Багатофункціональний вимірюючий пристрій

Сташенко, Владислав Олександрович

Будь ласка, використовуйте цей ідентифікатор, щоб цитувати або посилатися на цей матеріал: https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/6350

Назва:	Багатофункціональний вимірюючий пристрій
Автори:	Корпань, Ярослав Васильович Сташенко, Владислав Олександрович
Дата публікації:	чер-2024
Короткий огляд (реферат):	Мета роботи - розробка багатофункціонального пристрою. Для досягнення поставленої мети було вирішено на ступні задачі: зроблено аналіз актуальність теми кваліфікаційної роботи; проведено аналіз різних існуючих багатофункціональних пристроїв; проведено ознайомлення з актуальними на даний момент пристроями, які використовуються в усьому світу; визначення вимог до багатофункціонального пристрою; розроблена структурна схема багатофункціонального пристрою; вибір компонентів для розробки багатофункціонального пристрою.
URI (Уніфікований ідентифікатор ресурсу):	https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/6350
Розташовується у зібраннях:	123 Комп’ютерна інженерія (Спеціалізовані комп’ютерні системи)

Файли цього матеріалу:

Файл	Опис	Розмір	Формат
Б_123_2024_Сташенко+.pdf Restricted Access		1.39 MB	Adobe PDF	Переглянути/Відкрити Запит копії

Показати повний опис матеріалу Перегляд статистики

Усі матеріали в архіві електронних ресурсів захищено авторським правом, усі права збережено.

Extracted text

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
ФАКУЛЬТЕТ ІНФОРМАЦІЙНИХ ТЕХНОЛОГІЙ І СИСТЕМ
КАФЕДРА РОБОТОТЕХНІКИ ТА СПЕЦІАЛІЗОВАНИХ
КОМП’ЮТЕРНИХ СИСТЕМ
Пояснювальна записка
до кваліфікаційної роботи
освітнього ступеня «бакалавр»
на тему: БАГАТОФУНКЦІОНАЛЬНИЙ ВИМІРЮЮЧИЙ
ПРИСТРІЙ

Виконав: здобувач вищої освіти 4 курсу,
групи СКС-2007
спеціальності 123 Комп’ютерна
інженерія
Сташенко Владислав
(ім’я та ПРІЗВИЩЕ)
Керівник Ярослав КОРПАНЬ
(ім’я та ПРІЗВИЩЕ)
Рецензент
(ім’я та ПРІЗВИЩЕ)

Черкаси 2024

ЗМIСТ

ВСТУП ........................................................................................................... 4
1. АНАЛIЗ ТЕХНIЧНОГО ЗАВДАННЯ ..................................................... 5
2. АНАЛІЗ ІСНУЮЧИХ ВИМІРЮВАЛЬНИХ ПРИСТРОЇВ .................. 6
2.1 Пристрої для вимірювання електричних показників .......................... 6
2.1.1. Мультиметри ....................................................................................... 6
2.1.2 Осцилографи ......................................................................................... 12
2.1.3. Калібратори .......................................................................................... 18
2.1.4 Медичні монітори ............................................................................... 21
2.2 Аналіз існуючих аналогів ....................................................................... 25
2.2.1. Мультиметр Fluke 289 True-RMS Data Logging ............................... 25
2.2.2 Осцилограф Keysight InfiniiVision 3000T X ...................................... 28
2.2.3 Аналізатор спектру Rohde & Schwarz FPC1500 ................................ 31
2.2.4 Цифровий аналізатор спектру GSP-7830 ........................................... 33
2.2.5 Нормативний аналізатор спектра Spectrum Master MS2711D ......... 36
2.2.6 Мультиметр Uni-T UT61E ................................................................... 39
3. ВИЗНАЧЕННЯ ВИМОГ ДО БАГАТОФУНКЦІОНАЛЬНОГО
ВИМІРЮВАЛЬНОГО ПРИСТРОЮ ........................................................... 41
4. БАГАТОФУНКЦІОНАЛЬНИЙ ВИМІРЮЮЧИЙ ПРИСТРІЙ ............ 44
4.1. Розробка структурної схеми пристрою................................................ 44
4.2 Аналіз та вибір компонентів .................................................................. 46
ВИСНОВКИ ................................................................................................... 57
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ ..................................................... 58

ЧДТУ.242070.001 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Розроб. Сташенко Багатофункціональний Літ. Лист Листів
Перевір. Корпань вимірюючий пристрій 3 60
Реценз.
Н. Контр. Пояснювальна записка ЧДТУ, СКС-2007
Затверд. Лукашенко
ВСТУП

Тема «Багатофункціональний вимірювальний пристрій» дуже
важлива в сучасному світі , так як вони є досить вигідними економічно.
Багатофункціональні вимірювальні пристрої дозволяють зменшити витрати
на обладнання та обслуговування. Замість купівлі кількох окремих приладів
для вимірювання різних параметрів, можна використовувати один пристрій,
який виконує функції кількох інструментів. Також вони є дуже зручними і
компактними в цьому багатофункціональним пристроям допомагає
об'єднання кількох функцій в одному пристрої особливо це буде дуже
зручно в польових умовах , де зручність та компактність має дуже велике
значення. Використання багатофункціональних пристроїв дозволяє
підвищити продуктивність , зменшуючи час , необхідний для перемикання
між різними інстументами , тим самим економить час та сили людей які їх
використовують. Ще одним аргументом у використанні
багатовимірювальних пристроїв буде саме точність і надійність , так як
більшість цих пристроїв обладнанні високоточними сенсорами та новітніми
технологіями, що також є важливим в наукових дослідженнях .
Використання одного багатофункціонального пристрою зменшує кількість
відходів , що є великим аспектом для підтримки екології у світі. Менше
обладнання означає менше відходів при його утилізації.

Лист
ЧДТУ.242070.001 ПЗ
4
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
1. АНАЛIЗ ТЕХНIЧНОГО ЗАВДАННЯ

Основна мета роботи – Розробка багатофункціонального
вимірювального пристрою.
Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити на ступні
задачі:
1. Зробити аналіз актуальність теми кваліфікаційної роботи
2. Аналіз існуючих вимірювальних пристроїв.
3. Визначення вимог до багатофункціонального пристрою.
4. Розробка схеми пристрою.
5. Тестування та аналіз результатів.

Лист
ЧДТУ.242070.001 ПЗ
5
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
2. АНАЛІЗ ІСНУЮЧИХ ВИМІРЮВАЛЬНИХ ПРИСТРОЇВ

Існує велика кількість вимірювальних пристроїв і вони
використовуються в наукових дослідженнях, промислових процесах і
медицині, де точність вимірювань критично важлива. Хотів би приділити
увагу переліку вимірювальних пристроїв які в сучасному світі є дуже
актуальниим, наприклад :
1. Мультиметри: Це пристрої, які можуть вимірювати різні
величини, такі як напруга, струм, опір, ємність, частота і температура.
2. Осцилоскопи: Вони використовуються для візуального
відображення та аналізу зміни сигналів в часі, що дозволяє визначати їхній
частоту, амплітуду, форму та інші параметри.
3. Спектральні аналізатори: Ці пристрої вимірюють
спектральний склад сигналу, дозволяючи виявляти та аналізувати вміст
різних частот у сигналі.
4. Логгери даних: Вони призначені для автоматичного запису
даних про різні параметри (наприклад, температура, вологість, тиск тощо)
протягом тривалого часу.
5. Аналізатори мережі: Ці пристрої вимірюють різні параметри
електричних мереж, такі як напруга, струм, потужність, коефіцієнт
потужності тощо.
6. Термометри з функціями вимірювання інших параметрів:
Наприклад, термометри, які можуть також вимірювати вологість, тиск або
інші параметри.
Так як всі вказані пристрої є багатофункціональними , хотів би
описати деякі з них, а саме :

Лист
ЧДТУ.242070.001 ПЗ
6
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
2.1 Пристрої для вимірювання електричних показників
2.1.1. Мультиметри
Електронний вимірювальний прилад, що поєднує в собі декілька
функцій вимірювання. Типовий мультиметр (рис.2.1) охоплює такі основні
функції, як вимірювання напруги, струму і опору. Існують цифрові та
аналогові мультиметри.

