ChSTU repository

ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ 
ФАКУЛЬТЕТ ЕЛЕКТРОННИХ ТЕХНОЛОГІЙ І РОБОТОТЕХНІКИ 
КАФЕДРА ПРИЛАДОБУДУВАННЯ, МЕХАТРОНІКИ ТА 
КОМП‘ЮТЕРИЗОВАНИХ ТЕХНОЛОГІЙ 
Допущено до захисту 
Завідувач кафедри ПМКТ 
_______ М.О. Бондаренко  
«___» ___________ 2024 р. 
 
 
ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА 
ДО КВАЛІФІКАЦІЙНОЇ РОБОТИ БАКАЛАВРА 
 
 
 
на тему «Пристрій керування роботизованим навантажувачем» 
 
 
 
Виконав здобувач освіти 4 курсу, групи 
РС203 
спеціальність: 151 – Автоматизація та  
комп’ютерно-інтегровані технології 
освітня програма: Робототехнічні системи 
та автоматизація 
_____Овдієнко Олександр Васильович  
Керівник       Тичков В.В.  
Рецензент       
 
 
 
Кваліфікаційна робота бакалавра містить результати власних здобутків автора. 
Використання ідей, результатів і текстів інших авторів мають посилання на 
відповідне джерело ___________________________________________________ 
підпис здобувача 
 
 
 
 
Черкаси – 2024
Зміст 
 Стор 
 Технічне завдання 2 
 Вступ 4 
 1 Обґрунтування необхідності проектування на основі критичного 6 
аналізу існуючих аналогів 
2 Обґрунтовування технічного завдання 16 
3 Структурна схема та електрична принципова схема та 20 
обґрунтування обраних матеріалів 
4 Розрахунок основних елементів схеми 32 
4.1. Розрахунок надійності. 32 
4.2 Встановлення програми та прошивка плати Arduino 35 
5 Технологічний розділ 42 
6 Спеціальний розділ 54 
6.1 Економічне обґрунтування розробки навантажувач з 54 
дистанційним керуванням з колесами Mecanum 
6.2  Охорона праці 55 
Висновок 72 
Список використаної літератури  
Додаток А Відомість технологічного процесу  
Додаток Б Перелік нормативних документів 
Додаток В Перелік елементів і специфікація 
Додаток Г. Код програми для Bluetooth-модуля 
 
  
     
     РС203ск.024.401.001 ПЗ 
Зм. Лист № докум. Підп Дата 
Разроб. Овдієнко   Літ. Лист Листів 
Пров.   Пристрій керування 
Тичков 
      роботизованим  Т  3  
Н.контр   навантажувачем ЧДТУ 
Тичков 
Затв.    Пояснювальна записка 
 
 
 
Вступ 
 
 
Всенаправлюючі колеса – з назви можна зрозуміти, що ці колеса можуть 
рухатися в різні боки, що дозволяє проходити в різних тісних просторах, рухатися 
по діагоналі та при складаному рельєфі. 
Транспортний засіб працює з чотирма колесами для стабілізації та напрямку 
в різні боки. Ролики на колесах однієї сторони розташовані симетрично, тобто 
переднє колесо є дзеркальним відображенням заднього. Завдяки тому, що ролики 
розташовані під кутом до осі обертання колеса, створюються сили, що штовхають 
колесо вперед та вбік. Якщо всі чотири колеса обертати в один бік, машина буде 
пересуватись прямолінійно вперед або назад. Коли колеса протилежних сторін 
обертаються біля різних боків, машина розгортається вдома, як гусенична. Таким 
чином, за рахунок обертання окремих коліс з різною швидкістю та в різні боки 
можна змусити машину переміщатися в будь-якому напрямку. 
Використання підйомників на базі коліс Mecanum може бути досить 
доцільним у різних сферах, особливо в робототехніці та автоматизованих системах. 
Ось деякі переваги цього типу підйомників: 
Рух по всіх напрямках: Колеса Mecanum забезпечують рух у будь-якому 
напрямку без необхідності повороту або руху вперед/назад. Це робить їх дуже 
маневреними, що корисно в обмежених просторах або в задачах, де потрібен 
точний рух. 
Висока стабільність: Завдяки специфічному дизайну коліс, підйомники на 
базі коліс Mecanum можуть мати високу стабільність при русі. Це важливо для 
роботів, які повинні перевозити вантажі або працювати на нерівних поверхнях. 
Простота управління: Керування підйомниками на базі коліс Mecanum може 
бути досить простим, особливо з використанням відповідних алгоритмів для 
автоматизованого керування. Це дозволяє швидко вчитися і впроваджувати їх в 
різноманітних задачах. 
Арк 
РС203ск.024.401.001 ПЗ 4 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Універсальність застосування: Підйомники на базі коліс Mecanum можуть 
бути використані в різних областях, включаючи промисловість, логістику, 
робототехніку, транспортування тощо. Їх гнучкість дозволяє адаптуватися до 
різних завдань та умов. 
Маневреність: Колеса Mecanum дозволяють підйомникам обертатися на 
місці, що робить їх ідеальними для роботи в заторах або в тісних просторах. 
Звісно, існують і обмеження, наприклад, в порівнянні з деякими іншими 
типами підйомників, колеса Mecanum можуть мати меншу максимальну 
навантажувальну здатність або меншу ефективність на деяких типах поверхонь. 
Однак у більшості випадків їх переваги переважають недоліки, що робить їх 
доцільними для багатьох застосувань. 
  
Арк 
РС203ск.024.401.001 ПЗ 5 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
1. Обґрунтування необхідності проектування на основі критичного 
аналізу існуючих аналогів 
 
 
Колесо Mecanum – це різновид кругового руху. всенапрямовані колеса, 
званий пшеничним колесом, складається з маточини та роликів навколо маточини, 
а кут між віссю ролика пшеничного колеса та віссю маточини становить 45°. На 
обід маточини багато дрібних коліс, тобто. роликів, розподілених по діагоналі, щоб 
колеса могли ковзати вбік.  
Ролик Це свого роду маленький валик без живлення, малі ролики 
шинопровод дуже особливий, коли навколо нього закріплені колеса колісна 
оправка при повороті кожен маленький ролик конверти він циліндричний, тому 
колесо може безперервно котитися вперед. Комбінація із чотирьох таких коліс 
дозволяє механізму реалізувати функцію кругового руху. 
 
Рисунок 1.1 ̶  Зобаження коліс з різних ракурсів 
 
Колеса Mecanum можна розділити на взаємні по куту 45° Зображено на 
рисунку 1.1. 
Дзеркальне відображення зв'язків Раунд і Серія B 。 
Арк 
РС203ск.024.401.001 ПЗ 6 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
 
Рисунок 1.2 - Рухи в напрямках 
 
Напрямок колеса B дзеркально відбивається навколо A. З перерахованого 
вище комбінація колеса Mecanum для пересування чотириколісної платформи 
ділиться на: AAAA, BBBB, ABAB, BABA, ABAA, BABB, ABBB. БААА і т.д. Однак 
не всі комбінації можуть виконувати такі функції, як прямий рух, назад, обертання, 
ліворуч і праворуч, і можуть бути реалізовані лише певні комбінації. Наприклад, 
комбінація в стилі AAAA на малюнку нижче обов'язково буде при русі шасі вперед. 
 
Рисунок 1.3 - Переміщення по площинах (рух вліво) 
  
Арк 
РС203ск.024.401.001 ПЗ 7 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
А для комбінованого АБАБу, під час руху вперед: 
 
Рисунок 1.4 - Переміщення по площинах (рух вправо) 
 
Якщо ви заднім ходом перейдете на колесо А і повернете Б вперед, ви 
посунетеся праворуч 
 
Рисунок 1.5 - Переміщення по площинах (рух вправо-вгору) 
Арк 
РС203ск.024.401.001 ПЗ 8 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Нарешті, дайте останню групу Комбінована діаграма руху, які можуть бути 
проаналізовані відповідно до процесу аналізу, описаного вище. 
 
Рисунок 1.6 - Переміщення по площинах різні комбінації 
 
Колесо Mecanum розташоване по колу центрального колеса із незалежним 
планетарним колесом із кутом нахилу (45°). Ці планетарні колеса поділяють 
поступальну швидкість центрального колеса на два напрямки, X і Y, так що колеса 
можуть ковзати вбік, щоб досягти руху вперед і вбік. Залежно від напрямку та 
швидкості відповідних коліс, остаточний синтез цих сил дає результуючий вектор 
сили в будь-якому бажаному напрямку. 
Пшеничні колеса зазвичай використовуються попарно; всенаправлене 
колесо можна використовувати самостійно. 
• Пшеничне колесо зазвичай з'єднане з двигуном і використовується як 
ведучий; У випадку всеспрямованих коліс двигун може бути підключений як 
провідне колесо або може використовуватися як додаткове колесо для заміни 
універсального колеса з кращою керованістю напрямку та положення. 
Арк 
РС203ск.024.401.001 ПЗ 9 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
 
Рисунок 1.7 - Інший тип колес з роликами Omni Well 
 
Всеспрямоване колесо використовується як метод штовхаючого колеса 
• При установці та використанні пшеничних коліс його можна 
встановлювати попарно паралельно колінеарно, що аналогічно до схеми 
встановлення традиційних шин, що візуально красивіше, а також компонування 
зручне для ефективного використання прямокутного простору шасі. Ця 
особливість обумовлена конструктивними особливостями пшеничного колеса, 
кульки на маточині пшеничного колеса мають свої кути, а напрямок куль групи 
парних пшеничних коліс дзеркально і симетрично один одному.  
  
Арк 
РС203ск.024.401.001 ПЗ 10 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
• Два комплекти пшеничних коліс можуть створити спортивне шасі із 
всеспрямованим приводом на 360 градусів. 
 
Рисунок 1.8 -  Принципова схема конструкції шасі всеспрямованого приводу 
колеса mecanum 
 
• спортивне шасі з всеспрямованим приводом коліс на 360 градусів, вам 
потрібно використовувати кут між колесами для його формування векторна 
результуюча сила . 
Для створення платформи всеспрямованого руху можна використовувати як 
мінімум 3 всеспрямовані колеса. Зазвичай колеса розміщуються під кутом 120 
градусів, так що три колеса утворюють кут 360 градусів один до одного. 
Синтезуючи двигун, з'єднаний на 3 різних всеспрямованих колеса результуючий 
вектор сили, можна домогтися повороту на 360 градусів і переміщення ходової 
частини. 
Арк 
РС203ск.024.401.001 ПЗ 11 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
 
