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  
«___» ___________ 2023 р. 
 
 
ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА 
ДО КВАЛІФІКАЦІЙНОЇ РОБОТИ БАКАЛАВРА 
 
на тему «Пристрій автоматичного вимірювання ємності SMD конденсаторів» 
 
 
Виконав здобувач освіти 4 курсу, групи РС93 
спеціальність: 151 – Автоматизація та комп’ютерно-
інтегровані технології 
освітня програма: Робототехнічні системи та 
автоматизація 
_____ Андрущенко Данііл Миколайович  
Керівник       Базіло К.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 – 2023 
Зміст 
 
Стор. 
Технічне завдання………………………………………………..…… 2 
Вступ............................................................................................................ 5 
1 Обґрунтування необхідності проектування на основі критичного  
аналізу існуючих аналогів..................................................................................   6 
1.1 Огляд портативних вимірювачів SMD-компонентів ……... 6 
1.2 Методи вимірювання електричних ємностей та інших  
характеристик конденсаторів  9 
1.3 Мостовий метод вимірювання ємності …………………………… 11 
1.4 Використання перетворювача ємність - код 13 
2 Обґрунтування технічного завдання...................................................... 16 
3 Розробка структурної та електричної принципової  схеми …….…….. 17 
3.1 Розробка структурної схеми ……………………………..………….. 17 
3.2 Розробка  електричної принципової схеми …………………..……. 19 
4 Розрахунок основних елементів системи …………………………… 34 
4.1 Розробка алгоритму основної роботи МК …………………………. 34 
4.2 Розробка алгоритму роботи процедури "Калібрування нуля АЦП". 35 
4.3 Розробка алгоритму роботи процедури "TEST"………………….…. 35 
4.4 Розробка алгоритму роботи процедури "CDC"………………….… 36 
4.5 Розробка алгоритму роботи процедури "Визначення сили струму  
та коефіцієнта підсилення"………………………………………………………. 36 
4.6 Розрахунок повної похибки………………………………………….. 40 
5 Технологічний розділ …………………………………………….……. 46 
5.1 Обґрунтування вибору варіанта технологічного процесу………… 46 
5.2 Загальні вимоги до монтажу………………………………………… 48 
  
       
  
Зм. Лис 
   РС93.21042.001 ПЗ 
т № докум. Підп Дата  
Разроб. Андрущенко.   Літ. Лист Листів 
Пров. Пристрій автоматичного 
БазілоК.В.   
     вимірювання ємності SMD  Т  3  
 конденсаторів 
Н.контр   ЧДТУ 
Тичков В.В 
Затв.    Пояснювальна записка 
 
 
 
  
  
5.3 Загальні вимоги до пайки…………………………………………….. 48 
5.4 Зальні вимоги до технологічного контролю…………………………. 50 
5.5 Загальні вимоги до складання………………………………………… 51 
5.6 Нормування монтажних робіт……………………………………….. 52 
6 Спеціальний розділ…………………………………………………….. 55 
6.1 Економічне обґрунтування розробка автоматизованої системи  
вимірювання ємності SMD …………………………………………………….. 55 
6.2  Охорона праці………………………………………………………. 56 
Висновок…………………………………………………………….……. 70 
Список використаної літератури………………………………………... 71 
Додаток А   Відомість технічного проекту…………….……………….. 74 
Додаток Б    Перелік нормативних документів………………………... 76 
Додаток В    Розрахунки на ЕОМ                                      ………….....  
Додаток Г    Карти технологічного процесу……………………………. 
 
 
 
 
 
 
  
Арк  
 РС93.21042.001 ПЗ 
 4 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Вступ 
 
Вимірювання ємності малогабаритних конденсаторів, що випускаються в 
SMD-виконанні, - завдання доволі складне, але важливе і необхідне під час 
контролю якості електричних пристроїв. Конденсатори такого типорозміру широко 
застосовуються в радіоапаратурі, автомобільних пристроях, електронній цифровій 
техніці. 
Під час серійного випуску конденсаторів важливо вести контроль якості 
їхніх електричних параметрів. Проводити вимірювання звичайним LCR-
вимірювачем досить незручно через малі розміри SMD-конденсаторів, а випуском 
спеціальних SMD-вимірювачів займається не так багато компаній. 
З урахуванням широкого застосування SMD-компонентів і триваючої 
мініатюризації електронної компонентної бази виникає актуальне завдання - 
створення нового, зручного у використанні, виконаного у вигляді пінцета, якісного 
вимірювального засобу, який володіє великою точністю вимірювання і широким 
діапазоном вимірюваних значень. 
Виробництвом SMD-вимірювачів займаються переважно закордонні фірми, 
такі як CEM, Smart Tweezers, Mastech та інші. На жаль, російські фірми не 
випускають подібних пристроїв. 
Наразі серійно випускаються SMD-вимірювачі, які є 
багатофункціональними пристроями, призначеними для цілої низки 
вимірювальних завдань, оскільки їхні виробники намагаються охопити якомога 
більше потенційних споживачів. При цьому варто зазначити, що вимірювання 
характеристик SMD-компонентів - це спеціалізоване завдання, яке має свої 
особливості та яке важко вирішити при використанні стандартних засобів 
вимірювання. 
Метою дипломної роботи є розробка точного та зручного в експлуатації 
SMD-вимірювача, виконаного у вигляді пінцета, що дає змогу вимірювати малі 
ємності згідно з умовами технічного завдання.  
Арк  
 РС93.21042.001 ПЗ 5 
З м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
1 Обґрунтування необхідності проектування на основі критичного 
аналізу існуючих аналогів 
 
 
1.1 Огляд портативних вимірювачів SMD-компонентів 
Розмір SMD-компонентів варіюється в межах від 0,4 мм × 0,2 мм (типорозмір 
01005) до 7,3 мм × 4,3 мм (типорозмір EIA 7343-43), і перевіряти значення їхніх 
параметрів за допомогою звичайного мультиметра зі стандартними щупами не дуже 
зручно, адже розмір наконечників щупів часто можна порівняти з розмірами 
компонента, що тестується. Для цих цілей потрібен спеціальний засіб вимірювань, що 
забезпечує простоту виконання вимірювань характеристик SMD-елементів. 
Вирішити проблему зі складністю вимірювання можуть знімні щупи (для певних 
типорозмірів конденсаторів). Низка виробників SMD-вимірювачів до комплектації 
своїх виробів включають додаткові щупи, які призначені для вимірювання маленьких 
SMD-компонентів (кінці щупів виконані у вигляді голки). Деякі фірми оснащують 
свої вимірювачі спеціальним фіксатором, який дає змогу закріпити вимірювальний 
щуп на вимірюваному компоненті. У цьому розділі розглянуто спеціалізовані 
вимірювачі виробників CEM [1], Smart Tweezers [2] і Mastech [3]. Їхні технічні 
характеристики наведено в таблиці 1.1. 
У таблиці 2.1 наведено основні технічні характеристики типових засобів 
вимірювання ємності SMD-елементів електричних схем у різних цінових категоріях. 
Усі розглянуті прилади виконані у вигляді вимірювального пінцета. 
З таблиці 1.1 видно, що час роботи від одного комплекту батарей у таких 
вимірювачів не перевищує 60 годин у режимі вимірювань (у приладу SMD-100). 
Типовий діапазон вимірюваних ємностей становить від 1 пФ до десятків мФ. SMD-
вимірювач ST5 відрізняється від інших вимірювачів тим, що він здатний вимірювати, 
зокрема, дуже малі ємності. Серед розглянутих приладів найширший діапазон 
становить від 0,001 пФ до 10 мФ. Стандартом для даних засобів вимірювання є режим 
автовідключення (дає змогу зменшити енергоспоживання) та автоматичний вибір 
межі вимірювань. 
Арк  
 РС93.21042.001 ПЗ 
З 
6 
м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
У таблиці 2.2 наведено відомості про метрологічні характеристики 
 
Таблиця 1.1 - Основні технічні характеристики SMD-вимірювачів 
Параметри SMD-100 [3] ST5 [4] MS-8910G [5] 
Межі 
1 пФ - 60 мФ 0,001 пФ - 10 мФ 1 пФ - 30 мФ 
вимірювання 
Автовідключення >10 хвилин > 30 секунд > 10 хвилин 
Автоматичний 
 
вибір межі 
 
вимірювання 
Джерело Дві батареї по 3,7 В Li-pol Одна батарея на 
живлення 1,5 В, AG13/LR44 150 мА-год 3 В (CR2032) 
2,5 години при 
Час роботи від 
60 годин струмі - 
батареї 
<100 мА 
Робочі умови мінус 10 ÷ 50°C за 
0 ÷ 50°C за 0 ÷ 40°С за 
експлуатації відносної 
відносної вологості відносної вологості 
(температура і температури 
<90 % <80 % 
вологість) вологості <70 % 
184мм×37мм×23мм 140мм×25мм×30мм 170мм×31мм×17мм 
Розміри 
маса: 76 г маса: 53 г маса: 48,6 г 
 
Таблиця 1.2 - Похибка вимірювання при різних діапазонах і частотах 
 
SMD-100 [3] ST5 [4] MS-8910G [5] 
60 мФ; 10 мФ; 30 мФ; 
±10 % ±10 емр 2 % +8 емр (100 Гц) ±3 % +3 емр 
6 мФ; 1 мФ; 3 мФ; 
±10 % ±10 емр 0,5 % +5 емр (100 Гц) ±3 % +3 емр 
600 мкФ; 100 мкФ; 300 мкФ; 
±3 % ±5 емр 0,3 % +3 емр (100 Гц) ±2,5% +3 емр 
Арк  
 РС93.21042.001 ПЗ 
 7 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Продовження таблиці 1.2 
60 мкФ; 10 мкФ; 30 мкФ; 
±3 % ±5 емр 0,2 % +3 емр (100 Гц) ±2,5 % +3 емр 
6 мкФ; 1 мкФ; 3 мкФ; 
±3 % ±5 емр 0,2 % +3 емр (100 Гц) ±2,5 % +3 емр 
600 нФ; 100 нФ; 300 нФ; 
±3 % ±5 емр 0,2 % +3 емр (100 Гц) ±2,5 % +3 емр 
60 нФ; 10 нФ; 30 нФ; 
±5 % ±7 емр 0,2 % + 3 емр (1 кГц) ±2,5 % +3 емр 
6 нФ; 1 нФ; 3 нФ; 
±5 % ±20 емр 0,5 % +3 емр (10 кГц) ±2,5 % +3 емр 
- 100 пФ; - 
0,5 % +10 емр (1 кГц) 
- 10 пФ; - 
1 % +50 емр (10 кГц) 
 
Вимірювальні прилади SMD-100, ST5 і MS8910G призначені для вимірювання 
ємностей, межі яких зазначені в таблиці 1.2. Межі можливої похибки залежать від 
діапазону вимірюваних значень. Розглянуті SMD- вимірювачі також дають змогу 
вимірювати активний опір, перевірити цілісність ланцюга та тестувати діоди на 
працездатність. Вимірювачі виконані в компактному корпусі у вигляді пінцета, що 
значно спрощує роботу при тестуванні SMD-компонентів. Вибір вимірюваного 
параметра здійснюється після натискання певної кнопки на вимірювачі або в 
автоматичному режимі, коли прилад сам визначає, що в даний момент необхідно 
виміряти (ємність, опір) або необхідно перевірити діод чи цілісність ділянки ланцюга. 
Межа вимірювання вибирається в автоматичному режимі, що спрощує процес 
вимірювання, якщо номінал SMD-компонента невідомий. 
У зв'язку з малими розмірами SMD-компонентів щупи у розглянутих приладів 
виконані у вигляді пінцета для зручності вимірювання: користувачеві зручно тримати 
прилад в одній руці. Щупи SMD-вимірювача MS8910G виконані знімними і дають 
змогу провести їхню оперативну заміну за потреби: через малі розміри SMD-
елементів за надмірного зусилля, докладеного до пінцета, його чутливі елементи 
можуть пошкодитися. Знімні щупи також дають змогу здійснити зручну заміну в разі, 
Арк  
 РС93.21042.001 ПЗ 8 
З м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
якщо вимірюваний компонент має надто малі габарити і стандартними щупами його 
ємність вимірювати незручно. Живлення MS8910G здійснюється від однієї батареї 
CR2032 з напругою 3 В. Цей виробник не вказав час роботи від одного заряду батареї, 
що не дає змоги оцінити ресурс роботи пристрою від елемента живлення. Живлення 
приладу SMD-100 здійснюється за допомогою двох батарей AG13 або LR44 з 
напругою 1,5 В, пристрій здатний пропрацювати в режимі вимірювання до 60 годин. 
SMD-вимірювач ST5 здатний вимірювати ємність, опір, тангенс кута 
діелектричних втрат, добротність, повний опір та індуктивність. Цей SMD- вимірювач 
також виконаний у вигляді пінцета зі знімними щупами. Щупи всіх розглянутих SMD-
вимірювачів покриті позолотою для збільшення точності вимірювання. 
Розглянуті прилади не задовольняють усім вимогам технічного завдання. У 
жодного з представлених засобів вимірювань немає функції збереження результату 
вимірювання, а також не передбачена можливість передачі результатів на 
персональний комп'ютер. У вимірювачів SMD-100 і MS-8910G занадто велика межа 
можливої похибки вимірювання (межі та похибки наведено в таблиці 1.2). 
Прилад ST5 також не відповідає ТЗ у зв'язку з невідповідним діапазоном 
значень вимірюваної величини. Таким чином, розроблюваний пристрій матиме певні 
конкурентні переваги серед інших вимірювачів ємностей SMD- компонентів. 
 
 
1.2 Методи вимірювання електричних ємностей та інших характеристик 
конденсаторів 
Метод вольтметра-амперметра 
Метод вольтметра-амперметра використовується для вимірювання ємності 
конденсатора в широкому діапазоні значень від 10 нФ до одиниць Ф [4]. 
На рисунку 1.1 зображено схему, що пояснює цей метод вимірювання ємності 
конденсатора. 
 
