Please use this identifier to cite or link to this item: https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/7942
Title: Розробка програмованого терморегулятора для теплої підлоги
Authors: Воробкало, Тетяна Василівна
Перепелиця, Олег Володимирович
Keywords: терморегулятор підігріву;"розумний будинок";датчик темпиратури;мікроконтролер
Issue Date: 2021
Abstract: Мета роботи – розробка програмованого терморегулятора для теплої підлоги, призначеного контролювати температуру підлог одночасно в декількох кімнатах
URI: https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/7942
Appears in Collections:172 Електронні комунікації та радіотехніка (Радіотехніка та робототехнічні системи)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Б_172_Перепелиця_Воробкало.pdf
  Restricted Access
2.38 MBAdobe PDFView/Open Request a copy


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.

Extracted text
 
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ 
ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ 
ФАКУЛЬТЕТ ЕЛЕКТРОННИХ ТЕХНОЛОГІЙ І РОБОТОТЕХНІКИ 
КАФЕДРА РАДІОТЕХНІКИ, ТЕЛЕКОМУНІКАЦІЙНИХ І  
РОБОТОТЕХНІЧНИХ СИСТЕМ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Пояснювальна записка 
до кваліфікаційної роботи 
 бакалавра  
(освітній ступінь) 
 
 
 
 
на тему: Розробка програмованого терморегулятора для теплої підлоги 
 
 
 
 
Виконав: студент  4  курсу, групи CКРТ-97  
спеціальності 
 172 «Телекомунікації та радіотехніка»  
(шифр і назва напряму підготовки, спеціальності) 
 (освітня програма – «Радіотехніка та 
  робототехнічні системи»)  
 Перепелиця О.В.  
(прізвище та ініціали) 
Керівник  Воробкало Т.В.  
(прізвище та ініціали) 
Рецензент  Землянський О.М.  
(прізвище та ініціали) 
 
 
 
 
 
 
Черкаси – 2021 року 
Черкаський державний технологічний університет 
(назва вузу) 
Факультет електронних технологій і робототехніки 
Кафедра радіотехніки, телекомунікаційних і робототехнічних систем 
Освітня програма Радіотехніка та робототехнічні системи 
Спеціальність 172 – «Телекомунікації та Радіотехніка» 
  
 ЗАТВЕРДЖУЮ 
 Зав. кафедри РТРС 
 д.т.н., професор Палагін В.В. 
   
 «  »   2021 р. 
 
ЗАВДАННЯ 
на дипломний проект (роботу) здобувачу освітнього ступеня 
«бакалавр» 
(назва ступеня) 
Перепелиці Олегу Володимировичу   
(прізвище, ім'я, по батькові) 
1. Тема проекту (роботи) Розробка програмованого терморегулятора для теплої підлоги 
 
 
 
затверджена наказом по університету від « 19 » 02.2021 р. № 53/01 
2. Термін здачі студентом закінченого проекту (роботи) 11.06.2020 р. 
3. Вихідні дані до проекту (роботи) діапазон робочих температур – +5…+50°C,  точність  
вимірювання температури – ±1°C, максимальна потужність навантаження – 3,5 кВт (16 А), 
кількість незалежних каналів – не менше 3, збереження налаштувань при відсутності живлення, 
наявність інтерфейсу для підключення до комп’ютера. 
 
 
 
 
4. Зміст розрахунково-пояснювальної записки (перелік питань, що їх належить розробити)______ 
Вступ 1. Аналіз аналогічних пристроїв. 2. Розробка структурної схеми пристрою,  
3. розробка та розрахунок принципової схеми пристрою. 4. охорона праці. Висновки. 
 
 
 
 
 
5. Перелік графічного матеріалу (з точним зазначенням обов’язкових креслень)  
Схема структурна, Схема електрична принципова, Друкована плата, Складальне креслення, 
Плакат з охорони праці 
 
 
 
 
6. Консультанти з проекту (роботи) із зазначенням розділів проекту, що їх стосуються 
  Підпис, дата 
Розділ Консультант завдання         завдання 
видав прийняв 
1. Охорона праці Кожем’якін Олексій Сергійович   
    
    
    
    
    
    
7. Дата видачі завдання  
Керівник   Т.В. Воробкало 
 (підпис) (ініціали, прізвище) 
Студент   О.В. Перепелиця 
 (підпис) (ініціали, прізвище) 
 
Календарний план 
Пор. Назва етапів дипломного   Т  е  р  м   і н         виконання етапів   П   р  и  мітка 
№ проекту (роботи) проекту (роботи) 
  
1. Інформаційно-технічний пошук  
11.01.2021  
 та огляд літератури 
08.02.2021  
3. Обґрунтування технічного завдання 
22.02.2021  
4. Розробка структурної схеми пристрою 
29.03.2021  
5. Розробка принципової схеми пристрою 
10.04.2021  
6. Розрахунок схеми 
30.04.2021  
7. Охорона праці 
25.05.2021  
8. Оформлення пояснювальної записки 
11.06.2021  
9. Оформлення креслень 
    
    
    
    
    
    
  
Студент О.В. Перепелиця 
  (підпис)  
 Керівник проекту  Т.В. Воробкало 
  (підпис)  
 
 ЗМІСТ  
сторінка 
Вступ ………………………………………………………………………………...5 
 
Розділ 1. ІНФОРМАЦІЙНИЙ ПОШУК ТА АНАЛІЗ  
АНАЛОГІЧНИХ ПРИСТРОЇВ ……..…................................................................7 
1.1. Види і пристрої теплої підлоги …………………………………………...7 
1.2. Типи та принцип дії терморегуляторів для  теплої підлоги …………..12 
1.3. Промислові програмовані контролери підігріву підлоги ……………..16 
1.4. Радіоаматорські контролери підігріву підлоги ………………………...19 
 
Розділ 2.  ВИБІР ТА ОБҐРУНТУВАННЯ СТРУКТУРНОЇ СХЕМИ ……...25 
2.1. Обґрунтування технічного завдання........................................................25 
2.2. Розробка структурної схеми …….………………………………………26 
 
Розділ 3. РОЗРОБКА ТА РОЗРАХУНОК ПРИНЦИПОВОЇ  
 ЕЛЕКТРИЧНОЇ СХЕМИ …………............................................................29 
3.1. Вибір мікроконтролера і його підключення …………...........................29 
3.2. Вибір та підключення годинника реального часу ………......................34 
3.3. Вибір та підключення датчиків температури ………………………….37 
3.4. Вибір та підключення дисплея ………………………………………….41 
3.5. Розробка панелі керування термодатчика ……………………………...45 
3.6. Розробка симісторного блоку …………………………………………...47 
3.7. Розробка датчика переходу фази через нуль …………………………..51 
3.8. Вибір та підключення випромінювача звуку …………………………..53 
 
СКРТ97.021.108.248 ПЗ 
Змн. Лист № докум. Підпис Дата  
 Розроб. Перепелиця О.В. Літ. Арк. Акрушів 
Євдоки Розробка програмованого 
 Перевірм.е нко Воробкало Т.В. 3 88 
терморегулятора для 
   
 Н. Контр. Воробкало Т.В. теплої підлоги ЧДТУ 
 Затверд.  Палагін В.В. 
3.9. Підключення  інтерфейсів USART та SPI ……………………………...54 
3.10. Розробка блоку живлення ……………………………………………...56 
 
Розділ 4. ОСОБЛИВОСТІ ПРОГРАМУВАННЯ ТА НАЛАШТУВАННЯ 
ПРИСТРОЮ ...................................................................................................60 
4.1. Програмування мікроконтролера ……………………………………....60 
4.2.  Розрахунок нагрівачів підлоги………………………………………….63 
4.3. Розрахунок надійності пристрою……………………………………….66 
 
Розділ 5. ОХОРОНА ПРАЦІ..................................................................................70 
5.1. Аналіз небезпек та шкідливостей, що впливають на дослідника  
      при роботі в проектно-технічній лабораторії ……………………..........70 
5.2. Модернізація системи водяного опалення лабораторії ……………….77 
 
Висновки ............................................................................................................…..86 
Список використаної літератури….....................................................................87 
Додатки……………………………………………………………………………..88 
 Арк 
СКРТ97.021.108.248 ПЗ 
4 
Змн Арк № докум. Підпис Дата  
 
ВСТУП 
 
Останнім часом широкої популярності набуває так званий «розумний 
будинок» Розумний будинок (або smart-house) — це сучасний продукт 
діджиталізації, що працює на основі штучного інтелекту. Вважається, що 
проживання у будинку з подібними налаштуваннями робить життя простішим.  
Розумний дім –  система домашніх пристроїв, здатних виконувати дії і 
вирішувати певні повсякденні завдання без участі людини. Функціонально 
пов'язуються між собою усі електроприлади будівлі, якими можна керувати 
централізовано – з пульта-дисплею. Прилади можуть бути під'єднані до 
комп'ютерної мережі, що дозволяє керувати ними за допомогою ПК та надає 
віддалений доступ до них через Інтернет. Завдяки інтеграції інформаційних 
технологій у домашні умови, усі системи та прилади узгоджують виконання 
функцій між собою, порівнюючи задані програми та зовнішні показники.  
Отже система «Розумний дім» – це сукупність налаштувань систем житла, 
покликаних створювати і підтримувати заданий мікроклімат в будинку або 
квартирі практично без участі людини.  
Такий винахід здатний не тільки заощадити час власника, самостійно 
створити і підтримувати задані умови в будинку або квартирі. Але і контролювати 
безпеку житла, яка в пріоритеті у господаря.  
До системи «Розумний дім» входять такі компоненти: 
• Центр керування (у вигляді планшету або консолі), що записує та 
інтерпритує дані з датчиків. 
• Датчики руху, диму, затоплення, відкриття вікон або дверей, 
освітленості, вологості, температури. 
• Автоматичні водяні крани. 
• Терморегулятор для батарей та теплих підлог. 
• Зчитувачі показників лічильників. 
• Відеодомофон, голосові помічники. 
 Арк. 
СКРТ97.021.108.248 ПЗ 
  5 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 
 
 
 
Отже терморегулятор для теплої підлоги є однією зі складових системи 
«Розумний дім». Тому тема кваліфікаційної роботи  “Розробка програмованого 
терморегулятора для теплої підлоги ” є актуальною на даний час. 
«Теплі підлоги» можуть використовуватися як в якості основного, так і 
додаткового підігріву помешкання. Перевагами електричного підігріву підлоги є: 
• автоматичний контроль температури; 
• більша економія енергії порівняно з центральним опаленням; 
• можливість самостійно контролювати витрати на опалення приміщення; 
• ідеальна різниця температур між зонами підлоги (біля 22-25°С) та стелі 
(біля 18-20°С); 
• відсутність турбулентності пилових частинок, що знижує виникнення 
алергічної реакції; 
• не порушує дизайн інтер’єру приміщення, на відміну від батарей опалення; 
• виключно проста у встановленні. 
«Теплі підлоги» встановлюються разом з контролером підігріву. Робота 
простих механічних пристроїв зводиться лише до функції терморегулятора. 
Застосування електронного програмованого контролера дозволяє: 
• більш точно встановлювати температуру підлоги завдяки застосуванню 
цифрових  термодатчиків; 
• автоматично змінювати температурний режим в залежності від часу, дня 
тижня; 
• керувати контролером підігріву дистанційно за допомогою пульту ДК або 
навіть мобільного телефону (через SMS); 
• можливість підключення до систем «розумного будинку». 
Тому метою роботи є розробка програмованого терморегулятора для теплої 
підлоги, призначеного контролювати температуру підлог одночасно в декількох 
кімнатах. 
 
 Арк. 
СКРТ97.021.108.248 ПЗ 
6 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 
 
 
 
1. ІНФОРМАЦІЙНИЙ ПОШУК ТА АНАЛІЗ  
АНАЛОГІЧНИХ ПРИСТРОЇВ 
 
1.1. Види і пристрої теплої підлоги 
 
Теплі підлоги з кожним роком займають все більш впевнену позицію на 
ринку опалювальних приладів. Перевагою такої системи обігріву стає не тільки 
економія робочого простору в приміщенні, але і рівномірний розподіл тепла.  
Виділяють два типи теплої підлоги: водяні і електричні. Водяні системи 
підігріву є найбільш економними. Конструктивно ця опалювальна система являє 
собою укладені в підлозі труби, які з’єднуються з джерелом гарячої води. Це 
може бути електричний або газовий двоконтурний котел, на вибір замовника. 
Автономне водяне опалення частіше застосовується в приватних будинках і 
котеджах. У багатоквартирних будинках прийнято використовувати тільки 
електричні теплі підлоги, так як вони дозволяють регулювати температуру і 
виключають вірогідність затоплення нижніх поверхів, що можливо в разі 
використання водяного теплої підлоги. І законодавчо заборонено встановлювати в 
квартирах водяні підлоги.  
Електрика – найбільш екологічно чистий і технологічний енергоносій. 
Застосовують електричний підігрів підлоги для самого широкого спектру 
будівель і поверхонь. Електричні теплі підлога, в залежності від типу 
обігрівального елементу, підрозділяють на 2 види: конвекційний і інфрачервоний. 
Конвекційна електрична тепла підлога - це система, де нагрівання відбувається в 
самому елементі (кабелі), який вже за допомогою фізичного контакту передає 
тепло на поверхню підлоги і далі. Конвекційний тип електричних підлог включає 
всі кабельні системи, куди входять і тонкі нагрівальні мати. 
Кабель, що гріє (діаметр 5-8 мм) складається з однієї або двох 
струмоведучих жил (одножильний або двожильний екранований), внутрішньої 
ізоляції і зовнішньої оболонки (рис.1.1). Монтується така тепла підлога в стяжку 
 Арк. 
СКРТ97.021.108.248 ПЗ 
7 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 
 
 
 
товщиною від 3 до 5 см. Електричний кабель, що гріє рекомендується 
використовувати під керамічну плитку, керамограніт, натуральний камінь, 
наливну підлогу, ламінат, паркетну дошку, плитку пвх, лінолеум, ковролін, що 
робить "кабель в стяжку" фактично універсальною системою комфортного 
обігріву або повного опалення.  
 
 
Рис. 1.1. Кабель для нагріву підлог 
 
Особливості та переваги кабелю, що гріє: 
• під будь-який тип підлогового покриття і будь-яку конфігурацію 
приміщень,  
• дозволяє регулювати потужність на квадратний метр кроком укладання,  
• кабель, що  гріє зі стяжкою утворює  теплоакумулюючу систему,  
• підходить для монтажу у вологі приміщення.  
• кабель для нагріву підлог має такий рівень безпеки, що дозволяє 
залишати систему увімкненою без нагляду на тривалий час – автоматика 
не дасть їй вийти за межі встановлених режимів. 
Нагрівальні мати можуть бути двох типів: конвекційні та інфрачервоні. І 
якщо інфрачервоні теплі підлоги це інноваційна система обігріву приміщень, то 
конвекційні мати це той же гріючий кабель, але більш тонкий (діаметр кабелю 
2,5-4 мм) і закріплений на сітчастій підставці з потрібною відстанню між витками 
кабелю (рис. 1.2). Тонкі мати укладаються в меншу товщину стяжки, всього до 5-
 Арк. 
СКРТ97.021.108.248 ПЗ 
 8 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 
 
 
 
10 мм, або безпосередньо в шар плиткового клею. Такий монтаж не підвищує 
заплановану висоту підлоги, а сітчасте підставу робить установку зручніше.  
 
 Рис. 1.2. Нагрівальний мат 
 
Особливості та переваги нагрівальних матів: 
• укладаються на бетонну основу або поверх старої керамічної плитки, 
• піднімають рівень підлоги всього від 2,8 до 4 мм,  
• тепловідбиваючі матеріали при заливці не використовуються,  
• не вимагають заливки цементною стяжкою, 
• мат не можна укорочувати, тому при підборі площі округлення йде в 
меншу сторону. 
Інфрачервона електрична тепла підлога - це тонка плівка складається з 
нагрівальних ІК-елементів, які передають тепло не повітрю, а предметам, 
розташованим в кімнаті, включаючи і саме підлогове покриття (рис.1.3). На 
сьогоднішній день інфрачервоний підлогу для сухого монтажу це одне із самих 
економічних, екологічних і простих по монтажу рішень для обігріву приміщень. 
Установка плівкової теплої підлоги є найбільш простим з можливих варіантів - 
інфрачервона плівка укладається необхідними по довжині смугами на тонку 
відображає теплоізоляцію, а на неї зверху укладається підлогове покриття. 
Відсутність трудомісткого процесу стяжки або будь-якого іншого розчину, також 
дозволяє встановлювати інфрачервоні підлоги не тільки на горизонтальній 
 Арк. 
СКРТ97.021.108.248 ПЗ 
Змн. Арк. № докум. Підпис 9 
Дата 
 
 
 
площині, а й на вертикальну і стельову. Деякі моделі плівкового теплої підлоги за 
рахунок функції саморегуляції не бояться замикання меблями.  
 
