение с разрешением 1280 x 1024 точек. Для усиления сигнала при передаче по кабелю большой длины применяются специальные устройства. При их использовании длина кабеля может быть увеличена до 61 метра (в случае использования усилителя с собственным источником питания) (рис. 4).

Рис. 4. Разновидности разъёмов DVI

Разновидности разъёмов DVI

Single link (одинарный режим) DVI использует четыре витых пары проводов (красный, зелёный, синий, и clock), обеспечивающих возможность передавать 24 бита на пиксель. С ним может быть достигнуто максимальное возможное разрешение 1920x1200 (60 Гц) или 1920x1080 (75 Гц).

Dual link (двойной режим) DVI удваивает пропускную способность и позволяет получать разрешения экрана 2560x1600 и 2048x1536. Поэтому для самых крупных ЖК мониторов с большим разрешением, таких, как 30" модели, обязательно нужна видеокарта с двухканальным DVI-D Dual-Link выходом. Если у монитора максимальное разрешение экрана 1280x1024, то подключать его кабелем dual link не имеет смысла, т. к. данный кабель предназначен для мониторов с большим разрешением.

Виды DVI

DVI-A — только аналоговая передача.

DVI-I — аналоговая и цифровая передача.

DVI-D — только цифровая передача.

Видеокарты с DVI-A не поддерживают мониторы соответствующие стандарту DVI-D.

Видеокарту с DVI-I можно подключить к DVI-D–монитору (кабелем с двумя коннекторами DVI-D–вилка).

Спецификация

Цифровая передача

Минимальная тактовая частота: 21,96 МГц

Максимальная тактовая частота в одинарном режиме: 165 МГц

Максимальная тактовая частота в двойном режиме: зависит от TMDS-передатчика и от толщины и длины кабеля

Передаётся пикселей за такт: 1 (одинарный режим) или 2 (двойной)

Битов в пикселе: 24 (одинарный режим) или 25-48 (двойной, если передается 1 пиксель за такт)

Аналоговая передача

Пропускная способность RGB-сигнала ЦАП современной видеокарты 400МГц. Тем не менее, видеокарты на основе XGI Volari XP10 работают на 420МГц, а самая высокая частота ЦАП достигнута на видеокарте «BarcoMed 5MP2 Aura 76Hz» и составляет 550МГц.

Разъём

Таблица. 1. Нумерация контактов

Нумерация контактов, вид на гнездо
1	2	3	4	5	6	7	8		C1	C2
9	10	11	12	13	14	15	16		C5
17	18	19	20	21	22	23	24		C3	C4

Таблица. 2 . Назначение контактов

Назначение контактов
Контакт	Название	Назначение
1	Данные TMDS 2-	Digital red (1-й канал)
2	Данные TMDS 2+	Digital red + (1-й канал)
3	Данные TMDS 2/4 shield
4	Данные TMDS 4	Digital green (2-й канал)
5	Данные TMDS 4+	Digital green + (2-й канал)
6	Строб DDC
7	Данные DDC
8	Аналоговая кадровая развёртка
9	Данные TMDS 1	Digital green (1-й канал)
10	Данные TMDS 1+	Digital green + (1-й канал)
11	Данные TMDS 1/3 shield
12	Данные TMDS 3	Digital blue (2-й канал)
13	Данные TMDS 3+	Digital blue + (2-й канал)
14	+5 В	Питание для монитора в спящем режиме
15	Заземление	Земля для контактов 14, 8 и C4
16	Определение подключения
17	Данные TMDS 0	Digital blue (1-й канал) и цифровая синхронизация
18	Данные TMDS 0+	Digital blue + (1-й канал) и цифровая синхронизация
19	Данные TMDS 0/5 shield
20	Данные TMDS 5	Digital red (2-й канал)
21	Данные TMDS 5+	Digital red + (2-й канал)
22	Экранирование строба TMDS
23	Строб TMDS +	Digital clock + (1-й и 2-й каналы)
24	Строб TMDS	Digital clock (1-й и 2-й каналы)
C1	Аналоговый красный сигнал
C2	Аналоговый зелёный сигнал
C3	Аналоговый синий сигнал
C4	Аналоговая строчная развёртка
C5	Аналоговое заземление	Земля для аналоговых красного, зелёного и синего

Звук через DVI

С 2008 года производители видеоплат постепенно обновляют контроллер для поддержки HDMI-выхода в дополнение к DVI. В связи с электрической и контактной совместимостью между DVI и HDMI для вывода данных через DVI на HDMI-совместимое устройство (например телевизор) с использованием функций HDMI (например передача звука) требуется всего лишь простой пассивный переходник (или DVI-D - HDMI кабель).

Типовые проблемы, связанные с кабелями

Одной из самых распространённых проблем является появление разбросанных и мерцающих красных (хотя возможны и другие цвета) точек на высоких разрешениях на изображении, это может происходить по следующим причинам:

недостаточный контакт нескольких контактов кабеля;

плохая помехозащищённость кабеля;

нехватка пропускной способности кабеля.

Способы устранения:

улучшить фиксацию кабеля в гнёздах путём закрутки винтов на вилках;

заменить на более помехозащищённый кабель (хотя надо помнить, что скорости кабеля Single Link на высоких разрешениях может не хватить);

заменить кабель на DVI Dual link, тем самым увеличив скорость передачи.

А также альтернативные способы устранения:

понизить частоту обновления в драйвере видеоадаптера;

переключить режим работы DVI (например, как в драйверах видеокарт ATI Catalyst).

увеличить подавление помех в видеоадаптере Nvidia в панели управления.

1.1.4. HDMI разъем

High-Definition Multimedia Interface (HDMI) — интерфейс для мультимедиа высокой чёткости, позволяющий передавать цифровые видеоданные высокого разрешения и многоканальные цифровые аудиосигналы с защитой от копирования (англ. High Bandwidth Digital Copy Protection, HDCP).

Рис. 5 Кабель HDMI

Разъём HDMI обеспечивает цифровое DVI-соединение нескольких устройств с помощью соответствующих кабелей. Основное различие между HDMI и DVI состоит в том, что разъём HDMI меньше по размеру, а также поддерживает передачу многоканальных цифровых аудиосигналов. Является заменой аналоговых стандартов подключения, таких как SCART или RCA.

Основателями HDMI являются компании Hitachi, Matsushita Electric Industrial (ныне Panasonic) (Panasonic/National/Technics/Quasar), Philips, Silicon Image, Sony, Thomson (RCA).