 
 
Арк  
 РС93.21042.001 ПЗ 9 
З м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Рисунок 1.1 - Схеми вимірювання ємності конденсатора Схему  вимірювань  
може  бути  організовано  у  двох  варіантах. 
Вимірюваний конденсатор включається в ланцюг змінного струму. Суть 
вимірювальної схеми полягає в одночасному вимірюванні сили струму, що протікає в 
ланцюзі конденсатора, і напруги між його обкладками. Залежно від того, яке значення 
ємнісного опору конденсатора потрібно виміряти, слід вибрати ту схему вимірювань, 
яка забезпечить найменший вплив внутрішнього опору вольтметра на результат 
вимірювання. Для вимірювання малої ємності необхідно використовувати першу 
схему, а для конденсаторів великої ємності використовують другу схему . Схеми 
живляться від генератора змінного струму з низькою частотою від 50 Гц до 1000 Гц, 
тому виявляється можливим знехтувати активними втратами в конденсаторах, а 
також впливом реактивних параметрів вимірювальних приладів і паразитними 
зв'язками [4]. 
Якщо знехтувати впливом опору витоку конденсатора, то сила струму в 
ланцюзі конденсатора описується формулою: 
 
 I U
= =U 2π fCx .                                                  (1.1) 
Rc
 
де RC - ємнісний опір вимірюваного конденсатора, СX - ємність вимірюваного 
конденсатора, U - прикладена напруга для заряду конденсатора, I - сила струму, f - 
частота джерела живлення. 
Арк  
 РС93.21042.001 ПЗ 
 10 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Звідси можна виразити вимірювану ємність: 
C I
x = .                                                  (1.2) 
U 2π f
 
Зазначається, що під час вимірювання методом вольтметра- амперметра 
ємності, меншої за 10 нФ, з використанням готових засобів вимірювань, на 
результат вимірювання впливатиме паразитна ємність (дроти, з'єднання, контакт), 
що призведе до зростання похибки результатів. "Похибки вимірювання параметрів 
елементів кіл методом амперметра - вольтметра на низьких частотах становлять    
0,5 ÷ 10 %. Похибки вимірювання зростають зі збільшенням частоти" [9]. Малі 
розміри SMD-вимірювачів і вимоги щодо масогабаритних параметрів 
проєктованого пристрою не дають змоги використовувати готові засоби 
вимірювання для сили струму та напруги у складі вимірювача. Сучасна 
компонентна база дає змогу реалізувати функції амперметра і вольтметра та 
побудувати вимірювач на основі  готових  мікросхем,  що  забезпечують  високу  
точність  аналого-цифрового перетворення і відрізняються малим (у разі 
амперметра) або істотним (у разі вольтметра) внутрішнім опором. Точність 
одержуваних за допомогою методу результатів залежатиме від параметрів обраної 
компонентної бази. 
Розглянутий метод частково підходить для вирішення поставленого 
завдання. Потрібних метрологічних характеристик можна домогтися 
використанням точних електронних компонентів. 
 
1.3 Мостовий метод вимірювання ємності 
Для вимірювання ємності зазвичай використовують два види мостових 
схем: мостову схему вимірювання з послідовною і паралельною схемою заміщення 
[5]. Мостовий метод за своєю суттю є методом порівняння з мірою (зразковими 
ємностями та опорами). У літературі зазначається, що метод є точним і порівняно 
повільним [5]. Мостова схема вимірювання з послідовною схемою заміщення 
призначена для вимірювання малих ємностей з малими тангенсами кута 
Арк  
 РС93.21042.001 ПЗ 
 11 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
діелектричних втрат tg δ ≤ 0,01. Якщо необхідно виміряти ємність із більшим 
тангенсом (tg δ > 0,01), то використовують мостовий метод вимірювання з 
паралельною схемою заміщення [4]. На рисунку 3.2 представлено мостові методи 
вимірювання з послідовною та паралельною схемою заміщення. Живлення 
мостових схем зазвичай відбувається змінним струмом із частотою 100 Гц або 
1000 Гц [10]. 
 
 
 
Рисунок 1.2 - Мостові схеми для вимірювання параметрів конденсаторів: а) 
за послідовної схеми заміщення; б) за паралельної схеми заміщення 
 
У разі, якщо мости з послідовною і паралельною схемою заміщення 
врівноважені, виконуються такі умови [10]: 
 
R R3 ⋅R
x =
2                                                  (1.3) 
R4
 
C C3 ⋅R
x =
4                                                  (1.4) 
R2
 
де R2, R4 - компоненти в плечах мостової схеми. 
Арк  
 РС93.21042.001 ПЗ 
З 
12 
м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
При послідовній схемі заміщення тангенс кута втрат досліджуваного 
конденсатора обчислюється за формулою [8] 
 
tgδ = ωC3R3                                                     (1.5) 
 
де ω - кутова частота мережі, що дорівнює 2ϕ рад/с за частоти мережі f = 50 Гц 
Тангенс кута втрат за паралельної схеми заміщення досліджуваного 
конденсатора визначається за формулою [9] 
 
 
 
де Cx - вимірювана ємність, Rx - активний опір вимірюваного конденсатора 
за паралельною схемою заміщення, R3 і С3 - зразкові компоненти в плечах мостової 
схеми. 
Мостовий метод дає змогу вимірювати ємність у межах від 10 пФ до кількох 
десятків мкФ [4]. У різних джерелах інформації зазначено, що похибка отриманих 
за його допомогою результатів може перебувати в межах від 0,5 % до 10 % [4]. 
Мостовий метод вимірювання не підходить за діапазоном вимірювання і, можливо, 
не дає змоги досягти необхідної за технічним завданням точності. 
 
 
1.4 Використання перетворювача ємність - код 
Сучасним методом вимірювання ємності є її перетворення в часовий або 
частотний сигнал. У цьому розділі розглянуто інтегральний перетворювач ємність-
код фірми Analog Devices. Перетворювачі типу capacitance-to-digital converters 
(CDC) забезпечують високу точність вимірювання ємності, мають зручний 
цифровий інтерфейс і доволі малі розміри [6], водночас мають порівняно низьку 
ціну, як порівняти з цінами готових вимірювачів ємності. Перетворювач ємність-
Арк  
 РС93.21042.001 ПЗ 
З 
13 
м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
код виконано на основі сигма-дельта-модулятора. У CDC реалізуються кілька 
різних методів вимірювання ємності. 
"Прямий" метод [6] передбачає заряд конденсатора від джерела струму 
протягом певного часу і потім вимірювання напруги між обкладками конденсатора. 
Другий метод передбачає використання вимірюваної ємності як 
часозадавальної в RC-генераторі з подальшим вимірюванням постійної часу, 
частоти або періоду. Цей метод простий, але зазвичай не забезпечує високу 
точність [6]. 
Найпоширеніший метод вимірювання ємності конденсатора в CDC- 
пристроях полягає в застосуванні зарядового підсилювача, що перетворює 
співвідношення вимірюваної та опорної ємностей у сигнал напруги. На рисунку 3.3 
представлено структурну схему методу вимірювання ємності, заснованого на 
застосуванні зарядового підсилювача [7]. 
 
Рисунок 1.3 - Структурна схема методу вимірювання ємності, заснованого 
на застосуванні зарядового підсилювача 
 
У всіх розглянутих методах ємність спочатку перетворюється на напругу, 
яку потім перетворюють у цифровий код за допомогою аналого- цифрового 
перетворювача (АЦП). 
Арк  
 РС93.21042.001 ПЗ 
 14 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
CDC-перетворювач видає сигнал у цифровій формі, що робить його 
застосування загалом кращим, зокрема тому, що температурну компенсацію і 
калібрування легше виконати для пристрою з цифровим виходом, ніж з аналоговим [6]. 
За результатами розгляду різних методів вимірювання ємності можна 
зробити висновок, що найбільш придатними для цілей цієї роботи є методи 
вольтметра - амперметра і перетворення ємності в код. Згідно з наведеними в огляді 
відомостями, ці методи дають змогу досягти потрібної технічним завданням 
точності та порівняно структурно прості, що дасть змогу забезпечити їхню 
реалізацію в межах корпусу потрібних розмірів.  
Для забезпечення найкращих характеристик проєктованого пристрою 
доцільно розбити діапазон вимірюваних ємностей на піддіапазони, що 
представлені в таблиці 3.2. Для кожного піддіапазону зазначено, яким саме 
методом здійснюється вимірювання ємності в його межах. 
 
Таблиця 1.3 - Методи вимірювання для меж вимірювання 
 
Межі вимірювання Метод вимірювання 
1 пФ - 10 нФ Перетворювач ємність - код 
10 нФ - 1 мкФ Метод вольтметра - амперметра 
1 мкФ - 1 мФ Метод вольтметра - амперметра 
1 мФ - 22 мФ Метод вольтметра - амперметра 
  
 
 
 
  
Арк  
 РС93.21042.001 ПЗ 
 15 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
2 Обґрунтування технічного завдання 
 
Вимірювана величина - електрична ємність. 
Діапазон значень вимірюваної величини: електрична ємність - від 1 пФ до 
22 мФ. 
Межі допустимої наведеної похибки в каналі вимірювання ємності: на 
діапазоні 1 пФ - 10 нФ - не більше 1 %; на 
діапазоні 10 нФ - 1 мкФ - не більше 1 %; на діапазоні 1 мкФ - 1 мФ - не 
більше 1 %; на діапазоні 1 мФ - 22 мФ - не більше 1 %. 
SMD-вимірювач має бути виконаний у вигляді пінцета з габаритними 
розмірами не більше 170 мм × 25 мм × 30 мм. Контактні майданчики пінцета 
повинні забезпечувати надійний контакт із SMD- компонентами з типорозмірами 
від 01005 до EIA 7343-43 [1]. 
Результати вимірювання мають відображатися на LCD дисплеї з числом 
десяткових розрядів, не меншим за чотири. 
Вимірювання ємності SMD-конденсатора необхідно проводити на частоті 
50 Гц. 
Вимірювач повинен мати можливість зберігати результати вимірювання у 
вбудовану пам'ять, а також передавати результати вимірювань у цифровому 
вигляді на персональний комп'ютер по інтерфейсу USB з підключенням до 
пристрою через роз'єм micro-USB. 
Кількість збережених результатів вимірювання має бути не менше 1000 
записів. Розмір вбудованої пам'яті вимірювача - на розсуд розробника, але не 
менше 256 кб. 
Час, що витрачається на один вимір, має становити не більше 0,5 с. Вибір 
діапазону вимірювання ємності здійснюється автоматично або в ручному режимі. 
Вимірювач має живитися від елемента живлення напругою не менше 3 В. 
Діапазон робочих температур: 0÷40°C 
Вологість: до 80 % 
Атмосферний тиск: від 730 до 795 мм. рт. ст.  
Арк  
 РС93.21042.001 ПЗ 
З 
16 
м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
3 Розробка структурної та електричної принципової схеми 
 
 
3.1 Розробка структурної схеми 
Цей розділ містить опис структурної схеми та основних вузлів 
розроблюваного вимірювального пристрою для вимірювання ємності SMD- 
конденсаторів. Представлена структурна схема відображає реалізацію таких 
методів для вимірювання ємності, як використання CDC (перетворення ємність - 
код) і метод амперметра-вольтметра. Структурну схему розроблюваного 
вимірювального пристрою зображено на рисунку 3.1.  
 
 
Рисунок 3.1 - Структурна схема розроблюваного пристрою 
 
Ця структурна схема містить кілька вузлів і компонентів розроблюваного 
вимірювального пристрою. Далі буде представлено опис вузлів і компонентів, а 
також зв'язків між ними. 
Живлення розроблюваного пристрою здійснюється від однієї батареї 
типорозміру 1/2 АА. Ємність такого елемента живлення становить 1200 мА∙год 
[12]. Вихідний струм батареї досягає 40 мА, також елемент живлення може 
Арк  
 РС93.21042.001 ПЗ 
 17 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
короткочасно видавати струм до 80 мА протягом 1 секунди (часті ситуації, коли від 
батареї потрібно буде видати струм такої сили, призводитимуть до швидкої 
розрядки батареї). Номінальна напруга батареї становить 3,6 В. Пройшовши через 
стабілізатори №1 і №2, напруга стабілізується до необхідних для живлення інших 
пристроїв схеми рівнів. 
Стабілізатор №1 з вихідною напругою 3,3 В забезпечує роботу 
мікроконтролера (МК), рідкокристалічного дисплея (РК), аналого-цифрового 
перетворювача (АЦП), незалежної пам'яті, перетворювача ємність - код, 
перетворювача струм - напруга, джерела опорної напруги №1 (ДНН №1), джерела 
опорної напруги №2 (ДНН №2). Стабілізатор №2 видає напругу 3 В і забезпечує 
роботу цифроаналогового перетворювача (ЦАП) та інструментального 
підсилювача (ІП) з програмованим коефіцієнтом посилення (КУ). Стабілізатор №3 
забезпечує роботу двох реле. 
У розроблюваному пристрої використовуються два джерела опорної 
напруги. ІОН №1 слугує для точного встановлення напруги на АЦП. ІОН №2 
призначений для ЦАП і перетворювача сили струму в напругу. 
Перетворювач ємність - код використовується для вимірювання малих 
ємностей. Пристрій здійснює перетворення виміряної ємності в цифровий код і 
передає результати на МК. 
МК обробляє всю прийняту інформацію і керує зовнішніми пристроями. 
Також МК здійснює керування відображенням на РК-дисплеї необхідної 
користувачеві інформації. За допомогою спеціальної мікросхеми до МК приєднано 
роз'єм USB. Для відображення результату вимірювання використовується РК-
дисплей. 
Як джерело струму слугує струмовий ЦАП, який дає змогу заряджати 
вимірюваний конденсатор постійним або змінним струмом. Щойно починає 
заряджатися конденсатор, на МК починається відлік часу. Після того як 
конденсатор зарядився до необхідного рівня, його необхідно розрядити. У разі 
подачі на конденсатор змінного струму потрібної частоти здійснюється 
безперервне вимірювання змінної напруги, що виникає на обкладках конденсатора. 
Арк  
 РС93.21042.001 ПЗ 
 18 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Перетворювач сила струму - напруга необхідний для точного вимірювання 
сили струму, що пропускається в ланцюзі конденсатора. Величина напруги на 
виході перетворювача пропорційна силі струму на його вході. Перетворена напруга 
буде занадто малою для подачі сигналу на АЦП безпосередньо, тому додатково 
використовується інструментальний підсилювач з програмованим КУ, який 
посилить напругу до потрібного рівня. Далі посилений сигнал надходить на вхід 
АЦП, який починає порівнювати вхідний сигнал і напругу з ІОН. Потім отриманий 
цифровий код надходить на МК для подальшої обробки. Вибір компонентів і його 
обґрунтування 
 