Рисунок 1.9 - Принципова схема конструкції шасі всеспрямованого колеса 
 
У зв'язку з тим, що всеспрямовані колеса не потребують пари і можуть 
використовуватися незалежно один від одного, для складання також можна 
використовувати більшу кількість всеспрямованих коліс. Звичайно, алгоритм 
моделі руху для обчислення може бути трохи складнішим. 
Для шасі з аналогічними конструктивними формами, такими як круглі, 
трикутні або стільникові форми, кутове розміщення всеспрямованих коліс дозволяє 
краще використовувати простір компонування шасі. Однак для прямокутних форм 
ефективність використання простору при кутовому розміщенні не така ефективна, 
як при паралельному колінеарному розміщенні пшеничного колеса. 
• Привідна рухлива платформа, побудована з використанням 3-х 
всеспрямованих коліс, має певну перевагу у вартості та економить набір двигунів 
та приводних механізмів; У той же час вразливість всеспрямованих колісних шин 
також буде меншою, ніж у пшеничних коліс, і різносторонній рух також 
споживатиме менше енергії. 
Арк 
РС203ск.024.401.001 ПЗ 12 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Всеспрямоване спортивне шасі розроблене з 3 колесами, а форма шасі 
підходить для трикутних або стільниковий шестигранник, прямокутне шасі не 
дуже підходить, і буде ризик стійкості центру тяжіння. 
Продукти, які кидають виклик цінової конкуренції, такі як комерційні 
сервісні роботи, як і раніше, підходять для використання 3-колісних 
всенаправлених коліс для створення всенаправленого спортивного шасі для 
приміщень, врешті-решт, це дозволяє заощадити кошти. 
Вищесказане в основному пояснює деякі відмінності між використанням 
пшеничних коліс і всеспрямованих коліс. З точки зору вибору конкретних сценаріїв 
використання пшеничні колеса в основному використовуються при проектуванні 
та використанні низькошвидкісних міжміських шасі, таких як AMR, що 
використовуються для вантажно-розвантажувальних робіт на короткі відстані в 
заводських цехах. Через те, що пшеничне колесо схильне до зносу, воно не здатне 
до тривалого руху 
 
Рисунок 1.10 - Потужна колісна всеспрямована рухома платформа Mecanum 
для коротких відстаней 
 
Сценарії використання всеспрямованих коліс набагато багатші,  особливо 
коли вони використовуються як приводні колеса, які можуть задовольнити вимоги 
до кермового управління у вузьких просторах, вимоги до точного управління 
напрямом і положенням і так далі. Крім того, нові всеспрямовані колеса з 
Арк 
РС203ск.024.401.001 ПЗ 13 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
покращеною структурною конструкцією і покращеною вібрацією і шумом при русі 
все частіше використовуються, наприклад, в пілотованій техніці. 
Як це працює 
Принцип його роботи зовсім не складний, якщо вам потрібно, щоб 
автомобіль їхав по діагоналі, нехай два колеса обертаються по діагоналі, а дві групи 
нехай їдуть боком діагональне колесо. бік, щоб його можна було використовувати 
навіть у дуже вузьких просторахКолесо Mecanum Він також може легко 
обертатися, і водіння буде надзвичайно легким. 
Сценарії застосування 
В даний час колеса Mecanum широко використовуються в різних 
універсальних мобільних платформах, вилкових навантажувачах, інвалідних 
візках, Складські роботи, роботи-каскадери та різні іграшки і т.д. Рухаючись на всі 
боки, повертаючись на всі боки, величезну перевагу привертає дедалі більше 
науково-технічної уваги. Що б це не було, важка техніка його можна 
використовувати у виробничих областях, на залізничному транспорті, в 
автоматизованих розумних складах, супермаркетах, великих автоматизованих 
заводах, доках, портах, аеропортах і навіть аерокосмічній промисловості. 
 
Рисунок 1.11 - Використання в промислових роботах 
 
Як ви могли зрозуміти я створюю підйомник який може рухатися в різних 
площинах, тобто колеса не стандартні і жорстко зафіксовані. Їм не потрібно 
здійснювати обертання, тому вони жорстко закріплені. Найкраще вони працюють 
у квартеті.  
Арк 
РС203ск.024.401.001 ПЗ 14 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Тобто 4 колеса рухаються незалежно один від одного, але приводять у рух 
транспортний засіб. 
Транспортний засіб може керуватися як дистанційно від пульта (джойстика) 
так і стаційно людиною. 
У моєму випадку використовується спеціалізована програма для Bluetooth 
модуля. Який керується мікроконтролером Arduino може керуватися різними 
типами цих мікроконтролерів: 
• Arduino UNO; 
• Arduino NANO; 
• Arduino MEGA; 
• та інші. 
 
  
Арк 
РС203ск.024.401.001 ПЗ 15 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
2. . Обґрунтовування технічного завдання 
 
 
Механічна конструкція досить проста та надійна. Звичайно такий 
транспортний засіб не буде надто швидким, але буде досить стабільно рухатися 
якщо розприділити вагу на корпус. Колеса закріплені жорстко до платформи 
тому, що не виконують поворотів як звично зазвичай. Кожен двигун 
під’єднаний до свого колеса або може використовуватися один, але 
універсальний. При  конструкції коли по одному двигуну на колесо, то 
налаштовується кожен двигун по різному і не буде збоїв, а при спільному – 
можуть бути збоїв в роботі. 
Отже в цьому типі коліс як є свої  особливості так і недоліки. 
Колеса бувають таких типів: 
1.Колесо еліптичної форми (розташоване під таким кутом, що, якщо 
дивитися збоку, виглядає як коло) дозволяє гребти у воді. 
2.Квадратне колесо, патент на яке 1959 року отримав американець 
Альберт Сфредда. Воно легко йшло снігом, піском, брудом, долало ями. Попри 
побоювання, машина на таких колесах не «кульгала» і розвивала швидкість до 
60 км/год.  
Триколісний велосипед з квадратними колесами Пересування 
квадратного колеса можливе тільки по поверхні, переріз якої складається з 
обернених однакових ланцюгових ліній (катерній) належного розміру й 
кривизни. 
3.Роторно-фрезерний рушій — особливий різновид колісного рушія для 
пересування по снігу, що пророблялася в СРСР на автомобільному заводі 
Горького на початку 1960-х років і не має аналогів у світі. На серійних машинах 
двигун застосування не знайшов. Конструктивно  роторно-фрезерний рушій є 
комплект вузьких металевих роторів у вигляді дискових фрез великого 
діаметру, кожен з яких монтується разом зі спеціальною лижнею на пів осі 
одного з провідних мостів самохідної машини (автомобіля підвищеної 
Арк 
РС203ск.024.401.001 ПЗ 16 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
прохідності або колісного всюдихода) замість звичайного колеса з 
пневматичною шиною. При цьому лижі знижують загальний питомий тиск  
транспортного засобу і утримують його на сніговій цілі або крижаній 
поверхності, тоді як фрези, форма яких дає хороше зачеплення, прорізають 
сніговий покрив на глибину 30-50 см, досягаючи щільного замерзлого ґрунту і 
забезпечуючи машині стабільний поступальний рух без пробуксування. 
Застосування роторно-фрезерного рушія дозволяло машинам пересуватися на 
території, де буксували навіть гусеничні всюдихід. 
Випробування рушій проходив, будучи змонтованим на базі автомобіля 
підвищеної прохідності ГАЗ-69. 
4.Багатокамерне колесо з пневматичним принципом кочення 
5.Мотор-колесо - різновид ведучого колеса, комплексний агрегат, в 
якому об'єднані безпосередньо колесо, електричний двигун, силова передача та 
гальмівна система. Існує два режими роботи мотор-колеса - тяговий та 
генераторний. У тяговому режимі обертання передається з валу якоря 
електродвигуна, що працює в руховому режимі через редуктор до внутрішнього 
зубчастого вінця ведучого колеса; у генераторному режимі, що 
використовується для електричного гальмування, електродвигун переходить у 
генераторний режим роботи, а електроенергія перетворюється на тепло на 
гальмівному реостаті (реостатне гальмування) або повертається в електричну 
мережу або застосовується для заряджання акумуляторів. 
6.Гусенична стрічка, «гусениця» - замкнута суцільна стрічка або ланцюг 
із шарнірно-з'єднаних ланок (траків), що застосовується в гусеничному рушії. 
На внутрішній поверхні гусениці є западини або виступи, з якими взаємодіють 
провідні колеса, опорні та підтримуючі котки машини. Зовнішня поверхня 
гусениці забезпечена виступами (ґрунтозачепами), які забезпечують зчеплення 
із ґрунтом. Для збільшення зчеплення гусениці на ґрунтах з низькою здатністю, 
що несе, використовуються додаткові знімні «шпори». 
Гусениці можуть бути металевими, гумова-металевими та гумовими. На 
важких транспортних засобах найбільшого поширення набули металеві 
Арк 
РС203ск.024.401.001 ПЗ 17 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
гусениці з розбірними чи нерозбірними ланками. Для підвищення  
зносостійкості та терміну служби гусениць їх ланки, а також з'єднувальні 
елементи (пальці, втулки) виготовляють із спеціальної високо марганцевої сталі 
і піддають термічній обробці, а також використовують гумова-металеві 
шарніри, шарніри з голчастим підшипником та ін. 
На снігоходах та легких всюдиходах застосовують переважно гумова-
металеві або гумові гусениці. 
У загальноприйнятій автомобілебудуванні термінології колесом 
називається тільки вузол, розташований між маточкою і шиною (див. Рисунок), 
- що складається, у свою чергу, з обода, на який садиться шина, і диска або 
спиць, що служать для з'єднання обода з маточкою. 
Незважаючи на це, в побуті автолюбителі часто називають колесо в 
цьому значенні «колісним диском» («литі диски», «легко сплавні диски», і так 
далі). 
Колеса перших автомобілів, по суті, не відрізнялися від коліс кінних 
екіпажів і були зроблені з дерева. Згодом з'явилися колеса з металевим ободом 
та дерев'яними спицями, а також з металевими дротяними спицями, як у 
мотоциклетних. Шини спочатку мали вигляд суцільних гумових стрічок, 
згодом у міру зростання швидкостей їх змінили пневматичні шини, висота 
профілю яких аж до 1960-х років постійно збільшувалася, підвищуючи 
комфортабельність їзди та вантажопідйомність автомобіля. На вантажівках 
гумові стрічки можна було зустріти ще у 1920-х роках, а на військових 
автомобілях і сьогодні можуть застосовуватись суцільні шини — гусматики, 
вперше розроблені для бронеавтомобілів часів Першої світової війни. 
Починаючи з 1920-х років спицьовані колеса стали поступово 
замінювати на колеса зі штампованими металевими дисками, більш простими 
та дешевими у виробництві. Вже в середині наступного десятиліття вони стали 
стандартом де-факто, але де-не-де, наприклад у США, «спицювання» 
продовжувало зберігати певну популярність у покупців дорогих автомобілів аж 
до 1950-х — 1960-х років як додаткове обладнання або навіть заводську опцію. 
Арк 
РС203ск.024.401.001 ПЗ 18 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
(в окремих випадках і в 1980-х — 1990-х, наприклад, заводські спицьовані 
диски пропонувалися на Cadillac Deville Brougham до 1996 року). Сьогодні вона 
асоціюється насамперед із класичними автомобілями  
У 1960-х роках з'явилися як спортивна опція колеса, цілком або частково 
відлиті з легкого сплаву, алюмінієвого або магнієвого. Сьогодні ними 
постачається чи не більшість автомобілів. 
 