Таблица. 3 .Версии

Версия	Дата выпуска	Описание
1.0	9 декабря 2002	Максимальная пропускная способность интерфейса по одному проводу 4,9 Гбит/с. Поддержка видео до 165 МПикс/сек (1080p @ 60 Гц или UXGA) и 8-канального звука (192 кГц/24 бит).
1.1	20 мая 2004	Добавлена поддержка защиты звука, требуемая для проигрывания DVD-Audio.
1.2	8 августа 2005	Добавлена поддержка передачи однобитового аудиосигнала, такого, как Super Audio CD DSD. Разработан HDMI-разъём типа A с полной поддержкой всех форматов для PC-источников и дисплеев. Добавлена возможность для PC-источников использовать родное цветовое пространство RGB при сохранении поддержки YCbCr CE. Установлено требование для дисплеев с HDMI 1.2 и более поздних версий поддерживать будущие низковольтные (то есть, связанные по переменному току) источники, например, основанные на базе технологии ввода/вывода PCI Express.
1.2a	14 декабря 2005	Добавлена полная поддержка всех особенностей и наборов команд протокола дистанционного управления CEC (Consumer Electronic Control).
1.3	22 июня 2006	Поднята частота синхронизации с 165 до 340 МГц, что позволяет увеличить пропускную способность интерфейса по одному проводу с 4,95 Гбит/сдо 10,2 Гбит/с. Добавлена поддержка «глубокого цвета» (deep color, 30-, 36-, 48-битный цвет, 10, 12 или 16 бит на каждый компонент RGB) в высоких разрешениях, вместо поддержки только 24-битного цвета у предыдущей версии. Поддержка стандарта цветопередачи xvYCC. Реализована автоматическая синхронизация видео- и аудио-сигнала. Добавлена поддержка новых форматов сжатия без потерь многоканального звука Dolby TrueHD и DTS-HD Master Audio.[2] Разработан новый разъём mini-HDMI (Type C) для портативных устройств — таких, как камеры.
1.3b	26 марта 2007	Управление бытовой электроникой.
1.4	22 мая 2009	Добавлена поддержка разрешения 4K х 2К (38402160 при 24/25/30 Гц и 40962160 при 24 Гц). Реализована возможность создания Fast Ethernet-соединения (100 Мбит/с) (HDMI Ethernet Channel, HEC). Реализована технология реверсивного звукового канала (ARC). Разработан новый интерфейсный разъём для миниатюрных устройств — micro-HDMI (Type D). Поддержка 3D-изображения.
1.4a	4 марта 2010	Улучшена поддержка 3D-изображения Новые обязательные режимы Side-by-Side и Top-and-Bottom для вещательного контента, в дополнение к режимам, имеющимся в спецификации 1.4. С учётом этих двух обязательных форматов, спецификация HDMI версии 1.4a обеспечивает уровень совместимости устройств, предназначенных для доставки 3D-контента через соединение HDMI. Обязательные 3D форматы: для фильмов на Blu-ray дисках — удвоенного разрешения (Frame Packing) 1080p @ 24 Гц; для игр — удвоенного разрешения (Frame Packing) 720p @ 50 или 59.94/60 Гц; для телевидения — режим Side-by-Side 1080i @ 50/60 Гц или режим Top-and-Bottom 720p @ 50/60 Гц или 1080p @ 24 Гц. Применение 3D-форматов: дисплеи — должны поддерживать все обязательные форматы; коммутаторы, хабы и другие коммутирующие устройства должны быть в состоянии пропускать все обязательные форматы; источники (Blu-ray плееры, игровые приставки, ТВ-тюнеры) — должны поддерживать, по крайней мере, один обязательный формат.
1.4b	11 октября 2011	Одной из новых функций является то, что он добавляет поддержку видео 1080p на 120 Гц. Увеличена пропускная способность интерфейса по одному проводу до 15 Гбит/с.
2.0	4 сентября 2013	Ожидается, что в HDMI 2.0 будет увеличена максимальная дифференциальная передача сигналов с минимизацией перепадов уровней (TMDS) на пропускную способность канала от 3,4 Гбит/с до 6 Гбит/с, который позволит увеличить общую пропускную TMDS до 18 Гбит/с. Это позволит HDMI 2.0 поддерживать разрешение Full HD 3D со скоростью 120 кадров в секунду и разрешение 4K со скоростью 60 кадров в секунду (FPS). Другие особенности, которые, как ожидается, для HDMI 2.0 будут включать поддержку 4:2:0 (цветовая субдискретизация), поддержку 25 кадров в секунду 3D форматов, улучшение 3D-возможностей, поддержка более чем 8 каналов аудио, поддержка HE-AAC и DRA аудио стандартов и другие дополнительные функции. HDMI 2.0 был официально анонсирован 4 сентября 2013 года[3]. Добавлена поддержка разрешения 4K (38402160) при 50/60 Гц Добавлена поддержка до 32 каналов аудио Звуковая частота увеличена до 1536кГц для самого высокого качества звука Simultaneous delivery of dual video streams to multiple users on the same screen Simultaneous delivery of multi-stream audio to multiple users (up to 4) Добавлена поддержка дисплеев с соотношением сторон 21:9 Добавлена динамическая синхронизация видео и аудио потоков CEC extensions provides expanded command and control of consumer electronics devices through a single control point

Характеристики

HDMI имеет пропускную способность в пределах от 4,9 до 10,2 Гбит/с[4].

Длина стандартного кабеля может достигать 10 метров[5], также возможно увеличение длины до 20-35 метров и более с применением как внешних усилителей-повторителей, так и вмонтированных сразу в кабель. Некоторые производители устанавливают ферритовые кольца в начале и в конце кабеля для защиты от помех. Особое внимание следует обратить на то, что усилители (репитеры, эквалайзеры) стоит ставить не на выходе источника сигнала, а именно на входе у панели или телевизора. Для увеличения расстояния передачи также используются так называемые видеосендеры (рис. 6).

Устройство кабеля

Рис. 6 Устройство HDMI-кабеля

HDMI-кабель состоит из следующих частей:

• Внешняя оболочка.
• Экранирующая оплётка из проволок с дополнительной медной неизолированной жилой для пайки.
• Экран из алюминиевой фольги.
• Полипропиленовая оболочка.

Экранированные витые пары пятой категории с волновым сопротивлением 100 Ом для сигнала синхронизации, и сигналов данных. Экран каждой витой пары имеет внешнюю изоляцию и проволоку для пайки.

1.1.5. Типичные области применения VGA разъемов

- Мультимедийные проекторы. Мультимедийные проекторы применяются практически повсеместно — от корпоративных презентаций до образовательных лекций и рекламных демонстраций. Новейшее поколение проекторов обеспечивает отличное качество изображения при использовании с портативными или настольными ПК. Обычно докладчик подключает портативный компьютер к проектору по стандартному кабелю VGA, при этом портативный компьютер должен располагаться поблизости от проектора. В некоторых случаях это может оказаться неудобным. Чтобы устранить это ограничение, соединение между портативным компьютером и проектором можно удлинить с помощью экранированной витой пары Категории 5.

Обучение с использованием ПК в классах. В учебных заведениях персональные компьютеры служат преподавателям для демонстрации образовательного материала или лекционной информации студентам, находящимся сразу в нескольких помещениях. При использовании балунов VGA вместе с разделителем VGA ПК-источник видеосигнала можно подключить одновременно к нескольким экранам VGA в классных комнатах по витым парам Категории 5. Если оборудование с обоих концов балунов VGA имеет трехштырьковые вилки переменного тока, то в этом случае может быть задействована уже имеющаяся проводка с неэкранированными витыми парами Категории 5. В противном случае, если какое-либо из подключенных к балунам устройств VGA не имеет встроенных трехштырьковых соединителей переменного тока, необходимо использовать кабель с экранированными витыми парами Категории 5. Причина этого будет объяснена позднее. Для учебных заведений с ограниченным бюджетом применение балунов VGA и витой пары Категории 5 представляет экономичный способ доставки учебных материалов в каждую классную комнату без дорогостоящих вложений в локальную сеть или систему видеоконференций.

- Мониторинг промышленных процессов. В промышленности сложные датчики и контроллеры процессов часто располагаются в недоступных областях. Выходной сигнал VGA от этих устройств может быть передан по проводке Категории 5 обратно на монитор в помещение, где находится оператор. Обеспечиваемая Категорией 5 помехоустойчивость идеальна для промышленных приложений, а балуны VGA позволяют не упустить это преимущество.

- Информационные видеосистемы. ПК часто применяются для организации продаж и торговых демонстраций: в частности, на выставочных стендах для привлечения внимания посетителей и распространения информации. Например, балуны VGA могут использоваться в магазине для рекламы продаваемых товаров. Применение кабелей Категории 5 с мониторами VGA исключает необходимость располагать системный блок поблизости от торгового киоска.

Сотрудник магазина может управлять экранами, не покидая своего офиса, а сами киоски можно расположить в любом месте, где имеется проводка Категории 5.

- Совместная работа. При совместном решении многих задач, таких, как написание технической документации или проектирование инженерных систем, исполнителям необходимо встречаться, чтобы обсудить информацию, отображаемую на локальном ПК. наблюдать за экраном монитора VGA гораздо проще, если его можно поместить там, где другие участники проекта смогут его видеть. Установив вторую карту VGA в ПК и подключив удаленный монитор с помощью балунов VGA и кабеля Категории 5, вторую станцию можно быстро настроить для просмотра в другой комнате без приобретения дорогостоящего оборудования для видеоконференций.

