Мікропроцесорна система керування робочими режимами насосу перекачування рідини

Товстохатько, Олександр Олександрович

Please use this identifier to cite or link to this item: https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/8440

Title:	Мікропроцесорна система керування робочими режимами насосу перекачування рідини
Authors:	Бондаренко, Максим Олексійович Товстохатько, Олександр Олександрович
Keywords:	система водопостачання;мікропроцесорне керування;насос перекачування рідини;дистанційне керування
Issue Date:	6-Jun-2025
Abstract:	У тексті обґрунтовано актуальність розробки мікропроцесорної системи керування робочими режимами насосу перекачування рідини для підвищення надійності, економічності та автоматизації сучасних систем водопостачання. The text substantiates the relevance of developing a microprocessor-based control system for the operating modes of a liquid transfer pump to improve the reliability, efficiency, and automation of modern water supply systems.
URI:	https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/8440
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_Товстохатько О.pdf Restricted Access	КРБ Товстохатько О.	3.64 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 «Мікропроцесорна система керування
робочими режимами насосу перекачування рідини»

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
Олександр ТОВСТОХАТЬКО
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

Товстохатька Олександра Олександровича
(прізвище, ім’я, по батькові)
1. Тема роботи: Мікропроцесорна система керування робочими
режимами насосу перекачування рідини

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 380 В ±10%; робоча частота пристрою 1-1000 Гц; пристрій призначений для
роботи у стаціонарних приміщеннях за умов підвищенної відносної вологості (не менше
75%) та температури оточуючого середовища в межах від -15 до +75 ºС; середній термін
служби – не менше 5 років; вірогідність безвідмовної роботи пристрою за 30 тис.годин –
0,95; захист від ураження електричним струмом по класу ІІІ; габаритні розміри
400×350×350 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)
РСА13.58325.001 ЗВ Інтерфейс мікроконтролерної системи керування робочими
режимами. Креслення загального вигляду. (А1) РСА13.58325.001 Е1 Мікроконтролерна
система керування робочими режимами. Схема електрична структурна. (А1)
РСА13.58325.001 Е3 Мікроконтролерна система керування робочими режимами. Схема
електрична принципова. (А1) РСА13.58325.001.01 Плата друкована мікроконтролерної
системи керування робочими режимами (А1) РСА13.58325.001 СК1 Електронна схема
мікроконтролерної системи керування робочими режимами. 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 _____________ Олександр ТОВСТОХАТЬКО

Керівник роботи _____________ Максим БОНДАРЕНКО

ЗМІСТ
стор.
Вcтуп ………………………………………………………………………… 5
1 Обґрунтування необхідності проектування на основі критичного
аналізу літературних джерел ……………...……………...…..……….... 6
1.1 Електропривід – історія розвитку, основні поняття ………………. 7
1.2. Сучасні методи управління синхронними двигунами ……….…… 10
1.3. Принцип управління насосними станціями ………………………. 15
2 Обґрунтування технічного завдання ………………………..….………...2. 3
3 Розробка структурної схеми …………….………………..…………….…2 4
4 Розробка електричної принципової схеми ……………………….………2 6
5 Розрахунок основних елементів схеми……………..…………………….3 1
5.1. Розрахунок параметрів RC-контуру датчика положення ………… 31
5.2. Розрахунок частотних характеристик мікроконтролера …………. 34
5.3. Розрахунок елементів кварцового генератора ……………………. 35
6 Технологічний розділ …………………………………………………….. 37
6.1. Технологія виготовлення друкованих плат …………………….…. 37
6.2. Автоматизація виготовлення друкованих плат …………………… 40
6.3. Технологія монтажу SMD елементів ………………………………. 42
6.4. Особливості контролю та ремонту виробів з поверхневим
монтажем …………………………………………………….……… 45
7 Охорона праці ……………………………………………………………..4 7
7.1. Аналіз небезпек та шкідливостей, які виникають у приміщенні
радіотехнічної лабораторії ……………………………………………4 7
7.2. Розробка системи кондиціонування повітря лабораторії ………….5 4

РСА13.58325.001 ПЗ

Змн Лист № докум. Підпис Дата
Розроб Товстохатько О.О. Літ. Арк. Аркушів

Перевір Бондаренко М.О. 4 78
Пояснювальна
Т. контр. Бондаренко М.О.

Н. Контр. Тичков В.В. записка ЧДТУ, РСА-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.
РСА13.58325.001 ПЗ
5
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата

Вступ

Сучасні системи водопостачання мають розгалужену мережу і велика
кількість споруд, розташованих на великій території. Контроль за станом
технологічного обладнання і ручне управління механізмами з боку місцевих
чергових і обхідників в цих умовах не можуть забезпечити достатній
економічності установок і надійності постачання водою численних
споживачів.
Управління великими і складними водопровідними установками
раціонально проводити з одного або декількох диспетчерських пунктів і
підпорядковані обласним всього обслуговуючого персоналу єдиному
керівництву. Подібна організація експлуатації вимагає нових технічних
засобів, що дозволяють здійснювати: автоматичний контроль і дистанційне
керування обладнанням, його захист від механічних і електричних
пошкоджень, фіксувати певні (положення механізмів і критичний стан
процесу, виробляти безперервні вимірювання електричних і неелектричних
величин тощо.
В той же час, сучасні синхронні двигуни, що є основним робочим
приводом на таких станціях не мають спеціальних датчиків положення ротора.
Положення ротора і його швидкість обчислюються по параметрах
прочитуваного сигналу з датчиків положення, вимірюються і обробляються
спеціальним контролером. Цей алгоритм досить складний і для його реалізації
необхідний спеціальний процесор обробки сигналів.
Тому розробка і реалізація схеми мікропроцесорної системи керування
робочими режимами насосу перекачування рідини є завданням важливим,
актуальним, вирішенню якого присвячена дана робота.
Арк.
РСА13.58325.001 ПЗ
6
Зм. Арк. № докум. Підп. 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 F04D
15/00 [2], де:
Розділ F – Машинобудування; освітлення; опалення; зброя та
боєприпаси; вибухові роботи
F04 Гідравлічні машини об'ємного витіснення; насоси для
рідин або для стисливих текучих середовищ
F04D Насоси та компресори необ'ємний витіснення
F04D 15/00 Управління та регулювання насосів, насосних
установок або систем
Вивчення літературних джерел слід виконувати за УДК [3], зокрема
досліджувана тематика відноситься до УДК 621.6-52, де:
62 Інженерна справа. Техніка в цілому
621 Загальне машинобудування. Ядерна техніка. Електротехніка.
Технологія машинобудування в цілому
621.6 Транспортування, розподіл і зберігання рідин і газів. Установки,
обладнання та апаратура.
621.6-5 Регулювання і управління машинами і процесами
621.6-52 Автоматично контрольовані, регульовані і керовані машини і
процеси

В результаті здійсненого пошуку та аналізу інформаційних джерел
особливий інтерес викликали прилади, про які мова йтиме далі.
По-перше розглянемо, що таке електропривід та сучасні методи його
управління, а також про особливості управління насосними станціями, що
побудовані на синхронному електроприводі.
Арк.
РСА13.58325.001 ПЗ
7
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата

1.1. Електропривід – історія розвитку, основні поняття
Електропривод, електричний привід, сукупність пристроїв для
перетворення електричної енергії в механічну і регулювання потоку
перетвореної енергії по певному закону. Електропривод є найбільш
поширеним типом приводу.
Основні типи електроприводу. По конструктивній ознаці можна
виділити три основні типи електроприводу: одиночний, груповий і
багаторуховий. Одиночний електропривод застосовують в ручних машинах,
простих металообробних і деревообробляючих верстатах і приладах побутової
техніки. Груповий, або трансмісійний електропривод у сучасному
виробництві практично не застосовується. Багаторухові електроприводи -
приводи багатоопераційних металоріжучих верстатів, мономоторний тяговий
електропривод рейкових транспортних засобів. Крім того, розрізняють
електроприводи реверсивні і нереверсивні, а по можливості управління
потоком перетвореної механічної енергії - нерегульовані і регульовані
(зокрема автоматизований з програмним управлінням і інше).
Електроприводи всіх типів містять основні частини, що мають однакове
призначення: станину і пристрої управління.
Виконавча частина електроприводу складається зазвичай з одного або
декількох електродвигунів і передавального механізму - пристрою для
передачі механічної енергії двигуна робочому органу машини, що
приводиться. У нерегульованих електроприводах найчастіше використовують
електродвигуни змінного струму, живлення, що підключаються до джерела,
або через контактор або автоматичний вимикач, що грає роль захисного
пристрою, або за допомогою штепсельного роз'єму (наприклад, в побутових
електроприладах). Частота обертання ротора електродвигуна такого приводу,
а отже, і швидкість переміщення пов'язаного з ним робочого механізму,
змінюється тільки залежно від навантаження виконавчого механізму. У
потужних нерегульованих електроприводах застосовують асинхронні
Арк.
РСА13.58325.001 ПЗ
8
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата

електродвигуни. Для обмеження пускових струмів між двигуном і джерелом
встановлюють пускові реактори або автотрансформатори, які після розгону
двигуна відключають. У регульованих електроприводах найчастіше
застосовують електродвигуни постійного струму, частоту обертання якорів
яких можна змінювати плавно, тобто безперервно, в широкому діапазоні за
допомогою достатньо простих пристроїв управління.
У пристрої управління входять: кнопковий пульт (для пуску і зупинки
електродвигуна), контактори, блок-контакти, перетворювачі частоти і
напруги, запобіжники, а також блоки захисту від перевантажень в аварійних
режимах. При живленні електроприводу від джерела змінного струму, що
характерний для електроприводів, використовуваних в промисловості і на
електрорухомому складі, двигуни якого живляться від мережі змінного
струму, як перетворюючі пристрої застосовують електромашинні або статичні
перетворювачі електроенергії - випрямлячі. При живленні від джерела
постійного струму, що характерний для автономних електроенергетичних
систем і електрорухомого складу, двигуни якого живляться від мережі
постійного струму пристрої, що перетворюють виконують у вигляді релейно-
контакторних систем або статичних перетворювачів. У 70-ті роки 20 ст. все
частіше і в регульованих електроприводах почали застосовувати трифазні
асинхронні і синхронні двигуни, регулювання режимів роботи яких
здійснюють за допомогою статичних, в основному напівпровідникових,
перетворювачів частоти. Електроприводи із статичними перетворювачами
енергії, виконаними на базі ртутних або напівпровідникових вентилів,
називаються вентильними електроприводами. Одинична потужність
вентильних електроприводів змінного струму, використовуваних, наприклад,
для шахтних млинах, досягає 10 МВт і більш. Застосування в електроприводах
вентильних перетворюючих пристроїв дозволяє вирішувати найбільш
економічним чином завдання повернення енергії від електродвигуна джерелу
живлення.
Арк.
РСА13.58325.001 ПЗ
9
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата

До важливих показників, що визначають характеристики пристроїв
управління регульованого електроприводу, слід віднести плавність
регулювання режиму роботи робочого механізму, багато в чому залежну від
плавності регулювання приводного електродвигуна, і швидкодію. Релейно-
контакторні пристрою управління при порівняно низькій швидкодії
забезпечують ступінчасте (дискретне) регулювання режимів роботи,
швидкодіючі статичні системи - безперервне регулювання. У простих
електроприводах відносно невеликій потужності операції, пов'язані з
регулюванням режиму роботи виконавчого механізму, проводять за
допомогою ручного управління. Недоліком ручного управління є інерційність
процесу регулювання і зниження продуктивності виконавчого механізму, що
викликається цим, а також неможливість точного відтворення виробничих
процесів, що повторюються (наприклад, при частих пусках).
Регулювання режимів роботи виконавчих механізмів електроприводу
зазвичай здійснюють за допомогою пристроїв автоматичного управління.
Такий електропривод, називається автоматизованим, широко
використовується в системах автоматичного управління (САУ). У
розімкнених САУ зміну збурюючої дії (наприклад, навантаження на валу
електродвигуна) викликає зміна заданого режиму роботи електроприводу. У
замкнутих САУ завдяки зв'язку між входом і виходом системи у всіх режимах
роботи автоматично підтримуються задані характеристики, які при цьому
можна і регулювати по певному закону. У таких системах знаходять все більш
широке застосування ЕОМ. Одному з різновидів автоматизованого
електроприводу є стежачий електропривод, в якому виконавський орган з
певною точністю відтворює рухи робочого механізму, що задаються органом,
що управляє. За способом дії розрізняють стежачі електроприводи з релейним,
або дискретним управлінням і з безперервним управлінням.
Стежачі електроприводи характеризуються потужностями від декількох
Вт до десятків і сотень кВт, застосовуються в різних промислових установках,
Арк.
РСА13.58325.001 ПЗ
10
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата

військовій техніці тощо. У 60-ті роки 20 ст. в різних областях техніки знайшли
застосування електроприводи з числовим програмним управлінням (ЧПУ).
Такий електропривод використовують в багатоопераційних металоріжучих
верстатах, автоматичних і напівавтоматичних лініях. Створення
автоматизованого електроприводу для обслуговування окремих
технологічних операцій і процесів - основа комплексної автоматизації
виробництва. Для вирішення цього завдання необхідне вдосконалення
електроприводу як у напрямі розширення діапазону потужностей
електроприводу і можливостей регулювання, так і у напрямі підвищення
надійності і створення електроприводу з оптимальними габаритами і масою

1.2. Сучасні методи управління синхронними двигунами
Синхронний двигун (СД), завдяки своїм високим експлуатаційним
характеристикам, є найбільш перспективною машиною в діапазоні малих і
середніх потужностей. СД простий по конструкції, не має втрат на збудження
і володіє високою стабільністю швидкості ротора. Ці якості виділяють його з
ряду решти всіх машин і забезпечують йому застосування в системах
автоматики, приводах подачі верстатів, прецизійних системах стеження, а
також системах, де стабільність швидкості є першорядною вимогою, що
пред'являється до технологічного процесу.
Постійне здешевлення магнітних матеріалів, зокрема, впровадження
сплавів рідкоземельних металів, вдосконалення апаратної бази управління
роблять можливим використання цього типу двигунів в тих областях, де
традиційно застосовувалися двигуни постійного струму (ДПС) або асинхронні
двигуни (АД). Використання СД як альтернативи ДПС в регульованому
приводі стало можливим з появою відповідної перетворюючої і цифрової
обчислювальної техніки. Перш за все, це пов'язано з впровадженням
перетворювачів на транзисторах з ізольованим затвором (Insulated Gate Bipolar
Transistor (IGBT)), використанням принципів широко-імпульсної модуляції
Арк.
РСА13.58325.001 ПЗ
11
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата

(ШІМ, Pulse Width Modulation (PWM)), перетворення змінного струму в
змінний (АС-АС).
Напрям розвитку принципів управління зумовлюється розвитком
апаратної бази приводу: параметрами самого двигуна і його якостями,
наявністю датчиків кута повороту і (або) швидкості, типом перетворювача,
обчислювальною потужністю контролера. Реалізація управління СД з
урахуванням цих вимог дозволяє судити про ефективність використовуваних
алгоритмів.
У літературі часто зустрічається поняття вентильного двигуна (ВД) або
безколекторного двигуна постійного струму із збудженням від постійних
магнітів (Brush-less Direct Current Motor with Permanent Magnets). Ця машина
по своїй конструкції нічим не відрізняється від класичного СД, змінений лише
принцип живлення. СД живиться від джерела змінного струму або напруги, як
правило, формованого за допомогою ШІМ, а ВД - трапецеїдальною напругою,
що живить відповідні фази двигуна, і перемиканим у міру повороту ротора.
Впродовж останніх 20 років представлення рівнянь СД в роторній
системі координат стало основним способом опису його роботи. Рівняння
машини в координатах, що обертаються, забезпечують велику наочність
процесах, що протікають в обмотках статора. Дійсні струми і напруга статора
в приведеній двофазній нерухомій системі координат пов'язані з роторними
величинами однозначним перетворенням. Ці перетворення основані на
припущенні про симетричність електричних і магнітних ланцюгів всіх
обмоток. Окрім роторної системи координат іноді застосовується статор, при
цьому значення індуктивності обмоток статора зв'язане тригонометричними
залежностями з кутом контролеру.
Застосування спостерігачів стану (State Observers) є природним
способом відновлення значення вектора стану з використанням матричного
уявлення системи. Так виконується розкладання вектора об'єкту на
Арк.
РСА13.58325.001 ПЗ
12
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата

спостережувану і вимірювану частини, і відповідне йому розкладання матриці
стану об'єкту з метою побудови спостерігача О'рейлі.
Спостерігач використовується для прогнозу значення струмів на 1 цикл
вперед, що вирішує проблему усунення запізнювання управління. Проте
пропонована система побудована без урахування магнітного насичення, втрат
в міді і сталі, анізотропії ротора двигуна (індуктивності по осях d і q прийняті
рівними), що знижує оптимальність пропонованого методу.
Іншим способом управління є застосування систем з ковзаючими
режимами (Sliding Mode Systems). Особливість цих систем, що належать до
систем із змінною структурою, полягає в тому, що знак управління міняється
при перетині так званої поверхні ковзання, що є спеціальним чином складене
рівняння, в яке як змінні входять змінні стани об'єкту. Недоліками такого
методу є можлива втрата стійкості на ділянці досягнення поверхні
перемикання; високочастотні перемикання, які ведуть до швидкого зносу
механічних і електричних частин приводу; високі вимоги до перетворювача.
Пряме управління моментом (Direct Torque Control (DTC)) може бути
здійснене при живленні синхронного двигуна від інвертора струму. Такі
системи володіють рядом переваг: досягається робастність по відношенню до
розкиду параметрів, спрощується алгоритм управління за рахунок відсутності
струмового контуру регулювання, забезпечується висока швидкодія системи.
Проте метод не позбавлений від серйозного недоліку: при малих кутах
навантаження виникають пульсації моменту і коливання швидкості ротора.
Нейроні мережі (Neuron Network), використані для побудови алгоритму
управління СД від інвертора змінний струм, - змінним струмом (АС-АС) є
самонавчальні мережі, що включають три шари нейронів, - вхідний,
прихований і вихідний. Навчання впливає на значення вагових коефіцієнтів в
передавальних функціях нейронів. Алгоритми розрахунку не відносяться до
простих алгоритмів по обчислювальному навантаженню.
Арк.
РСА13.58325.001 ПЗ
13
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата

Якісно новим методом управління СД є використання спостерігача
невизначеностей (Uncertainties Observer). Це напрям в даній області отримав
розвиток в найостанніший час. Суть систем, побудованих за таким принципом,
полягає в зведенні невизначеностей параметрів і зовнішніх обурень в єдиний
вектор невизначеностей, його оцінка і компенсація за допомогою спостерігача,
а також завдання ступеню робастності шляхом його настройки. Привабливість
методу полягає в тому, що як невизначеності можуть розглядатися
нелінійності системи, обумовлені насиченням магнітного ланцюга, які прямо
не відбиті в рівняннях машини, але роблять вплив на динамічні процеси в
приводі. Крім того, пропоновані алгоритми відрізняються відносною
обчислювальною простотою.
Існує ще одна цікава методика; процеси в двигуні розбиваються на дві
групи: швидкі і повільні. До повільних процесів відносяться електромеханічні,
до швидких - електромагнітні. Розділення системи на дві підсистеми і рішення
їх за допомогою ітераційних алгоритмів дозволяє побудувати бездатчиковий
алгоритм, вигідніший з погляду обчислювального навантаження, чим
алгоритми з фільтром Кальмана.
Окрім описаних підходів, побудованих для якісного відробітку
програмного завдання, існує ряд методів, побудованих на основі оптимізації
енергоспоживання з урахуванням параметрів двигуна.
Можна виділити наступні основні пріоритети розвитку алгоритмів
управління.
1. Точність відробітку програмного завдання (швидкості або положення
ротора). Відносно СД ця вимога актуальна в сенсі можливих підсинхронних
коливань швидкості ротора. Окрім цього, існують обмеження на динамічні
режими машини - з використанням існуючих робастних методів можна
сформувати практично будь-який перехідний процес, але скачки струмів
можуть не пройти нешкідливо для магнітної системи ротора. Визначення
Арк.
РСА13.58325.001 ПЗ
14
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата

допустимої межі динамічних режимів є великим полем для розвитку методів
управління.
2. Нечутливість до невизначеностей і перешкодам параметрів СД. За наявності
великих коефіцієнтів посилення регуляторів, що забезпечують робастність
системи, остання стає чутливою до високочастотних перешкод.
3. Мінімізація електроспоживання. Розробка алгоритмів, що оптимізують
споживану приводом потужність як в статичних, так і в динамічних
режимах, може бути здійснена за рахунок розмагнічуючих струмів
подовжньої осі.
4. Розширення діапазону регулювання у бік малих швидкостей. Проблема
пов'язана з впливом пульсацій моменту на малих швидкостях. При великих
швидкостях пульсації моменту не роблять істотного впливу, оскільки вони
фільтруються за рахунок інерційності ротора.
5. Зменшення кількості датчиків. Очевидно, що датчики механічних величин
значно погіршують експлуатаційні і вартісні параметри приводу. Усунення
датчиків підвищує надійність електроприводу. Використання вбудованих
оптичних датчиків положення в сучасних приводах і отримання швидкості
шляхом диференціювання положення є прийнятним шляхом вирішення
даної проблеми. Проте, слід зазначити, що бездатчикові алгоритми
чутливіші до розкиду параметрів.
6. Простота алгоритмів в аспекті обчислювального навантаження. Не
дивлячись на стрімке зростання потужності процесорів, простіші алгоритми
забезпечують менший час розрахунку, а значить, і фазову затримку
управління. Крім того, простіші алгоритми дозволяють використовувати
дешевші мікропроцесори.
7. Дослідження працездатності СД з багатомасовими об'єктами управління.
СД часто застосовується як серводвигун в роботизованих системах,
динаміка яких дуже складна. Такі об'єкти відносяться до класу
невизначених. В той же час, вимоги до точності управління роботами дуже
Арк.
РСА13.58325.001 ПЗ
15
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата

високі, що ставить відповідне завдання. Велика кількість публікацій,
різноманітність вживаних методик, їх новизна і якісна відмінність один від
одного свідчать про інтенсивність досліджень в даній області,
підкреслюють перспективність даного класу електричних машин, що
сумістили в собі простоту двигуна змінного струму, а по можливостях
управління ДПС, що перевершили. Із спостережуваної динаміки зростання
популярності СД можна зробити вивід про необхідність розробки
алгоритмів управління, зв'язаних з використанням прямого управління
моментом, спостерігачів стану і невизначеностей, адаптивних алгоритмів і
нейронних мереж, алгоритмів управління, що забезпечують оптимізацію
споживаної потужності і показників якості.
Недолік синхронних двигунів в тому, що вони не володіють можливістю
самозапуску. Пуск в хід синхронного двигуна безпосереднім включенням в
мережу неможливий.

1.3. Принцип управління насосними станціями
За способом управління насосні станції можуть бути виконані або
повністю автоматизованими або напівавтоматичними, з дистанційним
управлінням насосних агрегатів і засувок в насосних станціях і в розподільній
мережі. У першому випадку пуск і зупинка насосів і інших механізмів
відбувається без участі персоналу, в залежності від балансу між подачею і
витратою води в мережі.
Залив насосів, відкриття і закриття засувок, включення і перемикання
робочих агрегатів на запасні, їх захист, переклад електричного живлення з
одного фідера на інший, з одного трансформатора на резервний,
здійснюються автоматично. Хід технологічного процесу при цьому
відображається у диспетчера спеціальної сигналізацією.
У напівавтоматичних насосних установках підготовка схеми до пуску
відбувається автоматично; включення же і відключення насосних агрегатів,
Арк.
РСА13.58325.001 ПЗ
16
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата

засувок, що живлять фідерів і ін. проводиться вручну диспетчером, за
допомогою спеціальних командних апаратів. Застосовувані при цьому засоби
автоматики і телемеханіки вельми різноманітні і придатні як для часткової,
так і повної автоматизації.
На великих споживачах води, вода забирається з водосховища і має
кілька підйомів. Централізоване управління усіма спорудами зосереджено в
головному диспетчерському пункті, а оперативне управління - в місцевих
диспетчерських пунктах (МДП), персонал яких підпорядкований головному
районному диспетчеру, що координує роботу всього водопроводу.
Управління здійснюється за напівавтоматичного схемою і забезпечує
пуск і зупинку насосних агрегатів і засувок, вимір і сигналізацію стану
об'єктів. Місцеві диспетчерські пункти розташовані в приміщеннях підстанцій
при насосних станціях.
Диспетчер, перебуваючи біля щита управління, має можливість
спостерігати не тільки за становищем масляних вимикачів, двигунів насосів і
трансформаторів, а й за становищем засувок на водоводах та за зміною
витрати, тиску в мережі і рівня води в резервуарах.
Для цілей управління агрегатами на щиті монтуються кнопки і ключі
управління, вимірювальні і контрольні прилади: амперметри, вольтметри,
вторинні прилади манометрів, витратомірів, рівнемірів, покажчики положення
засувок і сигнальні лампи.
На мнемонічною схемою щита управління, крім електричної схеми,
наноситься включене або вимкнене положення головних насосів, відкрите чи
закрите положення засувок, в деяких випадках з відображенням схеми
водопровідних споруд. Досвід експлуатації показав, що диспетчеризація
водопровідних споруд підвищує їх продуктивність, забезпечує високу
надійність водопостачання і значно скорочує обслуговуючий персонал.
Основні технічні засоби автоматики і телемеханіки водопровідних
споруд. При автоматизації технологічних процесів доводиться здійснювати не
Арк.
РСА13.58325.001 ПЗ
17
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата

тільки електричний контроль за безперебійною подачею електроенергії, а й
контроль за фізичним та хімічним станом пристроїв і середовищ, які
забезпечують якість і продуктивність процесу. Найбільш характерними
величинами або параметрами процесу в системі водопостачання є: рівень, тиск,
витрата води, температура, хімічний вміст води та ін.
Спостереження за цими неелектричними величинами ведеться за
допомогою вимірювальної апаратури, у якій чутливий вимірювальний елемент,
сприймаючи зміни контрольованих величин, змінює свої властивості або
розміри. При вимірі цих змін на відстані зручно перетворювати неелектричні
величини в електричні. Автоматичний контроль зазвичай передбачає і
автоматичне керування відповідними виконавчими механізмами, робота яких
відновлює задану величину параметра або змінює його в бажаному напрямку.
Тому структурна схема автоматичного пристрою, будучи замкнутим
ланцюгом впливів окремих елементів, повинна включати:
• вимірювальні чутливі елементи, що реагують на зміну неелектричних
величин;
• перетворювачі, які перетворюють зміна положення будь-якого
механізму або стан середовища в електричну величину;
• підсилювачі, що збільшують потужність перетвореної величини для
приведення в дію виконавчого механізму;
• виконавчий механізм, що здійснює необхідні операції для підтримки на
заданому рівні того параметра, на який було налаштовано даний автоматичний
пристрій.

Арк.
РСА13.58325.001 ПЗ
18
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата

Чутливий
Перетворювачі
вимірювальний
елемент
Контрольо-
ваний параметр
Підсилювачі
Виконавчий
перетвореної
механізм
величини

Замір і перетворення неелектричних величин в електричні проводиться
датчиками і реле технологічного контролю, а виконавчими механізмами є
електроприводи: насосів, засувок, дозаторів, транспортерів, мішалок,
соленоїди вентилів тощо. Для пуску і відключення двигунів, захисту їх від
механічних та електричних пошкоджень встановлюється пускорегулирующая
і захисна апаратура, робота якої в певній послідовності задається також реле -
реле автоматики і захисту.
Таким чином, датчики і реле є тими органами, які, замінюючи працю
людини, реагують на зміну режиму, посилають команду дії виконавчих
механізмів і забезпечують захист і правильну роботу всіх пристроїв.
Чутливі елементи для вимірювання неелектричних
величин. Безпосереднє перетворення неелектричних електричних величин в
електричні іноді буває технічно складним, тоді виникає необхідність
неелектричну величину спочатку перетворити в механічне переміщення, а
потім, вторинним перетворювачем, механічне переміщення перетворити в
електричну величину. Орієнтовна схема з механічним перетворенням має
вигляд:
Лінійне та кутове Механічне переміщення
Тиск, переміщення вимірювального приладу за
рівень, вимірювального допомогою датчика перетворюється в
витрати приладу (первинне електричну величину: вимірювання
тощо перетворення) струму, напруги, ЕРС, частоти чи
опору в електричній мережі
(вторинне перетворення)

Арк.
РСА13.58325.001 ПЗ
19
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата

В системі водопостачання і каналізації в якості чутливих елементів, що
перетворюють неелектричні величини в механічне переміщення,
використовуються гнучкі елементи точної механіки, поплавці й система
кільцевих ваг і ін. З гнучких елементів найбільш широке поширення в
контрольно-вимірювальної апаратури знайшли манометрические трубки,
сильфони мембрани і біметалічні з'єднання. Манометрична трубка являє
собою вигнуту по дузі кола порожнисту трубку з еліптичних або овальним
перетином.
Нижній кінець трубки упаяний в тримач, забезпечений отвором, через
яке тиск рідини або газу передається у внутрішню порожнину трубки. Під дією
цього тиску трубка змінює свою кривизну і вільний її кінець, запаяний
наглухо, отримує деяке переміщення, яке з допомогою передавального-
розмножувального механізму посилюється і передається на вимірювальну або
контактну систему приладу.
Сильфони являють собою тонкостінні металеві коробки циліндричної
форми з хвилеподібними складками по колу. Форма цих складок - гофр в
осьовому перерізі - показана на рис. 263. Виготовлені з пружного матеріалу
(латунь, фосфористая бронза, нержавіюча сталь), вони здатні під дією
невеликого осьового зусилля або різниці тисків між внутрішньою
порожниною і навколишнім середовищем давати помітне пружне подовження
або стиснення в залежності від напрямку діючих зусиль. Сильфон
застосовується в приладах вимірювання і контролю рівня, температури,
витрати і тиску.
Як гнучкий елемент, мембрани встановлюються в пристроях для
вимірювання тиску рідин, що володіють великою в'язкістю або агресивно
діють на матеріал манометрических трубок, а також для виміру тиску, менших
атмосферного.
Якщо на металеву пластинку, закріплену по зовнішньому контуру, буде
діяти зосереджена або рівномірно розподілена сила, то мембрана буде
Арк.
РСА13.58325.001 ПЗ
20
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата

деформуватися і давати помітні, піддаються виміру переміщення, за якими
можна судити про величину і характер зміни тиску. Для збільшення чутливості
мембрани гофрують і збирають в коробки.
Манометричні трубки, сильфони і мембрани в будь-якої конструкції
працюють за одним і тим же принципом. Вони сприймають деякий тиск і
перетворять його в механічне переміщення рухомої системи вимірювального
приладу або контактів реле. Тиск, що діє на гнучкі елементи, може мати різне
походження; воно може бути наслідком зміни тиску як параметра або зміни
рівня або температури, а сприймається цими елементами через тиск.
Вимірювання рівня води у відкритих резервуарах за допомогою
пружного чутливого елемента - манометричної пружини (трубки). Крім
зазначених пружних елементів в автоматиці широко застосовуються
біметалічні з'єднання, виготовлені шляхом прокатки під великим тиском двох
пружних пластинок з металів, що мають різні коефіцієнти лінійних
подовжень. Біметалічний елемент зазвичай закріплюється одним кінцем,
інший кінець залишається рухомим.
При нагріванні від навколишнього середовища або струмом, що
протікає по біметалу, останній згинається в бік металу, що має менший
коефіцієнт лінійного подовження і переміщує деталі приладу або контакти
реле. Найбільш вживаними марками биметалла є: інвар-латунь, інвар-сталь та
ін.
Одним з найбільш поширених способів вимірювання витрати рідини є
метод вимірювання витрати по перепаду тиску в дросельних пристроях
(діафрагма, сопло, труба Вентурі). Останні встановлюються в трубопроводі і
створюють в ньому місцеве звуження потоку, внаслідок чого при протіканні
рідини підвищується швидкість і падає тиск в звуженому перетині в
порівнянні зі швидкістю до звуження.
Арк.
РСА13.58325.001 ПЗ
21
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата

Чутливими вимірювальними елементами в Дифманометр можуть бути
манометрические трубки, сильфони, мембрани, кільцеві ваги, дзвіниці й
поплавкові пристрої.
Вимірювальний прилад, який використовує той чи інший принцип дії,
дає нульові показання при однаковій величині тиску в трубках, приєднаних до
дросельного пристрою.
При наявності витрат відхилення приладу повинно бути пропорційно
кореню квадратному з перепаду тиску, що досягається за допомогою лекала
або важільно-шарнірною передачі.
Поплавок «стежить» за змінами рівня в даній ємності і передає ці зміни
за допомогою передавального механізму та інших спеціальних засобів на
шкалу вимірювального приладу або на контактну систему, пов'язану
електричною схемою з виконавчим механізмом.
Датчики. Датчиками називаються пристрої, що перетворюють
неелектричні величини в електричні. При вимірюванні тисків, витрат, рівнів
датчики є вторинними перетворювачами, що перетворюють механічне
переміщення чутливих вимірювальних елементів в електричні величини.
Найпростішим з них є реостатний датчик. Він являє собою регульоване
омічний опір, виконане з матеріалу з низьким температурним коефіцієнтом і
високим питомим опором (манганин, константан). Датчик зв'язується
загальною віссю з рухомою системою вимірювального приладу або через
редуктор з механізмом переміщення поплавка.
Зміна рівня або тиску викликає відповідне переміщення повзунка
реостата, що змінює величину опору електричного кола, яка підключається
зазвичай до датчика.
Великими достоїнствами володіють індуктивні датчики. Вони не мають
ковзають контактів, працюють на змінному струмі промислової частоти і
мають високу чутливість. Для вимірювання тиску і витрат рідин застосовують
прямоходового соленоїдні датчики, найбільш зручно поєднуються
Арк.
РСА13.58325.001 ПЗ
22
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата

конструктивно з манометрами і дифманометрами. Щоб виключити вплив
коливань напруги і частоти в мережі, котушки індуктивного датчика
включаються по диференціальної схемою.
Реле. Реле є апарат, в якому чутливий вимірювальний елемент
поєднується з контактним пристроєм, що посилає імпульс дії інших елементів
схеми, де він посилюється до значення, необхідного для включення силового
ланцюга двигуна або іншого органу виконання.
На відміну від розглянутих вище датчиків, реле спрацьовує в крайніх
режимах і виробляє зміни у виконавчій ланцюга не плавно, а стрибком.
Основна класифікація реле проводиться за принципом дії, на якому
побудований вимірювальний елемент. Розрізняють реле: контролю
неелектричних величин, електромагнітні, поляризовані, термічні, електронні
та ін. Гідромеханічні реле контролю неелектричних величин. Реле тиску. Для
контролю тиску застосовують манометрические реле з пружинної трубкою,
мембранами або сильфоном.
Тому, в роботі необхідно провести розробку мікропроцесорної системи,
що забезпечить гнучке управління режимами роботи і дозволяє ефективного
та енергозаощадливого керувати робочими режимами насосу перекачування
рідини і є задачею актуальною.
Арк.
РСА13.58325.001 ПЗ
23
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата

2. Обґрунтування технічного завдання

Для запуску синхронного двигуна необхідний спеціальний контролер -
регулятор оборотів і запуску двигуна. Без нього неможливо змусити
електродвигун працювати. Сьогодні всі регулятори проводяться на базі
мікрочіпів (однокристальних мікроЕОМ), які мають потужні польові
транзистори у вихідних ключах, управління обмотками двигуна.
Для запуску таких двигунів застосовується плавна зміна частоти
сигналів, що управляють, від 1-2 Гц до 1000 Гц, або інші спеціальні алгоритми
запуску.
Для забезпечення стабільності обертання ротора використовують
оригінальні способи формування 3-х фазних послідовностей імпульсів, що
поступають на обмотки статора.
Мікропроцесорна система управління режимами роботи повинна
відповідати наступним характеристикам:
1. Живлення від мережі змінного струму (50±0,5) Гц з номінальною наругою
380 В ±10%.
2. Робоча частота пристрою 1-1000 Гц.
3. Пристрій призначений для роботи у стаціонарних приміщеннях за умов
підвищенної відносної вологості (не менше 75%) та температури
оточуючого середовища в межах від -15 до +75 ºС.
4. Середній термін служби – не менше 5 років
5. Вірогідність безвідмовної роботи пристрою за 30 тис.годин – 0,95.
6. Захист від ураження електричним струмом по класу ІІІ.
7. Габаритні розміри 400×350×350 мм.
8. Ступінь захисту корпусу – IP44.
Арк.
РСА13.58325.001 ПЗ
24
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата

3. Розробка структурної схеми

На рисунку 3.1 представлена функціональна блок-схема
мікропроцесорної системи керування робочими режимами насосу
перекачування рідини.
380В 50Гц
Датчик Блок
положення живлення
Блок Y
Подільник M1
процесору
Блок Ключ
запуску управління

Рисунок 3.1 - Блок-схема мікропроцесорної системи керування робочими
режимами насосу перекачування рідини

Розроблювана система складається з таких блоків та вузлів. З блоку
живлення два рівні напруги +8 В та +12 В, за допомогою яких відбувається
живлення схеми управління, надходять до структурних блоків та елементів
схеми. Датчик положення призначений для контролювання швидкості та
стабільності керування частотою обертання валу двигуна насосу.
Управляючий сигнал виробляється спеціалізованим мікропроцесором, який
дозволяє здійснювати управління синхронним двигуном, як за програмою
закладеною в його внутрішню пам‘ять, так і за допомогою зовнішнього
пристрою (ПК) через послідовний інтерфейс обміну даними.
Спеціалізований процесор виробництва Stmicroelectronics – це потужня
ІМС для управління синхронними двигунами. Схема також блок запуску, який
містить потужній польовий транзистор, який управляється за допомогою
псевдо-синусоїдальної технології комутації електродвигунів ST Smoothdrive.
Сигнал з блоку запуску, а також сформований імпульс з мікропроцесора і
керує струмом на колекторі синхронного двигуна.
Арк.
РСА13.58325.001 ПЗ
25
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата

4 Розробка електричної принципової схеми

Електрична принципова схема мікропроцесорної системи керування
робочими режимами насосу перекачування рідини показана на рисунку 4.1.
C1 BT1 C2 XS1.1 XS1.2
DD1
33 CPU 32
R13 C11 R21
34 31
R22
35 30
R1 R2 R3 R4
R14 29
37 28 C12
27
26
R25
R5 40 25
R23
41 24 C18
C20
R6 42 23 C19 380В 50Гц
ZQ1 А
43 22
R7 В
44 21
С
45 20
R8
46 19 C13 0
R24
47 18
R9
48 17 C14
C17
VT2
49 16
R19
50 15 QF1
51 14
52
R26
53 12 C22
C4 VD2 54 11
C21
55 10
56 9
57 8
KM1
58 7
R10 R11 R12
59 6
60 5
61 4
62 3
Y
63 2
C6 M1
64 1
C15
C9
R17 R18
C10
+8 B +12 B
VT1
R15
SA1
C5 C8
L1 T1
VD3
VD1
R20 FU1
VD4
C3
C7 R16
C16

Рисунок 4.1 - Електрична принципова схема мікропроцесорної системи
керування робочими режимами насосу перекачування рідини

Спеціалізований процесор DD1 - інтегральна мікросхема (ІМС)
управління двигуном L7250 виробництва Stmicroelectronics. L7250 - потужня
ІМС для управління синхронними двигунами. Схема містить потужній
польовий транзистор VT1, який управляється за допомогою псевдо-
синусоїдальної технології комутації електродвигунів ST Smoothdrive.
Арк.
РСА13.58325.001 ПЗ
26
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата

Струм двигуна обмежується частотою імпульсів широко-імпульсної
модуляції (ШІМ) на виходах підсилювачів потужності на елементі VT2 по
алгоритму ST Smoothdrive.
Управління мікроконтролером проводиться за допомогою його
програмування через послідовний порт XS1. Послідовним портом є інтерфейс,
що використовує сигнали SDATA, SCLK і SEN для адресації і передачі даних
в шістнадцять 8-бітових регістра. Основні регістри: регістр стану, регістри
управління двигуном шпінделя, регістри підсилювача-генератора
синусоїдальних коливань і регістр тестового режиму.
DD1 використовує алгоритм комутації Smoothdrive, розроблений
Stmicroelectronics. Алгоритм комутації Smoothdrive - система сигналів для
управління двигуном за допомогою псевдо-синусоїдального напруги, в якій
імпульси управління модулюються для формування синусоїдальної напруги в
кожній обмотці. Алгоритм комутації створює форму і амплітуду напруги, що
управляє, повністю в цифровому вигляді.
Системна синхронізація для роботи мікроконтролера DD1 подається на
вивід SYSCLK. Частота сигналу на цьому виводі повинна бути 33 МГц або
16,5 МГц, внутрішня частота синхронізації здійснюється кварцовим
резонатором ZQ1 і становить 16 МГц. Форма сигналів управління двигуном
шпінделя зберігається в цифровій пам'яті. Використовувані параметри і форма
напруги оптимально підібрані для зменшення втрат на комутацію обмоток.
По-суті, дві фази ШІМ-модулюються, тоді як привід третьої фази працює з
коефіцієнтом заповнення 100%. Коефіцієнти заповнення ШІМ модулюються
так, щоб отримати синусоїдальні струми у всіх трьох фазах двигуна. Такий
підхід, в протилежність подачі дійсних синусоїд на всі три фази, приводить до
підвищення ефективності управління двигуном в порівнянні з традиційною
комутацією.
Арк.
РСА13.58325.001 ПЗ
27
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата

Фазове автопідстроювання частоти (ФАПЧ) підтримує форму сигналу,
синхронну із швидкістю обертання ротора двигуна. Система Smoothdrive
повністю цифрова і не вимагає додаткових зовнішніх компонентів.
Початок обертання (розкручування) двигуна управляється подачею
мікрокоду на DD1 і складається з чотирьох фаз:
- індуктивне вимірювання (обчислення) положення ротора;
- комутація обмоток з розімкненим контуром зворотного зв'язку,
прискорююча двигун для входу в синхронізацію;
- синхронізація швидкості і положення ротора двигуна та ініціалізація системи
управління Smoothdrive;
- передача управління системі Smoothdrive із замкнутим контуром зворотного
зв'язку - нормальний синхронний режим обертання на заданій швидкості.
Піковий струм споживання обмотками двигуна обмежується схемою
управління частотою ШІМ. При досягненні струмом порогового значення,
двигун переводиться в режим гальмування і повторно комутується на початку
наступного циклу ШІМ, щоб струм не перевищував порогу.
Струм двигуна вимірюється на зовнішньому вимірювальному резисторі,
встановленому в ланцюзі комутації. Зміряна напруга порівнюється з
внутрішньою програмованою опорною напругою.
Для ручного управління двигуном спеціалізовані контролери не
підходять, оскільки їх необхідно постійно перепрограмувати по
трипровідному інтерфейсу, і цю роботу виконує спеціальний процесор
обробки сигналів.
Імпульси запуску двигуна поступають від загального опорного
кварцового генератора (не менше 2 МГц) через попередній дільник. Частота
опорного генератора може бути різною залежно від використовуваного типу
накопичувача і відповідно використовуваній швидкості обертання двигуна
М1. Тому коефіцієнт ділення попереднього дільника повинен бути різним і
керованим.
Арк.
РСА13.58325.001 ПЗ
28
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата

У момент включення контролера управління двигуном усі його дільники
і формувачі імпульсів скидаються в початковий стан. При цьому коефіцієнт
ділення дільника із змінним коефіцієнтом ділення набуває максимального
значення, і на вхід формувача 3-х фазних послідовностей комутаційних
імпульсів поступають тактові сигнали з частотою 8 - 12 Гц. На затвор
польового транзистора, керуючих обертанням, подаються відкриваючі
імпульси. Через полюсні обмотки статора починає протікати імпульсний
струм, з'являється магнітний момент, що обертає, і ротор двигуна починає
обертатися з мінімальною швидкістю. Після кожного обороту ротора двигуна
коефіцієнт ділення дільника зменшується на одиницю, і ротор плавно
збільшує швидкість обертання до свого номінального значення.
Найбільш важким режимом для синхронних двигунів є їх запуск. Під час
запуску на обмотки статора двигуна поступають довгі за часом імпульси
(максимальний коефіцієнт ділення дільника). Оскільки обмотки статора мають
невелику індуктивність і маленький активний опір, струм через котушки
статора під час пускових імпульсів може мати значення, близьке по величині
до струму короткого замикання обмотки. Комутаційні імпульси стають
модульованими по тривалості і набувають вигляду пачок імпульсів з ШІМ.
При цьому струм через котушки статора обмежується і регулюється
тривалістю (шириною) модульованих імпульсів. У міру збільшення оборотів
ротора двигуна струм через котушки статора зменшується, і база транзистора
від ШІМ контролера відключається і підключається до фазового детектора.
У сталому режимі ротор і магнітне поле статора обертаються синхронно,
проте, взаємне положення статора і ротора при зміні механічного
навантаження на валу двигуна не залишається незмінним.
Синхронність обертання ротора і поля статора визначає рівність рухових
і гальмівних моментів, які залежать від величини тертя в підшипниках,
турбулентності повітряного потоку усередині корпусу накопичувача, зміни
Арк.
РСА13.58325.001 ПЗ
29
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата

температури і активного опору котушок статора, стабільності джерела
живлення тощо.
При збільшенні навантаження на двигун обертання ротора відставатиме
по фазі на деякий кут від магнітного поля статора, що обертає. Момент при
цьому збільшиться і прагнутиме компенсувати гальмівний момент. Якщо
надалі зовнішні чинники залишаються незмінними, кут відставання ротора,
що змінився, буде постійним. Проте, зовнішні чинники, що впливають на
гальмівний момент обертання ротора залишаються не постійними, і ротор під
час обертання здійснюватиме деякі коливальні рухи біля точки рівнодії сил.
Вказані коливальні рухи можуть переходити і в незгасаючий автоколивальний
режим. Періодичні зміни фазового кута між ротором і магнітним полем
статора можуть приводити до численних збоїв в прочитуванні інформаційних
імпульсів, і появі численних помилок при їх декодуванні.
Для зменшення флуктуації фазового кута між ротором і магнітним
полем статора служить фазовий детектор, який при збільшенні фазового кута
відставання ротора від магнітного поля статора збільшує напругу на затворі
транзистора. Через транзистор і через обмотки статора струм збільшується,
тим самим збільшується магнітний момент, що обертає, який компенсує
гальмівний момент при розузгодженні.
З метою збільшення плавності обертання ротора двигуна і зменшення
при цьому його коливальних рухів застосовуються 3-х фазні синхронні
двигуни, у яких на роторі і статорі є нерівна кількість полюсів. Найширше
поширені двигуни, що мають на статорі 12 явно виражених полюсів (по чотири
полюси на кожну фазу), а на роторі по кругу розташовано чотири постійні
магніти (8 полюсів).
Арк.
РСА13.58325.001 ПЗ
30
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата

5 Розрахунок основних елементів електричної схеми

5.1. Розрахунок параметрів RC-контуру датчика положення
Керований випрямляч датчика положення марки ERN1387 працює на
навантаження. Напруга вентильної обмотки перетворюючого трансформатора
Us=1,9 мВ; індуктивність комутації датчика L=0,2 мГн. Найбільше значення
струму навантаження Id=20 мА. Розрахуємо параметри RC-контуру для
захисту вбудованих в датчик ERN1387 тиристорів від комутаційних
перенапружень. Допустима зворотна напруга таких тиристорів Uзв.п = 8 мВ.
1. Розрахуємо максимальну зворотну напругу вбудованого тиристора
при нормальній роботі без урахування перенапружень:
Uçâ = 2  3  Us ,
де Us - напруга вентильної обмотки перетворюючого трансформатора;
Us=1,9 мВ.
Uçâ = 2  3 1,9 = 4,66 мВ.
2. Знайдемо допустимий коефіцієнт перенапруження:
U
k  çâ.ï ,
Uçâ
де Uзв.п - допустима зворотна напруга, що повторюється; Uзв.п = 8 мВ.
8
k  =1,71 .
4,66
3. З рисунку 5.1 витікає, що максимальна швидкість зміни струму при
комутації дорівнює:
di 3  2  U
= s ,
dt max 2  L
де Us - напруга вентильної обмотки перетворюючого трансформатора;
Us=1,9 мВ;
L - індуктивність комутації, L = 0,2 мГн.
Арк.
РСА13.58325.001 ПЗ
31
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата

di 3  2 1,9 10−3
= =1,226 10−6 А/с.
dt −3
max 2 0,2 10

Рисунок 5.1 - Еквівалентна схема контуру комутації перетворювача датчика
ERN1387

4. Струм, що протікає через датчик перед комутацією, Id=1 мА.
Запасений заряд визначається з рисунку 5.2: Q = 55 А.мкс.

Рисунок 5.2 - Залежність запасеного заряду від швидкості зміни струму
відключення

5. Знаючи коефіцієнт перенапруження k з довідкових даних знаходимо
найменше необхідне значення ємності, виражене у відносних одиницях, і
діапазон опорів (також у відносних одиницях): С*min=0,78, R*max=2,61,
R*min=5,38.
6. Знаючи ці параметри обчислюємо розрахункові значення параметрів
елементів контуру комутації:
Арк.
РСА13.58325.001 ПЗ
32
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата

2Q
C'min = C* ,
min
Uçâ
L' U
R * çâ L' U
 R '  R * çâ
min max ,
2Q 2Q
де Uзв - максимальна зворотна напруга датчика; Uзв = 4,66 мВ,
С*min - найменше необхідне значення ємності; С*min = 0,78,
L - індуктивність комутації датчика; L = 0,2 мГн.
2 55 10−6
C'min = 0,78 =18,3 мкФ
4,66
2 0,2 10−3  4,66 10−3 2 0,2 10−3  4,66 10−3
2,61  R '  5,38 ,
2 55 10−6 2 55 10−6
0,34 Ом  R'  0,7 Ом.
У момент включення тиристора, струм розряду конденсатора С
обмежується тільки опором резистора R, тому доцільно узяти більше значення
опору. Приймаємо: С = С' = 20 мкФ і R = R' = 0,67 Ом.
7. Мінімальне значення струму розряду конденсатора при включенні
датчика:
U
I = Cì 2  3  U
= s ,
Cmin
R R
де R - опір датчика; R = 0,67 Ом;
Us - напруга вентильної обмотки перетворюючого трансформатора
датчика; Us = 1,9 мВ.
2  3 1,9 10−3 4,66 10−3
ICmin = = = 6,95 мА.
0,67 0,67
З цього витікає, що для датчика положення ERN1387 з номінальним
струмом 20 мА це значення допустиме.
Арк.
РСА13.58325.001 ПЗ
33
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата

5.2 Розрахунок частотних характеристик мікроконтролера
Статичні характеристики. Основними статичними характеристиками,
що впливають на обробку інформаційного сигналу, опір відкритого ключа Rотк.
входу мікроконтролера INT1, INT0 і час реагування на зміну сигналу tвкл.
Динамічні характеристики. До динамічних характеристик відносяться
динамічна потужність, «бутстрепна» ємність і тимчасовий розподіл
керуючими імпульсами.
Зробимо розрахунок «бутстрепної» ємності за формулою:

C = ,
R
де  – час реагування на зміну рівня вхідного сигналу,  = 0,2 мкс;
R – опір входу INT0 (INT1) у відкритому стані, R = 400 Ом.
0,2 10−6
C = = 4 10−9 Ф = 4 нФ.
400
Оскільки розбіжність напруги на вході INT0 для всього діапазону
сигналів U = 0,9 В, можна знайти час реакції мікропроцесору на сигнал при
крайніх значенням з діапазону:
U U
arcsin min arcsin
t = U U
; t = max
1 2 ,
2    f 2    f
де Umin, Umax – відповідно, мінімальне та максимальне значення напруги на
вході INT0; Umin = 0,3 В; Umax = 1,2 В;
f – робоча (несуча) частота на вході INT0; f = 6,7 кГц.
0,3 0,9
arcsin arcsin
0,9 1,2
t1 = = 4,62 мс; t2 = =11,54 мс.
2   6700 2    6700
Таким чином, дискретність реагування на вхідний сигнал
мікроконтролером становить:
f   6700 0,2
f = = =1936 Гц = 1,9 кГц.
t1 − t2 11,54 − 4,62
Арк.
РСА13.58325.001 ПЗ
34
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата

5.3. Розрахунок елементів кварцового генератора
Кварцовий генератор сконструйований для паралельного режиму
роботи кварцового резонатора, рисунок 5.3. Для правильної роботи
кварцового генератора потрібні навантажувальні конденсатори. Значення
навантажувальних конденсаторів залежать від навантажувальної ємності
резонатора CL, обумовленою документацією на резонатор.
C1
OUT1
ZQ1
C2
OUT2

Рисунок 5.3 – Схема підключення кварцового резонатора

Загальна ємність конденсаторів підключених між виводами кварцового
генератора повинна бути рівною навантажувальній ємності резонатора, і
визначається за формулою [14]:
25 I
C 0
L  ,
U0
де І0 = 5 мА – струм на п‘єзогенераторі;
U0 = 5 В – напруга живлення п‘єзогенератора.
25 5
CL  = 25 мкФ.
5
Паразитна ємність визначається ємністю виводів резонатора і ємністю
друкованого монтажу. Звичайно загальне значення паразитної ємності
дорівнює Спар = 3…5 пФ. Схема підключення кварцового резонатора й
навантажувальних конденсаторів показана на рисунку 5.3.
1
CL = + C
1 1 ïàð .
+
C1 C2
Арк.
РСА13.58325.001 ПЗ
35
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата

Приймемо C1 рівним C2, тоді отримаємо:
C1 = C2 = 2  (CL − Cïàð ),
C1 = C2 = 2  (25− 5) = 40 пФ.
Вибираємо найближчу ємність з ряду номінальних ємкостей [14] і
вибираємо конденсатори С1 і С2 К73-16-25В-47пФ±10%.
Таким чином, в результаті проведених розрахунків було розраховано
навантажувальну ємність кварцового генератора п‘єзоелектричного
випромінювача, та підібрано компенсуючі конденсатори С1 і С2: К73-16-25В-
47пФ±10%. При необхідності підстроювання робочої частоти кварцового
генератора паралельно C2 може бути підключений конденсатор, що
підстроюється.
Арк.
РСА13.58325.001 ПЗ
36
Зм. Арк. № докум. Підп. 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.
РСА13.58325.001 ПЗ
37
Зм. Арк. № докум. Підп. 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.
РСА13.58325.001 ПЗ
38
Зм. Арк. № докум. Підп. 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.
РСА13.58325.001 ПЗ
39
Зм. Арк. № докум. Підп. 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.
РСА13.58325.001 ПЗ
40
Зм. Арк. № докум. Підп. 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.
РСА13.58325.001 ПЗ
41
Зм. Арк. № докум. Підп. 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.
РСА13.58325.001 ПЗ
42
Зм. Арк. № докум. Підп. 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.
РСА13.58325.001 ПЗ
43
Зм. Арк. № докум. Підп. 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.
РСА13.58325.001 ПЗ
44
Зм. Арк. № докум. Підп. 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.
РСА13.58325.001 ПЗ
45
Зм. Арк. № докум. Підп. 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.
РСА13.58325.001 ПЗ
46
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата

7. Охорона праці

7.1 Аналіз небезпек та шкідливостей, які виникають у приміщенні
радіотехнічної лабораторії
Дослідження за темою кваліфікаційної роботи містять дії, які неможливо
виконати без використання сучасної комп’ютерної техніки. З погляду на це
виникає потреба в раціональній та безпечній організації праці дослідника під
час роботи з комп’ютером, адже деякі обчислення та процеси моделювання
тривають доволі довгий час, що вимагає тривалого споглядання екрану
монітора, а це в свою чергу піддає дослідника впливу цілої групи шкідливих
факторів. До них можна віднести:
- вплив випромінювання від монітора і від комп’ютера;
- вплив електромагнітного випромінювання;
- нераціональна освітленість;
- висока напруга;
- ненормований рівень шуму тощо.
Суттєвий вплив на працівника також мають психофізичні фактори такі
як: розумова перенапруга, перенапруга зорових і слухових аналізаторів,
емоційні перенавантаження, монотонність праці, що призводять до стомлення
і зниження працездатності.
Саме тому, проаналізуємо вплив вище зазначених факторів на здоров’я
і працездатність дослідника, який працює в лабораторії за комп’ютером. За
рівнем фізичних навантажень даний вид праці відноситься до категорії Іа.
Розміри лабораторії становлять: ширина – 4 м, довжина – 6 м, висота
стелі – 3 м, площа – 24 м2, об’єм – 72 м3. Лабораторія розрахована на чотирьох
одночасно працюючих осіб. Площа, яка припадає на одного працівника – 6 м2,
об’єм – 18 м3, що не в повному обсязі відповідає вимогам ДБН В.2.2.28-2010.
Арк.
РСА13.58325.001 ПЗ
47
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата

На стінах лабораторії світло-жовті шпалери, які мають середній
коефіцієнт відбиття світла, що сприяє достатній освітленості приміщення і
добре впливає на зір працюючого.
Суттєвий вплив на організм працівника лабораторії має мікроклімат
приміщення. Фактичні значення параметрів мікроклімату в лабораторії мають
наступні показники:
1. Температура повітря:
- в холодний період року – 22-24°С;
- в теплий період року – 29-30°С.
2. Вологість повітря:
- в холодний період року – 47-49%;
- в теплий період року – 45-47%.
3. Швидкість руху повітря:
- в холодний період року – 0,05-0,1 м/с;
- в теплий період року – 0,1-0,2 м/с.
Усі наведені фактичні значення параметрів мікроклімату задовольняють
вимогам ДСН 3.3.6.042-99 «Санітарні норми мікроклімату виробничих
приміщень», за виключенням температури в теплий період року. Для
нормалізації цього параметру в даному приміщенні необхідно розрахувати та
змонтувати систему кондиціонування повітря.
Робочі столи в лабораторії розташовані біля вікон так, що працівник
сидить боком до вікна. При цьому в лабораторії забезпечується оптимальне
співвідношення яскравості робочих та навколишніх поверхонь та
максимально обмежене відбиття світла від екрану монітора.
Недостатня або надмірна освітленість, нерівномірність освітлення в полі
зору втомлює очі, призводить до зниження продуктивності праці; при цьому
зростає потенційна небезпека помилкових дій і нещасних випадків. Надмірна
яскравість джерел світла може спричинити головний біль, різь в очах, розлад
гостроти зору; світлові відблиски – тимчасове засліплення.
Арк.
РСА13.58325.001 ПЗ
48
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата

Освітлення робочих приміщень характеризується кількісними та
якісними показниками. До основних кількісних показників відносяться:
світловий потік, сила світла, яскравість і освітленість. До основних якісних
показників зорових умов роботи можна віднести: фон, контраст між об’єктом
і фоном, видимість.
Природне освітлення лабораторії здійснюється через два вікна, розмір
яких – 2×1,5 м кожне. Вікна облаштовано жалюзі, що забезпечує обмеження
проникнення сонячних променів на робочі місця.
За найменший об’єкт розрізнення зорової праці приймаємо точку на
екрані монітору, розмір якої 0,25 мм, що відповідає дуже високому ступеню
точності зорової праці. Розряд зорової праці – ІІ г, що відповідає великому
контрасту об’єкта розрізнення та світлому фону.
Згідно з ДБН В.2.5-28-2018 коефіцієнт природного освітлення (КПО)
для даного типу зорової праці складає 1,5%. Фактичне значення КПО
становить 24 - 27%, що відповідає ДБН В.2.5-28-2018.
Штучне освітлення може бути загальним та комбінованим. Загальним
називають освітлення, при якому світильники розміщуються у верхній зоні
приміщення (не нижче 2,5 м над підлогою) рівномірно (загальне рівномірне
освітлення) або з врахуванням розташування робочих місць (загальне
локалізоване освітлення). Комбіноване освітлення складається із загального та
місцевого. Його доцільно застосовувати при роботах високої точності, а
також, якщо необхідно створити певний або змінний, в процесі роботи,
напрямок світла. Місцеве освітлення створюється світильниками, що
концентрують світловий потік безпосередньо на робочих місцях. Застосування
лише місцевого освітлення не допускається з огляду на небезпеку
виробничого травматизму та професійних захворювань.
В темний час доби лабораторія освітлюється за допомогою вісьмох
світильників. Фактичне значення штучного загального освітлення становить
Арк.
РСА13.58325.001 ПЗ
49
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата

420 лк, а нормативне значення – 400 лк. Отже, рівень штучного освітлення
відповідає ДБН В.2.5-28-2018.
При довготривалій роботі з ПК у багатьох користувачів виявляється
біль, різь в очах, розмивання контурів об’єкта. Ці явища часто
супроводжуються головним болем, сонливістю, млявістю. Щоб уникнути
цього, необхідно кожні 2 години роботи з ПК робити перерву на 10-15 хв.
згідно «Вимог щодо безпеки та захисту здоров’я працівників під час роботи з
екранними пристроями».
Монітори ПК, якими обладнано лабораторію, відповідають основним
вимогам безпеки: яскравість дисплея не менше 300 кд/м2, висота символів не
менше 3,8 мм, діагональ екрану не менше 500 мм.
Згідно ДСН 3.3.6.037-99 «Санітарні норми допустимих рівнів шуму на
робочих місцях» нормативне значення еквівалентного рівня звуку при даному
виді діяльності складає 50 дБА. Головним джерелом шуму є вентилятор
охолодження блоку живлення ПК. Фактичне значення еквівалентного рівня
звуку не перевищує нормативного і становить 40-44 дБА.
Щоб запобігти виникненню хвороб, пов’язаних з неправильною
посадкою людини перед комп’ютером, необхідно враховувати ергономічні
фактори.
Довжина робочого столу будь-якого робочого місця становить 1,5 м, усі
предмети знаходяться в робочій зоні дослідника. Висота столу 0,75 м, висота
стільця 0,45 м, що відповідає ДСТУ 8604:2015. Стілець має бути такої висоти,
щоб максимально наблизитися до кута між стегнами і хребтом величиною 90°.
Приміщення лабораторії відноситься до 3 типу приміщень за ступенем
небезпеки ураження людини електричним струмом: приміщення без
підвищеної небезпеки (ПУЕ-17), оскільки в приміщенні лабораторії відсутні
наступні фактори: висока відносна вологість повітря (перевищення 75%
протягом тривалого часу); висока температура повітря (більше 350С протягом
тривалого часу); струмопровідний пил; струмопровідна підлога. Деяке
Арк.
РСА13.58325.001 ПЗ
50
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата

обладнання має металевий корпус, тому згідно ДСТУ Б В.2.5-82:2016 в
лабораторії необхідно передбачити магістраль захисного занулення для
виключення випадку ураження електричним струмом. Електропроводка в
даному приміщення прихованого типу, прокладена в спеціальних каналах. Для
під’єднання комп'ютерів до мережі змінного струму напругою 220 В
застосовуються мережеві фільтри.
В лабораторії забезпечуються необхідні заходи запобігання виникнення
пожежнонебезпечних ситуацій згідно з НАПБ А.01.001-2004 «Правила
пожежної безпеки в Україні». План евакуації розміщений на стіні, забезпечено
вільний доступ до нього. Приміщення лабораторії укомплектоване двома
порошковими вогнегасниками ВП-5у (Правила експлуатації та типові норми
належності вогнегасників).
Після проведення детального аналізу приміщення та умов праці за
робочим місцем, можна зробити висновок, що всі фактори робочого
середовища, крім відхилення від нормованих значень температури повітря в
теплий період року, відповідають своїм нормативним значенням. Тому в
приміщенні радіотехнічної лабораторії необхідно встановити систему
кондиціонування повітря.

7.2 Розробка системи кондиціонування повітря лабораторії
Типи кондиціонерів. Кондиціювання повітря - це створення і
автоматична підтримка (регулювання) в закритих приміщеннях всіх або
окремих параметрів (температури, вологості, чистоти, швидкості руху
повітря) на певному рівні з метою забезпечення оптимальних метеорологічних
умов, найбільш сприятливих для самопочуття людей або ведення
технологічного процесу.
Кондиціонування повітря здійснюється комплексом технічних засобів,
які називаються системою кондиціонування повітря (СКП). До складу СКП
входять технічні засоби забору повітря, підготовки, тобто надання необхідних
Арк.
РСА13.58325.001 ПЗ
51
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата

кондицій (фільтри, теплообмінники, зволожувачі або осушувачі повітря),
переміщення (вентилятори) і його розподілу, а також засоби хладо- і
теплопостачання, автоматики, дистанційного керування і контролю. СКП
великих громадських, адміністративних і виробничих будівель
обслуговуються, як правило, комплексними автоматизованими системами
управління.
Автоматизована система кондиціонування підтримує заданий стан
повітря в приміщенні незалежно від коливань параметрів навколишнього
середовища (атмосферних умов).
Основне обладнання системи кондиціонування для підготовки і
переміщення повітря агрегатується (компонується в єдиному корпусі) в
апарат, який називається кондиціонером. У багатьох випадках всі технічні
засоби для кондиціонування повітря скомпоновані в одному блоці або в двох
блоках, і тоді поняття СКП і кондиціонер однозначні.
Слід зазначити, що загальноприйнятої класифікації СКП до цього часу
не існує і пов'язано це з багатоваріантністю принципових схем, технічних і
функціональних характеристик, які залежать не тільки від технічних
можливостей самих систем, але і від об'єктів застосування (кондиціонованих
приміщень).
Сучасні системи кондиціонування можуть бути класифіковані за такими
ознаками:
• за основним призначенням (об'єкту застосування): комфортні і
технологічні;
• за принципом розташування кондиціонера по відношенню до
обслуговуваного приміщення: центральні та місцеві;
• за наявністю власного (що входить в конструкцію кондиціонера)
джерела тепла і холоду: автономні і неавтономні;
• за принципом дії: прямоточні, рециркуляційні та комбіновані;
Арк.
РСА13.58325.001 ПЗ
52
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата

• за способом регулювання вихідних параметрів кондиціонованого
повітря: з якісним (однотрубних) і кількісним (двотрубних) регулюванням;
• за ступенем забезпечення метеорологічних умов в приміщенні, що
обслуговується: першого, другого і третього класу;
• за кількістю обслуговуваних приміщень (локальних зон): однозональні
і багатозональні;
• за тиском, що розвивається вентиляторами кондиціонерів: низького,
середнього і високого тиску.
Крім наведених класифікацій, існують різноманітні системи
кондиціонування, ті, що обслуговують спеціальні технологічні процеси,
включаючи системи з метеорологічними параметрами, що змінюються в часі
(за певною програмою).
Комфортні СКП призначені для створення і автоматичної підтримки
температури, відносної вологості, чистоти і швидкості руху повітря, що
відповідають оптимальним санітарно-гігієнічним вимогам для житлових,
громадських і адміністративно-побутових будівель або приміщень.
Технологічні СКП призначені для забезпечення параметрів повітря, що
максимально відповідають вимогам виробництва. Технологічне
кондиціонування в приміщеннях, де знаходяться люди, здійснюється з
урахуванням санітарно-гігієнічних вимог до стану повітряного середовища.
Центральні СКП забезпечуються ззовні холодом (що доставляється
холодною водою або холодоагентом), теплом (що доставляється гарячою
водою, парою або електрикою) і електричною енергією для приводів
електродвигунів вентиляторів, насосів та ін.
Найпоширенішим варіантом кондиціонерів сьогодні вважаються спліт-
системи. Перевага даного виду обладнання у високій економічності,
продуктивності, ергономічності і безшумністю в роботі. Складається спліт-
система з двох окремих блоків: зовнішній і внутрішній. Основний (робочий)
блок встановлюється зовні приміщення, внутрішній блок через який
Арк.
РСА13.58325.001 ПЗ
53
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата

надходить повітря, встановлюється всередині приміщення. Між собою блоки
з'єднані теплоізоляційної трубою.
Спліт-системи інверторні, потужність роботи пристрою регулюється
автоматично, завдяки чому задана температура підтримується з
максимальною точністю, підвищується економічність і довговічність в
експлуатації. Головна перевага безшумність в роботі, що сприяє підвищенню
рівня комфорту в приміщенні. Економічність пояснюється тим, що потужність
роботи приладу автоматично знижується по мірі наближення до заданої
температури. Інвертор автоматично перемикається на економічний режим
роботи, завдяки чому підтримується необхідна температура і знижується
витрата електроенергії.
Спліт-системи підлогово-стельового типу встановлюються в тих
випадках, коли відсутня можливість виконати установку звичайної системи
кондиціонування. Потужність даного типу обладнання становить від 4 до 15
кВт. Обладнання може працювати як на охолодження, так і обігрів подається
в приміщення повітря. Встановлений усередині приміщення блок спрямовує
потік повітря вздовж стелі або стіни, завдяки чому охолодження повітря
проходить рівномірно. Важливо зазначити, що внутрішній блок має акуратний
зовнішній вигляд, що дозволяє виконати його установку на відкритих ділянках
стіни.
Існують і багато інших видів спліт-систем, наприклад касетні або
підлогово-стельові, які відрізняються своїми особливостями і перевагами.
Важливо зазначити, що перш ніж встановити кондиціонер незалежно від
його типу необхідно розрахувати його потужність, а для цього потрібно знати
загальну площу приміщення, в якому буде виконуватися встановлення
обладнання.
Розрахунок системи кондиціонування. Радіотехнічна лабораторія
розташована на 2-му поверсі в південній частині 5-ти поверхової будівлі.
Приміщення має наступні розміри: довжина – 6 м, ширина – 4 м, висота – 3 м.
Арк.
РСА13.58325.001 ПЗ
54
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата

Виходячи з даних параметрів, загальна площа приміщення становить 24 м2, а
об’єм – 72 м3. Лабораторія має однобічне природне освітлення, яке
забезпечується 2 вікнами. Вікна мають однакові розміри, які становлять 1,5 ×
2 м, відповідно площа одного вікна становить 3 м2. В роботі приймають участь
4 працівника. Категорія робіт – I a (легка робота в сидячому положенні).
Розрахунок СКП проводиться для теплого періоду року на охолодження,
враховуючи те, що температура повітря приміщення в теплий період року (30-
32С) не відповідає нормативним вимогам (22-28С), а максимальна
температура зовнішнього повітря становить 35С.
Проведемо розрахунок теплонадходження в приміщення лабораторії.
1) Теплонадходження від сонячної радіації залежать від площі та
розташування вікон:
Q1 = SВ QВ , (7.1)
де SB – площа вікна, м2, QB – теплонадходження через вікна, яке для південної
орієнтації становить 260 Вт/м2.
Q1 = SВ  QВ = 2 3  260 =1560 (Вт),
Враховуючи те, що на вікнах встановлені жалюзі, які забезпечують
регулювання природного освітлення в приміщенні, необхідно отриманий
результат Q1 поділити на коефіцієнт 1,4.
1560
Q1 = =1114 (Вт).
1,4
2) Теплонадходження через зовнішню стіну:
Q2 = (S − SВ )  QC , (7.2)
де S – площа зовнішньої стіни, м2, S 2
B – площа вікна, м ,
Qc – теплонадходження від стіни, яке для південної орієнтації становить
28 Вт/м2.
Q2 = (S − SВ ) QC = (3  6 − 2 3) 28 =12  28 = 336 (Вт).
Арк.
РСА13.58325.001 ПЗ
55
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата

3) Теплонадходження від штучного освітлення розраховуються з
врахуванням того, що лабораторія обладнана 8 світильниками OKN-236,
кожен з яких має 2 люмінесцентні лампи типу TLD, потужністю 36 × 2 Вт.
N  (n  P)
Q3 = ,
k (7.3)
де k – коефіцієнт для люмінесцентних ламп (k=1,16), N– кількість
світильників, n – кількість ламп, P – потужність лампи, Вт.
8  (2 36) 576
Q3 = = = 496 (Вт).
1,16 1,16
Теплонадходження від штучного освітлення менші за теплонадход-
ження від сонячної радіації, тому вони не враховуються при подальших
розрахунках.
4) Теплоємність повітря:
Q4 = (V − VМ )  k, (7.4)
де V – об’єм приміщення, м3, VM – об’єм, який займають меблі, м3, k – для
офісного приміщення складає 6 Вт/м3.
Q4 = (72 − 2  4 3)  6 = (72 − 24)  6 = 288 (Вт).
5) Теплонадходження від людей. Враховуючи, що працівники
займаються легкою роботою в сидячому положенні:
Q5 = 4·130=520 Вт
6) Теплонадходження від техніки:
Персональні комп’ютери (4 шт.) – Q6 = 4·300=1200 Вт
Лазерний принтер (1 шт.) – Q7 = 400 Вт
Загальне теплонадходження:
Qзаг = Q1 + Q2 + Q4 + Q5 + Q6 + Q7 ,
Qзаг =1114 + 336 + 288 + 520 +1200 + 400 = 3858 (Вт ).

Для підтримки оптимальної температури в приміщенні необхідний
кондиціонер з потужністю на охолодження не менше 4 кВт. Виходячи з цього,
був обраний кондиціонер Toshiba RAS-16N3KVR-E.
Арк.
РСА13.58325.001 ПЗ
56
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата

Рисунок 7.1 - Зовнішній вигляд кондиціонера Toshiba RAS-16N3KVR-E

Технічні характеристики кондиціонера Toshiba RAS-16N3KVR-E
- Рекомендована площа приміщення - до 50 кв. м;
- Тип компресора - інверторний;
- Тип фреону – R410А;
- Холодопродуктивність - 4,0 кВт;
- Теплопродуктивність - 5,0 кВт;
- Рівень шуму, внутрішній блок - 30 дБ;
- Рівень шуму зовнішній блок - 49 дБ;
- Режими роботи - обігрів, охолодження, вентиляція, нічний.
Додаткові характеристики
- Функції - 24-годинний таймер на включення і виключення, авторестарт;
- Фільтри тонкого очищення - активний вугільний фільтр; біоензимний;
іонно-срібний; фотокаталітичний;
- Споживана потужність обігрів/охолодження - 1,4/1,5 кВт;
- Автоматична зміна режимів роботи;
- Захист від нестабільного електроживлення;
- Компресор - Toshiba роторний;
- Габарити внутрішнього блоку - 790х9295х225 мм;
- Габарити зовнішнього блоку - 780х550х290 см;
Арк.
РСА13.58325.001 ПЗ
57
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата

- Вага внутрішнього блоку - 10 кг;
- Вага зовнішнього блоку - 40 кг.
Враховуючи особливості кожного з розглянутих типів кондиціонерів,
оптимальним рішенням для реалізації системи кондиціонування повітря в
приміщенні лабораторії стала настінна спліт-система.
Виходячи з того, що для підтримки оптимальної температури був
необхідний кондиціонер з потужністю на охолодження не менше 4 кВт, з
доступних моделей кондиціонерів, які відповідають заданій вимозі, був
обраний Toshiba RAS-16N3KVR-E.
Основні переваги Toshiba RAS-16N3KVR-E: оптимальне охолодження
та нагрівання, низький рівень шуму, компактний зовнішній блок, зручний
технологічний монтаж, технологія DC Inverter. Технологія DC Inverter
дозволяє кондиціонеру не тільки в два рази швидше охолоджувати або
нагрівати повітря в приміщенні, а й більш точно підтримувати заданий
температурний режим.
Тому обраний кондиціонер здатний забезпечити підтримку нормованих
значень температури повітря в теплий період року та створити комфортне
середовище для продуктивної праці в робочій зоні радіотехнічної лабораторії.

Арк.
РСА13.58325.001 ПЗ
58
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата

Висновки

1. В результаті здійсненого пошуку та аналізу інформаційних джерел була
складена схема мікропроцесорної системи керування робочими режимами
насосу перекачування рідини. Особливістю такої схеми є те, що для
забезпечення стабільності обертання ротора використовують оригінальні
способи формування 3-х фазних послідовностей імпульсів, що поступають
на обмотки статора. Тому, розробка мікропроцесорної системи, що
забезпечить гнучке управління режимами роботи і дозволяє ефективного та
енергозаощадливого керувати робочими режимами насосу перекачування
рідини і є задачею актуальною.
2. Розроблена структурна схема, яка включає в себе всі необхідні блоки для
виготовлення мікропроцесорної системи керування робочими режимами
насосу перекачування рідини.
3. Виконано розрахунок основних елементів та вузлів мікропроцесорної
системи управління, зокрема розрахунок параметрів RC-контуру датчика
положення, частотних характеристик мікроконтролера та елементів
кварцового генератора.
4. Розроблено технологічний процес виготовлення друкованої плати схеми
мікропроцесорної системи управління та розроблено складальні креслення
для основної схеми.
5. Проаналізовані небезпеки та шкідливі фактори, що виникають на ділянці де
використовується розроблюваний пристрій.
Арк.
РСА13.58325.001 ПЗ
59
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Список використаної літератури
До вступу та розділу 1
1. Боярчук, І. М., & Підвисоцький, П. І. (2020). Мікропроцесорні системи
автоматизації: основи побудови та застосування. Київ: Кондор.
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. Гордієнко, В. Г. (2017). Програмоване керування насосними агрегатами з
використанням мікроконтролерів. Вісник НТУ «ХПІ». Серія: Автоматизація
та приладобудування, (49), 45–50.
5. Демченко, С. В., & Клименко, С. М. (2019). Моделювання системи
автоматичного регулювання продуктивності насосу на базі Arduino. Збірник
наукових праць УкрДУЗТ, (191), 120–125.
6. Журавель, В. А., & Грицай, І. В. (2016). Автоматизоване керування
насосними установками на базі ПЛК. Наукові вісті НТУУ "КПІ", (2), 90–95.
7. Кучерявий, А. І. (2020). Розробка енергозберігаючих систем перекачування
рідин із використанням частотного регулювання. Системи управління,
навігації та зв'язку, (4), 101–107.
8. Лебедєв, Д. В. (2018). Система мікропроцесорного керування насосною
установкою для рідин з мінливою в'язкістю. Східноєвропейський журнал
передових технологій, 3(2), 48–52.
9. Маляренко, В. А., & Смоляров, Є. О. (2015). Підвищення
енергоефективності насосів за допомогою інтелектуального керування.
Промислова автоматика, (2), 18–22.
10. Матвійчук, Ю. О., & Павленко, Р. П. (2021). Розробка мікропроцесорної
системи керування насосною установкою на основі STM32. Наукові праці
ОНАХТ. Серія: Автоматика, (1), 34–39.
Арк.
РСА13.58325.001 ПЗ
60
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

11. Міщенко, М. О. (2019). Алгоритми адаптивного керування в системах
рідинного транспорту. Вісник Вінницького політехнічного інституту, (1),
56–62.
До розділу 5
12. Будіщев М.С. Електротехніка, електроніка та мікропроцесорна техніка:
Львів, “Афіша”, 2001. – 424 с.
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.
Арк.
РСА13.58325.001 ПЗ
61
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

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.
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.
РСА13.58325.001 ПЗ
62
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.
РСА13.58325.001 ПЗ
63
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.
РСА13.58325.001 ПЗ
64
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
РСА13.58325.001 ТП
Процес впроваджено у виробництво
_______________________________( )
(підпис)
Олександр ТОВСТОХАТЬКО _______________________________( )
(підпис) (підпис)
_______________________________( )

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

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

РОЗРОБ. Товстохатько О. 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. Товстохатько О. 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. Товстохатько О. 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.

РСА13.58325.001 ПЗ
69
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Додаток Г

Арк.
РСА13.58325.001 ПЗ
70
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Арк.
РСА13.58325.001 ПЗ
71
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Арк.
РСА13.58325.001 ПЗ
72
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Арк.
РСА13.58325.001 ПЗ
73
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Арк.
РСА13.58325.001 ПЗ
74
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Арк.
РСА13.58325.001 ПЗ
75
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Арк.
РСА13.58325.001 ПЗ
76
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Арк.
РСА13.58325.001 ПЗ
77
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Арк.
РСА13.58325.001 ПЗ
78
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