  
Арк 
РС203ск.024.401.001 ПЗ 19 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
3. Структурна схема та електрична принципова схема та 
обґрунтування обраних матеріалів 
 
 
З технологічного завдання ми можемо зробити наступний алгоритм дій 
який зображений на рисунку 3.1 
 
Рисунок 3.1 - Структурна схема пристрою 
 
Арк 
РС203ск.024.401.001 ПЗ 20 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Розробка на базі Arduino 
За основу взята Arduino Uno та плата розширення до якої вже розведене 
підключення до інших пристроїв. Програма написана мовою «С» в програмі 
Arduino IDE. Розроблялося 2 програми для різного використання як для 
інфрачервоного датчика (IRID) та Bluetooth-модуля під телефон.  
Програма не була виконана для обох приймачів тому що викристовуються 
одинакові порти і могли бути деякі неточності при русі. 
В цьому розділі буде про різні компоненти та їх вид на електрично-
принциповій схемі. Для початку це буде сама плата Arduino -  рисунок 3.2  
 
Рисунок 3.2 - Arduino на схемі 
Arduino UNO виконана в такому стилі як було зазначено з моєю 
конкретною платою. Для кращої організації доріжок. В принципі в усіх платах 
Arduino схожа схема на кресленні. Так звичайно це стиснена схема аніж сама 
плата, але тоді схеми й вистачило навіть на А1. 
Плата розширення. Рисунок 3.3 
Плата виконана для розширення, для кращої ергономіки та для зменшення 
нагромадження проводів. Тут уже вбудовані драйвера для двигунів, датчиків, 
сервомеханізмів можна навіть використовувати камеру ESP 
Арк 
РС203ск.024.401.001 ПЗ 21 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
 
Рисунок 3.3 - Плата розширення 
 
Плата виконана в співвідношенні з платою Arduino 
 
Рис 3.4 - Зєднання плат 
  
Арк 
РС203ск.024.401.001 ПЗ 22 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Для руху коліс використовується сама плата з програмою  та мікросхема 
L293D до якої підключені двигуни.  
В схемі використовуються 2 мікросхеми та 4 двигуни. Рисунок 3.5 та 
рисунок 3.6. 
 
Рисунок 3.5 - Драйвер двигуна   Рисунок 3.6 - Двигун постійного 
струму 
 
Підключення до драйвера відбувається 2ма двигунами постійного струму. 
Використовуються порти OUT…. Для подання команд з телефона і безпосередньо 
до  L293D через порти IN. Рисунок 3.8 
 
 
Рисунок 3.8 - Підключення драйвера до двигунів 
 
В схемі використовуюся 2 таких блоки. 
Арк 
РС203ск.024.401.001 ПЗ 23 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
 
Рисунок 3.9 - Позначення на платі розширення 
 
Ця плата розширення дуже добре розширює контакти материнської плати 
та стабільно інтегрує інфрачервоний приймач на плату. Двигун, ультразвуковий 
модуль і модулі відстеження з’єднані за допомогою роз’ємних клем, що підвищує 
міцність і надійність. Порти цифрового та аналогового сигналу, які зазвичай 
використовуються, також позначені на платі, і їх можна використовувати для DIY. 
Bluetooth-модуль.  
Приймач hc-05 який приймає дані від телефону та передає на Arduino. 
Використано лише 4 піни з модуля адже інші не потрібні.  
Bluetooth зв'язок — один із найпопулярніших видів зв'язку ближнього 
радіусу дії, що використовується в сучасній електроніці: бездротові навушники, 
клавіатури та інші гаджети. У проектах для початківців з платою Ардуїно модуль 
Bluetooth hc-06 та hc-05 використовується для керування різними пристроями, 
наприклад, для дистанційного керування автомобілем або човном зі смартфона 
Android. Схема модуля зображена на Рисунку 3.10 
Арк 
РС203ск.024.401.001 ПЗ 24 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
 
Рисунок 3.10 - Схема модуля блютуз 
  
Сервомоторний привід 
Цей розділ головним чином зосереджений на розумінні властивостей і 
характеристик сервоприводу та отриманні відповідних знань про сервопривод, 
освоєння методів налагодження та схемних з’єднань сервоприводу та, нарешті, 
досвід режим роботи сервоприводу в програмуванні Arduino. 
Знайомство з рульовим механізмом 
Період імпульсного сигналу керування серводвигуном MG90S є сигналом 
широтно-імпульсної модуляції (ШІМ) 20 мс, ширина імпульсу становить від 0,5 мс 
до 2,5 мс, а відповідне положення керма змінюється лінійно від 0 до 180 градусів. 
Іншими словами, якщо певна ширина імпульсу надається рульовому механізму, 
його вихідний вал підтримуватиме певну відповідну 15 / 98 кут. Незалежно від 
Арк 
РС203ск.024.401.001 ПЗ 25 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
того, як змінюється зовнішній крутний момент, він не змінить вихідний кут на нове 
відповідне положення, доки до нього подається інший імпульсний сигнал. 
Всередині рульового механізму є опорна схема, яка генерує імпульсний сигнал з 
періодом 20 мс і шириною 1,5 мс. Існує компаратор, який порівнює зовнішній 
сигнал з опорним сигналом для визначення напрямку та розміру, тим самим 
генеруючи сигнал обертання двигуна. 
 
Рисунок 3.11 - Використаний сервопривід MG90S 
 
В платі розширення є спеціальні піни для сервомеханізмів. Зображено на 
рисунку 3.12 
 
 
Рисунок 3.12 - Розміщення сервоприводів 
 
 
Рисунок 3.13 - Зображення на схемі 
Арк 
РС203ск.024.401.001 ПЗ 26 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
 
Датчик відстеження лінії 
Датчик відстеження – це інфрачервоний датчик відстеження, який зазвичай 
використовується у виробництві інтелектуальних автомобілів. Датчик трекера 
використовує інфрачервоний датчик відбиття ITR20001/T. Інфрачервоний діод 
датчика ITR2001/T постійно випромінює інфрачервоне випромінювання промені. 
Зображений на рисунку 3.14 
Коли випромінювані інфрачервоні промені відбиваються об'єктами, вони 
приймаються інфрачервоним приймачем і видають аналоговий сигнал значення. 
Вихідне значення симуляції пов’язане з відстанню до об’єкта та кольором об’єкта. 
Положення лінії стеження є визначається обчисленням аналогових значень трьох 
виходів. Датчик стеження розташований на передній частині автомобіля і 
складається з інфрачервоної передавальної трубки та інфрачервоного 
приймачатрубка. 
 
Рисунок 3.14 - Зовнішій вигляд датчика 
 
 Перший — це світлодіод, який може пропускати інфрачервоне світло, а 
другий — фоторезистор, який використовується для отримання інфрачервоного 
світла. Чорні поверхні мають іншу світловідбивну здатність, ніж білі поверхні. 
Отже, інтенсивність відбитого інфрачервоного світла отриманий автомобілем на 
чорній дорозі відрізняється від такого на білій дорозі, і рух змінюється. Виходячи 
з принципу поділу напруги між послідовними резисторами, шлях руху 
визначається шляхом визначення кольору маршруту під автомобіля від напруги . 
Ультразвуковий датчик відстані 
Звукові хвилі створюються вібрацією та можуть поширюватися з різною 
швидкістю в різних середовищах. Ультразвукові хвилі мають переваги сильної 
Арк 
РС203ск.024.401.001 ПЗ 27 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
спрямованості, повільної втрати енергії та великої відстані розповсюдження в 
середовищі, і часто використовуються для відстані вимірювання. Наприклад, 
вимірювачі відстані, прилади для вимірювання рівня рідини тощо можуть бути 
реалізовані за допомогою ультразвуку хвилі. 
 
Рисунок 3.15 - Зовнішній вигляд УЗ датчика відстані 
 
Ультразвукова локація є безконтактним методом виявлення 
Особливо при використанні в повітрі, через низьку швидкість хвилі в 
повітрі, ехо-сигнал міститься вздовж напрямок поширення структурної інформації 
легко визначити і має дуже високу роздільну здатність, тому його точність вище, 
ніж інші методи; при цьому ультразвукові датчики мають просту структуру, малі 
розміри, надійну обробку сигналу та інше характеристики. Використання 
ультразвукового виявлення часто швидше, зручніше, простіше для розрахунків, 
легше досягти контроль у реальному часі та може відповідати промисловим 
практичним вимогам щодо точності вимірювань. Існує багато методів 
ультразвукового вимірювання відстані.  
Принцип дії цієї системи ультразвукового вимірювання полягає в тому 
визначити час проходження ультразвукових хвиль від ультразвукового передавача 
через газове середовище до приймача. Помножте цей час на швидкість звуку в газі, 
щоб знайти відстань, на яку поширюється звук. Ультразвуковий передавач 
випромінює ультразвукові хвилі в певному напрямку, і MCU одночасно починає 
вимірювати час.  
Ультразвукові хвилі запускаються в повітрі і негайно повертаються при 
зустрічі з перешкодами на шляху. Ультразвуковий приймач припиняє 
вимірювання часу відразу після отримання відбитих хвиль. T , зафіксований 
таймером , можна розрахувати відстань ( s ) від точки запуску до перешкоди .  
Арк 
РС203ск.024.401.001 ПЗ 28 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Формула: S = VT/2     (3.1) 
 
Чотири фактори обмежують максимальну вимірну відстань ультразвукової 
системи: амплітуда ультразвукової хвилі,текстуру відбивача, кут між відбитою та 
падаючою звуковими хвилями та чутливість приймального перетворювач. 
Здатність приймального перетворювача безпосередньо приймати акустичний 
імпульс буде визначати мінімум вимірювана відстань. Вхідний термінал 
тригерного сигналу ( TRIG ) буде вводити сигнал високого рівня тривалістю понад 
10 мікросекунд.  
Після отримання ультразвуковий передавач автоматично надсилатиме вісім 
квадратних хвиль частотою 40 Гц. Одночасно запуститься таймер. Коли датчик 
отримує відлуння, він припиняє вимірювання часу та виводить сигнал. 
Альтернативний вид керування підйомником 
Інфрачервоне дистанційне керування є широко використовуваним методом 
дистанційного керування. Таким чином, машина вже оснащена інфрачервоним 
приймачем що дозволяє керувати ним за допомогою інфрачервоного пульта 
дистанційного керування. Цей розділ головним чином присвячений розумінню 
інфрачервоного випромінювання дистанційне керування та приймач, принцип 
інфрачервоного дистанційного керування та вивчення ідей реалізації 
інфрачервоного випромінювання програмування дистанційного керування. Ми 
оновили функцію та додали роботу роботизованої руки, якою керує серводвигун.  
 
Рисунок 3.16 - Розміщення приймача. 
 
Принцип дії інфрачервоного дистанційного керування 
Арк 
РС203ск.024.401.001 ПЗ 29 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Універсальна інфрачервона система дистанційного керування складається з 
двох частин: відправної та приймальної. Відправна частина складається з 
інфрачервоний пульт дистанційного керування, а приймальна частина складається 
з інфрачервоної приймальної трубки. Сигнал, надісланий інфрачервоним пультом 
управління являє собою серію двійкових імпульсних кодів.  
 