 
3.2 Розробка схеми електричної принципової  
У цьому розділі здійснено вибір і порівняння серійних електронних 
компонентів, необхідних для реалізації основних вузлів пристрою згідно зі 
структурною схемою, представленою в розділі 4. Згідно зі структурною схемою 
було розроблено електричну принципову схему пристрою, представлену в додатку. 
Джерело живлення 
Необхідно вибрати компактне джерело живлення з певною напругою на 
виході і достатньою силою струму, що видається, і великою ємністю для 
збільшення терміну роботи приладу від одного комплекту батарей. Джерелом 
живлення обрано одну батарею фірми VARTA [8] з типорозміром 1/2 АА, 
номінальна напруга однієї батареї становить 3,6 В, ємність одного елемента 
живлення - 1200 мА-год, нормативна видавана сила струму - 40 мА. Ця батарея 
задовольняє всім вимогам, що висуваються до живлення розроблюваного 
пристрою. 
Мікроконтролер 
Мікроконтролер (МК) обирають із таких міркувань: мають забезпечуватися 
мале енергоспоживання, невеликі габарити (щоб помістився в корпус пристрою), 
достатня кількість портів введення-виведення (щонайменше 3 порти). Ці вимоги не 
є скільки-небудь специфічними, тому знайти подібний мікроконтролер можна 
Арк  
 РС93.21042.001 ПЗ 
 19 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
серед продукції будь-якої фірми, що виготовляє мікроконтролерну техніку. 
Виберемо МК серед виробів фірми Silicon Labs, оскільки автору роботи відома 
архітектура цих мікроконтролерів, що скорочує час, який витрачається на розробку 
проектної документації. 
У таблиці 3.1 представлено основні характеристики МК фірми Silicon Labs. 
Таблиця 3.1 - Основні характеристики МК 
Характеристики С8051F90 [13] С8051F99 [14] С8051F97 [15] 
Габарити 4 мм х 4 мм 
Споживання струму в режимі 
0,01 мкА 0,23 мкА 0,28 мкА 
енергозбереження 
Споживання струму в 
77 мкА 95 мкА 
основному режимі роботи 
Робоча напруга 0,9 В - 3,6 В 0,9 В - 3,6 В 1,8 В - 3,6 В 
Кількість ліній 
16 16 48 
введення/виведення 
Вбудований АЦП 
Розрядність вбудованого АЦП 12 - біт 12 - біт 10 - біт 
Швидкодія вбудованого АЦП 75 кспс 75 кспс 300 ksps 
Похибка зміщення вбудованого 
< ± 1 LSB < ± 0,1 LSB < ± 1 LSB 
АЦП 
Похибка на у всьому діапазоні 
1 LSB ± 8% ± 1 LSB 
вбудованого АЦП 
Інтегральна нелінійність (INL) 
± 1 LSB < ± 0,2 LSB < ± 0,5 LSB 
вбудованого АЦП 
Диференціальна нелінійність 
± 0,8 LSB < ± 0,2 LSB < ± 0,5 LSB 
(DNL) вбудованого АЦП 
Кількість ліній 
16 16 48 
введення/виведення 
За даними таблиці 3.1 МК серій С8051F90 і С8051F99 споживають 
порівняно малий кількість енергії, меншу, ніж МК серії С8051F97. За кількістю 
Арк  
 РС93.21042.001 ПЗ 20 
З м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
виводів більше підходить МК серії С8051F97. Габарити розміри у всіх трьох МК 
однакові і визначаються типорозміром їхніх корпусів. Про вбудований АЦП можна 
зазначити, що він не відповідає необхідним вимогам: швидкодія надто мала для 
контролю заряду-розряду невеликих ємностей, у пристрою також невелика 
розрядність. У зв'язку з цим як використовуваний АЦП буде обрано окремий 
компонент. Представлений аналіз дає змогу зробити висновок, що з представлених 
виробів мікроконтролер С8051F97 підходить більше під поставлені завдання. 
Кварцовий резонатор 
Тактувати МК бажано з використанням зовнішнього кварцового резонатора, 
оскільки вбудований RC-генератор тактової частоти є недостатньо точним: його 
похибка не перевищує ±2 % від заданої частоти в робочому режимі. У режимі 
зниженого енергоспоживання похибка значення частоти збільшується до ±20 %. У 
таблиці 3.2 наведено основні технічні характеристики кварцових резонаторів, які 
можна використовувати як джерело частоти для проєктованого пристрою  
Таблиця 3.2 - Основні характеристики кварцового резонатора 
25,000 МГц 
Технічні 25,000 МГц імп. 25,000 МГц L1гар. HC- 
характеристики HC-49U [16] S1гар.HC-49U [17] 49U(6ДС) 
[17]. 
Відносна похибка 
відтворення 30 ppm 15 ppm 15 ppm 
частоти 
Температурний 
30 ppm/ °C 
коефіцієнт 
Робоча 
-20 °C - 70 °C -40 °C - 70 °C -60 °C - 85 °C 
температура 
Габарити 5,3 мм 11,5 мм 13,5 мм 13,5 мм 
За даними таблиці 3.2 можна зробити такі висновки: габарити у всіх 
кварцових резонаторів однакові, кварцові резонатори L1гар. HC-49U (6ДС) і 
Арк  
 РС93.21042.001 ПЗ 
 21 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
S1гар.HC-49U мають невеликий температурний коефіцієнт відходу частоти, 
діапазон робочих температур у L1гар. HC-49U (6ДС) більший, ніж у двох інших 
порівнюваних резонаторів. За представленими вище висновками було обрано 
кварцовий резонатор L1гар. HC-49U (6ДС). 
Також використовується ще один кварцовий резонатор із тактовою 
частотою 32,768 кГц для зменшення енергоспоживання. Кварц із частотою 32,768 
кГц вмикається, коли пристрій тактування на основі кварцу з частотою 25 МГц 
переходить у режим очікування. 
Рідкокристалічний дисплей 
РК-дисплей необхідний для відображення результатів вимірювання. 
Особливих вимог за технічним завданням до дисплея не висувається, тому під час 
вибору враховуватимемо енергоспоживання і малі габарити РК- дисплея. Було 
обрано дисплей фірми Winstar модель FDCC0801A [9]. Габарити дисплея (з 
місцем для кріплення) становлять 51,2 мм 20,7 мм,  енергоспоживання становить 
170 мкА (без підсвічування), напруга живлення  від 3 В до 5 В. Споживання 
підсвічування становить 50 мА, тому для3 з більшення часу роботи від однієї батареї 
було прийнято рішення відмовитися від підсвічування дисплея. 
Стабілізатори напруги 
Для роботи приладу необхідні три стабілізатори напруги (з вихідною 
напругою 3 В, 3,3 В, 5 В). Перший стабілізатор, що знижує напругу з 3,6 В до 3,3 
В, повинен забезпечувати роботу МК, РК-дисплея, АЦП, енергонезалежної пам'яті, 
CDC, перетворювача струм - напруга, ІОН. 
№1, підсилювач, ключ. Особливих технічних вимог до стабілізатора в ТЗ не 
вказано. Необхідно вибрати стабілізатор із вихідним струмом не менше ніж 10 
мА (сумарне споживання пристроїв, що живляться) і низьким 
енергоспоживанням. Для такої мети підійде стабілізатор фірми Analog Devices 
версії ADP162AUJZ-3.3-R7 [10]. 
Споживаний струм у робочому режимі становить 11 мкА, вихідний 
Струм до 30 мА. Споживаний струм у режимі енергозбереження становить 
50 нА. Розглянутий стабілізатор підходить для поставлених завдань. 
Арк  
 РС93.21042.001 ПЗ 22 
З м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Другий стабілізатор також є понижувальним з 3,6 В до 3 В і забезпечує 
роботу ІОН №2, а також необхідний для роботи перетворювача струм - напруга і 
АЦП. Для таких цілей підійде стабілізатор фірми Analog Devices версії 
ADP162AUJZ-3.0-R7 [10]. Стабілізатор напруги 
№2 має ідентичні технічні характеристики зі стабілізатором №1, за 
представленими вище технічними характеристиками можна сказати, що 
стабілізатор версії ADP162AUJZ-3.0-R7 підходить для поставлених завдань. 
Третій стабілізатор є підвищувальним з 3,6 В до 5 В. Цей стабілізатор 
повинен забезпечувати роботу двох реле, тобто видавати силу струму не менше 
20мА і мати режим енергозбереження. Стабілізатор фірми Maxim модель MAX619 
[20] відповідає всім пропонованим вимогам. Вихідна сила видаваного ним струму 
становить 50 мА. Споживання струму в  режимі роботи становить 170 мкА. 
Споживання струму в режимі енергозбереження становить 1 мкА. Вхідна напруга 
становить від 2 В до 3,6 В. 
З наведених вище технічних характеристик видно, що обрані стабілізатори 
підходять для поставлених завдань. 
Перетворювач ємність - код (CDC) 
Одним з основних елементів розроблюваного вимірювача є перетворювач 
ємності в код. У таблиці 3.3 наведено порівняння чотирьох одноканальних 
перетворювачів ємність - код фірми Analog Devices, що дають змогу здійснити 
вимірювання малих ємностей із частини діапазонів, установлених технічним 
завданням. 
На основі даних таблиці 5.3 можна зробити такі висновки: найнижчим 
енергоспоживанням володіє перетворювач AD7151, найточнішим перетворювачем 
є AD7745. При цьому за величиною можливої похибки підходять усі 
перетворювачі, а за енергоспоживанням найефективнішим є перетворювач 
AD7151. Тому було обрано перетворювач AD7151. 
 
Таблиця 3.3 - Порівняння одноканальних перетворювачів ємність - код 
Арк  
 РС93.21042.001 ПЗ 
З 
23 
м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
AD7153 AD7151 AD7747 AD7745 
Параметри 
[21] [22] [23] [24] 
Сила споживаного 
100 мкА 70 мкА 700 мкА 700 мкА 
струм 
Живлення від 2,7 В до 3,6 В від 2,7 В до 5,25 В 
Діапазон вимірювання від 0,25 фФ від 1 фФ - 13 від 20 аФ - 17 від 4 аФ - 17 
ємності - 6,25 пФ пФ пФ пФ 
LSB 0,25 0,25 0,3 - 
Відхилення ємності 
при зміні < 5 фФ 5 фФ 0,4 фФ -1 аФ/°C 
температури 
Похибка 
- 50 фФ 32 аФ 32 аФ 
зміщення 
0,5 % 
Похибка посилення від ±20 % 0,11 % від ФВ 0,08 % від ФС 
FSR 
±0,05 % 
Інтегральна ±0,01 % від ±0,01 % від 
від 0,1% 
нелінійність FS FS 
FS 
Повна абсолютна 
±20 фФ - ±10 фФ ±4 фФ 
похибка 
Межі вимірювання обраного перетворювача становлять від 1 фФ до 13пФ 
[6]. Інтегральна нелінійність не перевищує зазвичай 0,1 %, похибка зсуву - 50 фФ, 
похибка посилення досягає ±20 % (до калібрування), відхилення ємності під час 
зміни температури не перевищує 5 фФ, диференціальна нелінійність не перевищує 
0,25 LSB. Після калібрування досягнута точність дає змогу забезпечити вимоги 
технічного завдання. 
 
 
Арк  
 РС93.21042.001 ПЗ 
 24 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Шина USB 
За технічним завданням SMD вимірювачу необхідний роз'єм USB для 
передачі збереженої інформації на ПК. Обраний МК не оснащений контролером 
шини USB, але зате оснащений UART, що дає змогу оснастити пристрій роз'ємом 
USB і здійснити передачу за допомогою перетворювача інтерфейсів UART-USB. 
Мікросхем перетворювачів UART - USB досить багато і суттєвої різниці між ними 
немає. За бажанням автора вибір припав на мікросхему фірми Silicon Labs 
CP2102/9 [11], обрана мікросхема оснащена режимом енергозбереження. 
Споживання струму в режимі експлуатації становить 26 мА. Сила струму в режимі 
енергозбереження становить 100 мкА. Живлення здійснюється безпосередньо 
зовнішнім джерелом, що під'єднується, в даному випадку по лінії VBUS з 
під'єднуваного роз'єму USB. 
Роз'єм для програматора 
Також МК необхідно оснастити роз'ємом для програматора. Програматор 
необхідний для того, щоб без заміни мікросхеми МК здійснити заміну програмного 
забезпечення. Живлення здійснюється від під'єднуваного програматора. 
Енергонезалежна пам'ять 
На вимогу ТЗ необхідно обладнати SMD-вимірювач модулем пам'яті. 
Найефективніше використовувати в переносних пристроях енергонезалежну 
пам'ять, щоб під час розряду або заміни елементів живлення не стерти збережені 
дані. Також енергонезалежну пам'ять можна використовувати для зберігання 
параметрів налаштувань вимірювача. Вимоги до модуля пам'яті здійснюються за 
такими параметрами як: об'єм пам'яті, габарити мікросхеми та енергоспоживання 
(бажано з перемиканням пам'яті в режим низького енергоспоживання). У таблиці 
3.4 порівнюються всі перераховані характеристики серійних пристроїв. Для 
порівняння було обрано 3 модулі пам'яті фірм Lapis, Cypress  і FUJITSU. 
 
 
 
 
Арк  
 РС93.21042.001 ПЗ 25 
З м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Таблиця 3.4 - Порівняння параметрів енергонезалежної пам'яті 
Характеристики MR45V032A[26] FM24W256 [27] MB85RC256 [28] 
3,9 мм х 4,9 мм х 3,8 мм х 4,8 мм х 3,9 мм х 5,05 мм 
Габарити 
1,37 мм 1,5 мм х 1,27 мм 
Сила потре- 
10 мА 400 мкА 100 мкА 
бляемого струму 
Напруга 
2,7 В - 3,6 В 2,7 В - 5,5 В 2,7 В - 3,6 В 
живлення 
Сила струму в 
режимі 400 мкА 15 мкА 5 мкА 
енергозбереження 
Обсяг пам'яті 256 кбайт 
З таблиці 3.3 можна виділити модуль пам'яті MB85RC256 фірми FUJITSU, 
він найбільш енергоефективний як у робочому, так і в енергозберігаючому 
режимах. Габарити у всіх порівнюваних модулів приблизно однакові, об'єм пам'яті 
у всіх трьох модулів дорівнює 256 кілобайт. З даних порівняльної таблиці випливає, 
що модуль MB85RC256 є найкращим із розглянутих компонентів. 
Джерела опорної напруги 
Для завдання високостабільної постійної напруги для АЦП необхідне 
джерело опорної напруги. Воно слугує зразковою напругою, з якою проводиться 
порівняння вхідної напруги АЦП. Різні ІОН необхідно порівнювати за такими 
параметрами, як: точність, температурна стабільність і енергоспоживання. 
У порівняльній таблиці 3.5 представлено 4 джерела опорної напруги фірми 
Analog Devices. 
 
 
 
 
 
Арк  
 РС93.21042.001 ПЗ 
 26 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Таблиця 3.5 - Порівняння параметрів ІОН 
 
Основні REF 193 ADR 363В ADR 3430 1583 Р. Н. Е. 
характеристики [29] [30] [31] [32] 
Температурний 
4 ppm/ C 9 ppm/ C 2,5 ppm/ C 18 ppm/ C 
коефіцієнт 
Межа відносної 
похибки вихідного ±0,3 % ±0,1 % ±0,1 % ±0,1 % 
напруги 
Діапазон вхідного 3,2 В - 5,5 
3,3 В 3,3 В - 15 В 5 B 
напруги В 
Споживання струму 45 мкА 150 мкА 100 мкА 70 мкА 
Сила струму в режимі 
15 мкА - - - 
енергозбереження 
Вихідне 
3 В 
напруга 
З таблиці 3.5 можна зробити такі висновки: в ІОН REF193 присутній режим 
зниженого енергоспоживання, в інших порівнюваних ІОН такого режиму немає. 
Температурний коефіцієнт відходу напруги перебуває на дуже хорошому рівні, 
величина граничної відносної похибки відхилення вихідної напруги від 
номінального значення через технологічний розкид трохи вища, ніж в інших 
мікросхем, які можна порівняти, що, втім, не дуже критично. За сукупністю 
характеристик найкращим виглядає вибір ІОН REF193. 
Джерело опорної напруги №2 повинне мати вихідну напругу в 3,3 В. Під 
поставлені вище вимоги підходить ІОН фірми Analog Devices моделі REF 193 [12]. 
У вибраного джерела опорної напруги ідентичні характеристики з ІОН №1 за 
винятком вихідної напруги. 
 