 
Рис. 1.3. Інфрачервона електрична тепла підлога 
 
 
Особливості та переваги: 
• монтаж здійснюється сухим способом за кілька годин на будь-якому 
етапі ремонту  
• митрачає електроенергію до 20% менше кабельних аналогів  
• можна включати відразу після монтажу  
• міднімає рівень підлоги на товщину підкладки (3-4 мм)  
• повністю відсутнє електромагнітне випромінювання.  
Але вартість інфрачервоного підігріву досить висока, тому самим 
розповсюдженими системами підігріву підлоги залишаються електричні кабелі. 
Який тип теплої підлоги вибрати кожен господар вирішує сам, але рішення 
встановити електричну теплу підлогу в тому чи іншому приміщенні повинно бути  
до початку ремонту. Будь то тепла підлога у ванній, кухні, кімнаті або на балконі, 
варто врахувати безліч моментів. 
Одним з головних чинників при підборі електричного теплого полу є тип 
підлогового покриття. В першу чергу варто з'ясувати його сумісність з 
необхідною вам теплою підлогою. Цю інформацію  
 Арк. 
СКРТ97.021.108.248 ПЗ 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 10 
 
 
 
По-друге, основне джерело опалення чи додаткове?. Якщо тепла підлога 
залишається єдиним джерелом обігріву в кімнаті, то слід звертати увагу на 
підлоги з більшою потужністю. В якості додаткового обігріву підійдуть 
практично всі варіанти електричної теплої підлоги, включаючи інфрачервону 
тепла підлогу.  
По-трете, потужність. Від неї залежить не тільки комфортна температура в 
опалювальному приміщенні, а й енергоспоживання системи, яка обумовлює 
вартість її експлуатації.  
На вибір оптимальної температури в першу чергу впливає призначення 
кожної кімнати. Розглянемо рекомендовані значення температур для різних 
кімнат [1]: 
• спальня – 17-18°С, саме така температура в нічний час позбавить від 
безсоння та головної болі; 
• кухня – 18-19°С, кухонне приміщення само по собі передбачає наявність 
предметів випромінюючих тепло: плита, духова шафа, мікрохвильова 
піч, електрочайник і т. п.; 
• ванна кімната – біля 24°С, у ванній температура повітря вище, оскільки 
вологість там істотно вище, ніж в інших приміщеннях, і при низькій 
температурі буде відчуватися як вогкість, викликати дискомфорт; 
• дитяча кімната – тут температура може різнитися залежно від віку 
дитини: якщо для новонародженої нормою є 23-24°С, то для старшої 
можна трохи знизити температурну межу до 21-22°С; 
• для решти кімнат середня температура становить 18-22°С. 
Також слід не забувати про те, що занадто великого перепаду температури в 
різних кімнатах бути не повинно. Ідеальним вважається розходження в 2-3 
градуси, щоб, переміщаючись по квартирі, людина не відчувала різницю.  
У випадку встановлення системи підігріву підлог в однокімнатній квартирі, 
температура в кімнаті повинна автоматично змінюватись: вдень вона повинна 
 Арк. 
СКРТ97.021.108.248 ПЗ 
  11 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 
 
 
 
відповідати режиму для вітальні, а на ніч плавно змінювати температуру на 
оптимальну для сну. 
В нежитлових кімнатах в нічний час підігрів підлоги можна або зовсім 
вимикати, або залишати для підтримання мінімальної кімнатної температури, щоб 
вранці забезпечити температурний режим в найкоротший час. 
Складні режими керування підігрівом підлоги можна забезпечити лише за 
допомогою програмованих контролерів [3]. 
 
 
 
1.2  Типи та принцип дії терморегуляторів для  теплої підлоги 
 
Зазвичай система «Тепла підлога» встановлюються разом з контролером 
підігріву (терморегулятором).  Терморегулятор для теплої підлоги - це «мозковий 
центр» системи, який стежить за ефективністю її роботи і контролює або 
нагрівання повітря в приміщенні, або самої підлоги, або і за тим, і за іншим.  
Розглянемо переваги використання терморегулятора і його функції 
Незалежно від виду теплої підлоги, хоча вона і є якісною альтернативою 
центральному або автономному водяного опалення, коштує вона недешево, та й 
електроенергії «поглинає» чимало. Саме тому не має сенсу монтувати теплу 
підлогу без термостата зовсім або брати найдешевший його аналог.  
Регулятор температури для теплої підлоги виконує наступні функції:  
Якщо його основою є датчик стеження за нагріванням повітря в приміщенні, 
то він включає / відключає пристрій у міру його охолодження. Головна перевага 
подібного приладу в тому, що він регулює і підтримує оптимальну температуру в 
будинку. Якщо датчик терморегулятора теплої підлоги стежить за рівнем нагріву 
його елементів, то відключення проводиться в міру їх нагрівання, а включення - 
при їх охолодженні. При цьому за мікрокліматом в кімнаті регулятор не 
 Арк. 
СКРТ97.021.108.248 ПЗ 
  12 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 
 
 
 
«спостерігає». Є більш дорогі аналоги, які відстежують і нагрівання повітря, і 
статі.  
Під час відключення системи відбувається економія електроенергії, що 
істотно знижує витрати на його експлуатації. Якщо вирішувати, який 
терморегулятор вибрати для теплої підлоги, то краще придбати прилад з 
вбудованим таймером. Це дозволить встановлювати мінімально допустиму 
температуру, коли домочадців немає, або коли вони сплять, що ще більше 
заощадить коштів на опаленні.  
Як правило, регулятор температури стежить за ступенем нагрівання 
елементів теплої підлоги і не допустить їх перегорання. Це продовжує термін 
експлуатації системи, і забезпечує безпеку житла і людей.  
Існують спеціальні багатозональні терморегулятори, які можуть 
контролювати роботу теплої підлоги відразу в декількох приміщеннях. Хоча 
подібні пристрої коштують дорожче, але все одно за ціною вигідніше, ніж 
платити за терморегулятор для теплої підлоги на 2 зони або більше окремо.  
Більшість пристроїв підходять для всіх систем підлогового опалення, хоча 
можна придбати, наприклад, готовий комплект теплої підлоги під плитку з 
терморегулятором. Так само продаються комплекти під інші типи покриттів. Це 
основні функції та їх переваги регуляторів температури теплої підлоги.  
Принцип дії регулятора температури досить простий незалежно від того, 
відстежує він температуру повітря або ступінь нагріву підлоги: Пристрій 
складається з датчика (робочої частини), який встановлюється між нагрівальними 
елементами підлоги і дисплея, на якому фіксуються необхідні параметри. 
Основою робочої частини приладу є біметалічна пластина, яка реагує на зміну 
температури повітря або підлоги і подає сигнал на дисплей. Після порівняння 
параметрів реального нагріву і заданого, регулятор або відключає теплу підлогу, 
коли перші вище, або підключає до електромережі, коли вони нижче. Ось як 
працює терморегулятор теплої підлоги.  
 Арк. 
СКРТ97.021.108.248 ПЗ 
13 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 
 
 
 
На сьогоднішній день існує декілька видів терморегуляторів, кожен з яких 
має свої переваги і недоліки  
Механічні пристрої відносяться до найдешевших, але і функцій у них 
найменьше. Як правило, вони налаштовуються виключно на нагрівання повітря 
або елементів теплої підлоги і працюють за принципом включення / відключення. 
Це не зовсім зручний прилад, особливо якщо він стежить тільки за нагріванням 
підлоги. У цьому випадку доводиться кожен раз вручну змінювати його 
параметри, якщо в кімнаті стало жарко або похолодало, в залежності від 
температури повітря за вікном. Переваги приладу - невисока ціна і простота 
монтажу та управління.  
Електронний терморегулятор для теплої підлоги виставляється за часом, а не 
тільки за рівнем нагрівання повітря або підлоги. У нього, як правило, зручний 
дисплей, який може бути як кнопковим, так і сенсорним, в залежності від ціни 
пристрою. Наявність таймера дозволяє повністю автоматизувати роботу 
регулятора, налаштувавши потрібні параметри за часом доби або на тиждень 
вперед. Хоча вибір терморегулятора для теплої підлоги електронного типу 
обійдеться дорожче механічного аналога, економії він принесе більше. Це 
пов'язано з тим, що в ньому є функції «день / ніч», коли в нічний час задається 
температура, знижена до оптимально комфортного рівня. Те ж робиться і вдень, 
коли мешканців в будинку немає.  
Програматори - це найдорожчі регулятори температури, але і функцій в них 
значно більше. Вони підходять для тих споживачів, хто любить не тільки 
комфорт, але і свободу, так як в них є настройка Wi-Fi, що дозволяє власникам 
стежити за роботою теплої підлоги на відстані і при необхідності міняти їх. До 
окремої категорії відносяться двох або багатозональні пристрої, які 
налаштовуються на регулювання підлог відразу в декількох приміщеннях. Збір 
інформації у таких приладів здійснюється по спеціальному каналу, який не 
впливає на інші цифрові або електронні пристрої в будинку. Кращий 
терморегулятор для теплої підлоги той, що оснащений відразу двома датчиками: 
 Арк. 
СКРТ97.021.108.248 ПЗ 
14 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 
 
 
 
нагріву підлоги і температури повітря. Він більш досконалий, так як має дуже 
великою кількістю функцій, надійний і довговічний.  
Робота терморегулятора залежить від типу датчика, з яким він сумісний. 
Перш ніж думати, як підібрати терморегулятор для теплої підлоги серед великої 
кількості виробників і типів пристроїв, потрібно вирішити, якою буде його 
основна функція: Відстеження температури підлоги. Регулювання нагріву повітря 
в приміщенні. Як правило, перший тип вибирається, коли в будинку або квартирі 
є основне джерело обігріву, і єдине, що потрібно, це тепла підлога під ногами. 
Цей тип регуляторів має виносний датчик, а робоча частина їх встановлюється 
між нагрівальними елементами системи. Контролер температури підлоги 
приєднаний до кабелю, який в свою чергу - до клем виносного датчика. 
Укладаючи його в підлогу між витками нагрівальних елементів, рекомендується 
помістити його в трубу, щоб уберегти від зовнішнього тиску чи впливу. Те ж 
робиться, коли тепла підлога кладеться в стяжку. Подібні застереження так само 
допомагають, коли потрібно ремонт або заміна датчика статі. Якщо 
підключається терморегулятор для плівкового статі, то фахівці рекомендують 
зробити попередньо в чорновій підлозі штробу і укласти трубу з контролером в 
неї. Другий тип датчиків необхідний, коли тепла підлога - це основний обігрівач 
приміщення. Більшість пристроїв мають вбудований датчик, але можна 
встановити і модель з виносним контроллером. 
Монтаж і підключення пристрою За типом монтажу терморегулятори 
бувають: Накладні, які не вимагають додаткових зусиль і просто кріпляться на 
стіні. Для врізних пристроїв потрібно робити отвір в стінці і встановлювати 
монтажну коробку. Монтаж приладу здійснюється з дотриманням наступних 
кроків: Пристрій кріпиться на стіні не менше ніж в 80 см від підлоги, а його 
робоча частина за півметра від нього між нагрівальними елементами системи. 
Якщо воно не накладне, то попередньо робиться штроба під кабель і отвір для 
монтажної коробки. Провід електроживлення підводяться до підготовленого 
отвору з коробкою. Кабель від датчика в підлозі через гофровану трубу тягнеться 
 Арк. 
СКРТ97.021.108.248 ПЗ 
15 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 
 
 
 
по штробу до термостата. Провід потрібно з'єднати, спираючись на інструкцію до 
приладу. Термостат поміщається в монтажну коробку, і його зовнішня панель 
закріплюється на стіні. Схема приєднання проводів, як правило, відображена на 
задній панелі пристрою, так що переплутати, куди кріпиться заземлення, а куди 
кабель від датчика в підлозі буде складно. Після виконаних дій потрібно 
перевірити терморегулятор і якість його контролю над роботою теплої підлоги. 
Підводячи підсумки, можна сказати, що якщо не підключати терморегулятор до 
системи теплої підлоги, то краще не затівати її установку зовсім. Саме він 
створює не тільки економію ресурсів і приємний мікроклімат, але і забезпечує 
повну безпеку роботи всієї обігрівальної системи. Вибираючи, який купити 
терморегулятор для теплої підлоги, чорний, білий або кольоровий, слід спиратися 
на технічні параметри приладу, а не тільки на його зовнішній вигляд. 
 
 
1.3. Промислові програмовані контролери підігріву підлоги 
Український ринок пропонує велику різноманітність терморегулюючого 
обладнання. Популярністю користуються такі бренди «PROFI THERM» «iREG», 
«DEVI», «EBERLE» та інші. Розглянемо характеристики деяких промислових 
програмованих контролерів підігріву підлог. 
Терморегулятор «Ekson EX-PRO» польської компанії «PROFI THERM» 
показано на рисунку 1.4 [5]. Його технічні характеристики: 
• програмування – 6 подій на добу; 
• діапазон температур – +5…+40°С; 
• потужність навантаження – 14 А / 3,2 кВт; 
• датчик температури – терморезистор 10 кОм; 
• довжина з’єднувального кабеля датчика – 2,2 м; 
• температурний гістерезис – 1°С; 
• вартість – 999 грн. 
 Арк. 
СКРТ97.021.108.248 ПЗ 
16 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 
 
 
 
 
 
Рис. 1.4. Програмований контролер «Ekson EX-PRO» 
 
Терморегулятор «iReg T4» тайванської компанії «iReg» показано на 
рисунку 1.5 [6]. Його технічні характеристики: 
• діапазон температур – +5…+40°С; 
• потужність навантаження – 16 А / 3,5 кВт; 
• використовується датчик температури підлоги та датчик температури повітря; 
• функція захисту від дітей; 
• збереження налаштувань при відсутності живлення; 
• вартість – 1400 грн. 
 
 
Рис. 1.5. Програмований контролер «iReg T4» 
 
 Арк. 
СКРТ97.021.108.248 ПЗ 
  17 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 
 
 
 
Терморегулятор «Devireg 550» дацької компанії «DEVI» показано на 
рисунку 1.6 [7]. Його технічні характеристики: 
• діапазон температур – +5…+40°С для підлоги та +5…+35°С для повітря; 
• потужність навантаження – 16 А / 3,5 кВт; 
• керування навантаженням – 2-контактне реле; 
• використовується датчик температури підлоги та датчик температури повітря; 
• функція захисту від дітей; 
• збереження налаштувань при відсутності живлення до 100 годин (вбудований 
акумулятор); 
• сертифікований УкрСЕПРО. 
 
Рис. 1.6. Програмований контролер «Devireg 550» 
 
Терморегулятор «EBERLE FIT-3» германської компанії «EBERLE» 
показано на рисунку 1.7 [8]. Його технічні характеристики: 
• програмування – 9 події на добу; 
• діапазон температур – +10…+40°С; 
• потужність навантаження – 3,6 кВт; 
• керування навантаженням – 3-контактне реле; 
• довжина з’єднувального кабеля датчика – 4 м; 
• температурний гістерезис – 1°С; 
• вартість – 3300 грн. 
 Арк. 
СКРТ97.021.108.248 ПЗ 
Змн.  18 
Арк. № докум. Підпис Дата 
 
 
 
 
 
Рис. 1.7. Програмований контролер «EBERLE FIT-3» 
 
Розглянуті промислові терморегулятори мають ряд переваг:  
• широкий діапазон регулювань.  
• різноманітність дизайнерських рішень.  
• економія електроенергії.  
• висока точність та ефективність.  
• безпека при експлуатації.  
• прості в управлінні 
Основний їх недолік  - висока вартість.  
Електронні регулятори нерідко є складовою частиною системи розумного 
будинку. 
 
 
1.4. Радіоаматорські контролери підігріву підлоги 
 
Крім промислових програмованих контролерів підігріву підлог існують і 
аматорські пристрої, при розробці яких можливо самостійно обирати потрібні 
характеристики, наприклад, кількість каналів, діапазон температур та ін.. 
 Арк. 
СКРТ97.021.108.248 ПЗ 
     19 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
 
 
 
 На рисунку 1.8 представлена схема [9] терморегулятора для підлоги на 
основі, кухонного термометра «Thermo TM979H» [10]. Даний термометр має 
виносний датчик, рідкокристалічний дисплей і  3 кнопки керування. На дисплеї 
відображено встановлену та поточну температуру. При досягненні або 
перевищенні цієї температури термометр подає звуковий сигнал. Автор 
терморегулятора використовує цей сигнал термометра для керування 
нагрівальними елементами в підлозі (випромінюючий звук п’єзоелектричний 
елемент – відсутній). 
Для живлення термометра і вихідних електромагнітних реле застосовано 
трансформатор. Вбудовану в термометр батарейку замінено на акумулятор 1,2 В. 
Схема проста для повторення, але головним її недоліком є необхідність 
мати покупний термометр «Thermo TM979H». Це не допустимо для серійного 
виробництва терморегуляторів. 
 
 
Рис. 1.8. Схема аматорського терморегулятора для підлоги 
 
 Арк. 
СКРТ97.021.108.248 ПЗ 
Змн. 20 
Арк. № докум. Підпис Дата 
 
 
 
 
Наступний розглянутий пристрій,  двоканальний аматорський контролер 
для теплих підлог [11]. Схема цього контролера показана на рисунку 1.9, а 
зовнішній вигляд пристрою зображено на рисунку 1.10.  
 
 
 
Рис. 1.9.  Схема двоканального аматорського контролера для теплих підлог 
 Арк. 
СКРТ97.021.108.248 ПЗ 
Змн. 21 
Арк. № докум. Підпис Дата 
 
 
 
 
Рис. 1.10. Двоканальний аматорський контролер для теплих підлог. Зовнішній 
вигляд. 
 
Технічні характеристики даного терморегулятора для теплих підлог: 
• кількість каналів (незалежних нагрівачів підлоги) – 2; 
• діапазон температур – +1…+50°С; 
• потужність навантаження – 10 А / 2,2 кВт; 
• керування навантаженням – два електромагнітних реле; 
• температурний гістерезис – 1°С 
• тривалість зберігання налаштувань при вимкненні живлення – необмежено 
довго. 
Пристрій зібрано на широко розповсюджених сучасних радіоелементах. В 
основі схеми лежить мікроконтролер ATmega8 фірми Atmel. Для відліку часу 
застосовано зовнішній годинник реального часу DS1307, який підключається по 
шині I2C. Годинник має власне резервне живлення – гальванічний елемент 
напругою 3 В. 
В пристрої для відображення інформації застосовано дисплей RC0802A, 
екран якого містить 2 рядки по 8 символів. Підключається дисплей через 4-бітну 
 Арк. 
СКРТ97.021.108.248 ПЗ 
Змн. 22 
Арк. № докум. Підпис Дата 
 
 
 
шину даних D4-D7 та два керуючих сигнали: RS (команда або дані) та E (строб-
сигнал). В основному режимі роботи контролера на дисплей виводиться 
температура повітря, поточний час та стан нагрівачів підлоги (ввімкнений чи ні). 
Для керування пристроєм застосовані 3 кнопки К1-К3, які за допомогою 
резисторів R4-R6 формують напругу, що подається на вхід АЦП мікроконтролера 
ADC3. 
В пристрої використовуються три температурних датчика U1-U3 – двоє з 
них міряють температуру підлоги, третій визначає температуру повітря. Всі 
датчики підключені до мікроконтролера по однодротовій шині 1-wire. 
Вихідні силові реле Р1, Р2 підключені до мікроконтролера через 
транзистори Q1 та Q2. 
Живлення пристрою здійснюється трансформаторним блоком живлення та 
стабілізатором напруги 7805 – 5В. 
При аналізі роботи  схеми даного термоконтролера підлог були знайдені 
наступні недоліки: 
• годинник реального часу, який має шину керування I2C, підключений до 
звичайних портів мікроконтролера PC0, PC1, а не до спеціалізованих виводів 
SDA (PC4) та SCL (PC5). Тобто, замість того, щоб використовувати в 
мікроконтролері апаратний інтерфейс I2C, автор реалізовує його програмно; 
• термодатчики U1-U3, які знаходяться на значній відстані від пристрою, слід 
було підключати по схемі паразитного живлення – в такому випадку їх 
підключення здійснювалось би 2-дротовим кабелем, а не 3-дротовим; 
• замість дисплея RC0802A, знакогенератор якого не має літер кирилиці, краще 
застосовувати аналогічний і цілком сумісний дисплей WH0802A – в цьому 
випадку меню користувача могло бути українською мовою.  
Отже, в даній роботі пропонується  розробити програмований 
терморегулятор для теплої підлоги, позбавлений перерахованих вище  недоліків.  
 Арк. 
СКРТ97.021.108.248 ПЗ 
  23 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 
 
 
 
Розроблений пристрій буде багатоканальним, тому що вартість одного 
багатоканального контролера підігріву буде помітно нижчою, ніж  встановлення в 
кожній кімнаті окремого одноканального контролера. 
В силовій частині пристрою замість електромагнітних реле будуть 
застосовані оптоелектричні симістори, які значно надійніші, ніж реле. 
Крім того, спроектований пристрій буде мати інтерфейс для підключення 
до комп’ютера або системи «розумний дім», за допомогою якого контролер 
підігріву зможе передавати температурні дані підлог. Також по цьому інтерфейсу 
можна буде приймати інструкції для зміни тих чи інших налаштувань. Таким 
чином, керувати контролером підігріву можна буде як за допомогою кнопок, так і 
через комп’ютер. 
В меню користувача можна виводити на дисплей рекомендації щодо 
оптимальної температури для кімнат різного призначення (наприклад, для 
вітальні або дитячої кімнати). 
 Арк. 
СКРТ97.021.108.248 ПЗ 
24 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 
 
 
 
2. ВИБІР ТА ОБҐРУНТУВАННЯ СТРУКТУРНОЇ СХЕМИ 
 
2.1. Обґрунтування технічного завдання 
 
В даній дипломній роботі відповідно до технічного завдання  ставиться 
мета розробити програмований терморегулятор для теплої підлоги, який повинен 
мати наступні технічні характеристики: 
• діапазон температур – +5 …+50°C; 
• точність вимірювання температури – ±1°C; 
• потужність навантаження – 16 А / 3,5 кВт; 
• кількість незалежних каналів – не менше 3; 
• збереження налаштувань при відсутності живлення; 
• наявність інтерфейсу для підключення до комп’ютера; 
• використання в схемі недефіцитних та недорогих компонентів. 
Робочий температурний діапазон від +5 до +50°C є достатнім для кімнат 
будь-якого призначення, а також і для нежитлових приміщень – балконів, 
коридору, ванної кімнати тощо. Для задачі підтримання температури підлоги 
точність ±1°C є цілком достатньою. 
Струм навантаження 16 А є максимальним для електромереж побутового 
призначення. Потужність всіх нагрівачів підлог для житлових будинків не 
перевищують це значення. 
Кількість каналів не менше трьох забезпечить підключення всіх основних 
нагрівачів підлог для трикімнатної  квартири. 
Збереження налаштувань при відсутності живлення необхідне для того, 
щоб при знеструмленні пристрою (наприклад, при тимчасовому або аварійному 
відключенні електроенергії в будинку) не доводилось знову вводити всі 
налаштування. 
 Арк. 
СКРТ97.021.108.248 ПЗ 
25 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 
 
 
 
Інтерфейс підключення до комп’ютера або системи «розумний дім»  
передавати температурні дані кожної кімнати, а також здійснювати дистанційне 
керування пристроєм. 
 
 
 
2.2. Розробка структурної схеми 
 
Структурна схема контролера підігріву підлог зображена на рисунку 2.1. 
Пропонується розробити 4-канальний терморегулятор для незалежного керування 
підігрівачами підлог в 4-х кімнатах (або 3 кімнати та кухня). 
Роботою програмованого терморегулятора буде  керувати мікроконтролер, 
який працює згідно програми, що завантажується в нього після збирання 
пристрою. Сучасні мікроконтролери мають досить високу продуктивність та 
розвинену архітектуру, їх незначна вартість дозволяє застосовувати 
мікроконтролери в багатьох пристроях промислової та побутової автоматики. 
Зміна температурних режимів підлог повинна відбуватись в певні моменти 
часу. Для контролю за часом буде застосовано годинник реального часу. Для 
забезпечення безперебійної роботи годинника він повинен мати незалежний 
резервний елемент живлення. 
В якості датчиків температури будуть застосовані цифрові термодатчики, 
які здійснюють передачу результатів вимірювання за допомогою вбудованого 
однодротового інтерфейсу 1-wire. Використання такого інтерфейсу значно 
спрощує їх узгодження з мікроконтролером, ніж при застосуванні звичайних 
терморезисторів. Мікроконтролер при ввімкненні пристрою вказує 
термодатчикам режим роботи та періодично посилає запити, у відповідь на які 
отримує температурні дані. Для знімання показників в кожній кімнаті буде 
застосовано чотири термодатчика – по одному в кожну кімнату. 
 Арк. 
СКРТ97.021.108.248 ПЗ 
26 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 
 
 
 
 
 
 
 
Рис. 2.1. Структурна схема контролера підігріву підлог 
 Арк. 
СКРТ97.021.108.248 ПЗ 
27 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 
 
 
 
Поточний час і показники температури підлог кожної кімнати виводяться 
на рідкокристалічний дисплей. При налаштування на дисплей виводиться меню 
користувача. 
За допомогою панелі керування вибирається необхідний режим підігріву 
для підлоги в кожній кімнаті в залежності від часу, дня тижня, а також святкових 
днів. Для того, щоб ці налаштування не видалялись при зникненні живлення, вони 
записуються в енергонезалежну пам’ять мікроконтролера (EERPOM).  
Випромінювач звуку подає короткі сигнали при натисканні на кнопки 
панелі керування. Також при виникненні аварійної ситуації (обрив термодатчика 
або перевищення температури підлоги) випромінювач відразу приверне увагу 
користувача. 
Комутація нагрівачів підлоги здійснюється за допомогою симісторів. Для 
керування чотирма нагрівачами використовується чотири симістори, об’єднані в 
блок. Для забезпечення гальванічної розв’язки між основною схемою та 
нагрівачами підлоги будуть застосовані симістори з оптоелектронним 
керуванням. 
Переключення силових симісторів здійснюється в момент, коли фаза 
мережі «220В» переходить через нуль. Для визначення цього моменту 
застосовано датчик, який також матиме гальванічну оптоелектронну розв’язку. 
При необхідності користувач активує послідовний інтерфейс USART для  
передачі температурних даних зовнішніх пристроям – комп’ютеру або системі 
«розумний будинок». Також за допомогою цього інтерфейсу можна здійснювати 
налаштування та керування пристроєм не з панелі керування, а дистанційно з 
комп’ютера. 
Живлення пристрою здійснюватиметься трансформаторним блоком 
живлення та інтегральним стабілізатором напруги. 
 Арк. 
СКРТ97.021.108.248 ПЗ 
28 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 
 
 
 
3. РОЗРОБКА ТА РОЗРАХУНОК ПРИНЦИПОВОЇ 
ЕЛЕКТРИЧНОЇ СХЕМИ 
 
3.1.  Вибір мікроконтролера і його підключення 
 
Згідно структурної схеми (рис. 2.1.) основним блоком програмованого 
терморегулятора для теплої підлоги є мікроконтролер. Для даного пристрою 
потрібен сучасний мікроконтролер з  розвиненою архітектурою та достатньою 
кількістю портів введення-виведення для підключення всіх елементів схеми. 
Виберемо широко розповсюджений на даний час мікроконтролер 
ATmega8A-PU (виробництва компанії «Atmel»), який має наступні технічні 
характеристики [13]: 
• ядро – AVR; 
• розрядність – 8 біт; 
• частота зовнішнього тактового генератора – 0…16 МГц; 
• частота вбудованого тактового RC-генератора – 1, 2, 4 або 8 МГц; 
• пам’ять FLASH – 8 КБ; 
• пам’ять RAM – 1 КБ; 
• пам’ять EEPROM – 512 байт; 
• кількість портів введення-виведення – 23; 
• кількість таймерів-лічильників – один 16-розрядний та два 8-
розрядних; 
• апаратні інтерфейси передачі даних – USART, SPI, I2C; 
• аналоговий компаратор – присутній; 
• параметри АЦП – 6-канальний з розрядністю 10 біт; 
• скидання при включенні живлення (POR), при зниженні живлення 
(BOR), при спрацюванні сторожового таймера (WDT) та зовнішнім 
сигналом (RST); 
 Арк. 
СКРТ97.021.108.248 ПЗ 
 29 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 
 
 
 
• режими зниженого енергоспоживання – Idle, ADC Noise Reduction, 
Power-save, Power-down та Standby; 
• напруга живлення – 2,7…5,5 В; 
• типовий споживчий струм в активному режимі – 6 мА (при живленні 5 
В); 
• типовий споживчий струм в сплячому режимі «Power-down» – 10 мкА; 
• робоча температура – -40…+85°С; 
• корпус – PDIP28. 
Розробку електричної принципової схеми  будемо проводити  з 
врахуванням функціонального призначення виводів мікроконтролера.. 
Призначення виводів показано на рисунку 3.1. 
Архітектура мікроконтролера ATmega8A представлена  на рисунку  3.2. 
 
 
Рис. 3.1. Функціональне призначення виводів мікроконтролера ATmega8A 
в корпусі PDIP28 
 Арк. 
СКРТ97.021.108.248 ПЗ 
 30 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 
 
 
 
 
Рис. 3.2. Архітектура мікроконтролера ATmega8A  
 Арк. 
СКРТ97.021.108.248 ПЗ 
 31 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 
 
 
 
Для живлення мікроконтролера зазвичай використовується стабілізована 
напруга живлення 5 В. Це буде основна напруга живлення контролера підігріву 
підлог. 
Мікроконтролер ATmega8A має виводи для підключення живлення 
аналогової частини (AVCC) та цифрової частини (VCC) (рис. 3.1). В схемі 
контролера підігріву підлог буде використовуватися аналого-цифровий 
перетворювач мікроконтролера, тому згідно рекомендацій виробника вивід AVCC 
потрібно підключати до VCC через LC-фільтр [13] а вивід AREF (вхід джерела 
опорної напруги АЦП), рекомендується підключати через фільтруючий 
конденсатор. Номінали фільтруючих елементів вибираємо згідно рекомендацій 
виробника: конденсатори С1-С3 ємністю 0,1 мкФ, дросель L1 індуктивністю 10 
мкГн. На рисунку 3.3 показано схему підключення живлення до мікроконтролера, 
яка є типовою. 
 
 
Рис. 3.3. Підключення живлення до мікроконтролера 
 
В мікроконтролері ATmega8A може використовуватися як внутрішній, так 
і зовнішній тактовий генератор. Враховуючи те, що в схемі терморегулятора 
підігріву підлог застосовується окремий годинник реального часу, виберемо для 
 Арк. 
СКРТ97.021.108.248 ПЗ 
Змн. 32 
Арк. № докум. Підпис Дата 
 
 
 
тактування мікроконтролера внутрішній RC-генератор. Частоту RC-генератора 
вибираємо 8МГц – максимальну з передбачених виробником [13].  
Споживчий струм мікроконтролера залежить в першу чергу від режиму 
його роботи. В активному режиму («Active Mode») цей струм приблизно 
пропорційний частоті системного генератора. На рисунку 3.4. показано 
залежність споживчого струму від тактової частоти мікроконтролера та його 
напруги живлення. Як видно з графіка, при напрузі живлення 5 В та частоті 
системного генератора 8 МГц споживчий струм мікроконтролера в активному 
режимі приблизно рівний 6,2 мА [13]. 
При знаходженні мікроконтролера в режимі зниженого енергоспоживання  
(«Sleep Modes») його споживчий струм зменшується до кількох мікроампер. 
 
 
 
 
Рис. 3.4. Залежність споживчого струму мікроконтролера  
від тактової частоти і напруги живлення (при t = 25°С) 
 Арк. 
СКРТ97.021.108.248 ПЗ 
Змн. Арк. 33 
№ докум. Підпис Дата 
 
 
 
 
3.2. Вибір та підключення годинника реального часу 
 
В якості годинник реального часу можна використати  мікросхему 
DS1307N, виготовлену компанією «Dallas Semiconductor». Годинник DS1307N 
призначений для автономного підрахунку поточного часу в форматі: секунди, 
хвилини, години, дата місяця, місяць, день тижня, рік (враховуючи високосні)  до 
2100 року. Годинник може працювати як у 24-годиному, так і в 12-годинниму 
форматі. 
Основні технічні параметри годинника DS1307N [14]: 
• інтерфейс – дродротовий послідовний I2C; 
• частота кварцового тактового генератора – 32768 Гц; 
• об’єм енергонезалежної пам’яті – 56 байт; 
• наявність програмованого генератора вихідних прямокутних 
імпульсів; 
• основна напруга живлення – 4,5…5,5 В (типове значення – 5В); 
• напруга резервного джерела живлення – 2,0…3,5 В (типове значення 
– 3В); 
• споживчий струм при живленні від основної напруги – до 1,5 мА; 
• споживчий струм при живленні від резервної батареї – до 0,5 мкА; 
• корпус – DIP8. 
Споживчий струм від резервного живлення настільки низький, що при 
використанні батареї ємністю 48 мА·год її заряду вистачить на роботу годинника 
тривалістю понад 10 років[14]. 
На рисунку 3.5. показано призначення виводів годинника реального часу 
DS1307N 
 
 
 Арк. 
СКРТ97.021.108.248 ПЗ 
 34 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 
 
 
 
 
 
 
Рис. 3.5. Призначення виводів годинника реального часу DS1307N 
 
• Х1 та Х2 -  підключення кварцового резонатора 
• VBAT - напруга резервної батареї живлення (3 В) 
• GND - загальний контакт 
• SDA та SCL - інтерфейс I2C 
• SQW/OUT - вихідний програмований прямокутний сигнал 
• VСС - основна напруга живлення (5 В) 
 
Функціональні схема годинника DS1307N показана на рисунку 3.6. 
Годинник реального часу DS1307N складається з наступних блоків: 
• OSCILLATOR AND DIVIDER – тактовий генератор і подільник 
частоти; 
• SQUARE WAVE OUT – вихід прямокутних імпульсів; 
• POWER CONTROL – керування живленням; 
• SERIAL BUS INTERFACE – інтерфейс послідовної шини; 
• CONTROL LOGIC – логіка керування; 
• ADDRESS REGISTER – регістр адреси; 
• RTC – пам’ять регістрів хронометра; 
• RAM – додаткова пам’ять об’ємом 56 байт. 
 
 
 Арк. 
СКРТ97.021.108.248 ПЗ 
35 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 
 
 
 
 
Рис. 3.6. Блок-схема годинника реального часу DS1307N 
 
 
В регістрах хронометра зберігається поточний час, день тижня  і дата  в 
різних форматах. В регістрі керування знаходяться біти для включення генератора 
прямокутних імпульсів (SQWE) і вибору його частоти (RS1, RS2). Решту пам’яті 
об’ємом 56 байт можна використовувати для резервного зберігання будь-яких 
даних. 
Вихід прямокутних імпульсів SQW/OUT (Square Wave/Output Driver) може 
бути запрограмований на генерацію однієї з чотирьох частот: 1, 4096, 8192 або 
32768 Гц. 
Годинник реального часу DS1307N підключаємо до мікроконтролера 
ATmega8A за типовою схемою (рис. 3.7), використовуючи виводи апаратного 
інтерфейсу I2C мікроконтролера. Вихід генератора імпульсів SQW/OUT не 
підключаємо. 
 
 Арк. 
СКРТ97.021.108.248 ПЗ 
36 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 
 
 
 
 
 
 
Рис. 3.7. Підключення годинника реального часу DS1307N до мікроконтролера 
 
Дня нормальної роботи шини I2C необхідне застосування зовнішніх 
підтягуючих резисторів R1 та R2, рекомендований опір яких – 4,7 кОм. 
Резервний елемент живлення вибираємо найбільш поширений на даний 
час – CR2032 з номінальною напругою  3 В та ємністю 210 мА·год [15]. Для його  
встановлення застосуємо батарейний відсік типу CH25-2032. 
Згідно вказівки виробника, схема тактового генератора призначена для 
роботи з кварцовим резонатором з вхідною ємністю 12,5 пФ, тому вибираємо ZQ1 
типу KX-38T-32.768kHz-12.5pF [16]. 
 
 
 
3.4. Вибір та підключення датчиків температури 
 
Як вже згадувалося вище, для дистанційного вимірювання температури 
найкраще підходять цифрові термодатчики. Виберемо датчик типу DS18S20 
компанії «Dallas Semiconductor», який працює на однодротовій шині 1-Wire. 
 Арк. 
СКРТ97.021.108.248 ПЗ 
37 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 
 
 
 
Основні параметри датчика температури DS18S20 [18]: 
• напруга живлення – 3…5,5 В; 
• типовий споживчий струм – 1 мА; 
• діапазон вимірювання температури – -55...+125С; 
• точність вимірювання в діапазоні від -10С до +85С – ±0,5С; 
• розрядність АЦП – від 9 до 12 біт. 
Функціональна схема  термодатчика DS18S20 показана на рисунку 3.8.  
 
 
 
Рис. 3.8. Функціональна схема  термодатчика DS18S20 
 
Типова схема підключення термодатчика потребує трьохдротову лінію 
зв’язку з ним – сигнал даних DQ, контакт живлення VDD та загальний провід Але 
при необхідності можна використовувати альтернативний варіант підключення 
термодатчика – за допомогою двохдротової лінії. Це так званий «режим 
паразитного живлення» в якому його вивід VDD з’єднується із загальним 
проводом, а живиться  термодатчик від лінії даних DQ. Для даного  пристрою  
застосуємо другий варіант підключення.  
Такий варіант підключення датчиків температури за схемою паразитного 
живлення більш зручний для монтування датчиків в робочих зонах, а також 
двохдротові кабелі більш поширені та дешевші, ніж трьохдротові. 
 Арк. 
СКРТ97.021.108.248 ПЗ 
Змн. 38 
Арк. № докум. Підпис Дата 
 
 
 
На рисунку 3.9. показано підключення датчиків температури DD3-DD6 до 
мікроконтролера DD1 в режимі паразитного живлення. 
 
 
 
Рис. 3.9. Підключення датчиків температури DS18S20 до мікроконтролера 
 
При обраному варіанті підключення термодатчиків DD3-DD6 трохи 
ускладнюється алгоритм програми обробки сигналів від них. Це виражається в 
тому, що порт PD6 мікроконтролера DD1 потрібно регулярно переводити в режим 
виходу з логічною «1» на весь період часу, коли не очікується прийом даних від 
датчиків DD3-DD6. Безпосередньо перед прийомом даних порт PD6 DD1 
переводиться в режим входу, а після отримання останнього біту інформації – 
знову в режим виходу. 
 Арк. 
СКРТ97.021.108.248 ПЗ 
 39 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 
 
 
 
Всі чотири термодатчика підключені до одного порту мікроконтролера. 
Тому для розпізнання даних кожного з них використовується їх адресація. Кожен 
з цифрових термодатчиків DS18S20 має свій унікальний 64-бітний код, 
збережений у вбудованій пам’яті (ROM). Молодші 8 бітів коду ROM містять код 
сімейства 1-Wire DS18S20, наступні 48 бітів містять унікальний серійний номер, 
старші 8 бітів містять циклічний контроль надмірності CRC. Температурні дані 
від датчиків DS18S20 надходять у вигляді  16-бітної посилки,  
При роботі з датчиками DS18S20 мікроконтролер DD1 спочатку 
відправляє їм сигнал ініціалізації (імпульс скидання тривалістю 480 мкс), після 
чого надсилає загальну для всіх команду починати температурне перетворення. 
Запит даних виміряних температур можливий через деякий час (750 мс при 
максимальній розрядності АЦП – 12 біт, 94 мс при мінімальній розрядності    
АЦП – 9 біт). Мікроконтролер звертається до кожного датчика почергово за його 
персональною адресою (серійним номером). Отримані температурні дані 
зберігаються в комірках пам’яті мікроконтролера та виводяться на 
рідкокристалічний дисплей. 
Кожен з датчиків температури розташовується в окремій кімнаті. 
Мікроконтролер зчитує температурні дані датчиків і керує нагрівачами таким 
чином, щоб температура підлоги в цих кімнатах відповідала запланованій. 
Опір резистора R3 вибираємо згідно рекомендацій виробника – 4,7 кОм. 
Роз’єм X1 вибираємо типу DJK-04A з кріпленням на корпус [19]. 
 
 
 
 
 
 
 Арк. 
СКРТ97.021.108.248 ПЗ 
40 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 
 
 
 
3.4. Вибір та підключення дисплея 
 
В розробленому програмованому терморегуляторі для теплої підлоги на 
дисплей буде виводитись наступна інформація: поточний час, температура 
підлоги в кожній кімнаті, режим роботи пристрою та різні параметри 
налаштувань. Тому виберемо двохрядковий текстово-символьний дисплей 
WH1602B-NYG-CT компанії «Winstar» [20].  
Основні технічні характеристики  дисплея WH1602B-NYG-CT: 
• тип дисплея – STN, символьний, позитивний. 
• кількість символів – 2 рядки по 16 символів; 
• вбудований контролер – ST7066; 
• напруга живлення цифрової частини – від 4,5 до 5,5В; 
• струм споживання – 1,2 мА; 
• підсвічування – відсутнє; 
• розмір дисплея – 84 × 44 мм; 
• розмір зображення – 56,2 × 11,5 мм. 
Тип дисплея STN –  це дисплей з пасивною матрицею, вони більш дешеві, 
ніж з активною матрицею. Позитивний тип – це такий дисплей, який при 
відсутності сигналів керування є світлим. Тобто, всі текстові повідомлення будуть 
темними на світлому фоні. Зовнішній вигляд дисплея показано на рисунку 3.10. 
 
 
Рис.3.10. Зовнішній вигляд дисплея WH1602B-NYG-CT 
 Арк. 
СКРТ97.021.108.248 ПЗ 
41 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 
 
 
 
Дисплей WH1602B-NYG-CT має наступні виводи 
• Vss – загальний контакт 
• Vdd– напруга живлення 
• Vo– напруга контрасту зображення 
• RS – вхідні дані (при «1») або інструкції (при «0») 
• R/W – зчитування (при «1») або запис (при «0») 
• E – строб-сигнал (підтвердження команди)  
• DB0-DB7 – 8-бітна шина даних 
• A – вивід підсвічування (не використовується) 
• K – вивід підсвічування (не використовується) 
Схему підключення дисплея HG1 до мікроконтролера DD1 в 
терморегуляторі показано на рисунку  3.11. Порти PB6 та PB7 формують сигнали 
керування RS та Е. Вивід дисплея R/W не використовуємо, тому що 
мікроконтролер буде лише записувати дані в дисплей, без зчитування. Дисплей 
працює в 4-бітному режимі – тетрада шини даних дисплея DB4-DB7 підключена 
до портів мікроконтролера PD5-PD2. 
 
Рис. 3.11. Підключення дисплея WH1602B до мікроконтролера 
 Арк. 
СКРТ97.021.108.248 ПЗ 
42 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 
 
 
 
Мікроконтролер DD1 після ввімкнення пристрою спочатку виконує 
ініціалізацію дисплея WH1602B, а вже потім може передавати в нього 
інформацію для виведення на екран. Ініціалізація – це певна послідовність 
команд, яка вказує дисплею його режим роботи: 
• 4-бітний або 8-бітних режим прийому даних (в нашому випадку – 4-
бітний); 
• режим відображення курсора (вимкнений, ввімкнений, блимаючий); 
• напрямок зсуву курсора або зображення; 
• інше. 
Завдяки високій популярності дисплеїв типу WH1602B, їх узгодження з 
мікроконролерами добре описане в багатьох джерелах. При створенні програми 
для мікроконтролера слід скористатись готовими бібліотеками, в яких вже 
написані протоколи ініціалізації дисплея та передавання даних в нього  [21]. 
Для роботи дисплея WH1602B напруга контрасту Vo повинна бути 
нижчою за напругу живлення приблизно на 3,5…4,5В. 
 
VO UЖ − 4В = 5В − 4В =1В  
 
Для встановлення оптимального контрасту зображення резистор R4 має 
бути підстроювальним.  
Вхідний струм дисплея по колу напруги контрасту складає всього лише 
кілька мікроампер. Виберемо струм через підстроювальний резистор R4 біля 1 мА 
та розрахуємо його опір: 
 
U 5В
R4 = Ж = = 5кОм  
IR4 1мА
 
 Арк. 
СКРТ97.021.108.248 ПЗ 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 43 
 
 
 
Виберемо підстроювальний резистор R4 типу 3266P-1-502LF [22]. 
Фільтруючий конденсатор С4 вибираємо ємністю 0,1 мкФ. 
Екран дисплея WH1602B містить 2 рядки по 16 знакомісць. Кожне 
знакомісце являє собою матрицю 5×8 пікселів. Контролер дисплея ST7066 має 
вбудований знакогенератор, який містить латинські літери, кирилицю (російський 
варіант), цифри, математичні та пунктуаційні знаки [21]. При необхідності в 
оперативну пам’ять дисплея можна завантажити до 8 додаткових символів – 
наприклад, літери українського алфавіту: Ґ, ґ, Ї, ї, Є, є. 
В основному режимі роботи на екрані контролера підігріву підлог буде 
виводитись поточний час, день тижня, в яких кімнатах відбувається підігрів, 
температури підлог (рис. 3.17). 
Якщо до контролера підключено не всі чотири підігрівачі, а лише два чи 
три (наприклад, при його використанні в однокімнатній чи двокімнатній 
квартирі), то на екрані дисплея будуть виводитись показники лише активних 
датчиків температури. 
 
 
 
Рис. 3.12. Приклади виведення інформації на дисплеї контролера 
при підключення двох, трьох або чотирьох підігрівачів підлоги 
 Арк. 
СКРТ97.021.108.248 ПЗ 
Змн. 44 
Арк. № докум. Підпис Дата 
 
 
 
3.5. Розробка панелі керування термодатчика 
 
Передбачимо в панелі керування термодатчика для підігріву підлоги 5 
кнопок наступного призначення: 
• кнопка №1 – «Menu» – виклик та закриття меню користувача; 
• кнопка №2 – «Up» – навігація по меню вгору; 
• кнопка №3 – «Down» – навігація по меню вниз; 
• кнопка №4 – «Select» – вибір опції меню; 
• кнопка №5 – «Power» – ввімкнення та вимкнення підігріву підлоги. 
Схема підключення кнопок панелі керування показана на рис. 3.13. Сигнал 
від кнопок потрапляє на вхід АЦП мікроконтролера – вивід ADC3 (порт РС3). 
 