 
Рисунок 3.17 - Пульт керування 
 
Щоб уникнути перешкод від інших інфрачервоних сигналів під час 
бездротового зв’язку передавання, як правило, необхідно модулювати на заданій 
несучій частоті, а потім передавати через ІЧ-провід випромінюючий 
фототранзистор. Інфрачервона приймальна трубка відфільтровує інші шумові 
хвилі, приймає тільки сигнал даного частоту та відновлює її до демодульованого 
двійкового імпульсного коду.  
Вбудована приймальна трубка перетворює світловий сигнал, що 
посилається інфрачервоний світлодіод, підсилює сигнал через підсилювач у 
мікросхемі та відновлює вихідний код, надісланий дистанційне керування за 
допомогою автоматичного регулювання посилення, смугової фільтрації, 
демодуляції та формування хвилі, а також виводить сигналу через інфрачервоний 
приймальний модуль.  
Схема кодування, яка відповідає інфрачервоному протоколу дистанційного 
керування: протокол NEC. 
Протокол NEC є.  
Арк 
РС203ск.024.401.001 ПЗ 30 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
(1) 8 бітів адреси, 8 бітів послідовності, біти адреси та біти послідовності 
передаються двічі для забезпечення надійності 
(3) Модуляція положення імпульсу 
(4) Несуча частота становить 38 кГц 
(5) Час для кожного біта становить 1,125 мс 
  
Арк 
РС203ск.024.401.001 ПЗ 31 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
4 Розрахунок основних елементів схеми 
 
 
4.1 Розрахунок надійності. 
MTBF -Це показник надійності системи або компонента.  
Розрахунок надійності асинхронного двигуна. Візьмемо повну реалізацію в 
складському приміщенні. Робочий день 8 годин, 5 днів на тиждень, 52 тижня 
робочих. В середньому виходить зі строю 3 рази на рік. 
 Загальнний час праці:  
T= 8х5х52=2080 годин.    (4.1) 
Кількість відмов = 3. 
MTBF=Загальна кількість праці = 2080 = 693,3 годин  (4.2) 
Кількість відмов 3
Коефіціент надійності:  
− ����
���� = ���� ���������������� = ����−
2080
693.3 = ����−3.267 ≈ 0.0371   (4.3) 
Ця формула базується на експоненційному розподілі відмов, де ����e - це число 
Ейлера (приблизно 2.71828). 
Отже, коефіцієнт надійності ���� асинхронного двигуна при заданих значеннях 
MTBF та часу роботи t становить приблизно 0.0371 
Розрахунок надійності плати керування Arduino  
Візьмемо загальний час праці із вище сказаного 2080 годин. 
За переіод експлуатації плата вийшла з ладу 5 разів. 
MTBF=Загальна кількість праці = 2080 = 416 годин  (4.4) 
Кількість відмов 5
− ���� 2080
���� = ���� ���������������� = ����− 416 = ����−5 ≈ 0.006737947   (4.5) 
  
Арк 
РС203ск.024.401.001 ПЗ 32 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Отже, коефіцієнт надійності ���� Arduino при заданих значеннях MTBF та часу 
роботи t становить приблизно 0.006737947 
Для розрахунку потужності (P) в ваттах (Вт), можна використати наступну 
формулу: 
����=V×I 
де: 
• P - потужність (в ваттах) 
• V - напруга (в вольтах) 
• I - сила струму (в амперах) 
Оскільки ми знаємо напругу V=5 В та ємність ����=2200мАгод, щоб 
отримати силу струму ����, ми спочатку перетворимо ємність з міліампер-годин до 
ампер-годин (Агод), поділивши на 1000 (1 мАгод = 0.001 Агод). Потім 
використовуємо другу формулу: 
���� = ����       (4.6) 
1000
Після цього ми можемо розрахувати потужність: 
���� = 5 × 2200 = 5 × 2.2 = 11Вт   (4.7) 
1000
Отже, потужність цього акумулятора складає 11 Вт. 
При умові того що використовуєтся 2 аккумулятори виходить: 
Рзаг = Р × 2 
Рзаг = 11 × 2 = 22Вт     (4.8) 
Максимальна потружність аккумулятора 22 Вт 
Візьмемо що пристристрій буде в використанні 45 хвилин 
Для розрахунку необхідної ємності акумулятора при критичному 
навантаженні 22 Вт, часі роботи 45 хвилин і напрузі 3.7 В, використаємо формулу: 
Розрахунок ємності (Q) для забезпечення певного часу роботи: 
���� × ����
���� =  
���� × ����
  
Арк 
РС203ск.024.401.001 ПЗ 33 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
де: 
���� - потужність (в ваттах) 
45
• ����=45 хвилин = =0.75=годин (час роботи у годинах) 
60
• ����=3.7 В (напруга акумулятора) 
• ���� - ефективність (допустим, приблизно 0.7) 
• І -0.15А споживаний струм 
Розрахунок потужності використання за цей період часу: 
1. Розрахунок потужності (Р): 
Р = ���� × ���� 
���� = 5 × 0.15 = 0.75Вт    (4.9) 
2.Розрахунок ємності (Q): 
���� × ����
���� =  
���� × ����
���� = 0.75×0.75 ≈ 0.5625 ≈ 0.217Агод   (4.10) 
3.7×0.7 0.59
Отже, для роботи пристрою протягом 45 хвилин з використанням двох 
акумуляторів 18650 з напругою 3.7 В та ємністю 2200 мАгод кожен, потрібна 
загальна ємність акумулятора приблизно 0.217 Агод. 
Для розрахунку часу зарядки необхідно використовувати наступну 
формулу: 
Ємність аккумулятора × кількість аккумуляторів
Час заряду =  
Потужність зарядки
Дано: 
• Ємність одного акумулятора  =2200мАгод 
• Кількість акумуляторів =2 
• Потужність зарядки =15Вт 
  
Арк 
РС203ск.024.401.001 ПЗ 34 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Підставимо дані до формули: 
Час зарядки = 2200×2 = 4400 ≈ 293,33хв  (4.11) 
15 15
Отже, приблизно 293.33 хвилини (або близько 4 години та 53 хвилини) буде 
потрібно для заряджання двох акумуляторів ємністю 2200 мАгод при потужності 
зарядки 15 Вт. 
 
 
4.2 Встановлення програми та прошивка плати Arduino 
 
Прошивка насамперед встановлюється за допомою програми Arduino IDE 
1. Встановіть Arduino IDE 
Інтегроване середовище розробки Arduino (IDE) — це програмна частина 
платформи Arduino. Використовується для написання і завантажити код на 
інформаційну панель.  
1.1 Перейдіть на офіційний сайт програмного забезпечення Arduino 
Увійдіть у браузер і натисніть, щоб перейти на веб-сторінку 
https://www.arduino.cc/en/software, ви можете побачити таке вікно 
 
Рисунок 4.1 - Вікно завантаження програми 
Арк 
РС203ск.024.401.001 ПЗ 35 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
(Тут візьмемо систему win10 для встановлення версії IDE 2.0.0 як приклад. 
Для нижчих систем пересуньте веб-сторінку нижче щоб інсталювати програмне 
забезпечення версії 1.8.X.) 
1.2 Виберіть версію системи 
Виберіть програмне забезпечення для розробки, сумісне з вашою 
комп’ютерною системою для завантаження, тут візьміть Windows 10 як приклад 
зображена на Рисунку 4.2. 
 
 
Рисунок 4.2 - Вибір версії для встановлення 
 
Ви можете вибрати між програмою встановлення (.exe) і пакетом Zip. Ми 
рекомендуємо вам спочатку використовувати «Windows Win10 і новіші», щоб 
безпосередньо встановити все, що вам потрібно для використання програмного 
забезпечення Arduino (IDE), включаючи драйвери. 
Пакет Zip, вам потрібно встановити драйвери вручну. Звичайно, файли Zip 
також корисні, якщо ви хочете створити переносний файл установки. 
Натисніть «Windows Win10» 
Арк 
РС203ск.024.401.001 ПЗ 36 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
 
Рисунок 4.3 - Завантаження програми 
 
Натисніть «Просто ЗАВАНТАЖИТИ». Після завершення завантаження ви 
отримаєте файл інсталяційного пакета з суфіксом «.exe» 
 
1.3 Формальне встановлення Arduino IDE 
Двічі клацніть, щоб запустити програму. 
Зробити стандартне встановлення програми та вибрати диск на якому буде 
встановлена Arduino IDE. 
 
Рисунок 4 .4 - Послідовність встановлення 
Арк 
РС203ск.024.401.001 ПЗ 37 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Після завершення встановлення відкрийте програмне забезпечення, і ви 
побачите інтерфейс програмної платформи, як показано нижче (будуть різні версії 
інтерфейсу). 
 
Рисунок 4.5 - Робочий інтерфейс програми 
 
Функція кожної області\кнопки 
compile /upload - скомпілюйте та завантажте свій код на плату Arduino 
Виберіть тип плати та номер порту - . Тут буде відображено знайдену 
плату Arduino та номер порту. 
Project Sketches– тут ви знайдете всі свої ескізи, які зберігаються локально 
на вашому комп’ютері. Крім того, ви можете синхронізувати з хмари Arduino та 
отримуйте свої ескізи з онлайн-середовища. 
Board Manager - переглядайте пакети Arduino та сторонніх розробників, які 
можна встановити. Наприклад, за допомогою MKR WiFi 1010 плата потребує 
встановлення пакета Arduino SAMD Boards 
Library Manager– переглядайте тисячі бібліотек Arduino, наданих Arduino 
та її спільнотою 
Debug - тестування та налагодження програм у реальному часі 
Search - пошук ключового слова в коді 
Арк 
РС203ск.024.401.001 ПЗ 38 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Open Serial Monitor — відкриває інструмент серійного монітора як нову 
вкладку на консолі 
Програма, написана за допомогою програмного забезпечення Arduino 
(IDE), називається «Sketch». Ці «Sketches» написані в текстовому редакторі і 
збережено з розширенням файлу ".ino". Варто зазначити, що файл "ino" повинен 
бути збережений в папці з тим же ім'ям, що і себе. Якщо він не знаходиться в 
папці з такою ж назвою, він буде змушений автоматично створити файл з такою ж 
назвою відкриття програми 
1.4 Встановіть драйвер CH340 
Іноді на комп'ютері відсутній драйвер послідовного порту CH340. 
Використовуйте USB-кабель для підключення головної плати керування UNO 
комп’ютера, а потім знайдіть і відкрийте «Диспетчер пристроїв». (Якщо ви бачите 
CH340 під COM і LPT, це не так потрібно лише встановити його. 
2. Додайте «Бібліотеку» в Arduino IDE 
2.1 Як інсталювати інші бібліотеки в Arduino IDE 
Ознайомившись із програмним забезпеченням Arduino та використовуючи 
вбудовані функції, ви можете розширити його можливості Arduino з додатковими 
бібліотеками. 
 2.2 Що таке бібліотеки (бібліотека)? 
Бібліотека — це набір коду, який дозволяє легко підключатися до датчиків, 
дисплеїв, модулів тощо. Наприклад, бібліотека LiquidCrystal дозволяє легко 
взаємодіяти з символьними РК-дисплеями. Доступні тисячі бібліотек для 
завантаження безпосередньо через Arduino IDE, і ви можете знайти їх усі в Library 
Manager.  
2.3 Спосіб: імпортуйте бібліотеку .zip 
Бібліотеки зазвичай розповсюджуються у вигляді ZIP-файлів або папок. 
Ім'я папки - це ім'я бібліотеки. Всередині цієї папки міститиме файл .cpp, файл .h і 
зазвичай файл keywords.txt, папку прикладів та інші файли, необхідні для 
бібліотеки. 
Арк 
РС203ск.024.401.001 ПЗ 39 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Починаючи з версії 1.0.5, ви можете інсталювати сторонні бібліотеки в 
IDE. Не розпаковуйте завантажену бібліотеку, залиште її як є. У IDE Arduino 
перейдіть до Sketch > Include Library > Add .ZIP Library і у верхній частині 
спадного меню виберіть «Додати бібліотеку .ZIP» 
 
 
Рисунок 4.6 - Встановлення бібліотек 
 
Система запропонує вам вибрати бібліотеку для додавання, перейдіть до 
місця розташування збереженого сервофайлу .zip у 
комп’ютер ( 1_Get_start\3_Libraries\servo.zip ), як показано на рисунку 
нижче 
 
Відкрийте меню «Sketch» > «Include Library menu». Тепер ви повинні 
побачити бібліотеки внизу спадного меню. Готово щоб використовувати. Так само 
додавати й інший файл. 
3. Записати програмний код 
3.1.Опис 
Необхідно скинути кут повороту рульового механізму перед складанням і 
виконати демонстрацію інфрачервоного дистанційного керування після 
збірки, тому для запису вибрано програму _BlueTooth.ino.  
Арк 
РС203ск.024.401.001 ПЗ 40 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
3.2 Запустіть програму запису 
Відкрити файл коду (шлях: 2_Arduino_Code\_BlueTooth\ _BlueTooth.ino) 
Модуль Bluetooth займатиме порти RX і TX, тому модуль Bluetooth не 
можна підключити під час завантаження 
програма. 
Підключіть плату Arduino до комп’ютера за допомогою кабелю USB 
Тип картки Uno і послідовний порт 
 
Рисунок 4.7 - Підготовка до роботи з платою 
 
Примітка. Насправді послідовний порт кожного виглядатиме по-різному, 
хоча тут вибрано COM5, на вашому комп’ютері це може бути COM3 або COM4. 
Натисніть кнопку «Завантажити», і програма запуститься зображено на рисунку 
5.8. 
 