Рисунок 2.1 - Мультиметр

Мультиметр може бути як легким переносним пристроєм для базових
вимірювань і пошуку несправностей, так і складним стаціонарним приладом
з безліччю можливостей.
Сучасні мультиметри здатні вимірювати безліч фізичних величин.
Основними є:
• Вимірювання величини електричного струму (змінного і постійного).
• Вимірювання напруги між двома точками електричного кола.
• Вимірювання електричного опору.
Лист
ЧДТУ.242070.001 ПЗ
7
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
Додаткові:
• Продзвонювання — вимірювання електричного опору зі звуковою (іноді
й світловою) сигналізацією (для кола низького опору (менше ніж 50
Ом)).
• Генерація тестового сигналу найпростішої форми (гармонійної або
імпульсної).
• Тест діодів — перевірка цілісності напівпровідникових діодів і
знаходження їх «прямої напруги».
• Тест транзисторів — перевірка напівпровідникових транзисторів і, як
правило, знаходження їх h21е.
• Вимірювання електричної ємності.
• Вимірювання індуктивності.
• Вимірювання температури, із застосуванням зовнішнього датчика (як
правило, термопари).
• Вимірювання частоти гармонійного сигналу.
Цифрові мультиметри зазвичай вимірюють з точністю кращою за
аналогові пристрої. Типовий аналоговий мультиметр має точність близько
± 3%.[3] Стандартні портативні цифрові мультиметри зазвичай мають
точність 0,5% в діапазоні постійного струму. Інструменти лабораторного
класу мають точність від декількох мільйонних відсотка.
Використання мультиметру:
Спочатку потрібно відповісти на питання, як підключити мультиметр.
Зробити це дуже просто. Кожен мультиметр оснащується трьома роз'ємами,
призначеними для приєднання щупів. Тут головне правильно під'єднати ці
щупи, для цього існує червоний і чорний провід, які потрібно приєднувати
до певного роз'єму. Якщо чорний кабель завжди під'єднається до роз'єму
COM, то червоний кабель - залежно від виду вимірювань, які будуть
проводитися, може підключатися:
Лист
ЧДТУ.242070.001 ПЗ
8
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
• VΩmA - вимірювання напруги в мережі, сила струму (цей роз'єм
використовується тільки в тому випадку, якщо параметри струму не
перевищують 200 мА);
• ADC - роз'єм використовується для вимірювання струму,
параметри якого перевищують 200 мА.
Позначення на мультиметрі допоможуть недосвідченому електрику
швидше скористатися пристроєм. На дисплеї будь-якого пристосування для
вимірювання мережевих параметрів є таке маркування:
OFF - вимкнення пристрою,
ACV - вимірювання напруги змінного типу,
DCV - постійна напруга мережі,
DCA - так позначається сила постійного струму.
Є ще одне позначення, що визначає функцію мультимер - опір, який
позначається символом Ω. Прості цифрові мультиметри типу DT830 і
аналогічні їм мають на лицьовій панелі 3,5 розрядний семисегментний РК-
індикатор, поворотний перемикач меж вимірювання і три гнізда для
підключення щупів. Живлення мультиметра здійснюється від батарейки
типу "Крона" напругою 9В. Для заміни батарейки необхідно зняти задню
кришку приладу, при цьому також відкривається доступ до друкованої
плати мультиметра, на якій розташований, у тому числі,
запобіжникноміналом200мА.
Одне з гнізд для підключення щупів, а саме гніздо СОМ, задіяно
завжди, при будь-якому роді виконуваних вимірювань. Зазвичай до гнізда
СОМ приєднується щуп чорного кольору. до гнізда VΩmA підключається
щуп червоного кольору при вимірюванні постійної і змінної напруги, опору
і постійного струму величиною до 200 мА. Для вимірювання постійного
струму величиною більше 200 мА червоний щуп з гнізда VΩmA необхідно
вийняти і підключити його в гніздо 10А.
Лист
ЧДТУ.242070.001 ПЗ
9
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
На лицьовій панелі мультиметра крім того розташований восьми
контактний роз'єм (сокет) підключення транзисторів для виміру коефіцієнта
посилення по струму h21е (або hFE). Причому виміряти коефіцієнт
посилення по струму вдається тільки у біполярних низькочастотних
транзисторів малої і середньої потужності. До контакту Е роз'єму
підключається емітер транзистора, до контакту В - база, до контакту С -
колектор, але перед цим необхідно, наприклад, за довідником визначити
структуру транзистора: pnp або npn і вибрати відповідну сторону роз'єму.
У режимі перевірки цілісності напівпровідникових діодів мультиметр
генерує невелику випробувальну напруга і струм, які і прикладаються до
перевіряємого діоду. Якщо діод справний, то при підключенні червоного
щупа (плюса) мультиметра до анода, а чорного щупа до катода на дисплеї
висвітитися значення падіння напруги на pn переході діода. Для кремнієвих
діодів це напруга знаходитися в межах 0,6 ... 0,9 В. При зворотній полярності
підключення (червоний щуп - катод, чорний щуп - анод) на дисплеї
висвітиться одиниця, так як діод проводить струм тільки в одному
напрямку. При перевірці діодів без випаювання їх зі схеми ремонтованого
пристрою майте на увазі, що з'єднані з діодом інші радіодеталі можуть
спотворити результат вимірювання. Тому бажано хоча б один вивід діода
від'єднувати від схеми .
Відключення мультиметра по закінченню проведення вимірювань
здійснюється шляхом установки поворотного перемикача в положення OFF.
Завжди стежте за ступенем розряду батареї мультиметра, так як у
випадку сильного розряду батареї похибка вимірювання приладу різко
зростає. При покупці мультиметра віддавайте перевагу тим моделям, у яких
є індикатор розряду батареї. І міняйте батарею відразу ж, як тільки
загориться індикатор розряду батареї.
Вибираючи між кількома моделями мультиметрів, слід віддавати
перевагу тим моделям, які мають більш широкі межі вимірювання (або
Лист
ЧДТУ.242070.001 ПЗ
10
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
більшу кількість піддіапазонів вимірювання) напруги, струму і опору і
мінімальну похибка вимірювання. Додатковий функціонал приладів, такий
як вимір температури, ємності, вбудований генератор імпульсів найчастіше
залишається незатребуваним, і робити упор на наявність цих функцій при
покупці мультиметра не варто.
Якщо значення вимірюваної величини вам не відомо навіть
орієнтовно, то завжди починайте вимірювання, встановивши максимально
можливу межу вимірювання для даного роду вимірювань. Мультиметр,
особливо недорогі моделі, є не ремонтопридатним пристроєм (точніше
дешевше купити новий прилад, ніж ремонтувати вийшовший з ладу) тому
при виконанні вимірювань будьте уважні і стежте за тим, в які гнізда
вставлені щупи і в якому положенні знаходитися поворотний перемикач.
Існує два основних види мультиметрів – аналогові та цифрові.
В аналоговому мультиметрі результати вимірювань спостерігаються
по руху стрілки по вимірювальній шкалі, на якій підписані значення:
напруга, струм, опір. На багатьох таких мультиметрах шкала реалізована не
зовсім зручно і для того, хто перший раз взяв такий прилад в руку,
вимірювання може доставити деякі проблеми. Популярність аналогових
мультиметрів пояснюється їх доступністю та ціною, а основним недоліком
є деяка похибка в результатах вимірювань. Для більш точного
підстроювання в аналогових мультиметрів є спеціальний резистор,
маніпулюючи яким можна домогтися трохи більшої точності. Проте , у
випадках коли бажані більш точні вимірювання, кращим буде використання
цифрового мультиметра.
Головною відмінністю цифрового від аналогового мультиметра є те,
що результати вимірювання відображаються на спеціальному екрані (у
старих моделях на світлодіодах, в нових на рідкокристалічному дисплеї). До
того ж цифрові мультиметри мають більш високу точністю і відрізняються
Лист
ЧДТУ.242070.001 ПЗ
11
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
простотою використання, тому що не доводиться розбиратися у всіх
тонкощах градуювання вимірювальної шкали.

2.1.2 Осцилографи
Осцилограф (рис.2.2) – це лабораторний прилад, який зазвичай
використовується для відображення та аналізу форми електронних сигналів.
По суті, пристрій малює графік миттєвої напруги сигналу як функцію часу.