 
Арк  
 РС93.21042.001 ПЗ 
 27 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Аналогово-цифровий перетворювач 
АЦП є одним із важливих компонентів у розроблюваному пристрої. 
Необхідно вибрати АЦП з великою кількістю розрядів, малоспоживаючий, з малою 
похибкою від нелінійності. Швидкість роботи перетворювача має становити не 
менше 1 Msps. У таблиці 3.6 наведено для порівняння 4 двоканальних АЦП фірм 
Analog Devices і Maxim. 
Таблиця 3.6 - Порівняння основних характеристик АЦП 
Основні AD7705 MAX11105 AD7787 AD7732 
характеристики [33] [34] [35] [36] 
Розрядність 16 біт 12 біт 24 біт 24 біт 
±0,003 % ±0,003 % 
Інтегральна ±15ppm від 
від ± 1 LSB від 
нелінійність FSR 
FS FS 
Швидкість роботи 400 ksps 2 Msps 20 кспс 12 кспс 
Похибка зсуву - ± 3LSB ±3 мкВ ±10 мВ 
Середньоквадратичн е 
600 нВ - 1,1 мкВ 120 мкВ 
відхилення шуму 
Повна помилка на 
±10 мкВ - ±10 мкВ ±0,5% FS 
у всьому діапазоні 
Напруга 
2,7В-5,25В 2,2В-3,6В 2,5В-5,25В 5В-16,5В 
живлення 
Режим зниженого 
8 мкА 10 мкА 1 мкА 140 мкА 
енергоспоживання 
Споживання струму в 
1,3 мА 1,48 мА 160 мкА 15,9 мА 
робочому режимі 
 
З таблиці 3.6 можна зробити такі висновки: MAX11105 має необхідну 
швидкість перетворення, але меншу розрядність, ніж в інших порівнюваних АЦП. 
Оскільки в ТЗ як межа допустимої наведеної похибки вказано величину в 1%, то 
Арк  
 РС93.21042.001 ПЗ 28 
З м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
12 розрядів достатньо для її забезпечення. З наведених даних видно, що АЦП 
MAX11105 підходить для поставленого завдання, тому було обрано саме цей АЦП. 
 
Таблиця 3.7 - Порівняння основних характеристик серійних струмових 
ЦАПів 
Основні 
MAX5550 [37] DS4432 [38] AD5420 [39] 
характеристики 
Напруга 
2,7 В - 5,25 В 2,7 В - 5,5 В 10,8 В - 40 В 
живлення 
Вихідна сила 
до 30 мА до 200 мкА 0 мА - 24 мА 
струм 
Власне 
3 мА 150 мкА 4 мА 
споживання струму 
Режим 
1,2 мкА - - 
енергозбереження 
Температурний 
30 ppm/ C ± 130 ppm/ C ± 10 ppm FSR/ C 
коефіцієнт 
 
 
Цифроаналоговий перетворювач 
Для заряду конденсатора необхідне джерело струму. Як джерело струму 
використовується ЦАП зі струмовим виходом. У таблиці 3.7 наведено основні 
характеристики 3 струмових ЦАП. Вихідний струм має становити щонайменше 
15 мА, щоб виконати вимогу ТЗ до часу вимірювань найбільших ємностей. Нижче 
наведено розрахунок необхідної сили струму: 
 I C ⋅Uref
=                                                         (3.1) 
t ⋅Kус
I=15 мА 
Арк  
 РС93.21042.001 ПЗ 
З 
29 
м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
де С - вимірювана ємність (22 мФ), Uref - напруга, до якої має зарядитися 
конденсатор (3 В), t - час заряду конденсатора (4,5 мс), Кус - коефіцієнт посилення 
(1000), I - сила струму, необхідна для заряду конденсатора. 
Вибирати ЦАП слід також за розрядністю, за наявністю енергозберігаючого 
режиму, низьким енергоспоживанням. 
З таблиці 3.7 можна зробити такі висновки: необхідну вихідну силу струму 
мають тільки MAX5550 і AD5420, але AD5420 не підходить за напругою живлення. 
За представленими характеристиками підходить ЦАП MAX5550. 
Перетворювач струм - напруга 
Перетворювач сили струму в напругу необхідний для точного завдання 
вихідної сили струму. Для стабільної роботи ВП необхідно, щоб вихідний струм ІП 
був не меншим, ніж вихідний струм ЦАП (вихідний струм ЦАП становить 30 мА). 
Тому основним параметром вибору є вихідний струм ВП. Бажаною є наявність 
режиму енергозбереження. 
На рисунку 3.2 зображено типову схему перетворювача сили струму в 
напругу. 
Рисунок 3.2 - Схема перетворювача сили струму в напругу 
 
У таблиці 3.8 подано порівняльні характеристики операційних 
підсилювачів, на основі яких такий перетворювач може бути побудовано. 
 
 
Арк  
 РС93.21042.001 ПЗ 30 
З м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Таблиця 3.8 - Порівняння характеристик підсилювачів 
Основні 
ADA4505-1 [40] ADA4850-1 [41] ADA4891-1 [42] 
характеристики 
Споживаний струм 15 мкА 2,8 мА 4,4 мА 
Режим 
- 0,15 мкА - 
енергозбереження 
Напруга 
1,8 В - 5 В 2,7 В - 6 В 2,7 В - 5,5 В 
живлення 
Похибка 
коефіцієнта - 0,2 % 0,05 % 
посилення 
Сила вихідного 
3,8 мА 105 мА 125 мА 
струм 
Коефіцієнт 
115 дБ 100 дБ 83 дБ 
посилення 
З таблиці 3.8 можна зробити такі висновки: необхідним значенням 
граничного вихідного струму володіють ADA4850-1 і ADA4891-1, але в ADA4850-
1 є режим енергозбереження, а в ADA4891-1 - найменша похибка коефіцієнта 
посилення. З переваг автора було обрано підсилювач ADA4850- 1. 
Розрахуємо опір R зразкового резистора для перетворювача сили струму в 
напругу. Для розрахунку необхідно знати максимальний струм для заряду 
конденсатора та опорну напругу АЦП. Максимальна сила струму становить 0,016 
А, а опорна напруга дорівнює 3 В. Отже,  
 
 R 3B
= =187.5  
0.016A
 
Опір резистора становить 187,5 Ом. Резистор обирають за стандартними 
рядами опорів, розрахований опір найближче підходить до номіналу 187 Ом із ряду 
Е96 [43]. 
Арк  
 РС93.21042.001 ПЗ 
З 
31 
м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Підсилювач із програмованим коефіцієнтом посилення 
Отримана напруга на обкладках конденсатора може виявитися надто малою 
для безпосередньої подачі на АЦП, тому доцільно використовувати підсилювач із 
програмованим коефіцієнтом посилення. Коефіцієнт підсилення має бути не 
меншим за 1000. Нижче подано розрахунок необхідного коефіцієнта підсилення 
 
Kус C ⋅Uref
= ,                                                              (3.2) 
t ⋅ I
 
Kус =916 
де Uref - напруга до якої має зарядитися конденсатор (3 В), С - вимірюваний 
конденсатор (22 мФ), I - сила струму, необхідна для заряду 
конденсатора (16 мА), t - час, за який заряджається конденсатор (4,5 мс). 
В таблиці 3.9 представлені порівняльні характеристики підсилювачів, що 
серійно виготовляються. 
Таблиця 3.9 - Порівняння основних характеристик підсилювачів 
Основні характеристики MAX9939 [44] AD8369 [45] PGA204 [46] 
Коефіцієнт посилення 1000 В/В 40 дБ 1000 В/В 
Споживаний струм 6,7 мА 52 мА 7,5 мА 
Режим енергозбереження 24 мкА 1 мА - 
Температурний коефіцієнт 17 ppm/ ̊C - 10 ppm/ ̊C 
Напруга живлення 2,9 В - 5,5 В 3 В - 5,5 В 4,5 В - 18 В 
Похибка коефіцієнта посилення 0,38 % ±0,05 дБ 0,1 % 
З таблиці 3.9 можна зробити такі висновки: підсилювач MAX9939 має 
найменший споживаний струм у робочому режимі та в режимі енергозбереження. 
Арк  
 РС93.21042.001 ПЗ 
 32 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Також має необхідний коефіцієнт посилення, необхідний для роботи приладу. 
Величина похибки в підсилювача MAX9939 виявилася найбільшою серед 
розглянутих пристроїв, але як показав розрахунок похибки (подано далі), така 
похибка дає змогу досягти необхідних метрологічних характеристик. 
Вибір реле 
Використання реле обґрунтовується тим фактом, що паразитна ємність реле 
набагато менша, ніж паразитна ємність інтегрально виконаного ключа. Ємність 
каналу й опір реле перебувають у паралельному включенні в еквівалентній схемі 
заміщення, що робить вплив цієї ємності незначним. У таблиці 3.10 представлено 2 
одноканальних реле фірм Pickering і NEC, порівняємо їх за величиною паразитної 
ємності, опором у закритому стані, напругою живлення і силою споживаного 
струму. 
 
Таблиця 3.10 - Порівняння основних характеристик реле 
103-1 ФОРМА A 
Основні характеристики PS7341B-1B [48] 
[47] 
Опір обмотки 500 Ом 50 Ом 
Паразитна ємність 0,1 пФ 50 пФ 
Напруга живлення 5 В 5 В 
Максимальний 
10 мА 100 мА 
споживаний струм 
Максимальний струм, 
100 мА 0,5 А 
що пропускається через реле 
Опір закритого 
200 Ом 400 Ом 
контакту 
 
З таблиці 3.10 можна зазначити, що найменшу паразитну ємність і 
найменший споживаний струм має реле 103-1 FORM A, тому дане реле вибрано 
для проектованого пристрою.Алгоритм роботи SMD - вимірювача  
Арк  
 РС93.21042.001 ПЗ 
З 
33 
м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
4 Розрахунок основних елементів системи 
 
 
4.1 Розробка алгоритму основної роботи МК 
Алгоритм основної роботи МК представлено в додатку Б. Нижче 
представлено опис алгоритму роботи МК. 
Під час запуску приладу відбувається ініціалізація портів введення - 
виведення, налаштування CrossBar, налаштування таймерів тощо. Після 
ініціалізації необхідно відкалібрувати нуль АЦП для компенсації систематичної 
похибки. Потім необхідно перевести всі елементи приладу в сплячий режим. Вихід 
зі сплячого режиму здійснюється після натискання будь-якої кнопки приладу 
(зовнішнє переривання мікроконтролера через порти введення-виведення). 
Процедура TEST, що викликається, перевіряє, чи є конденсатор у ланцюзі, чи ні. 
Якщо конденсатора немає протягом 30 секунд, то повертаємося до калібрування 
нуля АЦП, а потім здійснюємо перехід у сплячий режим. Якщо вимірюваний 
конденсатор є, то необхідно зупинити таймер і відправити на ЦАП команду 
зупинки. Потім необхідно розрядити конденсатор, надіславши на ключ команду 
для замикання конденсатора на землю, і перевірити, натиснута кнопка на лінії P 
5.1 чи ні. Якщо кнопку натиснуто, то вимірювання відбувається із застосуванням 
CDC, якщо ні, то відбувається визначення сили струму для струмового ЦАП і 
коефіцієнта посилення для програмованого підсилювача. Після того, як було 
задано значення сили струму і коефіцієнта посилення, необхідно перевести вихід 
ЦАП на землю за допомогою ключа. Потім слід відправити на ЦАП значення сили 
струму і ввімкнути навантаження ЦАП. Потім необхідно почекати паузу 30 мкс 
для встановлення сили струму на виході ЦАП. Наступною дією необхідно 
перевести ключ у стан, що відповідає режиму вимірювання, і запустити таймер. 
Далі відбувається очікування отримання 12 біт з АЦП. Щойно отримали 12 біт, 
відбувається зупинка таймера і виміряний час записується у змінну t. Також 
відбувається запис виміряної напруги у змінну U, ЦАП переводиться в сплячий 
режим і вимикається АЦП.  Потім необхідно розрядити конденсатор, надіславши 
Арк  
 РС93.21042.001 ПЗ 34 
З м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
на ключ команду для переведення конденсатора на землю. Після чого відбувається 
розрахунок ємності конденсатора за отриманими результатами вимірювань. 
Розраховане значення ємності необхідно перевести в кодову послідовність для 
виведення результату вимірювання на LCD дисплей. Потім необхідно передати 
кодову послідовність на LCD дисплей і повернутися на процедуру калібрування 
нуля АЦП. 
 
 
4.2 Розробка алгоритму роботи процедури "Калібрування нуля АЦП" 
Алгоритм роботи процедури "Калібрування нуля АЦП" представлено в 
додатку В. Нижче наведено опис алгоритму роботи процедури. 
Спочатку слід відправити на АЦП команду для вимірювання напруги на 
другому каналі перетворювача. Після чого виконується пауза на виконання 
аналого-цифрового перетворення. Далі результат вимірювання записується у 
змінну TEMP_ADC. Потім відбувається зсув нуля АЦП на значення змінної 
TEMP_ADC, що призводить до компенсації систематичної похибки. Вихід із 
процедури. 
 
 
4.3 Розробка алгоритму роботи процедури "TEST" 
Алгоритм роботи процедури "TEST" подано в додатку Г. Нижче подано 
опис алгоритму роботи процедури. 
Спочатку слід відправити ЦАП команду на вибір каналу А і почекати 300 
нс для передачі команди на ЦАП. Потім відправити на ЦАП команду для 
встановлення мінімальної сили струму і зачекати 300 нс для передавання команди 
на ЦАП. Перевести вихід ЦАП на землю за допомогою ключа для встановлення 
необхідної сили струму. Для вибору АЦП необхідно відправити команду "0" на 
лінію P 4.2 і відправити на АЦП команду на запуск перетворень. Потім необхідно 
почекати 30 мкс для встановлення сили  струму. Після чого необхідно перевести 
ключ у режим вимірювання і ввімкнути таймер. Вихід із  процедури. 
Арк  
 РС93.21042.001 ПЗ 35 
З м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
4.4 Розробка алгоритму роботи процедури "CDC" 
Алгоритм роботи процедури "CDC" подано в додатку Д. Нижче наведено 
опис алгоритму роботи процедури. 
Спочатку слід відправити на CDC команду на ввімкнення перетворювача і 
почекати 300 мкс, поки запуститься CDC. Потім необхідно подати на реле команду 
на комутацію. Далі необхідно відправити перетворювачу команду на заряд 
конденсатора і почекати, коли на лінії P5.0 з'явиться одиниця. Щойно з'явилася 
одиниця, слід відправити команду на вимкнення реле. Після чого необхідно 
відправити команду на перетворення виміряної ємності в цифровий код і почекати 
паузу 10 мс на перетворення. Потім відправити команду на CDC про передачу коду 
перетвореної ємності і почекати паузу 300 мкс на передачу коду на МК. Далі 
відправити команду на CDC про переведення перетворювача ємність - код у 
сплячий режим. Вихід із процедури. 
 
