Мікроконтролерний пристрій автоматичного балансування високошвидкісних обертових механізмів

Сердечний, Сергій Олександрович

Please use this identifier to cite or link to this item: https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/8437

Title:	Мікроконтролерний пристрій автоматичного балансування високошвидкісних обертових механізмів
Authors:	Бондаренко, Максим Олексійович Сердечний, Сергій Олександрович
Keywords:	мехатронні системи;автоматичне балансування;високошвидкісні ротори;мікроконтролерний пристрій
Issue Date:	6-Jun-2025
Abstract:	У роботі розглянуто розробку та реалізацію мікроконтролерного пристрою автоматичного балансування високошвидкісних обертових механізмів на основі принципів мехатроніки та використання пасивних автобалансуючих пристроїв. The work considers the development and implementation of a microcontroller-based device for automatic balancing of high-speed rotating mechanisms based on mechatronic principles and the use of passive self-balancing devices.
URI:	https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/8437
Appears in Collections:	174 Автоматизація, комп'ютерно-інтегровані технології та робототехніка (Робототехнічні системи та автоматизація)

Files in This Item:

File	Description	Size	Format
Диплом бакалавр_Сердечний С.pdf Restricted Access	КРБ Сердечний С.	4.71 MB	Adobe PDF	View/Open Request a copy

Show full item record

Extracted text

ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
ФАКУЛЬТЕТ ЕЛЕКТРОННИХ ТЕХНОЛОГІЙ,
АВТОТРАНСПОРТУ ТА МАШИНОБУДУВАННЯ
КАФЕДРА ПРИЛАДОБУДУВАННЯ, МЕХАТРОНІКИ ТА
КОМП‘ЮТЕРИЗОВАНИХ ТЕХНОЛОГІЙ

Допущено до захисту
Завідувач кафедри ПМКТ
_______ Максим БОНДАРЕНКО
«___» ___________ 2025 р.

ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА
ДО КВАЛІФІКАЦІЙНОЇ РОБОТИ БАКАЛАВРА

на тему «Мікроконтролерний пристрій автоматичного
балансування високошвидкісних обертових механізмів»

Виконав: здобувач освітнього рівня
«бакалавр» 4 курсу, групи РСА-13ск2
спеціальності: 174 – Автоматизація, комп'ю-
терно-інтегровані технології та робототехніка
освітньої програми: робототехнічні системи та
автоматизація
Сергій СЕРДЕЧНИЙ
Керівник Максим БОНДАРЕНКО
Рецензент Наталія СТЕЛЬМАХ

Кваліфікаційна робота бакалавра містить результати власних здобутків автора.
Використання ідей, результатів і текстів інших авторів мають посилання на відповідне
джерело
підпис

Черкаси – 2025

Черкаський державний технологічний університет
Факультет електронних технологій, автотранспорту та машинобудування
Кафедра приладобудування, мехатроніки та комп’ютеризованих технологій

Освітній рівень: бакалавр
Спеціальність: 174 – Автоматизація, комп'ютерно-інтегровані технології та робототехніка
Освітня програма: Робототехнічні системи та автоматизація

«ЗАТВЕРДЖУЮ»
Завідувач кафедри ПМКТ

___________ Максим БОНДАРЕНКО
«_____» _______________ 2025 р.

ЗАВДАННЯ
НА КВАЛІФІКАЦІЙНУ РОБОТУ БАКАЛАВРА

Сердечний Сергій Олександрович
(прізвище, ім’я, по батькові)
1. Тема роботи: Мікроконтролерний пристрій автоматичного
балансування високошвидкісних обертових механізмів

керівник роботи Бондаренко Максим Олексійович, д-р техн. наук, професор
(прізвище, ім’я, по батькові, науковий ступінь, вчене звання)
затверджені наказом закладу вищої освіти від “ 05 ” березня 2025 року № 63/03-03.
2. Строк подання здобувачем освіти КРБ на кафедру: “ 09 ” червня 2025 року
3. Вихідні дані до роботи: Живлення від мережі змінного струму (50±0,5) Гц з номінальною
наругою 220 В ±10%; дискретність зміни частоти інвертора складає 1 Гц і регулюється в
межах від 1 до 99 Гц; пристрій призначений для роботи у стаціонарних приміщеннях за
умов нормальних значень відносної вологості (35-55%) та температури оточуючого
середовища в межах від +15 до +55 ºС; середній термін служби – не менше 5 років;
вірогідність безвідмовної роботи пристрою за 30 тис.годин – 0,98; захист від ураження
електричним струмом по класу ІІІ; габаритні розміри 350×150×250 мм; ступінь захисту
корпусу – IP44
4. Зміст розрахунково-пояснювальної записки (перелік питань, які потрібно розробити):
Вступ. Обґрунтування необхідності проектування на основі критичного аналізу існуючих
аналогів. Аналіз технічного завдання. Розробка структурної схеми. Розробка електричної
принципової схеми. Розрахунок основних елементів схеми. Технологічний розділ. Розділ
охорони праці. Висновки. Список використаних джерел. Додатки.
5. Перелік графічного матеріалу (з точним зазначенням обов’язкових креслень)
РСА13.61725.001 ЗВ Інтерфейс мікроконтролерного пристрою автоматичного
балансування. Креслення загального вигляду. (А1) РСА13.61725.001 Е1 Мікроконтролерний
пристрій автоматичного балансування. Схема електрична структурна. (А1)
РСА13.61725.001 Е3 Мікроконтролерний пристрій автоматичного балансування. Схема
електрична принципова. (А1) РСА13.61725.001.01 Плата друкована мікроконтролерного
пристрою автоматичного балансування (А1) РСА13.61725.001 СК1 Електронна схема
мікроконтролерного пристрою автоматичного балансування. Складальне креслення (А1)

6. Консультанти розділів роботи
Підпис, дата
Прізвище, ініціали та посада
Розділ завдання завдання
консультанта
видав прийняв
Кожемякін О.С.,
старший викладач кафедри геодезії,
Охорони праці
землеустрою, будівельних конструкцій
та безпеки життєдіяльності

Тичков В.В., канд. техн. наук,
Нормоконтроль
доцент кафедри ПМКТ

7. Дата видачі завдання: “ 05 ” березня 2025 року

КАЛЕНДАРНИЙ ПЛАН
Крайній строк
№ виконання
Назва етапів кваліфікаційної роботи Прим.
з/п етапів роботи,
дата / місяць
1 Огляд літературних джерел по існуючим аналогам 12.24 вик
2 Патентний пошук 12.24 вик
3 Розробка структурної схеми 02.25 вик
4 Розробка принципової електричної схеми 02 - 03.25 вик
5 Розрахунок основних вузлів пристрою 03 - 04.25 вик
6 Технологічний розділ 04 - 05.25 вик
7 Охорона праці 04 – 05.25 вик
8 Висновки, додатки 05.25 вик
9 Оформлення креслень 03 – 05.25 вик

Здобувач освіти _____________ Сергій СЕРДЕЧНИЙ

Керівник роботи _____________ Максим БОНДАРЕНКО

ЗМІСТ
стор.
Вcтуп ………………………………………………………………………… 6
1 Обґрунтування необхідності проектування на основі критичного
аналізу літературних джерел ……………...……………...…..……….... 8
1.1 Усунення динамічного дисбалансу ротора ………………………….9
1.2. Програмно-апаратне забезпечення тестової самобалансуючої
одноосьової колісної платформи ………………………………………1 4
2 Обґрунтування технічного завдання ………………………..….………...2. 2
3 Розробка структурної схеми …………….………………..…………….…2 3
4 Розробка електричної принципової схеми ……………………….………2 4
5 Розрахунок основних елементів схеми……………..…………………….2 7
5.1. Розрахунок коефіцієнта підсилення за струмом підсилювача на
біполярному транзисторі ………………………………..…………. 27
5.2. Розрахунок надійності плати з елементами ……..………………… 30
5.3. Розрахунок теплового режиму роботи пристрою ………………….3 3
6 Технологічний розділ …………………………………………………….. 39
6.1. Технологія виготовлення друкованих плат …………………….…. 39
6.2. Автоматизація виготовлення друкованих плат …………………… 42
6.3. Технологія монтажу SMD елементів ………………………………. 44
6.4. Особливості контролю та ремонту виробів з поверхневим
монтажем …………………………………………………….……… 47
7 Охорона праці ……………………………………………………………..4 9
7.1. Аналіз небезпек та шкідливостей, що виникають в приміщенні
електротехнічного відділу ……………………………………………4 9
7.2. Модернізація системи пожежної сигналізації у відділу …………. 53

РСА13.61725.001 ПЗ
Змн Лист № докум. Підпис Дата
Розроб Сердечний С.О. Літ. Арк. Аркушів

Перевір Бондаренко М.О. 4 80
Пояснювальна
Т. контр. Бондаренко М.О.

Н. Контр. Тичков В.В. записка ЧДТУ, РС-13ск2
Затв. Бондаренко М.О.

стор.
Висновки ……………………………………………………………………..6 0
Список використаних джерел ………………………………………….….. 61
Додатки ………………………………………………………………….….. 64
Додаток А Перелік нормативних документів .............................................. 64
Додаток Б Комплект документів на технологічний процес складання
друкованої плати .............................................................................................6. 6
Додаток В Відомість технічного проекту .....................................................7. 0
Додаток Г Специфікація і перелік елементів електричної схеми ............. 71
Арк.
РСА13.61725.001 ЗП
5
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Вступ

Розвиток сучасної мікропроцесорної техніки забезпечив сприятливі
умови для малогабаритних мобільних дистанційно-керованих роботів. Це
обумовлено розвитком електроніки і техніки, зменшенням розмірів
електронних компонентів, її повсюдним впровадженням у різні сфери
діяльності, збільшенням номенклатури виробів і зниження вартості
обладнання. У сумі ці тенденції призвели до того, що необхідне для створення
різних роботів, зокрема робототехнічних колісних платформ (РКП)
обладнання стало доступним навіть для приватних осіб. Іншим важливим
фактором є зростаюча потреба в даних пристроях.
Прогрес все більше вказує на тісну інтеграцію апаратних і програмних
частин пристроїв, яка переходить в так звані “мехатронні” інтегральні системи
[1]. Найбільш цікавими і складними мехатронними об'єктами є пристрої
різних нетривіальних конструкцій.
Можна виділити групу так званих маятникових об'єктів, які дозволяють
вирішувати найбільш складні завдання в галузі управління [1]. У більшості,
дані об'єкти представляють неповнопривідні (underactuated) системи, у яких
число ступенів свободи більше ніж, кількість приводів. Такі комплекси
дозволяють реалізувати в управлінні найбільше наближення до реальних
об'єктів управління. Неповнопривідні системи є енергетично вигідними
завдяки зменшенню перерв споживачів енергії і, як наслідок, зменшуються
масо-габаритні показники, а в мобільних системах - підвищується інтегральна
рухливість комплексу.
Для усунення вібрацій і зрівноважування роторів на ходу
використовують пасивні автобалансуючі пристрої, до яких відносяться
кільцеві, кульові, маятникові - класичні та некласичні автобалансуючі
пристрої [4]. В них коригувальні вантажі самі приходять у положення, в якому
зрівноважують ротор, і потім обертаються з ним як одне ціле. Ця особливість
Арк.
РСА13.61725.001 ЗП
6
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

роботи пасивних автобалансуючих пристроїв може бути використана як ін-
дикатор - для усунення динамічного дисбалансу ротора.
Тому розробка і реалізація мікроконтролерного пристрою
автоматичного балансування високошвидкісних обертових механізмів є
завданням важливим, актуальним, вирішенню якого присвячена дана робота.
Арк.
РСА13.61725.001 ЗП
7
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

1. Обґрунтування необхідності проектування
на основі критичного аналізу літературних джерел

В результаті підготовки до патентного пошуку аналогів з досліджуваної
тематики було визначено, що патентний пошук слід здійснювати за МКИ
G01M 1/18 [2], де:
Розділ G – Фізика
G01 Вимірювання; випробування
G01M Перевірка статичної та динамічної балансування машин
або конструкцій; випробування різних конструкцій або пристроїв, не віднесені
до інших підкласів
G01M 1/00 Перевірка статичної або динамічної балансування машин
або конструкцій
G01M 1/18 ..з повідомленням їм швидкості, що перевищує нормальну
Вивчення літературних джерел слід виконувати за УДК [3], зокрема
досліджувана тематика відноситься до УДК 621.7-52, де:
62 Інженерна справа. Техніка в цілому
621 Загальне машинобудування. Ядерна техніка. Електротехніка.
Технологія машинобудування в цілому
621.7 Обробка тиском. Пластичне формоутворення. Формозмінні
операції (без зняття стружки). Оздоблення в цілому. З'єднання
матеріалів. Процеси (технологія), інструменти, машини та
обладнання
621.7-5 Регулювання і управління машинами і процесами.
621.7-52 Автоматично контрольовані, регульовані або керовані машини і
процеси

В результаті здійсненого пошуку та аналізу інформаційних джерел
особливий інтерес викликали прилади і системи, про які мова йтиме далі.
Арк.
РСА13.61725.001 ЗП
8
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

По-перше розглянемо питання усунення динамічного дисбалансу
ротора, а також програмно-апаратне забезпечення тестової само-балансуючої
одноосьової колісної платформи.