Рисунок 2.2 - Осцилограф

Осцилографи високого класу можуть відображати сигнали з частотою
до кількох сотень гігагерц (ГГц). Дисплей розбивається на так звані
горизонтальні поділки (hor div) і вертикальні поділки (vert div). Час
відображається зліва направо на горизонтальній шкалі. Миттєва напруга
відображається на вертикальній шкалі, при цьому додатні значення йдуть
вгору, а від’ємні – вниз.
Сучасні осцилографи в електронному вигляді відтворюють роботу
електронно-променевої трубки ЕПТ, використовуючи рідкокристалічний
дисплей, подібний до тих, що є в ноутбуках. Найскладніші осцилографи
використовують комп’ютери для обробки та відображення сигналів. Ці
Лист
ЧДТУ.242070.001 ПЗ
12
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
комп’ютери можуть використовувати будь-який тип дисплея, включаючи
CRT, LCD і газоплазмовий.
Сьогодні типові осцилографи високого класу є цифровими
пристроями. Вони підключаються до персональних комп’ютерів і
використовують їхні дисплеї. Хоча ці прилади більше не використовують
скануючі електронні промені для генерування зображень хвиль у спосіб
старого катодно-променевого об’єкта, основний принцип залишається тим
самим. Програмне забезпечення контролює швидкість розгортки,
вертикальне відхилення та безліч інших функцій, які можуть включати:
• Зберігання сигналів для подальшої перевірки та порівняння.
• Відображення кількох сигналів одночасно.
• Спектральний аналіз.
• Портативність.
• Варіант живлення від акумулятора.
• Зручність використання з усіма популярними операційними
платформами.
• Збільшення та зменшення сигналу.
• Багатоколірні дисплеї.
• Основними характеристиками осцилографа є:
1. Пропускна здатність. Смуга пропускання осцилографа, яка
позначається в одиницях вимірювання Герц, обмежує частотний діапазон, у
якому він може працювати з прийнятною точністю. Сигнали повинні
потрапляти в його діапазон, щоб пристрій відтворював точне зображення.
Сигнал, що перевищує смугу пропускання приладу, втратить занадто багато
деталей, щоб забезпечити корисні вимірювання, оскільки амплітуда, фронти
та деталі форми сигналу можуть бути спотворені. Масштабування вхідного
сигналу через аттенюатор ефективно розширює його смугу пропускання.
Лист
ЧДТУ.242070.001 ПЗ
13
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
2. Канали вимірювання. Це може здатися очевидним, але кількість і
типи незалежних входів, доступних на приладі, дійсно важливі для
вимірювань, які він може виконувати. Осцилограф може мати від двох до
двадцяти каналів, тому спочатку визначте, скільки вам знадобиться, щоб
знайти найбільш економічно ефективне рішення для вашого проекту. Також
подумайте, чи буде достатньо лише аналогових каналів, чи вам
знадобляться як аналогові, так і цифрові канали для комплексної обробки
даних. Для останнього випадку ідеальним рішенням є осцилографи
змішаних сигналів (MSO).
3.Частота вибірки. Роздільна здатність сигналу, який відображає ваш
осцилограф, визначається його частотою дискретизації, вираженою в
вибірках за секунду. По суті, це означає, скільки зразків, знімків або
зображень може отримати прилад за один проміжок часу. Як загальна
вказівка, частота дискретизації має перевищувати 250 % смуги пропускання
осциллографа, в ідеалі навіть 300 % або більше, щоб забезпечити плавний і
ефективний процес дискретизації. Порівнюючи специфікації осцилографів,
зверніть увагу, що вказана частота дискретизації зазвичай є максимальною
ємністю, яка може бути недоступною при використанні всіх каналів, а лише
при обмеженні одним або двома входами. Використання кількох каналів
одночасно може вплинути на частоту дискретизації та значно сповільнити
її. Осцилографи дійсно використовують інтерполяцію між точками даних,
тому більша кількість вибірок значно підвищує точність і чітливість,
забезпечуючи набагато більш надійну основу для пошуку несправностей,
налагодження та прийняття рішень.
4.Швидкість оновлення. Оскільки осцилограф отримує зразки,
обробляє їх і оновлює форму сигналу на дисплеї, залишається невеликий
проміжок, перш ніж він зможе взятися за наступну точку даних. Частота
оновлення вказує, наскільки швидко область може обробляти пакети даних
і, отже, наскільки довгим або коротким є цей проміжок. Нижча частота
Лист
ЧДТУ.242070.001 ПЗ
14
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
оновлення означає більший час затримки, протягом якого сигнал
залишається непоміченим і можуть бути пропущені збої, помилки та інші
рідкісні події. Завдяки вищій швидкості оновлення вхідний сигнал можна
відстежувати з мінімальними перервами, що зменшує ймовірність пропуску
таких подій. Як і у випадку частоти дискретизації, у специфікаціях зазвичай
вказується максимальна частота оновлення осцилографа. Це може бути
досягнуто лише в певних режимах отримання даних, що, у свою чергу, може
обмежити продуктивність приладу в інших областях. Переконайтеся, що ви
маєте чітке уявлення про фактичну продуктивність приладів під час
відображення з максимальною частотою оновлення, щоб вирішити, чи
достатньо її для запланованих вимірювань.
5.Глибина пам'яті. У цифровому осцилографі після того, як
аналоговий вхід подається в АЦП і оцифровується, отримані дані
зберігаються у вбудованій пам’яті. Скільки точок даних пам'ять може
вмістити одночасно, називається глибиною пам'яті. Більша глибина пам'яті
в основному означає, що ви можете захоплювати більш довгі ділянки
сигналу без необхідності перезаписувати раніше зібрані дані. Тому глибина
пам'яті також впливає на частоту дискретизації осцилографа. Частота
дискретизації не залишається постійною, але сповільнюється, коли пам'ять
заповнюється. Чим глибше доступна пам'ять, тим довше пристрій може
підтримувати повну швидкість під час семплювання. Тобто, якщо ваші
проекти вимагають одночасного перегляду більш довгих ділянок сигналу, і
вам потрібна висока роздільна здатність відображуваної форми сигналу,
більша глибина пам’яті вам дуже допоможе. Проте більша глибина пам’яті
має не лише переваги. Глибока пам’ять також може уповільнити швидкість
оновлення, оскільки вимагає більше ЦП, фактично призводячи до більшого
часу затримки між записами. Щоб знайти правильний баланс для свого
проекту, зважте швидкість реагування приладу на тривалість часу, який ви
хочете спостерігати.
Лист
ЧДТУ.242070.001 ПЗ
15
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
6. Підключення. Нарешті, не слід недооцінювати функції підключення
осцилографів. Варто спочатку продумати ваші процеси, щоб вирішити, у
яких випадках і який тип підключення вам потрібен, щоб осцилограф
бездоганно вписувався у вашу повсякденну роботу. Вам потрібні додаткові
опції для тривалого зберігання даних, наприклад зовнішній жорсткий диск?
Вам потрібно буде ділитися даними з колегами? Вони працюють у тому
самому місці, що й ви, чи ви перебуваєте в різних місцях? Бажаєте
підключити до осцилографа зовнішні монітори чи інші елементи для
більшої зручності? Чи потрібно буде вбудовувати його в існуючі системи?
Якщо ви вже маєте на увазі модель осцилографа – чи має вона основні
функції підключення, які вам знадобляться, наприклад роз’єми USB або
LAN? Ефективна передача даних так само важлива, як і точні вимірювання,
щоб ваші проекти отримували від них довгострокову користь.
Використання:
Користуватися цим приладом може навчитися кожен. Головна ознака
цифрового приладу – наявність дисплея та перетворювача сигналу. Прилад
має пам'ять, куди він зберігає графічні дані коливань. Деяка частина даних
піддається автоматичному аналізу і в перетвореному вигляді.
Траєкторія, якою рухається промінь, – це і є розгортка. Вона ловить
коливання та транслює графік на дисплеї. Розгортка має еліптичну та
кругову форми. Значення розгортки залежить від сигналу, що
досліджується.
Як користуватися цифровим осцилографом, може розібратися кожна
людина. Щоб почати користуватися осцилографом, потрібно провести
калібрування за допомогою генератора прямокутного імпульсу. Ось
покрокова інструкція, яку можна використовувати для налаштування
осцилографа за допомогою генератора прямокутних імпульсів:
1. Підключіть генератор прямокутних імпульсів до входу
осцилографа. Зазвичай це робиться через коаксіальний кабель.
Лист
ЧДТУ.242070.001 ПЗ
16
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
2. Встановіть генератор на необхідну частоту. Зазвичай це можна
зробити, вручну задавши потрібну частоту на панелі керування генератора.
3. Встановіть амплітуду генератора на максимальне значення.
4. Поставте осцилограф на режим AC coupling. Це дозволить
видалити будь-яку постійну складову сигналу і зосередитися на складовій,
що змінюється.
5. Встановіть горизонтальну шкалу осцилографа так, щоб можна
було побачити кілька імпульсів на екрані.
6. Встановіть вертикальну шкалу осцилографа так, щоб амплітуда
сигналу займала більшу частину вертикальної шкали, але не виходила за її
межі.
7. Переконайтеся, що синхронізація осцилографа налаштована на
вхідний сигнал.
8. Налаштуйте час зняття (sweep time) так, щоб на екрані було
відображено декілька періодів сигналу.
9. Перевірте візуально форму сигналу на екрані осцилографа.
Мабуть, видно, що ДПІ генерує сигнал, який різко наростає до
максимального значення, а потім різко спадає до мінімального.
10. Перевірте точність вимірювань, порівнюючи значення, що
відображається на осцилографі з фактичним значенням, яке було задано на
генераторі прямокутних імпульсів.
Щоб зрозуміти, як користуватись осцилографом, потрібно вивчити
принципи його роботи. Прилад проводить вимірювання завдяки променевій
трубці. Досліджуваний струм з'являється на екрані.
За нахил променю відповідають пластини. Усі пластини, які
розташовані вертикально, перебувають під напругою. Якщо тяжіння
позитивне – вони відхиляються праворуч, а негативне в ліву сторону.
Завдяки цим процесам лінія, видима на екрані, рухається ліворуч і має
постійну швидкість.
Лист
ЧДТУ.242070.001 ПЗ
17
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
Пластини, які розташовані по горизонталі, теж знаходяться під
впливом електричного струму. Заряд із позитивним значенням задає рух
променя вгору, з негативним – вниз. Завдяки цьому на дисплеї реєструється
графік, який називають осцилограмою.
Відстань від лівого до правого краю на екрані названа розгорткою.
Існують й інші графіки – спіральні чи круглі. Їх використовують у
поодиноких випадках.

2.1.3. Калібратори
Калібратор, наприклад, температури (рис.2.3.) - пристрій, що подає
температуру відомого значення та порівнює з показниками температури
вимірювального приладу, невідомої або підозрілої точності. Всі калібратори
температури повинні мати джерело температури та дисплей для зчитування
та відображення показань температури.

Рисунок 2.3 - Калібратор температури

Лист
ЧДТУ.242070.001 ПЗ
18
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
Основні технічні характеристики калібраторів температури
Існує три специфікації пристроїв даного типу:
1. Точність. Точність між температурою дисплея приладу та
фактичною температурою калібрувального пристрою. Наскільки близьке
виміряне значення до справжнього значення.
2. Стабільність. Коли калібратор досягає заданого значення,
спостерігаються певні коливання температури, оскільки прилад намагається
підтримувати цю температуру. Коливання може вплинути на калібрування.
Стабільність додає точності у визначенні загальної невизначеності системи.
3. Рівномірність. Для отримання рівномірності вимірювання
користувач повинен розміщувати зонди таким чином, щоб мінімізувати
помилки при калібруванні.
Використання:
1. Ознайомлення з інструкцією:
Прочитайте інструкцію з експлуатації, яка додається до вашого калібратора
температури. Це важливо для розуміння функцій приладу та заходів
безпеки.
2. Перевірка обладнання:
Переконайтеся, що калібратор і всі аксесуари знаходяться в
справному стані.
Зберіть усі необхідні інструменти, такі як термопари, резистори або
інші датчики, які потрібно калібрувати.
3. Калібрування
o Включення калібратора: Увімкніть калібратор температури і
дайте йому деякий час на стабілізацію, якщо це вимагається інструкцією.
o Налаштування параметрів: Виберіть режим калібрування,
наприклад, термопари, термістор або RTD (резисторний датчик
температури). Встановіть необхідні параметри, такі як тип термопари,
одиниці вимірювання (Цельсій або Фаренгейт), діапазон температур.
Лист
ЧДТУ.242070.001 ПЗ
19
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
4. Підключення датчика:
Підключіть датчик, який потрібно калібрувати, до калібратора.
Переконайтеся, що з'єднання надійні та правильні.
5. Вибір температури:
Встановіть необхідну температуру на калібраторі. Це може бути певне
значення або діапазон температур для перевірки датчика на різних рівнях.
6. Очікування стабілізації:
Дайте деякий час для стабілізації температури, щоб калібратор міг
досягти і утримувати задану температуру.
7. Порівняння показників:
Порівняйте показання датчика з еталонними значеннями калібратора.
Запишіть показання датчика при різних температурах, якщо проводите
багатоточкове калібрування.
8. Корекція налаштувань:
За необхідності відрегулюйте налаштування датчика, щоб його
показання відповідали еталонним значенням.
Завершення роботи
1. Вимикання калібратора:
Після завершення калібрування вимкніть прилад і дайте йому
охолонути, якщо це потрібно.
2. Оформлення документів:
Запишіть результати калібрування в відповідні журнали або
документи. Вкажіть дати, час та умови проведення калібрування.
3. Зберігання обладнання:
Очистіть і збережіть всі інструменти і калібратор в відповідному місці
для зберігання.
Дотримуючись цих кроків, ви зможете правильно і ефективно
використовувати калібратор температури для забезпечення точності ваших
температурних вимірювань.
Лист
ЧДТУ.242070.001 ПЗ
20
Змн. Лист № докум. Підпис Дата

2.1.4 Медичні монітори
Медичні монітори використовуються для вимірювання різних
фізіологічних параметрів пацієнтів, таких як артеріальний тиск, частота
серцевих скорочень, рівень кисню в крові (SpO2), температура тіла та інші.
Вони забезпечують комплексний моніторинг стану здоров'я пацієнтів.