 
4.5 Розробка алгоритму роботи процедури "Визначення сили струму та 
коефіцієнта підсилення" 
Алгоритм роботи процедури "Визначення сили струму і коефіцієнта 
посилення" подано в додатку Е. Нижче подано опис алгоритму роботи процедури. 
Якщо процедура виконується вперше, то виставляється мінімальне 
значення струму (1 мА). Після відправлення команди на ЦАП необхідно почекати 
паузу не менше 300 нс на передачу команди. Перевести вихід ЦАП на землю за 
допомогою ключа для встановлення необхідної сили струму. Потім відправити 
команду ЦАП на увімкнення навантаження і почекати паузу 30 мкс на 
встановлення значення сили струму. Після чого необхідно передати  команду  
АЦП  на  ввімкнення  перетворення.  Далі  необхідно     перевести ключ у режим 
вимірювання, почекати паузу 3 мкс (10 % від мінімального часу заряду) і 
відправити команду ЦАП на вимкнення. Зачекати паузу не менше 400 нс на 
перетворення АЦП і потім знову зачекати паузу на здійснення передання 
результатів на МК. Надіслати на ключ команду для розряду конденсатора. 
Арк  
 РС93.21042.001 ПЗ 
З 
36 
м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Порівняти отриманий результат вимірювання. Якщо результат вимірювання 
менше 300 мВ, а сила струму не дорівнює 16 мА, то збільшити силу струму на 10 
мкА. Якщо сила струму дорівнює 16 мА, то збільшуємо коефіцієнт посилення на 
1. Якщо виміряна напруга більша за 300 мВ, то здійснюємо вихід із процедури. 
Розрахунок часу роботи від акумулятора 
У таблиці 4.1 представлено всі компоненти розроблюваного пристрою із 
зазначенням напруги живлення, показниками споживаного струму, показники 
струму в режимі енергоощадності, а також джерело напруги, що використовується 
(обраний стабілізатор або елемент живлення). 
 
Таблиця 4.1 - Огляд електричних параметрів використовуваних мікросхем 
Напр Режим Використовув 
Компоненти иклад Споживаний 
. струм енергозбереження ане джерело 
напруги 
МК 3,3 В 95 мкА 0,28 мкА Стаб. №1 
ЦАП 3 В 3 мА 1,2 мкА Стаб. №2 
АЦП 3,3 В 1.48 мА 10 мкА Стаб. №1 
Стаб. №1 3,6 В 11 мкА 0,05 мкА Батарея (3,6 
В) 
Стаб. №2 3,6 В 11 мкА 0,05 мкА Батарея (3,6 
В) 
Стаб №3 3,6 В 170 мкА 1 мкА Батарея (3,6 
В) 
ІОН №1 3,3 В 45 мкА 15 мкА Стаб. №1 
ІОН №2 3 В 45 мкА 15 мкА Стаб. №1 
CDC 3,3 В 80 мкА 5 мкА Стаб. №1 
LCD 3,3 В 170 мкА 170 мкА Стаб. №1 
Підсилювач з КУ 3 В 6,7 мА 24 мкА Стаб. №2 
ОУ 3,3 В 2,9 мА 0,15 мкА Стаб. №1 
Пам'ять 3,3 В 100 мкА 5 мкА Стаб. №1 
Реле №1 5 В 10 мА - Стаб №3 
Реле №2 5 В 10 мА - Стаб №3 
Ключ 3,3 В 4 мкА 4 мкА Стаб. №1 
Кварц 25 МГц 3,3 В 6 мА 2,5 мА МК 
Кварц 32,768кГц 3,3 В 95 мкА 90 мкА МК 
Арк  
 РС93.21042.001 ПЗ 
З 
37 
м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Використовуючи дані з таблиці 4.1, зробимо розрахунки часу роботи SMD-
вимірювача в режимі очікування, у режимі безперервного вимірювання із 
застосуванням CDC і в режимі безперервного вимірювання за методом   
вольтметра - амперметра. 
Розрахуємо ємність батареї у ватах: 1200 мА∙год ∙ 3,6 В = 4320 мВт∙год  
Зробимо розрахунок часу роботи в режимі очікування. Розрахуємо, скільки 
споживають енергії всі елементи розроблюваного приладу (за рядками таблиці 
4.1): 
3 В ∙ (1,2 мкА + 15 мкА + 24 мкА) + 0,6 В ∙ 40,2 мкА = 0,14472 мВт, 
3,3 В ∙ (0,28 мкА + 10 мкА + 15 мкА + 5 мкА + 170 мкА + 0,15 мкА + 
+ 5 мкА +4 мкА) + 0,3 В ∙ 209,43 мкА = 0,753948 мВт, 
3,3 В ∙ (2500 мкА + 90 мкА) = 8,545 мВт, 
3,6 В ∙ (11 мкА + 0,05 мкА + 1 мкА) = 0,04338 мВт, 
5 В ∙ 0 мкА = 0 мВт. 
Загальне споживання енергії приладу в режимі очікування становить 
0,14472 мВт + 0,753948 мВт + 8,545 мВт + 0,04338 мВт + 0 мВт = 9,487048 мВт. 
Час роботи від однієї батареї становитиме 4320 мВт∙год / 9,487,048мВт= 455 год. 
Отже, в режимі очікування прилад зможе пропрацювати 455 годин. Зробимо 
розрахунок часу безперервної роботи при використанні CDC (безперервне 
вимірювання). Розрахуємо, скільки споживає енергії кожен елемент 
розроблюваного приладу в такому разі (також за рядками таблиці 4.1): 
 
3 В ∙ (1,2 мкА + 15 мкА + 24 мкА) + 0,6 В ∙ 40,2 мкА = 0,14472 мВт, 
3,3 В ∙ (95 мкА + 10 мкА + 15 мкА + 80 мкА + 170 мкА + 0,15 мкА + 5 
мкА+ +4 мкА) + 0,3 В ∙ 379,15 мкА = 1,36494 мВт, 
3,3 В ∙ (2500 мкА + 95 мкА) = 8,545 мВт, 
3,6 В ∙ (11 мкА + 0,05 мкА + 170 мкА) = 0,65178 мВт, 
5 В ∙ (10000 мкА + 10000 мкА) + ((5 В ∙ 20000 мкА) / 69 %) = 101,449 мВт. 
 
Арк  
 РС93.21042.001 ПЗ 38 
З м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Загальне споживання енергії приладу в безперервному вимірюванні при 
використанні CDC:  
0,14472 мВт + 1,36494 мВт + 8,545 + 0,65178 мВт + 101,449 мВт = 112,15544мВт.  
Час роботи становитиме відповідно 4320 мВт∙год / 112,15544 мВт = 38,5 
год. Отже, у безперервному вимірюванні за допомогою методу CDC прилад зможе 
пропрацювати 38,5 годин. 
Зробимо розрахунок часу безперервної роботи при використанні методу 
вольтметра - амперметра (безперервне вимірювання). Розрахуємо, скільки 
споживає енергії кожен елемент розроблюваного приладу (за рядками таблиці 4.1): 
 
3 В ∙ (3000 мкА + 45 мкА + 6700 мкА) + 0,6 В ∙ 9745 мкА =35,082 мВт, 
3,3 В ∙ (95 мкА + 1480 мкА + 45 мкА + 5 мкА + 170 мкА + 2900 мкА + 5 
мкА +5 мкА +4 мкА) + 0,3 В ∙ 4704 мкА) = 16,9344 мВт, 
3,3 В ∙ (6000 мкА + 90 мкА) = 20,097 мВт, 
3,6 В ∙ (11 мкА + 11 мкА + 1 мкА) = 0,0828 мВт, 
5 В ∙ 0 мкА = 0 мВт. 
 
Загальне споживання енергії приладу в безперервному вимірюванні при 
використанні методу вольтметра - амперметра:  
 
35,082 мВт + 16,9344 мВт + 20,097 мВт + 0,0828 мВт + 0 мВт = 72,1962 мВт.  
 
Оскільки 4320 мВт∙год / 72,1962 мВт = 60 год, у безперервному 
вимірюванні за допомогою методу вольтметра - амперметра прилад зможе 
пропрацювати 60 годин. 
З наведених вище розрахунків можна зробити такі висновки: всі розглянуті 
в розділі 1 серійні прилади мають набагато менший час роботи. 
У таблиці 4.2 представлено час роботи приладу із зазначенням методу 
вимірювання, задіяного в SMD-вимірювачі: у режимі очікування, у режимі 
Арк  
 РС93.21042.001 ПЗ 
З 
39 
м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
безперервного вимірювання із застосуванням CDC, у режимі безперервного 
вимірювання за методом вольтметра - амперметра. 
Таблиця 4.2 - Час роботи приладу 
 CDC Вольтметр - амперметр Режим 
очікування 
Час роботи 38,5 ч. 60 ч. 455 ч. 
 
4.6 Розрахунок повної похибки 
У таблиці 4.3 подано значення адитивної та мультиплікативної похибок, а 
також температурні коефіцієнти обраних компонентів. 
 
Таблиця 4.3 -Значення основних похибок компонентів 
Вид похибки АЦП ОУ R ІОН CDC 
Адитивна 
±3 LSB ±0,38 % 0 0 ±20 % 
похибка (∆) 
Мультиплікативна 
±5 LSB АЦП ±0,05 % ±0,1 % 50 фФ 
похибка (γ) 
Температурний 
коефіцієнт - 17ppm/°C - 25ppm/°C 0,5 % 
адитивної 
похибки 
Температурний 
коефіцієнт - - 55ppm/°C - 5 фФ 
мультиплікативної 
похибки 
 
У таблиці 4.3 наведено значення похибок використовуваних компонентів. 
В АЦП температурний коефіцієнт враховується у складі мультиплікативної та 
адитивної похибок, тому окремо температурний коефіцієнт в АЦП не нормується. 
Підсилювач має режим калібрування, тому вважатимемо, що мультиплікативна 
похибка підсилювача дорівнює похибці АЦП, за допомогою якого здійснюється 
контроль результатів калібрування. Адитивна похибка перетворювача CDC 
вказана до калібрування. Калібрування проводять за допомогою зразкового 
Арк  
 РС93.21042.001 ПЗ 
З 
40 
м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
вимірювача ємності з похибкою вимірювання не менше 0,05%, також до цієї 
похибки додасться похибка конденсатора, який використовують для збільшення 
межі вимірювання під час застосування СDC (номінал додаткового конденсатора 
становить 10 нФ). Значення виміряної за допомогою CDC ємності визначається в 
такому разі з формули ємності послідовного з'єднання конденсаторів. 
 
К Сх ⋅С0
=                                                           (4.1) 
Сх +С0
 
Сх К ⋅С0
=                                                     (4.2) 
С0 − К
 
де K - значення ємності за показаннями CDC, C0 - зразкова ємність для 
збільшення межі, Cx - вимірювана ємність. 
Для збільшення точності як зразковий було обрано конденсатор із 
маленьким температурним коефіцієнтом ємності (ТКЄ) NP0, перед встановленням 
необхідно виміряти ємність конденсатора зразковим вимірювачем ємності з 
точністю не менше ніж 0,05% і закласти виміряну ємність конденсатора в пам'ять 
МК. Таким чином, похибка вимірювання за допомогою перетворювача ємність-
код становитиме близько 0,1 %. Для підвищення точності вимірювання за 
допомогою перетворювача CDC можна використовувати більш точні засоби 
вимірювання ємності, наприклад IET 1620-A з точністю вимірювання ємності 0,01 %. 
Також необхідно вказати, що обраний АЦП має 11 ефективних бітів на 
максимальній частоті виконання перетворень, максимальна сила струму дорівнює 
16 мА, максимальний коефіцієнт посилення становить 1000, вихідна напруга ІОН 
становить 3В. 
Розрахуємо похибку каналу вимірювання напруги на початку діапазону 
вимірювання та в його кінці. 
 
Арк  
 РС93.21042.001 ПЗ 
З 
41 
м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Nмк1+ ∆АЦП
n ⋅ (1+Uref + ∆Uref + ∆Кус
∆Uc1= (2 −1)(1+ γ АЦП)                          (4.3) 
(1+ γКус) ⋅Кус
 
 
∆Uc1= 6.71⋅10−6 В  
 
Nмк2 + ∆АЦП
n ⋅ (1+Uref + ∆Uref + ∆Кус
∆Uc2 = (2 −1)(1+ γ АЦП)
                         (4.4) 
(1+ γКус) ⋅Кус
 
∆Uc2 = 0,00298В  
 
де ������������1 - значення напруги на початку діапазону,  
����МК1 , ����МК2 - коди МК, 
���� - ефективне число біт АЦП, ����АЦП - мультиплікативна похибка АЦП, 
�������������������� - мультиплікативна похибка ІОН, ���������������� - значення напруги ІОН, 
����АЦП - адитивна похибка АЦП, ∆Кус - адитивна похибка ∆Кус, Кус - 
коефіцієнт посилення, γКус - мультиплікативна похибка Кус, �������������������� - адитивна 
похибка ІОН, де ������������2 - значення напруги наприкінці діапазону в кінці діапазону 
в кінці діапазону. 
Наведені вище формули дають змогу оцінити, на яке значення відхилиться 
результат вимірювання ємності від номінального значення, відповідно є 
можливість оцінити похибку розробленого пристрою. Програма розрахунків у 
пакеті Mathcad наведена в додатку. 
 
 γUмін ∆Uc1
= Uref ⋅100%                                                      (4.5) 
Кус
 
γUмін = 0,223%  
 
Арк  
 РС93.21042.001 ПЗ 
 42 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
γUмах ∆Uc2
= ( Uref −1) ⋅100%                                          (4.6) 
Кус
 
γUмах = 0,542%  
 
де γUхв - приведена похибка каналу вимірювання напруги на початку 
діапазону, γUмакс - приведена похибка каналу вимірювання напруги наприкінці 
діапазону. 
Похибка каналу вимірювання напруги в кінці діапазону становить 0,231 %. 
Вимірювання сили струму проводиться за тим самим каналом, що й 
вимірювання напруги, але з урахуванням похибки опору резистора зворотного 
зв'язку в перетворювачі сила струму - код. Розрахуємо похибку каналу 
вимірювання сили струму. 
 
γR = 0,05 % ∙ 100 % = 0.0005 
 
γI = γR + γUмакс = 0,548 %,                         (4.7) 
 
де γR - мультиплікативна похибка резистора, γI - мультиплікативна похибка 
каналу вимірювання сили струму. 
Таким чином, похибка каналу вимірювання сили струму становить 
0,236 %. 
Потім слід провести розрахунок похибки вимірювання часу. Розрахуємо 
час, необхідний для заряду конденсатора. Розрахунок для кожного діапазону 
наведено в додатку А. Як приклад візьмемо межу від 10 нФ і виберемо силу струму 
рівною 1 мА. 
 
Тзаряда Uref ⋅С
=                                                   (4.8) 
I
Арк  
 РС93.21042.001 ПЗ 
 43 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Тзаряда = 3 ⋅10−5  
 
де Тзаряда - час заряду до заданої напруги. 
Дізнавшись час, необхідний для заряду конденсатора, розрахуємо число 
тактів, що йому відповідає. За частоти кварцового резонатора 25 МГц з відносною 
похибкою частоти 15 ppm отримуємо 
 
N = F ∙ Тзаряда = 750,                        (4.9) 
 
де N - число тактів на секунду, F - частота кварцового резонатора. 
Визначивши число тактів, можна розрахувати відносну похибку каналу 
вимірювання часу: 
 
γ t ( 1
= + γK ) ⋅100 %                         (4.10) 
F ⋅Тзаряда
 
γt = 0,135 %, 
 
де γt - відносна похибка тривалості часу , γK - відносна похибка частоти 
кварцового резонатора. 
Похибка каналу вимірювання часу становить 0,135 %. 
Розрахувавши похибки каналу вимірювання напруги, каналу вимірювання 
сили струму і каналу вимірювання часу, можна розрахувати оціночну похибку 
вимірювання ємності, склавши всі отримані похибки 
 
γС = γUмакс + γI + γt = 1,225 %,                         (4.11) 
 
де γС - сума всіх відносних похибок. 
Арк  
 РС93.21042.001 ПЗ 
 44 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Отримана оцінка справедлива для найгіршого випадку. Оскільки похибки в 
різних каналах мають переважно випадковий характер стосовно одна одної, то 
розрахуємо підсумкову похибку також за реалістичною оцінкою: 
 γСреал =  γ  Uмакс 2  +  γ I 2  +  γ t 2                         (4.12) 
 
γСреал = 0,783 %. 
 