1.1. Усунення динамічного дисбалансу ротора
Запропонована методика усунення динамічного дисбалансу роторів
дорожніх машин полягає в тому, що за серією повторних пусків ротора
машини можна визначити й усунути динамічний дисбаланс. Для цього необ-
хідно встановити на ротор автобалансир. Після цього в автобалансир слід
встановити два коригувальних вантажі. Далі слід встановити цифровий
фотоапарат зі спалахом точно навпроти осі ротора і зробити серію знімків для
визначення положення коригувальних вантажів. І, нарешті, потрібно
відбалансувати ротор статично, так щоб коригувальні вантажі розійшлись і
знаходились один навпроти одного (рис.1.1, а), причому при кожному
перезапуску кулі мають займати нове положення. Тобто коригувальні вантажі
виступають індикатором положення статичного дисбалансу. Якщо ж кулі
займають одне й те саме положення, то в даному роторі наявний динамічний
дисбаланс, тобто перекіс осі (рис.1.1, б). Для того, щоб остаточно визначити
динамічний дисбаланс, необхідно встановити вантаж (дисбаланс).

Рисунок 1.1 - Статично збалансований ротор:
а - нормальне положення осі; б - перекіс осі

За відсутності динамічного дисбалансу коригувальні вантажі займуть
симетричне положення щодо вантажу (рис.1.2, а), а за його наявності займуть
довільне положення, чи взагалі не змінять свого положення (рис.1.2, б).
Арк.
РСА13.61725.001 ЗП
9
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Рисунок 1.2 - Реакція коригувальних вантажів на пробний вантаж:
а - динамічний дисбаланс відсутній; б - динамічний дисбаланс наявний

Для усунення динамічного дисбалансу необхідно встановити два
вантажі один навпроти одного, під кутом 90° до осі перекосу (рис.1.3). Це
вирівняє вісь і усуне перекіс, а відповідно, і динамічний дисбаланс.

Рисунок 1.3 - Усунення динамічного дисбалансу

В якості автобалансуючих пристроїв рекомендовано використовувати
вперше розроблені та захищені патентами України автобалансуючі пристрої з
рухомими та нерухомими перегородками [2, 3], які мають ряд переваг перед
раніше відомими аналогами.
Даний метод було апробовано з використанням тривимірного
комп’ютерного моделювання. За основу було взято дослідний лабораторний
ротор (рис.1.4, а). В середовищі «SOLIDWORKS» було створено модель
ротора, на який було встановлено автобалансуючий пристрій (рис.1.4, б). Він
має ідентичні масово-інерційні і геометричні характеристики з реальним
ротором.
Арк.
РСА13.61725.001 ЗП
10
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

а. б.
Рисунок 1.4 - Ротор з авто балансиром (а) та його комп’ютерна модель (б)

В комп’ютерній моделі ротор і корпус автобалансуючого пристрою
виготовлені як одне ціле для спрощення конструкції; дане рішення не впливає
на якість моделювання.
Перед початком моделювання зборку було оброблено модулем Cosmos
Motion у такій послідовності. Спочатку було визначено рухомі та нерухомі
частини моделі. До нерухомих віднесено опору, що утримує ротор, а все інше
- до рухомих. Ротор з автобалансуючим пристроєм було закріплено на опорах
за допомогою зв’язку «Revolute», який імітує підшипниковий вузол.
Для перевірки правильності встановлення ротора з автобалансуючим
пристроєм на нього було встановлено пробний дисбаланс. Ротор під дією сил
ваги має провертатися так, щоб дисбаланс після декількох коливань опинився
знизу. За допомогою меню «Properties» зв’язку «Revolute» було встановлено
трапецеїдальний закон зміни кутової швидкості обертання ротора (рис.1.5).
Всі досліди виконувалися за крейсерської частоти обертання 800 об/хв
із часом розгону та вибігу 3 с. До корпусу автобалансуючого пристрою
встановлюються кулі. За допомогою зв’язку «Fixed» фіксується кришка на
корпусі авто- балансуючого пристрою. За допомогою інструмента «Contact
3D» рух куль обмежується стінками автобалансуючого пристрою і кришкою.
Арк.
РСА13.61725.001 ЗП
11
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Рисунок 1.5 - Трапецеїдальний закон зміни кутової швидкості обертання

В’язкі сили опору, що перешкоджають відносному рухові куль,
моделюються для кожної кулі чотирма демпферами. Величина демпфування
для куль підбирається так, щоб кулі під дією сил ваги після декількох коливань
скачувалися у нижню частину корпусу автобалансуючого пристрою (рис.1.6).

Рисунок 1.6 - Налаштування сил опору для куль

За відсутності дисбалансу перевірялась працездатність моделі шляхом
запуску ротора із різною кількістю однакових куль (рис.1.7).

Рисунок 1.7 - Перевірка роботи автобалансуючого пристрою без дисбалансу
Арк.
РСА13.61725.001 ЗП
12
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

При двох кулях з часом вони стають по прямій лінії, при трьох -
утворюють правильний трикутник і при чотирьох - прямокутник. Це
відповідає загальній теорії кульових автобалансуючих пристроїв. Наявність
дисбалансу вносить зміну у відносне розташування куль (рис.1.8). Тільки у
випадку двох куль вони займають відносно ротора одне і тільки одне
відповідне положення навпроти дисбалансу.

Рисунок 1.8 - Перевірка роботи автобалансуючого пристрою з дисбалансом

Налагодження моделі та її тестування забезпечують вірогідність
результатів подальшого моделювання.
За положенням куль автобалансуючого пристрою з використанням
запропонованої методики було визначено значення і місце дисбалансу.
Для усунення динамічного дисбалансу було встановлено два вантажі
один навпроти одного, під кутом 90° до осі перекосу. Після чого було
проведено заміри, як змінюються навантаження на опори. Було побудовано
графіки (рис.1.9), з яких видно ефективність застосування даної методики.
Арк.
РСА13.61725.001 ЗП
13
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Рисунок 1.9 - Навантаження на опори - розгін і автобалансування:
а - до зрівноваження; б - після зрівноваження

Запропонований метод дозволить з мінімальними затратами праці і часу
проводити динамічне балансування роторів дорожніх машин, без
використання додаткового обладнання і безпосередньо на самій машині без
демонтажу вузла.
Проведене комп’ютерне моделювання підтвердило достовірність
запропонованого методу.

1.2. Програмно-апаратне забезпечення тестової само-балансуючої
одноосьової колісної платформи
У розділі розглядається робототехнічна колісна платформа, що являє
собою нестійку маятникову систему, що дозволяє вирішувати завдання
дослідження алгоритмів керування нестійкими нелінійними системами,
включаючи завдання стабілізації.
Арк.
РСА13.61725.001 ЗП
14
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Актуальність подібного роду пристроїв обумовлена потребою
навчальних, науково-дослідних і виробничих підприємств в дослідницьких
макетах для відпрацювання окремих елементів і режимів роботи реальних
систем. Дана система, в тому числі, є компромісом між комп'ютерним
моделюванням і цільовим об'єктом управління, тому відзначимо можливість
проведення наукових експериментів, налагодження програмного забезпечення
та розробки елементів промислових зразків [2].
Традиційний робот, який взаємодіє з людиною, має широку основу і
пересувається з малими прискореннями, щоб уникнути втрати стійкості.
Центр мас подібних мобільних колісних роботів намагаються розташувати
якомога ближче до поверхні, по якій здійснюється рух, при цьому для
стійкості у робота завжди є як мінімум 3 точки опори. Двоколісні РКП мають
меншу основу за рахунок відсутності вимоги статичної стійкості. Пара коліс
дозволяє здійснювати поворот на місці, що дає їм більшу мобільність. Також,
роботи подібної конструкції мають знижене енергоспоживання. Але головним
недоліком є те, що платформа нестійка і при виключенні двигунів при
найменшому збуренні платформа втратить баланс і впаде. Методи і засоби
керування подібними РКП є вкрай важливими для практичної робототехніки
та дозволяють будувати на їх основі системи автоматичного управління будь-
якими мехатронними комплексами.
Розглянемо основні конструктивні, структурно-функціональні
особливості, а також області застосування існуючих само-балансуючих
двоколісних роботів.
РКП nBot використовує акселерометр для отримання значення кута
нахилу та гіроскоп для отримання швидкості зміни кута нахилу [6].
Використовується фільтр Вінера (Weiner) для об'єднання сигналів цих двох
сенсорів в один. На двигун подається напруга, пропорційна куту нахилу,
кутовій швидкості, положенню шасі і його швидкості. Поворот здійснюється
за рахунок додавання значення напруги до одного двигуна і віднімання його з
Арк.
РСА13.61725.001 ЗП
15
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

іншого. Таким чином, робот може повертати, зберігаючи баланс. Рух по
прямій здійснюється за допомогою додавання значення до кута балансу
JOE розроблявся як міні-прототип транспортного засобу для
перевезення людей [7]. Для стабілізації використовується регулятор простору
станів, який отримує інформацію від гіроскопа енкодерів двигунів.
РКП Segway - комерційно доступна платформа, що використовується в
якості транспорту на відносно невеликі відстані в різних областях, починаючи
від туризму і закінчуючи поліцейськими патрулями [12].
РКП EN-V - концепт двоколісного автомобіля, розроблений компанією
Segway спільно c General Motors [11]. На відміну від інших нестійких
двоколісних роботів, управління здійснюється за рахунок переміщення
вантажу, яке призводить до зміщення центру ваги щодо колісної осі.
Проаналізувавши переваги і недоліки вищезазначених аналогів, слід
звернути увагу на спрощення конструкції та зменшення вартості само-
балансуючої системи в цілому. Також слід зазначити, що у розглянутих вище
РКП система стабілізації базується на роботі двох приладів, а саме гіроскопа
та акселерометра, кожен з яких дозволяє розрахувати кути нахилу платформи
відносно поверхні землі. Звісно, по-окремо ці пристрої дають доволі непогані
результати, проте цього не достатньо. У випадку гіроскопа точність таких
розрахунків знижується через дрейф нуля і помилки інтегрування. У разі ж
використання тільки акселерометра занадто велика чутливість до зовнішніх
впливів. РКП-аналоги використовують спеціальні фільтри для оптимізації
параметрів системи, а саме фільтр Калмана і Вінера. Проте такі підходи до
вирішення проблем стабілізації РКП потребують значних обчислень, а отже і
витрат на продуктивнішу апаратну базу.
Виникає ідея об'єднати покази гіроскопа та акселерометра для усунення
їх недоліків. Зробити це дозволяє комплементарний фільтр [13]. Головне
завдання комплементарного фільтра полягає у тому, щоб нівелювати дрейф
Арк.
РСА13.61725.001 ЗП
16
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

нуля гіроскопа і помилки дискретного інтегрування, робота якого
визначається достатньо простим законом:
Постановка задачі. Розробити програмно-апаратне забезпечення для
тестової само-балансуючої одноосьової робототехнічної колісної платформи
на основі математичної моделі оберненого маятника, описати математичну
модель, структурну схему, підходи до реалізації та алгоритм роботи системи.
Розглянемо спрощену конструкцію само-балансуючої одноосьової
робототехнічної колісної платформи (рис.1.10), яка складається з центра мас
та двох двигунів (ДПС).

Рисунок 1.10 - Конструкція само-балансуючої
одноосьової робототехнічної колісної платформи

Наявність двох коліс зменшує габарити і підвищує надійність, а
роздільне управління кожним з них (за допомогою ДПС) робить платформу
дуже маневреною, зокрема вона може повертати при русі або виконувати
розворот на місці. Зробити платформу стійкою покликана система
автоматичної стабілізації. Створивши замкнутий контур, постійно вимірюючи
кут, є можливість генерувати керуючі сигнали з великою частотою, кожен раз
коректуючи положення платформи.
Ідея підтримки балансу досить проста. Конструкція має єдину точку
рівноваги коли центр мас вантажу знаходиться безпосередньо над віссю
обертання (рис.1.11). Якщо центр ваги конструкції відхиляється убік, то сила
тяжіння частково передається через опору до землі, а інша її складова створює
момент обертання конструкції, який прагне повалити конструкцію на бік. Щоб
Арк.
РСА13.61725.001 ЗП
17
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

компенсувати цю силу, система повинна почати рух з прискоренням в бік
падіння. Сила F, яку створює прискорення також розкладається на силу діючу
убік опори, і силу, яка створює зворотний момент обертання конструкції.

Рисунок 1.11 - Фізична модель об'єкта

Тобто для підтримки балансу необхідно виконання умови:
�� ∙ sin(��) = �� ∙ �� ∙ sin(��)
Але якщо розглядати тільки малі відхилення від стану рівноваги (α → 0),
то завдяки лінеаризації можна отримати більш просту умову для рівноваги:
�� = �� ∙ �� ∙ ��
Таким чином процес підтримки рівноваги такої системи можна
розділити на дві основні складові: визначення кута нахилу конструкції від
стану рівноваги і управління обертанням коліс залежно від величини
відхилення, для формування сили, яка компенсує падіння.
Як згадувалося у попередньому розділі, для визначення кута відхилення
конструкції від нормалі до поверхні найбільш правильним буде використання
мікроелектромеханічнjї системи (МЕМС), яка являє собою об'єднання
акселерометра і гіроскопа. Узагальнена структурна схема даної системи
представлена на рис.1.12.

Рисунок 1.12 - Узагальнена структурна схема системи
Арк.
РСА13.61725.001 ЗП
18
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

В якості об'єкта управління виступає конструкція перевернутого
маятника. Роль виконавчого механізму виконує двигун постійного струму.
Завдання регулювання та обчислень керуючих впливів покладені на
мікроконтролер, а закон управління реалізується і задається програмно.
Обидва двигуни постійного струму керуються за допомогою широтно-
імпульсної модуляції (ШІМ). Мікроконтролер визначає прогальність ШІМ
сигналу і напрямок обертання вала і посилає ці сигнали на драйвер двигуна.
Виходом системи є кут відхилення маятника від нормалі до поверхні,
який вимірюється акселерометром і гіроскопом. Сигнали з МЕМС
пропускаються через систему комплементарних фільтрів (рис.1.13). Різниця
впливу (0 градусів) і поточного кута відхилення надходить на вхід регулятора
(у нашому випадку мікроконтролера), який розраховує керуючий вплив для
приведення конструкції в рівновагу.