Рисунок 2.4 – Медичні монітори

Особливості медичних моніторів
Точність діагностики залежить від правильного вибору екрана,
приєднаного до обладнання. Важливо вибрати модель, яка забезпечить:
• перегляд у потрібній роздільній здатності;
• тонкі налаштування для досягнення оптимального рівня яскравості,
контрастності, інтенсивності відтінків;
Лист
ЧДТУ.242070.001 ПЗ
21
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
• відповідність різним потребам (наприклад, покриття антивідблиску,
антивідбивне);
• відображення кольорових, монохромних зображень;
• сумісність з різним обладнанням.
Важливе значення мають показник довговічності, легкість очищення,
захист від води, пилу, подряпин. Універсальні дисплеї здатні відображати
зображення різних видів одночасно без втрати точності для спрощення,
прискорення роботи лікаря.
Інформація що була вказана вище є одним із прикладів того що
багатофункціональні пристрої відіграють важливу роль у сучасному світі і
виконують велику кількість функцій починаючи з промислових і навіть
медичних. Звісно кожен з них використовується різними спеціалістами , але
це ще раз доводить різноманітність багатофункціональних пристроїв , а
також необхідність у їх використанні у сучасному світі.
Також хочу зазначити що окрім великої кількості переваг у
використанні , також є і недоліки , наприклад:
1.Комплексність: Складність конструкції і програмного забезпечення
може призводити до збільшення вартості пристрою.
2.Обмежена спеціалізація: Універсальні пристрої можуть поступатися
спеціалізованим приладам у точності та специфічних характеристиках.
3. Вразливість до збоїв: Більша кількість функцій може збільшувати
ризик збоїв і необхідність у частішому обслуговуванні.
4.Навчання користувачів: Користувачам може знадобитися
додатковий час на навчання для ефективного використання всіх функцій
пристрою.
Використання:
Використання медичного монітору кардинально відрізняється від
використання інших багатофункціональних пристроїв , так як даний
пристрій використовується в роботі з людьми які цього потребують .
Лист
ЧДТУ.242070.001 ПЗ
22
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
Тому і функціонал пристрою категорично відрізняється, від
наприклад мультиметру або осцилографу. Цей приклад був доданий для
того щоб урізноманітнити види багатофункціональних пристроїв
Медичний монітор – це прилад, який використовується для
спостереження за життєво важливими показниками пацієнтів, такими як
пульс, артеріальний тиск, рівень кисню в крові, електрокардіограма (ЕКГ)
тощо. Правильне використання медичного монітора є критично важливим
для забезпечення точності даних та безпеки пацієнта. Ось детальні кроки, як
користуватися медичним монітором:
Підготовка:
1. Ознайомлення з інструкцією:
Прочитайте інструкцію з експлуатації, яка додається до вашого
медичного монітора. Це важливо для розуміння функцій приладу та заходів
безпеки.
2. Перевірка обладнання:
Переконайтеся, що монітор і всі датчики знаходяться в справному
стані.
3. Підготовка пацієнта:
Поясніть пацієнту, що ви будете робити, щоб він був спокійний і
розумів процес. Зніміть одяг з тих частин тіла, до яких будуть прикріплені
датчики.
Підключення датчиків
1. Підключення ЕКГ-електродів:
Очистіть шкіру пацієнта в місцях, де будуть прикріплені електроди,
щоб забезпечити хороше прилягання. Прикріпіть електроди до грудної
клітки пацієнта згідно з інструкцією (зазвичай в позиціях RA, LA, RL, LL та
V).
2. Підключення пульсоксиметра:
Лист
ЧДТУ.242070.001 ПЗ
23
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
Надягніть датчик пульсоксиметра на палець пацієнта або інше місце,
вказане в інструкції.
3. Вимірювання артеріального тиску:
Надягніть манжету тонометра на руку пацієнта. Переконайтеся, що
манжета розташована правильно та не перетискає руку.
Налаштування монітора
1. Увімкнення монітора:
Увімкніть медичний монітор і дайте йому деякий час для
завантаження.
2. Вибір параметрів моніторингу:
Виберіть параметри, які потрібно моніторити (ЕКГ, пульс,
артеріальний тиск, SpO2 тощо). Налаштуйте межі сигналізації для кожного
параметра, щоб монітор попереджав про відхилення від норми.
Моніторинг
1. Спостереження за показниками:
Постійно спостерігайте за показниками на екрані монітора.
Переконайтеся, що всі датчики працюють коректно і показання стабільні.
2. Відповідь на сигналізації:
У разі спрацювання сигналізації негайно перевірте пацієнта та
показники монітора. Прийміть відповідні дії згідно з протоколом
(наприклад, перевірте, чи правильно підключені датчики, оцініть стан
пацієнта).
Завершення роботи
1. Вимкнення монітора:
Після завершення моніторингу вимкніть прилад.
2. Відключення датчиків:
Обережно від'єднайте всі датчики від пацієнта. Очистіть і
продезінфікуйте датчики та місця їх кріплення на тілі пацієнта.
3. Документування даних:
Лист
ЧДТУ.242070.001 ПЗ
24
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
Запишіть результати моніторингу у відповідні журнали або
електронну медичну карту пацієнта. Вкажіть дати, час та умови проведення
моніторингу.
Дотримуючись цих кроків, ви зможете правильно і ефективно
використовувати медичний монітор для забезпечення безпеки та точності
моніторингу пацієнтів.

2.2 Аналіз існуючих аналогів
2.2.1. Мультиметр Fluke 289 True-RMS Data Logging
Мультиметр Fluke 289 True-RMS Data Logging (рис.2.5.) є
високопродуктивним приладом для професійних електриків і інженерів, що
дозволяє проводити детальний аналіз електричних систем.

Рисунок 2.5 - Fluke 289 True-RMS Data Logging Multimeter

Переваги: Висока точність, можливість зберігання і аналізу даних,
міцна конструкція.
Недоліки: Висока вартість, велика кількість функцій може бути
зайвою для деяких користувачів.
Лист
ЧДТУ.242070.001 ПЗ
25
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
Основні характеристики цієї моделі:
1. Режими вимірювання
o Напруга змінного струму (AC) і постійного струму (DC)
o Струм змінного струму (AC) і постійного струму (DC)
o Опір
o Ємність
o Частота
o Температура
o Тестування діодів і прозвонка
o Рівень освітлення
2. Діапазони вимірювання
o Напруга DC: 0,001 мВ до 1000 В
o Напруга AC: 0,001 мВ до 1000 В
o Струм DC: 0,001 мА до 10 А
o Струм AC: 0,001 мА до 10 А
o Опір: 0,01 Ом до 500 МОм
o Ємність: 1 нФ до 100 мФ
o Частота: 0,01 Гц до 1 МГц
o Температура: -200°C до 1350°C (з відповідним термопаром)
3. Точність
o Напруга DC: ±0.025%
o Напруга AC: ±1.0% (до 100 кГц)
o Струм DC: ±0.15%
o Струм AC: ±1.5% (до 100 кГц)
4. Дисплей
o Великий графічний дисплей з підсвіткою
o Відображення до 50 000 відліків
o Графічні функції для перегляду трендів
5. Запис даних (Data Logging)
Лист
ЧДТУ.242070.001 ПЗ
26
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
o Вбудована функція реєстрації даних з пам'яттю до 15 000 подій
o Інтервальне і ручне логування даних
o Інтерфейс для передачі даних на ПК
6. Функції аналізу
o Відображення мінімальних, максимальних і середніх значень
o Функція Peak capture для вимірювання пікових значень (до 250
мкс)
7. Живлення
o Працює від 6 батарей AA або опціонального адаптера змінного
струму
8. Інтерфейси
o ІЧ-порт для бездротової передачі даних
o Сумісність з програмним забезпеченням Fluke Connect для
аналізу та зберігання даних
9. Безпека
o Відповідає стандартам безпеки CAT III 1000 В, CAT IV 600 В
o Захист від перевантаження
10. Розміри і вага
o Розміри: 22,2 x 10,2 x 6 см
o Вага: приблизно 870 г
Додаткові функції
1. Інтуїтивний інтерфейс
o Легке управління завдяки багатомовному меню
2. Вбудований реєстратор
o Можливість реєстрації до 200 годин даних
3. Розширені функції
o Функції LoZ для усунення впливу фантомної напруги
o Режим мікроампер для тестування датчиків полум’я
4. Комплектація
Лист
ЧДТУ.242070.001 ПЗ
27
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
o Зонд для вимірювання температури (залежить від моделі)
o Комплект щупів для вимірювань
o Інструкція користувача
Fluke 289 True-RMS Data Logging Multimeter є потужним
інструментом для детального аналізу електричних параметрів, що робить
його ідеальним для діагностики та обслуговування складних систем.

2.2.2 Осцилограф Keysight InfiniiVision 3000T X
Осцилографи Keysight InfiniiVision 3000T X-Series (рис. 2.6) відомі
своєю високою продуктивністю та багатофункціональністю.

Рисунок 2.6 - Keysight InfiniiVision 3000T X-Series Oscilloscope

Переваги: Широкий діапазон функцій, висока точність, надійність.
Недоліки: Висока вартість, складність у використанні для початківців.
Ось основні характеристики цієї серії осцилографів:
Основні характеристики
1. Частотна смуга
o Діапазон від 100 МГц до 1 ГГц
Лист
ЧДТУ.242070.001 ПЗ
28
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
2. Частота дискретизації
o До 5 ГВиб/с
3. Глибина пам'яті
o До 4 Мб (стандартно), до 8 Мб (з опціями)
4. Число каналів
o 2 або 4 аналогових канали
5. Підтримка змішаних сигналів
o Опціонально: 16 цифрових каналів (MSO)
6. Дисплей
o 8.5-дюймовий мультитач дисплей з роздільною здатністю 1280
x 800 пікселів
7. Час виходу на екран
o До 1 000 000 форм сигналу за секунду
8. Час наростання фронту
o < 1 нс для моделей з частотною смугою 1 ГГц
Вимірювальні можливості
1. Режими роботи
o Автоматичне вимірювання до 30 різних параметрів сигналу
o Параметри затримки та періоду, частоти, амплітуди,
підйому/спаду, ширини імпульсу тощо.
2. Аналіз спектру
o Вбудовані можливості аналізу спектру з режимами FFT
3. Декодування шин
o Підтримка декодування шин I²C, SPI, UART/RS-232, CAN, LIN
та інших
4. Тригерування
o Розширені можливості тригерування: edge, pulse width, pattern,
video, etc.

Лист
ЧДТУ.242070.001 ПЗ
29
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
Інтерфейси
1. USB
o Порти USB для зберігання даних, оновлення програмного
забезпечення та підключення миші або клавіатури
2. LAN
o Ethernet для підключення до мережі та віддаленого управління
3. VGA
o Порт для підключення зовнішнього монітора
4. GPIB (опціонально)
o Підтримка інтерфейсу GPIB для інтеграції в автоматизовані
тестові системи
Додаткові функції
1. Сегментована пам'ять
o Зменшує об'єм даних, що зберігаються, зосереджуючись лише
на цікавих подіях
2. Аналіз живлення
o Опціональні пакети для аналізу характеристик потужності
3. Інтеграція з програмним забезпеченням
o Підтримка програмного забезпечення Keysight BenchVue для
зручного управління та аналізу даних
4. Можливості оновлення
o Підтримка оновлення та розширення функціональності за
допомогою ліцензійних ключів
Цей осцилограф підходить для широкого спектра застосувань,
включаючи електроніку, розробку вбудованих систем, тестування та
вимірювання в промислових умовах, а також для наукових досліджень.