1.1.6. Выбор проводки для VGA

Тип кабеля. Некоторые балуны VGA поддерживают только неэкранированную витую пару Категории 5, другие — как экранированную (Shielded Twisted Pair, STP), так и неэкранированную (Unshielded Twisted Pair, UTP) витую пару. Что касается балунов VGA для STP, экранированную витую пару Категории 5 следует использовать с соответствующими балунами, если источник или приемник сигнала VGA не имеет встроенной трехштырьковой вилки электропитания. Это связано с тем, что балун VGA должен быть надежно заземлен с обоих концов соединения, иначе он не будет передавать сигналы вертикальной и горизонтальной синхронизации. Если оборудование не заземлено надлежащим образом, то в этом случае требуется предоставить общую точку отсчета, для чего и служит кабель с экранированными витыми парами.

Вдобавок, кабель STP должен быть терминирован с помощью экранированных модульных разъемов RJ-45 на обоих концах линии для обеспечения общего нуля между балунами VGA.

Обычно портативные компьютеры, мультимедийные проекторы и плоские жидкокристаллические мониторы снабжаются внешними адаптерами питания и, следовательно, не имеют собственной трехштырьковой вилки.

В этом случае нужен кабель с экранированными витыми парами. Отказ от кабеля STP может привести к полной или перемежающейся потере изображения.

Кабель с неэкранированными витыми парами Категории 5 применяют с балуном VGA, когда и источник, и приемник сигнала VGA имеют собственную трехштырьковую вилку питания: в частности, это справедливо в случае ЭЛТ-мониторов и настольных ПК. В такой ситуации может быть задействована уже имеющаяся в здании проводка с неэкранированными витыми парами Категории 5. Кстати, при тестировании соединения с балунами VGA по свободному кабелю с витыми парами, кабель необходимо размотать с катушки.

Важнейшей задачей, с которой призван справляться VGA разветвитель, является устранение взаимного влияния подключенных устройств (что может создавать помехи) путем обеспечения удачной гальванической развязки, разветвители бывают активными и пассивными. Активные способны регулировать усиление сигнала, а пассивные просто вносят собственное затухание.

Подводя итоги, можно сказать, что особенности использования разветвителей VGA сигнала лежат в плоскости их технических свойств и целевого применения. Чем больше через сплиттер будет подключатся мониторов с высоким разрешением или сенсорным управлением, а также чем большая ширина канала вам требуется, тем более дорогой и функциональный разветливель необходим. Кроме того, следует правильно подключать данное устройство, т.к. попытка подсоединения через неподходящий порт приведет к некорректной работе сплиттера.

1.2. Практическая часть

1.2.1. Разработка структурной и принципиальной схем

Прежде чем приступать к разработке схемы устройства, необходимо чётко определить цели и задачи, назначение проектируемого устройства. Это позволит избежать неоправданного усложнения схемы и значительно упростит задачу разработки устройства.

Итак, в данной системе видеокарта преподавательского компьютера подключена к разветвитель видеосигналов, где сигнал разделяется и поступает на переключатели к которым подключается кабель с разветвителя видеосигналов и с видеокарта компьютера учащегося. С помощью переключателя можно переключать видеосигнал с компьютера учащегося на сигнал с компьютера преподавателя и обратно.

Для микросхем используются стандартные подключения. В частности, для микросхемы 74LS04 для не задействованных выходов используются резисторы номиналом R1-R3 100 Ом. Для зашиты трех эмиттерных повторителей на p-n-р транзисторах Т1-ТЗ используются R4, R9,14 c номиналом 240 Ом. Наминал все остальных резисторов составляет 75 Ом.

Рассчитаем ограничивающий резистор в цепи транзистора VT2. Максимальный ток для транзистора – 250 мА. Исходя из этого, выберем рабочий ток 200 мА. Тогда по закону Ома: R = U/I = 12 / 0,2 = 60 Ом.

При этом токе выделяемая мощность составит:

P = UI = 12* 0,2 = 2,4 Вт.

В цепи питания, параллельно микроконтроллеру должен быть включён керамический конденсатор номиналом 100 мкФ.

Устройство состоит из разветвителя видеосигнала разветвителя видеосигнала VGA состоит из трех эмиттерных повторителей на p-n-р транзисторах Т1-ТЗ, каждый из которых нагружен на 12 эмиттерных повторителя структуры n-p-n T4-T15. Такое построение позволяет компенсировать падение напряжения на эмиттерном переходе p-n-р транзисторов равным по величине, но обратным по знаку падением напряжения n-p-n транзисторов. В результате схема правильно передает не только высокочастотные сигналы, но и постоянное напряжение, что важно для корректной передачи яркости фона. Сигналы кадровой V-Sync и строчной H-Sync синхронизации усиливаются буферными логическими элементами IC2. Питание устройства осуществляется от USB разъема компьютера. Потребляемый ток 200 мА, полоса частот от 0 до 110 МГц.

Принцип действия предложенного устройства следующий: видеосигнал с видеокарты преподавателя поступает разветвитель видеосигнала, он работает на принципе трех эмиттерных повторителей на p-n-р транзисторах Т1-ТЗ, каждый из которых нагружен на 12 эмиттерных повторителя структуры n-p-n T4-T15. Сигнал дублируется с компьютера преподавателя и поступает на мониторы ученических компьютеров.

На V-Syns и H-Syns 74LS04 выполняет селекцию импульсов, операцию, связанную с выделением из серии входных импульсов только тех, которые отличаются от остальных некоторыми параметрами.

В через интегральный стабилизатор IC1. Потребляемый ток 200 мА.

Потребляемый ток 400 мА.

При напряжении питания 5 В. Рассчитаем потребляемую мощность:

P = UI = 5 * 0,4 = 2 Вт.

Ток на резисторах R1-R6, R7-R38 незначителен, поэтому примем потребляемую ими мощность как 0,10 Вт.

Итого потребляемая мощность схемы:

P = 2 + 0,10 =2,1Bт

1.2.2 Выбор и обоснование способа изготовления печатной платы

Печатные платы представляют собой диэлектрическую пластину с нанесенным на нее токопроводящим рисунком (печатным монтажом) и отверстиями для монтажа элементов.

Печатный монтаж – это нанесение на изоляционное основание тонких электропроводящих покрытий (печатных проводников), выполняющих функции монтажных проводов для соединения элементов схемы.

Печатные платы служат для размещения и закрепления элементов устройства на одном основании, а печатный монтаж обеспечивает связь между этими элементами в соответствии с принципиальной схемой устройства.

Наряду с традиционным проводным монтажом печатные платы являются основным этапом в подготовке устройства к производству и имеют ряд преимуществ, т.е. они позволяют:

1. Увеличить плотность монтажных соединений и возможность миниатюризации компоновки радиоэлементов и блоков внутри устройства;

2. Организовать изготовление печатных проводников и электрорадиоэлементов в одном технологическом цикле;

3. Гарантированная стабильность и повторяемость электрических характеристик;

4. Повышенная стойкость устройства к климатическим и механическим воздействиям;

5. Провести унификацию конструкторских и технологических решений;

6. Увеличить надежность;

7. Организовать комплексную автоматизацию работ по изготовлению устройства;

По конструктивному исполнению все печатные платы можно подразделить на односторонние, двухсторонние, однослойные и многослойные.

Односторонние печатные платы представляют собой диэлектрическое основание, на одной стороне которого выполнен печатный монтаж, а на другой стороне размещаются элементы устройства.

У двухсторонних печатных плат печатный монтаж выполнен на двух сторонах, а переход токопроводящих линий осуществляется металлизированными контактными отверстиями. Такое исполнение печатной платы позволяет обеспечить большую плотность размещения печатных проводников.

Многослойные печатные платы состоят из чередующихся слоев материала с проводящим рисунком, соединенных клеевыми прокладками в монолитное основание путем прессования. Такое исполнение печатной платы позволяет обеспечить наибольшую плотность и надежность печатного монтажа, что в свою очередь позволяет уменьшить габаритные размеры печатной платы.

Теперь рассмотрим более подробно методику нанесения токопроводящего рисунка на подложку печатной платы. Существует несколько способов:

1. Химическое травление;

2. Электрохимическое осаждение;

3. Комбинированный.