Рисунок 4.8 - Прошивка плати 
 
Після успішного завантаження з’явиться запит «Завантаження завершено». 
 
Рисунок 4.9 - Успішне завантаження коду. 
  
Арк 
РС203ск.024.401.001 ПЗ 41 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
5. Технологічний розділ 
 
 
Деталь - маховик (10) 240-1005114-АСБ є складовою частиною збірного 
зубчастого колеса щодо великого діаметра, яке служить для накопичення енергії з 
метою її віддачі для виведення поршнів з мертвих точок, рівномірного обертання 
колінчастого вала, сприяє за рахунок своєї маси плавному троганию автомобіля з 
місця і полегшує обертання колінчастого вала при пуску двигуна. На його обід 
напресовують сталевий зубчастий вінець 12, за допомогою якого здійснюється пуск 
двигуна стартером. 
 
Рисунок 5.1 - Маховик двигуна 
Маховик є тіло обертання типу диск. Він виготовляється з чавуну СЧ20 
ГОСТ 1412-85. 
Таблиця .1.1 Механічні властивості СЧ20 (ГОСТ 1412-85) 
σB σu δ αH HB 
200 400 - 0.4 - 0.9 170 - 241 
 
 Вибір типу виробництва. 
Тип виробництва по ГОСТ 3.1119 - 83 характеризується коефіцієнтом 
закріплення операцій: Кз.о = 1 - масове; 1 <Кз.о <10 - багатосерійне; 
10 <Кз.о <40 - дрібносерійне виробництво. 
Арк 
РС203ск.024.401.001 ПЗ 42 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Відповідно до методичних вказівок РД 50-174-80, коефіцієнт закріплення 
операцій для всіх різновидів серійного виробництва 
 (5.1) 
де ΣПоi - сумарне число різних операцій за місяць по ділянці з розрахунку 
на одного змінного майстра; ΣPi - явочне число робочих ділянки, що виконують 
різні операції при роботі в одну зміну. 
Умовне число однотипних операцій, що виконуються на одному верстаті 
протягом одного місяця при роботі в одну зміну: 
П η
= н
о η        (5.2) 
3
де ηн - планований нормативний коефіцієнт завантаження верстата всіма 
закріпленими за ним однотипними операціями, що приймається для 
багатосерійного виробництва 0.75 
ηз - коефіцієнт завантаження верстата проектованої операцією, що 
визначається за формулою 5.3: 
      (5.3) 
де Тш.к - штучно-калькуляційний час, необхідний для виконання 
проектованої операції, хв; 
Nm - місячна програма випуску заданої деталі при роботі в одну зміну, шт .; 
Fm - місячний фонд часу роботи обладнання в одну зміну, ч; 
Fm = 169ч. 
kв - коефіцієнт виконання норм, що приймається 1.3; 
Визначимо місячну програму випуску деталі в одну зміну [2,53] формула 5.4 
N N
= г
m       (5.4) 
2×12
де Nг - річний випуск заданої деталі, шт. Nг = 15000 шт. 
Арк 
РС203ск.024.401.001 ПЗ 43 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
 
Отримуємо 625 шт. 
Зробимо розрахунок коефіцієнта завантаження верстата за операціями: 
 
 
Арк 
РС203ск.024.401.001 ПЗ 44 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Тоді розрахуємо умовне число однотипних операцій: 
 
Арк 
РС203ск.024.401.001 ПЗ 45 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Сумарне число операцій, виконуваних на кожному верстаті, за місяць 
формула 5.5 
 (5.5) 
 
Тобто отримали 146 операцій. 
Розраховуємо необхідну кількість робітників для обслуговування протягом 
однієї зміни одного верстата, завантаженого по плановому нормативному 
коефіцієнту [2, c.53] формула 5.6 
Р По × Nm ×Тшк
я =       (5.6) 
60×κв ×Ф
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Арк 
РС203ск.024.401.001 ПЗ 46 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
 
 
. 
Таким чином маємо, що: 
 
На підставі цього робимо висновок що виробництво буде середнє серійне по 
ГОСТ 3.1119-83. 
Заданий добовий випуск виробів знаходимо за формулою 5.7 
       (5.7) 
 
Отримали добову норму рівну 60 шт. 
Добова продуктивність на ділянці визначається за формулою 5.8: 
      (5.8) 
де Fc - добовий фонд часу роботи обладнання, Fc = 960 хв (при 2-х змінному 
режимі роботи); 
Tср-середня станкоємність основних операцій, хв; 
ηз- коефіцієнт завантаження обладнання; 65-75% 
Середня станкоємність операцій знаходимо за формулою 5.9 
Арк 
РС203ск.024.401.001 ПЗ 47 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
     (5.9) 
де Тштi - штучний час основної i-й операції, нормо-хв; 
kb - середній коефіцієнт виконання норм часу; 
n - кількість основних операцій (без урахування операцій типу зняття фасок, 
зачистки задирок і ін.). 
 
 
 
В результаті отримуємо 387 шт. 
Арк 
РС203ск.024.401.001 ПЗ 48 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
 Аналіз технологічності конструкції деталі 
Оцінка технологічності може бути двох видів: якісної і кількісної. Якісна 
оцінка технологічності включає в себе оцінку застосовуваного матеріалу, 
оброблюваності і методів отримання заготовок. 
Якісна оцінка технологічності конструкції. 
Деталь маховик виготовлений з сірого чавуну СЧ20. Заготівлею служить 
виливок. Вибір чавуну цієї марки обумовлений тим що деталь має суцільну форму 
і тому заготовку краще отримувати литтям, в той же час 
необхідно забезпечити більшу масу заготовки. До даної деталі не 
пред'являється високих вимог до точності розмірів і шорсткості за винятком базової 
поверхні маховика. 
Деталь має середню трудомісткістю. До деталі ставиться вимога щодо 
збалансованості. Провести обробку деталі при одному установе не представляється 
можливим тому 
Обробку в основному виробляють стандартним інструментом, отже можна 
зробити висновок, що деталь володіє не високим ступенем технологічності. 
Кількісна оцінка технологічності конструкції. 
Основні показники: 
1. Трудомісткість виготовлення виробу ТИ = хв. 
2. Технологічна собівартість виготовлення деталі 
Ст = 630 
3. Коефіцієнт використання матеріалу Кі.м. = Q / Q = 26.3 / 42 = 0.63 
де: 
q - маса деталі, кг 
Q - маса заготовки, кг 
4. Маса деталі 26.3 кг 
5.Максімальное значення параметра шорсткості  Ra 1.25 мкм. 
Арк 
РС203ск.024.401.001 ПЗ 49 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
 Аналіз існуючого технологічного процесу 
Предметом аналізу є технологічний процес виготовлення маховика зі 
сталевої литої заготовки. Виробництво масове. Річний обсяг випуску - 15000 шт. 
Технологічний процес складається з дев'яти операцій механічної обробки: 
010 - токарна на верстаті моделі ЛМ555-СО1; 
015 - токарна на верстаті моделі ЛМ555-СО2; 
020 - токарна на верстаті моделі ЛМ555-СО3; 
025 - токарна на верстаті моделі ЛМ555-СО4; 
030 - токарна на верстаті моделі ЛМ555-С5; 
035 - токарна на верстаті моделі ЛМ555-С6; 
040 - токарна на верстаті моделі ЛМ555-СО7; 
045 - алмазно-розточна на верстаті моделі WKF-800; 
050 - токарна на верстаті моделі СМ779; 
065 - агрегатна на верстаті моделі АМ- 8522; 
066 - свердлильна на верстаті моделі 2H182 
075 - Суперфінішна на верстаті моделі МШ- 80 
Динаміка зміни розмірів деталі на різних стадіях її обробки приведена в 
табл. 5.1 
Таблиця 5.1 - Основні, задані і операційні розміри деталі 
Номінальні Технологічні можливості 
розміри і методу обробки 
Етапи обробки і 
№ граничні 
найменування 
оп відхилення, 
операції 
мм 
D L1 Квалитет шорсткість 
 заготівля - - - - 
010  токарна на верстаті 405 28 9 3.2 
015  токарна на верстаті 420 16 9 3.2 
020  токарна на верстаті 158 16 9 3.2 
025  токарна на верстаті 230 19 9 3.2 
030  токарна на верстаті 420 40 9 3.2 
035  токарна на верстаті 347 35 9 3.2 
Арк 
РС203ск.024.401.001 ПЗ 50 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Продовження таблиці 5.1 
040  токарна на верстаті 402 15.5 9 3.2 
045 алмазно-розточна 100 5 8 2.5 
050  токарна на верстаті 420 35 8 3.2 
065 агрегатна 400 35 9 3.2 
066 сверлильная 8 15 8 2.5 
075 Суперфінішна 350 - 6 1.25 
 
Прийняту в даному варіанті технологічного процесу загальну послідовність 
обробки слід вважати доцільною, так як при цьому дотримуються принципи 
поступовості формування властивостей оброблюваної деталі. Метод отримання 
заготовки відповідає прийнятому типу виробництва; він більш детально розглянуто 
вище 
Для аналізу застосовуваного для обробки даної деталі обладнання 
складаємо табл. 5.2 
Таблиця 5.2 - Технологічні можливості обладнання, що застосовується 
Граничні або максимальні Технологічні 
  розміри оброблюваної можливості методу 
модель заготовки, мм обробки 
верстата Діаметр Квалит Шорсткість 
п. (ширина), Довж Висота, ет оброблювано
d (b) ина, l h точнос ї поверхні, 
ті мкм 
10 ЛМ555 250 250 - 9 2.5 
15 ЛМ555 250 250 - 9 2.5 
20 ЛМ555 250 250 - 9 2.5 
25 ЛМ555 250 250 - 9 2.5 
30 ЛМ555 250 250 - 9 2.5 
 
Арк 
РС203ск.024.401.001 ПЗ 51 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Продовження таблиці 5.2 
35 ЛМ555 250 250 - 9 2.5 
40 ЛМ555 250 250 - 9 2.5 
45 WKF-800 250 265 - 8 0.63 
50 СМ779 400 350 - 8 2.5 
65 АМ- 8522 50 350  9 2.5 
66 2H182 50 350  8 2.5 
75 МШ- 80    6 1.25 
 
Аналіз наведених в них відомостей показує, що верстати, використовувані 
на всіх операціях по габаритним розмірам оброблюваної заготовки, що досягається 
точності і шорсткості поверхонь відповідають необхідним умовам обробки даної 
деталі. Всі верстати, що знаходяться на зазначених операціях, є відносно 
недорогими. На операціях 009-050 виробляється токарна обробка всіх поверхонь 
деталі: проточка торців, зняття фасок, обробка конусних поверхонь і т.д. 
Режими різання досить високі, обробка ведеться із застосуванням МОР, що 
дозволяє вести її з високими швидкостями різання і збереженням оптимальних 
періодів стійкості інструменту. На всіх операціях використовуються прогресивні 
методи настройки на розмір. 
У розглянутому технологічному процесі застосована спеціалізована 
допоміжна оснащення. Час, необхідний на зміну одного різального інструменту в 
допоміжному, порівняно невелика. Витрати часу на зміну (правку) інструменту 
можна знизити, якщо застосувати більш стійкі твердосплавні інструменти зі 
Арк 
РС203ск.024.401.001 ПЗ 52 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
зносостійкими покриттями. Кріплення інструментів, їх установка і зміна не 
складні. Таким чином, допоміжна оснащення відповідає даному типу виробництва. 
У технологічному процесі застосовані швидкодіючі вимірювальні 
інструменти (універсальні та спеціальні). Точність вимірювання досить висока 
(похибка вимірювання не перевищує 30% допуску на розмір). Оснащеність 
вимірювальними засобами операцій обробки хороша. Додаткових заходів щодо 
вдосконалення оснащення операцій вимірювальними інструментами на потрібне. 
  
Арк 
РС203ск.024.401.001 ПЗ 53 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
6 Спеціальний розділ 
 
 
6.1 Економічне обґрунтування розробки навантажувач з дистанційним 
керуванням з колесами Mecanum 
Економічне обґрунтування розробки навантажувача з дистанційним 
керуванням з колесами Mecanum передбачає аналіз витрат на розробку, 
виробництво та експлуатацію протягом певного періоду часу, а також визначення 
потенційних прибутків та економічних вигод від використання такого обладнання. 
Ось деякі аспекти, які слід врахувати: 
1. Витрати на дослідження та розробку: Розробка навантажувача з 
дистанційним керуванням з колесами Mecanum потребує інвестицій у наукові 
дослідження, розробку прототипів та тестування. Витрати на ці етапи повинні бути 
враховані у загальному бюджеті проекту. 
2. Виробничі витрати: Це включає витрати на придбання матеріалів, 
компонентів, виготовлення прототипів, збирання та тестування обладнання. 
Оптимізація виробничих процесів може допомогти знизити загальні витрати на 
виробництво. 
3. Маркетинг та реклама: Для успішного впровадження продукту на ринок 
потрібна ефективна маркетингова стратегія, яка включає рекламні кампанії, участь 
у виставках та презентації продукту перед потенційними клієнтами. 
4. Ціна продажу та прибуток: Встановлення конкурентоспроможної ціни 
продажу, яка покриває всі витрати та приносить прибуток, є ключовим аспектом 
економічного успіху проекту. 
5. Операційні витрати та обслуговування: Потрібно розрахувати операційні 
витрати на експлуатацію навантажувача, такі як енергоспоживання, технічне 
обслуговування та ремонт. 
Арк 
РС203ск.024.401.001 ПЗ 54 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
6. Потенційні прибутки та економічні вигоди: Аналіз ринку та 
прогнозування попиту на навантажувачі з дистанційним керуванням з колесами 
Mecanum може допомогти визначити потенційні прибутки та економічні вигоди від 
виробництва та продажу такого обладнання. 
Загальний висновок щодо економічного обґрунтування розробки 
навантажувача з колесами Mecanum полягає у забезпеченні балансу між витратами 
на розробку та виробництво та потенційними прибутками від його продажу та 
експлуатації. При правильному плануванні та ефективному впровадженні продукту 
на ринок, такий навантажувач може мати значний комерційний успіх і приносити 
стабільний дохід. 
 