Лист
ЧДТУ.242070.001 ПЗ
30
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
2.2.3 Аналізатор спектру Rohde & Schwarz FPC1500
Захист інвестицій, висока роздільна здатність і простий віртуальний
контроль. Ці характеристики роблять аналізатор спектру R&S® FPC1500
(рис. 2.7) ідеальним інструментом для університетських лабораторій,
фундаментальних досліджень, а також виробничих і сервісних установ.
Захист інвестицій завдяки можливості оновлення програмного
забезпечення. Базовий прилад R&S® FPC1500 має діапазон частот від 5 кГц
до 1 ГГц.

Рисунок 2.7 - Rohde & Schwarz FPC1500 Spectrum Analyzer

Переваги: Модульність, висока точність, надійність, можливість
оновлення програмного забезпечення.
Недоліки: Висока вартість, складність в налаштуванні і використанні.
Характеристики моделі:
1. Частотний діапазон
o 5 кГц – 1 ГГц (з можливістю розширення до 2 ГГц та 3 ГГц за
допомогою опцій)
Лист
ЧДТУ.242070.001 ПЗ
31
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
2. Роздільна здатність
o 1 Гц у частотній області
3. Чутливість
o DANL (Displayed Average Noise Level): -150 дБм (типовий)
4. Ширина смуги пропускання
o Від 1 Гц до 3 МГц
5. Рівень вхідного сигналу
o Максимальний безперервний рівень вхідного сигналу: +30 дБм
6. Точність амплітуди
o ± 0.5 дБ (типова)
7. Дисплей
o 10.1-дюймовий WXGA (1366 × 768 пікселів) TFT екран
8. Генератор сигналів
o Діапазон частот: від 5 кГц до 1 ГГц (або до 3 ГГц з опцією)
o Вихідна потужність: від -40 дБм до 0 дБм
9. Аналізатор трекінгу
o Частотний діапазон: від 5 кГц до 1 ГГц (або до 3 ГГц з опцією)
o Вихідна потужність: від -30 дБм до 0 дБм
10. Інтерфейси
o USB, Ethernet (LAN), VGA, опціонально: Wi-Fi
Особливості
• Програмоване оновлення можливостей: можливо активувати
додаткові функції за допомогою ліцензійного ключа.
• Зручний інтерфейс: інтуїтивний користувацький інтерфейс з
сенсорним управлінням.
• Компактний дизайн: ідеально підходить для лабораторного
використання та польових вимірювань.
• Вбудований веб-сервер: доступ до функцій пристрою через веб-
інтерфейс з будь-якого місця.
Лист
ЧДТУ.242070.001 ПЗ
32
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
2.2.4 Цифровий аналізатор спектру GSP-7830
Аналізатори спектру використовуються для спостереження сигналу та
вимірювання його параметрів у частотній області. Вимірюваний
радіочастотний сигнал може подаватися на вхід аналізатора спектра з
потужністю вимірювального кабелю, або посередним приймальної антени.
У традиційних аналізаторах спектра інформація про сигнал виводиться на
дисплей у вигляді частотного спектра за допомогою перебудови вхідного
фільтра. Такий спосіб вимірювання магнітуди сигналу є найбільш
поширеним ним. Додатково, виміряний сигнал може проходити цифрову
обробку. Таким чином, спектрограму можна заносити в внутрішню пам'ять
приладу, здійснювати курсорні та автоматичні вимірювання, а також
доступне програмування, дистанційне управління та інші можливості. Такі
цифрові аналізатори, що сканують. В даний час отримали найбільше
розповсюдження, оскільки придатні для вирішення ня багатьох
вимірювальних завдань, мають широким динамічним діапазоном, спосіб
демодулювати сигнал (АМ, ЧС), можуть поєднувати у собі кілька типів
приладів (вимірювач АЧХ, вимірник КСВН, вимірник потужності та ін),
мають невеликі ваго-габаритними показниками.
Аналізатори компанії GW Instek відносяться саме до таких скануючих
пристроїв відноситься аналізатор спектра. В даний час у серії аналізаторів
цієї компанії є 3 моделі на різну смугу частот: 1, 2,7 та 3 ГГц. Крім смуги
частот аналізатори розрізняються за технічними характеристиками.
Характеристики моделі GSP-7830 (рис. 2.8):
- частотний діапазон 9 кГц ... 3 ГГц;
- цифрова ФАПЧ;
- діапазон вимірювання рівня: -122 ... +20 дБмВт;
- щільність власних шумів: -152 дБмВт/Гц (до: -162 дБмВт/Гц з опцією
передпідсилювача GAP-801);
- фазові шуми -75 ДБН/Гц при відбудові 20 кГц;
Лист
ЧДТУ.242070.001 ПЗ
33
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
- вимірювання потужності в каналі і співвідношення потужностей в
суміжних каналах, вимірювання смуги за рівнем;
- смуга пропускання ПЧ: 3 кГц, 30 кГц, 300 кГц, 4 МГц;
- маркерні виміру (10 маркерів);
- запис спектрограм з тимчасовими мітками (13), меж допусків (12),
користувальницьких АЧХ (5), змінюваних послідовностей (10), профілів
(10) - у внутрішню пам'ять;
- збереження спектрограм, профілів, меж допусків, призначених для
користувача АЧХ, змін. послідовностей, профілів настройок - на USB-
флеш;
- режим Sequence: можливість програмування 10 груп послідовностей
профілів і станів (у кожній до 20 кроків);
- інтерфейс USB, RS-232C (опція GPIB);
- вибір: трекінг генератор, акумулятор, AC/DC перетворювач, фільтри
ЕМС і 300 Гц, передпідсилювач, демодулятор;
- універсальне живлення: ~ 220 В/11 ... 17 В (пост.); батарейне (2 шт.
Li-Ion, до 3-х годин) – опціонально;
- компактний, легкий (5 кг).

Рисунок 2.8 - Аналізатор спектру GSP-7830
Лист
ЧДТУ.242070.001 ПЗ
34
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
На рисунку 2.9 зображено принципову схема аналізатора спектра
GSP-7830.

Рисунок 2.9 - Принципова схема аналізатора спектра GSP-7830

Успадкувавши переваги попередніх моделей (широкий набір
функціональних можливостей, зручність у застосуванні, мала вага і
габарити при бюджетної вартості і деякі інші), прилад має поліпшеними
технічними характеристиками. До останніх віднесемо: щільність власних
шумів аналізатора -150 дБм/Гц, більш швидку розгортку 50 мс, більшу
смугу частот вхідного сигналу та огляду, розширені можливості по
синхронізації, аналізу сигналів і управління процесом вимірювань. У
Лист
ЧДТУ.242070.001 ПЗ
35
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
новому аналізаторі спектра є великий набір інтерфейсів, які доповнюють
вимірювальні ресурси і можливості в частині управління і протоколювання.
У таблиці під спектрограмою відображається послідовність
запрограмованих кроків і поточні настройки.
Крім метрологічних характеристик, сучасні аналізатори спектра
володіють якостями, що дозволяють більш швидко, просто, а найголовніше
- більш достовірно проводити вимірювання параметрів сигналу.
Функція «Автоустановка»: ця нова функція істотно полегшує роботу
з аналізатором спектру, дозволяючи швидко, одним натисканням кнопки,
синхронізувати сигнал і встановити оптимальні настройки для
відображення цього сигналу. Це полегшує настройку на стандартні сигнали
і дозволяє швидше пристосуватися до роботи з аналізатором.
Режим «Автопослідовність»: цей режим дозволяє запрограмувати
аналізатор спектру на виконання певної послідовності команд (до 10) або
режимів тестування. Наприклад, керувати зміною режимів і налаштувань
крок за кроком (максимально до 20) повторним натисненням однієї єдиної
кнопки або ставити цілі випробувальні процедури, не вдаючись до
використання програмного забезпечення.

2.2.5 Нормативний аналізатор спектра Spectrum Master MS2711D
Spectrum Master MS2711D (рис.2.10) дозволяє здійснити вимірювання
за допомогою натискання однієї кнопки, що спрощує тестування систем
зв'язку стандартів АMPS, TDMA, CDMA, GSM/DCS, PCS і WLAN. Ці
виміри включають в себе: визначення сигналу, визначення напруженості
поля, ширини займаної смуги (OBW), потужності сигналу в каналі, рівня
сигналу в сусідньому каналі (АСРR), аналіз сигналів перешкод і вимір
відносини сигнал/шум. Можливість зміни вихідного опору з 50 Ом на 75 Ом
дозволяє тестувати обладнання з 75-омним виходом 6 спотворень.
Лист
ЧДТУ.242070.001 ПЗ
36
Змн. Лист № докум. Підпис Дата

Рисунок 2.10 - Нормативний аналізатор спектра Spectrum Master MS2711D

Програмне забезпечення для обробки даних на ПК дозволяє
відслідковувати різні зміни, що відбуваються в системі з генерацією
відповідної документації. У базовий комплект поставки аналізатора
Spectrum Master MS2711D входять:
- перезаряджається акумуляторна батарея;
- м'яка сумка для перенесення;
- адаптер для зарядки і роботи приладу від мережі змінного струму 220
В з мережевим кабелем;
- адаптер для зарядки і роботи приладу від автомобільного
прикурювача 12 В;
- програмне забезпечення на компакт-диску;
- інтерфейсний RS-232 кабель для зв'язку з персональним комп'ютером;
- перехідник з COM (штир) на USB-A (штир) для підключення до ПК,
на якому відсутня або вже використовується COM-порт;
- керівництво користувача російською мовою в друкованому вигляді.
Основні особливості приладів:
- портативний, можливість живлення від акумулятора, вага разом з
акумулятором 2,14 кг розмір 25,4 * 17,8 * 6,10 см;
Лист
ЧДТУ.242070.001 ПЗ
37
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
- ЖКІ-дисплей з VGA-дозволом 640 * 480 пікселів;
- вбудована система найбільш використовуваних стандартів
сигналів і частотних каналів;
- діапазон частот від 100 кГц до 3 ГГц;
- вбудований передпідсилювач;
- смуга пропускання від 100 Гц до 1 МГц;
- можливість роботи в будь-яких кліматичних умовах;
- можливість установки до 6 маркерів, меж вимірів і діапазонів
вимірювань;
- відображувана середній рівень шумів: <-135 дБмВ;
- час розгортки по всьому діапазону: <1,1 с;
- батарея може бути замінена в польових умовах;
- максимальний рівень вхідного сигналу +43 дБм (20 Вт);
- похибка при вимірюванні потужності: ± 0,5 дБ;
- рівень вхідного сигналу від +20 дБм до -95дБм;
- збереження до 10 користувацьких установок, до 200 графіків
вимірів;
- стандартний 50 Ом вхід (можлива адаптація на 75 Ом вхід);
- опція для проведення скалярних вимірювань в діапазоні від 25
МГц до 3 ГГц (опція 21);
- вимірювання потужності без зовнішньої вимірювальної головки
(опція 29);
- модуль контролю для перетворювача частоти (опція 6) для
використання з блоком перетворювачів;
- сепаратор живлення (Bias Tee) (опція 10).
Німецька фірма R & H, відома своїми високоякісними
вимірювальними приладами, випускає портативні аналізатори спектра R&S
FSH3/6. Їх зовнішній вигляд показаний на рисунку .