Рисунок 1.13 - Система комплементарних фільтрів

Тут, Wa(s) - передавальна функція акселерометра; Wg(s) - передавальна
функція гіроскопа; Fa(s) - передавальна функція фільтра акселерометра; Fg(s)
- передавальна функція фільтра гіроскопа; α - вимірюваний кут.
Метою системи комплементарних фільтрів є підтримка рівності
вхідного і вихідного сигналів. Але на низьких частотах зміни кута нахилу
система віддає перевагу показам акселерометра. Це пов'язано з тим, що коли
конструкція знаходиться в стані, близькому до стану спокою, саме дані
акселерометра найбільш точно відповідають дійсності, а на високих частотах
- більш точні покази гіроскопа, який не чутливий до різких рухів конструкції.
Кожен датчик переважає на частоті сигналу, на якій вплив його недоліків є
Арк.
РСА13.61725.001 ЗП
19
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

мінімальним. Даний підхід забезпечує досить високу точність вимірювань при
відносно простому алгоритму роботи (рис. 1.14).

Рисунок 1.14 - Блок-схема алгоритму роботи досліджуваної платформи

Розглянемо підхід до реалізації запропонованого рішення. При подачі
команди з пульта дистанційного керування (ПДК) на вхід мікроконтролера
надходить сигнал, що приводить до включення певної послідовності
перемикання обмоток двигуна, і РКП рухається у вказаному напрямку.
Одночасно з цією дією відбувається зчитування датчиків гіроскопа-
акселерометра, що відстежує положення корпусу робота і в залежності від
даних, коригує його положення за рахунок подачі певних сигналів на двигуни.
Положення вліво і вправо відпрацьовується за рахунок переключення обмоток
протилежно одне одному, тобто одне колесо повертається в одну сторону інше
в іншу. Для коректного балансування в програмі використовується
Арк.
РСА13.61725.001 ЗП
20
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

прискорення, значення якого визначається відносно даних гіроскопа-
акселерометра.
Таким чином, розглянута математична модель перевернутого маятника,
система управління такими об'єктами та мобільна маятникова науково-
дослідна система, що дозволяє апробувати алгоритми адаптивного управління
в складній неповнопривідній системі. Подібні дослідницькі комплекси є
компромісним рішенням між виключно комп'ютерним моделюванням і
дорогими випробуваннями на реальних об'єктах, що підтверджує актуальність
і перспективність розглянутого рішення.
Тому, в роботі необхідно провести розробку електронного
автобалансуючого пристрою, що дозволяє високоточно та швидко керувати
механізмами високошвидкісного обертання, що забезпечить гнучке
управління балансом механізму обертання і є задачею актуальною.
Арк.
РСА13.61725.001 ЗП
21
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

2. Обґрунтування технічного завдання

В процесі роботи обертових механізмів, з часом відбувається їх
розбалансування. Це призводить до зміщення центру мас тіла обертання, і, як
наслідок, - до виникнення певного биття. Єдиний спосіб уникнути такого
биття без зовнішнього втручання і вимкнення механізму – балансування
механізму високошвидкісного обертання шляхом повільного зменшення
частоти обертання. Тому, розроблюваний мікроконтролерний пристрій
використовується для балансування механізмів високошвидкісного обертання
шляхом повільного зменшення частоти обертання електродвигуна.
Розроблюваний пристрій має відповідати наступним характеристикам:
1. Живлення від мережі змінного струму (50±0,5) Гц з номінальною наругою
220 В ±10%.
2. Дискретність зміни частоти інвертора складає 1 Гц і регулюється в межах
від 1 до 99 Гц.
3. Пристрій призначений для роботи у стаціонарних приміщеннях за умов
нормальних значень відносної вологості (35-55%) та температури
оточуючого середовища в межах від +15 до +55 ºС.
4. Середній термін служби – не менше 5 років
5. Вірогідність безвідмовної роботи пристрою за 30 тис.годин – 0,98.
6. Захист від ураження електричним струмом по класу ІІІ.
7. Габаритні розміри 350×150×250 мм.
8. Ступінь захисту корпусу – IP44.
Арк.
РСА13.61725.001 ЗП
22
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

3. Розробка структурної схеми

На рисунку 3.1 представлена функціональна блок-схема
мікроконтролерного пристрою автоматичного балансування
високошвидкісних обертових механізмів.
A3
220В 50Гц
A1 Òåí çî äàò÷èê A6
Êëàâ³àòóðí èé Ñòàá³ë³çî âàí èé
³í òåðô åéñ áëî ê æèâëåí í ÿ
A2 A4 A5 A7
Òðèô àçí èé
²í äèêàòî ð Ì ³êðî êî í òðî ëåð Âèêî í àâ÷èé áëî ê Ì 1
ì î ñòî âèé äðàéâåð

Рисунок 3.1 - Блок-схема мікроконтролерного пристрою автоматичного
балансування високошвидкісних обертових механізмів

Розроблюваний пристрій складається з таких блоків та вузлів. З
тензодатчика А3 сигнал потрапляє безпосередньо на мікроконтролер А4, який
перетворює інформацію про вібраційні збурення шліфувального інструменту
в цифровий сигнал і далі, у випадку, якщо ці вібрації не перевищують
критичне значення, яке задається в програмі контролера як константа, ці
значення виводяться на індикатор А2; якщо ж значення з тензодатчика
перевищують критичні значення – сигнал з мікроконтролеру поступає на
трифазний мостовий драйвер А5, який керує виконавчим пристроєм А7,
зібраним на MOSFET транзисторах, і зменшує пропорційно сигналу, який
виникає, частоту обертання електродвигуна М1. Управління режимами
шліфувального автомату здійснюється з клавіатурного інтерфейсу А1.
Живлення пристрою відбувається стабілізованим блоком живлення А6.
Арк.
РСА13.61725.001 ЗП
23
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

4 Розробка електричної принципової схеми

Електрична принципова схема мікроконтролерного пристрою
автоматичного балансування високошвидкісних обертових механізмів
показана на рис. 4.1.
DA1 DA2
+5 В
2 3 2 3
SA1 VD1
3 3 R26
+ +
C6 C7 C11
SA2 VD2 С3
+ K1.1
C16
+
SA3 VD3
R27
C17 VD18 VD19
SA4 VD4 VT6 T1 FU1
R17
VD13 VD22 220В 50Гц
R1 R21
VD7 VD8 VD9
DD3
DD2 1 28
VCC Vo1 VD20 VD21
17 6 2 27
RA0 CPU RB0 HN1 HO1
VT7
18 7 3 26
RA1 RB1 HN2 Vs1 R18
1 8 4 C9 C10 + C12
RA2 RB2 HN3
VD14
2 9 5
RA3 RB3 LN1
R22
3 10 6 24 C13
RA4 RB4 LN2 Vo2
+
11 7 23
VD5 RB5 LN3 HO2
+5 В R2 VT8
4 12 8 22
RA5 RB6 Fault Vs2
R19
19 13 9
INT0 RB7 ITRP
R6
15 10 20
RA6 CA0 Vo3 VD15
14 11 19 VT9
ZQ1 UCC CA- HO3
R23
16 5 12 18
RA7 GND CND Vs3
C14
13 C15
Vso R20
+ VD16
C4 VT10 M1
14
LO3
C1 C2
R7 16
LO1
R24
15
LO2 VD17
VT11
R25
VD4
DD1 HG1 HG2
R11
5
DC 11 14 14
D0 A A A
a a R13
1 10 13 f b 13 f b
D1 B B g B g VD10 VD11 VD12
R8
e c e c
2 9 8 d 8 d R12
D2 C C C
4 8 7 7
D3 D D D R14
C5
7 6 6
E E E
13 1 1
F F F
+5 В
3 12 2 2
BL G G G
4 4
O O
R3 12 12
O O
R4 VD6 K1 R15
VT1
R16
R5
VT2
R9
C8
VT3 VT5 ZQ2
R10
VT4

Рисунок 4.1 - Електрична принципова схема мікроконтролерного пристрою
автоматичного балансування високошвидкісних обертових механізмів

Пропонований пристрій працює від однофазної мережі 220 В і
дозволяє плавно міняти обороти двигуна і відображати робочу інформацію
(частоту інвертора, код помилки, службову команду тощо) на дворозрядному
цифровому індикаторі. Дискретність зміни частоти інвертора складає 1 Гц і
регулюється в межах від 1 до 99 Гц.
Арк.
РСА13.61725.001 ЗП
24
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

У пропонованій схемі використовується число-імпульсний метод
управління асинхронним двигуном з частотою модуляції 10 кГц, рисунок 4.2,
що дозволяє отримувати синусоїдальний струм на обмотках двигуна.

Рисунок 4.2 - Годограф число-імпульсного управління асинхронним двигуном

Схема, зображена на рисунку 4.1, складається з керуючого пристрою
DD2, в якості якого застосований мікроконтролер PIC16F628-20/P, що працює
на частоті 20 мГц, кнопок управління Пуск (SA1), Стоп (SA2), кнопки
збільшення і зменшення частоти відповідно SA3, SA4. Двоїчно-
семісегментного дешифратора DD1, світлодіодних матриць HG1, HG2. Вузла
гальмування VT3, VT4, K1. У силовому ланцюзі використовується трифазний
мостовий драйвер DD3 IR2130 фірми INTERNATIONAL RECTIFIER що має
три виходи для управління нижніми ключами моста і три виходи для ключів з
плаваючим потенціалом управління.
Дана мікросхема має систему захисту по струму, який у разі
перевантаження вимикає всі ключі а також запобігає одночасному відкриттю
верхніх і нижніх транзисторів і тим самим запобігає протіканню крізних
струмів. Для скидання захисту необхідно встановити всі одиниці на входах
HNx, LNx. Як силові ключі застосовані МОSFET транзистори IRF740. Ланцюг
перевантаження складається з датчика струму R13 дільника напруги R11-R14,
що дозволяє точно встановити струм спрацьовування захисту, і інтегруючого
ланцюжка R8-C5 яка запобігає помилковому спрацьовуванню струмового
захисту в моменти комутацій. Напруга спрацьовування захисту складає 0,5 В
по входу ITRP (DD3). Після спрацьовування захисту на виході FAULT
(відкритий колектор) з'являється логічний нуль, запалюється світлодіод VD5,
Арк.
РСА13.61725.001 ЗП
25
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

і закриваються всі силові ключі. Для швидшої розрядки ємкостей затворів
силових транзисторів можна встановити паралельно резисторам, включеним в
ланцюг затвора, діодів у зворотному напрямі. Двигун необхідно включити по
схемі зірки.
Джерело живлення складається з потужних діодів VD18-VD21,
струмообмежуючого резистора R27, фільтруючої ємкості C16, C17, які
запобігають сплескам, які виникатимуть при комутаціях на паразитних
індуктивностях схеми. А також трансформатора T1, стабілізатора напруги 15
B DA1 для живлення схеми драйвера, і стабілізатора напруги 5 В DA2 для
живлення мікроконтролера і схеми індикації.
При використанні потужнішого двигуна замість транзисторів IRF740
можна використовувати IGBT транзистори типу IRGBC20KD2-S,
IRGBC30KD2-S при цьому діоди VD13-VD15, VD17,VD23 слід
випаяти. Конденсатор C17 повинен бути типу К78-2 на 600-1000 В. Замість
VD7-VD12 бажано застосувати понад швидкі діоди типу 10DF6, а ємкості С10,
C13, C15 зменшити до 2,2-4,7 мкф, які повинні бути розраховані на напругу 50
В. Трансформатор T1 потужністю 0,5-2 Вт. Обмотка намотана дротом
діаметром 0,2 і повинна видавати 19-20 В.
Друкарська плата виконана на односторонньому склотекстоліті.
Світлодіод VD5, матриці HG1, HG2, кнопки SA1-SA4 встановлені з боку
доріжок.
У момент запису програми в нульовий осередок ОЗУ DD2 необхідно
помістити шістнадцятиричне число від 1 до 63, початкова частота інвертора.
Програма виконана таким чином, що двигун стартує з плавним набором
швидкості від 0 до встановленої частоти приблизно за 2 секунди, ця константа
знаходиться в комірках 0207 і 0158 програм. Якщо необхідно збільшити
швидкість наростання в два рази, то замість коду 3005 необхідно записати 300
A.
Арк.
РСА13.61725.001 ЗП
26
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

5 Розрахунок основних елементів електричної схеми

5.1. Розрахунок коефіцієнта підсилення за струмом підсилювача на
біполярному транзисторі
В даному пункті проводиться розрахунок коефіцієнта підсилення за
струмом підсилювача, показаного на рисунку 5.1.