 
6.2. Охорона праці 
 
Аналіз небезпек та шкідливостей, які виникають в  лабораторії при 
проектуванні пристрою керування 
Роботи з даного проекту проводяться в приміщенні електротехнічної 
лабораторії. Дослідження мереж неможливе без використання сучасної 
комп’ютерної техніки. Тому необхідно створити раціональні та безпечні умови 
праці працівників  під час роботи в лабораторії.   
Проаналізуємо фактори, що впливають на здоров'я і працездатність  
співробітника, який працює в лабораторії. За рівнем фізичних навантажень дана 
робота відноситься до категорії I а, оскільки практично не потребує деякого 
фізичного навантаження при роботі ПК.  
Робоче місце співробітника є постійним і представляє собою стіл (для 
вільного переміщення інженера за столом встановлено рухоме крісло, яке 
повторює анатомію тіла людини), в лівій частині якого встановлений персональний 
комп'ютер. Робоче місце знаходиться в окремій лабораторії, мебльованій столами 
зі встановленими на них обладнанням, зокрема ПК. Монітори комп'ютерів 
Арк 
РС203ск.024.401.001 ПЗ 55 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
розміщені так, щоб відстань від очей користувача до екрану складала не менше 70 
cм, кут зору 30о, для мінімізації  впливу випромінювання на зір. 
Розміри лабораторії становлять: ширина – 4,25 м, довжина – 7,5 м, висота 
стелі – 2,55 м, площа приміщення складає 32 м2. Лабораторія розрахована на 
максимальну кількість працюючих 4 особи. Звідси площа, яка припадає на одну 
людину, дорівнює: 8 м2. Об’єм приміщення складає: 81,6 м3. Звідси об'єм, який 
припадає на одну людину, дорівнює 20,4 м3, що відповідає вимогам нормативних 
документів. 
Лабораторія розташована в північній частині корпусу підприємства, стіни 
мають світле забарвлення із коефіцієнтом відбиття світла 45-49%, колір має матову 
структуру. 
В лабораторії в холодний період року функціонує система централізованого 
водяного опалення, яка відповідає ДБН В.2.5.67-2013. Для її забезпечення 
встановлено 5 сучасних радіаторів, що підтримують температуру повітря в 
холодний період року – 22 - 24 °С. 
Істотний вплив на стан організму людини, його працездатність надає 
мікроклімат (метеорологічні умови) у виробничих приміщеннях, під яким 
розуміють клімат внутрішнього середовища цих приміщень, який визначається 
діючими на організм людини поєднаннями температури, вологості, швидкості руху 
повітря і теплового випромінювання нагрітих поверхонь. 
Мікроклімат виробничих приміщень, в основному, впливає на тепловий 
стан організму людини і його теплообмін з навколишнім середовищем. 
Незважаючи на те, що параметри мікроклімату виробничих приміщень 
можуть значно коливатися, температура тіла людини залишається постійною (36,6 
°С). Властивість людського організму підтримувати тепловий баланс називається 
терморегуляцією. Нормальне протікання фізіологічних процесів в організмі 
можливо лиш тоді, коли виділяється організмом тепло безупинно відводиться в 
навколишнє середовище. Кількість тепла, що виділяється людиною, головним 
чином, залежить від ступеня тяжкості виконуваної роботи і температурного 
режиму. 
Арк 
РС203ск.024.401.001 ПЗ 56 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Згідно з ДСН 3.3.6.042-99 нормативні значення основних факторів 
мікроклімату наступні: 
1. Температури повітря: 
− в теплий період року – 23-25 °С (допустима – 20-28 °С). ; 
− в холодний період року – 22-24 °С  (допустима – 21-25 °С). 
2. Вологість повітря: 
− в теплий період року – 40-60 %; 
− в холодний період року – 40-60 %. 
3. Швидкість руху повітря: 
− в теплий період року – 0,1 м/с (допустима – 0,1-0,2 м/с) ; 
− в холодний період року –  0,1 м/с (допустима –  менше 0,1 м/с) . 
Фактичні значення даних параметрів становлять відповідно:  
1. Температури повітря: 
−  в теплий період року – 21-23 °С ; 
−  в холодний період року –21-22  °С . 
2. Вологість повітря: 
− в теплий період року – 50-52 %; 
− в холодний період року – 54-55 %. 
3. Швидкість руху повітря: 
− в теплий період року – 0,1 м/с; 
− в холодний період року – 0,1 м/с. 
Фактичні параметри мікроклімату повністю відповідають нормативним 
вимогам згідно ДСН 3.3.6.042-99.  
Електротехнічна лабораторія - це приміщення з однобічним природним 
освітленням, північно-східною орієнтацією віконних отворів. Природне освітлення 
забезпечується крізь вікна. Розміри чотирьох вікон приміщення однакові і 
становлять 1,3×1,4 м. 
Згідно з ДБН В.2.5-28-2018 нормування природного освітлення проводиться 
за допомогою коефіцієнта природного освітлення (КПО), розряд зорової праці – II 
Арк 
РС203ск.024.401.001 ПЗ 57 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
в, найменший об’єкт розрізнення – 0,25 мм, що відповідає дуже високому ступеню 
точності зорової праці. Контрастність найменшого об’єкту розрізнення та фонів: 
між текстом на моніторі та фоном, між текстом на аркуші паперу та аркушем, букв 
на клавіатурі, між платою та деталями є середньою. Фактичне значення КПО 
становить 20-22 %, що відповідає вимогам ДБН В.2.5-28-2018. 
Для темного часу доби передбачене штучне освітлення. При штучному 
освітленні нормується величина освітленості в люксах (Лк), яка вибирається в 
залежності від характеристик зорової праці з урахуванням найменшого розміру  
об'єкта розрізнення, фону, контрасту об'єкта розрізнення з фоном. 
Лабораторія обладнана двома світильниками ЛСП 02В - 2×40, кожний з 
яких має дві люмінесцентні лампи. Фактичний рівень штучного освітлення складає 
180-220 лк. Отже, рівень штучного освітлення на робочому місці  не відповідає 
ДБН В.2.5-28-2018 тому система загального штучного освітлення потребує 
модернізації. 
Головним джерелом шуму в приміщенні лабораторії є вентилятор 
охолодження в системному блоці комп’ютера та принтер. 
Згідно з ДСН 3.3.6.037-99 «Санітарні норми рівнів шуму на робочих місцях» 
нормативне значення еквівалентного рівня шуму при даному видові діяльності та 
типу робочого місця складає 50 дБА, а рівень фактичного шуму становить 44-48 
дБА, що відповідає нормативному. 
На робочому місці величина напруженості електромагнітного поля не 
перевищує нормативне значення, визначене в ДСН 3.3.6.096-2002. 
Умови праці інженерів - розробників при роботі з обладнанням крім стану 
параметрів виробничого середовища, визначаються також характеристиками 
використовуваного устаткування, якістю робочих матеріалів у робочій зоні, 
конструкцією робочих меблів та її розмірними характеристиками. Тип робочого 
крісла обирається у відповідності ДСТУ 7951:2015 та в залежності від тривалості 
роботи: при тривалій - масивне, при короткочасній - крісло легкої конструкції, в 
якому легко пересуватися. Ширина столу 0,9 м, усі предмети, що знаходяться на 
Арк 
РС203ск.024.401.001 ПЗ 58 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
ньому розташовані на відстані не більш 75 см від працівника, отже вони 
знаходяться в робочій зоні. 
Електропроводка в даному приміщенні прихованого типу. Приміщення 
відноситься до 2 класу приміщень: приміщення з підвищеною небезпекою 
ураження людини електричним струмом (оскільки в приміщенні струмопровідна 
залізобетонна підлога).  
Обладнання, встановлене в ньому живиться напругою 220 В і споживає 
потужність менше ніж 3500 Вт. Деяке обладнання, зокрема системний блок ПК, 
має металевий корпус, тому згідно ДСТУ Б В.2.5-82:2016 в лабораторії повинна 
бути передбачені заходи, щодо захисту  
працівників від ураження електричним струмом. 
Під час роботи з електрообладнанням працівник зобов'язаний виконувати 
ряд правил, а саме: 
- при раптовому припиненні подачі електроструму потрібно негайно 
вимкнути електрообладнання; 
- категорично забороняється ремонтувати електрообладнання,  вмикати  
та вимикати його, якщо це не передбачено в ході роботи; 
- категорично забороняється проводити будь-які перемикання на 
головному розподільному щиті; 
- не знімати запобіжні кожухи; 
- у випадку виявлення неполагодженого електрообладнання, 
вимірювальних приладів і дротів, терміново вимкнути напругу; 
- прилади керування та вимірювальні прилади слід розміщувати таким 
чином, щоб було зручно проводити вимірювання, не перегинаючись через прилади 
та провідники; 
- у   випадку   враження   електричним   струмом   слід   терміново   звільнити 
потерпілого від дії струму і прийняти міри по наданню першої допомоги, при 
необхідності викликати лікаря. 
Лабораторія відноситься до приміщень з категорією 
вибухопожежонебезпеки типу В, згідно з ДСТУ Б В.1.1-36:2016 (горючі та 
Арк 
РС203ск.024.401.001 ПЗ 59 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
важкогорючі рідини, тверді горючі та важкогорючі речовини, а також речовини, 
здатні горіти тільки при взаємодії з водою, киснем повітря або один з одним.). В 
даному приміщенні забезпечуються необхідні заходи щодо протидії виникнення 
пожежонебезпечних ситуацій згідно з НАПБ А.01.001-2014 «Правила пожежної 
безпеки в Україні». План евакуації розміщений на стіні з вільним доступом до неї 
(ДБН В.1.1.7-2016). Для попередження пожеж в ній використовується електрична 
пожежна сигналізація  променевого типу та теплові датчики типу (ИП-105-2) у 
кількості 4 шт відповідно ДБН В.2.5.56-2014. 
Приміщення обладнане порошковим вогнегасником ВП-5, який 
закріплений у підставці на стіні поряд з дверима. 
З усіма працівниками перед допуском до роботи проводять вступний та 
первинний інструктажі згідно типового положення про навчання з питань охорони 
праці (ДНАОП 0.00-4.12-05). Допуск до роботи відбувається після проведення 
перевірки знань із вступного та первинного інструктажів. Перевірка здійснюється 
згідно затвердженого переліку запитань. 
Вступний інструктаж з питань охорони праці проводиться з усіма 
працівниками, які щойно прийняті на роботу (постійну або тимчасову) незалежно 
від їх освіти, стажу роботи за цією професією або посади. Первинний інструктаж 
проводиться з працівниками та студентами на робочому місці до початку роботи. 
Запис про проведення інструктажу робиться у спеціальному журналі. 
Повторний інструктаж проводиться на робочому місці з усіма працівниками 
та студентами: на роботах з підвищеною небезпекою – 1 раз у квартал, на інших 
роботах – 1 раз на півріччя. 
В результаті проведеного аналізу можливо зробити висновок про те, що 
найбільш важливим чинником, що впливає на безпеку праці інженера-розробника 
є можливість його ураження електричним струмом. Тому необхідно розробити 
заходи захисту працівників від ураження електричним струмом. 
Способи захисту працівників від ураження електричним струмом 
Для забезпечення захисту від ураження електричним струмом в 
електроустановках повинні застосовуватися технічні способи і засоби захисту.  
Арк 
РС203ск.024.401.001 ПЗ 60 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Вибір того або іншого способу або засобу захисту (або їх поєднань) в 
конкретній електроустановці і ефективність його застосування залежать від цілого 
ряду чинників, зокрема від:  
- номінальної напруги;  
- роду, форми і частоти струму електроустановки;  
- способу електропостачання (від стаціонарної мережі, від автономного 
джерела живлення електроенергією);  
- режиму нейтралі джерела трифазного струму (середньої точки джерела 
постійного струму) - ізольована нейтраль, заземлена нейтраль;  
- виду виконання (стаціонарні, пересувні, переносні);  
- умов зовнішнього середовища;  
- схеми можливого включення людини в ланцюг протікання струму (прямий 
однофазний, прямий двофазний дотик; включення під напругу кроку);  
- виду робіт (монтаж, наладка, випробування) і ін.  
Крім того, за принципом дії, всі технічні способи захисту поділяються на:  
- що знижують до допустимих значень напруги дотику і кроку;  
- що обмежують час дії струму на людину;  
- що запобігають прямому дотику до струмопровідних частин.  
Основними технічними засобами захисту є:  
- захисне заземлення;  
- автоматичне відключення живлення (занулення);  
- пристрої захисного відключення.  
Заземлення знижує до безпечної величини напругу відносно землі 
металевих частин електроустановки, які опинилися під напругою при пошкодженні 
ізоляції.  
Захисне заземлення – навмисне електричне з'єднання із землею або її 
еквівалентом неструмопровідних частин електроустановки, які можуть опинитися 
під напругою унаслідок замикання на корпус або з інших причин (індуктивний 
вплив сусідніх струмопровідних частин, винесення потенціалу, розряд блискавки і 
Арк 
РС203ск.024.401.001 ПЗ 61 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
т. ін.). Електричний опір такого з'єднання має бути мінімальним (не більше 4 Ом 
для мереж з напругою до 1000 В і не більше 10 Ом для інших).  
При цьому корпус електроустановки і обслуговуючий її персонал 
знаходитимуться під рівними, близькими до нуля, потенціалами навіть при пробої 
ізоляції і замиканні фаз на корпус.  
Призначення захисного заземлення - усунення небезпеки ураження струмом 
у разі дотику до корпусу електроустановки і іншим неструмопровідним металевим 
частинам, що опинилися під напругою унаслідок замикання на корпус і з інших 
причин. 
Розрізнюють два типи заземлення: виносне і контурне.  
Виносне заземлення характеризується тим, що заземлювач (елемент 
заземлюючого пристрою, що безпосередньо контактує із землею) винесений за 
межі майданчика, на якому встановлено устаткування. Такий спосіб 
використовується для заземлення устаткування механічних і складальних цехів. 
Виносне заземлення називають також зосередженим. 
Суттєвий недолік виносного заземлення – віддаленість заземлювача від 
устаткування, що захищається, тому заземлюючі пристрої цього типу 
застосовуються лише при малих струмах замикання на землю, зокрема в 
установках до 1 кВ, де потенціал заземлювача не перевищує значень допустимої 
напруги дотику. 
Перевагою виносного заземлення є можливість вибору місця розміщення 
електродів заземлювача з найменшим опором ґрунту (сирий, глинистий, в низинах 
і т. ін.). 
Необхідність у влаштуванні виносного заземлення може виникнути в 
наступних випадках:  
- при неможливості за яких-небудь причин розмістити заземлювач на 
території, що захищається;  
- при високому опорі землі на даній території (наприклад, піщаний або 
скелястий грунт) і наявності поза цією територією місць із значно кращою 
провідністю землі;  
Арк 
РС203ск.024.401.001 ПЗ 62 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
- при розосередженому розташуванні устаткування (наприклад, в гірських 
виробках), що заземлюється.  
Контурне заземлення складається з декількох з′єднаних заземлювачів, 
розміщених по контуру (периметру) майданчика, на якому знаходиться 
устаткування, що заземлюється, а також усередині цього майданчика. Такий тип 
заземлення застосовують в установках вище 1 кВ. Контурне заземлення 
називається також розподіленим. Принцип дії захисного заземлення – зниження до 
безпечних значень напруги дотику і кроку, обумовлених замиканням на корпус та 
іншими причинами. Це досягається шляхом зменшення потенціалу заземленого 
устаткування (зменшенням опору заземлювача), а також шляхом вирівнювання 
потенціалів опори, на якій знаходиться людина, і заземленого устаткування 
(підйомом потенціалу опори, на якій знаходиться людина, до значень, близьких до 
значення потенціалу заземленого устаткування). 
У мережах змінного струму із заземленою нейтраллю напругою до 1 кВ 
захисне заземлення як основний захист від ураження електричним струмом при 
непрямому дотику не застосовується, оскільки воно не ефективне.  
Сфера застосування захисного заземлення:  
- електроустановки напругою до 1 кВ в трифазних трипровідних мережах 
змінного струму з ізольованою нейтраллю (система IT);  
- електроустановки напругою до 1 кВ в однофазних двопровідних мережах 
змінного струму ізольованих від землі;  
- електроустановки напругою до 1 кВ в двопровідних мережах постійного 
струму з ізольованою середньою точкою обмоток джерела струму (система IT);  
- електроустановки в мережах напругою вище 1 кВ змінного і постійного 
струму з будь-яким режимом нейтралі або середньої точки обмоток джерел струму.  
Заземлення електроприладів. Металеві корпуси електроустановок і 
приладів обов'язково мають бути заземлені шляхом з'єднання з нульовим дротом 
електромережі. Використання металевих труб і інших деталей водопроводу, 
опалювальній або каналізаційній мережі для заземлення (занулення) заборонено. 
  