Лист
ЧДТУ.242070.001 ПЗ
38
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
2.2.6 Мультиметр Uni-T UT61E
Uni-T UT61E (рис 2.11) – це багатофункціональний цифровий
мультиметр, який пропонує широкі можливості для вимірювання
електричних параметрів з високою точністю та зручністю. Цей мультиметр
підходить для професійних електриків та любителів.

Рисунок 2.11 - Мультиметр Uni-T UT61E

Основні характеристики та функції Uni-T UT61E включають:
- Автоматичний і ручний вибір діапазону дозволяє швидко
налаштовувати прилад для різних типів вимірювань.
- Функція збереження даних (Data Hold) забезпечує фіксацію
показів на дисплеї для зручності роботи.
- Автоматичне вимикання після періоду бездіяльності для
збереження заряду батареї.
Лист
ЧДТУ.242070.001 ПЗ
39
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
- Вбудована функція вимірювання температури з використанням
термопари, що робить мультиметр універсальним для різних застосувань.
- Великий РК-дисплей з підсвічуванням забезпечує чітке
відображення результатів навіть у слабкому освітленні.
- Режим відносних вимірювань (REL) дозволяє вимірювати
відносні зміни параметрів.
- Звуковий сигнал для перевірки цілісності полегшує тестування
проводки та з'єднань.
- Інтерфейс для підключення до ПК через опціональний адаптер
для реєстрації даних та подальшого аналізу.
Основні вимірювальні параметри:
- Напруга постійного струму (DCV): 220 мВ - 1000 В
- Напруга змінного струму (ACV): 220 мВ - 750 В
- Струм постійного струму (DCA): 220 мкА - 10 А
- Струм змінного струму (ACA): 220 мкА - 10 А
- Опір: 220 Ом - 220 МОм
- Ємність: 22 нФ - 220 мкФ
- Частота: 2,2 кГц - 220 МГц
Прилад має компактні розміри (180 мм x 87 мм x 47 мм) та вагу
близько 370 г, що робить його зручним для перенесення та використання у
польових умовах.
До базового комплекту постачання Uni-T UT61E входять:
- Комплект щупів для вимірювань.
- Температурний датчик для вимірювання температури.
- Сумка для перенесення для захисту приладу.
- Інструкція користувача для швидкого старту роботи з приладом.
Uni-T UT61E є надійним та точним приладом, що задовольняє
потреби як професійних, так і домашніх користувачів завдяки своїй
багатофункціональності та зручності у використанні.
Лист
ЧДТУ.242070.001 ПЗ
40
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
3. ВИЗНАЧЕННЯ ВИМОГ ДО БАГАТОФУНКЦІОНАЛЬНОГО
ВИМІРЮВАЛЬНОГО ПРИСТРОЮ

Визначення вимог до багатофункціонального вимірювального
пристрою є одним з головних етапів розробки багатофункціонального
пристррою, так як ці вимоги визначають технічні характеристики та
функціонал самого пристрою , а також його вартість . Є багато головних
вимог які маю бажання зазначити . Ось їх детальний опис :
1. Функціональні вимоги
Вимірювані параметри
Напруга: постійна (DC) і змінна (AC) в діапазоні від мілівольтів до
сотень вольт.
Струм: постійний (DC) і змінний (AC) в діапазоні від мікроампер до
десятків ампер.
Опір: від одиниць ом до мегом.
Температура: використання термопар або RTD сенсорів для
вимірювання температури в широкому діапазоні.
Частота: вимірювання частоти сигналів від герц до мегагерц.
Ємність: вимірювання ємності конденсаторів в діапазоні від
пікофарад до мікрофарад.
Індуктивність: вимірювання індуктивності котушок.
Додаткові функції
Осцилографічні функції: можливість відображення хвильових форм
сигналів.
Спектральний аналіз: аналіз частотного спектру сигналів.
Логічний аналізатор: можливість аналізу цифрових сигналів.
Запис і зберігання даних: функція реєстрації та зберігання вимірювань
для подальшого аналізу.
2. Технічні вимоги
Лист
ЧДТУ.242070.001 ПЗ
41
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
Точність і роздільна здатність
Точність вимірювань: висока точність для кожного вимірюваного
параметра (наприклад, ±0.01% для напруги).
Роздільна здатність: висока роздільна здатність (наприклад,
мікровольти для напруги, мікроампери для струму).
Діапазон вимірювань
Широкий діапазон вимірюваних значень для кожного параметра.
Швидкість вимірювань
Висока швидкість вибірки для осцилографічних функцій (наприклад,
1 GS/s і більше).
3. Експлуатаційні вимоги
Надійність і стабільність
Висока надійність роботи в різних умовах експлуатації.
Стабільність показів при змінних умовах навколишнього середовища.
Ергономічність
Зручний і інтуїтивно зрозумілий інтерфейс користувача.
Компактні розміри і мала вага для зручності транспортування і
використання в польових умовах.
Автономність
Тривалий час автономної роботи від батарей або акумуляторів.
Можливість роботи від мережі живлення.
4. Комунікаційні вимоги
Інтерфейси
Підтримка стандартних інтерфейсів для передачі даних: USB,
Bluetooth, Wi-Fi, Ethernet.
Можливість підключення до ПК, мобільних пристроїв та інших
систем збору даних.
Програмне забезпечення
Наявність програмного забезпечення для аналізу і обробки даних.
Лист
ЧДТУ.242070.001 ПЗ
42
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
Можливість оновлення програмного забезпечення.
5. Екологічні вимоги
Робочий діапазон температур
Стійкість до роботи в широкому діапазоні температур (наприклад, від
-20°C до +50°C).
Захист від впливів навколишнього середовища
Водонепроникність і пилозахищеність (наприклад, рівень захисту
IP54 або вище).
6. Нормативні вимоги
Відповідність стандартам
Відповідність міжнародним і національним стандартам безпеки і
електромагнітної сумісності (наприклад, CE, FCC).
7. Економічні вимоги
Вартість
Конкурентоспроможна вартість виробництва і обслуговування.
Вимоги до багатофункціонального пристрою охоплюють широкий
спектр характеристик , що дає можливість використовувати пристрій
ефективно , а також зручно . Також така велика кількість функціоналу
пристрою ніяк не впливає на зменшення надійності , а тільки навпаки його
збільшує , так як при розробці багатовимірювального пристрою
приділяється багато уваги до деталей які і дозволяють пристрою залишатися
не тільки ефективним та зручним , а і дуже надійним. Саме ці вимоги та
деталі є основою для успішної розробки і впровадження
багатофункціонального вимірювального пристрою.

Лист
ЧДТУ.242070.001 ПЗ
43
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
4. БАГАТОФУНКЦІОНАЛЬНИЙ ВИМІРЮЮЧИЙ ПРИСТРІЙ

4.1. Розробка структурної схеми пристрою
Розробка схеми мультиметру (рис 4.1) є комплексним процесом, який
включає вибір основних компонентів, визначення функціональних блоків і
створення принципової схеми. Нижче наведено основні етапи розробки
схеми мультиметру.

Input Voltage
Vin Switch Display
ADC MCU
Block Divider
Amp Current
Res. Temp.
Divider Sensor

Рисунок 4.1 – Структурна схема мультиметру

Основні функціональні блоки мультиметру
Вхідний блок:
- Перемикач діапазонів: для вибору вимірюваного параметра
(напруга, струм, опір тощо).
- Захисні схеми: для захисту мультиметра від перевантаження
(захисні діоди, резистори).
- Подільник напруги:
Лист
ЧДТУ.242070.001 ПЗ
44
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
- Резистивний подільник: для зменшення високих напруг до
рівня, прийнятного для вимірювальної схеми.
Підсилювачі:
- Операційні підсилювачі: для підсилення сигналів малого рівня.
- Аналого-цифровий перетворювач (АЦП):
- Перетворення аналогового сигналу в цифровий для подальшої
обробки мікроконтролером.
Мікроконтролер:
- Обробка сигналів, керування мультиметром, відображення
даних на дисплеї.
Дисплей:
- Відображення вимірюваних значень (LCD або сегментний
дисплей).
Живлення:
- Блок живлення для всіх компонентів мультиметра (батарейки,
стабілізатори напруги).
Додаткові функції:
- Інтерфейс зв'язку (наприклад, USB для підключення до ПК).
- Пам'ять для збереження вимірювань.
- Принципова схема мультиметру
Нижче наведено спрощену принципову схему мультиметру з
основними функціональними блоками:
Вхідний сигнал Vin надходить до вхідного блоку, де розміщені
захисні схеми для захисту від перенапруги і струмових перевантажень.
Перемикач діапазонів:
Перемикач діапазонів дозволяє вибрати вимірюваний параметр
(напруга, струм, опір, температура тощо). Він перенаправляє сигнал до
відповідного функціонального блоку.

Лист
ЧДТУ.242070.001 ПЗ
45
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
Подільник напруги:
Для вимірювання високих напруг використовується резистивний
подільник, який зменшує напругу до рівня, прийнятного для подальшої
обробки.
Підсилювачі:
Операційні підсилювачі використовуються для підсилення сигналів
малого рівня, таких як струм або температура.
Аналого-цифровий перетворювач (АЦП):
Аналогові сигнали з подільника напруги або підсилювачів надходять
до АЦП, де вони перетворюються на цифрові сигнали.
Мікроконтролер (MCU):
Мікроконтролер обробляє цифрові сигнали, отримані від АЦП, і керує
всіма функціями мультиметра. Він також забезпечує відображення
вимірюваних значень на дисплеї.
Дисплей:
Дисплей відображає виміряні значення, вибраний діапазон і іншу
корисну інформацію.
Блок живлення:
Всі компоненти живляться від блоку живлення, який може включати
батарейки або інші джерела живлення, а також стабілізатори напруги для
забезпечення стабільного живлення.

4.2 Аналіз та вибір компонентів
Мікроконтролер:
Для рішення поставлених задач добре підходить мікроконтролер
STM32 (рис. 4.2).
STM32 – це сімейство мікроконтролерів від компанії
STMicroelectronics, заснованих на архітектурі ARM Cortex-M. Ці
мікроконтролери призначені для широкого спектра застосувань, від
Лист
ЧДТУ.242070.001 ПЗ
46
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
побутових пристроїв до промислових систем, завдяки своїй високій
продуктивності, енергоефективності та широким можливостям
підключення.

Рисунок 4.2 - STM32 мікроконтролер

STM32 мікроконтролери мають різні ядра, такі як Cortex-M0, M0+,
M3, M4 і M7, що забезпечують різні рівні продуктивності та
функціональності. Вони підтримують роботу на тактових частотах до 480
МГц, забезпечуючи високу обчислювальну потужність для складних
завдань. STM32 також мають вбудовану флеш-пам'ять об'ємом до 2 МБ і
оперативну пам'ять (SRAM) до 512 КБ, що дозволяє зберігати великі обсяги
даних і програмного коду.
Ці мікроконтролери підтримують широкий спектр периферійних
пристроїв, таких як АЦП, ЦАП, таймери, UART, SPI, I²C, CAN, USB,
Ethernet та багато інших, що забезпечує гнучкість у проектуванні різних
систем. Вони також мають вбудовані модулі для захисту даних, такі як
криптографічні процесори і модулі безпеки, що забезпечують захист
конфіденційної інформації.
Однією з ключових особливостей STM32 є їхня енергоефективність.
Вони підтримують різні режими енергозбереження, що дозволяє
Лист
ЧДТУ.242070.001 ПЗ
47
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
мінімізувати споживання енергії в режимах очікування або при низькій
активності. Це робить STM32 ідеальними для застосувань на батарейному
живленні.
STM32 мікроконтролери також підтримують інтерфейс для
програмування та налагодження, що спрощує розробку програмного
забезпечення. Для цього використовується середовище розробки
STM32CubeIDE та програмне забезпечення STM32CubeMX, яке дозволяє
легко налаштовувати периферійні пристрої та генерувати код для швидкого
старту проекту.
Завдяки широкому спектру можливостей, високій продуктивності та
енергоефективності, STM32 мікроконтролери є універсальними і можуть
використовуватися в різних сферах, включаючи побутову електроніку,
промислову автоматику, медичні пристрої, інтернет речей (IoT) та інші
вбудовані системи.

Аналого-цифровий перетворювач (АЦП)
При реалізації схеми можна використати вбудований в
мікроконтролер або окремий компонент, наприклад, ADS1115 (рис 4.3).
ADS1115 – це високоточний 16-бітний аналогово-цифровий
перетворювач (ADC) від Texas Instruments, який перетворює аналогові
сигнали у цифрові для подальшої обробки мікроконтролером. Він має 4
однонаправлені або 2 диференційні канали, підтримує інтерфейс I²C для
легкого підключення та працює від напруги живлення 2.0 В до 5.5 В.
Швидкість вибірки можна програмувати від 8 до 860 вимірювань за секунду,
а діапазон вхідної напруги регулюється від ±0.256 В до ±6.144 В.
ADS1115 підключається до мікроконтролера за допомогою двох
дротів (SDA і SCL). Налаштування здійснюється через інтерфейс I²C,
вибираючи канал, діапазон вимірювань та швидкість вибірки. Прилад може
працювати в безперервному або одиничному режимі перетворення,
Лист
ЧДТУ.242070.001 ПЗ
48
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
зберігаючи результати вимірювань у своєму регістрі, звідки мікроконтролер
зчитує їх через I²C. ADS1115 підтримує однонаправлені вимірювання
окремих сигналів або диференційні вимірювання різниці між сигналами.

Рисунок 4.3 - ADS1115

Додатково, ADS1115 має вбудований підсилювач для точних
вимірювань слабких сигналів, компаратор для виявлення перевищення
сигналу над заданим порогом, а також функцію енергозбереження, що
робить його ідеальним для портативних пристроїв на батарейках. Завдяки
компактному розміру та гнучкості в напрузі живлення, ADS1115 є
універсальним і простим у використанні. Інтерфейс I²C полегшує
підключення та інтеграцію з іншими компонентами системи. Це зручний і
точний прилад для перетворення аналогових сигналів у цифрові, який
підходить для широкого спектра застосувань, від побутових пристроїв до
промислових систем.

Лист
ЧДТУ.242070.001 ПЗ
49
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
Операційні підсилювачі:
Один з самих розповсюджених підсилювачів це підсилювач серії
LM324 (рис. 4.4) або OPA2134, що забезпечують низький рівень шуму і
високу точність.

Рисунок 4.4 – Відсилювач LM324

LM324N - це чотирьохканальний операційний підсилювач з високим
вхідним імпедансом і низькими витоками струму. Вона входить у сімейство
операційних підсилювачів типу LM324, що базуються на біполярних
транзисторах.
Мікросхема LM324N має корпус DIP-14, що складається з 14 ніжок,
розташованих по боках мікросхеми. Цей корпус зручний для монтажу на
прототипних платах або платформах, що вимагають паяння. Кожна ніжка
має свою функцію, включаючи вхідні та вихідні піни, джерела живлення та
землю.
Лист
ЧДТУ.242070.001 ПЗ
50
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
LM324N може використовуватись в широкому спектрі аплікацій,
включаючи аудіо- та вимірювальні пристрої, засоби керування, інтерфейси
сенсорів, блоки живлення, джерела опору і багато інших. Вона пропонує
стабільну роботу, високу точність та надійність.
LM324N має широкий діапазон робочих напруг від одного джерела
живлення, регульовані вхідні та вихідні області, низьку споживану
потужність та вбудовані компенсаційні конденсатори для стабільної роботи.
Вона є однією з популярних мікросхем у своєму класі і пропонує зручне та
ефективне рішення для багатьох електронних проектів.

Дисплей:
Сегментний або LCD дисплей, наприклад, HD44780 (рис 4.5) для LCD.
HD44780 - це популярний контролер для рідкокристалічних (LCD)
дисплеїв, розроблений компанією Hitachi. Він широко використовується в
електроніці завдяки своїй простоті та зручності управління.

Рисунок 4.5 – Дисплей HD44780

Основні характеристики: HD44780 зазвичай підтримує до 80
символів, організованих у 2 рядки по 16 символів або 4 рядки по 20
символів. Він може працювати в двох режимах: 4-бітному та 8-бітному. В
4-бітному режимі дані передаються у два прийоми, що економить висновки
Лист
ЧДТУ.242070.001 ПЗ
51
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
мікроконтролера. Інтерфейс складається з 11 або 7 висновків (залежно від
обраного режиму).
Приклади використання команд:
- Очищення дисплея: відправка команди 0x01.
- Встановлення положення курсора: команда 0x80 | address, де
address - це адреса пам'яті дисплея.
- Увімкнення дисплея без курсора: команда 0x0C.
Схема підключення: У 4-бітному режимі схема підключення виглядає
так:
- RS до порту мікроконтролера.
- E до порту мікроконтролера.
- D4-D7 до портів мікроконтролера.
- RW на землю (якщо запис лише в дисплей).
- Vss на землю.
- Vcc до +5В.
- Vo через змінний резистор до землі для регулювання
контрастності.
- A і K до джерела живлення для підсвітки (якщо є).
HD44780 - це надійний і зручний контролер для роботи з LCD
дисплеями, який залишається популярним завдяки своїй простоті та
широкому застосуванню. Він дозволяє легко керувати відображенням
тексту та символів на дисплеї, що робить його ідеальним вибором для
багатьох проектів в електроніці.

Захисні компоненти:
Захисні діоди, варистори, запобіжники для захисту від перенапруги і
струмових перевантажень, наприклад, такі, які зображені на рис 4.6.
Лист
ЧДТУ.242070.001 ПЗ
52
Змн. Лист № докум. Підпис Дата

Рисунок 4.6 – Високовольтні запобіжники

Запобіжники для захисту від перенапруги та струмових
перевантажень - це як електричні сторожі, які захищають наші електричні
прилади. Коли напруга занадто велика або струм занадто сильний, вони
допомагають перенаправити або припинити цей надлишок, щоб уникнути
пошкоджень або навіть пожежі. Наприклад, якщо ви вставите пристрій у
розетку, а напруга раптово стрибне вище ніж потрібно, запобіжник може
відвернути цю небезпеку. Так само, якщо прилад використовує занадто
багато електричного струму, запобіжник автоматично відключить
живлення, щоб уникнути пошкоджень. Це важливо для захисту не лише
самого обладнання, але й безпеки людей, які користуються електрикою.

Живлення:
Живлення можна здійснювати за допомогою зовнішнього джерела
живлення, або батареї.
Батарейки (наприклад, типу AA або 9V), стабілізатори напруги
(LM7805 для 5V).
Батарейки типу АА - це невеликі, циліндричні електрохімічні джерела
живлення, які використовуються для живлення різноманітних електронних
пристроїв, від іграшок до побутових електронних пристроїв. Суть їхньої
роботи полягає у хімічних реакціях, що відбуваються всередині батарейки.
Лист
ЧДТУ.242070.001 ПЗ
53
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
Елемент AA являє собою циліндр діаметром 13,5 - 14,5 мм. Довжина
елемента разом з контактним виступом позитивного полюса складає 49,5 -
50,5 мм. Циліндрична частина покрита ізольованою оболонкою. Контакти
розташовані на протилежних основах циліндра. Позитивний контакт є
виступом з діаметром 5,5 мм і висотою не менше 1 мм. Негативний контакт
плоский або рельєфний, діаметром не менше 7 мм[3].
Вага може розрізнятися в широких межах. Так наприклад:
- Сольові:
- Samsung Pleomax AA / R6 — 14 г
- GP Greencell AA / R6 — 18 г
- Лужні:
- Panasonic Essential Power AA / LR6 — 22 г
- Duracell Turbo AA / LR6 — 24 г
- Ni-Mh:
- Sanyo eneloop BK-3HCC — 30 г
- GP AA 2700 mAh — 30 г
У ранніх примірниках батарей цинковий стакан (для сухих елементів)
або сталевий нікельований (для лужних) безпосередньо служив одним з
електродів. Однак така конструкція елементів часто призводила до коротких
замикань, також такі елементи були схильні до корозії. Сучасні гальванічні
елементи мають ізольований металевий або пластмасовий корпус, що
захищає елемент від коротких замикань і від корозії.
У батарейках типу АА зазвичай використовується хімічна реакція між
киснем і хімічними речовинами всередині батарейки, такими як алкаліновий
марганець, лужний цинк або літій, що викликає виникнення електричного
струму. Коли батарейка вставлена в пристрій, струм потім постачається до
його електричних компонентів, живлячи їх та дозволяючи пристрою
працювати.
Лист
ЧДТУ.242070.001 ПЗ
54
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
Коли хімічні реакції всередині батарейки закінчуються, електронні
пристрої починають помічати зниження потужності батарейки, і, нарешті,
вона вичерпується і потрібно замінити батарейку на нову, щоб продовжити
живлення пристрою.