З цього випливає, що найгірша похибка вимірювання дорівнює 0,783%. Під 
час розрахунку похибки каналу вимірювання напруги та каналу вимірювання сили 
струму не було враховано, що ці похибки здебільшого компенсують одна одну, 
адже вимірювання, по суті, відбувається за одним каналом, відповідно, можна 
вважати, що похибка складатиметься насамперед із похибки вимірювання часу. 
Таким чином, отримуємо, що підсумкова похибка не перевищить 0,8%, що 
відповідає вимогам ТЗ. 
Також зробимо розрахунок зміни оціночної похибки при збільшенні 
температури на 10˚С. Розрахунки похибки від зміни температури наведено в 
додатку. 
Додавши в розрахунки температурні коефіцієнти для всіх обраних 
елементів, отримаємо такі значення похибок каналів напруги, сили струму та часу. 
 
γUмакс = 0,556 %, γI = 0,558 %, γt = 0,135 % 
 
γС = γUмакс + γI + γt = 1,249 % 
 
 γСреал =  γUмакс2 +  γ I 2 +  γ t2                         (4.13) 
γСреал =  0,799 % 
0,783 - 0,799 = 0,016 % 
Таким чином, у разі збільшення температури на 10˚С похибка 
змінюватиметься не більше, ніж на 0,02 %. 
Арк  
 РС93.21042.001 ПЗ 
 45 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
5 Технологічний розділ 
 
Покращити якість роботи електронних систем з одночасним підвищенням 
надійності, зменшенням маси, габаритних розмірів і використання енергії при 
мінімальних затратах можливо за рахунок використання методів і засобів 
мікроелектроніки і комплексної мініатюризації. 
Для мікроелектронної апаратури характерно збільшення кількості вузлів, 
виконаних на основі цифрових схем, котрі виготовлені засобами 
напівпровідникової або гібридної технології. 
Однією з особливостей проектування мікроелектронної апаратури 
являється розширення можливостей стандартизації схемних рішень. 
При функціонально-вузловому проектуванні гостро постає питання 
електричного, конструктивного і технологічного узгодження інтегральних схем і 
мікрозбірок, відмінних конструктивним виконанням, напругою живлення, рівнем 
вхідних та вихідних сигналів. 
Технологічність конструкції друкованих плат (ДП) – пристосованість 
конструкції ДП до обмеженої витрати трудових, матеріальних і енергетичних 
ресурсів на підготовку виробництва і промисловий випуск у заданій кількості по 
вищій категорії якості (виробнича технологічність) і при технологічному 
обслуговуванні і ремонті (експлуатаційна технологічність). Виробнича 
технологічність ДП визначається трудомісткістю виготовлення. Експлуатаційна 
технологічність ДП оцінюється контролездатністю і взаємозамінністю[25]. 
 
5.1 Обґрунтування вибору варіанта технологічного процесу 
Для друкованої плати вибирається наступна схема технологічного процесу 
складання і монтажу радіоелементів. 
Складання і монтаж вузлів конструкції з ручним встановленням 
радіоелементів при використанні методу індивідуальної пайки. 
1. Заготівельні операції: 
Арк  
 РС93.21042.001 ПЗ 46 
З м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
• підготовка ЕРЕ до монтажу; 
• складання друкованої плати. 
2.  Складання і монтаж вузлів; 
3.  Операції пайки монтажних з’єднань на ДП. 
4.  Контроль. 
Типові операції складання і монтажу апаратури на ДП мають визначену 
структуру[25]. 
Операції підготовки радіоелементів до складання: 
1.  Контроль радіоелементів по номіналам «придатний-непридатний»; 
2.  Рихтовка виводів; 
3.  Підрізка виводів; 
4.  Загинання виводів; 
5.  Вкладка радіоелементів в технологічні касети; 
6.  Лудження виводів радіоелементів; 
7.  Формування виводів радіоелементів. 
Операції складання ДП: 
1.  Встановлення на плату пустотілих заклепок-пістонів; 
2.  Встановлення на плату контактів; 
3.  Встановлення на плату перемичок; 
4.  Встановлення на плату штирів; 
5.  Встановлення на плату радіоелементів; 
6.  Підготовка виводів радіоелементів; 
7.  Доскладання плати; 
8.  Контроль правильності і якості встановлення радіоелементів. 
Операції пайки монтажних з’єднань на ДП: 
1.  Обезжирення плати; 
2.  Флюсування місць пайки; 
3.  Пайка з’єднань на платі; 
4.  Допайка з’єднань; 
Арк  
 РС93.21042.001 ПЗ 
 47 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
5.  Промивка плати; 
6.  Висушування плати. 
 
5.2 Загальні вимоги до монтажу 
Елементи при закріпленні їхніх виводів повинні бути по можливості 
розташовані так, щоб напис їхнього номіналу і маркірування були добре видні з 
однієї сторони та були зручні для читання. 
Проводи не повинні мати ушкоджень при монтажі (підпалів, надрізів і т.п.), 
що знижують їх механічну або електричну тривкість. 
Провідники перетином 0,35 мм і менше варто кріпити з виконанням повного 
обороту навколо контактного пелюстка, проводи перетином понад 0.35 мм - не 
менше обороту. 
Всі закріплені на пелюстках кінці монтажних проводів повинні бути щільно 
обжаті. 
При кріпленні проводів до контактних пелюстків необхідно ввести жилу в 
отвір пелюстка і загнути її по радіусі з утворенням гачка. 
 
5.3 Загальні вимоги до пайки 
На якість паяних з’єднань суттєво впливають не тільки технологічні умови 
проведення процесу пайки, але і правильний вибір матеріалів: флюсів, припоїв, 
очисних рідин. Флюси, утворюючи рідину і газоподібну зони, які оберігають 
поверхню металу і розплавленого припою від окислення, розчиняють і видаляють 
вже існуючі плівки оксидів і забруднень з поверхні, покращують змочування 
металу з припоєм. Вибір флюсу проводиться виходячи з потрібної хімічної 
активності, яка повинна бути найбільшою в інтервалі температур, який 
визначається температурами плавлення припою. Він повинен швидко і рівномірно 
розтікатися по зпаювальних матеріалах, добре проникати в зазори і видалятися з 
них, легко витиснюватися розплавленим припоєм, бути термічно стабільним, не 
виділяти шкідливих для здоров’я газів, не викликати корозію паяючих металів і 
припоїв[25]. 
Арк  
 РС93.21042.001 ПЗ 48 
З м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
В якості припоїв використовуються різні кольорові метали та їх сплави, які 
мають більш низьку температуру, ніж з’єднувані метали. Виходячи із температури 
плавлення припої поділяються на низько-, середньо- і високотемпературні. Для 
пайки монтажних з’єднань РЕА використовують переважно низько- і середньо 
температурні припої Тпл< 450 °C. Основними компонентами припоїв є олово і 
свинець, до яких для надання спеціальних якостей можуть добавлятися присадки 
сурьми, срібла, вісмута, кадмія. Так срібло і сурма підвищують, а вісмут і кадмій 
зменшують температуру плавлення і затвердіння припою. Вибір марки припою 
визначається призначенням і конструктивними особливостями виробів, типом 
основного металу і технологічного покриття, максимально допустимою 
температурою при пайці, а також технічних і технологічних вимог до паяних 
з’єднань. До технічних вимог відносяться: достатня механічна міцність і 
пластичність; задані теплопровідність і електричні характеристики; коефіцієнт 
термічного розширення (КТР) близький до КТР паяючого металу; корозійна 
стійкість як в процесі пайки, так і при експлуатації[25]. 
Технологічні вимоги до припою передбачають добру змочуваність 
з’єднуваним ним металів, високі капілярні якості, малий температурний інтервал 
кристалізації для виключення появи пор і тріщин в паяних з’єднаннях. Пайка 
монтажних з'єднань повинна забезпечуватися надійністю електричного контакту і 
необхідною механічною тривкістю[25]. 
Кількість флюсу, який наноситься на місце пайки, повинний бути 
мінімальним. Не припускається багате змочування флюсом місць пайки. Монтажні 
з'єднання варто лудити і паяти. Необхідно дотримуватися обережності від зайвого 
перегріву монтажних виробів, оплавлення ізоляції проводів і ізолюючих трубок, 
ослаблення або відпаювання контактних пелюстків, планарних або круглих виводів 
виробів електронної техніки. 
Місце пайки повинне бути достатньо прогрітим за допомогою паяльника з 
забезпеченням повного розтікання розплавленого припою і відсутністю 
можливості появи помилкової пайки. Після пайки спаяне місце необхідно остудити 
Арк  
 РС93.21042.001 ПЗ 
 49 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
при цьому спаяні вироби повинні бути нерухомими. Тривалість пайки виводів 
виробів електронної техніки повинна бути мінімально необхідною і бути не більш 
тривалості вказаної в ТВ на дані вироби електронної техніки або в технологічних 
рекомендаціях на пайку елементів. Якщо така вказівка відсутня, то орієнтовна 
тривалість пайки повинна бути не більше 5 с[25]. 
Поверхня монтажних з'єднань повинна мати глянсовий вид без видимих 
пор, забруднень, напливів, гострих опуклостей припою, сторонніх вкраплень або 
окислів. Припій повинен заливати місце з'єднання виробів електронної техніки з 
усіх боків, заповнювати щілини і зазори між проводами і контактами. Кількість 
припою для пайки монтажних з'єднань повинно бути мінімальним. Паяння повинне 
забезпечувати при зовнішньому огляді розташування контурів підпаяних 
проводів[25]. 
При монтажі штепсельного роз’єму припускається незначний наплив 
припою на зовнішню поверхню контакту. Не припускаються каплевидні і 
шиповидні напливи. Температуру жала паяльника необхідно контролювати 
приладом 4-703 МГ2.821.Э1649 або МПП-254М[25]. 
 
5.4 Зальні вимоги до технологічного контролю 
Змонтовані плати піддаються технічному контролю. Загальна структура 
контрольних операцій включає візуальний контроль монтажу, автоматичний 
контроль правильності монтажних з’єднань, функціональний контроль зібраних 
плат. Шляхом зовнішнього огляду і порівняння із зразками провіряють тип, 
номінальне значення, маркування, якість лудження виводів, відсутність подряпин, 
сколів, тріщин корпуса і пошкодження надписів[25]. 
Всі контрольні операції повинні бути виконані відповідно до технічних 
умов і вимог і без погіршення якості монтажу. 
Надійність монтажних з'єднань перевіряється при зовнішньому огляді. 
Механічну тривкість монтажних з'єднань припускається перевіряти 
вибірково, але не більш одного разу в процесі приймання монтажу. Зусилля 
повинно бути спрямоване уздовж осі припаяного проводу і не повинно 
Арк  
 РС93.21042.001 ПЗ 50 
З м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
перевищувати 0,5 кг. В окремих випадках припускається перевірка пінцетом, на 
губки якого повинні бути надягнуті ізоляційні трубки[25]. 
Контроль правильності електричних з’єднань є необхідною операцією 
перед настройкою. В одиничному і дрібносерійному виробництві цю операцію 
виконують вручну за допомогою універсальної вимірювальної апаратури по картам 
опорів і монтажній схемі[25]. 
В масовому виробництві широко використовують автоматичні тестери, які 
працюють по принципу неврівноваженого моста. Плата через з’єднувачі 
підключається до тестера, який по розробленій програмі перевіряє омічний опір 
кожної електричної ділянки і визначає її стан. Плати, які не пройшли перевірку 
монтажу поступають на ділянку ремонту. Годні плати поступають на 
функціональний контроль, де перевіряють логічні зв’язки елементів за допомогою 
діагностичних тестів. Плати, які мають відхилення вихідних параметрів 
поступають на регулювання, а несправні - на ремонт[25]. 
Якість паяного з'єднання проводів перетином 0,12 мм2 і менше повинно 
перевірятися візуально. 
При контролі якості монтажу забороняється перегинати провід біля пайки. 
Перевірену пайку контролер повинний відзначати кольоровим лаком, що 
наноситься на місце спаю у виді невеличкого акуратної точки, що не мішає 
подальшому контролю пайки. Зафарбування лаком усієї пайки не припускається. 
Позначка повинна завдаватися відразу ж після перевірки кожної пайки[25]. 
При об'ємному монтажі на друкованих платах припускається за 
узгодженням із замовником не робити нанесення що перевіряються паянь лаком. 
 
5.5 Загальні вимоги до складання 
До виконання роботи зі складання ДП припускаються особи, що атестовані 
по операціях даного технологічного процесу. 
Робітник при виконанні будь-якої виробничої задачі відповідає за якість 
виконання роботи і при здачі продукції майстру повинен відокремити придатну 
продукцію від браку[25]. 
Арк  
 РС93.21042.001 ПЗ 
З 
51 
м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Складання і монтаж ДП у міру необхідності робітник повинен вести по 
індивідуальних технологічних картах і еталонних зразках. Складання компонентів 
на ДП складається із подачі їх до місця установки, орієнтація виводів відносно 
монтажних отворів чи контактних площадок, спряження із складальними 
елементами і фіксація в потрібному положенні. Воно в залежності від характеру 
виробництва може виконуватися вручну, механізованим чи автоматизованим 
методами. Використання ручного складання економічно доцільно при виробництві 
не більше 15 тис. Плат в рік партіями по 100 штук. На кожній платі повинно бути 
розміщено не більше 100 елементів, в тому числі 11 інтегральних мікросхем. 
Суттєвою перевагою ручного складання є можливість постійного візуального 
контролю, що дозволяє використовувати відносно великі допуски на розміри 
виводів, контактних площадок і монтажних отворів[25].  
Всі операції необхідно робити з дотриманням вимог з техніки безпеки, 
виробничої санітарії й охороні праці. 
Технологічні витримки, що вказуються в технологічному процесі, повинні 
фіксуватися в спеціальному журналі і технологічному паспорті. Час технологічних 
витримок необхідно контролювати по часах відповідно до      ГОСТ 3309[25]. 
При перерві виробництва більше одного місяця необхідно робити складання 
контрольної групи складальних одиниць і виробів по технологічному процесі в 
кількості не менше 5 штук під спостереженням технолога цеху. 
При складанні і здачі виробів необхідно додержуватися вимоги відповідно 
до СТП-803-78-87. 
Припускається використання технологічний тари АЛ7890-3054,        АЛ1056-
3190. 
 
5.6 Нормування монтажних робіт 
Нормування монтажних робіт виконують на підставі карт технологічних 
процесів, що визначають порядок виконання операцій, використання приладів, 
інструментів, матеріалів, а також режимів опрацювання і нормативів часу. При 
Арк  
 РС93.21042.001 ПЗ 52 
З м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
використанні вищевказаних даних можна розрахувати норми часу на різноманітні 
технологічні варіанти процесів[25]. 
Розрахунок норм штучного часу на операцію (хв.) визначається по 
формулі[25]: 
 
Тшт = Топ ⋅ (1+К/100)                                                  (5.1) 
 
де Тшт – норма штучного часу, хв.; 
     Топ – оперативний час, хв.; 
     К – час на організаційно-технологічне обслуговування робочого місця, 
відпочинок і власні потреби у відсотках від оперативного часу, 14 %. 
 