Рисунок 5.1 – Розрахункова схема підсилювача струму на біполярному
транзисторі

Задамося такими вихідними даними схеми: опір зворотного зв‘язку
RF = 100 кОм; лінійний опір RL = 5 кОм; параметри біполярного транзистора:
статичний коефіцієнт передачі струму біполярного транзистора  = hfe = 100;
інвертуючий опір емітерного переходу hie = 300 Ом.
Зворотний зв‘язок (ЗЗ) створюється резистором RF. Він відноситься до
типу паралельний за входом та паралельний за виходом, тобто до
паралельного типу ЗЗ.
Врахувавши ефект Мілера будь-який імпеданс ZF, що шунтує
підсилювач з коефіцієнтом підсилення за напругою Аu, може бути заміщений
двома еквівалентними імпедансами Мілера на вході та виході. Еквівалентний
імпеданс вхідного ланцюга:
Арк.
РСА13.61725.001 ЗП
27
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Z
Zim = F ,
1− Au
де ZF - імпеданс, що шунтує підсилювач,
Аu - коефіцієнт підсилення за напругою.
Тоді еквівалентний імпеданс вихідного ланцюга:
A
Z u
0m =  ZF .
Au −1
Для інвертуючого підсилювача Аu < 0, тому:
Z
Zim = F ;
1+ Au
A
Z u
0m =  ZF .
Au +1
Ці імпеданси включені паралельно вхідному та вихідному імпедансам
підсилювача. Оскільки в нашому випадку ЗЗ відсутній (RF → ), тоді Zim та
Z0m є активними опорами та позначаються Rim , R0m відповідно.
На рисунку 5.2 зображена еквівалентна схема підсилювача, показаного
на рисунку 5.1.

Рисунок 5.2 – Еквівалентна схема каскаду підсилювача струму

Параметри такої схеми розглянуті в [4] та дорівнюють: інвертуючий опір
Ri = hie = 300 Ом, коефіцієнт підсилення за струмом Ai  -100 та коефіцієнт
підсилення за напругою Аu  1670.
Тоді маємо,

Арк.
РСА13.61725.001 ЗП
28
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

R
R im = F ;
1+ Au
100000
R im = = 59,8  60 (Ом),
1671
де RF = 100 кОм – опір зворотного зв‘язку,
Аu = 1670 - коефіцієнт підсилення за напругою.
При активному ZF, що дорівнює RF, вхідний опір може бути
розрахований за формулою:
R  h
R i = R im im
im || hie = ,
R im + him
де Rim = 60 кОм - активний опір на вході підсилювального каскаду,
hie = 300 Ом – інвертуючий опір.
60000  300
R i = = 298,5  300 (Ом)
60000 + 300
та при RF >> hie остаточний коефіцієнт підсилення за струмом:
− 
Aif = ,
 R 
1 +    L
 
 RF 
де RF = 100 кОм - опір зворотного зв‘язку,
RL = 5 кОм - лінійний опір,
 = 100 - статичний коефіцієнт передачі струму.
−100
Aif = = −16,7 .
 5 
1 + 100   
100 
Таким чином, за розрахованим коефіцієнтом підсилення за струмом
Aif = -16,7 для обраного нами інвертуючого підсилювача обираємо біполярний
транзистор КТ854А.

Арк.
РСА13.61725.001 ЗП
29
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

5.2. Розрахунок надійності плати з елементами
Надійністю (ГОСТ "Надійність в техніці. Терміни та визначення")
називають властивість виробу виконувати задані функції, зберігаючи в часі
значення встановлених експлуатаційних показників у заданих межах, що
відповідають заданим режимам та умовам використання, технічного
обслуговування, зберігання і транспортування.
Основною кількісною характеристикою надійності є функція
надійності P
P = e− t
, (5.1)
де  - інтенсивність відмов,
 = ÔI ,
де ÔI = ( Ï Ê I )  0 - фактична інтенсивність відмови одного елемента схеми;
t - час роботи. Для нашої плати t = 15000 год.
Необхідно визначити фактичну інтенсивність відмови всіх елементів.
1) Мікропроцесор PIC16F628.
Ô1 = 0  K1  K Ï , (5.2)
де 0 - інтенсивність відмов для нормальних умов експлуатації,
Ê1 - коефіцієнт, що враховує умови експлуатації ( Ê1 = 1 для стаціонарних
умов експлуатації),
Ê -коефіцієнт, що враховує проведення заходів з підвищення
Ï
надійності ( Ê Ï = 0,2 при експлуатації в полегшених режимах).
Для мікросхем очікуване значення
 = 3410−8 1 0,2 = 6,810−8
Ô1 ãî ä−1

для будь-яких умов експлуатації, дозволених ТУ.
1) З’єднання
У розрахунку на одне з'єднання для ручного паяння з друкованим
монтажем  (×10-8 год-1
0 ) становить 0,06 – 15.
Арк.
РСА13.61725.001 ЗП
30
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Кількість з'єднань – 376.
Ô 2 = 7,510−8 376 = 282010−8
год-1.
2) Конденсатори
У схемі присутні два типи конденсаторів.
Для конденсаторів:
Ô 3,4 ,5,6 ,7 = 0  KÐ  ÊÇ  ÊÑ  Ê t  K Ï , (5.3)
де 0 - сумарна інтенсивність раптових (коротке замикання, обрив - втрата
ємності) і поступових (догляд за норму ТУ ємності, тангенса кута втрат,
струму витоку і опору ізоляції) відмов.
K - коефіцієнт режиму за умови, що:
P
0,1U UH 1
250C  t  t .
Ä
KC - залежить від типу конденсатора і його номіналу. Для
конденсаторів тонкоплівкових з неорганічним діелектриком, будівельних і
оксидно-напівпровідникових KC =1.
Kt - коефіцієнт, що враховує температурний режим роботи.
K Ï - коефіцієнт, що залежить від величини послідовного активного
опору в схемі між конденсатором і джерелом живлення в оксидно-
напівпровідникових конденсаторах. Для інших типів конденсаторів Ê Ï =1.
Для стаціонарної апаратури KÇ=1.
Конденсатори КМ - Керамічні монолітові конденсатори постійної
ємності. Значення їх параметрів є такими:
 −8
0 =1310 год-1; KP =0,29; KC = 2; Kt = 1,2; Ê Ï = 1; KÇ=1.
 = 2 (13 10−8
Ô 3  0,29  2 1,2 11) = 9,04810−8  2 =18,09610−8
год-1.
Конденсатори К10 - Керамічні конденсатори постійної ємності.
Значення їх параметрів є такими:
Арк.
РСА13.61725.001 ЗП
31
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

 = 310−8
0 год-1; K =0,18; KC = 0,9; Kt = 1; Ê = 1; KÇ=1.
P Ï
 = 2 (3 10−8
Ô 4 ,5,6  0,18  0,9 111) = 0,97210−8 год-1.
3) Резистори
Для резисторів (виключаючи терморезистори) формула має наступний
вигляд:
Ô8,9 = 0  KÐ  ÊÇ  Ê R  ÊÑË  Ê ÊÎ  KÌ  ÊÑÒ  Ê S . (5.4)
Резистори ОМЛТ – 0,5; ОМЛТ – 5; ММТ-0,5
K =1; 0 =1,210−8
Ç год-1; K =0,59;
P K =2;
R
KÑË = KÊÎ =1 – коефіцієнти складності і корпусу;
K , KÑÒ - коефіцієнти номінальної потужності і стабільності.
Ì
K =0,7;
Ì
KS - коефіцієнт напруги для змінних недротяні резисторів, KS =1.
Ô8,9 =10 ( 0  KÐ  Ê Ç  Ê R  ÊÑË  Ê ÊÎ  K Ì  ÊÑÒ  Ê S ), (5.5)
Ô8,9 =10 (1,210−8  0,591 211 0,71) = 9,929610−8
год-1.
5) Транзистори
Для біполярних транзисторів (крім потужних НВЧ)
Ô10 ,11 = Ò  Ê 4  Ê ð  ÊÔ  Ê Ä  Ê S , (5.6)
де  – групова інтенсивність відмов.
Ò
Для біполярних транзисторів Ò =29; Ê 4 =1; Кф=1,5; КД=1; Кр=0,136; Кs=0,5
Підставивши всі чисельні значення у формулу, отримаємо
Ô10 ,11 = 2 ( 29 10−8 11,5 1 0,136  0,5 ) = 5,916 10−8 ãî ä−1.
Сумарна інтенсивність відмови:
 = ÔI = Ô1 + Ô 2 + Ô 3 + Ô 4 + Ô 5 + Ô 6 + Ô 7 + Ô8 + 9 + 10 + 11 , (5.7)
 −5
 = 2,86210 год-1
Час напрацювання на відмову
Арк.
РСА13.61725.001 ЗП
32
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

1
T0 = = 34944,1 (5.8)

Знаходимо функцію надійності P (t) за формулою:
P = e− t
(5.9)
−2 ,86210−5
Ð= e 15000 = 0,951
Таким чином, виходячи з отриманого числового значення надійності,
рівного 0,951, можна сказати, що надійність схеми достатньо надійна.

5.3. Розрахунок теплового режиму роботи пристрою
Через практичну неможливість не лише рішення, але й складання повної
системи рівнянь приходяться процеси, що відбуваються в окремому блоці,
схематизувати, приймаючи ряд спрощуючих передумов. Виходячи з такої
моделі, розрахунок теплового режиму пристрою полягає у визначенні по
електричним, конструктивним даним і параметрам навколишнього
середовища: температур нагрітої зони, поверхонь елементів, повітря, корпуса
тощо.
Вибір для охолодження приводиться по заданому перегріву Т і
питомому тепловому навантаженню (потужність розсіювання) qк по даним
наведеним на рисунку 5.3.
Області на графіку відповідають:
1 – природному повітряному охолодженню;
3 – примусовому повітряному охолодженню;
5 – примусовому рідинному охолодженню.
У наступних областях із приблизно рівним успіхом можна
застосовувати:
2 – природне і примусове повітряне охолодження;
4 – примусове повітряне і рідинне охолодження.

Арк.
РСА13.61725.001 ЗП
33
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Т,К
300

200

1 2 3 4 5
100

Рисунок 5.3 – Графік залежності перегріву від потужності розсіювання

Розглянемо тепловий режим блокристроюу в герметичному корпусі.
Визначальними параметрами для розрахунку є питомі потужності
розсіювання блоку приладу в цілому і нагрітій зоні qк і qз відповідно.
qk = P0 / Sk = 0,045 / 0,16 = 0,28 Вт/м2, (5.10)
q3 = P0 / S3 = 0,045 / 0,03 = 1,5 Вт/м2, (5.11)
де Po – потужність, що розсіюється, Po = 45 мВт;
SK – площа поверхні блоку, SK = 0,16 м2.
Площу поверхні блоку знаходять з формули:
Sk = 2  (L1 L2 + (L1+ L2)  L3  K3) = 2×(0,067+0,53×0,085×0,28) = 0,16 м2, (5.12)
де L1 = 320 мм, L2 = 210 мм, L3 = 85 мм – відповідно довжина, ширина і
висота підставки блоку.
S3 – умовна величина поверхні нагрітої зони, S3 = 0,03 м2
Кз – коефіцієнт заповнення обсягу, Кз = 0,28.
Арк.
РСА13.61725.001 ЗП
34
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

У загальному випадку, перегрів корпуса герметичного блоку, що працює
в нормальних кліматичних умовах, щодо навколишнього середовища
визначається залежністю:
V1 = 0.1472  q −3 2
k − 0.2962 10  qk + 0.3127 10−6  q3
k = 0,04, (5.13)
де qk – питома потужність, qk = 0,28 Вт/м2.
Перегрів нагрітої зони визначається аналогічною залежністю:
V 2 = 0.1390 q − 0.1223 10−3 q2
3 3 + 0.698 10−6 q3
3 = 0,21. (5.14)
Зміна атмосферного тиску зовні корпуса впливає на перегрів корпуса
блоку щодо температури навколишнього повітря, а усередині корпуса – на
перегрів нагрітої зони щодо температури корпуса блоку. Виходячи з цього,
перегрів нагрітої зони, у загальному випадку, визначається так:
V3 = V1 KH1 + (V 2 −V1)  KH 2 = 0,04×1 + (0,21-0,04)×0,998 = 0,21, (5.15)
де перший доданок є перегрів корпуса:
Vk = V1 KH1 = 0,04×1 = 0,04. (5.16)
Коефіцієнт Кн1 визначається тиском повітря зовні блоку
1 1
KH1 = 0.82 + = 0,82 + =
−5 1,0, (5.17)
0.925 + 4.6 10 H1 0,925 + 4,6
а Кн2 залежить від тиску середовища усередині блоку:
1 1
KH2 = 0.80 + = 0.80 + =
1.25 + 3.8 10−6 0,998, (5.18)
H2 1.25 + 3.8
де Н1 = Н2 = 0,1 МПа – атмосферний тиск, відповідно, зовні та
всередині блоку відповідно.
По отриманим даним визначаємо:
- перегрів повітря в блоці (приладі):
VB = 0.5  (Vk +V3) = 0,5× (0,04 + 0,21) = 0,125, (5.19)
- середню температуру повітря в блоці (приладі):
TB = VB + TC = 0,125 + 18 = 18,125 ºС, (5.20)
Арк.
РСА13.61725.001 ЗП
35
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

- температуру корпуса блоку (приладу):
Tk = Vk + TC = 0,04 + 18 = 18,04 ºС, (5.21)
і температуру нагрітої зони
T3 = V3 + TC = 0,21 +18 = 18,21 ºС, (5.22)
де Тс = 18 ºС – температура навколишнього середовища.
Розглянемо тепловий режим блоку в перфорованому корпусі.
Наявність перфораційних отворів враховується коефіцієнтом, що
залежить від відносної площі перфораційних отворів:
SÏ 6000 6000
P = = = = 0,09, (5.23)
L1L2 320 210 67200
де S 2
п – сумарна площа перфораційних отворів, Sп = 6000 мм .
За результатами експериментальних досліджень установлена
залежність:
1 1
kÏ = 0,09 + = 0,09 + = 0,435, (5.24)
(1,41+ 4,95 P) 1,41+1,485
справедлива в діапазоні значень 0  P  0.8 .
Виходячи з цього, визначається:
- перегрів корпуса блоку:
Vk = 0,93  KH1  kÏ = 0,93×1×0,435 = 0,4, (5.25)
- перегрів нагрітої зони:
V 2
V3 = 0,93  kÏ (V1 KH1 + ( −V1)  KH 2 )= 0,93×2,50×0,435 = 1,37, (5.26)
0,93
- середній перегрів повітря в блоці:
VB = 0,6 V3 = 0,6×1,37 = 0,82. (5.27)
Розглянемо тепловий режим блоку з примусовою вентиляцією.
Розрахунок режиму блоку роблять виходячи з наступної моделі блоку:
корпус блоку має форму паралелепіпеда, у протилежних гранях якого маються
пристрої для підведення і відводу повітря. Усередині корпуса розташовано або
Арк.
РСА13.61725.001 ЗП
36
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