Стабілізатор напруги
Стабілізатори електричної напруги - це пристрої, що входять в
комплект блоку живлення і дозволяють тримати на виході блоку стабільну
напругу. Стабілізатори електричної напруги бувають розраховані на якусь
фіксовану напругу на виході (наприклад 5В, 9В, 12В), а бувають регульовані
стабілізатори напруги, у яких є можливість встановити необхідну напругу в
тих межах, в яких вони дозволяють.
LM7805 (рис. 4.5) - це пристрій, який бере вхідну напругу, яка може
бути вище або нижче за 5 вольт, і робить її стабільною на 5 вольт на виході.
Він працює як спеціальний регулятор, що допомагає електронним
пристроям отримувати стабільне живлення, необхідне для їхньої роботи.

Рисунок 4.7 – Стабілазатор напруги

Лист
ЧДТУ.242070.001 ПЗ
55
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
Усі стабілізатори обов'язково розраховані на якийсь максимальний
струм, який вони можуть забезпечити. Перевищення цього струму загрожує
виходом стабілізатора з ладу. Сучасні стабілізатори обов'язково
оснащуються захистом по струму, який забезпечує відключення
стабілізатора при перевищенні максимального струму в навантаженні і
захистом по перегріванню. Разом із стабілізаторами позитивної напруги
існують стабілізатори негативної напруги. В основному вони
використовуються в двохполярних джерелах живлення.
Технічні характеристики LM7805:
• Корпус: TO - 252
• Тип регулятора: Linear Regulator
• Вхідна напруга: 7.5..25 В
• Вихідна напруга: 4.8..5.2 В
• Зовнішнє регулювання вихідної напруги: FIX
• Максимальний вихідний струм: 0,15 А
• Струм власного споживання: 8 мА
• Погрішність установки вихідної напруги: 2 %
• Максимальне значення мінімальної можливої різниці напруги
вхід-вихід: 2 В

Лист
ЧДТУ.242070.001 ПЗ
56
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
ВИСНОВКИ

Основною метою роботою даної кваліфікаційної роботи є розробка
багатофункціонального пристрою.
Для досягнення поставленої мети було вирішено на ступні задачі:
1. Зроблено аналіз актуальність теми кваліфікаційної роботи
2. Проведено аналіз різних існуючих багатофункціональних
пристроїв. , було вказано їх правила використання , та функціонал пристроїв
які використовуються в сучасності . Також було підкреслено їх сильні
сторони та характеристика самих пристроїв.
3. Проведено ознайомлення з актуальними на даний момент
пристроями, які використовуються в усьому світу.
4. Визначення вимог до багатофункціонального пристрою.
6. Розроблена структурна схема багатофункціонального пристрою.
7. Вибір компонентів для розробки багатофункціонального пристрою.
Багатофункціональний пристрій- це важливий елемент сучасної
технологічної реальності. Який об'єднує у собі різноманітні функції,
роблячи життя та роботу користувачів пристроїв значно
простішою.Багатофункціональні пристрої не лише полегшують наше
повсякденне життя, але й забезпечують нам зручність та ефективність у
виконанні різних завдань. Вони відображають тренд сучасного світу до
інтеграції технологій та максимальної функціональності у одному пристрої,
спрощуючи наше життя та покращуючи продуктивність роботи, а також
вони є дуже лояльними до навколишнього середовища.

Лист
ЧДТУ.242070.001 ПЗ
57
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

1. Що таке осцилограф і як ним правильно користуватися? [Електронний
ресурс] Режим доступу: https://radio-shop.com.ua/uk/yak-korystuvatysia-
ostsylohraf – Назва з екрану. – Дата звернення: 10.06.2024.
2. Як користуватися мультиметром [Електронний ресурс] Режим доступу:
https://storgom.ua/ua/novosti/kak-polzovatsya-multimetrom.html– Назва з
екрану. – Дата звернення: 01.06.2024.
3. Мультиметри Fluke Як користуватися мультиметром [Електронний
ресурс] Режим доступу: https://masteram.com.ua/uk/catalogue/test-and-
measuringequipment/multimeters/?brand=fluke&gad_source=1&gclid=Cj
wKCAjwyJqzBhBaEiwAWDRJVJgzDmoBDlIexOGPcIFg9oXNnBFGyB
W6BFlKxrujT_UQBYpmATwiDxoCABAQAvD_BwE – Назва з екрану.
– Дата звернення: 01.06.2024.
4. Аналізатор спектру та РЧ-сигналів Rohde&Schwarz FPC1000/1500
мультиметром [Електронний ресурс] Режим доступу:
https://romsat.ua/analizator-spektru-ta-rch-signaliv-rohde-schwarz-
fpc1000-1500– Назва з екрану. – Дата звернення: 10.06.2024.
5. Як використовувати осцилограф: базові інструкції для початківців
[Електронний ресурс] Режим доступу: https://globalstroy.com.ua/kak-
yspol-zovat-ostsyllohraf-bazovye-ynstruktsyy-dlia-nachynaiushchykh–
Назва з екрану. – Дата звернення: 01.06.2024
6. Основи осцилографів: Пристрій та принципи вимірювань
[Електронний ресурс] Режим доступу:
https://gtest.com.ua/uk/statti/Oscillograf-rabota-i-metodika-izmerenij-
chast-
1.html#:~:text=%D0%9E%D1%81%D1%86%D0%B8%D0%BB%D0%B
E%D0%B3%D1%80%D0%B0%D1%84%20%D0%B2%D0%B8%D0%B
C%D1%96%D1%80%D1%8E%D1%94%20%D1%85%D0%B2%D0%B8
Лист
ЧДТУ.242070.001 ПЗ
58
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
%D0%BB%D1%96%20%D0%BD%D0%B0%D0%BF%D1%80%D1%83
%D0%B3%D0%B8.,%D1%94%20%D1%87%D0%B0%D1%81%D1%82
%D0%B8%D0%BD%D0%BE%D1%8E%20%D1%85%D0%B2%D0%B8
%D0%BB%D1%96%2C%20%D1%89%D0%BE%20%D0%BF%D0%BE
%D0%B2%D1%82%D0%BE%D1%80%D1%8E%D1%94%D1%82%D1
%8C%D1%81%D1%8F. – Назва з екрану. – Дата звернення: 01.06.2024.
7. Багатофункціональний пристрій [Електронний ресурс] Режим доступу:
8. https://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%91%D0%B0%D0%B3%D0%B0%D1
%82%D0%BE%D1%84%D1%83%D0%BD%D0%BA%D1%86%D1%96
%D0%BE%D0%BD%D0%B0%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%B8%
D0%B9_%D0%BF%D1%80%D0%B8%D1%81%D1%82%D1%80%D1%
96%D0%B9– Назва з екрану. – Дата звернення: 01.06.2024.
9. Мікроконтролер [Електронний ресурс] Режим доступу:
10. https://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D1%96%D0%BA%D1%80%D0
%BE%D0%BA%D0%BE%D0%BD%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%B
B%D0%B5%D1%80– Назва з екрану. – Дата звернення: 10.06.2024.
11. Медичні монітори [Електронний ресурс] Режим доступу:
12. https://medigran.com/catalog/mediczina/medychni-monitory– Назва з
екрану. – Дата звернення: 01.06.2024.
13. Батарейка AA [Електронний ресурс] Режим доступу:
https://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%91%D0%B0%D1%82%D0%B0%D1
%80%D0%B5%D0%B9%D0%BA%D0%B0_AA#:~:text=AA%20(%D1
%82%D0%B0%D0%BA%D0%BE%D0%B6%3A%20R6%2C%20LR6,%
D0%B6%D0%B8%D0%B2%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D0%BD%D1
%8F%20(%D0%B1%D0%B0%D1%82%D0%B0%D1%80%D0%B5%D0
%B9%D0%BE%D0%BA%20%D1%96%20%D0%B0%D0%BA%D1%83
%D0%BC%D1%83%D0%BB%D1%8F%D1%82%D0%BE%D1%80%D1
%96%D0%B2). – Назва з екрану. – Дата звернення: 01.06.2024.
Лист
ЧДТУ.242070.001 ПЗ
59
Змн. Лист № докум. Підпис Дата
14. Сигорский В.П., Петренко А.И. Основы теории электронных схем. – К.:
Техника, 1997. – 609 с.
15. STM32 [Електронний ресурс]. – Режим доступу:
https://wikipedia.org/wiki/STM32. – Назва з екрану. – Дата звернення:
01.06.2024.
16. Бітченко О. М. Електроніка і мікросхемотехніка. Проектування і
програмування мікропроцесорних пристроїв: підручник для техн. та
інж.- пед. вищих навч. закладів / О. М. Бітченко, О. І. Цопа, Д. Г.
Ганшин. – Х.: Фінарт, 2020. – 354 с.
17. Локазюк В. М. Мікропроцесори та мікроЕОМ у виробничих системах.
Навчальний посібник для вузів / Локазюк В. М. – Хмельницький: ТУП,
2020. – 244 с.
18. Мікроконтролер [Електронний ресурс]. – Режим доступу:
https://en.wikipedia.org/wiki/Microcontroller. – Назва з екрану. – Дата
звернення: 01.06.2024.
19. Плата STM32F103C8T6. Завантаження програми у FLASH-пам'ять
мікроконтролера через системний bootloader. [Електронний ресурс]. –
Режим доступу: http://mypractic.ua/urok-2-plata-stm32f103c8t6-zagruzka-
programmy-vo-flash-pamyat-mikrokontrollera-cherez-sistemnyj-
butloader.html. – Назва з екрану. – Дата звернення: 01.06.2024.
20. Якименко Ю. І. Мікропроцесорна техніка: підручник / Якименко Ю. І.,
Терещенко Т.О., Сокол Є. І.– К.: Кондор, 2021. – 440 с.
21. Левшина Е.С., Новицкий В.П. Электрические измерения физических
величин, Л., 2003 – 289 с.
22. Панфилов И.П. Цифровая связь / Панфилов И.П., Стеклов В.К. [и др.]
— Киев: Техніка, 1992. — 228 с.

Лист
ЧДТУ.242070.001 ПЗ
60
Змн. Лист № докум. Підпис Дата

Репозиторій ЧДТУ