 
Рис. 3.13. Підключення панелі керування до мікроконтролера 
 
Для правильної роботи АЦП в програмних налаштуваннях 
мікроконтролера необхідно переключити селектор входів АЦП на канал ADC3, а 
в якості опорної напруги вибрати напругу живлення AVCC [13]. В цьому випадку 
вхідна напруга АЦП буде лежати в межах від 0 до Uж = 5В. Також потрібно 
задати тактову частоту АЦП в межах від 50 до 200 кГц [13, п.23.4 – Prescaling and 
Conversion Timing]. Для цього вибираємо подільник тактової частоти CPU 
мікроконтролера рівним 64: 
 
 Арк. 
СКРТ97.021.108.248 ПЗ 
Змн. 45 
Арк. № докум. Підпис Дата 
 
 
 
FCPU 8МГц
FADC = = =125 кГц  
64 64
 
Резистор R9 підтягує сигнал від кнопок до напруги живлення: якщо жодна 
з кнопок не натиснута, то на вхід АЦП ADC3 надходить напруга 5 В. При 
натисненні на кнопку SB5 (замиканні на загальний провід) на вхід ADC3 
надходить 0 В. 
Виберемо опір підтягуючого резистора R9 – 4,7 кОм. 
Розрахуємо опір резистора R8 таким чином, щоб при натисненні на кнопку 
SB4 на вхід АЦП мікроконтролера надходила напруга UADC = 1 В: 
 
R8
U ADC =U Ж  =1В  
R8+ R9
 
U
R8 = R9  ADC
 
U Ж −U ADC
 
1В
R8 = 4,7кОм  =1,175 кОм  
5В −1В
 
Розрахуємо опір резистора R7 таким чином, щоб при натисненні на кнопку 
SB3 на вхід АЦП мікроконтролера надходила напруга UADC = 2 В: 
 
R7 + R8
U ADC =U Ж  = 2В  
R7 + R8+ R9
 
U
R7 = R9  ADC − R8  
U Ж −U ADC
 
 Арк. 
СКРТ97.021.108.248 ПЗ 
     46 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
 
 
 
2В
R7 = 4,7кОм  −1,175кОм =1,958 кОм  
5В − 2В
 
Розрахуємо опір резистора R6 таким чином, щоб при натисненні на кнопку 
SB2 на вхід АЦП мікроконтролера надходила напруга UADC = 3 В: 
 
R6 + R7 + R8
U ADC =U Ж  = 3В  
R6 + R7 + R8+ R9
 
U
R6 = R9  ADC − R8− R7  
U Ж −U ADC
 
3В
R6 = 4,7кОм  −1,175кОм −1,958кОм = 3,917 кОм  
5В − 3В
 
Розрахуємо опір резистора R5 таким чином, щоб при натисненні на кнопку 
SB1 на вхід АЦП мікроконтролера надходила напруга UADC = 4 В: 
 
R5+ R6 + R7 + R8
U ADC =U Ж  = 4В  
R5+ R6 + R7 + R8+ R9
 
U
R5 = R9  ADC − R8− R7 − R6  
U Ж −U ADC
 
4В
R5 = 4,7кОм  −1,175кОм −1,958кОм − 3,917кОм =11,75 кОм  
5В − 4В
 
Виберемо резистори R5, R6, R7 та R8 опорами 12 кОм, 3,9 кОм, 2 кОм та 
1,1 кОм відповідно. 
 Арк. 
СКРТ97.021.108.248 ПЗ 
Змн. 47 
Арк. № докум. Підпис Дата 
 
 
 
Кнопки SB1-SB5 вибираємо типу PBS18B для встановлення на передню 
панель пристрою [23]. 
 
 
3.6. Розробка симісторного блоку 
 
Для забезпечення гальванічної розв’язки між цифровою та силовою 
частинами контролера підігріву підлог, застосуємо симістори з оптоелектронним 
керуванням. При виборі симісторів слід враховувати наступні фактори: 
• робоча напруга симісторів повинна бути не менше 400 В, тому що амплітудне 
значення напруги в мережі «220В» складає 310 В; 
• робочий струм повинен бути не менше 16 А згідно технічного завдання. 
Виберемо оптосимістори (або «твердотільні реле») типу S216S02 фірми 
«Sharp» [24]. Їх основні технічні параметри: 
• максимальний вихідний струм – 16 А; 
• максимальна пікова напруга – 600 В; 
• типова вхідна керуюча напруга – 1,2 В; 
• рекомендований керуючий струм – 16…24 мА; 
• напруга ізоляції – 4 кВ. 
Згідно рекомендацій виробника при підключенні симісторів S216S02 до 
мікроконтролера необхідно застосовувати обмежуючий резистор, що задає 
керуючий струм та  захисний. Схема підключення чотирьох симісторів до 
мікроконтролера ATmega8A-PU показана на рисунку 3.14. 
Сумарний керуючий струм чотирьох симісторів значно більший, ніж струм 
споживання всієї цифрової частини контролера підігріву підлог. Тому, щоб 
симісторний блок не викликав завад роботі мікроконтролера, живлення кіл 
керування будемо здійснювати не від стабілізованої напруги 5 В, а  від окремої 
напруги UЖ2 = 9В. 
 Арк. 
СКРТ97.021.108.248 ПЗ 
48 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 
 
 
 
 
 
Рис. 3.14. Підключення симісторного блоку до мікроконтролера 
 
Для керування симісторами VS1-VS4 застосовано транзистори VT1-VT4. 
Виберемо їх типу 2N3904  з наступними технічними параметрами: 
• максимальна напруга «колектор-емітер» – 40 В; 
• максимальний струм колектора – 200 мА; 
 Арк. 
СКРТ97.021.108.248 ПЗ 
49 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 
 
 
 
• максимальна напруга насичення «колектор-емітер» – 0,2 В; 
• мінімальний статичний коефіцієнт передачі струму h21e – 300; 
• корпус – ТО-92. 
Розрахуємо опір резисторів R17-R20 для забезпечення керуючого струму 
симісторів 20 мА: 
 
U
R17...R20 = Ж 2 −U ПР.VS1 −UК−Е.VT1
 
IПР.VS1
 
9В −1,2В − 0,2В
R17...R20 = = 380 Ом  
20мА
 
Виберемо резистори R17-R20 опором 390 Ом. Розрахуємо опори 
резисторів R13-R16 для забезпечення надійного відкривання транзисторів: 
 
U
R13...R16  1.DD1 U
 hmin Ж
21e   
IБ .VT1 IК .VT1
 
5В
R13...R16  300  = 75 кОм  
20мА
 
Виберемо резистори R13-R16 опором 20 кОм. Захисні діоди VD2-VD5 
можна вибрати малопотужні імпульсні типу 1N4148W . 
В якості роз’єму X3 для підключення кабелів нагрівачів підлог 
використовуємо клемну колодку 5ESDV-08P з гвинтовим затисканням. 
 
 
 
 Арк. 
СКРТ97.021.108.248 ПЗ 
50 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 
 
 
 
3.7. Розробка датчика переходу фази через нуль 
 
Для того, щоб симістори VS1-VS4 під час роботи нагрівались якомога 
менше, їх відкривання слід робити в момент, коли фаза мережі «220В» 
переходить через нуль. Саме в цей момент часу силовий струм через 
навантаження (нагрівачі підлоги) рівний 0. Для визначення цього моменту 
застосовано датчик, який також матиме гальванічну оптоелектронну розв’язку 
В основі датчика лежить дві оптопари, які почергово відкриваються – одна 
при позитивній напівхвилі в мережі «220 В», друга при негативній напівхвилі. В 
момент переходу фази через нуль обидві оптопари будуть закритими – і на вхід 
мікроконтролера надійде імпульс.  Схема датчик з гальванічною розв’язкою, 
показана на рисунку 3.15 
 
 
Рис. 3.15. Підключення датчика переходу фази через нуль 
 
Особливістю реалізації датчика є підключення виходів оптопар на вхід 
компаратора мікроконтролера – вивід AIN1 (порт PD7). В налаштуваннях 
мікроконтролера необхідно задіяти програмне переривання при спрацюванні 
аналогового компаратора [13] для автоматичного запуску підпрограми 
 Арк. 
СКРТ97.021.108.248 ПЗ 
51 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 
 
 
 
переключення стану симісторів. Напруга на вході компаратора AIN1 
порівнюється з вбудованим в мікроконтролер джерелом опорної напруги.  
В якості оптопар вибираємо подвоєну оптопару U1 типу KP1020 з 
наступними технічними характеристиками: 
• кількість незалежних каналів – 2; 
• тип виходу – фототранзистор; 
• напруга ізоляції – 5 кВ; 
• максимальний вихідна напруга – 60 В; 
• прямий струм – від 1 до 20 мА; 
• типова пряма напруга – 1,2 В; 
• тип корпусу – DIP8. 
Підтягуючий резистор R12 вибираємо опором 4,7 кОм. Це забезпечить 
вихідний струм оптопари біля 1 мА. 
Розрахуємо опір обмежуючих резисторів R10 та R11 для забезпечення 
через коло оптопар середнього струму рівного 3 мА: 
 
U
R10 + R11= 220V −U ПР.U1 U
 220V
 
IU1 IU1
 
220В
R10 + R11 = 73 кОм  
3мА
 
Виберемо резистори R10 та R11 опорами по 36 кОм. Розрахуємо 
розсіювальну потужність на цих резисторах: 
 
P = P 2 2
R10 R11 = IU1  R10 = (3мА) 36кОм = 0,324 Вт  
 
Вибираємо резистори R10 та R11 з розсіювальною потужністю 1 Вт. 
 Арк. 
СКРТ97.021.108.248 ПЗ 
52 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 
 
 
 
Підключення датчика переходу фази через нуль до мережі «220 В» 
здійснюється в блоці живлення і буде розглянуто далі. 
 
 
 
3.8. Вибір та підключення випромінювача звуку 
 
Передбачимо щоб в розробленому терморегуляторі подавалися короткі 
звукові сигнали при натисканні на кнопки панелі керування, а  також при 
виникненні аварійної ситуації (обрив термодатчика або перевищення температури 
підлоги), що дасть можливість відразу привернути увагу користувача. 
Для випромінювання простих системних звуків (коротких сигналів) в 
мікроконтролерних пристроях як правило застосовують п’єзоелектричні 
випромінювачі. Їх перевагами є надзвичайно низьке енергоспоживання, просте 
підключення без допоміжних елементів, висока надійність та низька вартість. 
Виберемо п’єзоелектричний випромінювач типу HPM14A фірми «JL 
World» з робочою напругою 5В. 
Схема підключення випромінювача звуку до мікроконтролера показана на 
рисунку 3.16. Особливістю даної схеми є підключення випромінювача до виходів 
таймера/лічильника 1 – OC1A та OC1B. Вхідний подільник частоти таймера/ 
лічильника вибирають таким, щоб частота його вихідних імпульсів була в межах 
від 500 до 2000 Гц. Виходи OC1A та OC1B налаштовують для роботи в 
протифазному режимі [13], що вдвічі збільшить гучність звуку. 
 Арк. 
СКРТ97.021.108.248 ПЗ 
 53 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 
 
 
 
 
Рис. 3.16. Підключення п’єзоелектричного випромінювача звуку 
 
 
 
3.9. Підключення  інтерфейсів USART та SPI 
 
Крім керування терморегулятора за допомогою клавіатури, передбачимо 
можливість дистанційного налаштування і керування пристроєм. Для цього 
застосуємо послідовний інтерфейс USART, за допомогою якого можливо 
здійснювати  підключення до системи «розумний будинок» або комп’ютера для 
передачі даних. 
USART – це універсальний синхронно-асинхронний приймач-передавач. 
Програмний драйвер для роботи з інтерфейсом USART є у вільному доступі. 
Схема його підключення до мікроконтролера ATmega8A показано на рисунку  
3.17. В мікроконтролері для цього використовуються спеціалізовані виводи TXD 
(порт PD1) та RXD (порт PD0). Роз’єм Х4 вибираємо 3-контактний типу PLS-3. 
Призначення виводів роз’єму Х4: 
• TXD  - Transmitter (передача даних), 
• RXD -  Receiver (приймання даних), 
• GND  - Ground (загальний контакт). 
 
 Арк. 
СКРТ97.021.108.248 ПЗ 
Змн. 54 
Арк. № докум. Підпис Дата 
 
 
 
 
Рис. 3.17. Підключення роз’єма для інтерфейсу USART 
 
 
Для розробленого тетморегулятора передбачимо можливість 
програмування через SPI (Serial Peripheral Interface) – послідовний периферійний 
інтерфейс, він використовується для завантаження прошивки в мікроконтролер. 
Схему підключення роз’єму SPI показано на рис. 3.18 . Використовуються 
апаратний інтерфейс мікроконтролера – виводи MISO (порт РВ4), MOSI (порт 
РВ3), SCK (порт РВ5). Роз’єм Х5 вибираємо 6-контактний типу PLD-6. 
 
 
 
 
 
Рис. 3.18. Підключення роз’єма для інтерфейсу SPI та розташування його виводів 
 
 Арк. 
СКРТ97.021.108.248 ПЗ 
55 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 
 
 
 
3.10. Розробка блоку живлення 
 
Визначимо типовий струм, що споживається схемою контролера підігріву 
підлог по основній напрузі живлення – 5 В: 
 
IЖ.5V  IDD1 + IDD2 + IDD3 + IDD4 + IDD5 + IDD6 + IHG1 + IR4 + IR12  
 
IЖ.5V  6,2мА+1,5мА+ 4 1мА+1,2мА+1мА+1мА 15мА  
 
Споживчий струм досить низький, тому для стабілізації напруги 5 В 
застосуємо малопотужний поширений стабілізатор типу 78L05  з параметрами: 
• вихідна напруга – 5 В; 
• вхідна напруга – 6,7…20 В; 
• максимальний вихідний струм – 100мА; 
• власний струм споживання – 5,5 мА. 
Схема підключення стабілізатора напруги показана на рисунку 3.19. 
Конденсатори С5 та С7 згідно рекомендації виробника вибираємо 0,33 мкФ. 
Електролітичний конденсатор С8 вибираємо 100 мкФ з робочої напругою 16 В. 
 
 
Рис. 3.19. Схема блоку живлення контролера підігріву підлог 
 Арк. 
СКРТ97.021.108.248 ПЗ 
56 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 
 
 
 
Визначимо типовий струм, що споживається схемою контролера підігріву 
підлог по напрузі живлення 9 В: 
 
IЖ.9V  I Ж.5V + IDA1 + IПР.VS1 + IПР.VS2 + IПР.VS3 + IПР.VS4  
 
I Ж.9V 15мА+5,5мА+ 4 20мА 100мА  
 
На вхід стабілізатора DA1 надходить пульсуюча напруга. Розрахуємо 
ємність фільтруючого конденсатора С6 при коефіцієнті пульсації КП = 0,0001: 
 
3,2 10−6 I −6
C6 = Ж .9V 3,2 10 100мА
= = 356мкФ  
U Ж 2 KП 9В 0,0001
 
Виберемо фільтруючий конденсатор С6 ємністю 470 мкФ та робочою 
напругою 25 В. 
Діодний міст VD1 виберемо типу DB102. Його основні технічні 
параметри: 
• максимальна зворотна напруга – 100 В; 
• максимальний прямий струм – 1; 
• пряме падіння напруги – 1,1 В; 
• корпус – DB-1. 
Трансформатор вибираємо малогабаритний типу ТП114-2. Його основні 
технічні параметри: 
• вхідна напруга – 220В ±10%, 50 Гц; 
• вихідна напруга – 9 В; 
• максимальний вихідний струм – 1,47 А; 
• потужність – 13,2 Вт. 
 Арк. 
СКРТ97.021.108.248 ПЗ 
Змн. Арк. 57 
№ докум. Підпис Дата 
 
 
 
Коефіцієнт корисної дії трансформатора складає біля ηТ1 = 95%. 
Визначимо потужність та струм, що буде споживатись трансформатором Т1 від 
мережі «220 В». 
 
U
P  ВИХ .T1  IВИХ .T1 (U Ж 2 +U
= ПР.VD1) I Ж .9V
T1  
T1 T1
 
(9В +1,1В)100мА
PT1  =1,06 Вт  
0,95
 
P
I = T1 1,06Вт
T1 =  5 мА  
220В 220В
 
Загальний споживчий струм від мережі «220 В» складатиме (без 
врахування нагрівачів підлоги): 
 
I Ж = IT1 + IU1 = 5мА+3мА = 8 мА , 
 
де IU1 – споживчий струм датчика переходу фази через нуль. 
Запобіжник FU1 виберемо зі струмом спрацювання 0,16 А та номінальною 
робочою напругою 250 В типу ВПБ6-1. 
В якості роз’єму Х2 для підключення мережі «220 В» використовуємо 
клемну колодку 5ESDV-02P з гвинтовим затисканням. 
На цьому розрахунок електричної схеми контролера підігріву підлог 
завершено. Повну електричну схему спроектованого пристрою показано на 
рисунку 3.20. 
 
 
 Арк. 
СКРТ97.021.108.248 ПЗ 
58 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Рис. 3.20. Електрична схема контролера підігріву підлог 
 
 
 Арк. 
СКРТ97.021.108.248 ПЗ 
59 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 
 
 
 
4. ОСОБЛИВОСТІ ПРОГРАМУВАННЯ ТА НАЛАШТУВАННЯ 
ПРИСТРОЮ 
 
4.1. Програмування мікроконтролера 
 
Написання програмного забезпечення для мікроконтролера ATmega8A, як і 
всіх інших мікроконтролерів сімейства AVR, слід робити в інтегрованому 
середовищі розробки. 
Найкраще для цього підходить середовище, яке надає нам виробник цих 
мікроконтролерів компанія «Atmel» – AVR Studio. Сьогодні останньою версією 
цього середовища є «Atmel Studio 6.2». Завантажити її можна безкоштовно з сайту 
виробника. 
В середовищі Atmel Studio розробляти програму для мікроконтролера 
можна на мові С/С++ або на асемблері. Крім того, середовищем підтримується 
значна кількість програматорів, що дозволяє відразу завантажувати прошивку, 
налагоджувати код прямо в мікроконтролері. 
Для мікроконтролерів сімейства AVR програматори з інтерфейсом SPI є 
найбільш популярними. Вони дозволяють завантажувати програмне забезпечення 
в мікроконтролер вже після повного збирання пристрою. На рисунку  4.1 показана 
схема USB-програматора для мікронтролерів сімейства AVR, а на рисунку 4.2 
один з варіантів його реалізації. 
Для налагодження як програмної,  так і апаратної частини пристроїв на 
мікроконтролерах зручно користуватись пакетом програм для автоматизованого 
проектування «Proteus VSM». Його можна використовувати і як візуальний 
стимулятор, і для розробки друкованих плат. 
На рисунку 4.3 показано схему контролера підігріву підлог, накреслену за 
допомогою редактора схем САПР «Proteus 7.10». Більшість із застосованих в 
схемі компонентів є в базі даних Proteus. 
 
 Арк. 
СКРТ97.021.108.248 ПЗ 
Змн. Арк. № докум. 60 
Підпис Дата 
 
 
 
 
Рис. 4.1. Схема USB-програматора з інтерфейсом SPI  
 
Рис. 4.2. USB-програматор з інтерфейсом SPI  
 
Крім основної схеми пристрою, також на рисунку 4.3 показано 
USART/RS232-конвертер на мікросхемі MAX232, за допомогою якого контролер 
підігріву підлог можна підключати до COM-порту комп’ютера. 
Також в системі проектування «Proteus VSM» є редактор друкованих плат з 
функцією автоматичного трасування. 
Таким чином, використовуючи такі програмні пакети як «Atmel Studio» та 
«Proteus VSM» можна виконати основні етапи створення радіоелектронного 
пристрою: розробку електричної схеми, написання програмного забезпечення, 
розробку друкованої плати. 
 Арк. 
СКРТ97.021.108.248 ПЗ 
Змн. Арк. 61 
№ докум. Підпис Дата 
 
 
 
 
Рис. 4.3. Схема контролера підігріву підлог в програмі «Proteus 7.10» 
 Арк. 
СКРТ97.021.108.248 ПЗ 
62 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 
 
 
 
4.2.  Розрахунок нагрівачів підлоги 
 
Розрахунок нагрівача для кімнаті починають з визначення площі підлоги, 
вільної від меблів та габаритних побутових приладів. По-перше, заставлена 
підлога з нагрівачем буде витрачати зайву енергію, по-друге, підлога в цьому 
місці буде перегріватись через неможливість тепловіддачі. Тому, плануючи 
обладнання теплими підлогами, необхідно заздалегідь вирішити, як предмети 
інтер’єру будуть розташовані в кімнаті. Приклад показано на рисунку 4.4 . 
Якщо проект теплої підлоги передбачає, що нагрівачі будуть давати 
основне опалення кімнаті, а не додаткове, то обігріваюча поверхня повинна бути 
не менше 70% від загальної площини. 
Якщо ж кімната дуже заставлена меблями, то цю умову виконати 
неможливо – і в такому випадку монтувати теплу підлогу недоцільно, потрібно 
вибирати інший варіант опалення приміщення. 
 
 
Рис. 4.4. Визначення площі обігріву в кухні 
 Арк. 
СКРТ97.021.108.248 ПЗ 
Змн. 63 
Арк. № докум. Підпис Дата 
 
 
 
При розрахунку теплої підлоги, як основного джерела тепла, слід виходити 
з того, що його питома потужність повинна бути не менше 150 Вт/м2. Для 
додаткового обігріву вистачить потужності 110-140 Вт/м2. Така підлога дозволить 
підтримувати комфортну температуру в період міжсезоння, коли централізоване 
опалення ще не працює. 
Комфортний (додатковий) тип обігріву виручить також у тому випадку, 
якщо приміщення розташоване на першому поверсі, а під ним знаходиться 
холодний підвал. Розрахунок потужності теплої підлоги здійснюється з 
урахуванням цього чинника. Для сухих приміщень першого поверху, таких, як 
кухня або коридор, потрібно вибирати максимальну потужність – 140 Вт/м2. 
Кожне приміщення має свої функціональні особливості і, відповідно, 
особливі вимоги до питомої потужності системи опалення. Найбільш 
вимогливими є засклені лоджії і балкони: для комфортного обігріву потрібно 
закласти потужність не менше 180 Вт/м2. Для вологих приміщень типу ванної 
кімнати знадобиться 140 Вт/м2. Те ж стосується всіх кімнат, якщо під ними 
знаходиться неопалювальний простір. 
А в розрахунок теплої підлоги для спалень, коридорів і віталень, які 
розташовані на верхніх поверхах, закладається мінімальна потужність – 110Вт/м2. 
 
Таблиця 4.1.  
Питома потужність теплої підлоги 
№ Тип кімнати Потужність, Вт/м2 
1 Кухня, кімнати (не перший поверх) 120-130 
2 Кухня, кімнати (перший поверх) 140-150 
3 Ванна кімната 140-150 
4 Лоджія, балкон 180 
Основний підігрів, площа обігріву не менше 
5 180 
70% від загальної площі підлоги 
 
 Арк. 
СКРТ97.021.108.248 ПЗ 
Змн. Арк. 64 
№ докум. Підпис Дата 
 
 
 
Після того як обчислена опалювальна площа і необхідна потужність, 
можна вибрати найбільш підходящий тип електричного обігрівача. 
Наприклад, необхідно розрахувати потужність нагрівача підлоги для кухні 
із загальною площею 10 м2, що розташована на 1 поверсі, підігрів – додатковий 
(комфортний). 
Із загальної площі кухні віднімаємо ту частину що занята габаритною 
побутовою технікою (холодильник) та меблями без ніжок. Також віднімаються 
відступи від стін 5-10 см (рис. 3.32). 
 
S = SЗАГ − SТЕХН − SМЕБ − SВІДСТУП  
 
S 10м2 −0,4м2 − 2,5м2 −0,5м2 = 6,6м2
 
 
Для першого поверху вибираємо питому потужність 140 Вт/м2 і визначаємо 
потужність нагрівача. 
 
PНАГР = S  РУД  
 
P = 6,6м2
НАГР 140Вт / м2 = 924Вт  
 
Залишається вибрати нагрівальний кабель необхідної довжини та 
потужності. Вибираємо кабель українського виробництва Ексон1-935 фірми 
«Ексон-еліт» [45]. 
Технічні параметри кабелю Ексон1-935: 
• потужність – 935 Вт; 
• довжина – 57 м; 
• оптимальна площа обігріву – від 5,7 до 7,1 м2. 
 Арк. 
СКРТ97.021.108.248 ПЗ 
Змн. Арк. 65 
№ докум. Підпис Дата 
 
 
 
Датчик температури виводиться до робочої зони у монтажній ізоляційній 
трубці (рис. 4.4). 
 
 
 
4.3. Розрахунок надійності пристрою 
 
При уточненому розрахунку надійності враховують вплив умов 
експлуатації, температури та електричного режиму. Розрахунок ймовірності 
безвідмовної роботи на протязі часу t годин проводиться за формулою:  
 
m
−k  j N j
p (t)= e j=1
c , 
 
де kλ – поправочний коефіцієнт, що враховує умови експлуатації, 
λj – інтенсивність відмов елементів j-тої рівнонадійної групи при експлуатації в 
заданих умовах, 
Nj – кількість елементів j-тої групи. 
λj знаходиться за формулою: 
 
 j = 0 j  j , 
 
де λ0j – інтенсивність відмов елементів j-тої рівнонадійної групи при експлуатації 
в номінальному режимі, 
αj – поправочний коефіцієнт інтенсивності відмов j-тої групи, що враховує вплив 
температури оточуючого середовища та електричне навантаження елемента. 
Поправочний коефіцієнт kλ знаходиться за формулою: 
 
 Арк. 
СКРТ97.021.108.248 ПЗ 
Змн. 66 
Арк. № докум. Підпис Дата 
 
 
 
k = k1 k2 k3 , 
 
де kλ1 – коефіцієнт, який враховує вплив механічних факторів (вібрації), 
kλ2 – коефіцієнт, який враховує вплив кліматичних факторів (температура, 
вологість), 
kλ3 – коефіцієнт, який враховує умови роботи при зниженому атмосферному 
тиску. 
Напрацювання на відмову пристрою знаходиться за наступною формулою. 
 
1
TСЕР.С =
m . 
 j N j
j=1
 
Пристроєм користуватимуться в нормальних умовах: вібрації немає, 
температура від 15 до 30˚С, вологість 60–80 % та атмосферний тиск 750–770 мм 
рт. ст. Тому поправочні коефіцієнти становлять kλ1 = 1, kλ2 = 1, kλ3 = 1. Отже, 
коефіцієнт kλ  дорівнює: 
 
k =111=1 . 
 
Розраховуємо надійність елементів. 
Коефіцієнт навантаження конденсаторів kн = 0,3...0,7. При kн = 0,5 та 
температурі 20° С поправочний коефіцієнт для конденсаторів становить 0,4, а 
інтенсивність відмов дорівнює 2,3 ∙ 10–6 1/год. Отже: 
 
1
С = 2,310−6 0,4 = 0,92 10−6
. 
год
 
 Арк. 
СКРТ97.021.108.248 ПЗ 
67 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 
 
 
 
Надійність інтегральних схем (α = 0,2, λ0 = 0,02 ∙ 10–6 1/год): 
 
 = 0,02 10−6 0,2 = 0,004 10−6 1
DD . 
год
 
Надійність транзисторів (α = 0,85, λ0 = 0,5 ∙ 10–6 1/год): 
 = 0,02 10−6 1
VT 0,2 = 0,004 10−6
. 
год
 
Надійність вимикачів (α = 0,3, λ0 = 3 ∙ 10–6 1/год): 
 
1
S = 310−6 0,7 = 2,110−6
. 
год
 
Надійність діодів (α = 0,85, λ0 = 0,5 ∙ 10–6 1/год): 
 
1
VD = 0,5 10−6 0,85 = 0,42510−6
. 
год
 
Надійність резисторів (α = 0,42, λ0 = 0,6 ∙ 10–6 1/год):  
 
−6 −6 1
R = 0,6 10 0,42 = 0,252 10 . 
год
 
Надійність індикаторів (α = 0,85, λ0 = 0,5 ∙ 10–6 1/год): 
 
1
HL = 0,5 10−6 0,85 = 0,425 10−6
. 
год
 
 Арк. 
СКРТ97.021.108.248 ПЗ 
 68 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 
 
 
 
Надійність роз’ємів   (α = 0,62, λ0 = 0,45  ∙ 10–6 1/год): 
 
1
X = 0,45 10−6 0,62 = 0,279 10−6
. 
год
 
Надійність кварцових резонаторів   (α = 0,6, λ0 = 0,3  ∙ 10–6 1/год): 
 
1
Q = 0,3 10−6 0,6 = 0,18 10−6
. 
год
 
Розраховуємо ймовірність безвідмовної роботи всієї схеми, що включає 8 
конденсаторів, 7 мікросхем, 6 транзисторів (в тому числі транзисторних оптопар), 
5 вимикачів, 9 діодів (в тому числі симісторів), 20 резисторів, 1 індикатор, 5 
роз’ємів, 1 резонатор (рис. 3.30): 
 
pC (t) = exp−1(0,92 10−6 8 + 0,004 10−6  7 + 0,004 10−6  6 +  
+ 2,110−6 5+ 0,425 10−6 9+ 0,252 10−6 20+ 0,425 10−6 1+  
+ 0,279 10−6 5+ 0,18 10−6 1) 0,999971. 
 
Розраховуємо напрацювання на відмову всієї схеми: 
 
 
TСЕР.С = 1 (0,92 10−6 8 + 0,004 10−6  7 + 0,004 10−6  6 +  
+ 2,110−6 5+ 0,425 10−6 9+ 0,252 10−6 20+ 0,425 10−6 1+  
+ 0,279 10−6 5+ 0,18 10−6 1) 34750 годин . 
 
 Арк. 
СКРТ97.021.108.248 ПЗ 
69 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 
 
 
 
5. ОХОРОНА ПРАЦІ 
 
5.1 Аналіз небезпек та шкідливостей, що впливають на  
      дослідника при роботі в проектно-технічній лабораторії 
 
В даній бакалаврській роботі проводиться розробка програмованого 
терморегулятора для теплої підлоги. При проведенні таких проектних досліджень 
необхідно опрацювати значну кількість теоретичного матеріалу, розробити 
необхідну документацію та провести необхідні розрахунки. Виконання цих робіт 
можливе лише при застосуванні сучасної комп’ютерної техніки. Саме тому 
виникає потреба в забезпеченні безпечної та продуктивної організації праці 
дослідника при роботі за комп’ютером. Для цього необхідно проаналізувати всі 
параметри виробничого середовища, які можуть впливати на здоров’я та 
працездатність дослідника.  
За рівнем фізичного навантаження таку роботу необхідно віднести до 
категорії І а, тобто робота яка виконується сидячі та не потребує фізичного 
навантаження. 
Дослідження проводяться в приміщенні, яке має наступні геометричні 
розміри: довжина – 12 м, ширина – 5,5 м, висота стелі – 3,5 м. Відповідно 
площа всього приміщення складає 66 м2, а об’єм становить 231 м3. Тому на 
одного працюючого припадає 13,2 м2, що відповідає вимогам ДБН В.2.2.28-
2010 та ДСанПіН 3.3.2-007-98, відповідно до яких площа, яка припадає на одне 
робоче місце, яке обладнане ПК, повинна складати не менше 6 м2, а об’єм - не 
меншим ніж 20 м3.    
Серед багатьох чинників зовнішнього середовища, що впливають на 
організм людини під час праці, світло займає одне з перших місць.  Світло має 
властивість впливати не лише на органи зору, а й на діяльність організму в 
цілому, тому при діяльності втомлюваність очей, в основному, залежить від 
напруженості процесів, що супроводжують зорове сприйняття. При поганому 
 Арк. 
СКРТ97.021.108.248 ПЗ 
  70 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 
 
 
 
освітленні у людини перенапружуються органи зору, що призводить до швидкого 
втомлення. А це в свою чергу може призвести до помилкових дій під час роботи і 
навіть до нещасного випадку. 
Враховуючі вимоги з організації безпеки праці, важливим чинником є  
якість освітлення виробничого об’єкту, що створює комфортабельні умови для 
трудової діяльності. Зазвичай на виробництві використовують два види 
освітлення – природне і штучне. Перше з цих видів є найбільш цінним, оскільки 
до нього максимально адаптовані очі людини. Даний вид освітлення має 
сприятливий спектральний склад і високу насиченість світлового потоку, що 
дозволяє рівномірно розподілити енергію в області видимого, ультрафіолетового 
та інфрачервоного випромінювання. Необхідна освітленість на підприємствах і 
установах повинна досягатися за рахунок регулювання світлового потоку.  
Приміщення лабораторії згідно з нормами проектування 
ДБН В.2.5-28-2018  «Природне та штучне освітлення» має і природне і штучне 
освітлення. Природне освітлення приміщення здійснюється через п’ять вікон, які 
зорієнтовані на захід. Розміри кожного вікна складають 1,23 м. Робоче місце 
розташоване таким чином, що усі вікна знаходяться перед робочим місцем 
працюючого. За рахунок цього забезпечене мінімальне потрапляння прямих 
сонячних промінів на екран монітора, які б спричиняли би відбиття світла від 
екрану. При цьому у полі зору працюючого  забезпечується оптимальне 
співвідношення яскравості робочих та навколишніх поверхонь. 
Під час роботи працівник в більшості випадків працює з даними,  які 
виводяться програмним забезпеченням (з розрахунками на екрані монітора). 
Тобто найменшим об’єктом розрізнення виступає “крапка”  на екрані монітора (в 
текстових редакторах та математичних прикладних програмах це текст чорного 
кольору на білому фоні). Найменший об’єкт розрізнення – 0,25 мм, що відповідає 
дуже високому ступеню точності зорової праці. Розряд зорової праці – II, 
підрозряд – Г. Контраст об’єкту розрізнення з фоном - великий.  Для даного типу 
зорової праці нормативне значення КПО згідно норм освітлення 
 Арк. 
СКРТ97.021.108.248 ПЗ 
71 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 
 
 
 
ДБН В.2.5-28-2018 дорівнює 1,8%. Робоче місце розташовано на відстані 2 м від 
вікна і в цій точці значення КПО складає 28-32%, що задовольняє нормам. Тому 
рівень природного освітлення можна вважати достатнім.  
Для темного часу доби в приміщенні передбачене штучне освітлення. 
Штучне освітлення також передбачається у всіх виробничих та побутових 
приміщеннях, якщо недостатньо природного світла. При організації штучного 
освітлення необхідно забезпечити сприятливі гігієнічні умови для зорової роботи 
і одночасно враховувати економічні показники. При штучному освітленні 
нормується величина освітленості в люксах (Лк), яка вибирається в залежності від 
характеристик зорової праці з урахуванням найменшого розміру об'єкта 
розрізнення, фону, контрасту об'єкта розрізнення з фоном. 
Приміщення обладнане дванадцятьма світильниками денного світла типу 
ЛСП02-2х58-001, які розташовані симетрично та рівновіддалено від стін. 
Відповідно до ДБН В.2.5-28-2018 для даного типу зорової праці необхідна 
величина штучного загального освітлення становить 400 лк. Фактичне 
значення даного параметра становить 420-435 Лк. Отже, рівень штучного 
освітлення на робочому місці є достатнім. 
Суттєвий вплив на стан організму працівника, його працездатність здійснює 
мікроклімат (метеорологічні умови) у робочих приміщеннях, під яким розуміють 
умови внутрішнього середовища цих приміщень, що впливають на тепловий 
обмін працюючих з оточенням. Ці умови визначаються поєднанням температури, 
відносної вологості та швидкості руху повітря, температури поверхонь, що 
оточують людину та інтенсивності теплового (інфрачервоного) опромінення. 
Можливості організму пристосовуватись до метеорологічних умов значні, 
однак не безмежні. Верхньою межею терморегуляції людини, що знаходиться у 
стані спокою, прийнято вважати 30-31 °С при відносній вологості 85% чи 40 °С 
при відносній вологості 30%. При виконанні фізичної роботи ця межа значно 
нижча.  
 Арк. 
СКРТ97.021.108.248 ПЗ 
72 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 
 
 
 
Отже, для нормального теплового самопочуття людини важливо, щоб 
температура, відносна вологість і швидкість руху повітря знаходились у певному 
співвідношенні. 
Згідно ДСН 3.3.6.042-99 «Повітря робочої зони», що регламентує параметри 
мікроклімату виробничих приміщень, нормативні значення основних факторів 
мікроклімату наступні: 
1. Температура повітря: в холодний період року – 22 - 24 °С (допустима – 21 
- 25 °С); в теплий період року – 23 - 25 °С (допустима – 22 - 28 °С). 
2. Вологість повітря:  в холодний період року – 40 - 60 %; в теплий період 
року – 40 -60 %. 
3. Швидкість руху повітря: в холодний період року –  0,1 м/с (допустима –  
не більша ніж 0,1 м/с); в теплий період року – 0,1 м/с (допустима – 0,1...0,2 м/с). 
Фактичні значення параметрів мікроклімату становлять: 
1. Температура повітря: в холодний період року – 15-16 °С; в теплий період 
року – 23-24 °С. 
2. Вологість повітря:  в холодний період року – 42-45 %; в теплий період 
року – 50-52 %. 
3. Швидкість руху повітря: в холодний період року –  0,06-0,1 м/с;  в теплий 
період року – 0,07-0,2 м/с. 
З наведених даних видно, що фактичне значення вологості повітря та 
швидкості руху повітря відповідають нормативним значенням параметрів. 
Значення температури повітря в холодний період року є нижчим за нормативне 
значення, отже, необхідно провести модернізацію системи опалення у даному 
приміщенні. 
Шум також являється одним з важливих факторів виробничого 
середовища, який може негативно впливати на працівника. Шум може 
послаблювати увагу, посилювати розвиток втоми, сповільнює реакцію людини на 
небезпеку. Внаслідок цього знижується працездатність та підвищується 
ймовірність нещасних випадків. 
 Арк. 
СКРТ97.021.108.248 ПЗ 
  73 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 
 
 
 
В даному приміщенні головним джерелом шуму є вентилятор охолодження 
джерела живлення системного блоку. Шум, який видає системний блок не 
перевищує нормативне значення еквівалентного рівня шуму, яке згідно вимог 
ДСН 3.3.6.037-99 «Санітарні норми рівнів шуму на робочих місцях» становить 
50дБА. 
Вплив на організм людини електромагнітних полів певної сили також не 
може пройти непоміченим. Головний мозок, центральна і периферійна нервова 
система - ось перші об'єкти, які можуть зазнати впливу зовнішніх полів, не 
кажучи про небажані ефекти в інших частинах організму і про зміни, що 
відбуваються на клітинному рівні. Електромагнітне поле достатньої інтенсивності 
може змінювати картину вищої нервової діяльності людського мозку. Також 
виявлено відхилення в сигналах електроенцефалограми: десинхронізацію і змінуц 
частоти основних ритмів. 
Працівники, які піддаються опроміненню електромагнітних полів, 
відзначають в собі зміну емоційного стану, часто скаржаться на дратівливість, 
запальність і плаксивість. Реакції людського організму на вплив різного роду 
магнітних і електричних полів проявляються також у вигляді притуплення уваги, 
погіршення властивостей пам'яті, підвищення стомлюваності, сонливості і 
зменшення ефективності сну. При цьому хронічне опромінення протягом 
тривалого періоду посилює вищенаведені реакції і збільшує ризики небажаних 
наслідків, які призводять до функціональних розладів різного характеру. Тут слід 
відзначити зміну біохімічних показників крові, появу головного болю різної 
локалізації, шуму у вухах і запаморочення, а також виникнення почуття 
сверблячки, болю в м'язах, кістках і суглобах. Останнім часом з'явилися дані про 
участь електромагнітних полів у формуванні злоякісних новоутворень. 
Головним джерелом електромагнітного випромінювання в приміщенні 
лабораторії є монітор та системний блок. Рівні електромагнітного 
випромінювання на робочому місці повністю відповідають вимогам ДСН 
3.3.6.096-2002. 
 Арк. 
СКРТ97.021.108.248 ПЗ 
74 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 
 
 
 
В даному приміщенні використовується живляча мережа змінного струму, 
електропроводка якої виконана мідним дротом ВПП 3*2.5 і прокладена в каналах. 
Таке виконання проводки запобігає виникненню та поширенню пожежі внаслідок 
можливого короткого замкнення в проводці, та можливому враженню працівника 
струмом. Обладнання, а саме системні блоки та монітори, встановлені в кабінеті, 
споживають потужність менше ніж 2000 Вт, що унеможливлює перенавантаження 
в мережі. Оскільки ПК  має металевий корпус, то згідно ДСТУ Б В.2.5-82-2016 в 
приміщенні передбачена магістраль захисного занулення, яка забезпечує захист 
людини від ураження електричним струмом. 
За категорією пожежонебезпеки згідно ДСТУ Б В.1.1-36:2016, дане 
приміщення відноситься до типу В (горючі та важкогорючі рідини, тверді горючі 
та важкогорючі речовини і матеріали, речовини та матеріали, здатні при взаємодії 
з водою, киснем повітря або одне з одним лише горіти, за умови, що приміщення, 
в яких вони знаходяться не належать до категорій А чи Б). Стіни приміщення 
виготовлені з цегли, оштукатурені та пофарбовані водоемульсійною фарбою. 
Стеля виготовлена методом перекриття приміщення залізобетонними плитами, а 
підлога з кахельної плитки. Всі матеріали застосовані для будівництва 
приміщення повністю дозволені для оздоблення приміщень органами державного 
санітарно-епідеміологічного нагляду.  
Приміщення оснащено системою автоматичної пожежної сигналізації 
відповідно до вимог ДБН В.2.5-56-2014. Також в приміщенні знаходиться три 
переносних вуглекислотних вогнегасника ВВК-5, які використовуються для 
гасіння легкозаймистих та горючих рідин, твердих горючих речовин та 
матеріалів, електропроводок, що знаходяться під напругою до 1000 В, що 
відповідає Правилам експлуатації та типовим нормам належності вогнегасників, 
згідно яких на кожні 20 кв. м площі приміщення повинно припадати два 
вогнегасника, маса кожного не повинна перевищувати 20 кг. 
 Арк. 
СКРТ97.021.108.248 ПЗ 
75 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 
 
 
 
Для забезпечення проведення швидкої та організованої евакуації персоналу 
на випадок виникнення пожежі в будівлі передбачений план евакуації,  
розміщений на стіні з вільним доступом до нього відповідно до ДБН В.1.1.7-2016. 
На працездатність дослідника окрім зовнішніх факторів виробничого 
середовища також впливає безпосередня організація робочого місця. Отже, 
робочий стіл має такі розміри: висота – 710 мм, ширина – 510 мм, довжина – 
1100мм. Відповідно стілець має такі розміри: висота – 400 мм, ширина – 400 мм. 
Відстань від екрана до ока складає 700 мм при розмірі екрану по діагоналі 22", а 
клавіатура розміщена на поверхні столу на відстані 200 мм від працюючого. 
Отже, організація робочого місця повністю задовольняє ергономічним вимогам 
ДСТУ 8604:2015 «Дизайн і ергономіка. Робоче місце для виконання робіт у 
положенні сидячи. Загальні ергономічні вимоги». 
Також проведений вступний та первинний інструктаж з питань охорони 
праці та інструктаж з техніки електробезпеки складений враховуючи ДСТУ 
Б В.2.5-82-2016. 
Важливим фактором для підвищення продуктивності праці та запобіганню 
виснаження організму являється правильна організація її режиму. Отже, при 
організації праці, яка пов’язана з роботою за комп’ютером та іншими приладами, 
для збереження здоров’я працюючого, запобігання виникненню професійних 
захворювань та підтримки працездатності на належному рівні повинні бути 
передбаченні перерви для відпочинку. 
Установа за свої кошти організовує проведення попереднього (при 
прийнятті на роботу) і періодичних (протягом трудової діяльності) медичних 
оглядів працівників, зайнятих на важких роботах, роботах із шкідливими чи 
небезпечними умовами праці або таких, де є потреба у професійному відборі, а 
також щорічного обов'язкового медичного огляду осіб віком до 21 року, 
відповідно «Положення про медичний огляд працівників певних категорій» 
НАОП 0.03-4.02-94 та Наказу МОЗ України №245 від 21.05.2007. 
 Арк. 
СКРТ97.021.108.248 ПЗ 
76 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 
 
 
 
З усіма працівниками перед допуском до роботи проводять вступний та 
первинний інструктажі згідно типового положення про навчання з питань 
охорони праці (ДНАОП 0.00.-4.12-05). Допуск до роботи відбувається після 
проведення перевірки знань із вступного та первинного інструктажів. Перевірка 
здійснюється згідно затвердженого переліку запитань. 
Вступний інструктаж з питань охорони праці проводиться з усіма 
працівниками, які щойно прийняті на роботу (постійну або тимчасову) незалежно 
від їх освіти, стажу роботи за цією професією або посади. Первинний інструктаж 
проводиться з працівниками та студентами на робочому місці до початку роботи. 
Запис про проведення вступного інструктажу робиться у спеціальному журналі. 
Повторний інструктаж проводиться на робочому місці з усіма працівниками 
та студентами: на роботах з підвищеною небезпекою - 1 раз у квартал, на інших 
роботах - 1 раз на півріччя. 
Отже,  після проведення детального аналізу приміщення та безпосередньо 
робочого місця можна зробити висновок, що всі фактори виробничого 
середовища, окрім температури приміщення в холодний період року, 
відповідають своїм нормативним значенням. Тому необхідно провести 
модернізацію системи централізованого водяного опалення, щоб забезпечити 
відповідність значення температури повітря в холодний період року 
нормативному значенням цього параметра, а саме на рівні 20-22 °С. 
 
 
 
5.2. Модернізація системи водяного опалення лабораторії 
 
Системи опалення являють собою комплекс елементів, необхідних для 
нагрівання приміщень в холодний період року. До основних елементів системи 
опалення належать: джерела тепла, теплопроводи та нагрівальні прилади. 
Теплоносіями можуть бути нагріта вода, пара чи повітря. Системи опалення 
 Арк. 
СКРТ97.021.108.248 ПЗ 
  77 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 
 
 
 
повинні компенсувати втрати тепла через огороджуючі зовнішні будівельні 
конструкції та підігрівати холодне повітря, яке надходить ззовні через вікна, 
двері, ворота та ін. Для підприємств та організацій проектується, як правило, 
центральна водяна система опалення низького тиску або система повітряного 
опалення. При проектуванні системи опалення необхідно визначити категорію 
вибухопожежної небезпеки виробництва; внутрішню температуру повітря в 
приміщенні, залежно від категорії роботи (легка, середньої важкості, важка); 
розрахункову зовнішню температуру повітря для даного кліматичного району; 
орієнтовні втрати тепла будинком; тепловиділення від людей, електродвигунів, 
нагрітих поверхонь котлів, сушильних установок, світильників, та іншого 
обладнання; необхідну систему опалення, вид теплоносія, тип опалювальних 
приладів; кількість тепла на опалення приміщень; поверхню нагрівальних 
приладів; кількість елементів секцій в одному нагрівальному приладі, загальну 
кількість секцій; годинні витрати води (повітря) на опалення; необхідну 
поверхню нагріву.  
Але основною метою системи опалення є створення комфортної 
температури у приміщенні, де перебуває та працює людина. Система опалення 
повинна підтримувати температуру повітря в приміщенні на рівні від 20 до 22°C . 
В залежності від того який теплоносій використовується в опалювальній системі, 
вона може поділятися на декілька типів: водяна, парова, низького тиску, високого 
тиску.  Водяна та парова системи опалення в залежності від тиску пари чи 
температури води можуть бути низького тиску (тиск пари до 70 кПа чи 
температура води до 100 °С), та високого тиску (тиск пари більше 70 кПа чи 
температура води понад 100 °С). 
Найчастіше використовується водяне опалення низького тиску, яке має ряд 
переваг в порівнянні з паровим опаленням та відповідає основним санітарно-
гігієнічним вимогам. До основних переваг цієї системи можна віднести 
рівномірне нагрівання приміщення; можливість централізованого регулювання 
температури води; підтримання відносної вологості повітря в приміщенні  на 
 Арк. 
СКРТ97.021.108.248 ПЗ 
78 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 
 
 
 
відповідному рівні; виключення можливості опіків від нагрівальних приладів; 
високий рівень пожежної безпеки. Основний недолік системи водяного опалення 
– можливість її замерзання при аварійному відключенні в зимовий період, а також 
повільне нагрівання великих приміщень після тривалої перерви в опаленні.  
Парове опалення має низку санітарно-гігієнічних недоліків, тому 
застосовується рідко. Зокрема, внаслідок перегрівання повітря знижується його 
відносна вологість, а органічний пил, що осідає на нагрівальних приладах, 
підгоряє і створює запах гару. Окрім того, існує небезпека пожеж та опіків. 
Враховуючи вищевказані недоліки не допускається застосування парового 
опалення в пожежонебезпечних приміщеннях та приміщеннях зі значним 
виділенням пилу. 
До опалювальних приладів висувають ряд вимог, за якими їх класифікують, 
аналізують ступінь досконалості та проводять порівняння. 
Опалювальні прилади повинні мати за можливістю більш низьку 
температуру корпуса для забезпечення непригорання пилу та неможливості опіків 
при доторканні до корпусу, зменшення нейтралізації нестійких іонів з негативним 
зарядом, зниження швидкості руху повітря і відповідно швидкості руху 
пиловидних частинок; мати найменшу площу для зменшення відкладання пилу; 
мати вільний доступ для видалення пилу з корпуса та з огороджуючих конст-
рукцій за ним. 
Опалювальні прилади повинні мати найменші приведені витрати на 
виготовлення, монтаж та експлуатацію. Найменшу витрату металу, найменшу 
питому вартість, віднесену до 1 м2 площі поверхні або до 1 кВт теплового потоку. 
Зовнішній вигляд (форма, розміри, фарбування) опалювальних приладів 
повинен відповідати інтер'єру приміщення, а їх об'єм, віднесений до одиниці 
теплового потоку, бути якнайменшим. 
Повинна забезпечуватись максимальна механізація робіт при виробництві 
та монтажу опалювальних приладів. Опалювальні прилади повинні мати 
достатню механічну міцність. 
 Арк. 
СКРТ97.021.108.248 ПЗ 
79 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 
 
 
 
Опалювальні прилади повинні пропорційно реагувати на автоматичну 
керованість їх тепловіддачею; забезпечувати пріоритет теплоти у приміщенні; 
бути довговічними, температуростійкими. Опалювальні прилади повинні 
забезпечити найбільшу щільність питомого теплового потоку, віднесену на 
одиницю площі. Опалювальні прилади можуть мати додаткове обладнання для 
задоволення потреб споживача – дзеркала, вішалки, зволожувачі повітря тощо. 
За переважним видом тепловіддачі всі опалювальні прилади розділяють на 
три групи, а саме: радіаційні, що передають випромінюванням не менше 50% су-
марного теплового потоку (до них відносять сталеві бетонні опалювальні панелі 
та випромінювачі); конвентивно-радіаційні, що передають конвекцією від 50% до 
75% сумарного теплового потоку (в цю групу включають секційні та панельні 
радіатори, підлогові та стінові опалювальні панелі, гладкотрубні опалювальні 
прилади); конвективні, передають конвекцією понад 75% загального теплового 
потоку (до цієї групи відносять  конвектори та ребристі труби). 
За матеріалом опалювальні прилади розділяють на металеві (чавунні, 
сталеві, алюмінієві, мідні тощо), біметалеві (сталево-алюмінієві, мідно-
алюмінієві), неметалеві (керамічні, пластмасово-бетонні) та комбіновані 
(металево-керамічні, металево-бетонні тощо). 
Чавунні секційні батареї – теплові прилади, які відносяться до застарілих 
систем опалення. Мають малу поверхню віддачі тепла й низьку теплопровідність 
металу, роблять нагрівання в основному випромінюванням і близько 20% тепла 
передають повітрю конвекцією. Рух теплоносія в системі відбувається 
гравітаційним шляхом, що сильно сповільнює передачу тепла. Для збільшення 
конвекційної віддачі тепла чавунними радіаторами, їх рекомендують розміщати 
тільки під вікнами, щоб холодне повітря, що опускається з поверхні скла, 
примусово проходило через радіатор.  
Панельні сталеві батареї являють собою дві сталеві пластини, між якими 
циркулює теплоносій. Пластини мають товщину 1,2 мм, з'єднані між собою 
точковим електрозварюванням, містять виштампувані канали, по яких протікає 
 Арк. 
СКРТ97.021.108.248 ПЗ 
80 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 
 
 
 
вода. Панель розмірами за звичайний чавунний радіатор має товщину 30 мм, але 
вдвічі меншу тепловіддачу. Для підвищення теплової потужності ставлять 
паралельно дві, навіть три панелі. При двох або трьох панелях радіатор передає 
тепло випромінюванням тільки зовнішніми площинами, тому до всіх внутрішніх 
площин радіатор приварюють ряди П-подібних пластин, які значно збільшують 
поверхню тепловіддачі, тобто внутрішні площини працюють як конвектор. 
Основний недолік такий же, як й в алюмінієвих радіаторах – прискорена корозія.  
Алюмінієві секційні батареї, більш досконала конструкція, у якій 
застосований матеріал з великим коефіцієнтом теплопередачі у вигляді 
алюмінієвого сплаву. Секції алюмінієвого радіатора мають глибину всього 80-110 
мм. Алюмінієві секційні радіатори більше половини тепла віддають 
випромінюванням, іншу половину – конвекцією. Деякі типи алюмінієвих 
радіаторів можуть  мати сильно розвинену поверхню у вигляді додаткових тонких 
ребер, розміщених усередині секції, при цьому зростає площа нагрівання однієї 
секції. Теплова потужність однієї секції декларується виготовлювачами до 180 
ватів. Завдяки зменшеному обсягу води в секціях алюмінієві радіатори добре 
піддаються регулюванню за допомогою термозапірних клапанів і термочуттєвих 
головок. Теплорегулюючі елементи, якими необхідно постачати всі алюмінієві 
радіатори, дозволяють обмежувати протік гарячої води через радіатор при 
досягненні заданої температури в кімнаті. Основний і самий великий недолік – 
схильність до електрохімічної корозії. Біметалічні секційні радіатори,  найбільш 
досконала конструкція, що дозволяє використати всі переваги алюмінієвих 
радіаторів, уникаючи їхніх недоліків. Біметалічний радіатор складається з міцного 
й стійкого до електрохімічної корозії сталевого трубопровідного каркаса, 
зовнішні ребра виконані з високоякісного алюмінієвого сплаву методом лиття під 
високим тиском. При цьому утвориться монолітне з'єднання, що виключає 
можливість контакту алюмінію з водою, а значить і корозії. Ці радіатори не 
вимагають спеціальної підготовки води (очищення, зниження кислотності, 
лужності), на відміну від алюмінієвих радіаторів. Радіатори мають корпус без 
 Арк. 
СКРТ97.021.108.248 ПЗ 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 81 
 
 
 
гострих кутів, температура на поверхні в 2 рази нижче, ніж усередині, що 
дозволяє навіть по дуже строгих нормах застосовувати їх у дитячих і лікувальних 
установах. При роботі радіатор створює ефект повітряного теплового вентилятора 
й дуже добре перемішує шари повітря в приміщенні. 
В приміщенні застосовується схема периметральної двотрубної тупикової 
вітки системи опалення з рухом теплоносія в середині системи за схемою «зверху-
донизу». Кількість тепла, що втрачається будівельною конструкцією QK залежить 
від різниці температур, величини їх значень, площі та виду матеріалу та може 
бути підрахована для плоских поверхонь за формулою: 
 
                                       QK = k Fk (tвн − tзовн )                                           (5.1) 
 
де: k=0,97 ккал/год – коефіцієнт теплопередачі конструкції огорожі (стін);  
2
     Fк – поверхня огороджувальної конструкції, Fк =105м ; 
     tвн – розрахункова температура повітря в приміщенні, t = 22 °C;  
     tзовн – розрахункова температура зовнішнього повітря (приймається за 
кліматичними даними для даного міста), t = -20 °C. 
QK = k Fk (tвн − tзовн ) = 0,97 42(22− (−20)) =1711 ккал/год 
Відносні витрати води розраховуються за формулою: 
 
7,98  (t −10)
                                          q =                                               (5.2) 
Tприл  L
 
де: t – різниця температур між середньою температурою теплоносія в 
нагрівальному приладі та температурою в приміщенні, °С;  
Tприл – перепад температур теплоносія в нагрівальному приладі, °С; 
       L – кількість води, що подається зверху донизу, L=21,3 кг/м2  год; 
Температурний перепад в даній системі складає 85 – 50 °C. 
 Арк. 
СКРТ97.021.108.248 ПЗ 
82 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 
 
 
 
85+ 50
7,98  (( − 22) −10)
7,98  (t −10) 291,27
q = = 2 = = 0,39  ккал/год 
Tприл  L (85− 50)  21,3 746,8
 
Значення е. к. м. можна порахувати за формулою: 
 
                                 qе.к.м. = 7,98  (t −10) ,                                     (5.3) 
 
де:   – поправочний коефіцієнт, що залежить від відносної витрати води, 
який дорівнює =0,89. 
 
85 + 50
qе.к.м. = 7,98  (t −10)  = 7,98  (( − 22) −10) 0,89 = 252  ккал/год 
2
 
Необхідну поверхню приладів е. к. м. Fпр можна визначити за формулою: 
 
Qк 1711
Fприл. = = = 6,8м2 .  
qе.к.м. 252
 
Необхідна кількість секцій радіаторів визначається за формулою: 
 
Fприл
                                              n = ,                                                        (5.4) 
fе.к.м.
 
де fе.к.м - площа однієї секції даного типа радіаторів.     
Оскільки ширина секції радіатора становить 0,06 м, довжина 0,565 м, 
глибина – 0,08 м визначимо площу поверхні всієї секції радіатора: 
 
   Sпов.рад.=2·(0,080,565) + 2·(0,060,565) + 2·0,08·0,06 = 0,1678 м²       (5.5) 
 Арк. 
СКРТ97.021.108.248 ПЗ 
83 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 
 
 
 
f 2
е.к.м. = 0,1678 м .   
 
Fприл 6,8
n = = = 40,52  
fе.к.м. 0,1678
 
Отже, в даному приміщенні необхідно встановити 6 радіаторів, які 
складаються з 7-ти секцій кожен. Серед широкого різноманіття радіаторів 
обираємо чавунні радіатори Könner.  
Чавунні радіатори опалення Konner це секційні радіатори високої якості, 
виконані з чавуну. Вони можуть бути використані в будь-яких системах опалення, 
як з природною, так і з примусовою циркуляцією теплоносія. Ці опалювальні 
прилади мають зовнішній вигляд, який відповідає сучасним естетичним вимогам, 
відрізняються прийнятною ціною і високою якістю. 
Чавунні радіатори Könner мають наступні переваги: 
- тривалий термін експлуатації (до 50 років); 
- високу антикорозійну стійкість; 
- відсутність вимог до якості теплоносія; 
- можливість застосування в багатоповерхових будівлях, оскільки  
  розраховані   на високий тиск і перевершують по цьому параметру сталеві    
  аналоги; 
- завдяки великому діаметру прохідного отвору і невеликого гідравлічного  
  опору вони добре підходять для використання в системах опалення з    
  природною  циркуляцією; 
- можливість будь-яких варіантів комплектації: кількість секцій, діаметр  
  прохідного отвору, міжосьова відстань; 
- повна відповідність ДСТУ Б В.2.5-5-96 «Інженерне обладнання будинків і    
   споруд. Прилади опалювальні. Номенклатура показників якості». 
 Арк. 
СКРТ97.021.108.248 ПЗ 
84 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 
 
 
 
 
 
Рис. 5.1 - Чавуні радіатори Könner 
 
Характеристика чавунного радіатора Könner «ХІТ-500»: 
• Висота секції - 565 мм; 
• Ширина секції - 60 мм; 
• Глибина секції - 80 мм; 
• Міжосьова відстань - 500 мм; 
• Діаметр вхідного отвору - 1 1/4"; 
• Робочий тиск - 1,2 МПа; 
• Критичний тиск - 1,8 МПа; 
• Тепловий потік секції - 150 Вт; 
• Вага секції - 4,9 кг; 
• Літраж - 0,85 л/секцію. 
 
 Арк. 
СКРТ97.021.108.248 ПЗ 
85 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 
 
 
 
ВИСНОВКИ 
 
В даній випускній кваліфікаційній роботі бакалавра розроблено 
програмований терморегулятор для теплої підлоги, призначений для роботи з 
електричними кабельними нагрівачами. Спроектований контролер здійснює 
незалежний контроль за температурою в 4 помешканнях будинку. 
Електричну схему пристрою побудовано на основі сучасних штроко 
розповсюджених компонентів. Головним елементом схеми є 8-розрядний 
мікроконтролер ATmega8A-PU компанії «Atmel». Для контролю за часом 
застосовано годинник реального часу DS1307N компанії «Dallas Semiconductor». 
Для безперебійної роботи годинника він має незалежний резервний елемент 
живлення напругою 3 В. Для вимірювання температури підлоги застосовано 
цифрові термодатчики DS18S20 компанії «Dallas Semiconductor».Для виведення 
температурних показників підлог та режимів роботи нагрівачів застосовано 
текстово-символьний дисплей WH1602B-NYG-CT компанії «Winstar». 
Навігація по меню пристрою здійснюється за допомогою панелі керування, 
що складається з 5 кнопок. 
Особливості спроектованого контролера підігріву підлог: 
• керування підігрівачами підлог здійснюється за допомогою симісторів, які 
значно надійніші за електромагнітні реле; 
• цифрова частина пристрою ізольована від силової частини за допомогою 
оптоелектричної гальванічної розв’язки: 
• застосування послідовного інтерфейсу USART для передачі температурних 
показників та дистанційного керування пристроєм. 
Для живлення пристрою застосовано трансформаторний блок живлення, а 
також інтегральний стабілізатор напруги 5 В. 
При розрахунку надійності були визначені ймовірність безвідмовної 
роботи pС(t) та середній час напрацювання на відмову ТСЕР.С. Відповідно,             
pС(t) = 0,999971, а ТСЕР.С = 34750 годин. 
 Арк. 
СКРТ97.021.108.248 ПЗ 
  86 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 
 
 
 
СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ 
 
1. Лисиенко В.Г., Шлеймович Е.М., Ладыгичев М.Г., Санников С.П., Щелоков 
Я.М. Температура: теория, практика, эксперимент: Справочное издание. 3 т. Т.1, 
кн.2. – М.: Теплотехник, 2009. 
2. Линевег Ф. Измерение температур в технике: Справочник/Пер. с нем. – М.: 
Металлургия, 1980. 
3. http://termopol.com.ua 
4. http://teplo.guru/normy/temperatura-v-kvartire.html 
5. http://rian.com.ua/economy/20150218/363683193.html  
6. http://yut.net.ua/index77.html 
7. http://yut.net.ua/index13.html 
8. http://cxema.my1.ru/publ/razdel_skhem_dlja_nachinajushhikh_radioljubitelej/ko
nstrukcii_dlja_doma/termoreguljator_dlja_teplykh_polov_s_zhki/35-1-0-3638 
9. http://price-list.in.ua/product_10132930.htm 
10. http://elektron.ucoz.ua/load/avtomatika/kontroller_teplykh_polov/4-1-0-8 
11. http://www.atmel.com/Images/Atmel-8159-8-bit-AVR-microcontroller-
ATmega8A_datasheet.pdf 
12. http://www.gaw.ru/pdf/Maxim/rtc/DS1307.pdf 
13. http://www.chipdip.ru/product/gp-cr2032/ 
14. http://avitel.com.ua/product_info.php?products_id=30756 
15. http://www.chipdip.ru/product/ds18s20/ 
16. http://www.chipdip.ru/product/djk-04a/ 
17. http://imrad.kiev.ua/catalog/lcd_displey/285572 
18. http://radioparty.ru/prog-avr/program-c/268-lcd-avr-lesson2 
19. http://www.chipdip.ru/product/3266p-1-502/ 
20. http://www.chipdip.ru/product/pbs18b-green/ 
21. http://www.chipdip.ru/product/s216s02f/ 
22. http://www.chipdip.ru/product/2n3904/ 
 Арк. 
СКРТ97.021.108.248 ПЗ 
 87 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 
 
 
 
23. http://www.chipdip.ru/product/1n4148w/ 
24. http://www.chipdip.ru/product/5esdv-08p-dinkle/ 
25. Основи охорони праці: підручник / М. С. Одарченко,. А. М. Одарченко, В. І. 
Степанов, Я. М. Черненко. – Х. : Стиль-Издат, 2017. – 334 с. 
26. Методичні вказівки до виконання випускних робіт бакалавра та дипломних 
робіт для студентів напряму підготовки та спеціальності «Радіотехніка» освітньо- 
кваліфікаційних рівнів «бакалавр», «спеціаліст», «магістр» усіх форм навчання / 
Укл. В.В. Палагін, В.В. Філіпов. – Черкаси: ЧДТУ, 2016. – 53 с. 
 Арк. 
СКРТ97.021.108.248 ПЗ 
Змн.    88 
Арк. № докум. Підпис Дата 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ДОДАТКИ 
 
 
 
 Арк. 
СКРТ97.021.108.248 ПЗ 
 89 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата