Розробка пристрою для селекторного зв’язку на підприємстві

Бондаренко, Сергій Анатолієвич

Please use this identifier to cite or link to this item: https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/8236

Title:	Розробка пристрою для селекторного зв’язку на підприємстві
Authors:	Мартиненко, Сергій Станіславович Бондаренко, Сергій Анатолієвич
Keywords:	селекторний зв'язок;комутатор;підсилювач напруги;підсилювач нч;блок живлення
Issue Date:	2020
Abstract:	Метою роботи є розробка пристрою для селекторного зв’язку на підприємстві з використанням сучасної елементної бази згідно з вимогами ТЗ, розробка повного пакету конструкторської документації. Проведено аналіз застосування мікросхем підсилювачів потужності, зроблено огляд існуючих пристроїв та проведено аналіз окремих схем подібних пристроїв. Проведений аналіз технічного завдання та відповідно розроблена структурна схема пристрою, що проектується
URI:	https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/8236
Appears in Collections:	172 Електронні комунікації та радіотехніка (Радіотехніка та робототехнічні системи)

Files in This Item:

File	Description	Size	Format
Б_172_Бондаренко_Мартиненко.pdf Restricted Access		1.08 MB	Adobe PDF	View/Open Request a copy

Show full item record

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 пристрою для селекторного зв’язку на підприємстві

Виконав: студент 4 курсу, групи СКРТ-88
спеціальності
172 «Телекомунікації та радіотехніка»
(шифр і назва напряму підготовки, спеціальності)
(освітня програма – «Радіотехніка та
робототехнічні системи»)
Бондаренко С.А.
(прізвище та ініціали)
Керівник Мартиненко С.С.
(прізвище та ініціали)
Рецензент Колесніков Д.В.
(прізвище та ініціали)

Черкаси – 2020 року

Форма № Н-9.01

Черкаський державний технологічний університет

Факультет електронних технологій і робототехніки
Кафедра радіотехніки, телекомунікаційних і робото технічних систем
Освітня програма Радіотехніка та робот технічні системи
Спеціальність 172 – ‘’Телекомунікація та Радіотехніка’’

ЗАТВЕРДЖУЮ
Зав. кафедри_____________ В.В.Палагін
“_____” ___________________ 2020 року

З А В Д А Н Н Я
на дипломний проект (роботу) здобувачу освітнього ступеня
‘’бакалавр‘’
(назва ступеня)
Бондаренку Сергію Анатолійовичу
(прізвище, ім’я, по батькові
1. Тема проекту (роботи) Розробка пристрою для селекторного зв’язку на
підприємстві
керівник проекту (роботи) Мартиненко Сергій Станіславович,к.ф-м.н., доцент
(прізвище, ім’я, по батькові, науковий ступінь, вчене звання)
затверджені наказом вищого навчального закладу від “24” лютого 2020 року № 76/01
2. Строк подання студентом проекту (роботи) “13” червня 2020 року
3. Вихідні дані до проекту (роботи) Пристрій повинен забезпечувати наступні
характеристики: тип вхідного сигналу – стерео; кількість вхідних сигналів – 4; напруга
вхідного сигналу - UВХ = 0.7 В; частотний діапазон вхідного сигналу – f=(20Гц ......
20000Гц); напруга мікрофонного входу – UВХ = 0.0025 В; частотний діапазон мікрофонного
входу f=(20Гц ...... 20000Гц); вихідна потужність – 4х70 Вт при навантаженні 4 Ом; індикація
вхідного каналу та рівня звукового сигналу: п'ятисмуговий параметричний еквалайзер;
мережева напруга живлення 210 - 250В з чистотою 50Гц; внутрішня напруга живлення +15В,
+12В.
4. Зміст розрахунково-пояснювальної записки (перелік питань, які потрібно
розробити) вступ, патентний пошук та огляд існуючих рішень, обґрунтування технічного
завдання, розробка структурної схеми, розробка принципової електричної схеми, розрахунок
та аналіз основних елементів схем об'єкта проектування, охорона праці, висновок

5. Перелік графічного матеріалу (з точним зазначенням обов’язкових креслень)
Схема структурна; Схема електрична принципова; Плата друкована;
Складальне креслення; Плакат з охорони праці

6. Консультанти розділів проекту (роботи)
Підпис, дата
Прізвище, ініціали та посада
Розділ
консультанта завдання завдання
видав прийняв
Охорона праці Кожем’якін О.С.,
старший викладач

7. Дата видачі завдання 14 січня 2020 року

КАЛЕНДАРНИЙ ПЛАН

№ Назва етапів дипломного Строк виконання Примітка
з/п проекту (роботи) етапів проекту
(роботи)
1 Огляд схем аналогічних пристроїв та патентний 10.02
пошук
2 Розробка структурної схеми пристрою 1.03
3 Розробка схеми електричної принципової 10.03
4 Розрахунок та аналіз схеми електричної
принципової 20.03
5 Розробка розділу охорони праці 22.04
6 Розробка графічного матеріалу 20.05
7 Оформлення пояснювальної записки 25.05

Студент Бондаренко С.А.
(підпис) (прізвище та ініціали)
Керівник проекту (роботи) Мартиненко С.С.
(підпис) (прізвище та ініціали)

ЗМІСТ

ВСТУП…………………………………………………………………5
1 ПАТЕНТНИЙ ПОШУК ТА ОГЛЯД ІСНУЮЧИХ РІШЕНЬ…7
1.1 Теоретичні дані………………………..……………………………………16
1.1.1 Загальні відомості………………………………………………………….17
1.1.2 Електронні комутатори…………………………………………………....18
1.1.3 Комутатори на польових транзисторах………………………………….19
1.1.4 Аналогові мультиплексори………………………………………………..22
2 ОБГРУНТУВАННЯ ТЕХНІЧНОГО ЗАВДАННЯ…………….28
3 РОЗРОБКА СТРУКТУРНОЇ СХЕМИ………………………….29
4 РОЗРОБКА ПРИНЦИПОВОЇ ЕЛЕКТРИЧНОЇ
СХЕМИ ...................................................................................32
5 РОЗРАХУНОК ТА АНАЛІЗ ОСНОВНИХ
ЕЛЕМЕНТІВ СХЕМ ОБ’ЄКТА ПРОЕКТУВАННЯ .......39
5.1 Комутатор звукових сигналів на мікросхемі К174КП1
..................................................................................................39
5.2 Розрахунок мікрофонного підсилювача.......................41
5.3 Розрахунок попереднього підсилювача напруги-
суматора...................................................................................43
5.4 Розрахунок індикаторя рівня напруги .........................46

СКРТ88.020050.248 ПЗ
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата

Розроб. Бондаренко Розробка пристрою для Літ. Арк. Аркушів
Перев. Мартиненко селекторного зв’язку на 3 71
підприємстві
Н.контр. Мартиненко
Пояснювальна записка ЧДТУ

Затв. Палагін
Інв. № ориг. Підп. і дата Взам інв.№ інв. № дубл. Підп. і дата Довідн. № Перв. Застос.

5.5 Підсилювач НЧ звукових сигналів на мікросхемі
TDA1562Q................................................................................47
5.6 Розрахунок блоку живлення...................................................... 48
6. РОЗДІЛ ОХОРОНИ ПРАЦІ .......................................................... 53
6.1 Аналіз небезпек та шкідливостей, які виникають в лабораторії
під час розробки пристрою на підприємстві. .............................................. 54
6.2 Засоби захисту працівників лабораторії від ураження електричним
струмом ……………………………………………………………………...…..59
ВИСНОВОК............................................................................69
ЛІТЕРАТУРА ..........................................................................69

Арк.
СКРТ88.020050.248 ПЗ
Зм. Арк № докум Підп. Дата 4

Інв. № ориг. Підп. і дата Взам. інв.№ інв. № дубл. Підп. і дата

ВСТУП

На сьогоднішній день в Україні росте зацікавленість до збільшення
автоматизації управління та виробництва. Запроваджуються нові системи
управління виробництвом на базі ЕОМ. Одночасно з цим зростає роль систем
передачі інформації: систем селекторного зв’язку, систем передачі даних.
Системи зв’язку і передачі даних (СЗПД) великих підприємств
вичерпали свій термін експлуатації, та не відповідають сучасним вимогам.
Елементна база СЗПД повністю застаріла, тому на сучасному етапі виникла
потреба у його повній заміні або частковій модернізації. В Україні таке
обладнання не виробляється. Закордонне обладнання досить дороге і мало
пристосоване до застосування на існуючих комплексах. Тому постає питання
про його розробку своїми силами.
СЗПД призначені для організації інформаційного обміну між
внутрішніми джерелами і споживачами інформації, а також повинні
забезпечувати можливість виходу на зовнішню мережу. Система зв’язку і
передачі даних забезпечує:
- обмін інформацією між складовими частинами підприємства;
- обмін інформацією посадових осіб групи керування з об’єктами і
службами підприємства;
- можливість обміну інформацією з джерелами і споживачами
інформації що знаходяться поза підприємством;
- обмін інформацією з державною системою телефонного зв’язку.
Підсистема селекторного зв’язку призначена для звукопідсилення та
розподілення селективно по зонах сигналів тривоги, голосових сповіщень,
фонової музики. Отже, дана система повинна забезпечувати наступні
функції:
- робити оголошення співробітникам підприємства;
- оперативно розшукувати співробітників;
Арк.
СКРТ88.020050.248 ПЗ
Зм. Арк № докум Підп. Дата 5

Інв. № ориг. Підп. і дата Взам. інв.№ інв. № дубл. Підп. і дата

- інформувати відвідувачів в суспільних місцях;
- передавати сповіщення рекламного характеру;
- транслювати фонову музику;
- передавати екстрені сповіщення, в тому числі автоматично при
спрацюванні датчиків.
Оповіщення може здійснюватися з мікрофону, розташованого поруч з
апаратурою, або з віддаленого мікрофону. Також можлива трансляція від
міні АТС або джерела музики. Зв’язок ведеться селективно, окремо по зонах
або на всі зони одночасно.
Селекторний зв’язок відноситься до однієї з найбільш складних у
практичному плані завдань. Якість зв’язку визначається гучністю й
розбірливістю мови. Гучність залежить від ступеня перевищення рівня
корисного звукового сигналу над рівнем діючого фонового шуму,
розбірливість мови залежить від багатьох факторів, включаючи якість
звуковідтворюючої апаратури, акустичні властивості приміщення,
розташування звуковідтворюючих пристроїв і багато чого іншого.
Гучність і розбірливість зв'язані між собою в силу наступних
обставин: звукове поле в приміщенні складається із двох складових - звуку,
випромененого звуковідтворюючою апаратурою (прямій звук) і відбитого від
поверхонь, що обгороджують (дифузійний звук). Відношення дифузійного
звуку до прямого, називають акустичним відношенням приміщення. Для
нормальної розбірливості акустичне відношення повинне мати деяке
оптимальне значення: при низькім акустичнім відношенні, коли величина
прямого звуку перевищує рівень дифузійного, мова здобуває уривчастий
характер, при високому – мова або музика стають нерозбірливими.
Таким чином, для кожного приміщення існує своя оптимальна
потужність і схема розташування звуковідтворюючих пристроїв.
У даній кваліфікаційній роботі розробляється пристрій для
селекторного зв’язку на підприємстві.
Арк.
СКРТ88.020050.248 ПЗ
Зм. Арк № докум Підп. Дата 6

Інв. № ориг. Підп. і дата Взам. інв.№ інв. № дубл. Підп. і дата

1 ПАТЕНТНИЙ ПОШУК ТА ОГЛЯД ІСНУЮЧИХ
РІШЕНЬ

На сучасному етапі розвитку промисловості, все більше підприємств
потребують сучасних систем селекторного зв’язку[1-3].
Як правило устаткування системи виробничого селекторного зв’язку
містить у собі набір самостійних модулів, які при спільному використанні
формують багатофункціональну й гнучку систему. Завдяки своїй модульній
структурі, система виробничого селекторного зв’язку може масштабуватися
й доповнюватися новими пристроями. Система виробничого селекторного
зв’язку може використовуватися автономно, може бути використана в складі
міні-АТС, працювати з різними джерелами сигналів (комп'ютерами,
музичними центрами, мікрофонами радіоприймачами радіотрансляційною
мережею загального користування радіостанціями і т.д.).
З метою економії електроенергії, система виробничого селекторного
зв’язку може працювати в черговому режимі. У цьому випадку система
переходить у черговий режим і автоматично включається при спрацьовуванні
пожежної сигналізації, здійснюючи аварійне оповіщення відповідно до
заданого алгоритму. У випадку відключення основного живлення, система
зв’язку автоматично переходить на резервне живлення від акумуляторів. При
комплектації автоматичним зарядним пристроєм, система виробничого
селекторного зв’язку забезпечує автоматичну підзарядку акумуляторів.
Практично будь-яка міні-АТС має один або кілька виходів для
підключення систем виробничого селекторного зв’язку. У випадку роботи
такої системи разом з міні-АТС із будь-якого внутрішнього телефону можна
оголосити на будь-яку зону гучномовців шляхом набору певного коду. Часто
в такий спосіб легко можна знайти потрібний співробітника на великому
підприємстві.
Арк.
СКРТ88.020050.248 ПЗ
Зм. Арк № докум Підп. Дата 7

Інв. № ориг. Підп. і дата Взам. інв.№ інв. № дубл. Підп. і дата

Залежно від ступеня взаємодії з іншими системами безпеки, система
виробничого селекторного зв’язку може являти собою автономний комплекс
або бути частиною більш складної системи. Крім того, системи виробничого
селекторного зв’язку різняться по максимальній кількості зон зв’язку, по
гнучкості програмування логіки подій, по можливості комп'ютерного
керування системою виробничого селекторного зв’язку.
Основними компонентом системи є підсилювач потужності, селектор
зон трансляції на кілька напрямків, що дозволяє здійснювати зв’язок
вибірково в різні зони, по окремих поверхах або окремих приміщеннях.
Великою популярністю користуються комбіновані пристрої, що мають
вбудований програвач компакт дисків, MP3 плеєр, AM/Fm-Тюнер, а також
кілька мікрофонних і лінійних входів. Ці системи є готовими радіовузлами.
Будь-яка звукопідсилювальна система має гучномовці різної
потужності й конфігурації . Стельові гучномовці бувають як для кріплення в
накладку, так і для урізання в стелю. Для вуличного використання - рупорні й
настінні металеві гучномовці, потужністю від 10 до 200 Вт.
Важливе місце в системах займають мікрофони (радіо мікрофони).
Їхній вибір дуже широкий: від простого настільного для оголошень, до більш
серйозних, установлюваних на трибуну або столи депутатів. Гнучка
підставка, дозволяє привести мікрофон у зручне положення. Для роботи
конференц-систем використовують автоматичні мікшерні пульти, що мають
функцію "голосовий вимикач", або ручне включення потрібного мікрофона.
Можна виділити кілька блоків, загальних для всіх систем виробничого
селекторного зв’язку:
 Керування цифровою системою зв’язку, як правило, реалізується
за допомогою комп'ютера. Керування роботою блоків
аналогової системи зв’язку здійснюється через матричний блок
керування, що входить до складу системи.
 Блок комутації сигналу.
Арк.
СКРТ88.020050.248 ПЗ
Зм. Арк № докум Підп. Дата 8