шасі, що поділяє блок на два відсіки, або n касет, що поділяють блок на n+1
відсіків. Деталі можуть мати різну форму і розміри і розміщатися на шасі
(платах) хаотично.
Кондуктивні стоки тепла відсутні, а блок працює в наступних умовах:
- температура навколишнього середовища -60…+60 оС
- температура охолодженого повітря на вході в блок -60…+60 оС
- коефіцієнт заповнення блоку 0,1...0,85
- потужність, що розсіюється в блоці 5…450 Вт
- масова витрата охолодженого повітря, G 0,003…0,25 кг/хв
- перетин блоку перпендикулярне до напрямку відведення 0,017 м2
- довжина блоку в напрямку відведення 0,32 м
Виходячи з припущення, що мікроелементи рівномірно заповнюють
обсяг блоку, а середня температура повітря усередині блоку дорівнює
середньому арифметичному значенню температури повітря на вході і виході
блоку, для визначення перегріву нагрітої зони примусово вентильованих
блоків:
5 10−4 Po 5 10−4 45
V3 = + M1M2 M3M4 = + 0,044 0,0110,009 1,88 = 0,15, (5.28)
G 0,15
де G = 0,15 кг/хв. – масова витрата охолодного повітря;
М1 – коефіцієнт, що враховує величину масової витрати повітря:
1 1
M1 = = =
3 3 0,044; (5.29)
10  G 10  0,15
М2 – коефіцієнт, що враховує величину площі поперечного до напрямку
обдуву перетину блоку:
M2 = (L1L2)−0,406 = (320 210)−0,406
= 0,011; (5.30)
М3 – коефіцієнт, що враховує довжину блоку в напрямку обдування:
M3 = L3−1,059 = 85−1,059 = 0,009; (5.31)
М4 – коефіцієнт, що враховує заповнення блоку:
Арк.
РСА13.61725.001 ЗП
37
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

M4 = k−0,42
3  1− k2/3
3 = 0,15−0,42  1− 0,152/3
= 1,88, (5.32)
5 10−4  P
де вираз k3 = o = 0,15 представляє собою середній перегрів
G
охолодженого повітря в блоці.
Арк.
РСА13.61725.001 ЗП
38
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

6 Технологічний розділ

6.1.Технологія виготовлення друкованих плат
Перші виготовленні друковані плати автоматизованим методом були
розроблені фірмою Multiwire. За минулий період за кордоном і у нас в країні
розроблені нові методи друковано-дротового монтажу, основані на різних
принципах прокладки трас з ізольованих проводів і способів отримання між
сполук в платах. Розрізняють два методи виготовлення друкованих плат:
метод стіжкового монтажу і метод прямих відрізків.
Метод стіжкового монтажу («Аракс») використовують в промисловості в
двох варіантах: з поділом процесу монтажу проводів на платі на окремі
операції і з об'єднанням операцій в один процес. При цьому методі друкованим
способом отримують типову одно-або двосторонню плату з постійною
топологією малюнка. У першому варіанті типову плату встановлюють на
паперову маску і прокладки з еластичного матеріалу, а потім відповідно до
заданої схемою прошивають її і прокладки через отвори пустотілої голкою,
всередині якої проходить тонкий ізольований провід. Після прошивки дроти
притискають до плати, видаляють еластичні прокладки з петель, утворених з
ізольованих проводів голкою, лудять петлі припоєм, знімають з петель маску
і припаюють їх до плати. У другому варіанті на автоматі прошивають плату
проводом, одночасно лудячи і припаюють петлі з дроту до контактних
майданчиків. В результаті отримують плату, еквівалентну за
функціональними можливостями багатошарової друкованої плати, але з більш
високою ремонтопридатністю і меншою вартістю.
Автоматизоване проектування друкованих плат. Однією з основних
задач в системі автоматизованого проектування плат є оптимізація з'єднань
між елементами схем. Залежно від обраної конструктивно-технологічної бази
ця задача може мати різну ступінь складності і відповідно може сильно
впливати на трудомісткість проектування друкованих плат. При
Арк.
РСА13.61725.001 ЗП
39
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

автоматизованому проектуванні друкованого монтажу, в тому числі і
багатошаровою, необхідно оптимізувати цілий ряд критеріїв (показників
якості), таких як сумарна довжина всіх зв'язків, число зв'язків між елементами
схеми, наприклад ІС, що знаходяться в сусідніх позиціях на монтажному полі,
число перетинань між зв'язками, число ланцюгів з можливо більш простою
конфігурацією. Оптимізація такого числа показників якості, будучи складним
завданням самої по собі, вимагає врахування ряду конструктивних
характеристик плати. До них можна віднести: розмір монтажного поля,
мінімально допустиму ширину друкованих провідників і відстань між ними,
число монтажних шарів, способи переходу з одного шару на інший,
розташування висновків елементів і ланцюгів на монтажному полі, число
ділянок, заборонених для прокладки провідників (технологічні отвори, місця
для позначень, заздалегідь прокладені стандартні друковані провідники та ін.).
Отримати оптимальний варіант друкованих з'єднань при відповідності всіх
умов досить важко. Тому, по суті, жоден з методів автоматизованого
проектування багатошарової друкованої плати не гарантує трасування всіх
з'єднань. Задовільними вважаються результати, коли автоматично трасуються
90-95% зв'язків. Решта з'єднання вимагають неавтоматизованої або
автоматизованої доопрацювання шляхом зміни конфігурації раніше
прокладених зв'язків, що значно підвищує трудомісткість проектування
монтажних плат.
Переваги та недоліки стіжкового методу. Стіжковий монтаж в порівнянні
з багатошаровим друкованим монтажем дозволяє наступне:
- Знизити трудомісткість конструкторських робіт у кілька разів, причому, чим
більше номенклатура друкованих плат, тим ефективніше стежковий
монтаж.
- Скоротити трудомісткість автоматизованого проектування друкованих
плат більш ніж в два рази.
- Знизити вартість матеріалів в три рази.
Арк.
РСА13.61725.001 ЗП
40
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

- Скоротити трудомісткість виробництва вузлів друкованих плат на 30%.
- Підвищити ремонтопридатність друкованої плати та оперативність
внесення змін до монтаж.
- Скоротити терміни розробки апаратури у зменшити технологічний цикл
проектування і виробництва друкованих плат.
- Виключити металізацію в отворах друкованої плати.
- Знизити кількість шкідливих стоків при виробництві друкованих плат.
- Зменшити масу друкованих плат, збільшити вихід придатних друкованих
плат.
До недоліків стіжкового методу монтажу необхідно віднести:
- Одностороннє розташування на платі.
- Потреба в ретельному контролі інформативного матеріалу при
автоматизованому проектуванні друкованих плат.
- Збільшення габаритів друкованих плат викликає майже пропорційний ріст
трудомісткості монтажу.
- Не конкурентоспроможність з одно-і двосторонніми друкованих плат по
трудомісткості в серійному виробництві, не рахуючи етапу макетування.
- Складність застосування друкованих плат дротового монтажу для елементів
між шнуровими виводами (необхідно планарна формовка виводів).
Метод прямих відрізків. Метод полягає в тому, що друкованим
монтажем виготовляють типову друковану плату з постійною типологією
малюнка і наскрізними металізованими отворами. Типову друковану плату
встановлюють на стіл монтажного автомата і за заданою програмою розводять
зв'язку прямими відрізками з ізольованого дроту, обрізаючи його в заданих
точках. При цьому ізольований провід автоматично без попереднього лудіння
ділянки жили що припаюється, без видалення ізоляції з нього поєднується з
контактною площадкою. Причому провід може укладатися на контактну
площадку під будь-яким кутом по відношенню до її осі. Після суміщення
з'єднувальних елементів розщеплений електрод опускається на провід і з
Арк.
РСА13.61725.001 ЗП
41
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

заданим зусиллям притискає його до гальванічного олов'яно-свинцевого
покриттю контактної площадки, а потім на електрод подається розігріваючий
імпульс струму. Розігрітий до значення температури 973...1073 К (700...800 С)
електрод непрямим шляхом передає тепло з з'єднуються з елементам. В
результаті ізоляція на дроті оплавляється і таким чином забезпечується
електричний контакт електроду з житловою дроти. Потім на електрод
подається другий імпульс струму, який розігріває провід на ділянці обмеженій
зазором в розщепленому електроді. При постійно призначеному тиску
розігрітий електрод і розігріта жила проводу передають тепло гальванічному
покриттю контактного майданчика. При цьому покриття розплавляється, і
жила проводу занурюється в розплав. Після закінчення дії імпульсу електрод
піднімається, а розплавлене покриття, охолоджуючись, кристалізується і
таким чином відбувається формування з'єднання.
На стабільність процесу, а отже, і на якість з'єднань при цьому впливають
такі чинники:
- Ступінь відповідності нанесеного гальванічного покриття евтектичному
складу сплаву олово-свинець і похибка його товщини по всьому полю
плати, від яких залежить температура розплаву покриття.
- Похибка тиску електродів на провід, від якої залежить ступінь деформації
жили в зоні з'єднання і відповідно механічна міцність з'єднання.
- Стабільність площі контакту електрода з жилою дроту, яка впливає на
щільність струму і температуру нагрівання сполуки припою.

6.2 Автоматизація виготовлення друкованих плат
Загальним недоліком обох методів виготовлення друкованих плат є
необхідність покриття заготовок перед свердлінням для захисту від
механічних пошкоджень друкованих провідників. Сушка лаку і його
видалення після свердління й хімічного міднення отворів збільшують
трудомісткість процесу і тривалість технологічного циклу, порушують його
Арк.
РСА13.61725.001 ЗП
42
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

безперервність. Тому не можна створити автоматичної потокової лінії
виробництва друкованих плат.
При ручному виготовленні зазначений порядок проходження операцій
повинен зберігатися, тому що шар фоторезиста і освічений їм малюнок
друкованих провідників вказують на розташування отворів. Отже, малюнок
повинен створюватися до свердління. Операція свердління отворів є процесом
трудомістким, оскільки число отворів, наприклад, на платі середнього розміру
становить кілька сотень, а на платах з ІМС в корпусах зі штирковими виводами
- більше тисячі. Таким чином, виникає проблема автоматизації свердління
отворів, рішення якої можна досягти використанням верстатів з числовим
програмним управлінням (ЧПУ).
Використання ЧПУ для свердління отворів в друкованих платах спрощує
весь процес, роблячи його більш пристосованим для подальшої автоматизації.
У цьому випадку отвори свердлять і металізують до покриття заготовок шаром
фоторезисту і формування малюнка друкованих провідників, що виключає
такі операції, як покриття плат захисним шаром лаку і його видалення після
хімічного міднення. Для отримання малюнка схеми просвітлені на платі
отвори суміщають з їх зображеннями на фотошаблон, тому даний метод
отримав назву "метод базового отвори".
Подальшу обробку плати виробляють звичайним способом, тобто на
провідники та контактні площадки гальванічно осаджують мідь і наносять
захисне покриття, після чого видаляють шар фоторезисту і стравлюють
фольгу. Всі операції можна виконувати безперервно на автоматичній
потокової лінії.
В даний час розроблені плівкові фоторезисти, повністю змінили
технологію нанесення світлочутливого шару на заготівлю друкованої плати.
Вони складаються з трьох шарів: запобіжної плівки, плівки фотополімерного
резисту і прозорої поліефірної плівки для ультрафіолетового випромінювання.
Запобіжну плівку видаляють перед нанесенням фоторезисту на заготовку.
Арк.
РСА13.61725.001 ЗП
43
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Коли плівковий фоторезист притискають валиком, він приклеюється до
поверхні заготовки липким шаром.
Експонування виробляють через захисну поліефірну плівку, на яку
накладають фотошаблон. Потім захисну плівку видаляють з поверхні
світлочутливого шару механічним відшаровуванням і виявляють її.
Використання плівкового фоторезисту знижує трудомісткість операцій
формування захисного рельєфу і скорочує виробничий цикл виготовлення
друкованих плат приблизно на 20-30%. Завдяки рівномірній товщині шару
фоторезиста утворений їм захисний рельєф має рівні й чіткі краю, а розміри
ліній на заготовці після експонування точно відповідають розмірам на
фотошаблонів. Для автоматизації хімічних і гальванічних процесів при
виготовленні друкованих плат застосовують агрегатовані автоматичні лінії з
ЧПУ. Щоб підвищити універсальність таких ліній, їх будують за модульним
принципом, який дозволяє складати різні лінії, які відповідають тому чи
іншому базовому технологічному процесу. Модулі для гальванічних процесів
мають штанги для підвішування виробів. Завантаження та вивантаження
моду-лей, а також передачу заготовок з однієї позиції на іншу здійснює
автооператор, керований від ЕОМ. Продуктивність подібних ліній становить
400-500 печатних плат в зміну.

6.3. Технологія монтажу SMD елементів
Конструктивною ознакою вузла поверхневого монтажу (ПМ) є
приєднання виводів радіоелементів до контактного майданчика,
розташованому на поверхні комутаційної плати. Технологія поверхневого
монтажу (ТПМ) включає технологію виготовлення комутаційних плат і
радіоелементів для ПМ, технологію виконання ПМ, а також обладнання для
ПМ, випробування, контроль та ремонт виробів, виконаних за даною
технологією.
Арк.
РСА13.61725.001 ЗП
44
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Однак широке впровадження ТПМ при виготовленні РЕА, у тому числі й
побутової, стримується в силу певних причин: недостатнього розвитку
елементної бази ПМ; складнощі з обладнанням; труднощі освоєння нових
технологічних процесів; дуже високих вимог до точності виконання
монтажних операцій. Тому для більшості конструкцій РЕА використовують
змішаний монтаж, характерний для переходу від технології традиційного
монтажу до ТПМ.
Елементи вузлів поверхневого монтажу. До основних елементів вузлів
ПМ відносяться друкована плата і радіоелементи. На друкованій платі є
контактні площадки для монтажу радіоелементів при чистому ПМ або
контактні площадки і отвори для змішаного монтажу, а також комутаційні
доріжки. Друковані плати для ПМ зазвичай називають комутаційними
платами. При їх виготовленні необхідно враховувати наступні фактори:
розміри плати; ефективне використання площі плати; варіанти ПМ; число
комутаційних шарів плат; ширину і крок комутаційної доріжки; застосування
міжшарових переходів; електричні характеристики; відвід теплоти.
Зі збільшенням розмірів комутаційних плат підвищуються їх
функціональні можливості (виключаються проміжні сполуки плат), але
ускладнюється монтаж і збільшується вартість.
Ефективне використання площі комутаційних плат (щільність монтажу)
залежить від варіанту ПМ (чистий, змішаний), числа комутаційних шарів
плати (одношарові, багатошарові), ширини і кроку комутаційних доріжок. Для
ПМ стають звичайними комутаційні доріжки, що мають ширину і крок 0,203
мм (0,008 дюйма) і навіть 0,127 мм (0,005 дюйма), що збільшує щільність
монтажу, але технологія їх отримання дорога. Тому перевагу віддають
доріжках шириною 0,254 мм (0,01 дюйма), що дозволяє здійснювати і
змішаний монтаж. Щільність монтажу також збільшується за рахунок
застосування двосторонньої монтажу, вертикальної установки декількох
комутаційних плат на загальну несучу плату, використання багатошарових
Арк.
РСА13.61725.001 ЗП
45
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

комутаційних плат. Багатошарові плати автоматично зменшують труднощі
розводки, але при цьому ускладнюється технологія їх виготовлення. В якості
ізоляційних матеріалів і підстав для комутаційних плат використовують
пластмаси, керамічні та композиційні матеріали. Провідні шини, провідники,
контактні площадки виготовляють з мілини або інших провідних матеріалів.
При цьому в багатошарових платах один шар служить сигнальної шиною
(комутаційних доріжок по сигналу), другий шар - шиною заземлення, третій -
шиною живлення.
Коротка характеристика технологічного процесу ПМ. При
автоматизованому ПМ на комутаційну плату впливають високі температури
(особливо при паянні), і тому для збільшення її термостійкості проводяться
додаткові (підготовчі) операції. До таких операцій належать розплавлення і
нанесення паяльної маски. Паяльна маска збільшує термостійкість, а
розплавлення покращує паяльність і продовжує термін друкованої плати.
Технологічний процес ПМ включає наступні основні операції:
1. Селективне нанесення припайних паст і клею (наприклад, за допомогою
трафаретного друку, дозаторів).
2. Монтаж компонентів. Він є центральною операцією технологічного процесу
ПМ, і для проведення цієї операції монтажна машина повинна відрізнятися
високою точністю. При цьому в монтажних машинах застосовуються
пристрої автоматичного розпізнавання зразків, юстирування плати,
суміщення виводів компонентів з контактними майданчиками.
3. Пайка. У техніці ПМ можуть використовуватися такі автоматизовані
способи пайки: хвилею припою; інфрачервоним (ІК) випромінюванням; в
паровій фазі; імпульсна групова; лазерна.
4. Очищення (відмивання флюсу).
5. Контрольні операції. При ПМ використання традиційного візуального
контролю сильно ускладнено через малі розміри компонентів, великої
насиченості ними. Тому застосовують методи автоматизованого
Арк.
РСА13.61725.001 ЗП
46
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

відеоконтролю на базі пристроїв розпізнавання зразків, а також методи
об'єктивного контролю якості пайки на базі лазерної техніки.

6.4.Особливості контролю та ремонту виробів з поверхневим монтажем
Як було описано вище, контроль якості ПМ викликає певні труднощі.
Крім автоматизованого відеоконтролю на базі пристроїв розпізнавання зразків
і контролю якості пайки лазерної технікою застосовуються випробувальні
зонди, а також спеціальні схеми самотестування. Вбудованої випробувальної
схемою, яка працює за відповідною програмою, перевіряють функціональні
параметри виробу. Основним недоліком такого способу випробувань є
ускладнення конструкції плати і зниження ефективності використання її
площі. Зазвичай автоматичний контроль реалізується на таких основних
етапах технологічного процесу: нанесення припойні пасти; позиціонування
компонентів перевірки після пайки. При ремонті апаратів найчастіше
доводиться виконувати операції демонтажу дефектного компонента з
наступним монтажем. Найпоширеніший інструмент - це паяльник
(мікропаяльнік), з його допомогою можна проводити демонтаж і монтаж при
ПМ пасивних компонентів і при застосуванні захоплень спеціальної форми -
простих активних елементів (корпусу типу SOT). Але при виконанні роботи
необхідно бути дуже уважним, щоб не пошкодити інші компоненти,
комутаційні доріжки, контактні площадки.
Демонтаж і монтаж складних компонентів ПМ проводити за допомогою
паяльника дуже важко, а часто неможливо. У таких випадках може
застосовуватися пристосування, оснащене нагрівальними капілярами (для
розігріву місць пайки) зі змінними наконечниками, розрахованими на
компоненти різних форм і розмірів. Видалення дефектного компонента і
установка на його місце справного виробляються за допомогою вакуумного
присоса. Може використовуватися і мікроскоп, який забезпечує контроль
точності позиціонування встановлюваного компонента. Демонтаж і монтаж
Арк.
РСА13.61725.001 ЗП
47
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

дефектних компонентів можна проводити за допомогою інших методів пайки,
що застосовуються в ТПМ. Виправлення дефекту, по суті, зводиться до
повторного виконання певної частини складально-монтажних операцій. У тих
випадках, коли вартість мікрозборок ПМ невелика, простіше і дешевше їх
замінити. При ремонті виробів з ПМ необхідні ретельний контроль і керування
процесом усунення шлюбу, щоб виключити можливість пошкодження
придатного компонента, сусідніх компонентів та інших елементів
комутаційної плати.

Арк.
РСА13.61725.001 ЗП
48
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

РОЗДІЛ 7
ОХОРОНА ПРАЦІ

7.1 Аналіз небезпек та шкідливостей, що виникають в приміщенні
електротехнічного відділу
В даній роботі проводиться розробка мікроконтролерного пристрою
автоматичного балансування високошвидкісних обертових механізмів,
проектування якого проводиться інженером в приміщенні електротехнічного
відділу з використанням сучасної комп’ютерної техніки.
Робочі місця трьох працівників відділу знаходяться в окремому кабінеті.
Проаналізуємо фактори, що впливають на здоров'я і працездатність робітників
під час виконання роботи.
Площа кабінету дорівнює 20.8 м2 (5.24 м), найбільша чисельність
працюючих - 3 особи. Звідси площа, що припадає на одного робітника,
дорівнює 6.95 м2, що відповідає ДБН В.2.2.28-2010. Висота стелі дорівнює 3.3
м, що більше мінімальної норми в 3,2 м. Виходячи з цих даних, об’єм
приміщення складає 68.6 м3. Звідси об'єм, що припадає на одну людину,
складає 22.87 м3. Нормативне значення цього об’єму складає 20 м3. З цих даних
очевидно, що дане приміщення задовольняє вимогам ДБН В.2.2.28-2010 та
НПАОП 0.00-7.15-18.
Шум є одним з важливих факторів виробничого середовища, що може
мати негативний вплив на працівника. Шум може тимчасово активізувати або
постійно пригнічувати психічні процеси в організмі людини. Шум не лише
погіршує самопочуття людини і знижує продуктивність праці, але нерідко
призводить до професійних захворювань. Відповідно ДСН 3.3.6.037-99
«Державні санітарні норми виробничого шуму, ультразвуку та інфразвуку»
для даного виду трудової діяльності та приміщення нормативне значення рівня
шуму становить 50 дБА. Зафіксований рівень шуму в приміщенні відділу
становить 40-42 дБА, що не перевищує нормативного значення.
Арк.
РСА13.61725.001 ЗП
49
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Природне освітлення в приміщенні відділу здійснюється через вікна
(бічне освітлення). Нормування природного освітлення проводиться за
допомогою коефіцієнта природної освітленості (КПО), вираженого в
процентах. Показники, що характеризують зорову роботу в приміщенні
відділу, мають такі значення:
- об'єкти розрізнення класифікуються за ІІІ розрядом зорової праці;
- контраст об'єкта спостереження з фоном є середнім;
- робоча поверхня є світлою, отже, коефіцієнт відбиття робочої поверхні
дорівнює 50%.
Виходячи з даних показників, коефіцієнт природного освітлення в
приміщенні відділу, повинен складати 1,2% при бічному освітленні.
Нормативний рівень штучного освітлення робочої поверхні, повинен складати
400 лк.
У приміщенні відділу величина штучного освітлення робочої поверхні
становить 420 лк, що задовольняє вимогам ДБН В.2.5-28-2018 «Природне та
штучне освітлення». В якості джерел світла при штучному освітленні
використовуються люмінесцентні лампи Т5, встановлені в світильники ЛПО
02. Рівень природного освітлення на робочих місцях працівників відділу
становить 30-32%, що також відповідає нормативним вимогам.
Мікроклімат приміщення значно впливає на робітника. Відхилення
окремих параметрів мікроклімату від рекомендованих значень знижують
працездатність, погіршують самопочуття робітника і можуть призвести до
фахових захворювань.
У теплий період року (температура зовнішнього повітря плюс 10 С і
вище) фактичні параметри мікроклімату наступні:
- температура повітря – 22-28С;
- відносна вологість – 40-50 %;
- швидкість руху повітря - 0,2-0,3 м/с.
Арк.
РСА13.61725.001 ЗП
50
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

У холодний період року (температура зовнішнього повітря плюс 10 С і
нижче) фактичні параметри мікроклімату наступні:
- температура повітря – 21-22 С;
- відносна вологість – 45-50 %;
- швидкість повітрообміну - до 0,2 м/с.
Вищевказані параметри відповідають вимогам ДСН 3.3.6.042-99.
Приміщення відділу оснащене системами опалення і вентиляції, що
забезпечують постійне і рівномірне нагрівання, циркуляцію, а також
очищення повітря від пилу і шкідливих речовин згідно з ДБН В.2.5.67-2013.
Згідно санітарних норм на кожного робітника повинно бути подано
свіжого повітря не менше 30 м3/год, якщо обсяг приміщення не менше 20 м3.
Проаналізуємо параметри робочого місця працівника відділу. Ширина
столу 1,2 м, усі предмети, що знаходяться на ньому розташовані на відстані не
більш 80 см від працівника, отже вони знаходяться в зоні повної доступності.
Висота столу 74 см; висота стільця 45-55 см. З огляду на ріст працюючого,
який складає 160-170 см можна сказати, що положення, яке він займає при
роботі з ПК відповідає інструкціям і рекомендаціям по роботі з персональним
комп'ютером. Окрім положення монітора ПК, оскільки світло, що падає з
вікна, знаходиться в полі зору працюючого і засліплює його, ускладнюючи
процес сприйняття інформації з монітору.
Відповідно НПАОП 0.00-7.15-18 та ДНАОП 0.00-1.21-98 приміщення
відділу, відноситься до приміщень без підвищеної небезпеки ураження
електричним струмом, згідно аналізу ознак, що впливають на ймовірність
ураження людини електричним струмом:
- підлога є дерев'яною (паркет), отже така, що не проводять електричний
струм;
- відносна вологість повітря не перевищує 60 %, отже, приміщення є сухим;
- температура повітря не перевищує + 30 С, отже, не є підвищеною;
Арк.
РСА13.61725.001 ЗП
51
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

- можливості одночасного доторку людини до корпусів технологічного
устаткування, що мають з'єднання із землею, й інших заземлених
частин, з однієї сторони, і до металевих корпусів електроустаткування, або
струмоведучих частин, з іншої сторони, не існує (при гарній ізоляції
проводів, тому що напруга не перевищує 1000 В);
- хімічно активні речовини відсутні.
Обладнання, яке було встановлене у відділу живиться від мережі
напругою 220 В і споживає потужність менше ніж 2500 Вт. В приміщенні
передбачена магістраль захисного заземлення, відповідно ДБН В.2.5.27-2006.
Відповідно до ДСТУ Б В.1.1-36:2016 дане приміщення відноситься до
приміщень категорії В пожежної небезпеки (тверді горючі речовини і
матеріали в холодному стані), оскільки є наявність горючих речей та
матеріалів: дерев'яні стіл і стілець, віконна рама; приміщення сухе, відносна
вологість не перевищує 60 %.
Дане приміщення містить тверді і волокнисті горючі речовини, які не
виділяють пил або волокна. Отже, це приміщення може бути віднесене до
класу П-ІІа згідно ДНАОП 0.00-1.32-01.
Стосовно можливості утворення вибухонебезпечних сумішей або
горючих пилів чи волокон із переходом їх у зважений стан, дане приміщення
може бути класифіковано як вибухобезпечне, оскільки умови для утворення
таких вибухонебезпечних продуктів відсутні.
На випадок пожежі крім головного виходу існує запасний евакуаційний
вихід, що виходить на сходову клітку. Ширина шляху евакуації становить не
менше 1 м, а дверей евакуаційного виходу – не менше 0,8 м при висоті проходу
не менше 2 м. Над дверима написано слово «Вихід». Евакуаційні шляхи
утримуються вільними та не захаращеними, відповідно ДБН В.1.1.7-2016.
Для протипожежного захисту приміщення застосовується пожежна
автоматика. В приміщенні відділу встановлені теплові автоматичні
сповіщувачі ИП-105. Для ліквідації невеликих осередків пожежі в установі
Арк.
РСА13.61725.001 ЗП
52
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

передбачені первинні засоби пожежогасіння, встановлений протипожежний
щит, який розміщений в легкодоступному місці. В якості засобів
пожежогасіння передбачені: один повітряно-пінний та один вуглекислотний
вогнегасники, на щитах - ящик з піском, азбестове полотно, лом, сокира. В
приміщенні де проводиться робота з ПК передбачений один вуглекислотний
вогнегасник ВВК-5.
Отже, серед недоліків даного приміщення можна відмітити
недостатність загального штучного освітлення, тобто потрібно провести
модернізацію системи загально штучного освітлення та системи пожежної
сигналізації, замінюючи теплові сповіщувачі ИП-105 на димові, для більш
швидкого та надійного сповіщання про початок загоряння.
Система пожежної сигналізації в даному приміщенні технічно і
морально застаріла і не відповідає сучасним вимогам щодо протипожежного
захисту робочих приміщень. Тому ця система потребує модернізації.

7.2 Модернізація системи пожежної сигналізації у відділу
Пожежі спричиняють великі матеріальні збитки та, в деяких випадках,
супроводжуються загибеллю людей. Тому захист від пожеж є важливим
обов’язком кожного члена суспільства і проводиться в загальнодержавному
масштабі.
Метою протипожежного захисту є знаходження найбільш ефективних,
економічно доцільних і технічно обґрунтованих способів і засобів
попередження пожеж та їх ліквідації з мінімальними втратами при найбільш
раціональному використанні сил та технічних засобів гасіння.
Пожежна безпека – це стан об’єкта, при якому виключається можливість
пожежі, а в випадку її виникнення використовуються необхідні міри по
усуненню негативної дії небезпечних факторів пожежі на людей, споруди та
матеріальні цінності.
Арк.
РСА13.61725.001 ЗП
53
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Пожежна безпека повинна бути забезпечена заходами пожежної
профілактики і активного пожежного захисту. Пожежна профілактика містить
комплекс засобів, направлених на попередження пожежі або зменшення її
наслідків. Активний пожежний захист – заходи, що забезпечують успішну
боротьбу з пожежами чи вибухонебезпечною ситуацією.
Системи сигналізації повинні відповідати наступним технічним
вимогам: повинні мати мінімальну інерційність спрацювання, забезпечувати
задану достовірність інформації, відсутність помилкового включення; бути
надійними в роботі при всіх умовах експлуатації, забезпечувати автономне
ввімкнення сигналу тривоги.
Призначення системи пожежної сигналізації визначає її загальну
структуру, а точніше наявність трьох складових системи, які виконують різні
функції:
− виявлення пожежі здійснюється автоматичними пожежними
оповісниками з різними принципами виявлення і різними методами обробки і
обміну інформацією;
− обробка інформації, що поступає з оповісника, і видача результатів
оператору виконуються центральною станцією та пультом управління;
− виконання дій для оповіщення персоналу і пожежної частини для
усунення пожежі виконується центральною станцією, а також швидке та точне
реагування підрозділів пожежної частини і локальних постів пожежної
охорони.
Пропонується використати наступні елементи пожежної сигналізації:
1) Сповіщувач пожежний димовий ДИП-46 (ИП 212-46).
Сповіщувач ДИП-46 (ИП 212-46) призначений для виявлення загорання,
яке супроводжується виникненням диму в замкнутих приміщеннях різних
будівель і споруд, формування електричного сигналу про пожежу що виникла
і передачі його на приймально-контролюючі пристрої. Сигналізація
Арк.
РСА13.61725.001 ЗП
54
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

здійснюється зменшенням внутрішнього опору оповісника ДИП-46 (ИП 212-
46) і ввімкненням оптичного індикатора реагування.

Рисунок 7.1 - Сповіщувач пожежний димовий ДИП-46 (ИП 212-46)

Сповіщувач ДИП-46 (ИП 212-46) відноситься до виробів з періодичним
обслуговуванням.
Основні параметри сповіщувача:
− діапазон робочих температур від –30 до +50 0С.
− можливість використання для підвісних стель в комплекті з монтажним
кільцем. Сучасний дизайн.
− чуттєвість сповіщувача відповідає задимленості навколишнього
середовища, що ослаблює світловий потік. В межах не менше 0,05 і не
більше 0,2 дБ/м.
− живлення здійснюється постійною напругою від 9 до 27 В.
− струм що використовується 150 мкА.
− середній строк служби оповісника не менше 10 років.
2) Прилад приймально-контрольний охоронно-пожежний «Дунай-8L»
Прилад приймально-контрольний охоронно-пожежний (ППКОП)
«Дунай-8L»призначений для прийому сповіщень по шлейфах сигналізації від
сповіщувачів (охоронних та пожежних), перетворення сигналів, видачі
сповіщень для безпосереднього сприйняття людиною і (або) подальшої
передачі сповіщень на пульт централізованого спостереження (ПЦС) «Дунай-
Арк.
РСА13.61725.001 ЗП
55
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

ПРО» або «Дунай-XXI» на «Драйвер КОП і Р1000» в режимі протоколу
«Дунай-128».
ППКОП забезпечує автономне або централізоване застосування.
Автономне застосування використовується для охорони локальних
об'єктів без передачі сповіщень про тривогу на пульт централізованого
спостереження.
Централізоване застосування забезпечує роботу ППКОП в складі систем
тривожної сигналізації з використанням GPRS-каналу зв'язку для передачі
сповіщень на ПЦС про тривогу. Доступні команди з ПЦС для ППКОП:
«Опитування», «Перевірка зв'язку», «Приписати», «Відписати». Після
команди «Відписати» прилад не надсилає на ПЦС ніяких повідомлень, до
моменту наступної «приписки».
ППКОП «Дунай-8L» може приймати повідомлення від автоматичних і
ручних пожежних сповіщувачів по двохпровідній сполучній лінії.
Всі органи управління і індикації розміщені на передній панелі.
Взяття/зняття груп шлейфів під охорону може здійснюватися за
допомогою:
- вбудованої клавіатури на дверцятах ППКОП;
- виносної клавіатури «Дунай-КА» (або аналогічної, виконавчим елементом
якої є контакти реле), до двох клавіатур;
- контактних електронних ключів iButton DS1990A (Dallas Touch Memory),
безконтактних радіочастотних ідентифікаторів (карт, брелоків) формату
EM-Marin (125kHz), введення цифрового коду з клавіатури при підключенні
до ППКОП пристрою управління охоронного взяття-зняття «Дунай-TRL».
Арк.
РСА13.61725.001 ЗП
56
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Рисунок 7.2 - Прилад приймально-контрольний охоронно-пожежний
«Дунай-8L»

Таблиця 7.1- Технічні характеристики ППКОП «Дунай -8L»
Кількість шлейфів 8
Реакція на розрив шлейфа:
- Формується оповіщення при порушенні шлейфа тривалістю, не
350
менше, мсек
- Відсутній при порушенні шлейфа тривалістю, не більше, мсек 100
Кількість програмуємих груп шлейфів 8
Кількість користувачів (ключів доступу) для доступу до управління
24
взяттям / зняттям груп (розмір Pin-коду – 4 цифри)
Параметри шлейфу:
- Опір дротів шлейфу (без опору виносного резистора), не більше, Ом 330
- Опір витоку між дротами і кожним дротом і землею, не менше:
- Для охоронного шлейфу, кОм 20
- Для пожежного шлейфу, кОм 50
Опір виносного резистора, Ом 2.7
Постійний струм в шлейфі з урахуванням опору витоку, мА 1 - 8
Кількість вихідних реле, шт 2
Час технічної готовності, не більше, сек 30
Арк.
РСА13.61725.001 ЗП
57
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Рисунок 7.3 – Зовнішній вигляд системного модуля ППКОП «Дунай-8L»:
1–Імпульсне джерело живлення RS-25-15; 2–Тримач резервної SIM-карти;
3–Держатель основної SIM-карти; 4– Внутрішній зумер; 5–Роз'єм для
підключення модуля клавіатури і світлодіодів; 6–Роз'єм для підключення
модуля «Дунай-МП-1»; 7–Мінусовій провід акумуляторної батареї (АКБ)
(чорний); 8–Плюсовий провід АКБ (червоний); 9,10–Реле; 11–USB роз'єм для
конфігурування ППКОП; 12–Антена; 13–Індикатор поточної активної SIM-
карти (Вимкнений – активна карта SIM1; Ввімкнено – активна карта SIM2);
14–Індикатор «Net» для відображення стану модему SIM800F; 15–Кнопка
пуску ППКОП при відсутності мережевої напруги і живленні від АКБ;
16–Клема +15В джерела живлення; 17–Клема -15В джерела живлення;
18–Клема заземлення ППКОП; 19-220В - N (AC); 20-220В - L (AC).

Арк.
РСА13.61725.001 ЗП
58
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Рисунок 7.4 – Зовнішній вигляд панелі індикації ППКОП «Дунай-8L»:
1–Індикатор «Підтвердження взяття» відображає підтвердження від ПЦС про
взяття об'єкта під охорону (Індикатор червоного кольору); 2–Індикатор
використовується для відображення стану групи «Взято» (Індикатор
червоного кольору); 3–Індикатор використовується для відображення стану
групи «Знято» (Індикатор зеленого кольору); 4–Індикатор відображає
наявність у «пам'яті» ППКОП тривог; 5–Індикатор відображає режим роботи
джерел живлення (Індикатор зеленого кольору, якщо живлення ППКОП в
нормі – включений. Якщо в живленні ППКОП є несправності – блимає);
6–Індикатор відображає несправності джерел живлення і/або зарядного
пристрою (Індикатор жовтого кольору. Ввімкнений при наявності
несправностей. Вимкнений при відсутності несправностей); 7–Індикатор
відображає наявність зв'язку з ПЦС (Індикатор жовтого кольору. Якщо є
зв'язок з ПЦС – блимає. Вимкнений, якщо немає зв'язку з ПЦС); 8–Індикатори
стану шлейфів (Індикатори червоного кольору).

Арк.
РСА13.61725.001 ЗП
59
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Висновки

1. В результаті здійсненого пошуку та аналізу інформаційних джерел була
складена схема мікроконтролерного пристрою автоматичного балансування
високошвидкісних обертових механізмів. Доведено, що єдиний спосіб
уникнути такого биття без зовнішнього втручання і вимкнення механізму –
балансування механізму високошвидкісного обертання шляхом повільного
зменшення частоти обертання. Тому, розробка мікроконтролерного
пристрою автоматичного балансування, що забезпечить гнучке і точне
балансування пристрою і дозволяє ефективно та енергозаощадливо
керувати роботою механізмів високошвидкісного обертання і є задачею
актуальною.
2. Розроблена структурна схема, яка включає в себе всі необхідні блоки для
виготовлення мікроконтролерного пристрою автоматичного балансування
високошвидкісних обертових механізмів.
3. Виконано розрахунок основних елементів та вузлів мікроконтролерного
пристрою автоматичного балансування, зокрема розрахунок коефіцієнта
підсилення за струмом підсилювача на біполярному транзисторі, надійності
плати з елементами та теплового режиму роботи пристрою.
4. Розроблено технологічний процес виготовлення друкованої плати схеми
мікроконтролерного пристрою автоматичного балансування та розроблено
складальні креслення для основної схеми.
5. Проаналізовані небезпеки та шкідливі фактори, що виникають на ділянці де
використовується розроблюваний пристрій.
Арк.
РСА13.61725.001 ЗП
60
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Список використаної літератури
До вступу та розділу 1
1. Філімоніхін Г.Б. Зрівноваження і віброзахист роторів автобалансирами з
твердими коригувальними вантажами: монографія / Г.Б. Філімоніхін. -
Кіровоград: КНТУ, 2004. - 352 с.
2. Patentscope Simple Search. https://patentscope.wipo.int/search/en/search.jsf.
Latest accessed: 2024/01/15.
3. Universal Decimal Classification. https://udcsummary.info/php/index.php. Latest
accessed: 2024/01/15.
4. Robot Building for Beginners, Third Edition / D.Cook // Apress, 2015.
5. nBot Balancing Robot / Anderson, D. P. // Southern Methodist University, 2013.
– 11pp.
6. JOE: A Mobile, Inverted Pendulum / F. Grasser, A. D’Arrigo, S. Colombi, A.
Rufer //
7. Swiss Federal Institute of Technology Lausanne, EPFL
8. One is Enough! / T. Lauwers, G. Kantor, R. Hollis // Carnegie Mellon University,
2005.
9. Building a Two Wheeled Balancing Robot / P. Miller // University of Southern
Queensland, 2008.
10. Reinventing the Automobile / William J. Mitchell, Christopher E. Borroni-Bird
and Lawrence D. Burns // 2010
11. Мельніков, Д.Є., Кіреєв, М.Е., Смолич, Д.В. Пристрій для визначення
кутового положення літака в просторі на основі MEMS-акселерометра та
гіроскопа. - Наука і молодь. Прикладна серія: збірник наукових праць/
МОН; Національний авіаційний університет; Кулик М.С., ред. – Київ. –
2010. – Вип. 10. – С. 27-30.
До розділу 5
12. Будіщев М.С. Електротехніка, електроніка та мікропроцесорна техніка:
Львів, “Афіша”, 2001. – 424 с.
Арк.
РСА13.61725.001 ЗП
61
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