Tшт = Tоп ⋅К                                                          (5.2) 
 
Відповідно до складального креслення ДП монтаж виробів електронної 
техніки на ДП має такі наступні переходи, що приведені в таблиці 5.1. 
 
Таблиця 5.1 – Оперативний час на виконання операцій по монтажу 
друкованої плати 
№п Назва роботи Кількість Оп, год, t∑, хв 
/п елементів, шт. Топ, хв. 
1 Лудження резисторів 6 0,179 1,07 
2 Лудження 
8 0,179 1,432 
конденсаторів 
3 Лудження мікросхем 1 0,839 0,839 
4  Вирівнювання виводів 
виробів  50 0,105 5,25 
електронної техніки 
 
 
Арк  
 РС93.21042.001 ПЗ 
 53 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Продовження таблиці 5.1 
5  Зачищення виводів 
виробів  50 0,155 7,75 
електронної техніки 
6  Обрізання виводів 
виробів  50 0,074 3,7 
електронної техніки 
7  Установлення 
6 0,168 1 
резисторів 
8  Установлення 
8 0,138 1,1 
конденсаторів 
9  Установлення 
інтегральних 1 0,336 0,336 
мікросхем 
15  Пайка кінців виводів 
виробів  50 0,164 8,2 
електронної техніки 
Всього   30,7 
 
Тшт = 30,7 ⋅ (1+14/100) = 34,99 хв. 
В додатку Г наведений комплект документів на технологічний процес та 
монтаж виробів електронної техніки. 
 
  
Арк  
 РС93.21042.001 ПЗ 
 54 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
6 Спеціальний розділ 
 
 
6.1 Економічне обґрунтування розробка автоматизованої системи 
вимірювання ємності SMD 
Запровадження автоматизованої системи вимірювання ємності SMD 
(Surface Mount Device) конденсаторів може вплинути на економічні показники 
підприємства з різних позицій. 
Спочатку варто звернути увагу на те, що виробництво електроніки базується 
на великій кількості дрібних компонентів, серед яких є і SMD конденсатори. 
Вимірювання ємності є обов'язковим етапом якісного контролю продукції, 
оскільки неправильна ємність може призвести до неправильної роботи пристрою 
та його відмови. 
У виробництві великої кількості електронних пристроїв ручне вимірювання 
ємності SMD конденсаторів може займати значну кількість робочого часу та 
зростати витрати на перевірку продукції. Автоматизована система вимірювання 
ємності SMD конденсаторів може допомогти знизити витрати на перевірку, що 
позитивно вплине на економічні показники підприємства. 
Далі, автоматизована система вимірювання забезпечує високу точність та 
швидкість вимірювання ємності SMD конденсаторів. З цим можна уникнути 
помилок, які можуть виникати при ручному вимірюванні, та знизити витрати на 
відновлення та перевірку неправильно виміреної продукції. 
Крім того, автоматизована система може забезпечити підвищення якості 
продукції. Точне вимірювання ємності SMD конденсаторів дозволяє забезпечити 
правильну роботу пристроїв та уникнути їх відмов. 
Нарешті, впровадження автоматизованої системи вимірювання ємності 
SMD конденсаторів може сприяти підвищенню конкурентоспроможності 
підприємства. Забезпечення якості продукції та зниження витрат на її перевірку 
можуть допомогти залучати нових клієнтів та зберігати старих. Крім того, 
Арк  
 РС93.21042.001 ПЗ 55 
З м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
впровадження новітніх технологій та автоматизованих систем може збільшити 
репутацію підприємства як надійного та інноваційного партнера. 
Таким чином, розробка та впровадження пристрою автоматичного 
вимірювання ємності SMD конденсаторів може бути вигідним з економічної точки 
зору. Вона може допомогти знизити витрати на перевірку продукції, забезпечити 
точність та швидкість вимірювання, підвищити якість продукції та підвищити 
конкурентоспроможність підприємства..  
 
 
6.2 Охорона праці 
Аналіз небезпек та шкідливостей, що впливають на дослідника при 
роботі в технічній лабораторії 
Роботи, щодо виконання даної бакалаврської роботи проводяться в 
приміщенні дослідницької технічної лабораторії, де проводиться конструювання 
пристрою автоматичного вимірювання ємності SMD конденсаторів. 
Проведення досліджень неможливе без використання комп’ютерної техніки 
для відповідних розрахунків та побудови планів, схем, графіків. Тому для більш 
продуктивної та безпечної праці співробітника лабораторії необхідно створити 
раціональні та безпечні умови праці під час роботи з в приміщенні лабораторії.   
Дослідження проводяться  в приміщенні, яке має наступні  геометричні 
розміри: довжина – 12 м, ширина – 5,5 м, висота стелі – 3,5 м. Відповідно площа 
всього приміщення складає 66 м2, а об’єм становить 231 м3. Тому на одного 
працюючого припадає 13,2 м2, що відповідає вимогам ДБН В.2.2.28-2010 та 
ДСанПіН 3.3.2-007-98, відповідно до яких площа, яка припадає на одне робоче 
місце, яке обладнане ПК, повинна складати не менше 6 м2, а об’єм - не меншим 
ніж 20 м3.  
Серед багатьох чинників зовнішнього середовища, що впливають на 
організм людини під час праці, світло займає одне з перших місць.  Світло має 
властивість впливати не лише на органи зору, а й на діяльність організму в цілому, 
тому при діяльності втомлюваність очей, в основному, залежить від напруженості 
Арк  
 РС93.21042.001 ПЗ 
З 
56 
м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
процесів, що супроводжують зорове сприйняття. При поганому освітленні у 
людини перенапружуються органи зору, що призводить до швидкого втомлення. А 
це в свою чергу може призвести до помилкових дій під час роботи і навіть до 
нещасного випадку. 
Робоче приміщення згідно з нормами проектування ДБН В.2.5-28-2018  
«Природне та штучне освітлення» має природне та штучне освітлення. Природне 
освітлення приміщення здійснюється через п’ять вікон, які зорієнтовані на захід. 
Розміри кожного вікна складають 1,4×2 м. Робоче місце розташоване таким 
чином, що усі вікна знаходяться перед робочим місцем працюючого. За 
рахунок цього забезпечене мінімальне потрапляння прямих сонячних промінів 
на екран монітора, які б спричиняли би відбиття світла від екрану. При цьому у 
полі зору працюючого  забезпечується оптимальне співвідношення яскравості 
робочих та навколишніх поверхонь. 
Під час роботи працівник в більшості випадків працює з даними,  які 
виводяться програмним забезпеченням (з розрахунками на екрані монітора). 
Тобто найменшим об’єктом розрізнення виступає «крапка»  на екрані монітора (в 
текстових редакторах та математичних прикладних програмах це текст чорного 
кольору на білому фоні). Найменший об’єкт розрізнення – 0,25 мм, що відповідає 
дуже високому ступеню точності зорової праці. Розряд зорової праці – II, підрозряд 
– Г. Контраст об’єкту розрізнення з фоном - великий.  Для даного типу зорової 
праці нормативне значення КПО згідно норм освітлення ДБН В.2.5-28-2018 
дорівнює 1,8%. Робоче місце розташовано на відстані 1,5 м від вікна і в цій точці 
значення КПО складає 27-32%, що задовольняє нормам. Тому, рівень природного 
освітлення можна вважати достатнім. 
Для темного часу доби в приміщенні передбачене штучне освітлення. 
Штучне освітлення також передбачається у всіх виробничих та побутових 
приміщеннях, якщо недостатньо природного світла. При організації штучного 
освітлення необхідно забезпечити сприятливі гігієнічні умови для зорової роботи і 
одночасно враховувати економічні показники. При штучному освітленні 
Арк  
 РС93.21042.001 ПЗ 57 
З м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
нормується величина освітленості в люксах (лк), яка вибирається в залежності від 
характеристик зорової праці з урахуванням найменшого розміру об'єкта 
розрізнення, фону, контрасту об'єкта розрізнення з фоном. 
Приміщення обладнане дванадцятьма світильниками денного світла типу 
ЛСП02-2х58-001, які розташовані симетрично та рівновіддалено від стін. 
Відповідно до ДБН В.2.5-28-2018 для даного типу зорової праці необхідна 
величина штучного загального освітлення складає 400 лк. Фактичне значення 
даного параметра складає 420-430 Лк. Отже, рівень штучного освітлення на 
робочому місці є достатнім. 
Важливе значення має мікроклімат робочого приміщення, так як він 
безпосередньо впливає на здоров’я та самопочуття працівника. До важливих 
мікрокліматичних умов можна віднести такі параметри, як температура, відносна 
вологість, швидкість руху повітря в робочій зоні. Згідно з ДСН 3.3.6.042-99 
«Повітря робочої зони», що регламентує параметри мікроклімату виробничих 
приміщень, нормативні значення основних факторів мікроклімату наступні: 
1. Температура повітря: в холодний період року – 22-24 °С (допустима – 21-
25 °С); в теплий період року – 23-25 °С (допустима – 22-28 °С). 
2. Вологість повітря:  в холодний період року – 40-60 %; в теплий період 
року – 40-60 %. 
3. Швидкість руху повітря: в холодний період року –  0,1 м/с (допустима –  
не більша ніж 0,1 м/с); в теплий період року – 0,1 м/с (допустима – 0,1-0,2 м/с). 
Фактичні значення параметрів мікроклімату становлять: 
1. Температура повітря: в холодний період року – 16-17 °С; в теплий період 
року – 23-24 °С. 
2. Вологість повітря:  в холодний період року – 44-46 %; в теплий період 
року – 50-56 %. 
3. Швидкість руху повітря: в холодний період року –  0,1 м/с;  в теплий 
період року – 0,1 м/с. 
З наведених даних видно, що фактичне значення вологості повітря та 
швидкості руху повітря відповідають нормативним значенням параметрів. 
Арк  
 РС93.21042.001 ПЗ 
З 
58 
м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Значення температури повітря в холодний період року є нижчим за нормативне 
значення, отже, необхідно провести модернізацію системи опалення у даному 
приміщенні. 
Шум також являється одним з важливих факторів виробничого 
середовища, який може негативно впливати на працівника. Шум може 
послаблювати увагу, посилювати розвиток втоми, сповільнює реакцію людини на 
небезпеку. Внаслідок цього знижується працездатність та підвищується 
ймовірність нещасних випадків. 
В даному приміщенні головним джерелом шуму є вентилятор охолодження 
джерела живлення системного блоку. Шум, який видає системний блок не 
перевищує нормативне значення еквівалентного рівня шуму, яке згідно вимог ДСН 
3.3.6.037-99 «Санітарні норми рівнів шуму на робочих місцях» становить 
50дБА. 
Головним джерелом електромагнітного випромінювання в приміщенні є 
монітор та системний блок. Рівні електромагнітного випромінювання на робочому 
місці повністю відповідають вимогам ДСН 3.3.6.096-2002. 
В даному приміщенні використовується електропроводка прихованого 
типу, яка виконана мідним дротом ППВ 3*2.5. Таке виконання проводки запобігає 
виникненню та поширенню пожежі внаслідок можливого короткого замкнення в 
проводці, та можливому враженню працівника струмом. Обладнання, а саме 
системні блоки та монітори, встановлене в кабінеті, живиться напругою 220 В і 
споживає потужність менше ніж 2 кВт. Оскільки ПК та  має металевий корпус, то 
згідно ДСТУ Б В.2.5-82:2016 в приміщенні передбачена магістраль захисного 
занулення, яка забезпечує захист людини від ураження електричним струмом. 
За категорією пожежонебезпеки згідно ДСТУ Б В.1.1-36:2016, дане 
приміщення відноситься до типу В (горючі та важкогорючі рідини, тверді горючі 
та важкогорючі речовини і матеріали, речовини та матеріали, здатні при взаємодії 
з водою, киснем повітря або одне з одним лише горіти, за умови, що приміщення, 
в яких вони знаходяться не належать до категорій А чи Б). Стіни приміщення 
виготовлені з цегли, оштукатурені та пофарбовані водоемульсійною фарбою. Стеля 
Арк  
 РС93.21042.001 ПЗ 59 
З м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
виготовлена методом перекриття приміщення залізобетонними плитами, а підлога 
з кахельної плитки. Всі матеріали застосовані для будівництва приміщення 
повністю дозволені для оздоблення приміщень органами державного санітарно-
епідеміологічного нагляду.  
Приміщення оснащено системою автоматичної пожежної сигналізації 
відповідно до вимог ДБН В.2.5-56-2014. Також в приміщенні знаходиться три 
переносних вуглекислотних вогнегасника ВВК-5, які використовуються для 
гасіння легкозаймистих та горючих рідин, твердих горючих речовин та матеріалів, 
електропроводок, що знаходяться під напругою до 1000 В, що відповідає Правилам 
експлуатації вогнегасників. 
Для забезпечення проведення швидкої та організованої евакуації персоналу 
на випадок виникнення пожежі в будівлі передбачений план евакуації,  розміщений 
на стіні з вільним доступом до нього. 
На працездатність дослідника окрім зовнішніх факторів виробничого 
середовища також впливає безпосередня організація робочого місця. Отже робочий 
стіл має такі розміри: висота – 710 мм, ширина – 510 мм, довжина – 1100 мм. 
Відповідно стілець має такі розміри: висота – 400 мм, ширина – 400 мм. Відстань 
від екрана до ока складає 700 мм при розмірі екрану по діагоналі 22", а клавіатура 
розміщена на поверхні столу на відстані 200 мм від працюючого. Кут огляду 30о. 
Конструкція робочого місця робітника  забезпечує підтримання оптимальної 
робочої пози з такими ергономічними характеристиками: ступні ніг - на підлозі;  
стегна - в горизонтальній площині;  передпліччя - вертикально; лікті - під кутом 70 
- 90град. до вертикальної площини; зап'ястя зігнуті під кутом не більше 20 град. 
відносно  горизонтальної площини та нахил голови – 15-20 град. відносно 
вертикальної площини.  
Отже, організація робочого місця повністю задовольняє ергономічним 
вимогам ДСТУ 8604:2015. 
Важливим фактором для підвищення продуктивності праці та запобіганню 
виснаження організму являється правильна організація її режиму. Отже, при 
організації праці, яка пов’язана з роботою за комп’ютером та іншими приладами, 
Арк  
 РС93.21042.001 ПЗ 60 
З м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
для збереження здоров’я працюючого, запобігання виникненню професійних 
захворювань та підтримки працездатності на належному рівні повинні бути 
передбаченні перерви для відпочинку. 
Отже,  після проведення детального аналізу приміщення та безпосередньо 
робочого місця можна зробити висновок, що всі фактори виробничого середовища, 
окрім температури приміщення в холодний період року, відповідають своїм 
нормативним значенням. Тому необхідно провести модернізацію системи 
централізованого водяного опалення, щоб забезпечити відповідність значення 
температури повітря в холодний період року нормативному значенням цього 
параметра, а саме на рівні 20-22 °С. 
 
Модернізація системи водяного опалення лабораторії 
Системи опалення являють собою комплекс елементів, необхідних для 
нагрівання приміщень в холодний період року. До основних елементів системи 
опалення належать: джерела тепла, теплопроводи та нагрівальні прилади. 
Теплоносіями можуть бути нагріта вода, пара чи повітря. Системи опалення 
повинні компенсувати втрати тепла через огороджуючі зовнішні будівельні 
конструкції та підігрівати холодне повітря, яке надходить ззовні через вікна, двері, 
ворота та ін. Для підприємств та організацій проектується, як правило, центральна 
водяна система опалення низького тиску або система повітряного опалення. При 
проектуванні системи опалення необхідно визначити категорію вибухопожежної 
небезпеки виробництва; внутрішню температуру повітря в приміщенні, залежно 
від категорії роботи (легка, середньої важкості, важка); розрахункову зовнішню 
температуру повітря для даного кліматичного району; орієнтовні втрати тепла 
будинком; тепловиділення від людей, електродвигунів, нагрітих поверхонь котлів, 
сушильних установок, світильників, та іншого обладнання; необхідну систему 
опалення, вид теплоносія, тип опалювальних приладів; кількість тепла на 
опалення приміщень; поверхню нагрівальних приладів; кількість елементів секцій 
в одному нагрівальному приладі, загальну кількість секцій; годинні витрати води 
(повітря) на опалення; необхідну поверхню нагріву.  
Арк  
 РС93.21042.001 ПЗ 
 61 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Але, основною метою системи опалення є створення комфортної 
температури у приміщенні, де перебуває та працює людина. Система опалення 
повинна підтримувати температуру повітря в приміщенні на рівні від 20 до 22°C . 
В залежності від того який теплоносій використовується в опалювальній системі, 
вона може поділятися на декілька типів: водяна, парова, низького тиску, високого 
тиску. Водяна та парова системи опалення в залежності від тиску пари чи 
температури води можуть бути низького тиску (тиск пари до 70 кПа чи температура 
води до 100 °С), та високого тиску (тиск пари більше 70 кПа чи температура води 
понад 100 °С). 
Найчастіше використовується водяне опалення низького тиску, яке має ряд 
переваг в порівнянні з паровим опаленням та відповідає основним санітарно-
гігієнічним вимогам. До основних переваг цієї системи можна віднести рівномірне 
нагрівання приміщення; можливість централізованого регулювання температури 
води; підтримання відносної вологості повітря в приміщенні  на відповідному рівні; 
виключення можливості опіків від нагрівальних приладів; високий рівень 
пожежної безпеки. Основний недолік системи водяного опалення – можливість її 
замерзання при аварійному відключенні в зимовий період, а також повільне 
нагрівання великих приміщень після тривалої перерви в опаленні.  
Парове опалення має низку санітарно-гігієнічних недоліків, тому 
застосовується рідко. Зокрема, внаслідок перегрівання повітря знижується його 
відносна вологість, а органічний пил, що осідає на нагрівальних приладах, підгоряє 
і створює запах гару. Окрім того, існує небезпека пожеж та опіків. Враховуючи 
вищевказані недоліки не допускається застосування парового опалення в 
пожежонебезпечних приміщеннях та приміщеннях зі значним виділенням пилу. 
До опалювальних приладів висувають ряд вимог, за якими їх класифікують, 
аналізують ступінь досконалості та проводять порівняння. 
 
Арк  
 РС93.21042.001 ПЗ 
З 
62 
м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
 
 
Рисунок 6.1 – Види радіаторів системи водяного опалення 
 
Опалювальні прилади повинні мати за можливістю більш низьку 
температуру корпуса для забезпечення непригорання пилу та неможливості опіків 
при доторканні до корпусу, зменшення нейтралізації нестійких іонів з негативним 
зарядом, зниження швидкості руху повітря і відповідно швидкості руху 
пиловидних частинок; мати найменшу площу для зменшення відкладання пилу; 
мати вільний доступ для видалення пилу з корпуса та з огороджуючих конструкцій 
за ним. 
Опалювальні прилади повинні мати найменші приведені витрати на 
виготовлення, монтаж та експлуатацію. Найменшу витрату металу, найменшу 
питому вартість, віднесену до 1 м2 площі поверхні або до 1 кВт теплового потоку. 
Зовнішній вигляд (форма, розміри, фарбування) опалювальних приладів 
повинен відповідати інтер'єру приміщення, а їх об'єм, віднесений до одиниці 
теплового потоку, бути якнайменшим. 
Арк  
 РС93.21042.001 ПЗ 
 63 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Повинна забезпечуватись максимальна механізація робіт при виробництві 
та монтажу опалювальних приладів. Опалювальні прилади повинні мати достатню 
механічну міцність. 
Опалювальні прилади повинні пропорційно реагувати на автоматичну 
керованість їх тепловіддачею; забезпечувати пріоритет теплоти у приміщенні; бути 
довговічними, температуростійкими. 
Опалювальні прилади повинні забезпечити найбільшу щільність питомого 
теплового потоку, віднесену на одиницю площі. 
 
Таблиця 6.1 – Тепловіддача радіаторів опалення 
 
 
Опалювальні прилади можуть мати додаткове обладнання для задоволення 
потреб споживача – дзеркала, вішалки, зволожувачі повітря тощо. 
За переважним видом тепловіддачі всі опалювальні прилади розділяють на 
три групи, а саме: радіаційні, що передають випромінюванням не менше 50% су-
марного теплового потоку (до них відносять сталеві бетонні опалювальні панелі та 
випромінювачі); конвентивно-радіаційні, що передають конвекцією від 50% до 
75% сумарного теплового потоку (в цю групу включають секційні та панельні 
радіатори, підлогові та стінові опалювальні панелі, гладкотрубні опалювальні 
Арк  
 РС93.21042.001 ПЗ 64 
З м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
прилади); конвективні, передають конвекцією понад 75% загального теплового 
потоку (до цієї групи відносять  конвектори та ребристі труби). 
За матеріалом опалювальні прилади розділяють на металеві (чавунні, 
сталеві, алюмінієві, мідні тощо), біметалеві (сталево-алюмінієві, мідно-алюмінієві), 
неметалеві (керамічні, пластмасово-бетонні) та комбіновані (металево-керамічні, 
металево-бетонні тощо). 
Чавунні секційні батареї – теплові прилади, які відносяться до застарілих 
систем опалення. Мають малу поверхню віддачі тепла й низьку теплопровідність 
металу, роблять нагрівання в основному випромінюванням і близько 20% тепла 
передають повітрю конвекцією. Рух теплоносія в системі відбувається 
гравітаційним шляхом, що сильно сповільнює передачу тепла. Для збільшення 
конвекційної віддачі тепла чавунними радіаторами, їх рекомендують розміщати 
тільки під вікнами, щоб холодне повітря, що опускається з поверхні скла, 
примусово проходило через радіатор.  
Панельні сталеві батареї являють собою дві сталеві пластини, між якими 
циркулює теплоносій. Пластини мають товщину 1,2 мм, з'єднані між собою 
точковим електрозварюванням, містять виштампувані канали, по яких протікає 
вода. Панель розмірами за звичайний чавунний радіатор має товщину 30 мм, але 
вдвічі меншу тепловіддачу. Для підвищення теплової потужності ставлять 
паралельно дві, навіть три панелі. При двох або трьох панелях радіатор передає 
тепло випромінюванням тільки зовнішніми площинами, тому до всіх внутрішніх 
площин радіатор приварюють ряди П-подібних пластин, які значно збільшують 
поверхню тепловіддачі, тобто внутрішні площини працюють як конвектор. 
Основний недолік такий же, як й в алюмінієвих радіаторах – прискорена корозія.  
Алюмінієві секційні батареї, більш досконала конструкція, у якій 
застосований матеріал з великим коефіцієнтом теплопередачі у вигляді 
алюмінієвого сплаву. Секції алюмінієвого радіатора мають глибину всього 80-110 
мм. Алюмінієві секційні радіатори більше половини тепла віддають 
випромінюванням, іншу половину – конвекцією. Деякі типи алюмінієвих 
радіаторів можуть  мати сильно розвинену поверхню у вигляді додаткових тонких 
Арк  
 РС93.21042.001 ПЗ 
 65 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
ребер, розміщених усередині секції, при цьому зростає площа нагрівання однієї 
секції. Теплова потужність однієї секції декларується виготовлювачами до 180 
ватів. Завдяки зменшеному обсягу води в секціях алюмінієві радіатори добре 
піддаються регулюванню за допомогою термозапірних клапанів і термочуттєвих 
головок. Теплорегулюючі елементи, якими необхідно постачати всі алюмінієві 
радіатори, дозволяють обмежувати протік гарячої води через радіатор при 
досягненні заданої температури в кімнаті. Основний і самий великий недолік – 
схильність до електрохімічної корозії. Біметалічні секційні радіатори,  найбільш 
досконала конструкція, що дозволяє використати всі переваги алюмінієвих 
радіаторів, уникаючи їхніх недоліків. Біметалічний радіатор складається з міцного 
й стійкого до електрохімічної корозії сталевого трубопровідного каркаса, зовнішні 
ребра виконані з високоякісного алюмінієвого сплаву методом лиття під високим 
тиском. При цьому утвориться монолітне з'єднання, що виключає можливість 
контакту алюмінію з водою, а значить і корозії. Ці радіатори не вимагають 
спеціальної підготовки води (очищення, зниження кислотності, лужності), на 
відміну від алюмінієвих радіаторів. Радіатори мають корпус без гострих кутів, 
температура на поверхні в 2 рази нижче, ніж усередині, що дозволяє навіть по дуже 
строгих нормах застосовувати їх у дитячих і лікувальних установах. При роботі 
радіатор створює ефект повітряного теплового вентилятора й дуже добре 
перемішує шари повітря в приміщенні. 
В приміщенні застосовується схема периметральної двотрубної тупикової 
вітки системи опалення з рухом теплоносія в середині системи за схемою «зверху-
донизу». Кількість тепла, що втрачається будівельною конструкцією QK залежить 
від різниці температур, величини їх значень, площі та виду матеріалу та може бути 
підрахована для плоских поверхонь за формулою: 
 
                                               QK = k ⋅ Fk (tвн − t зовн )                                        (6.1) 
 
де: k – коефіцієнт теплопередачі конструкції огорожі (стін),   
Арк  
 РС93.21042.001 ПЗ 
 66 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
     k = 0,97ккал / год ;  
     Fк – поверхня огороджувальної конструкції, Fк =105м2 ; 
     tвн – розрахункова температура повітря в приміщенні, t = 22 °C;  
     tзовн – розрахункова температура зовнішнього повітря (приймається за 
кліматичними даними для даного міста), t = -20 °C. 
 
QK = k ⋅Fk (tвн − t зовн ) = 0,97 ⋅42 ⋅ (22− (−20)) =1711 ккал / год. 
 
Відносні витрати води розраховуються за формулою: 
 
7,98 ⋅ (∆t −10)
                                                q =
∆T                                              (6.2) 
прил ⋅ L
 
де: ∆t  – різниця температур між середньою температурою теплоносія в 
нагрівальному приладі та температурою в приміщенні, °С;  
∆Tприл  – перепад температур теплоносія в нагрівальному приладі, °С; 
  L  – кількість води, що подається зверху донизу, L = 21,3кг / м 2 ⋅ год. 
Температурний перепад в даній системі складає 85 – 50 °C. 
 
7,98 ⋅ (∆t −10) 7,98 ((85 + 50
⋅ − 22) −10)
q 291,27
= = 2 = = 0,39
∆Tприл ⋅ L (85 − 50) ⋅ 21,3 746,8  ккал/год 
 
Значення е. к. м. можна порахувати за формулою: 
 
                                         qе.к.м. = 7,98 ⋅ (∆t −10) ⋅α ,                                      (6.3) 
 
де: α  – поправочний коефіцієнт, що залежить від відносної витрати води,  
який дорівнює α = 0,89. 
Арк  
 РС93.21042.001 ПЗ 
 67 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
 
qе.к.м. = 7,98 ⋅ (∆t −10) ⋅α = 7,98 ⋅ ((85 + 50
− 22) −10) ⋅ 0,89 = 252  ккал/год 
2
 
Необхідну поверхню приладів е. к. м. Fпр можна визначити за формулою: 
 
Q 1711
                                         F к
прил. = = = 6,8м2 .
q                                     (6.4) 
е.к.м. 252
 
Необхідна кількість секцій радіаторів визначається за формулою: 
 
Fприл
                                                   n = ,
f                                                       (6.5) 
е.к.м.
де fе.к.м.  - площа однієї секції даного типа радіаторів.     
Вибираємо біметалічний радіатор Mirado. Площа поверхні однієї секції 
цього радіатора становить 0,35 м2.  
 
fе.к.м. = 0,35м2.  
 
F
n прил 6,8
= = =19,4
f  
е.к.м. 0,35
 
Отже в даному приміщенні необхідно встановити 5 радіатори, які 
складаються з 5-ти секцій кожен.  
Біметалічний радіатор Mirado витримує тиск до 30 бар, що дозволяє 
використовувати його в різних системах опалення - як в приватних будинках, так і 
в багатоповерхових. Mirado витримують температуру в системі до 120 ° С, не 
піддаються корозії, а також пофарбовані за спеціальною технологією, яка дозволяє 
зберігати радіаторам свій стильний зовнішній вигляд довгий час. 
Арк  
 РС93.21042.001 ПЗ 
З 
68 
м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
 
Рисунок 6.2 – Зовнішній вигляд біметалевого радіатора Mirado 
 
Характеристики радіатора біметалевого Mirado 500: 
Вага, кг: 15 
Висота, мм: 582 
Ширина, мм: 860 
Тиск робочий, бар: 30 
Матеріал: Біметал 
Монтаж: Боковий нижній, боковий верхній 
Потужність однієї секції, Вт: 196 
Виробник: Mirado 
Країна: Україна 
 
 
 
  
Арк  
 РС93.21042.001 ПЗ 
 69 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Висновок 
 
У результаті дипломної роботи було розроблено SMD - вимірювач, 
призначений для вимірювання ємності SMD - конденсаторів. 
Було проведено порівняння вже наявних SMD-вимірювачів, аналіз їхніх 
переваг і недоліків. Також було проведено огляд різних методів вимірювання 
ємності та їхньої похибки. Під час роботи було складено структурну схему, 
електричну схему приладу (принципову), блок-схему алгоритму роботи приладу і 
представлено ескіз корпусу приладу. Оціночна межа наведеної похибки 
розроблюваного приладу становить 0,8%, що задовольняє вимогам технічного 
завдання. Також було проведено розрахунок похибки при зміні температури на 
10˚С, відхилення похибки не перевищило 0,02%. 
Отже, результатом дипломної роботи є розробка SMD-вимірювача ємності 
SMD-конденсаторів, який відповідає вимогам технічного завдання та має оціночну 
похибку 0,8%, що є достатньою для більшості вимог до вимірювання ємності SMD-
конденсаторів. Розрахунок впливу зміни температури на похибку показав, що 
відхилення не перевищує 0,02%, що говорить про високу стабільність приладу.  
Таким чином, розробка SMD-вимірювача може знайти застосування у 
виробництві електронної техніки, де необхідно точно виміряти ємність SMD-
конденсаторів. Його використання може допомогти забезпечити високу якість 
продукції та знизити витрати на її перевірку, що може позитивно вплинути на 
економічні показники підприємства. 
 
  
Арк  
 РС93.21042.001 ПЗ 
З 
70 
м. Лист № докум. Підпис Дата