Інв. № ориг. Підп. і дата Взам. інв.№ інв. № дубл. Підп. і дата

 Підсилювальне встаткування (попередні підсилювачі й
підсилювачі потужності) для посилення звукових сигналів, що
надходять від джерела звуку [5] Виносні мікрофонні консолі
для організації вилученого робочого місця диспетчера.
 Джерела сигналу - мікрофон, установлений на пульті диспетчера
або на блоці тривожного зв’язку, генератор тонального сигналу,
радіоприймач, Cd-Програвач або магнітофон.
 Гучномовці (рупорні, настінні й стельові).
Отже основним блоком систем виробничого селекторного зв’язку є
пристрій підсилення сигналу звукової частоти(ПЗЧ).
Проводячи огляд пристроїв підсилення сигналу звукової частоти, слід
зауважити, що і снує дуже багато варіантів побудови ПЗЧ. Можна сказати,
що пристрої кожного виробника мають свої специфічні схемотехнічні
особливості. Відслідкуємо основні тенденції побудови ПЗЧ і приведемо
типові приклади схемотехнічного вирішення поставленої задачі.
Блок
У загальному випадку структурна схема типовогоо пПеЗраЧти мвнаиєх вигляд:
регулювань

ФВЧ

БП КК

ФНЧ

БЖ

Рисунок 1.1 - Структурна схема типового підсилювача звукової частоти

Арк.
СКРТ88.020050.248 ПЗ
Зм. Арк № докум Підп. Дата 9

Інв. № ориг. Підп. і дата Взам. інв.№ інв. № дубл. Підп. і дата

В цій даній роботі приведено переважно типові принципові схеми
кінцевих каскадів підсилювачів звукової частоти, та їх структурні схеми, так
як решта структурних одиниць підсилювачів звукової частоти (фільтри,
попередні підсилювачі мають, як правило, однакові схемотехнічні рішення і
відрізняються лише використаною елементною базою).
На рисунку 1.2 приведено структурну схему високоякісного
підсилювача звукової частоти AU-725 фірми Technics [8]. Цей підсилювач
забезпечує такі параметри:
 Відношення сигнал/шум в стерео режимі – 60 Дб;
 Нерівномірність АЧХ наскрізного тракту - ± 2 Дб;
 Коефіцієнт гармонік в стерео режимі - <1 %;
 Вихідна потужність при RН=4 Ом – 70 Вт.

Блок
оперативн
БУ ПП1 ПП2
их регулю-
вань

Еквалай-
БЖ Фільтр КП
зер

Рисунок 1.2 - Структурна схема підсилювача AU-725
На рисунку 1.3 приведено принципову схему кінцевого каскаду цього
підсилювача. Він виконаний за симетричною структурою. Даний підсилювач
забезпечує вихідну потужність не менше 70 Вт при номінальному
навантаженні 4 Ом. Таке схемотехнічне рішення дозволило отримати дуже
гарні перехідні характеристики і широку смугу пропускання.
Каскад підсилення напруги має вигляд каскодного підсилювача в
Арк.
СКРТ88.020050.248 ПЗ
Зм. Арк № докум Підп. Дата 10

Інв. № ориг. Підп. і дата Взам. інв.№ інв. № дубл. Підп. і дата

симетричному виконанні. Він доповнений вхідним повторювачем на
польових транзисторах, що знижує вимоги до ланцюгів зміщення вхідного
каскаду. Температурна стабілізація роботи каскаду забезпечується спільною
роботою діодів VD3-VD6 і VD8-VD11.
+30В
R10
VD1
51 R14
GND
6.8к
VD8 VD10
U2 R15
56
C1
6.8мкФ
R1
10к
R4
100к
L1 400 мкГн
R2
47к
R12 GND
1к
R3
10к
R5
300
U1
R18
56
VD9 VD11
R19
GND
R13 6.8к
VD2
51 -30В

Рисунок 1.3 - Принципова схема каскаду підсилювача AU-725

Фазово-частотну корекцію в підсилювачі здійснює гілка місцевого
НВЗ - індуктивність L1, включена в еміттерний ланцюг вхідних транзисторів,
і резистор R12. Індуктивність у вхідному каскаді відіграє важливу роль для
Арк.
СКРТ88.020050.248 ПЗ
Зм. Арк № докум Підп. Дата 11

Інв. № ориг. Підп. і дата Взам. інв.№ інв. № дубл. Підп. і дата

2
1 3
VD6 VD5 VD4 VD3
R9 R8 R7 R6
1к VT2 20 20 VT1 1к
R11
GND
6.8к
VD7
VT4 VT3
R17 R16
VT6 75 75 VT5
R21 R20
VT8 1 1 VT7
VT10 VT9

подавлення інтермодуляційних спотворень при наявності в сигналі над
тональних та високочастотних складових. Характерними властивостями
даного підсилювача є дуже чисте відтворення ударних інструментів та
складних комбінованих звуків. Але така схема має один недолік – чутливість
котушки до магнітних наводок.
До недоліку підсилювача AU-725 можна відністи також деяку
функціональну незавершеність, відсутність у нього мікрофонного входу.
На рисунку 1.4 зображено принципову схему підсилювача MPA-201C
фірми Marshall [9].

Рисунок 1.4 - Принципова схема підсилювача MPA-201C

Даний підсилювач має класичну структурну схему. Його характерною
особливістю є схемотехнічне рішення кінцевого каскаду підсилювача.
Вихідний каскад підсилювача виконаний на чотирьох парах польових
транзисторів Hexfet фірми International Rectifier. Схема містить активні
генератори струму на транзисторах VT8, VT9, а також каскадний підсилювач
напруги на транзисторах VT6, VT7. Резисторний ланцюг R13, R15
Арк.
СКРТ88.020050.248 ПЗ
Зм. Арк № докум Підп. Дата 12

Інв. № ориг. Підп. і дата Взам. інв.№ інв. № дубл. Підп. і дата

призначений для терморегуляції роботи підсилювача. Попередні каскади
підсилювача виконані на ІМС. Підсилювач містить схему автоматичного
заглушення (MUTING), яка спрацьовує при перегріванні вихідних
транзисторів. При навантаженні 4 Ом підсилювач забезпечує постійну
синусоїдальну потужність 225 Вт, а пікову – 300 Вт у всьому звуковому
діапазоні частот при коефіцієнті гармонік не більше 0,1% і нерівномірності
АЧХ не більше 1 дБ. Даний підсилювач забезпечує професійну якість
відтворення в усьому звуковому діапазоні частот. Явним же недоліком
даного підсилювача є його масо габаритні показчики.
Забезпечити хороші масо габаритні показчики та дизайн підсилювача
можна, якщо в кінцевому каскаді, в якості підсилювача потужності
використати потужну інтегральну мікросхему. До таких підсилювачів можна
віднести підсилювач потужності UC-7002PA фірми Blaupunkt.
Цей підсилювач потужності може бути з однаковим успіхом
використаний як у стаціонарних, так і автомобільних звуковідтворюючих
пристроях. Основним компонентом даного підсилювача є мікросхема
TDA7294, розроблена фірмою SGS-THOMSON. Ця мікросхема має не лише
високу вихідну потужність (100 Вт) і високу надійність, а й забезпечує
небачену раніше для і інтегральних мікросхем якість відтворення звукового
потоку.
При розробці потужних підсилювачів на біполярних транзисторах та
ІМС часто виникає небезпека електричного пробою, що призводить до
виходу підсилювача з ладу. Для вирішення цих проблем на виході TDA7294
використані потужні польові транзистори. Висока лінійність і стабільність
вихідного каскаду досягнута завдяки диференційному підсилювачу (він
намагається вирівняти напруги на виході підсилювача в цілому з вихідною
напругою другого каскаду), а також ємності Міллера, яка в даному випадку
збільшує глибину місцевої ООС внутрішніх каскадів мікросхеми і знижує
коефіцієнт гармонік, що звичайно росте на ВЧ. Для підвищення коефіцієнту
Арк.
СКРТ88.020050.248 ПЗ
Зм. Арк № докум Підп. Дата 13

Інв. № ориг. Підп. і дата Взам. інв.№ інв. № дубл. Підп. і дата

використання напруги джерела живлення і максимізації вихідної потужності,
другий каскад отримує додаткову напругу по ланцюгу вольт добавки. На
двох диференційних підсилювачах виконані схеми захисту схеми від КЗ. Всі
виводи ІМС захищені від електростатичних розрядів. Крім того, мікросхема
містить температурні датчики, що динамічно контролюють температуру в
критичних областях кристала і при перевищенні 1450С автоматично
переводять ІМС в режим MUTE. Внутрішній стабілізатор забезпечує
подавлення пульсацій напруги живлення в середньому на 75 Дб. В типовій
схемі включення мікросхема дозволяє досягнути 70 Вт синусоїдальної
потужності на навантаженнях 8\6\4 Ом при напругах живлення відповідно
±35\31\27 В. Типова схема включення ІМС TDA7294 приведена на рисунку
1.5.

Рисунок 1.5 - Типова схема включення ІМС TDA7294

При обмежених напругах живлення і підвищених потребах до вихідної
потужності рекомендовано використовувати мостову схему включення,
приведену на рисунку 1.6.
Арк.
СКРТ88.020050.248 ПЗ
Зм. Арк № докум Підп. Дата 14

Інв. № ориг. Підп. і дата Взам. інв.№ інв. № дубл. Підп. і дата

Рисунок 1.6 - Мостове включення ІМС TDA7294
При такому включенні на 8-омному навантаженні досягається

потужність 150 Вт при напругах живлення ±25 В, а на 16-омній – 170 Вт при
напругах живлення ± 35 В. Вихідний каскад ІМС TDA7294 працює в режимі
класу АВ, тому при великій вихідній потужності на її корпусі також
розсіюється значна теплова потужність, тому для запобігання перегріву ІМС
необхідне використання радіатора.
Якщо постійна синусоїдальна потужність на навантаженні перевищує
60 Вт, розробники ІМС рекомендують для повного використання її
потенційних можливостей використати схему з комутуючим живленням.
З метою реалізації цього режиму живлення існують окремі виводи
напруг живлення малопотужної і потужної частин мікросхеми. Якщо вихідна
потужність менша встановленого порогу (близько 20 Вт), то живлення
вихідних каскадів ІМС здійснюється від джерела живлення ±20 В. Додаткові
елементи бездіяльні. При підвищенні потужності понад 20 Вт, вихідна
Арк.
СКРТ88.020050.248 ПЗ
Зм. Арк № докум Підп. Дата 15

Інв. № ориг. Підп. і дата Взам. інв.№ інв. № дубл. Підп. і дата

напруга підсилювача через ланцюги R7C16Z1 та R8C17Z2 починає
синхронно відчиняти потужні пари транзисторів Т3Т1, Т6Т2, які
забезпечують динамічне підвищення напруги живлення вихідного каскаду
майже до ±40 В. В результаті транзистори в значній мірі полегшують
тепловий режим роботи мікросхеми і підвищують його ККД. Схема з
комутуючим живленням приведена на рисунку 1.7.

Рисунок 1.7 - Схема включення TDA7294 з комутуючою напругою

Така схема включення використана в підсилювачах S-100CV фірми
Philips. Така схема включення вихідної ІМС має один недолік: вона
призводить до деякого зростання не лінійності підсилювача, але виникає
воно лише при потужності, близькій до порогової.
Проведемо також огляд подібних пристроїв блоків комутації сигналів.

1.1 Теоретичні данні
Аналоговий комутатор служить для перемикання електричних
сигналів, що безупинно змінюються. Якщо комутатор перебуває в стані
включено, його вихідна напруга повинна, по можливості, бути рівною
Арк.
СКРТ88.020050.248 ПЗ
Зм. Арк № докум Підп. Дата 16

Інв. № ориг. Підп. і дата Взам. інв.№ інв. № дубл. Підп. і дата

вхідній, якщо ж комутатор перебуває в стані виключено, вихідна напруга
повинна бути якнайближче до нуля.
1.1.1 Загальні відомості
Існують різні схемні рішення комутаторів, що задовольняють
зазначеним умовам. Їхній принцип дії показаний на рисунку 1.8 на прикладі
механічних перемикачів.

Рис. 1.8 - Схеми комутаторів.
На рисунку 1.8а представлений послідовний комутатор. Поки контакт
замкнутий, Uвих=Uвх. Коли контакт розмикається, вихідна напруга стає
рівною нулю. Все це справедливо, якщо джерело сигналу має нульовий
вихідний опір, і ємність навантаження дорівнює нулю. При значному
вихідному опорі джерела сигналу напруга Uвих ділиться між цим опором і
резистором R. Тому дану схему не слід застосовувати у випадку, якщо
джерелом сигналу є джерело струму, наприклад, фотодіод. При істотній
ємності навантаження під час розряду цієї ємності при розмиканні ключа S
вихідна напруга комутатора падає до нуля із затримкою.
У схемі паралельного комутатора (рисунок 1.8б) Uвих=Uвх при
замкнутому ключі, якщо вхідний опір навантаження комутатора нескінченно
великий. Якщо ж воно порівнянне з опором резистора R, то на резисторі буде
падати частина вихідної напруги джерела сигналу. При наявності ємнісного
навантаження вихідна напруга буде встановлюватися після розмикання
ключа відносно повільно.
Арк.
СКРТ88.020050.248 ПЗ
Зм. Арк № докум Підп. Дата 17

Інв. № ориг. Підп. і дата Взам. інв.№ інв. № дубл. Підп. і дата

Послідовно-паралельний комутатор, показаний на рисунку 1.8в, немає
недоліків двох попередніх схем. У будь-якому робочому стані він має
вихідний опір, близький до нуля.
1.1.2 Електронні комутатори
Різновидності аналогових комутаторів, що показані на рисунку 1.8,
можуть бути реалізовані на електронних елементах з керованим опором, що
має мале мінімальне й високе максимальне значення. Для цих цілей можуть
використовуватися діодні мости, біполярні й польові транзистори. Внаслідок
своєї неідеальності, вони вносять похибки в оброблювані сигнали.
Джерелами погрішностей електронних аналогових комутаторів є:
- ненульовий прохідний опір електронного ключа у включеному стані
й кінцева його величина у виключеному;
- залишкове спадання напруги на замкнутому ключі, тобто наявність
напруги на ключі при відсутності струму через нього;
- нелінійна залежність опору ключа від напруги (струму) на
інформаційному й керуючому входах;
- взаємодія керуючого й комутованого сигналів;
- обмежений динамічний діапазон (по амплітуді й за знаком) струмів,
що комутируються, і напруг.
Ключі на біполярних транзисторах, особливо на діодних мостах,
споживають значну потужність по ланцюгах керування й мають порівняно
велику залишкову напругу, що становить одиниці мілівольтів, а це вносить
помітну погрішність при комутації слабких сигналів (менше 100 мВ). Такі
ключі мають високу швидкодію (час перемикання діодних ключів, виконаних
на діодах Шоткі, досягає 1 нс) і використовуються для побудови
надшвидкісних комутаторів. Більш широке застосування знайшли
комутатори на польових транзисторах.

Арк.
СКРТ88.020050.248 ПЗ
Зм. Арк № докум Підп. Дата 18

Інв. № ориг. Підп. і дата Взам. інв.№ інв. № дубл. Підп. і дата

1.1.3 Комутатори на польових транзисторах
Як відомо, польовий транзистор в області малих напруг стік-джерело
поводиться як резистор, опір якого може змінюватися в багато разів при зміні
керуючої напруги затвор-джерело Uзи. На рисунку 1.9а зображена спрощена
схема послідовного комутатора на польовому транзисторі з керуючим p-n-
переходом.

Рисунок 1.9 - Послідовний комутатор на польовому транзисторі з
керуючим p-n-переходом.

Якщо в цій схемі керуючу напругу Uупр установити меншою, чим
мінімально можлива вхідна напруга, принаймні, на величину граничної
напруги транзистора, відповідно транзистор закриється, і вихідна напруга
стане рівною нулю. Для того щоб транзистор був відкритий, напругу затвор-
джерело Uздж варто підтримувати рівною нулю, забезпечуючи тим самим
мінімальний опір каналу. Якщо ж ця напруга стане більше нуля,
управляючий p-n-перехід відкриється, і вихід комутатора буде з'єднаним з
ланцюгом керування. Рівність Uздж нулю непросто реалізувати, тому що
потенціал джерела змінюється відповідно до зміни вхідного потенціалу.
Найбільш простий шлях подолання цих труднощів показаний на рисунку
1.9б.
Арк.
СКРТ88.020050.248 ПЗ
Зм. Арк № докум Підп. Дата 19

Інв. № ориг. Підп. і дата Взам. інв.№ інв. № дубл. Підп. і дата

Якщо напругу Uупр установити більшою, ніж максимально можлива
вхідна напруга комутатора, діод VD закриється, і напруга Uздж буде, як це й
потрібно, дорівнювати нулю.
При досить великій негативній керуючій напрузі діод буде відкритий,
а польовий транзистор закритий. У такому режимі роботи через резистор R1
тече струм від джерела вхідного сигналу в ланцюг керуючого сигналу. Це
не заважає нормальній роботі схеми, тому що вихідна напруга комутатора в
цьому режимі дорівнює нулю. Порушення нормального режиму роботи такої
схеми може відбутися лише у випадку, якщо ланцюг вхідного сигналу
містить роздільний конденсатор, який при закритому транзисторі комутатора
заряджається до негативного рівня керуючої напруги.
Проблеми подібного роду не виникають, якщо в якості ключв
використовувати польовий транзистор з ізольованим затвором (Мдн-
транзистор).
Його можна переводити у відкритий стан, подаючи керуючу напругу
більше, ніж максимальна вхідна позитивна напруга, причому й у такому
режимі роботи струм затвора дорівнює нулю. Таким чином, у цій схемі
комутатора відпадає необхідність у діоді й резисторі R1. Схема ключа на
Мдн-транзисторі наведена на рисунку 1.10а. Тут ключем є n-канальний Мдн-
транзистор збагаченого типу, що не проводить струм при Uздж. У цьому
стані опір каналу, як правило, досягає одиниць або навіть десятків ГОм, і
сигнал не проходить через ключ. Подача на затвор значної позитивної
напруги щодо джерела приводить канал у провідний стан з опором від 20 до
200 Ом, типовим для транзисторів, що використовуються як аналогові ключі.
Наведена на рисунку 1,10а схема буде працювати при позитивних
вхідних сигналах, які, принаймні, на 5 В менше, ніж Uупр.
При більше високому рівні сигналу напруга затвор-джерело буде
недостатньою, щоб утримати транзистор у відкритому стані (опір каналу у
відкритому стані Rо почне рости); негативні вхідні сигнали спричинять
Арк.
СКРТ88.020050.248 ПЗ
Зм. Арк № докум Підп. Дата 20

Інв. № ориг. Підп. і дата Взам. інв.№ інв. № дубл. Підп. і дата

включення транзистора при заземленому затворі. Тому, якщо треба
перемикати сигнали обох полярностей (наприклад, у діапазоні від 10 до +10
В), то можна використовувати таку ж схему, з'єднавши підкладку із
джерелом 15 В и подаючи на затвор напругу +15 В (включена) або 15 В
(виключено).

Рисунок 1.10 - Послідовні комутатори на Мдн-транзисторах.

При більше високому рівні сигналу напруга затвор-джерело буде
недостатньою, щоб утримати транзистор у відкритому стані (опір каналу у
відкритому стані Rо почне рости); негативні вхідні сигнали спричинять
включення транзистора при заземленому затворі. Тому, якщо треба
перемикати сигнали обох полярностей (наприклад, у діапазоні від 10 до +10
В), то можна використовувати таку ж схему, з'єднавши підкладку із
джерелом 15 В и подаючи на затвор напругу +15 В (включена) або 15 В
(виключено).
Кращими характеристиками володіють ключі на комплементарних
Мдн-транзисторах (Кмдн-ключі), показані на рисунку 1.10б. Тут на
підкладку транзистора VT1 подається позитивна живляча напруга +Uпит, а
на підкладку транзистора VT2 негативна живляча напруга Uпит. При
високому рівні керуючого сигналу напруга на затворі n-канального
транзистора VT2 практично дорівнює +Uпит. У такому випадку транзистор
Арк.
СКРТ88.020050.248 ПЗ
Зм. Арк № докум Підп. Дата 21

Інв. № ориг. Підп. і дата Взам. інв.№ інв. № дубл. Підп. і дата

VT2 проводить сигнали з рівнями від Uпит до +Uпит без декількох вольтів
(при більше високих рівнях сигналу Rо починає катастрофічно рости). У цей
час напруга на затворі VT1 практично дорівнює Uпит. Транзистор VT1
пропускає сигнали з рівнями від +Uпит до значення, на трохи вольт вище
Uпит. Таким чином, всі сигнали в діапазоні від +Uпит до Uпит проходять
через двохполюсник з малим опором (рисунок 1.11).

Рисунок 1.11 - Залежність опорів каналів транзисторів Кмдн-ключа
від Uвх.

При перемиканні керуючого сигналу на низький рівень, напругу на
затворі n-канального транзистора VТ2 встановлюється близькою до Uж, а
напруга на затворі p-канального транзистора VТ1 встановлюється близкою
до +Uж. Тоді при Uж<Uвх<+Uж обидва транзистора замкнені, і ланцюг
комутатора розімкнутий. У результаті виходить аналоговий перемикач для
сигналів у діапазоні від низької до високої напруги живлення ключа. Ця
схема працює у двох напрямках: будь-який її затискач може служити
вхідним.
Вона є основою практично для всіх ІМС аналогових комутаторів, що
випускаються в цей час.
1.1.4 Аналогові мультиплексори
Гарним додатком ключів на польових транзисторах є мультиплек-
сорні схеми, які дозволяють вибрати один з декількох входів за вказівкою
Арк.
СКРТ88.020050.248 ПЗ
Зм. Арк № докум Підп. Дата 22

Інв. № ориг. Підп. і дата Взам. інв.№ інв. № дубл. Підп. і дата

керуючого цифрового сигналу. Такі пристрої входять до складу систем збору
даних мікропроцесорних регуляторів промислових і транспортних об'єктів.
Аналоговий сигнал з обраного входу буде прямо проходити на вихід.
На рисунку 1.12 як приклад показана функціональна схема
аналогового мультиплексора із чотирьох напрямків в один.

Рисунок 1.12 - Схема аналогового мультиплексора й його умовне
позначення.
Кожний із ключів від S0 до S3 являє собою аналоговий Кмдн-ключ.
Дешифратор декодує адреса, представлені у двійковому коді, і включає
тільки адресований ключ, блокуючи інші. Вхід дозволу Е необхідний для
нарощування числа джерел сигналів, що комутируються; якщо на цей вхід
надходить сигнал низького рівня, те незалежно від стану адресних входів всі
ключі мультиплексора розімкнуті. Тому що аналогові ключі є
двонаправленими пристроями, аналоговий мультиплексор є одночасно й
демультиплексором, тобто сигнал може бути поданий на вхід
мультиплексора й знятий із вибраного виходу.
Існують також готові аналогічні системи виробничого селекторного
зв’язку.
Так компанія OOO "СИЭСТЕЛ" розробила спеціальні системи для
зв'язку й передачі даних у складних умовах вибухонебезпечних середовищ.
Арк.
СКРТ88.020050.248 ПЗ
Зм. Арк № докум Підп. Дата 23

Інв. № ориг. Підп. і дата Взам. інв.№ інв. № дубл. Підп. і дата

Система виробничого селекторного зв’язку включає в себе наступні
складові компоненти.
Підсилювач трансляційний ПТ – виконує функції посилення
сигналів від переговірних пристроїв, установлених на постах гучномовного
зв'язку, мікрофона диспетчера й трансляції сигналів для гучномовного
оповіщення території робочої площі по фідеру оповіщення через
іскрозахисний бар'єр. Як трансляційний підсилювач може бути використаний
стандартний підсилювач потужності з номінальною вихідною напругою 120
В (В-100, РОЗУМ-100) оснащений лінійним і мікрофонним входом. Для
забезпечення можливості роботи в системі гучномовного зв'язку й
оповіщення диспетчера, до підсилювача підключається мікрофон і
контрольний гучномовець.
Бар'єр іскрозахисний БІЗ – бар'єр іскрозахисний забезпечує подачу
електроживлення на комплект переговірного пристрою й комутацію лінії від
поста гучномовного зв'язку на вхід трансляційного підсилювача. Бар'єр
забезпечує лінії до переговірних пристроїв відповідним вимогам "
іскрозахисний електричний ланцюг рівня вибухозахисту ib" і розміщається
поза вибухонебезпечними зонами.
Переговірний пристрій ПП – установлюється на пості гучномовного
зв'язку. Переговірний пристрій містить вбудований мікрофон зі схемою
попереднього підсилювача й клавішу включення режиму передачі.
Бар'єр іскрозахисний ГРВ2 – бар'єр забезпечує іскробезпечну лінію
до гучномовця відповідним вимогам "іскробезпечний електричний ланцюг
рівня вибухозахисту ia" і розміщується поза вибухонебезпечними зонами.
Залежно від класу вибухонебезпечної зони, згідно з "Правилами пристроїв
електроустановок" використовуються бар'єри ГРВ2.01.000 для зон В-І, В-ІІ
або ГРВ2.01.01-01 для зон В-Іа, В-Іб, В-Іг, В-ііа.
Гучномовець іскробезпечний – забезпечує трансляцію сигналів від
трансляційного підсилювача. Залежно від категорії вибухонебезпечних
Арк.
СКРТ88.020050.248 ПЗ
Зм. Арк № докум Підп. Дата 24

Інв. № ориг. Підп. і дата Взам. інв.№ інв. № дубл. Підп. і дата

сумішей утворених на вибухонебезпечних об’єктах використовуються
гучномовці 3ГР51 для сумішей категорії IIC й 10ГР-Д4.01У для сумішей
категорії IIB.
Функціональні можливості:
гучномовне оповіщення території робочої площі з робочого місця
диспетчера;
гучномовний зв'язок між постами гучномовного зв'язку й диспетчером
у режимі трансляції через всі гучномовці системи.
Технічні характеристики:
БІЗ:
кількість абонентів: 4/8/12/16/20
електроживлення: 220 В
напруга в лінії: 24 В
опір шлейфа до ПУ : до 200 Ом
максимальна дальність зв'язку: до 2 км
виконання: 1ExibIIB / IP20 / УХЛ 4.2
габаритні розміри, мм: :149х430х275
вага,кг: 9
умови експлуатації: 1С ~ + 40С
ПП:
електроживлення: дистанційне від БІЗ
виконання: 1ExibIIBТ5 / IP54 / УХЛ2
габаритні розміри, мм: 260х102х60
вага, кг: 1
умови експлуатації: - 40С ~ + 40С
ГРВ2:
виконання: 2ExeiaIIBT3 для ГРВ2.01. 000 / 2ExeiaIICT3 для ГРВ2.01.
01-01 / IP54 / УХЛ 2
габаритні розміри, мм: 159х125х90
Арк.
СКРТ88.020050.248 ПЗ
Зм. Арк № докум Підп. Дата 25

Інв. № ориг. Підп. і дата Взам. інв.№ інв. № дубл. Підп. і дата

Вага, кг: 2
умови експлуатації: - 40С ~ + 40С
10ГР-Д4.01В
номінальна потужність: 5 Вт
шумова потужність: 3 Вт
номінальна напруга: 120 В (разом із ГРВ2)
рівень звукового тиску : не менш 107 дБ (на відстані 0,5м)
виконання : ExibIIBТ5 / IP54 / УХЛ2
габаритні розміри, мм: 220х250х210
3ГР51:
номінальна потужність: 5 Вт
шумова потужність: 3 Вт
номінальна напруга: 120 В (разом із ГРВ2)
рівень звукового тиску: не менш 105 дБ (на відстані 0,5м)
виконання : ExibIIСТ5 / IP54 / УХЛ 2
габаритні розміри, мм: 192х165х211
Лінія зв'язку між трансляційним підсилювачем й іскрозахисним
бар'єром ГРВ2 є іскронебезпечною, повинна відповідати вимогам
іскробезпеки й виконується відповідно до вимог ПУЭ до електричних і
кабельних ліній. Характеристики лінії повинні відповідати наступним
умовам: опір шлейфа - не більше 200 Ом; ємність лінії - не більше 0,15 мкф;
індуктивність лінії - не більше 0,1 мгн; діаметр оболонки - 12 мм. Як
можливий варіант може використатися кабель типу КВВГ 2 х 1,5.
Лінія зв'язку між іскрозахисним бар'єром ГРВ2 гучномовцем 10ГР-
Д4.01У є іскробезпечною і виконується однопарним кабелем з перетином
жив 0,5 - 0,64 мм2 , діаметром оболонки 7-8 мм, довжиною не більше 50 м.
Як можливий варіант може використатися кабель типу Тппшт 1 х 2 х 0,64,
або Ташс (Ксшс) 1 х 2 х 0,6.
Арк.
СКРТ88.020050.248 ПЗ
Зм. Арк № докум Підп. Дата 26

Інв. № ориг. Підп. і дата Взам. інв.№ інв. № дубл. Підп. і дата

Лінія зв'язку між іскрозахисним бар'єром БІ3 і переговірним
пристроєм є іскробезпечною і виконується однопарним кабелем з перетином
жив 0,5 - 0,64 мм2 , діаметром оболонки 7-8 мм, довжиною не більше 2000 м.
Характеристики кабелю повинні відповідати наступним умовам: опір жив -
52 - 100 Ом/км; ємність не більше - 0,06 мкф/км; індуктивність не більше - 0,
6 мгн/км. Як можливий варіант може використатися кабель типу Тппшт 1 х 2
х 0,64, або Ташс (Ксшс) 1 х 2 х 0,6.
Схема структурна Комплексу зображена на рисунку 1.13:

Рисунок 1.13 Схема структурна системи виробничого селекторного
зв’язку OOO "СИЭСТЕЛ"

Арк.
СКРТ88.020050.248 ПЗ
Зм. Арк № докум Підп. Дата 27

Інв. № ориг. Підп. і дата Взам. інв.№ інв. № дубл. Підп. і дата

2 ОБГРУНТУВАННЯ ТЕХНІЧНОГО ЗАВДАННЯ

В даній дипломній роботі необхідно розробити пристрій для
селекторного зв’язку на підприємстві з наступними параметрами:
- тип вхідного сигналу – стерео;
- кількість вхідних сигналів – 4;
- напруга вхідного сигналу - UВХ = 0.7 В
- частотний діапазон вхідного сигналу – f=(20Гц ...... 20000Гц);
- напруга мікрофонного входу – UВХ = 0.0025 В;
- частотний діапазон мікрофонного входу f=(20Гц ...... 20000Гц);
- вихідна потужність – 4х70 Вт при навантаженні 4 Ом;
- індикація вхідного каналу та рівня звукового сигналу:
- п'ятисмуговий параметричний еквалайзер;
- використання сучасної елементної бази;
- мережева напруга живлення 210 - 250В з чистотою 50Гц;
- внутрішня напруга живлення +15В, +12В.

Арк.
СКРТ88.020050.248 ПЗ
Зм. Арк № докум Підп. Дата 28

Інв. № ориг. Підп. і дата Взам. інв.№ інв. № дубл. Підп. і дата

3 РОЗРОБКА СТРУКТУРНОЇ СХЕМИ

На основі проведеного огляду подібних пристроїв розроблена
структурна схема системи виробничого селекторного зв’язку.
Для реалізації вимог закладених в ТЗ структурна схема системи
виробничого селекторного зв’язку повинна містити комутатор вхідних
сигналів, мікрофонний підсилювач, суматор стерео сигналу, суматор,
попередній підсилювач,блок індикації рівня сигналу, блок індикації вхідного
каналу, комутатор ліній,підсилювач потужності ліній, блок живлення.
Враховуючи вищевикладені вимоги структурну схему системи
виробничого селекторного зв’язку можливо представити у вигляді,
наведеному на рисунку 3.1.
При розробці проекту ставилася задача розробки системи
виробничого селекторного зв’язку, яка би могла працювати з чотирма
різними типами вхідного звукового сигналу на чотири різні лінії. Також вона
повинна працювати з мікрофоном.
Для узгодження вище зазначених пристроїв з підсилювачем низької
частоти використаний комутатор входів. Цей блок автоматично комутує
потрібний вхід і узгоджує опір пристрою з опором власне підсилювача. Слід
зазначити, що підсилювач одночасно працює лише з одним з входів.
Розроблений в даному проекті пристрій також має мікрофонний вхід і
здатний працювати безпосередньо з мікрофоном. Щоправда рівень вихідного
сигналу з мікрофона не є достатнім для роботи наступних каскадів
підсилювача. Тому в проектованому пристрої передбачений малошумлячий
блок мікрофонного підсилювача, який має регульований коефіцієнт
підсилення.

Арк.
СКРТ88.020050.248 ПЗ
Зм. Арк № докум Підп. Дата 29

Інв. № ориг. Підп. і дата Взам. інв.№ інв. № дубл. Підп. і дата

Арк.
СКРТ88.020050.248 ПЗ
Зм. Арк № докум Підп. Дата 30

Інв. № ориг. Підп. і дата Взам. інв.№ інв. № дубл. Підп. і дата

Блок індикації
КАНАЛ1 вхідного каналу
КАНАЛ2 Комутатор Суматор
вхідних
КАНАЛ3 стереосигналу
сигналів Комутатор
КАНАЛ4 1 лінії Підсилювач
потужності
1 лінії
Мікрофон Мікрофонний КомутаторСуматор 2 лінії
підсилювач Підсилювач
потужності
2 лінії
Комутатор
Попередній 3 лінії Підсилювач
підсилювач потужності
3 лінії
Комутатор
4 лінії Підсилювач
потужності
Блок індикації +12В 4 лінії
220В Блокрівня сигналу живлення +15В

Рисунок 3.1- Структурна схема пристрою для селекторного зв’язку на підприємстві

Комутатор входів підсилювача являє собою електронний перемикач,
що здатний комутувати чотири стереовходи на один стереовихід.
Блок індикації вхідного каналу показує який канал в даний момент
включений.
Після комутатора вхідних сигналів знаходиться суматор стерео
сигналу, який забезпечує змішування двох каналів стерео сигналу в один для
подальшого підсилення.
Сигнал з мікрофону надходить на мікрофонний підсилювач, задача
якого підняти амплітуду вхідного сигналу.
Далі сигнали з мікрофону і сигнал з суматора стерео сигналів
потрапляють на суматор, де змішуються (при наявності і сигналу з одного з
каналів і сигналу з мікрофонного підсилювача).
Змішаний в блоці суматора сигнал через малу амплітуду неможливо
одразу подати на кінцеві підсилювачі потужності, тому він потребує
додаткового підсилення. Ця функція покладена на попередній підсилювач.
Основна вимога до каскаду попереднього підсилювача – малий рівень
власних шумів.
Блок індикації призначений для інформування користувача про рівень
звукового сигналу.
Комутатор ліній перемикає додатково підсилений сигнал на
необхідну лінію.
Підсилювач потужності підсилює звуковий сигнал до необхідного
рівня за потужністю..
Блок живлення забезпечує необхідні напруги для роботи пристрою.
Рекомендовано використання імпульсного блока живлення, як більш
економічного.

Арк.
СКРТ88.020050.248 ПЗ
Зм. Арк № докум Підп. Дата 31

Інв. № ориг. Підп. і дата Взам. інв.№ інв. № дубл. Підп. і дата

4 РОЗРОБКА ПРИНЦИПОВОЇ ЕЛЕКТРИЧНОЇ СХЕМИ

Схема електрична принципова пристрою селекторного зв’язку на
підприємстві зображена на рисунку 4.1.
Як основу комутатора входів підсилювача була обрана мікросхема
TDA1029. Ця мікросхема являє собою електронний перемикач здатний
комутирувати чотири стереовходи на один стереовихід.
До відмінних рис мікросхеми можна віднести її відмінні
характеристики – широкий діапазон живлячих напруг, “безшумне”
переключення, низький рівень перекручувань і шумів, високі припустимі
рівні вхідних сигналів, велику розв'язку між каналами. При цьому
мікросхема широко поширена і має вітчизняний аналог – К174КП1. Все це й
обумовлює її невисоку вартість. Використання електронної комутації
дозволяє знизити рівень паразитних наведень на вхідні ланцюги, а при
подальшій модернізації перейти до дистанційного або мікропроцесорного
керування підсилювачем.
В проектованому пристрої передбачений малошумлячий блок
мікрофонного підсилювача, який має регульований коефіцієнт підсилення
побудований на мікросхемі DA1 140УД12.
Блок індикації вхідного каналу показує який канал в даний момент
включений, побудований на світло діодах HL1…HL4.
Після комутатора вхідних сигналів знаходиться суматор стерео
сигналу на мікросхемі DA5 140УД12, який забезпечує змішування двох
каналів стерео сигналу в один для подальшого підсилення.
Сигнал з мікрофону надходить на мікрофонний підсилювач, задача
якого підняти амплітуду вхідного сигналу.

Арк.
СКРТ88.020050.248 ПЗ
Зм. Арк № докум Підп. Дата 32

Інв. № ориг. Підп. і дата Взам. інв.№ інв. № дубл. Підп. і дата

3 1 3 1 3 1 3 1
2 2 2 2

Арк.
СКРТ88.020050.248 ПЗ
Зм. Арк № докум Підп. Дата 33

Інв. № ориг. Підп. і дата Взам. інв.№ інв. № дубл. Підп. і дата

18
Rec
GND
R12 R14 R15 R18 R19 R23 R25 R27 19
Gnd
R75 GND
33
C4
1 C30 5 SA1
HL22
R76
IN_KANAL1.1 01 15
X0 MX X +15VU
02
X1 КП1 C31 4 3 2 1
C9 03 09 C63
2 R4 X2 Y 20
IN_KANAL2.1 04 01 07 Out1.1
X3 IN+ OUT+
29 30 31 32 C51
C5 R67 22
C11 05 11 S1:1 02 1562Q 11 Out1.2
3 R5 Y0 A0 IN- OUT-
IN_KANAL3.1 06 12 1 3
Y1 A1 R59
07 13 2 04 08
C6 Y2 A2 MODE DIAG
C12 08
4 R6 Y3 R38 HL1 HL3
C67
IN_KANAL4.1 14 C47 16 14
Ucc +12V GND STAT Vref
10 16
C8 R GND
C13 DD1 C28 HL2 HL4 05 09
5 C1 + Vp1 +15VU
IN_KANAL1.2 10
GND R68 C55 Vp2
03
S1:2 HL18 C1 -
C14 R60 06 C71 C75
6 R7 4 6 PGND1
IN_KANAL2.2 R32 13 12
5 C2 + PGND2
15 17
C56 C2 - SGND2
C19 +15VU DA9
7 R8 R33 R43
IN_KANAL3.2
GND
R37
C10 C15 2
C20 R34
8 R9 1 3
IN_KANAL4.2
+12V R53 R77
2
C18 R51
02 06 1 3
IN - OUT
9 03 HL23
GND GND IN + R78
GND УД6 07 C46
U + +12V R48 R58 +15VU
01 04 02 06
10 BI U - GND IN - OUT
GND C24 05 03 C64
BI IN + R55 23
DA5 УД12 08 01 07 Out2.1
I IN+ OUT+
11 01 C52
GND R49 BI R69 24
05 07 S2:1 02 1562Q 11 Out2.2
BI U + +12V IN- OUT-
DA8 04 1 3
12 U - C44 R61
GND 2 04 08
MODE DIAG
C68
R21
GND C48 16 14
13 GND STAT Vref
GND R13 R31
GND 2 2
R11 R28 05 09
1 3 1 3 C1 + Vp1 +15VU
10
R70 C57 Vp2
03
C1 C17 C38 S2:2 HL19 C1 -
14 R3 R24 R39 R45 R62 06 C72 C76
MIKR 02 06 02 06 4 6 PGND1
IN - OUT IN - OUT 13 12
03 03 5 C2 + PGND2
IN + R17 IN + R36 15 17
+12V УД12 08 УД12 08 C2 - SGND2
I I +15VU
C58
DA10
01 01
BI R26 BI
05 07 05 07 GND
BI U + +12V BI U + +12V HL6
R1 R10 DA1 04 DA3 04
U - C16 U - C27
+12V
HL8
R79
GND
HL9
HL24
R2 HL13 R80
C2 C3
+15VU
R40
2 HL14 C65
R46 25
1 3 17 04 01 07 Out3.1
IN ПП1 OUT1 IN+ OUT+
05 HL10 C53
(A277D) OUT2 R71 26
15 +12V 06 S3:1 02 1562Q 11 Out3.2
GND OUT3 IN- OUT-
GND L2 07 HL15 1 3
R41 OUT4 R63
1 3 03 08 2 04 08
IN *STU OUT Umax OUT5 MODE DIAG
09 C69
7812 OUT6
2 C29 C32 C34 C37
HL11
R44 16 10 C49 16 14
GND Umin OUT7 GND STAT Vref
DA4 11
OUT8
12 HL16 05 09
OUT9 C1 + Vp1 +15VU
18 13 10
U + OUT10 R72 C59 Vp2
14 HL7 03
OUT11 S3:2 HL20 C1 -
01 15 R64 06 C73 C77
GND OUT12 4 6 PGND1
DA7 HL12 13 12
5 C2 + PGND2
GND 15 17
C2 - SGND2
HL17 +15VU
C60
DA11
GND
R81
VD6 L3
C36
+12V HL25
R82
C40 C43
+15VU
C66
T1 27
VD2 01 07 Out4.1
1 4 IN+ OUT+
C54
GND R73 28
R22 R35 S4:1 02 1562Q 11 Out4.2
IN- OUT-
2 7 1 3
C41 L4 R65
R29 R47 2 04 08
MODE DIAG
2 7 3 6 +15VU C70
R20 L SW D C25
3 C42 C50 16 14
X TOP VD4 VD7 GND STAT Vref
4 C45
S 224-250 8 5 1
5 1 VD3 05 09
F C 2 C1 + Vp1 +15VU
DA2 10
3 R74 C61 Vp2
C22 03
C33 S4:2 HL21 C1 -
GND R66 06 C74 C78
4 6 PGND1
13 12
5 C2 + PGND2
C23 R54 15 17
R30 C62 C2 - SGND2
R50 +15VU DA12
VD5 HL5 R56
4 1 GND
R42
C39 "PWR"
R52
3 2
R16 RT VD1
16
Vin L1 4 3 C35 1 DA6
3 4 C26 C
C21 R 3 R57
C7 FU2
(85-265) V
A
2 1 2
17 FU1 2 1
Vin

Рисунок 4.1 - Схема електрична принципова системи виробничого селекторного зв’язку

Далі сигнали з мікрофону і сигнал з суматора стерео сигналів
потрапляють на суматор, побудований на мікросхемі DA3 140УД12, де
змішуються (при наявності і сигналу з одного з каналів і сигналу з
мікрофонного підсилювача).
Змішаний в блоці суматора сигнал через малу амплітуду неможливо
одразу подати на кінцеві підсилювачі потужності, тому він потребує
додаткового підсилення. Ця функція покладена на попередній підсилювач,
побудований на мікросхемі DA8 140УД12. Основна вимога до каскаду
попереднього підсилювача – малий рівень власних шумів.
Блок індикації призначений для інформування користувача про рівень
звукового сигналу. Основою цього блоку є мікросхема DA7 A277D
(К1003ПП1).
Вона призначена для керування світлодіодною шкалою безперервного
або дискретного виду і являє собою найпростіший аналого-цифровий
перетворювач, що містить резисторний дільник напруги і набір компараторів
і комутаторів струму - по числу осередків індикації.
Комутатор ліній S1…S4 перемикає додатково підсилений сигнал на
необхідну лінію.
Для підсилювачів потужності DA9…DA12 було використано
мікросхему TDA1562Q.
Дана мікросхема є мостовим монофонічним підсилювачем сигналу з
максимальною вихідною потужністю потужністю до 70Вт на навантаженні 4
Ома і призначена для використання в автомобільній і побутовій
звуковідтворюючій апаратурі.
Конструктивно підсилювач виконаний в пластмасовому корпусі
DBS17P (рисунок 4.2) з жорсткими лудженими виводами. Задня сторона
корпуса виконана в вигляді металевої теплопровідної пластини, за
допомогою якою мікросхему кріплять до масивної металевої стінки
підсилювача попередньо змастивши її теплопровідною пастою.
Арк.
СКРТ88.020050.248 ПЗ
Зм. Арк № докум Підп. Дата 34

Інв. № ориг. Підп. і дата Взам. інв.№ інв. № дубл. Підп. і дата

При мінімальній кількості зовнішніх компонентів мікросхема
забезпечує можливість побудови підсилювача з великою вихідною
потужністю, що живиться від однополярного джерела живлення.
Підсилювач може знаходитися в одному з трьох режимів: “Включений”
(“On”), “Мовчання” (“Mute”), “Черговий режим” (“Standby”).
В робочому режимі “On” мікросхема підсилює вхідний сигнал і виділяє
в навантаження встановлену потужність, споживаючи при цьому відповідний
струм (до десятків ампер).
В режимі “Mute” сигнал не проходить на вихід підсилювача, але його
каскади залишаються включеними. Тому підсилювач здатний переключитися
в режим “On” практично миттєво.
В режимі “Standby” практично всі блоки підсилювача виявляються
знеструмленими, і споживають від джерела живлення дуже малий струм. Час
переключення в активний режим не перевищує 50мс. Переключення між
режимами реалізується подачею керуючої напруги на вхід вибору режиму
мікросхеми.
Підсилювач має дуже низький рівень власних шумів і малий коефіцієнт
гармонік. Спрощена функціональна схема підсилювача і типова схема його
включення приведені на рисунку 4.3.
Якщо вихідна потужність не перевищує 18 Вт, підсилювач працює в
режимі класу В. При подальшому підвищенні рівня вхідного сигналу
внутрішня напруга живлення підсилювача збільшується завдяки включенню
вузлів вольт добавки з зовнішніми оксидними конденсаторами великої
ємності, що підключаються до виводів 3, 5 і 13, 15, як показано на
функціональній схемі. Підсилювач переходить в режим класу Н а вихідна
потужність підвищується до 70 Вт. Якщо кристал мікросхеми нагрівається до
1200С, встроєний датчик температури переключає підсилювач в режим класу
В. Вихідна потужність при цьому не перевищує 20 Вт.
Арк.
СКРТ88.020050.248 ПЗ
Зм. Арк № докум Підп. Дата 35

Інв. № ориг. Підп. і дата Взам. інв.№ інв. № дубл. Підп. і дата

Якщо напруга живлення мікросхеми зменшиться до 7 В, підсилювач
автоматично переключиться в режим “Mute”. При наступному підвищенні
напруги живлення до 9 В підсилювач автоматично повертається в режим
“On”.
Мікросхема має також систему захисту від взаємного замикання
вихідних провідників і їх замикання на плюсовий провід живлення і
загальний провід.
Для задоволення потреб інтелектуального керування потужністю в
мікросхему влаштовані вузли діагностики і керування/індикації стану
підсилювача. Вузол діагностики інформує про аварійні ситуації в ланцюгах
навантаження і про перевантаження підсилювача. На виході підсилювача
з’являється сигнал, по рівню і характеру якого легко визначити, що
трапилося з навантаженням – її замикання на один з проводів живлення,
замикання виводів чи обрив. Цей сигнал можна після обробки подати на
відповідні входи підсилювача, що переведуть його в безпечний режим.
Вузол керування/живлення стану має тільки один зовнішній вихід –
16, який є і входом і виходом. Вхід дає можливість встановлення керування
станом підсилювача. Командний сигнал високого рівня переключає
підсилювач в режим класу Н (вольтдобавка включена) незалежно від
температури кристалу. При середньому рівні сигналу підсилювач переходить
в режим класу В незалежно від температури кристалу. Команда низького
рівня відразу переводить підсилювач в режим “Mute”. Без затримки
підсилювач переключається і навпаки, а зміна класів підсилення з В на Н
навпаки, проходить в момент переходу вхідного сигналу через “нуль”.
Основні технічні характеристики мікросхеми наведені у таблиці 4.1.
Блок живлення забезпечує необхідні напруги для роботи пристрою.
Рекомендовано використання імпульсного блока живлення, як більш
економічного. Використані елементи L1, T1, DA2, DA4.

Арк.
СКРТ88.020050.248 ПЗ
Зм. Арк № докум Підп. Дата 36

Інв. № ориг. Підп. і дата Взам. інв.№ інв. № дубл. Підп. і дата

Таблиця 4.1 Основні технічні характеристики мікросхеми TDA1562Q
Номінальна напруга живлення, В 14,4
Споживаємий при відключеному навантаженні струм
100...150
в режимах “On”,”Mute”, мА
Струм, що споживається у черговому режимі, мкА 1...50
Коефіцієнт підсилення по напрузі, дБ 25...27
Вихідна потужність в режимі класу Н не менше, Вт 70
Вхідний опір, кОм 300

Рисунок 4.2 - Корпус DBS17P
Арк.
СКРТ88.020050.248 ПЗ
Зм. Арк № докум Підп. Дата 37

Інв. № ориг. Підп. і дата Взам. інв.№ інв. № дубл. Підп. і дата

Арк.
СКРТ88.020050.248 ПЗ
Зм. Арк № докум Підп. Дата 38

Інв. № ориг. Підп. і дата Взам. інв.№ інв. № дубл. Підп. і дата

Рисунок 4.3 - Функціональна схема мікросхеми TDA 1562Q

5 РОЗРАХУНОК ТА АНАЛІЗ ОСНОВНИХ ЕЛЕМЕНТІВ
СХЕМ ОБ’ЄКТА ПРОЕКТУВАННЯ

В даному розділі проведемо розрахунок комутатора звукових сигналів
на мікросхемі К174КП1, розрахунок мікрофонного підсилювача, розрахунок
попереднього підсилювача напруги-суматора, розрахунок індикатора рівня
напруги, розрахунок підсилювача НЧ звукових сигналів та блоку живлення.
5.1 Комутатор звукових сигналів на мікросхемі К174КП1
R7 R8 R9 R10R11R12R13R14
GND
Вхід 1.1 C7
C16 Вихід 1.1
01 15
X0 MX X
02 5 SA1
X1 КП1 C17 Вихід 1.2
C8 03 09
Вхід 2.1 R1 X2 Y
04 4 3 2 1
X3
C1
C9 05 11
Вхід 3.1 R2 Y0 A0
06 12
Y1 A1
07 13
C2 Y2 A2
C10 08
Вхід 4.1 R3 Y3 R15 HL1 HL3
14
Ucc +12V
10 16
C3 R GND C15 R16
C11 DD1 HL2 HL4
Вхід 1.1 GND
C12
Вхід 2.2 R4
C4
C13
Вхід 3.3 R5
C5
C14
Вхід 4.4 R6
C6
GND

Рисунок 5.1 - Комутатор звукових сигналів на мікросхемі К174КП1.

Принципова схема комутатора приведена на рисунку 5.1. Комутатор
має п'ять стереовходів і один вихід. Сигнали, що подаються на перший вхід
(“IN_RADIO”) надходять безпосередньо на вхід мікросхеми що забезпечують
можливість використовувати її повний частотний діапазон, що перевищує 1
Мгц. Використовуємо його для подачі сигналів з радіоприймача.
Через занадто широку смугу пропуску мікросхеми на її вихід можуть
проходити паразитні високочастотні сигнали, наприклад наведення від
місцевих довгохвильових радіостанцій або залишки стереопіднесучих УКВ
приймачів. Ці сигнали можуть викликати інтерференційні свисти і
спотворення. Щоб виключити можливість виникнення таких спотворень
Арк.
СКРТ88.020050.248 ПЗ
Зм. Арк № докум Підп. Дата 39

Інв. № ориг. Підп. і дата Взам. інв.№ інв. № дубл. Підп. і дата

сигнали на інші входи подаються через RC фільтри нижніх частот (R1-R6;
C9-C14).
Входи “IN_LINE1” і “IN_LINE2” рівноцінні, і можуть
використовуватися для будь-яких джерел сигналів.
Вхід “IN_CD” багатофункціональний: можна використовувати як вхід
та як вихід.
Перемикач SA1 може бути будь-якого типу і встановлюється на
передній панелі підсилювача. Індикатори одиничні VD1-VD4 так само
встановлюються на передній панелі підсилювача і служать для індикації
включеного каналу.
Технічні характеристики комутатора:
Напруга/струм споживання 6...23 В/3,5 мА
Смуга частот (із С9...С14) 20 Гц - >1 МГц
Коефіцієнт передачі 1
Вхідний опір >100 кОм
Вихідний опір <400 Ом
Напруга власних шумів 5 мкв
Номінальна вхідна напруга 0,5...1В
Максимальна вхідна напруга 5 В
Коефіцієнт гармонік <0,03 %
Перехідне загасання між входами >75 дБ

Використовуємо стандартну схему ввімкнення комутатора звукових
сигналів. Значення елементів в стандартному ввімкненні наступні:
R1…R6=5,6 кОм, R7…R14=470 кОм, R15=100 Ом, R16=2 кОм, С1...С6=39
пФ, С7...С14=0,22 мкФ, С15=100 мкФ, С16=С17=10 мкФ.
Вибираємо резистори потужністю 0.125 Вт.

Арк.
СКРТ88.020050.248 ПЗ
Зм. Арк № докум Підп. Дата 40

Інв. № ориг. Підп. і дата Взам. інв.№ інв. № дубл. Підп. і дата

5.2 Розрахунок мікрофонного підсилювача

Для попереднього підсилення сигналу звука з мікрофону застосуємо
диференційний підсилювач на операційному підсилювачі 140УД12 що має
наступні характеристики:
- Напруга живлення, В – від  1.5 до  18
- Коефіцієнт послаблення синфазних вхідних сигналів, дБ,
не менше 70
- Частота зрізу, Мгц, не менше:
при Іділ=1.5 мкА, Rн75 кОм – 0.01
при Іділ=15 мкА, Rн5 кОм – 0.1
Схема мікрофонного підсилювача напруги зображена на рисунку 5.2.

R4
2
R3
1 3
Вхід
C1
від мікрофону R1 Вихід
02 06
IN - OUT
03
IN + R5
УД12 08
I
01
BI
05 07
BI U + +12V
DA1 04
U - C2
R2
GND
+6V

Рисунок 5.2 - Мікрофонний підсилювач напруги

Коефіцієнт підсилення операційного підсилювача в інвертуючому
ввімкненні рівний:
Арк.
СКРТ88.020050.248 ПЗ
Зм. Арк № докум Підп. Дата 41

Інв. № ориг. Підп. і дата Взам. інв.№ інв. № дубл. Підп. і дата

3 4дин
R  R
K  , (5.1)
під
R1

де
дин
R4 - опір резистора R4 при деякому установленому положенню
регулятора.
Резистор R4 вибираємо рівним R3
R4  R3  200 кОм
Мінімальний коефіцієнт підсилення буде рівним:
min R3
K  , (5.2)
під R1
Максимальний коефіцієнт підсилення:
max R3 R4
K  , (5.3)
під R1
Коефіцієнт підсилення при середньому положенні регулятора (при
4дин
R  R4 2 100кОм ) визначимо з умови що підсилювач повинен
давати на виході 0.2 В при вхідній напрузі 2,5 мВ. Тобто коефіцієнт
підсилення при середньому положенні регулятора повинен становити:
max 0.2
K   80
під 0.0025
З формули (5.1) знайдемо опір резистора R1:
200000 100000
R1   3.75 кОм
80
Вибираємо R1=3.9 кОм, що задовольняє для стабільної роботи
операційного підсилювача на мікросхемі 140УД12 (R1min =1.5 кОм).
Знайдемо діапазон регулювання коефіцієнта підсилення. Для цього
знайдемо максимальний і мінімальний коефіцієнти підсилення за формулами
(5.2) і (5.3) відповідно:
Арк.
СКРТ88.020050.248 ПЗ
Зм. Арк № докум Підп. Дата 42

Інв. № ориг. Підп. і дата Взам. інв.№ інв. № дубл. Підп. і дата

min 200000
K   51
під 3900
max 200000  200000
K   100 ,
під 3900
тобто в даному підсилювачі є можливість регулювати коефіцієнт
25%
підсилення в межах 80
63% .
Опір резистора R5 вибираємо, виходячи з технічних характеристик
мікросхеми 140УД12, рівним 300 кОм.
Вибираємо резистори потужністю 0.125 Вт.

5.3 Розрахунок попереднього підсилювача напруги – суматора

Для попереднього підсилення та сумування сигналу звука з мікрофону
та з комутатора звукових сигналів застосуємо підсилювач на операційному
підсилювачі 140УД12.
Схема попереднього підсилювача напруги – суматора зображена на
рисунку 5.3.
R5
2
Вхід 1 R1 R4
1 3
Вхід 2 R2 Вихід
02 06
IN - OUT
03
IN + R6
УД12 08
I
01
BI
05 07
BI U + +12V
DA1 04
U - C1
R3
GND
+6V

Рисунок 5.3 - Підсилювач напруги

Арк.
СКРТ88.020050.248 ПЗ
Зм. Арк № докум Підп. Дата 43

Інв. № ориг. Підп. і дата Взам. інв.№ інв. № дубл. Підп. і дата

Коефіцієнт підсилення операційного підсилювача в інвертуючому
ввімкненні по входу 1 рівний:
дин
R4  R5
K 
під 1 , (5.4)
R
де
5дин
R - опір резистора R5 при деякому установленому положенню
регулятора.
Резистор R5 вибираємо рівним 10кОм, резистор R4=5кОм
Мінімальний коефіцієнт підсилення буде рівним:
min R4
K 
під 1 , (5.5)
R
Максимальний коефіцієнт підсилення:
max R4  R5
K 
під 1 , (5.6)
R
Коефіцієнт підсилення при середньому положенні регулятора (при
5дин
R  R5 2  5кОм ) визначимо з умови що підсилювач повинен давати
на виході 1 В при вхідній напрузі 0.7 В. Тобто коефіцієнт підсилення при
середньому положенні регулятора повинен становити:
max 1
K   1.4
під 0.7
З формули (5.4) знайдемо опір резистора R1:
5000  5000
R1   7100 Ом
1.4
Вибираємо R1=7.5 кОм.
Знайдемо діапазон регулювання коефіцієнта підсилення. Для цього
знайдемо максимальний і мінімальний коефіцієнти підсилення за формулами
(5.5) і (5.6) відповідно:
Арк.
СКРТ88.020050.248 ПЗ
Зм. Арк № докум Підп. Дата 44

Інв. № ориг. Підп. і дата Взам. інв.№ інв. № дубл. Підп. і дата

min 5000
K   0.66
під 7500
max 5000 10000
K   2
під 7500 ,
тобто в даному підсилювачі є можливість регулювати коефіцієнт
42%
підсилення в межах 1.4
58% .
Опір резистора R6 вибираємо, виходячи з технічних характеристик
мікросхеми 140УД12, рівним 300 кОм.
Розрахунок резистора R2 проводять аналогічно попередньому
розрахунку.
Коефіцієнт підсилення операційного підсилювача в інвертуючому
ввімкненні по входу 1 рівний:
R4 дин
 R5
K 
під 2 , (5.7)
R
де
дин
R5 - опір резистора R5 при деякому установленому положенню
регулятора.
Так як було вибрано резистор R5 рівним 10кОм, резистор R4=5кОм,
то мінімальний коефіцієнт підсилення буде рівним:
min R4
K 
під 2 , (5.8)
R
Максимальний коефіцієнт підсилення:
max R4 R5
K 
під 2 , (5.9)
R
Коефіцієнт підсилення при середньому положенні регулятора (при
5дин
R  R5 2  5кОм ) визначимо з умови що підсилювач повинен давати
на виході 1 В при вхідній напрузі 0.2 В. Тобто коефіцієнт підсилення при
середньому положенні регулятора повинен становити:
Арк.
СКРТ88.020050.248 ПЗ
Зм. Арк № докум Підп. Дата 45

Інв. № ориг. Підп. і дата Взам. інв.№ інв. № дубл. Підп. і дата

max 1
K   5
під 0.2

З формули (5.7) знайдемо опір резистора R2:
5000  5000
R2   2000 Ом
5
Вибираємо R2=2 кОм.
Знайдемо діапазон регулювання коефіцієнта підсилення. Для цього
знайдемо максимальний і мінімальний коефіцієнти підсилення за формулами
(5.8) і (5.9) відповідно:
min 5000
K   2.5
під 2000
max 5000 10000
K   7.5 ,
під 2000
тобто в даному підсилювачі є можливість регулювати коефіцієнт
50%
підсилення в межах 5
50%
Вибираємо резистори потужністю 0.125 Вт.

5.4 Розрахунок індикатора рівня напруги

Типова схема включення індикатора рівня напруги на мікросхемі
A277D (К1003ПП1) приведена на рисунку 5.4.
За допомогою резисторів R1, R2 установлюється верхня (Umax)
границя напруги, що індукується. Нижня границя виміру Umin=0 Вольт.

Арк.
СКРТ88.020050.248 ПЗ
Зм. Арк № докум Підп. Дата 46

Інв. № ориг. Підп. і дата Взам. інв.№ інв. № дубл. Підп. і дата

+12V
Вхід HL1
17 04 HL5
IN ПП1 OUT1
05 HL9
(A277D) OUT2
06 HL2
OUT3
07 HL6
R1 OUT4
03 08 HL10
+12V Umax OUT5
09 HL3
OUT6
16 10 HL7
R2 Umin OUT7
11 HL11
OUT8
12 HL4
OUT9
18 13 HL8
U + OUT10
14 HL12
OUT11
01 15
GND GND OUT12
DA1

Рисунок 5.4 - Схема включення мікросхеми A277D.

Розрахунок опорів цих резисторів здійснюється по нижчеподаних
формулах:
Umin=0V;
Струм споживання Iт=0,1мА;
R1:R2=Umax:(Ucc-Umax); (5.10)
Iт=Ucc/(R1+R2). (5.11)
Вибираємо Ucc=12В, Umax=1,2 В тоді вирішивши систему з рівнянь
(5.10), (5.11) отримуємо наступні значення опорів резисторів: R1=37 кОм,
R2=80 кОм.
Вибираємо R1=39 кОм, R2=82 кОм потужністю 0.125 Вт.

5.5 Підсилювач НЧ звукових сигналів на мікросхемі TDA1562Q

Типова схема включення підсилювача НЧ звукових сигналів на
мікросхемі TDA1562Q приведена на рисунку 5.5.

Арк.
СКРТ88.020050.248 ПЗ
Зм. Арк № докум Підп. Дата 47

Інв. № ориг. Підп. і дата Взам. інв.№ інв. № дубл. Підп. і дата

C5
Вхід Вихід 1.1
01 07
IN+ OUT+
C2
R1 Вихід 1.2
02 1562Q 11
IN- OUT-
04 08
GND MODE DIAG
C6
C1 16 14
STAT Vref
05 09
C1 + Vp1 +12V
10
R2 C3 Vp2
03
C1 -
06 C7 C8
PGND1
13 12
C2 + PGND2
15 17
C4 C2 - SGND2
+12V DA1
GND
Рисунок 5.5 - Схема включення мікросхеми TDA1562Q

Використовуємо стандартну схему ввімкнення підсилювача
потужності. Значення елементів в стандартному ввімкненні слідуючі:
R1=1 МОм, R2=100 кОм, C1=10 мкФ, C2=0,22 мкФ, C3=4700 мкФ,
C4=4700 мкФ, C5= 0,22 мкФ, C6=10 мкФ, C7=2000 мкФ, C8=0,1 мкФ.
Вибираємо R1, R2 потужністю 0.5 Вт.

5.6 Розрахунок блоку живлення

Блок живлення пристрою повинен забезпечувати всі елементи
пристрою необхідними напругами живлення. З позицій масо-габаритних і
енергетичних показників на сьогоднішній день найбільш вигідними є
імпульсні блоки живлення.
Для побудови нашого блоку живлення виберемо мікросхему шим-
контролера фірми Power Integrations Inc серії TOPSwitch-GX.
TOPSwitch-GX — це найбільше функціонально розвите сімейство
мікросхем фірми Power Integrations для застосування в імпульсних джерелах
живлення різного призначення потужністю до 290 Вт. Мікросхеми сімейства
TOPSwitch-GX отримані як результат модернізації мікросхем раніше
Арк.
СКРТ88.020050.248 ПЗ
Зм. Арк № докум Підп. Дата 48

Інв. № ориг. Підп. і дата Взам. інв.№ інв. № дубл. Підп. і дата

розроблених сімейств TOPSwitch, TOPSwitch-II і TOPSwitch-FX. Вони мають
підвищену потужність, поліпшені характеристики і захист. Сімейство
складається з дев'яти мікросхем: TOP242...TOP250. Оскільки ці мікросхеми
виготовляються в п'ятьох різних корпусах, те усього них входить у сімейство
TOPSwitch-GX тридцять п'ять різновидів. Тип корпуса позначається буквою
(суфіксом) наприкінці маркірування кожної мікросхеми. До головних
особливостей мікросхем сімейства TOPSwitch-GX можна віднести:
 “м'який” запуск (soft-start), що обмежує пікові значення напруги і
струму при включенні, тим самим, захищаючи деталі
перетворювача імпульсного БП і пристрою, що харчується від
його, (навантаження);
 можливість роботи в черговому режимі (Standby) з малим
струмом споживання;
 захист від перевантаження, як при збільшенні, так і при
зменшенні напруги мережі з зовнішньою установкою порогів
спрацьовування цього захисту;
 температурний захист із гистерезисом;
 функцію обмеження струму з зовнішньою установкою порога
обмеження;
 можливість зовнішньої установки частоти генерації 132 або 66
кгц (тільки для мікросхем із входом F);
 можливість дистанційного включення вимикання;
 можливість синхронізації ИБП зовнішнім сигналом;
 дуже низьке споживання при роботі без навантаження й у
черговому (Standby) режимі, що є результатом застосування
патентованої фірмової технології EcoSmart;
 періодичне відхилення (jitter — “тремтіння”) частоти генератора
мікросхеми, що забезпечує зменшення електромагнітних
перешкод (EMI) і спрощує їхню фільтрацію.
Арк.
СКРТ88.020050.248 ПЗ
Зм. Арк № докум Підп. Дата 49

Інв. № ориг. Підп. і дата Взам. інв.№ інв. № дубл. Підп. і дата

Мікросхеми сімейства TOPSwitch-GX містять вихідний ключ на
високовольтному (700 В) МОН-транзисторі і схему керування, до складу якої
входять наступні основні вузли:
 генератор, що виробляє тактові і керуючі імпульси на частотах 66
або 132 кгц;
 вузол джерела живлення 5,8 В;
 схеми внутрішньої логіки і ШИМ;
 температурний захист;
 схему обмеження струму;
 схему захисту від перевантаження, як при збільшенні, так і при
зменшенні напруги мережі.
Розглянемо мікросхеми TOP242P... TOP246P, що виготовляються в
корпусах DIP-8B і TOP242G...TOP246G, що виготовляються в корпусах

Рисунок 5.6 - Функціональна схема мікросхем сімейства TOPSwitch-GX.
SMD-8B. Функціональна схема цих мікросхем показана на рисунку 5.6:
Арк.
СКРТ88.020050.248 ПЗ
Зм. Арк № докум Підп. Дата 50

Інв. № ориг. Підп. і дата Взам. інв.№ інв. № дубл. Підп. і дата

Зазначені мікросхеми мають чотири активних висновки: D (DRAIN), S
(SOURCE), C (CONTROL) і M (MULTI-FUNCTION).
D (DRAIN) - cтік вихідного ключа на Мдп-транзисторе, через цей
вивід здійснюється запуск при включенні і живлення мікросхеми у сталому
режимі.
S (SOURCE) - джерело Мдп-транзистора вихідного ключа.
C (CONTROL) - вхід сигналу зворотного зв'язку на внутрішній
підсилювач помилки для керування широтно-імпульсною модуляцією і
переривчастим режимом роботи при перевантаженні (SHUTDOWN/AUTO-
RESTART)
M (MULTI-FUNCTION) - Багатофункціональний вивід. Резистор,
підключений між цим виводом і плюсом мережного випрямлювача задає
межі спрацьовування захисту по напрузі. При типовому опорі цього
резистора 2 МОм захист спрацює, якщо напруга на виході мережного
випрямлювача перевищить 450 В або стане менше 100 В. Цей вивід може
використовуватися також для завдання порога обмеження струму
L (LINE-SENSE) - використовується замість виводу M (MULTI-
FUNCTION) для завдання порогів спрацьовування захисту по напрузі,
дистанційного включення і синхронізації.
F (FREQUENCY) - вивід установки частоти перетворення. Якщо він
з'єднаний з виводом джерела (S), то частота дорівнює 132 кГц, а якщо з
виводом (C), то 66 кГц.
Х (EXTERNAL CURRENT LIMIT) - використовується для
регулювання обмеження струму, дистанційного включення і синхронізації.
Схема блоку живлення зображена на рисунку 5.7.
Для забезпечення безпечної роботи вхід блока живлення захищений
плавким запобіжником FU1 на струм 3А.
Щоб забезпечити надійну роботу пристрою в схему введені варистор
FU2 та термістор R2. Варистор захищає вхід схеми від перенапруги по
Арк.
СКРТ88.020050.248 ПЗ
Зм. Арк № докум Підп. Дата 51

Інв. № ориг. Підп. і дата Взам. інв.№ інв. № дубл. Підп. і дата

Арк.
СКРТ88.020050.248 ПЗ
Зм. Арк № докум Підп. Дата 52

Інв. № ориг. Підп. і дата Взам. інв.№ інв. № дубл. Підп. і дата

VD6 L2
C9
+12V
C11 C14
T2
VD2
1 4
GND
R4 R7
2 7
C12 L3
R5 R9
2 7 3 6 +5V
R3 L SW D C5
3 C13
X TOP VD4 VD7
4 C15
S 224-250 8 5 1
5 1 VD3
F C 2
DA1
3
C3
C7
T1 GND
1 5
-60V
C4 R12
R6
R10
2 6
R1 VD5 HL1 R13
3 7 4 1
R8
4 8
+60V C10 "PWR"
R11
3 2
R2 RT VD1
1
Vin L1 4 3 C8 1 DA2
3 4 C6 C
C2 R 3 R14
C1 FU2
(85-265) V
A
2 1 2
1 FU1 2 1
Vin

Рис. 5.7 Блок живлення.

мережі 220 В і має номінальну напругу 270 В а термістор R1
забезпечує плавне наростання напруги на мікросхемі після ввімкнення в
мережу. По необхідним характеристикам було вибрано термістор B57153
(S153) фірми Epcos.
Конденсатори С1, С2 зменшують наводки в мережу від блоку
живлення і по рекомендації розробника мікросхеми вибрано MKP 338 4 X2
фірми Epcos що має необхідні параметри.
Випрямляючий міст випрямляє мережну напругу для живлення блоку
живлення.

Арк.
СКРТ88.020050.248 ПЗ
Зм. Арк № докум Підп. Дата 53

Інв. № ориг. Підп. і дата Взам. інв.№ інв. № дубл. Підп. і дата

6. РОЗДІЛ ОХОРОНИ ПРАЦІ

6.1. Аналіз небезпек та шкідливостей, які виникають в лабораторії
під час розробки пристрою на підприємстві

В даній роботі проводиться розробка пристрою для селекторного
зв’язку на підприємстві. Такі роботи проводяться в радіотехнічній
лабораторії підприємства. Налагоджування подібних пристроїв неможливе
без використання сучасних вимірювальних радіоелектронних приладів на
робочому місці наладчика. Тому необхідно створити раціональні та безпечні
умови праці цього працівника під час роботи з обладнанням в лабораторії.
Проаналізуємо фактори, що впливають на здоров'я і працездатність
співробітника, який працює в лабораторії. За рівнем фізичних навантажень
дана робота відноситься до категорії I б, оскільки потребує деякого
фізичного навантаження при роботі з електрифікованим інструментом.
Робоче місце співробітника лабораторії є постійним і представляє
собою стіл (для вільного переміщення інженера за столом встановлено
рухоме крісло, яке повторює анатомію тіла людини), в лівій і правій частині
якого встановлені електровимірювальні та інші прилади: осцилограф,
мілівольтметр, блок живлення та персональний комп'ютер. Робоче місце
знаходиться в окремій лабораторії, мебльованій столами зі встановленими на
них обладнанням, зокрема ПК. Монітори комп'ютерів розміщені так, щоб
відстань від очей користувача до екрану складала не менше 70 cм, кут зору
о
30 , для мінімізації впливу випромінювання на зір.
Розміри лабораторії становлять: ширина – 4,5 м, довжина – 8 м, висота
стелі – 3 м, площа приміщення складає 36 м2. Лабораторія розрахована на
максимальну кількість працюючих 4 особи. Звідси площа, яка припадає на
одну людину, дорівнює: 9 м2. Об’єм приміщення складає: 108 м3. Звідси
Арк.
СКРТ88.020050.248 ПЗ
Зм. Арк № докум Підп. Дата 54

Інв. № ориг. Підп. і дата Взам. інв.№ інв. № дубл. Підп. і дата

об'єм, який припадає на одну людину, дорівнює 27 м3, що відповідає вимогам
нормативних документів.
Лабораторія розташована в північній частині корпусу підприємства,
стіни мають світле забарвлення із коефіцієнтом відбиття світла 48 - 59%,
колір має матову структуру.
В лабораторії в холодний період року функціонує система
централізованого водяного опалення, яка відповідає ДБН В.2.5.67-2013
«Норми проектування. Опалення, вентиляція та кондиціювання повітря». Для
її забезпечення встановлено 5 сучасних радіаторів, що підтримують
температуру повітря в холодний період року – 22 - 24 °С.
Фактори мікроклімату в робочому приміщенні мають дуже важливе
значення, оскільки вони безпосередньо впливають на здоров’я та
самопочуття співробітника. Згідно з ДСН 3.3.6.042-99 нормативні значення
основних факторів мікроклімату наступні:
1. Температури повітря:
 В теплий період року – 23 - 25 °С (допустима – 20 - 28 °С). ;
 В холодний період року – 22 - 24 °С (допустима – 21 - 25 °С).
2. Вологість повітря:
 В теплий період року – 40 - 60 %;
 В холодний період року – 40 - 60 %.
3. Швидкість руху повітря:
 В теплий період року – 0,1 м/с (допустима – 0,1...0,2 м/с) ;
 В холодний період року – 0,1 м/с (допустима – менше 0,1 м/с) .
Фактичні значення даних параметрів становлять відповідно:
1. Температури повітря:
 В теплий період року – 25 °С ;
 В холодний період року –22 °С .
2. Вологість повітря:
 В теплий період року – 52 %;
Арк.
СКРТ88.020050.248 ПЗ
Зм. Арк № докум Підп. Дата 55

Інв. № ориг. Підп. і дата Взам. інв.№ інв. № дубл. Підп. і дата

 В холодний період року – 54 %.
3. Швидкість руху повітря:
 В теплий період року – 0,06 м/с;
 В холодний період року – 0,04м/с.
Фактичні параметри мікроклімату повністю відповідають нормативним
вимогам згідно ДСН 3.3.6.042-99.
Радіотехнічна лабораторія - це приміщення з однобічним природним
освітленням, північно-східною орієнтацією віконних отворів. Природне
освітлення забезпечується крізь вікна. Розміри чотирьох вікон приміщення
однакові і становлять 1,31,4 м.
Згідно з ДБН В.2.5-28-2018 нормування природного освітлення
проводиться за допомогою коефіцієнта природного освітлення (КПО), розряд
зорової праці – II в, найменший об’єкт розрізнення – 0,25 мм, що відповідає
дуже високому ступеню точності зорової праці. Контрастність найменшого
об’єкту розрізнення та фонів: між текстом на моніторі та фоном, між текстом
на аркуші паперу та аркушем, букв на клавіатурі, між платою та деталями є
середньою. Фактичне значення КПО становить 20-25 %, що відповідає
вимогам ДБН В.2.5-28-2018.
Для темного часу доби передбачене штучне освітлення. 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.
Лабораторія обладнана двома світильниками ЛСП 02В - 2×40, кожний
з яких має дві люмінесцентні лампи. Фактичний рівень штучного освітлення
складає 195 лк. Отже, рівень штучного освітлення на робочому місці не
відповідає ДБН В.2.5-28-2018 тому система загального штучного освітлення
потребує модернізації.
Головним джерелом шуму в приміщенні лабораторії є вентилятор
охолодження в системному блоці комп’ютера, осцилографа та принтер.
Арк.
СКРТ88.020050.248 ПЗ
Зм. Арк № докум Підп. Дата 56

Інв. № ориг. Підп. і дата Взам. інв.№ інв. № дубл. Підп. і дата

Згідно з ДСН 3.3.6.037-99 «Санітарні норми рівнів шуму на робочих
місцях» нормативне значення еквівалентного рівня шуму при даному видові
діяльності та типу робочого місця складає 50дБА, а рівень фактичного шуму
становить 44-48 дБА, що відповідає нормативному.
На робочому місці величина напруженості електромагнітного поля не
перевищує нормативне значення, визначене в НАОП 0.03-3.31-91 «Санітарні
норми та правила виконання робіт в умовах впливу полів промислової
частоти (50 Гц)» та НАОП 0.03-3.16-86 «Граничні допустимі рівні впливу
полів частот від 0,06 до 300 МГц».
Умови праці iнженерів - розробників при роботі з обладнанням крім
стану параметрів виробничого середовища, визначаються також
характеристиками використовуваного устаткування, якістю робочих
матеріалів у робочій зоні, конструкцією робочих меблів та її розмірними
характеристиками. Тип робочого крісла обирається у відповідності ДСТУ
7951-2015 та в залежності від тривалості роботи: при тривалій - масивне, при
короткочасній - крісло легкої конструкції, в якому легко пересуватися.
Ширина столу 0,9 м, усі предмети, що знаходяться на ньому розташовані на
відстані не більш 75 см від працівника, отже вони знаходяться в робочій зоні.
Електропроводка в даному приміщенні прихованого типу. Приміщення
відноситься до 2 класу приміщень: приміщення з підвищеною небезпекою
ураження людини електричним струмом (оскільки в приміщенні
струмопровідна залізобетонна підлога). Обладнання, встановлене в ньому
живиться напругою 220 В і споживає потужність менше ніж 2,5 кВт. Деяке
обладнання, зокрема осцилограф, мілівольтметр, системний блок ПК, має
металевий корпус, тому згідно ДСТУ Б В.2.5-82:2016 в лабораторії повинна
бути передбачені заходи, щодо захисту працівників від ураження
електричним струмом.
Під час роботи з електрообладнанням працівник зобов'язаний
виконувати ряд правил, а саме:
Арк.
СКРТ88.020050.248 ПЗ
Зм. Арк № докум Підп. Дата 57

Інв. № ориг. Підп. і дата Взам. інв.№ інв. № дубл. Підп. і дата

- при раптовому припиненні подачі електроструму потрібно негайно
вимкнути електрообладнання;
- категорично забороняється ремонтувати електрообладнання, вмикати
та вимикати його, якщо це не передбачено в ході роботи;
- категорично забороняється проводити будь-які перемикання на
головному розподільному щиті;
- не знімати запобіжні кожухи;
- у випадку виявлення неполагодженого електрообладнання,
вимірювальних приладів і дротів, терміново вимкнути напругу;
- прилади керування та вимірювальні прилади слід розміщувати таким
чином, щоб було зручно проводити вимірювання, не перегинаючись через
прилади та провідники;
- у випадку враження електричним струмом слід терміново
звільнити потерпілого від дії струму і прийняти міри по наданню першої
допомоги, при необхідності викликати лікаря.
Лабораторія відноситься до приміщень з категорією
вибухопожежонебезпеки типу В, згідно з ДСТУ Б В.1.1-36:2016 (горючі та
важкогорючі рідини, тверді горючі та важкогорючі речовини, а також
речовини, здатні горіти тільки при взаємодії з водою, киснем повітря або
один з одним.). В даному приміщенні забезпечуються необхідні заходи щодо
протидії виникнення пожежонебезпечних ситуацій згідно з НАПБ А.01.001-
2014 «Правила пожежної безпеки України». План евакуації розміщений на
стіні з вільним доступом до неї. Для попередження пожеж в ній
використовується електрична пожежна сигналізація променевого типу та
теплові датчики типу (ИП-105-2) у кількості 4 шт відповідно ДБН В.2.5.56-
2014.
Приміщення обладнане порошковим вогнегасником ВП-5У, який
закріплений у підставці на стіні поряд з дверима.
Арк.
СКРТ88.020050.248 ПЗ
Зм. Арк № докум Підп. Дата 58

Інв. № ориг. Підп. і дата Взам. інв.№ інв. № дубл. Підп. і дата

З усіма працівниками перед допуском до роботи проводять вступний та
первинний інструктажі згідно типового положення про навчання з питань
охорони праці (НПАОП 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 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.
В результаті проведеного аналізу можливо зробити висновок про те, що
найбільш важливим чинником, що впливає на безпеку праці інженера-
розробника є можливість його ураження електричним струмом. Тому
необхідно розробити заходи захисту працівників від ураження електричним
струмом.

6.2. Засоби захисту працівників лабораторії від ураження
електричним струмом

Для забезпечення захисту від ураження електричним струмом в
електроустановках повинні застосовуватися технічні способи і засоби
захисту.
Вибір того або іншого способу або засобу захисту (або їх поєднань) в
конкретній електроустановці і ефективність його застосування залежать від
цілого ряду чинників, зокрема від:
Арк.
СКРТ88.020050.248 ПЗ
Зм. Арк № докум Підп. Дата 59

Інв. № ориг. Підп. і дата Взам. інв.№ інв. № дубл. Підп. і дата

- номінальної напруги;
- роду, форми і частоти струму електроустановки;
- способу електропостачання (від стаціонарної мережі, від автономного
джерела живлення електроенергією);
- режиму нейтралі джерела трифазного струму (середньої точки
джерела постійного струму) - ізольована нейтраль, заземлена нейтраль;
- виду виконання (стаціонарні, пересувні, переносні);
- умов зовнішнього середовища;
- схеми можливого включення людини в ланцюг протікання струму
(прямий однофазний, прямий двофазний дотик; включення під напругу
кроку);
- виду робіт (монтаж, наладка, випробування) і ін.
Крім того, за принципом дії, всі технічні способи захисту поділяються
на:
- що знижують до допустимих значень напруги дотику і кроку;
- що обмежують час дії струму на людину;
- що запобігають прямому дотику до струмопровідних частин.
Основними технічними засобами захисту є:
- захисне заземлення;
- автоматичне відключення живлення (занулення);
- пристрої захисного відключення.
Заземлення знижує до безпечної величини напругу відносно землі
металевих частин електроустановки, які опинилися під напругою при
пошкодженні ізоляції.
Захисне заземлення – навмисне електричне з'єднання із землею або її
еквівалентом неструмопровідних частин електроустановки, які можуть
опинитися під напругою унаслідок замикання на корпус або з інших причин
(індуктивний вплив сусідніх струмопровідних частин, винесення потенціалу,
розряд блискавки і т. ін.). Електричний опір такого з'єднання має бути
Арк.
СКРТ88.020050.248 ПЗ
Зм. Арк № докум Підп. Дата 60

Інв. № ориг. Підп. і дата Взам. інв.№ інв. № дубл. Підп. і дата

мінімальним (не більше 4 Ом для мереж з напругою до 1000 В і не більше 10
Ом для інших). При цьому корпус електроустановки і обслуговуючий її
персонал знаходитимуться під рівними, близькими до нуля, потенціалами
навіть при пробої ізоляції і замиканні фаз на корпус.
Призначення захисного заземлення - усунення небезпеки ураження
струмом у разі дотику до корпусу електроустановки і іншим
неструмопровідним металевим частинам, що опинилися під напругою
унаслідок замикання на корпус і з інших причин.
Розрізнюють два типи заземлення: виносне і контурне.
Виносне заземлення характеризується тим, що заземлювач (елемент
заземлюючого пристрою, що безпосередньо контактує із землею) винесений
за межі майданчика, на якому встановлено устаткування. Такий спосіб
використовується для заземлення устаткування механічних і складальних
цехів. Виносне заземлення називають також зосередженим.
Суттєвий недолік виносного заземлення – віддаленість заземлювача від
устаткування, що захищається, тому заземлюючі пристрої цього типу
застосовуються лише при малих струмах замикання на землю, зокрема в
установках до 1 кВ, де потенціал заземлювача не перевищує значень
допустимої напруги дотику.
Перевагою виносного заземлення є можливість вибору місця
розміщення електродів заземлювача з найменшим опором ґрунту (сирий,
глинистий, в низинах і т. ін.).
Необхідність у влаштуванні виносного заземлення може виникнути в
наступних випадках:
- при неможливості за яких-небудь причин розмістити заземлювач на
території, що захищається;
- при високому опорі землі на даній території (наприклад, піщаний або
скелястий грунт) і наявності поза цією територією місць із значно кращою
провідністю землі;
Арк.
СКРТ88.020050.248 ПЗ
Зм. Арк № докум Підп. Дата 61

Інв. № ориг. Підп. і дата Взам. інв.№ інв. № дубл. Підп. і дата

- при розосередженому розташуванні устаткування (наприклад, в
гірських виробках), що заземлюється.
Контурне заземлення складається з декількох зєднаних заземлювачів,
розміщених по контуру (периметру) майданчика, на якому знаходиться
устаткування, що заземлюється, а також усередині цього майданчика. Такий
тип заземлення застосовують в установках вище 1 кВ. Контурне заземлення
називається також розподіленим. Принцип дії захисного заземлення –
зниження до безпечних значень напруги дотику і кроку, обумовлених
замиканням на корпус та іншими причинами. Це досягається шляхом
зменшення потенціалу заземленого устаткування (зменшенням опору
заземлювача), а також шляхом вирівнювання потенціалів опори, на якій
знаходиться людина, і заземленого устаткування (підйомом потенціалу
опори, на якій знаходиться людина, до значень, близьких до значення
потенціалу заземленого устаткування).
У мережах змінного струму із заземленою нейтраллю напругою до 1 кВ
захисне заземлення як основний захист від ураження електричним струмом
при непрямому дотику не застосовується, оскільки воно не ефективне.
Сфера застосування захисного заземлення:
- електроустановки напругою до 1 кВ в трифазних трипровідних
мережах змінного струму з ізольованою нейтраллю (система IT);
- електроустановки напругою до 1 кВ в однофазних двопровідних
мережах змінного струму ізольованих від землі;
- електроустановки напругою до 1 кВ в двопровідних мережах
постійного струму з ізольованою середньою точкою обмоток джерела струму
(система IT);
- електроустановки в мережах напругою вище 1 кВ змінного і
постійного струму з будь-яким режимом нейтралі або середньої точки
обмоток джерел струму.
Заземлення електроприладів. Металеві корпуси електроустановок і
Арк.
СКРТ88.020050.248 ПЗ
Зм. Арк № докум Підп. Дата 62

Інв. № ориг. Підп. і дата Взам. інв.№ інв. № дубл. Підп. і дата

приладів обов'язково мають бути заземлені шляхом з'єднання з нульовим
дротом електромережі. Використання металевих труб і інших деталей
водопроводу, опалювальній або каналізаційній мережі для заземлення
(занулення) заборонено.
Занулення - навмисне електричне з'єднання з глухо заземленою
нейтраллю трансформатора в трифазних мережах металевих
неструмопровідних частин, які можуть опинитися під напругою. В мережах
однофазного струму частини електроустановки з'єднуються з
глухозаземленим виводом джерела струму, а мережах постійного струму – із
заземленою точкою джерела. При зануленні нейтраль заземлюється у
джерела живлення. Ця система має найбільше розповсюдження. Воно
вважається за основний засіб забезпечення електробезпеки в трифазних
мережах із заземленою нейтраллю напругою до 1000 В.
В мережі із зануленням слід розрізняти нульові захисний і робочий
провідники. Для з'єднання відкритих провідних частин споживача
електроенергії з глухозаземленою нейтральною точкою джерела
використовується нульовий захисний провідник. Нульовим захисним
провідником називається провідник, що сполучає зануляємі частини
споживачів (приймачів) електричної енергії із заземленою нейтраллю
джерела струму. Нульовий робочий провідник використовують для живлення
струмом електроприймачів і теж сполучають із заземленою нейтраллю, але
через запобіжник.
Використовувати нульовий робочий дріт як нульовий захисний не
можна, оскільки при перегоранні запобіжника всі приєднані до нього
корпуси можуть опинитися під фазною напругою! Занулення необхідно для
забезпечення захисту від ураження електричним струмом при непрямому
дотику за рахунок зниження напруги корпусу до землі і швидкого
відключення електроустановки від мережі.
Сфера застосування занулення:
Арк.
СКРТ88.020050.248 ПЗ
Зм. Арк № докум Підп. Дата 63

Інв. № ориг. Підп. і дата Взам. інв.№ інв. № дубл. Підп. і дата

- електроустановки напругою до 1 кВ в трифазних мережах змінного
струму із заземленою нейтраллю (система TN – S; звичайно це мережі
220/127, 380/220, 660/380 В);
- електроустановки напругою до 1 кВ в однофазних мережах змінного
струму із заземленим виводом;
- електроустановки напругою до 1 кВ в мережах постійного струму із
заземленою середньою точкою джерела.
Принцип дії занулення. При замиканні фазного дроту на занулений
корпус електроспоживача утворюється ланцюг струму однофазного
короткого замикання (тобто замикання між фазним і нульовим захисним
провідниками). Струм однофазного короткого замикання викликає
спрацьовування максимального струмового захисту, внаслідок чого
відбувається відключення пошкодженої електроустановки від живлячої
мережі. Крім того, до спрацьовування максимального струмового захисту
відбувається зниження напруги пошкодженого корпусу щодо землі, що
пов'язане із захисною дією повторного заземлення нульового захисного
провідника і перерозподілом напруги в мережі при протіканні струму
короткого замикання.
Тому, занулення забезпечує захист від ураження електричним струмом
при замиканні на корпус за рахунок обмеження часу проходження струму
через тіло людини і за рахунок зниження напруги дотику.
Надійність занулення визначається в основному надійністю нульового
захисного провідника. У зв'язку з цим потрібна ретельна прокладка
нульового захисного провідника, щоб унеможливити його обрив. Крім того, в
нульовому захисному провіднику забороняється ставити вимикачі,
запобіжники і інші пристрої, здатні порушити його цілісність. При з'єднанні
нульових захисних провідників між собою повинен забезпечуватися
надійний контакт. Приєднання нульових захисних провідників до частин
електроустановок, що підлягають зануленню, здійснюється зваркою або
Арк.
СКРТ88.020050.248 ПЗ
Зм. Арк № докум Підп. Дата 64

Інв. № ориг. Підп. і дата Взам. інв.№ інв. № дубл. Підп. і дата

болтовим з'єднанням, причому, значення опору між зануляющим болтом і
кожною доступною дотику металевою неструмопровідною частиною
електроустановки, яка може опинитися під напругою, не повинно
перевищувати 0,1 Ом. Приєднання має бути доступне для огляду. Нульові
захисні дроти і відкрито прокладені нульові захисні провідники повинні мати
відмітне забарвлення: по зеленому фону жовті смуги. В процесі експлуатації
занулення опір петлі «фаза-нуль» може мінятися, отже, необхідно періодично
контролювати значення цього опору. Вимірювання опору петлі «фаза-нуль»
проводять як після закінчення монтажних робіт, тобто при приймально-
здавальних випробуваннях, так і в процесі експлуатації в терміни,
встановлені в нормативно технічній документації, а також при проведенні
капітальних ремонтів і реконструкцій мережі.
Розрахунок занулення має на меті визначити умови, при яких воно
надійно виконує покладені на нього завдання, - швидко відключає
пошкоджену установку від мережі і в той же час забезпечує безпеку дотику
людини до зануленого корпусу в аварійний період.
Захисним відключенням називається автоматичне відключення
електроустановок при однофазному дотику до частин, що знаходяться під
напругою, неприпустимою для людини, і (або) при виникненні в
електроустановці струму витоку (замикання), що перевищує задані значення.
Призначення захисного відключення – забезпечення електробезпеки,
що досягається за рахунок обмеження часу дії небезпечного струму на
людину. Захист здійснюється спеціальним пристроєм захисного відключення
(ПЗВ), який забезпечує електробезпеку при дотику людини до
струмопровідних частин устаткування, дозволяє здійснювати постійний
контроль ізоляції, відключає установку при замиканні струмопровідних
частин на землю. Для захисту людей від ураження електричним струмом
застосовуються ПЗВ із струмом спрацьовування не більше 30 мА.
Сфера застосування захисного відключення: електроустановки в
Арк.
СКРТ88.020050.248 ПЗ
Зм. Арк № докум Підп. Дата 65

Інв. № ориг. Підп. і дата Взам. інв.№ інв. № дубл. Підп. і дата

мережах з будь-якою напругою і будь-яким режимом нейтралі. Найбільше
поширення захисне відключення набуло в електроустановках, використову-
ваних в мережах напругою до 1 кВ із заземленою або ізольованою
нейтраллю.
Принцип роботи ПЗВ полягає в тому, що він постійно контролює
вхідний сигнал і порівнює його із заданою величиною. Якщо вхідний сигнал
перевищує цю величину, то пристрій відключає захищену електроустановку
від мережі. Як вхідні сигнали пристроїв захисного відключення
використовують різні параметри електричних мереж, які несуть в собі
інформацію про умови ураження людини електричним струмом. ПЗВ реагує
на «струм витоку» і протягом сотих доль секунди відключає електрику,
захищаючи людину від ураження електричним струмом, воно уловлює
щонайменший витік струму і розмикає контакти.
Конструктивно ПЗВ бувають двох видів:
- електронні, залежні від напруги живлення, їх механізм для виконання
операції відключення потребує енергії, що отримується або від
контрольованої мережі, або від зовнішнього джерела;
- електромеханічні, незалежні від напруги живлення, вони дорожче
електронних ПЗВ, але мають більшу чутливість. Джерелом енергії,
необхідної для функціонування таких ПЗВ є сам вхідний сигнал –
диференціальний струм, на який воно реагує.
Всі ПЗВ за вхідним сигналом класифікують на декілька типів:
- що реагує на напругу корпусу щодо землі;
- що реагує на диференціальний (залишковий) струм;
- що реагує на комбінований вхідний сигнал;
- що реагує на струм замикання на землю;
- що реагує на оперативний струм (постійний; змінний 50 Гц);
- що реагує на напругу нульової послідовності.
Застосування ПЗВ повинне здійснюватися відповідно до Правил
Арк.
СКРТ88.020050.248 ПЗ
Зм. Арк № докум Підп. Дата 66

Інв. № ориг. Підп. і дата Взам. інв.№ інв. № дубл. Підп. і дата

улаштування електроустановок (ПУЕ).
ПЗВ вибираються за двома параметрами: чутливість (номінальний
вимикаючий диференційний струм) і номінальний струм. Для захисту
людини від ураження струмом пропонується ПЗВ ВА 47-63.

Міжнародна класифікація пристроїв захисного вимкнення
розроблена міжнародною електротехнічною комісією (МЕК)
RCD residual current protective device – захисний пристрій
по диференційному струму (загальна назва ПЗВ)
PRCD portable residual current protective device –
переносний захисний пристрій по диференційному
струму
PRCD- portable residual current protective device-safety -
S переносний захисний пристрій по диференційному
струму (в кабілі подовжувача)
SRCD Fixed socket outless residual current protective device –
захисний пристрій по диференційному струму
(вмонтований в розетку)
RCCB residual current operated circuit-breakers without
integral overcurrent protection - захисний пристрій по
диференційному струму без вбудованого захисту від
надструмів
RCBO residual current operated circuit-breakers with integral
overcurrent protection – захисний пристрій по диферент-
ційному струму з вмонтованим захистом від надструмів
RCM residual current monitor – пристрій контролю
диференційного струму (струму витікання)

Автоматичні вимикачі ВА 47-63 - сучасне покоління комутаційних
апаратів, призначені для оперативного управління ділянками електричних
ланцюгів, а також захисту від перевантажень і коротких замикань в
адміністративних, промислових і житлових будівлях. Вимикачі
виробляються в одно-, двох-, трьох-і чотириполюсним виконань. Можливе
використання вимикача для оперативного вмикання і вимикання мережі.
1. Наявність запломбованих панелей для захисту від несанкціонованого
доступу до провідникам.
Арк.
СКРТ88.020050.248 ПЗ
Зм. Арк № докум Підп. Дата 67

Інв. № ориг. Підп. і дата Взам. інв.№ інв. № дубл. Підп. і дата

2. Автоматична доведення рукоятки управління (ефект
підпружинення).
3. Корпус має профільні поглиблення, що сприяє природної вентиляції
для забезпечення охолодження.
4. Cкруглення клеми з насічками для надійного з’єднання з
провідниками.
5. Наявність індикаторного віконця стану контактів.

Рисунок 6.1 – Диференційний автоматичний вимикач ВА 47-63

Арк.
СКРТ88.020050.248 ПЗ
Зм. Арк № докум Підп. Дата 68

Інв. № ориг. Підп. і дата Взам. інв.№ інв. № дубл. Підп. і дата

ВИСНОВОК

В даній дипломній роботі була розроблений пристрій для
виробничого селекторного зв’язку. Необхідність даної розробки полягає в
тому, що на даному етапі розвитку промисловості на підприємствах виникає
необхідність заміни систем виробничого селекторного зв’язку на більш
сучасні системи зв’язку із-за зношеності працюючої апаратури.
Розроблений пристрій для виробничого селекторного зв’язку має
можливість працювати з чотирма різними типами вхідного звукового сигналу
на чотири різні лінії.
Оповіщення може здійснюватися з мікрофону, розташованого поруч з
апаратурою, або з віддаленого мікрофону. Також можлива трансляція від
міні АТС або джерела музики. Зв’язок ведеться селективно окремо по зонах
або на всі зони одночасно.
Кінцеве підсилення сигналу відбувається окремо по чотирьом каналам
підсилення, робота яких керується візуально по індикаторах, а робочий на
даний момент канал комутується за допомогою перемикача оператором.
В розділі охорони праці розроблені засоби захисту працівників
лабораторії від ураження електричним струмом.

Арк.
СКРТ88.020050.248 ПЗ
Зм. Арк № докум Підп. Дата 69

Інв. № ориг. Підп. і дата Взам. інв.№ інв. № дубл. Підп. і дата

ЛІТЕРАТУРА

1. http://nika.vin.ua/cdkz.php
2. http://trc.com.ua/ua/huchnyi-zviazok/systema-selektornoho-zviazku-sds-32
3. http://www.audiodesign.com.ua/Selector.html
4. Новиченко И.В., Телець В.А. Микросхемы для бытовой аппаратуры.
Дополнение второе: Справочник. – М.: Радио и связь, 1991. – 272с.:
ил.
5. https://luxpro.ua/ua/articles/167-
pidsilyuvachi_potuzhnosti_yih_klasifikatsiya_ta_poradi_shchodo_viboru
6. Аналоговые и цифровые интегральные микросхемы: Справочное
пособие /С.В. Якубовский, Н.А. Барканов, Л.И. Ниссельсон и др.; – 2-
е изд., перераб. и доп. – М.: Радио и связь, 1984
7. Козлов А.В., Графический эквалайзеp,Радио, 1988, №2, с. 42—45.
8. Високоякісний підсилювача звукової частоти AU-725 фірми
Technics.,Радио, 199З, № 11, с. 58.
9. Підсилювач MPA-201C фірми Marshall.,Радио, 1996, № 12, с.53.
10. Горобец А.И., Степаненко А.И. Охрана труда радиоэлектронной
промышленности. – К., 1987
11. Игумнов Д.В., Королев Г.В., Громов И.С. Основы
микроэлектроники. – М.: Высшая школа, 1991
12. Конструирование и технология печатных плат. Учебное пособие для
радиотехнических специальностей вузов. – М.: Высшая школа, 1973.
– 216 с.
13. Методические указания к дипломному проектированию для
студентов специальности “Радиотехника” всех форм
обучения / Сост. Е.А. Васильцев, В.М. Саух. – К.: КПИ, 1990. – 24 с.
14. Методичні вказівки до виконання розділу “Охорона праці” в
дипломних проектах для студентів приладобудівного факультету
Арк.
СКРТ88.020050.248 ПЗ
Зм. Арк № докум Підп. Дата 70

Інв. № ориг. Підп. і дата Взам. інв.№ інв. № дубл. Підп. і дата

спеціальностей 1901, 2201, 2301 усіх форм навчання / Укл. В.В.
Наконечний, О.І. Вітель. – Черкаси: ЧІТІ, 1994. – 16 с.
15. Павлов С.П., Губонина З.И. Охрана труда в приборостроении. – М.:
Высшая школа, 1986
16. Шувалов В.П. и др. Системы электросвязи. Учебное пособие для
вузов. – М.: Радио и связь, 1997. – 512 с.
17. Цыкин Г.С. Усилительные устройства. Изд. 4-е, полностью
переработанное. – М.: Связь, 1971

Арк.
СКРТ88.020050.248 ПЗ
Зм. Арк № докум Підп. Дата 71

Інв. № ориг. Підп. і дата Взам. інв.№ інв. № дубл. Підп. і дата

Арк.
СКРТ88.020050.248 ПЗ
Зм. Арк № докум Підп. Дата 72

Інв. № ориг. Підп. і дата Взам. інв.№ інв. № дубл. Підп. і дата

ChSTU repository

ChSTU repository preserves and enables easy and open access to all types of digital content including text, images, moving images, mpegs and data sets