13. Андронік Буняк. Електроніка та мікросхемотехніка: навчальний посібник
для вищих учбових закладів. — Київ, Тернопіль: 2001.
14. Колонтаєвський Ю.П., Сосков А.Г. Промислова електроніка та
мікросхемотехніка: теорія і практикум. За ред. А.Г. Соскова. — К.,
Каравела, 2003. — 368 с.
15. Стахів П.Г., Коруд В.І. Основи електроніки з елементами
мікроелектроніки. Магнолія плюс, — Львів: 2006.
16. Будіщев М.С. Електротехніка, електроніка та мікропроцесорна техніка.
Підручник. — Львів: Афіша, 2001. — 424 с.
До розділу 6
17. Нормування показників надійності технічних засобів: навчальний
посібник / О. М. Васілевський, О. Г. Ігнатенко. – Вінниця: ВНТУ, 2013. –
160 с.
18. Васілевський О.М., Поджаренко В.О. Практикум з метрологічного нагляду
за засобами вимірювань: Навчальний посібник. – Вінниця: ВНТУ, 2008. –
87 с.
19. Володарський Є.Т., Кошева Л.О. Статистична обробка даних: Навчальний
посібник. – К.: НАУ, 2008. – 308 с.
20. Васюра А.С. Елементи та пристрої систем управління і автоматики:
Навчальний посібник. – Вінниця: ВДТУ, 1999. – 157 с.
21. Федун І.В. Основи теорії надійності та контролю якості виробів
електронної техніки. – Вінниця: ВДТУ, 2003. – 71 с.
22. Румбешта В.О. Технологія складання, регулювання та випробування
приладів: підручник / В.О.Румбешта; НТУУ «КПІ». - Київ: НТУУ «КПІ»,
2014. - 364 с.
23. Методи та засоби забезпечення якості складання приладів та систем:
навчальний посібник / Шевченко В.В., Осадчий О.В., Симута М.О. – К.:
НТУУ «КПІ», 2011. – 97 с.
Арк.
РСА13.61725.001 ЗП
62
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

24. Технологія приладобудування: навчальний посібник для студентів
напрямку підготовки 6.051003 «Приладобудування» приладобудівного ф-
ту / Уклад.: Автори: Шевченко В.В., Осадчий О.В., Симута М.О. – К.:
НТУУ «КПІ», 2010. – 128 с.
До розділу 7
25. Пістун І.П. Безпека життєдіяльності: Навчальний посібник.– Суми:
Видавництво “Університетська книга”, 1999.– 301 с.
26. Атаманчук П.С., Мендерецький В.В., Панчук О.П., Чорна О.Г.
Інтегрований курс безпеки життєдіяльності (теоретичні основи): Навч.
посіб. - Кам'янець-Подільський: Буйницький О.А., 2009. - 200 с.
27. Атаманчук П.С., Мендерецький В.В., Панчук О.П., Чорна О.Г. Безпека
життєдіяльності та охорона праці (Практичний курс): Навчальний
посібник. - Кам'янець-Подільський: "Думка", 2010. - 152 с.

Арк.
РСА13.61725.001 ЗП
63
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

ДОДАТКИ
Додаток А
Перелік нормативних документів
ДСТУ загального використання
ДСТУ ГОСТ 2.001:2006 Єдина система конструкторської документації.
Загальні положення
ДСТУ ГОСТ 2.051:2006 Єдина система конструкторської документації.
Електронні документи. Загальні положення
ДСТУ ГОСТ 2.052:2006 Єдина система конструкторської документації.
Електронна модель виробу. Загальні положення
ДСТУ ГОСТ 2.053:2006 Єдина система конструкторської документації.
Електронна структура виробу. Загальні положення

ДСТУ, повязані з оформленням розрахунково-пояснювальної записки
ДСТУ ГОСТ 2.051:2006 Єдина система конструкторської документації.
Електронні документи. Загальні положення
ДСТУ ГОСТ 2.104:2006 Єдина система конструкторської документації.
Основні написи

ДСТУ, повязані з оформленням графічної частини проекту
ДСТУ ГОСТ 2.308:2013 ЄСКД. Зазначення допусків форми та розміщення
поверхонь
ДСТУ ГОСТ 2.317:2014 ЄСКД. Аксонометричні проекції
ДСТУ ГОСТ 2.702:2013 ЄСКД. Правила виконання електричних схем

Загальні правила виконання креслень
ДСТУ ГОСТ 2.307:2013 ЄСКД. Нанесення розмірів і граничних відхилів
ДСТУ ISO 128-1:2005 (ISO 128-1:2003, IDТ) Національний стандарт України.
Кресленики технічні. Загальні принципи оформлення. Частина 1. Передмова
та покажчик понять стандартів ISO серії 128
Арк.
РСА13.61725.001 ЗП
64
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

ДСТУ ISO 128-21:2005 (ISO 128-21:1997, IDТ) Національний стандарт
України. Кресленики технічні. Загальні принципи оформлення Частина 21.
Лінії, виконані автоматизованим проектуванням
ДСТУ ISO 128-30:2005 (ISO 128-30:2001, IDТ) Національний стандарт
України. Кресленики технічні. Загальні принципи оформлення Частина 30.
Основні положення про види
ДСТУ ISO 128-40:2005 (ISO 128-40:2001, IDТ) Національний стандарт
України. Кресленики технічні. Загальні принципи оформлення. Загальні
принципи оформлення. Частина 40. Основні положення про розрізи та
перерізи
ДСТУ ISO 129-1:2007 (ISO 129-1:2004, IDТ) Національний стандарт України.
Кресленики технічні. Проставлення розмірів і допусків. Частина 1. Загальні
принципи
ДСТУ ISO 3098-2:2007 (ISO 3098-2:2000, IDТ) Національний стандарт
України. Документація на технічні вироби. Шрифти. Частина 2. Латинська
абетка, цифри і знаки
ДСТУ ISO 3098-3:2007 (ISO 3098-3:2000, IDТ) Національний стандарт України.
Документація на технічні вироби. Шрифти. Частина 3. Грецька абетка
ДСТУ ISO 3098-4:2007 (ISO 3098-4:2000, IDТ) Національний стандарт
України. Документація на технічні вироби. Шрифти. Частина 4. Діакритичні і
окремі знаки латинської абетки
ДСТУ ISO 3098-5:2007 (ISO 3098-5:1997, IDТ) Національний стандарт
України. Документація на технічні вироби. Шрифти. Частина 5. Написання
латинської абетки, цифр і знаків засобами автоматизованого проектування
ДСТУ ISO 3098-6:2007 (ISO 3098-6:2000, IDТ) Національний стандарт України.
Документація на технічні вироби. Шрифти. Частина 6. Кирилична абетка
ДСТУ ISO 5455:2005 (ISO 5455:1979, IDТ) Національний стандарт України.
Кресленики технічні. Масштаби
ДСТУ ISO 5457:2006 (ISO 5457:1999, IDТ) Національний стандарт України.
Документація технічна на вироби. Кресленики. Розміри та формати
Арк.
РСА13.61725.001 ЗП
65
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата
Дуб л.
Взам.
Підп.
Інв. № Підпис Зм. Арк № докум. Підпис Підпис
Дата Т.Л.

213321231
ЧДТУ

ЗАТВЕРДЖУЮ
Головний технолог
Узгоджено:
Максим БОНДАРЕНКО
Тичков В.В. (підпис)
(підпис)
_____________________________(дата)
_________________________(дата)
ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ПРОЦЕС
на виготовлення друкованої плати
и
РСА13.61725.001 ТП
Процес впроваджено у виробництво
_______________________________( )
(підпис)
Сергій СЕРДЕЧНИЙ _______________________________( )
(підпис) (підпис)
_______________________________( )

(підпис)
______________________________(дата) _______________________________( )
(підпис)
_______________________________( )
(підпис)

ДУБЛ. ГОСТ 3.1404-86 ФОРМА 3 САПР
ВЗАМ.
ОРИГ.

РОЗРОБ. Сердечний С. 0117012345 1017112345

ПЕРЕВІРИВ Бондаренко М.

Н. КОНТР. Тичков В.
НАЙМЕНУВАННЯ ОПЕРАЦІЇ МАТЕРІАЛ ТВЕРДІСТЬ ЕВ МД ПРОФІЛЬ ТА РОЗМІРИ М3 КОІД
З ПОПЕРЕДНЬОЇ ОПЕРАЦІЇ

ОБЛАДНАННЯ, ПРИСТРІЙ ЧПК ПОЗНАЧЕННЯ ПРОГРАМИ ТО ТВ Т П. З. Т ШТ. ЗОР
1А240-6

Р ПІ D/B L T I ТоС N t
А 01 005 Підготовка поверхні фольги та отворів ИОТ43 18 -25 0.5
02 фотохімічним методом 6017100001
03 2017012345
04 2517100001
05 3017100001
Б 06 Устаткування підготовки поверхні
07 ДП Billeo
08
А 09 010 Хімічне омедніння отворів ИОТ44 50 -60 2-5
B 10 Автооператорна лінія для хімічного омедніння 6077100002
11 “Module – R” 2017012345
12 2517100002
13 3017100002
14
А 15 015 Гальванічне омедніння ИОТ45
16 6017100003
Б 17 Автооператорна лінія для гальванічного омедніння 2017012345 20
18 “Module-R” 2517100003
19
20

ДУБЛ. ГОСТ 3.1404-86 ФОРМА 3 САПР
ВЗАМ.
ОРИГ.

РОЗРОБ. Сердечний С. 0117012345 1017112345

ПЕРЕВІРИВ Бондаренко М.

Н. КОНТР. Тичков В.
НАЙМЕНУВАННЯ ОПЕРАЦІЇ МАТЕРІАЛ ТВЕРДІСТЬ ЕВ МД ПРОФІЛЬ ТА РОЗМІРИ М3 КОІД
З ПОПЕРЕДНЬОЇ ОПЕРАЦІЇ

ОБЛАДНАННЯ, ПРИСТРІЙ ЧПК ПОЗНАЧЕННЯ ПРОГРАМИ ТО ТВ Т П. З. Т ШТ. ЗОР
1А240-6

Р ПІ D/B L T I T оC N t
А 01 030 Нанесення фоторезисту ИОТ48 80-110 10-15
02 6017100006
03 2017012345
04 2517100006
05 3017100006
06
Б 07 Ламінатор двохсторонній А-250 фірма “Dynachem Corporation”
08
А 09 035 Експонування ИОТ49 18 -25 1-5
10 6017100007
11 2017012345
12 2517100007
13
Б 14 Установка експонування “Du Pont”
15
А 16 040 Проявлення ИОТ 51 10-18 0.5-2
17 6017100008
Б 18 Конвейєрна установка струменевого типу для появлення 2017012345
19 фоторезисту “Processor-C” 30117100008
20

ДУБЛ. ГОСТ 3.1404-86 ФОРМА 3 САПР
ВЗАМ.
ОРИГ.

РОЗРОБ. Сердечний С. 017012345 1017112345

ПЕРЕВІРИВ Бондаренко М.

Н. КОНТР. Тичков В.
НАЙМЕНУВАННЯ ОПЕРАЦІЇ МАТЕРІАЛ ТВЕРДІСТЬ ЕВ МД ПРОФІЛЬ ТА РОЗМІРИ М3 КОІД
З ПОПЕРЕДНЬОЇ ОПЕРАЦІЇ

ОБЛАДНАННЯ, ПРИСТРІЙ ЧПК ПОЗНАЧЕННЯ ПРОГРАМИ ТО ТВ Т П. З. Т ШТ. ЗОР
1А240-6

Р ПІ D/B L T I Tо C N t
А 01 045 Нанесення захисного шару ИОТ52 10-20 1-2
02 6017100009
03 2017012345
04 2517100009
05 3017100009
06
Б 07 Гальванічна лінія
08
А 09 050 Видалення фоторезисту ИОТ53 90 0.5-1
10 6017100010
11 2017012345
12 2517100010
13 3017100010
14
Б 15 Конвейєрна установка фоторезисту “Stripping”.
16 Дистилятор для реєстрації розчинів “C -100”
17

Додаток В

Арк .
РСА13.61725.001 ПЗ
70
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Додаток Г

Арк.
РСА13.61725.001 ПЗ
71
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Арк.
РСА13.61725.001 ПЗ
72
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Арк.
РСА13.61725.001 ПЗ
73
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Арк.
РСА13.61725.001 ПЗ
74
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Арк.
РСА13.61725.001 ПЗ
75
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Арк.
РСА13.61725.001 ПЗ
76
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Арк.
РСА13.61725.001 ПЗ
77
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Арк.
РСА13.61725.001 ПЗ
78
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Арк.
РСА13.61725.001 ПЗ
79
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Арк.
РСА13.61725.001 ПЗ
80
Змн. Арк. № докум. Підпис 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