Наиболее распространенным из этих методов является метод химического травления.

Организация процесса химического травления фольгированного материала осуществляется при помощи специально изготавливаемых для этих целей химических составов. Существует широкая номенклатура таких реактивов, большинство из которых довольно легко можно изготовить даже в домашних условиях. Наиболее простыми способами травления фольгированного материала в процессе изготовления печатной платы является:

1. В стакане холодной воды растворяют 4–6 таблеток пероксида водорода и осторожно добавляют 15–25 мл концентрированной серной кислоты. Для нанесения рисунка печатных проводников на фольгированный материал можно пользоваться клеем БФ–2. Время травления в данном растворе примерно 1 час.

2. Раствор хлорного железа в воде: в 200 мл воды растворяют 150 г. хлорного железа в порошке. Для приготовления хлорного железа берут 9%–ную соляную кислоту и мелкие железные опилки. На 25 объемных частей кислоты берут одну часть железных опилок. Опилки засыпают в открытый сосуд с кислотой и оставляют на несколько дней. Через 5 – 6 дней раствор окрасится в желто-бурый цвет, что означает готовность раствора к применению.

3. Травление платы в концентрированном растворе азотной кислоты занимает 1–5 минут, но требует осторожности. После травления плату тщательно промывают водой с мылом.

Однако существует возможность изготовления печатной платы даже без применения химикатов. Данный процесс осуществляется следующим образом: требуемых размеров плату вырезают из фольгированного материала, сверлят все необходимые отверстия и наносят на нее рисунок печатного монтажа. Контуры обводят острым шилом. Для изготовления платы средней сложности приведенным способом затрачивается 1,5–2 часа.

Как и для любого устройства, для изготовления печатной платы также существует своя методика:

- Проектируем печатную плату при помощи программы Sprint layout:

Рис. 1. Печатная плата, разработанная в программе Sprint layout

- Подготавливаем стеклотекстолит для переноса изображения:

Рис. 2. Стеклотекстолит для переноса изображения

- Подготавливаем поверхность стеклотекстолита

Рис. 3. Стеклотекстолит для переноса изображения

– Следующим действием изготавливается копия этого чертежа, на котором отмечены только места, где необходимо просверлить отверстия для установки в них радиоэлементов и цифровых интегральных микросхем. Для этого необходимо знать размеры корпусов радиоэлементов и ИМС, а также расстояния между их выводами.

Рис. 4. Копия чертежа

– Эта копия наклеивается на пластину фольгированного стеклотекстолита со стороны фольги. Применять для изготовления печатной платы гетенакс или текстолит не рекомендуется, т. к. существует высокая вероятность, что при повторной пайке печатные проводники отклеятся.

- Переводим рисунок на стеклотекстолит с помощью ЛУТ.

Рис. 5. Перевод рисунка на стеклотекстолит с помощью ЛУТ

– Готовая плата травится обычным способом в растворе хлорного железа. Однако и здесь существует одна небольшая хитрость, для ускорения процесса травления печатную плату нужно травить в вертикальном положении. При этом продукты реакции не будут оседать на печатную плату, и не будут препятствовать процессу травления.

Рис.6. Травление платы

– Следующим этапом является проделывание. Сверлятся отверстия обычно сверлами с диаметром от 0,5 до 0,7 мм.

Рис. 7. Отверстия для установки радиоэлементов и микросхем

– Затем производится тщательное обследование печатной платы и в местах где краска попала мимо печатных проводников производится ее удаление при помощи скальпеля.

- Устанавливаем детали на поверхность печатной платы.

печатнплаты

Рис. 8. Детали на поверхность печатной платы

- Полностью собранная плата:

Рис. 9. Готовое устройство

1.2.3. Разработка компоновки устройства

Процесс компоновки элементов проектируемого устройство, предназначенного для системы дублирования видеопотока можно подразделить на несколько этапов:

1. Функциональная компоновка – размещение и установка функциональных элементов на печатных платах с учетом функциональных и энергетических требований, а также плотности компоновки и установки элементов, плотности топологии печатных проводников. Функциональная компоновка проводится для определения основных размеров печатной платы, выбора способов ее проектирования и изготовления. Прежде чем приступить к изготовлению печатной платы, нужно сделать её рисунок, т.е. скомпоновать все радиоэлементы и микросхемы. Компоновка устройства подразумевает под собой примерное расположение на печатной плате радиоэлементов и микросхем, входящих в состав устройства. Для определения положения элементов на плате в первую очередь делают рисунок платы в соответствии с заданными габаритами устройства, далее компонуются все радиоэлементы и микросхемы на рисунке в соответствии с их реальными размерами.

После расположения радиоэлементов и микросхем наносятся отверстия для контактных площадок и отверстия для крепления печатной платы в корпусе устройства.

Заключительным этапом является проведение соединительных линий (печатных проводников) в соответствии с принципиальной схемой устройства.

Внутренняя компоновка – размещение входящих в состав нашего

устройства блоков внутри его корпуса с учетом требований удобства сборки, контроля, ремонта, механического и электрического соединения, требований по обеспечению оптимального теплового режима и эргономики.

1. Внешняя компоновка – это компоновка устройства в конструкциях старшего уровня, например в составе рабочего места студента, при этом, прежде всего, учитываются эргономические требования. К эргономическим критериям компоновки разрабатываемой нами приставки: эффективность работы, сохранение здоровья в процессе эксплуатации, развитие личности в процессе труда.

Рис. 10. Вид собранного VGA разветвителя в корпусе

1.2.4. Поиск и устранение неисправностей

Определение, отыскивание и устранение неисправностей в процессе ремонта является очень трудоемкой операцией. Найти неисправность – значит, найти отказавший элемент, блок, модуль и т.п. Процесс ремонта устройства можно разделить на четыре этапа: установление факта наличия неисправности, выявление ее характера, устранение неисправности и проверка устройства после ремонта

Все неисправности какого-либо радиоэлектронного устройства можно разделит на механические и электрические.

К механическим неисправностям относятся неисправности в механических узлах устройства (выход из строя кнопок, входящих в состав блока подачи внешних воздействий).

К электрическим неисправностям относятся такие, которые приводят к изменению электрического сопротивление цепей (к ее обрыву), значительному увеличению или уменьшению сопротивления или к короткому замыканию. Для разрабатываемого мной устройства к таким неисправностям можно отнести такие как выход из строя резисторов, микросхем и т.п.

При поиске неисправностей радиоэлектричекого устройства применяют пять способов:

1. Внешний осмотр позволяет выявить большинство механических неисправностей, а также некоторые электрические. Внешним осмотром проверяется качество сборки и монтажа. При проверке качества сборки вручную следует проверить механическое крепление отдельных узлов, таких как переключатели, переменные резисторы, штепсельные соединения (разъемы). В случае нарушения крепления оно восстанавливается. Внешним осмотром проверяют также качество электрического монтажа. При этом выявляют целостность соединительных проводников, наличие затеков припоя, которые могут привести к коротким замыканиям между отдельными участками схемы, обнаруживают провода с нарушенной изоляцией, проверяют качество паек и т.п. Внешним осмотром можно убедиться в правильности номиналов резисторов и конденсаторов (блока питания), выявить дефекты отдельных элементов (обрыв выводов, резисторов, механическое повреждение керамических конденсаторов и другие).

Внешний осмотр, как правило, делают при отключенном питании аппаратуры. При его проведении особое внимание необходимо обращать на то, чтобы в монтаж не попали случайные предметы, которые при включении устройства могут вызвать короткое замыкание.

Внешним осмотром можно выявить неисправный светоэлемент (по яркости свечения), резистор (по изменению цвета или обугливанию поверхностного слоя) и другие элементы.

Во включенном состоянии можно определить перегрев трансформаторов, электролитических конденсаторов, полупроводниковых элементов. Появление запахов от перегретых обмоток, резисторов, пропиточного материала трансформаторов также сигнализирует о наличии неисправностей в схеме устройства. О неисправности может свидетельствовать и изменение частоты или тона звуковых колебаний воздушной среды, вызываемых работой трансформаторов и других элементов, которые обычно либо вообще не слышны во время работы, либо имеют звучание другого тона.

Для проверки отсутствия коротких замыканий используют омметр. В качестве опорной точки чаще всего принимают плюс или минус источника питания. Иногда входе осмотра возникает сомнение в исправности отдельных элементов. Тогда следует выпаять элемент и проверить его исправность более тщательно.

1. Способ промежуточных измерений – заключается в последовательной проверке прохождения сигнала от блока к блоку до обнаружения неисправного участка.

2. Способ исключения – заключается в последовательном исключении исправных узлов и блоков.

3. Способ замены отдельных элементов, узлов или блоков на заведомо исправные, широко используется при ремонте радио электрических устройств. Например, можно заменить элемент (транзистор, трансформатор, микросхему) или блок на заведомо исправный и убедиться в наличии неисправности на этом участке.

4. Способ сравнения – заключается в сравнении параметров неисправного аппарата с параметрами исправного аппарата того же типа или марки.

Использование того или иного способа поиска неисправности зависит от способностей схемы устройства.

Поиск неисправностей осуществляют по определенному правилу (алгоритму), позволяющему максимально сократить время их отыскания. Поиск проводится поэтапно, от более крупных конструктивных единиц к более мелким, т.е. в последовательности Блок – Узел (модуль) – Каскад – Неисправный элемент.

Пользуясь приведенными выше правилами и методами, выявим ряд неисправностей нашей Системы, которые могут возникнуть в процессе эксплуатации устройства. Все вероятные неисправности сведем в таблицу.

Таблица. 4. Вероятные неисправности

Признак неисправности	Причина	Принимаемые меры
Устройство не включается	Шнур питания не подсоединён	Вставьте лучше шнур питания в разъем
	Перегорел предохранитель в БП	Заменить предохранитель
	Неисправен БП	Поиск неисправностей БП
Сопротивление в контрольных точках БП бесконечно большое	Обрыв обмотки трансформатора	Замена обмотки трансформатора или установка нового трансформатора
Неработает монитор	Неисправен или отходит кабель VGA Неисправен монитор	Вставить кабель лучше в разъем Сдать в ремонт
Не светится один из светодиодов на КПП	Не поступает сигнал	Проверка наличия обрывов, КЗ на линии идущей к светодиоду
	Светодиод вышел из строя	Заменить светодиод

Исходя из выше сказанного, можно сделать вывод, что в дипломной работе рассмотрена система дублирования видеопотока в компьютерном классе.

В данной системе видеокарта преподавательского компьютера подключена к разветвитель видеосигналов, где сигнал разделяется и поступает на переключатели к которым подключается кабель с разветвителя видеосигналов и с видеокарта компьютера учащегося. С помощью переключателя можно переключать видеосигнал с компьютера учащегося на сигнал с компьютера преподавателя и обратно.

ГЛАВА 2. ОХРАНА ТРУДА. МЕРЫ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ТЕХНИЧЕСКОМ ОБСЛУЖИВАНИИ ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКЕ

2.1. Санитарно-гигиенические условия труда

Условия труда – это совокупность факторов производственной среды, оказывающих влияние на здоровье и работоспособность человека в процессе труда. Факторами производственной среды, в процессе труда являются:

1. Санитарно-гигиеническая обстановка.

2. Психофизиологические элементы.

3. Эстетические элементы.

4. Социально-психологические элементы.

Санитарно-гигиенические факторы условий труда оказывают постоянное влияние на функционирование организма или его отдельных систем Постоянно или периодически влияют на здоровье физические, химические, биологические или психоф физиологические факторы на человека непосредственно влияет психогенный фактор через средства массовой информации.

Санитарно-гигиенические особенности производственных процессов могут влиять на организм человека одномоментно, быть мало мощными или оказывать отрицательное действие - вплоть до смертельных последствий

К ним относятся все элементы производственной среды, в которой протекает трудовой процесс, т. е. микроклимат, чистота воздуха, разного рода производственные излучения, освещение, шум и вибрация.

Согласно «Гигиеническим критериям оценки условий труда по показателям вредности и опасности факторов производственной среды, тяжести и напряженности трудового процесса, вредными и опасными могут быть физические, химические, биологические элементы природной среды и трудового процесса.

Вредный производственный элемент может вызвать профессиональную патологию, временное или стойкое снижение работоспособности, повысить частоту соматических и инфекционных заболеваний, привести к нарушению здоровья потомства.

Опасный производственный элемент может стать причиной острого заболевания или внезапного резкого ухудшения здоровья, смерти. В зависимости от количественной характеристики и продолжительности действия отдельные вредные элементы могут стать опасными.

Исходя из гигиенических критериев и принципов классификации условий труда, их разделяют на 4 класса: оптимальные, допустимые, вредные четырех степеней вредности и опасные (экстремальные).

Производственное освещение, его характеристика

В помещении, предназначенном для работы с электронной аппаратурой, должно иметься как естественное, так и искусственное освещение. Лучше всего, если окна в помещении выходят на север или северо-восток. Помещения необходимо оборудовать не только отопительными приборами, но и системами кондиционирования воздуха или эффективной вентиляцией. Стены и потолки следует окрашивать матовой краской: блестящие и тем более, зеркальные поверхности утомляют зрение и отвлекают от работы. В помещениях ежедневно должна проводиться влажная уборка.

Необходимо, чтобы площадь рабочего места составляла не менее 6 квадратных метров, а объем - 20 кубических метров. Стол следует поставить сбоку от окна так, чтобы свет падал слева. Наилучшее освещение для работы с компьютером - рассеянный непрямой свет, который не дает бликов на экране. В поле зрения пользователя не должно быть резких перепадов яркости, поэтому окна желательно закрывать шторами либо жалюзи.

Помещения для эксплуатации ПЭВМ должны иметь естественное и искусственное освещение, соответствующее требованиям действующей нормативной документации.

Коэффициент естественной освещенности в помещениях с использованием ПЭВМ должен быть не ниже 1,2%.

Рабочие столы следует размещать таким образом, чтобы видеомониторы были ориентированны боковой стороной к световым проемам, чтобы естественный свет падал преимущественно слева. Оконные проемы должны быть оборудованы регулируемыми устройствами типа занавесей, внешних козырьков, жалюзи и т.д.

Искусственное освещение в помещениях для эксплуатации ПЭВМ должно осуществляться системой общего равномерного освещения. В производственных и административно-общественных помещениях, в случаях преимущественной работы с документами, следует применять системы комбинированного освещения (к общему освещению дополнительно устанавливаются светильники местного освещения, предназначенные для освещения зоны расположения документов).

При этом освещенность на поверхности стола в зоне размещения рабочего документа должна составлять 300 – 500 лк. Освещение не должно создавать бликов на поверхности экрана. Освещенность поверхности экрана не должна быть более 300 лк.

Следует ограничивать прямую блесткость от источников освещения, при этом яркость светящихся поверхностей (окон, светильников и др.), находящихся в поле зрения, должна быть не более 200 кд/м2.

Следует ограничивать отраженную блесткость на рабочих поверхностях (экран, стол, клавиатура и др.) за счет правильного выбора типов светильников и расположения рабочих мест по отношению к источникам естественного и искусственного освещения, при этом яркость бликов на экране ПЭВМ не должна превышать 40 кд/м2 и яркость потолка не должна превышать 200 кд/м2.

Искусственное же освещение должно быть общим и равномерным, в то же время использование одних только настольных ламп недопустимо.

Для искусственного освещения помещений используются следующие виды ламп:

1. Искусственное освещение помещений с помощью ламп накаливания.

Лампы накаливания – это традиционный способ искусственного освещения помещений. Однако в наше время он приемлем только для местного освещения и освещения небольших помещений в силу ряда причин. Прежде всего, они демонстрируют низкие показатели светоотдачи (7-20 лм/Вт). Во-вторых, искусственное освещение помещений с помощью этих источников освещения характеризуется низким КПД (от 10 до 13%).

Кроме того, срок службы ламп накаливания не превышает 1000 часов. Из-за специфики излучаемого спектра возможно искажение цветовосприятия, что снижает качество искусственного освещения помещений. Однако этот вид источников отличается низкой стоимостью, безопасностью, компактностью.

2. Искусственное освещение помещений с помощью галогенных ламп.

Если свечение в лампах накаливание обусловлено наличием вольфрамовой нити, то галогенные лампы, помимо нее, содержат в колбе пары галогенов. Искусственное освещение помещений с помощью подобных источников характеризуется более высокой световой отдачей (порядка 30 лм/Вт), а также в три раза более длительным сроком эксплуатации.

3. Газоразрядные лампы для искусственного освещения помещений.

Наиболее современным и эффективным решением для искусственного освещения помещений является применение газоразрядных ламп. Принцип их работы основан на применении люминофора, который наносится на внутреннюю сторону колбы и преобразует в свет электрические разряды, возникающие в газовых парах. Данный вид источников характеризуется электрической и световой мощностью, существенно превышающей показатели вышеописанных ламп. К тому же они более неприхотливы к условиям окружающей среды. Поэтому такие дампы применяются не столько для искусственного освещения помещений, сколько для наружных осветительных установок.

Требование к организации и оборудованию рабочего места техника

К работе на персональном компьютере допускаются лица, прошедшие обучение безопасным методам труда, вводный инструктаж, первичный инструктаж на рабочем месте.

Работник обязан:

– Выполнять только ту работу, которая определена его должностной инструкцией.

– Содержать в чистоте рабочее место.

– Соблюдать режим труда и отдыха в зависимости от продолжительности, вида и категории трудовой деятельности.

– Соблюдать меры пожарной безопасности.

Рабочие места с компьютерами должны размещаться таким образом, чтобы расстояние от экрана одного видеомонитора до тыла другого было не менее 2,0 м, а расстояние между боковыми поверхностями видеомониторов - не менее 1,2 м.

Рабочие места с персональными компьютерами по отношению к световым проемам должны располагаться так, чтобы естественный свет падал сбоку, преимущественно слева.

Оконные проемы в помещениях, где используются персональные компьютеры, должны быть оборудованы регулируемыми устройствами типа: жалюзи, занавесей, внешних козырьков и др.

Рабочее место техника при ремонте и наладке электронной техники. Конструкция стола может быть самой различной, в зависимости от конкретных условий. Стол шириной до 100 см наиболее удобен, так как при большей ширине трудно дотянуться до стены, где могут висеть инструменты. Рабочее место необходимо оборудовать штепсельной розеткой (лучше даже несколькими) с предохранителем. Не следует устанавливать розетки непосредственно на столе — они будут мешать, их лучше поместить на стене перед столом.

Стол, как и рабочий инструмент, требует соблюдения определенных правил обращения. На рабочем столе, например, никогда не следует производить тяжелые работы.

Располагая инструменты у стола на щите, прикрепленном к стене, наиболее часто используемые нужно помещать ближе к рабочему месту. К щиту инструменты можно прикреплять проволочными крючками, прижимами и т. д.

Чтобы ясно было видно место каждого инструмента, рекомендуется нанести краской контур его в том положении, в каком он должен находиться на щите. Инструменты можно хранить и в ящике стола, и в переносном ящике. Однако открытый способ хранения удобнее, так как он дает возможность постоянно иметь все инструменты под рукой, а по пустому месту на щите сразу видеть, что отсутствует. Нужна такая система размещения, чтобы каждый инструмент имел свое место, откуда его можно легко взять.

Для хранения мелких радиодеталей (конденсаторов небольшой емкости, постоянных резисторов, транзисторов, диодов и т. д.) можно использовать картотечный способ и хранить такие карточки в вертикальном положении в отдельном ящике. Чтобы сделать карточку для деталей в листе картона размерами с обычный тетрадный лист нужно проколоть шилом отверстия и вставить в них выводы деталей, загнув выводы с противоположной стороны. Если на каждом листе будут закреплены детали только одинакового номинала, то не придется тратить много времени на поиски нужной детали во время работы. Для удобства сверху на каждой карточке следует сделать надпись с указанием номинала детали.

Удобно также хранить мелкие детали (резисторы и конденсаторы) в отдельных коробках, разобранными по номиналам и типам.

Приступая к работе, нужно прежде всего ознакомиться, как следует пользоваться материалами и инструментами.

Инструмент и рабочее место всегда нужно содержать в чистоте. Никогда не работать тупым или неисправным инструментом. Устранять мелкие неисправности инструмента сразу, как только заметили их. Окончив работу, класть инструменты на место.

2.2. Безопасность труда при работе с электронной аппаратурой

Электробезопасность обеспечивается соответствующей конструкцией электрооборудования, применением технических способов и средств защиты, организационными и техническими мероприятиями, согласно ГОСТ 12.1.019-79, изменение 01-86 “Электробезопасность. Общие требования”.

Конструкция электрооборудования должна соответствовать условиям его эксплуатации, обеспечивать защиту персонала от соприкосновения с токоведущими частями и оборудования – от попадания внутрь посторонних предметов и воды.

Наиболее распространёнными техническими средствами защиты являются защитное заземление и зануление.

При пользовании средствами вычислительной техники и периферийным оборудованием каждый работник должен внимательно и осторожно обращаться с электропроводкой, приборами и аппаратами и всегда помнить, что пренебрежение правилами безопасности угрожает и здоровью, и жизни человека.

Во избежание поражения электрическим током необходимо твердо знать и выполнять следующие правила безопасного пользования электроэнергией:

1. Необходимо постоянно следить на своем рабочем месте за исправным состоянием электропроводки, выключателей, штепсельных розеток, при помощи которых оборудование включается в сеть, и заземления. При обнаружении неисправности немедленно обесточить электрооборудование, оповестить администрацию. Продолжение работы возможно только после устранения неисправности.

2. Во избежание повреждения изоляции проводов и возникновения коротких замыканий не разрешается:

а) вешать что-либо на провода;

б) выдергивать штепсельную вилку из розетки за шнур, усилие должно быть приложено к корпусу вилки.

3. Для исключения поражения электрическим током запрещается:

а) часто включать и выключать компьютер без необходимости;

б) работать на средствах вычислительной техники и периферийном оборудовании, имеющих нарушения целостности корпуса, нарушения изоляции проводов, неисправную индикацию включения питания, с признаками электрического напряжения на корпусе

в) класть на средства вычислительной техники и периферийное оборудование посторонние предметы.

3. Запрещается под напряжением очищать от пыли и загрязнения электроооборудование.

4. Пользоваться неисправным электрическим инструментом.

5. Запрещается проверять работоспособность электрооборудования в неприспособленных для эксплуатации помещениях с токопроводящими полами, сырых, не позволяющих заземлить доступные металлические части.

6. Ремонт электроаппаратуры производится только специалистами-техниками с соблюдением необходимых технических требований.

7. Недопустимо под напряжением проводить ремонт средств вычислительной техники и периферийного оборудования.

8. Во избежание поражения электрическим током, при пользовании электроприборами нельзя касаться одновременно каких-либо трубопроводов, батарей отопления, металлических конструкций, соединенных с землей.

9. При обнаружении оборвавшегося провода необходимо немедленно сообщить об этом администрации, принять меры по исключению контакта с ним людей. Прикосновение к проводу опасно для жизни.

10. Спасение пострадавшего при поражении электрическим током главным образом зависит от быстроты освобождения его от действия током, до прибытия врача нужно, не теряя времени, приступить к оказанию первой помощи пострадавшему.

Обеспечение электробезопасности

Электробезопасность - это система организационных и технических мероприятий и средств, направленных на защиту человека от опасного и вредного воздействия электрического тока, электрической дуги электромагнитного поля и статического электричества (ГОСТ 12 1.006-84).

Опасность поражения человека электрическим током проявляется, как правило, внезапно, когда человек уже находится под напряжением, а исход электропоражения зависит не только от уровня напряжения, прилагаемого к телу человека, но и от многих других факторов. К ним относится непосредственное воздействие как на электрические характеристики изоляции электроустановок, так и на сопротивляемость организма человека действию электрического тока. Это состояние внешней среды, конструкция электроустановок, характер прикосновения и т п. Правила устройства электроустановок и ГОСТ 12.1.0 19-79 изм.01-86 «Электробезопасность. Общие требования» классифицируют производственные помещения следующим образом:

Помещения с повышенной опасностью, характеризующиеся наличием одного из условий: сырости (относительная влажность воздуха превышает 75%), токопроводящей пыли, высокой температуры, возможности одновременного прикосновения к металлическим корпусам электроустановок и заземлённым частям зданий, механизмов.

Особо опасные помещения (особая сырость, наличие химически активной среды, наличие одновременно двух и более условий по п. 1).

Помещения без повышенной опасности (отсутствуют условия по п.п.1 и 2).

Работник, случайно оказавшийся под напряжением, замыкает электрическую цепь, по которой протекает соответствующий ток, вызывающий определённую реакцию организма, вид которой зависит от силы тока. При конструировании защитных средств за безопасную принимается сила тока 50 - 75 мкА. Наименьшее значение токов, которые вызывают реакцию человека, называют пороговыми. Так при силе тока частотой 50Гц на уровне 0,6-15 мА человек обнаруживает непроизвольное дрожание пальцев рук - это пороговый ток. При силе тока 10-15 мА возникает судорожное сокращение мышц руки, в которой зажат проводник; человек теряет контроль над своими действиями и не в состоянии самостоятельно освободиться от проводника. Такое пороговое значение характеризуют как неотпускающий ток. Обусловлено это дезорганизацией действия биотоков в организме под действием внешнего источника энергии. В случае чрезмерного раздражающего действия тока сигналы центральной нервной системы могут вызвать не только сокращение мышц, но и опасную для жизни реакцию, в том числе прекращение деятельности сердца и легких. При пороговом фибрилляционном токе (порядка 100 мА) наступает беспорядочное сокращение волокон сердечной мышцы (фибрилл). Сердце утрачивает способность перекачивать кровь, при прекращении кровообращения сердце расслабляется и останавливается.

В настоящее время общепринятым пределом опасности считается сила тока 100 мА при продолжительности его действия 3 с. В любом случае, для обеспечения безопасности людей необходимо быстро отключать сеть.

Исход электропоражения будет зависеть также от того, какой частью тела человек попадает под напряжение Характерные пути протекания тока рука-ноги, рука-рука, нога-нога Наиболее опасен путь тока через сердце, мозг, легкие Однако смертельное поражение возможно и при протекании тока, не затрагивающего жизненно важные органы, т к ток в теле, как и в любой другой электрической цепи, протекает по пути наименьшего сопротивления (нервам, крови), минуя ткани с большим сопротивлением (жир, мышцы).

Исход поражения в значительной мере определяется длительностью протекания тока в организме.

Замыкания на землю в электроустановках, как правило, отключаются защитой за доли секунды. Однако устройства электробезопасности (заземления и др.) рассчитываются, исходя из больших величин допустимого тока и длительности его воздействия (таблица. 5).

Таблица. 5 - Параметры электробезопасности требований ГОСТ 12 1 038-82

Расчетные параметры	Длительность воздействия тока, с
	0.1	0.2	0.5	1	1-30	более 30
Допустимый ток, мА	500	250	100	50	5	2
Допустимое напряжение, В	500	250	100	50	24	9
Сопротивление тела, кОм	1	1	1	1	2,5	4,5

Постоянный ток менее опасен, его пороговые значения в 3-4 раза выше, чем переменного тока промышленной частоты 50 Гц. Однако это справедливо при небольших напряжениях, когда еще не наступает электрический пробой верхнего слоя кожи. Переменный ток наиболее опасен при частоте 501 Гц, опасность снижается при частоте 1-2 кГц, а при частоте 400-500 кГц биологическое действие тока не проявляется вовсе. Однако и в этом случае сохраняется опасность ожогов как от электрической дуги, так и от тока, проходящего через тело человека.

Требования, предъявляемые к ручному инструменту

Работники должны знать, что в ходе выполнения работ с подручными инструментами чаще всего можно получить следующие травмы:

-  ранение ног упавшим инструментом;

- ранение глаз осколками режущего инструмента;

-  ранение при неправильном креплении режущего инструмента.

В процессе работы необходимо:

-  положение инструмента на рабочем месте должно обеспечивать невозможность его скатывания или падения;

-  не рекомендуется класть инструмент на перила ограждений или на не огражденный край стола;

После выполнения работы работник обязан:

- собрать весь ручной инструмент;

-  привести в порядок свою спецодежду.

После окончания работы работник обязан убрать рабочее место.

Паяльник - основное "орудие труда" техника, а учитывая широкое использование весьма "нежных" полевых транзисторов и КМОП-микросхем, к нему предъявляются весьма жёсткие требования.

Наиболее распространённый нагревательный элемент паяльника - нихромовая спираль, изолированная от стержня тонкой слюдяной трубочкой. У слюды очень большая диэлектрическая проницаемость (недаром слюдяные конденсаторы считаются самыми лучшими), поэтому все высоковольтные наводки, поступающие на спираль паяльника по проводам питания, практически беспрепятственно проходят на его жало. Если при этом жало паяльника касается дорожки, к которой припаян полевой транзистор (что бывает весьма часто), "жизнь" этого транзистора - в большой опасности. Ещё один недостаток подобных паяльников-малая прочность (даже слабые боковые усилия при выпайке элементов, не говоря уже про удары, могут вывести его из строя).

Очевидно, что постоянно работать таким паяльником неудобно. Поэтому многие техники идут на различные ухищрения:

• питают паяльник пониженным напряжением (12...36В). Такое напряжение безопасно для полевых транзисторов, но для паяльника требуется свой источник с соответствующим напряжением;
• увеличивают толщину диэлектрика (слюды), что ухудшает передачу тепла от нагревательной спирали к жалу паяльника;
• используют в качестве нагревательного элемента другие материалы.

Отечественные резисторы серии ПЭВ, это готовые нагревательные элементы для паяльника мощностью 30...60Вт! Они безболезненно выдерживают нагрев до 500...600°С, а это в несколько раз больше температуры плавления припоя. Облегчает такое "нестандартное" использование резисторов и то, что у резисторов ПЭВ-7,5 внутреннее отверстие диаметром 5 мм. т.е. такого же диаметра, как и жало стандартного 40-ваттного паяльника. Толщина керамического диэлектрика резистора - около 3 мм, это не идёт ни в какое сравнение со слоем слюды толщиной 8 доли миллиметра. Как показала практика, вывести чувствительные элементы из строя таким паяльником, даже при его питании от сети 220 В, практически невозможно. К тому же, используя резистор, можно забыть и про пробой диэлектрика (со "слюдяными" паяльниками это случается весьма часто). Ещё один плюс "резисторного" паяльника - большой ряд номиналов (сопротивлений) резисторов, так что подобрать нужный не составит труда, а при выходе нагревателя из строя можно просто поменять резистор.

Для паяльника на 40Вт, работающего от автомобильного аккумулятора, сопротивление резистора должно быть около 5,1Ом (на нём будет выделяться мощность около 30Вт). Это с учётом сопротивления проводов (примерно 1 Ом). При таком сопротивлении паяльник нормально разогрет, если напряжение аккумулятора выше 12В. и не перегревается при максимальном (14,4В).

2.3. Требования пожарной безопасности

Пожаром называется процесс горения, возникший непроизвольно (или по злому умыслу), который будет развиваться и продолжаться до тех пор, пока не выгорят все горючие вещества и материалы, либо не возникнут условия, приводящие к самопотуханию, либо не будут приняты специальные активные меры по его локализации и тушению.

Основные опасные и вредные факторы, возникающие при пожаре:

• открытое пламя и искры;
• повышенная температура окружающей среды;
• токсичные продукты горения;
• дым;
• пониженная концентрация кислорода;
• последствия разрушения и повреждения объекта;
• ударная волна, пламя, обрушение; и разлет осколков, образование вредных веществ с концентрацией в воздухе выше ПДК, проявляющиеся в результате взрыва.

Причинами пожаров являются:

- Неосторожное обращение с огнем (курение в неположенных местах, нарушение правил при огневых работах);

- Нарушение правил эксплуатации электрооборудования (перегрузки, короткие замыкания, нарушения изоляции при применении электронагревательных приборов в помещениях с наличием паров легковоспламеняющихся жидкостей и газов и т.д.);

Прекращение горения в условиях пожара осуществляется следующими методами:

• прекращением доступа в зону горения окислителя (кислорода воздуха) или горючего вещества, а также снижением их поступления до величин, при которых горение невозможно;
• охлаждением зоны горения ниже температуры самовоспламенения или понижением температуры горящего вещества ниже температуры воспламенения;
• разбавлением горючих веществ негорючими; интенсивным торможением скорости химических реакций в пламени (ингибированием горения), механическим срывом (отрывом) пламени сильной струей газа или воды.

Предприятия должны быть хорошо оснащены средствами пожаротушения, средствами пожарной связи и сигнализации.

Ко всем зданиям и сооружениям предприятий должен быть обеспечен свободный доступ. Проезды и подъезды к зданиям и пожарным водоисточникам, а также доступы к пожарному инвентарю и оборудованию должны быть всегда свободны. Противопожарные разрывы между зданиями запрещается использовать под складирование материалов, оборудование и для стоянки автотранспорта.

Места размещения каждого вида пожарной техники должны быть обозначены указательными знаками по ГОСТ 12.4.026—76. Подходы к огнетушителям и другому оборудованию, требующему ручного обслуживания, должны быть удобны и не загромождены. Для лучшей видимости элементы строительных конструкций (участки колонн и ограждений, пола) у мест расположения пожарной техники рекомендуется выделять красными полосами шириной 200—400 мм, а саму пожарную технику (огнетушители, пожарный инструмент и инвентарь, элементы установок пожаротушения и др.) окрашивать в красный цвет.

Для ликвидации небольших загораний на предприятиях используют первичные средства пожаротушения: пожарные стволы (водяные и воздушно-пенные), действующие от внутреннего противопожарного водопровода (внутренних пожарных кранов), огнетушители, сухой песок и другой пожарный инвентарь.

Требования безопасности при выполнении электромонтажных работ

Требования безопасности при пайке

Работники, выполняющие пайку изделий паяльником, должны иметь II группу по электробезопасности. Для поддержания паяльника в исправном состоянии, проведения периодических проверок и испытаний работодатель должен приказом по организации назначить работника, имеющего III группу электробезопасности. При пайке крупногабаритных изделий следует применять паяльник со встроенным отсосом.

Паяльник для пайки изделий перед началом работ необходимо:

-проверить на соответствие его классу защиты от поражения электрическим током;

-проверить внешним осмотром на исправное состояние кабеля и штепсельной вилки, целостность защитного кожуха и изоляции рукоятки;

-проверить на работоспособность встроенных в его конструкцию отсосов;

-проверить на работоспособность механизированную подачу припоя в случаях ее установки в паяльнике.

Паяльник должен проходить проверку и испытания в сроки и объемах, установленных нормативной документацией.

При выполнении пайки в замкнутых объемах паяльник должен быть напряжением не выше 12 В. Паяльник на рабочих местах должен устанавливаться на огнезащитные подставки, исключающие его падение. Кабель паяльника должен быть защищен от случайного механического повреждения и соприкосновения с горячими деталями. Паяльник, находящийся в рабочем состоянии, постоянно должен находиться в зоне действия местной вытяжной вентиляции. Излишки припоя и флюса с жала паяльника следует снимать с применением материалов, указанных в технологической документации (хлопчатобумажные салфетки, асбест и другие). При пайке интегральных микросхем должны использоваться оптические приборы, преимущественно бинокулярные стереоскопические микроскопы с телевизионными экранами.

Исходя из выше сказанного, можно сделать вывод, что Осуществление мероприятий по снижению производственного травматизма и профессиональной заболеваемости, а также улучшение условий работы труда ведут к профессиональной активности работников, росту производительности труда и сокращение потерь при производстве.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В дипломной работе проведен анализ работы системы дублирования видеопотока в компьютерном классе. Основное назначение VGA-сплиттеров дублировать визуальную информацию, поступающую с графической платы компьютера на несколько мониторов.

Разветвитель видеосигнала VGA состоит из трех эмиттерных повторителей на p-n-р транзисторах Т1-ТЗ, каждый из которых нагружен на 12 эмиттерных повторителя структуры n-p-n T4-T15. Такое построение позволяет компенсировать падение напряжения на эмиттерном переходе p-n-р транзисторов равным по величине, но обратным по знаку падением напряжения n-p-n транзисторов. Питание устройства осуществляется от USB разъема компьютера. Потребляемый ток 200 мА, полоса частот от 0 до 110 МГц.

Принцип действия предложенного устройства следующий: видеосигнал с видеокарты преподавателя поступает разветвитель видеосигнала, сигнал дублируется с компьютера преподавателя и поступает на мониторы ученических компьютеров.

Диапазон применения VGA-сплиттеров тоже достаточно широк. Это могут быть простые повторители входного сигнала на несколько портов, или же консольные делители, позволяющие к одному системному блоку подключить несколько консолей (монитор, клавиатура, устройство указания) или делители сенсорных мониторов.

Осуществление мероприятий по снижению производственного травматизма и профессиональной заболеваемости, а также улучшение условий работы труда ведут к профессиональной активности работников, росту производительности труда и сокращение потерь при производстве.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ГЛАВА 1.

1. Авдеев В.А. Периферийные устройства. Интерфейсы, схемотехника, программирование; Книга по Требованию - Москва, 2009. - 848 c.
2. Аверченков О. Е. Схемотехника. Аппаратура и программы; ДМК Пресс - Москва, 2012. - 588 c.
3. Ашихмин А. С. Цифровая схемотехника. Шаг за шагом; Диалог-МИФИ - , 2008. - 304 c.
4. Кучумов А. И. Электроника и схемотехника; Гелеос АРВ - Москва, 2005. - 336 c.
5. Лаврентьев Б. Ф. Схемотехника электронных средств; Академия - Москва, 2010. - 336 c.
6. Марголин В. И., Жабрев В. А., Тупик В. А. Физические основы микроэлектроники; Академия - Москва, 2008. - 400 c.
7. Угрюмов Е. П. Цифровая схемотехника; БХВ-Петербург - Москва, 2007. - 782 c.
8. Хохлов Г. И. Основы теории информации; Академия - Москва, 2008. - 176 c.
9. Шустов М. А. Схемотехника. 500 устройств на аналоговых микросхемах; Наука и техника - Москва, 2013. - 352 c.
10. ГОСТ 11073.915-80. Микросхемы интегральные. Классификация и система условных обозначений.
11. ГОСТ 17467-88 (СТ СЭВ 5761-86). Микросхемы интегральные.

ГЛАВА 2.

1. Березовский, Н.И. Охрана труда: практическое пособие / Н.И.Березовский, А.И.Федорчук. – Минск: БИП-С Плюс, 2006.– 83 с.
2. Кравченя, Э.М. Охрана труда и основы энергосбережения / Э.М.Кравченя, Р.Н.Козел, И.П.Свирид. 3-е изд. – Минск: ТетраСистемс, 2006. – 288 с.: ил.
3. Лазаренков, А.М. Охрана труда: Учебник / А.М.Лазаренков. – Минск: БНТУ, 2004.– 497 с.
4. Порядок организации работы по охране труда в учреждениях образования и организациях системы Министерства образования: практ. пос. / сост. Т.В.Поливкина. – Минск: Центр охраны труда и пром. безопасности, 2007.– 250 с.ГОСТ 12.012 – 90 «Вибрационная безопасность».
5. Правила пожарной безопасности в ПМР ППБ-01-06.
6. Закон ПМР «Об охране и безопасности труда».
7. Основы законодательства РФ «Об охране труда».
8. ГОСТ 12.1.030-81 «Электробезопасность, Защитное заземление. Зануление».
9. ГОСТ 12.003-83 «Шум. Общие требования безопасности».

Разработка системы дублирования видеопотока в компьютерном классе