Арк 
РС203ск.024.401.001 ПЗ 63 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Занулення - навмисне електричне з'єднання з глухо заземленою нейтраллю 
трансформатора в трифазних мережах металевих неструмопровідних частин, які 
можуть опинитися під напругою. В мережах однофазного струму частини 
електроустановки з'єднуються з глухозаземленим виводом джерела струму, а 
мережах постійного струму – із заземленою точкою джерела. При зануленні 
нейтраль заземлюється у джерела живлення. Ця система має найбільше 
розповсюдження. Воно вважається за основний засіб забезпечення електробезпеки 
в трифазних мережах із заземленою нейтраллю напругою до 1000 В. 
В мережі із зануленням слід розрізняти нульові захисний і робочий 
провідники. Для з'єднання відкритих провідних частин споживача електроенергії з 
глухозаземленою нейтральною точкою джерела використовується нульовий 
захисний провідник. Нульовим захисним провідником називається провідник, що 
сполучає зануляємі частини споживачів (приймачів) електричної енергії із 
заземленою нейтраллю джерела струму. Нульовий робочий провідник 
використовують для живлення струмом електроприймачів і теж сполучають із 
заземленою нейтраллю, але через запобіжник. 
Використовувати нульовий робочий дріт як нульовий захисний не можна, 
оскільки при перегоранні запобіжника всі приєднані до нього корпуси можуть 
опинитися під фазною напругою! Занулення необхідно для забезпечення захисту 
від ураження електричним струмом при непрямому дотику за рахунок зниження 
напруги корпусу до землі і швидкого відключення електроустановки від мережі.  
Сфера застосування занулення:  
- електроустановки напругою до 1 кВ в трифазних мережах змінного струму 
із заземленою нейтраллю (система TN – S; звичайно це мережі 220/127, 380/220, 
660/380 В);  
- електроустановки напругою до 1 кВ в однофазних мережах змінного 
струму із заземленим виводом;  
- електроустановки напругою до 1 кВ в мережах постійного струму із 
заземленою середньою точкою джерела.  
Арк 
РС203ск.024.401.001 ПЗ 64 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Принцип дії занулення. При замиканні фазного дроту на занулений корпус 
електроспоживача утворюється ланцюг струму однофазного короткого замикання 
(тобто замикання між фазним і нульовим захисним провідниками). Струм 
однофазного короткого замикання викликає спрацьовування максимального 
струмового захисту, внаслідок чого відбувається відключення пошкодженої 
електроустановки від живлячої мережі. Крім того, до спрацьовування 
максимального струмового захисту відбувається зниження напруги пошкодженого 
корпусу щодо землі, що пов'язане із захисною дією повторного заземлення 
нульового захисного провідника і перерозподілом напруги в мережі при протіканні 
струму короткого замикання.  
Тому, занулення забезпечує захист від ураження електричним струмом при 
замиканні на корпус за рахунок обмеження часу проходження струму через тіло 
людини і за рахунок зниження напруги дотику.  
Надійність занулення визначається в основному надійністю нульового 
захисного провідника. У зв'язку з цим потрібна ретельна прокладка нульового 
захисного провідника, щоб унеможливити його обрив. Крім того, в нульовому 
захисному провіднику забороняється ставити вимикачі, запобіжники і інші 
пристрої, здатні порушити його цілісність. При з'єднанні нульових захисних 
провідників між собою повинен забезпечуватися надійний контакт. Приєднання 
нульових захисних провідників до частин електроустановок, що підлягають 
зануленню, здійснюється зваркою або болтовим з'єднанням, причому, значення 
опору між зануляющим болтом і кожною доступною дотику металевою 
неструмопровідною частиною електроустановки, яка може опинитися під 
напругою, не повинно перевищувати 0,1 Ом. Приєднання має бути доступне для 
огляду. Нульові захисні дроти і відкрито прокладені нульові захисні провідники 
повинні мати відмітне забарвлення: по зеленому фону жовті смуги. 
В процесі експлуатації занулення опір петлі фаза-нуль може мінятися, отже, 
необхідно періодично контролювати значення цього опору. Вимірювання опору 
петлі фаза-нуль проводять як після закінчення монтажних робіт, тобто при 
приймально-здавальних випробуваннях, так і в процесі експлуатації в терміни, 
Арк 
РС203ск.024.401.001 ПЗ 65 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
встановлені в нормативно технічній документації, а також при проведенні 
капітальних ремонтів і реконструкцій мережі.  
Розрахунок занулення має на меті визначити умови, при яких воно надійно 
виконує покладені на нього завдання, - швидко відключає пошкоджену установку 
від мережі і в той же час забезпечує безпеку дотику людини до зануленого корпусу 
в аварійний період.  
Захисним відключенням називається автоматичне відключення 
електроустановок при однофазному дотику до частин, що знаходяться під 
напругою, неприпустимою для людини, і (або) при виникненні в електроустановці 
струму витоку (замикання), що перевищує задані значення.  
Призначення захисного відключення – забезпечення електробезпеки, що 
досягається за рахунок обмеження часу дії небезпечного струму на людину. Захист 
здійснюється спеціальним пристроєм захисного відключення (ПЗВ), який 
забезпечує електробезпеку при дотику людини до струмопровідних частин 
устаткування, дозволяє здійснювати постійний контроль ізоляції, відключає 
установку при замиканні струмопровідних частин на землю. Для захисту людей від 
ураження електричним струмом застосовуються ПЗВ із струмом спрацьовування 
не більше 30 мА.  
Сфера застосування захисного відключення: електроустановки в мережах з 
будь-якою напругою і будь-яким режимом нейтралі. Найбільше поширення 
захисне відключення набуло в електроустановках, використовуваних в мережах 
напругою до 1 кВ із заземленою або ізольованою нейтраллю.  
Принцип роботи ПЗВ полягає в тому, що він постійно контролює вхідний 
сигнал і порівнює його із заданою величиною. Якщо вхідний сигнал перевищує цю 
величину, то пристрій відключає захищену електроустановку від мережі. Як вхідні 
сигнали пристроїв захисного відключення використовують різні параметри 
електричних мереж, які несуть в собі інформацію про умови ураження людини 
електричним струмом.  
  
Арк 
РС203ск.024.401.001 ПЗ 66 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
ПЗВ реагує на «струм витоку» і протягом сотих доль секунди відключає 
електрику, захищаючи людину від ураження електричним струмом, воно уловлює 
щонайменший витік струму і розмикає контакти. 
Конструктивно ПЗВ бувають двох видів:  
- електронні, залежні від напруги живлення, їх механізм для виконання 
операції відключення потребує енергії, що отримується або від контрольованої 
мережі, або від зовнішнього джерела;  
- електромеханічні, незалежні від напруги живлення, вони дорожче 
електронних ПЗВ, але мають більшу чутливість. Джерелом енергії, необхідної для 
функціонування таких ПЗВ є сам вхідний сигнал – диференціальний струм, на який 
воно реагує.  
 
 
 
Рисунок .6.1 - Схема пристрою захисного вимкнення 
 
  
Арк 
РС203ск.024.401.001 ПЗ 67 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Всі ПЗВ за вхідним сигналом класифікують на декілька типів:  
- що реагує на напругу корпусу щодо землі;  
- що реагує на диференціальний (залишковий) струм;  
- що реагує на комбінований вхідний сигнал;  
- що реагує на струм замикання на землю;  
- що реагує на оперативний струм (постійний; змінний 50 Гц);  
- що реагує на напругу нульової послідовності.  
Застосування  ПЗВ повинне здійснюватися відповідно до  Правил 
улаштування електроустановок (ПУЕ-17).  
ПЗВ вибираються за двома параметрами: чутливість (номінальний 
вимикаючий диференційний струм) і номінальний струм. Для захисту людини від 
ураження струмом пропонується автоматичний вимикач диференційного струму 
фірми «Moeller» серії PF (PF4 та PF7) чутливістю 30 мА. Для захисту від 
виникнення пожежі із-за зносу або пошкодження ізоляції використовують ПЗВ 
чутливістю 30 мА (для простих схем) та 100 або 300 мА (для каскадних складних 
схем). Номінальний струм навантаження ПЗВ повинен бути вище або дорівнювати 
струму пристрою захисту.  
Пристрій диференціальної захисту «Moeller», призначені для захисту людей 
від ураження електричним струмом при несправності електроустаткування або при 
контакті з знаходяться під напругою частинами електроустановки. Дифреле 
Moeller також слугує для запобігання спалахів і пожеж, викликаних струмами 
витоку і замикання на землю. Ці функції не властиві звичайним автоматичним 
вимикачам, реагує лише на перевантаження або коротке замикання. 
Диференційне реле PF реалізує: 
- захист ланцюгів від пошкоджень ізоляції; 
- захист людей від ураження електричним струмом при прямих або непрямих  
   контактах із струмопровідними частинами; 
 - захист електроустановки від спалаху; 
 
  
Арк 
РС203ск.024.401.001 ПЗ 68 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
-  селективність захисту при каскадному з'єднанні апаратів на струми 
витоку    
    30  і 300 мА. 
   Технічні характеристики диференційного реле PF7: 
- стійкість до короткого замикання - 10 кА; 
- номінальний струм - 25, 40, 63, 80 A; 
- номінальний струм небалансу - 10, 30, 100, 300 мА; 
- кількість полюсів - 2, 4; 
- монтаж на приладову рейку; 
- перетин проводу, що підключається - 35 кв.мм; 
- типи спрацьовування: 
⋅ тип для загального використання - без затримки; 
⋅ тип G - з часом бездіяльності 10 мс; 
⋅ тип S - з часом бездіяльності 40 мс; 
⋅ тип R - призначений для рентгенів; 
⋅ тип U - для ланцюгів із частотними перетворювачами; 
- чутливість - AC, A. 
Технічні характеристики диференційного реле PF4: 
- стійкість до короткого замикання - 4,5 кА; 
- номінальний струм - 25, 40, 63 A; 
- номінальний струм небалансу - 30, 300 мА; 
- кількість полюсів - 2, 4; 
- монтаж на приладову рейку; 
- перетин проводу, що підключається - 35 кв. мм; 
- тип спрацьовування для загального  
  використання - без затримки; 
- чутливість - AC. 
Арк 
РС203ск.024.401.001 ПЗ 69 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
              
Рисунок 6.2 - Автоматичні вимикачі диференційного струму PF7 та PF4 
 
Виходячи з важливих функцій ПЗВ досить необхідним стає перевірка їх 
основних параметрів. Для цього використовується тестер ПЗВ. Подібні тестери 
дають можливість перевірити пристрій захисного відключення до його монтажу, а 
також при здачі системи в експлуатацію. 
На сьогоднішній день тестери дозволяють отримати всю необхідну 
інформацію про стан підключених і знеструмлених пристроях захисного 
відключення. За допомогою вимірювачів параметрів ПЗВ можна перевірити стан 
однофазних і трифазних пристроїв захисного відключення. Можливість перевіряти 
тестерами підключення ПЗВ не відключаючи їх від джерела електрики дає 
можливість здійснювати перевірку не перериваючи процес роботи обладнання. 
Дана властивість тестера є дуже зручною. Для перевірки ПЗВ пропонується 
застосувати тестер RCDT 320. 
 
Рисунок 6.3 - Тестер пристроїв захисного вимикання RCDT 320 
 
Арк 
РС203ск.024.401.001 ПЗ 70 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Технічні характеристики тестера RCDT320: 
Напруга живлення: 100 В - 280 В, 45-65 Гц; 
Точність струму тестування: 
  - без тестування відключення: від -8% до -2%; 
  - тестування відключення: від +2% до +8%; 
Час відключення: ±1%±1мс; 
Вимірювання напруги: 0-300 В; 
Точність: ±2%±2 знаки 
Вимірювання частоти:  
  - діапазон: 25-450 Гц; 
  - точність: 25.0-199.9 Гц±0.1 Гц; 200-450 Гц±1 Гц 
Напруга збою (дотику): 
  - діапазон, що відображається: 0-50 В 
  - похибка: +5% / +15%±0.5 V 
Температура і вологість: 
  - робоча температура: від -5 °C до +40 °C; 
  - робоча вологість: 93% при + 40 °C макс. 
Захист від погодних умов: IP54; 
Засоби зв'язку: інтерфейс USB; 
Електропостачання: батареї 8x1,5 В (AA лужні); 
Термін служби батарей: 2000 послідовних тестів; 
Вага: 980 г; 
Габаритні розміри: 203x148x78 мм. 
 
  
Арк 
РС203ск.024.401.001 ПЗ 71 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Висновок 
 
Однією з ключових особливостей розробленого навантажувача є його 
система керування на основі колес Mecanum. Ця технологія дозволяє 
навантажувачу рухатися у будь-якому напрямку без необхідності повороту, що 
значно підвищує маневреність та ефективність роботи в умовах обмеженого 
простору. 
Переваги розробленого навантажувача з колесами Mecanum над іншими 
аналогами полягають у наступному: 
Маневреність: Колеса Mecanum дозволяють навантажувачу легко рухатися 
в усіх напрямках без необхідності повороту, що особливо корисно в умовах 
обмеженого простору або потреби точного розміщення вантажів. 
Ефективність руху: Завдяки унікальній конструкції коліс, навантажувач 
може легко пересуватися по різних типах поверхонь, включаючи нерівність та 
нахил. 
Зменшення часу та зусиль оператора: Дистанційне керування спрощує 
процес управління навантажувачем, а система коліс Mecanum дозволяє швидко та 
ефективно виконувати різноманітні завдання без додаткового навчання або 
складних маніпуляцій. 
Підвищення продуктивності: Застосування передових технологій, таких як 
колеса Mecanum, дозволяє підвищити продуктивність та ефективність 
використання навантажувача, що може бути критично важливим у промислових 
умовах. 
Отже, розроблений навантажувач з дистанційним керуванням та колесами 
Mecanum представляє собою інноваційний продукт, який може бути використаний 
у різних галузях для оптимізації та автоматизації процесів перевезення та 
розміщення вантажів. 
 
Арк 
РС203ск.024.401.001 ПЗ 72 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата