Енцефалоскоп для польових госпіталів

Бобров, Антон Сергійович

Please use this identifier to cite or link to this item: https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/8570

Title:	Енцефалоскоп для польових госпіталів
Authors:	Бондаренко, Максим Олексійович Бобров, Антон Сергійович
Issue Date:	19-Jun-2023
URI:	https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/8570
Appears in Collections:	152 Метрологія та інформаційно-вимірювальна техніка (Метрологія та інформаційно-вимірювальна техніка)

Files in This Item:

File	Description	Size	Format
КРБ Бобров А.pdf Restricted Access	КРБ Бобров А.	1.28 MB	Adobe PDF	View/Open Request a copy

Show full item record

Extracted text

ЗМІСТ

стор.
Вcтуп …………………………………………………………………… 5
1. Обґрунтування необхідності проектування на основі критичного
аналізу існуючих аналогів…………………………………….……………... 7
1.1. Вибір напрямку пошуку аналогів …………………………….. 7
1.2. Результати пошуку аналогів …………………………………... 9
1.2.1. Ехоенцефалоскоп ………………………………………... 9
1.2.2. Краніоскоп – 3 …………………………………………… 20
1.2.3. Портативний ультразвуковий ехоенцефалоскоп
«Сономед-315 P» …………………………………………………………… 22
1.2.4. Ехоенцефалоскоп комп'ютеризований для діагностики
захворювань і травм головного мозку «Ультрасоник» (стаціонарний) … 24
2. Аналіз технічного завдання ……….……………………………….. 26
3. Розробка структурної схеми приладу……………………………… 27
4. Розробка електричної принципової схеми ………………………... 30
5. Розрахунок основних елементів схеми ……………..……………... 33
5.1. Заміна ламп розжарювання для підсвітлювання приладу на
нові яскраві світлодіоди та їх розрахунок …………………………………. 33
5.2. Розрахунок диференціюючої схеми вузла прийому
акустичного сигналу ………………………………………………………… 35
5.3. Оцінка точності роботи пристрою …………………………….. 36

МП94.21054.001
Змн Лист № докум. Підпис Дата
Розроб Бобров А.С. Літ. Арк. Аркушів

Перевір Бондаренко М.О. 3 99
Т. контр. Бондаренко М.О. Пояснювальна
Н. Контр. Тичков В.В. записка ЧДТУ, МП-94
Затв. Бондаренко М.О.

стор.
6. Технологічний розділ …………………………………………………38
6.1. Технологія виготовлення друкованих плат ……………………3 8
6.2. Автоматизація виготовлення друкованих плат ……………… 42
6.3. Технологія монтажу SMD елементів ………………………….4. 4
6.4. Особливості контролю та ремонту виробів з поверхневим
монтажем …………………………………………………………….…… 46
7. Охорона праці ……………………………………………………… 48
7.1. Аналіз небезпек та шкідливих факторів, що впливають на
дослідника при роботі в приміщенні технологічного відділу …………. 48
7.2. Модернізація системи пожежної сигналізації в приміщенні
технологічного відділу …………………………………………………….5. 3
8. Економічний розділ …………………………………………………6 1
8.1. Аналіз ринку …………………………………………………….6 1
8.2. Оцінка рівня якості виробу …………………………………….6 2
8.3. Визначення коефіцієнтів вагомості параметрів ………………6 4
8.4. Розрахунок собівартості виробу ……………………………….6 9
8.5. Визначення ціни виробу ………………………………………..7 5
8.6. Визначення мінімального обсягу виробництва продукції …...7 7
Висновки ………………………………………………………………..8 0
Список використаних джерел …………………………………………8 1
Додатки …………………………………………………………………8 4
Додаток А. Список нормативних документів ………………..............8 5
Додаток Б. Комплект документів на технологічний процес
складання друкованої плати ……………………………………………… 87
Додаток В. Відомість технічного проекту ……………………………9 1
Додаток Г. Специфікація і перелік елементів електричної схеми .....9 2
Додаток Д. Результати розрахунку надійності та вірогідності
безвідмовної роботи від часу напрацювання …………………………….9. 8
Арк.
МП94.21054.001 ЗП
4
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Вступ

Ехоенцефалоскоп - один з найважливіших приладів в нейрохірургічних
і травматологічних відділеннях, в кабінетах функціональної діагностики,
швидкій і невідкладній медицині, дитячій і дорослій психоневрології [1].
За допомогою ехоенцефалоскопу виконується морфологічне
дослідження розташування, розмірів і характеру окремих структур головного
мозку. У основу роботи пристрою закладені транскраніальний і
ультразвуковий методи.
Ехоенцефалоскопія допомагає виявити кісти, крововиливи, гематоми,
абсцеси, туберкули, гуми, петрифікати, набряки, забиття та інші патології
запального і травматичного характеру, що викликають зміни в об'ємі і
зовнішньому вигляді структур головного мозку. Ехоенцефалоскопи здатні
реєструвати пульсацію мозкових судин і диференціювати стан симетричних
структур, що дозволяє виявляти аневризми мозку. У дитячій психоневрології
за допомогою ехоскопії встановлюються ознаки геміатрофії та об'ємних
уражень мозку при родовій травмі.
Обстеження з використанням якісного ехоенцефалоскопу за
інформативністю порівняні з комп'ютерною рентген-томографією, але значно
простіше в проведенні, не мають протипоказань і повністю безпечні для
пацієнта.
Ехоенцефалоскоп може працювати в локаційному і трансмісійному
режимах. При локаційному, або ехо-методі, енергія ультразвукових коливань,
проходячи крізь об'єкт, відбивається від неоднорідних структур, що
знаходяться на її шляху. Відбиті сигнали повертаються і приймаються зондом-
джерелом випромінювання. При трансмісійному методі ультразвукові
коливання приймаються зондом, розташованим з протилежного боку
обстежуваного об'єкту.
Арк.
МП94.21054.001 ЗП
5
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Результати діагностики у вигляді ехограми виводяться на екран, а при
необхідності - на принтер. Сучасні прилади є сумісними з ПК та можуть
передавати результати дослідження в комп'ютерну базу даних.
Існують різні версії ехоенцефалоскопів, адаптовані для конкретної
області застосування. Так, в роботі мобільних бригад невідкладної допомоги
використовуються пристрої, здатні функціонувати від акумулятора
автомобіля, а в медицині надзвичайних ситуацій - компактні портативні
прилади невеликої ваги і габаритів [2].
Головними критеріями якісного ехоенцефалоскопу є висока точність
обробки ультразвукових сигналів і надійність - саме від цих характеристик
залежить коректність діагностики і обґрунтованість подальших рішень і дій
неврологів і нейрохірургів.
Арк.
МП94.21054.001 ЗП
6
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

1 Обґрунтування необхідності проектування на основі критичного
аналізу існуючих аналогів

1.1 Вибір напрямку пошуку аналогів
В результаті підготовки до патентного пошуку аналогів з досліджуваної
тематики було визначено, що патентний пошук слід здійснювати за МКВ
A61B 5/00, A61B 8/00 [3]:
Розділ A - Задоволення життєвих потреб людини
A61 Медицина і ветеринарія; гігієна
A61B Діагностика; хірургія; упізнання особи (дослідження
біологічного матеріалу G 01N, наприклад G 01N 33/48)
Примітка
До цього підкласу віднесені способи, прилади, інструменти і приладдя
для діагностики, хірургії, у тому числі для акушерства і для упізнання особи;
інструменти для зрізування мозолів; прилади для щеплень, для отримання
відбитків пальців, для психологічних дослідів.
A61B 5/00 Вимірювання для діагностичних цілей (радіодіагностика
6/00; діагностика за допомогою ультразвукових, інфразвукових і звукових
хвиль 8/00); упізнання особи
A61B 5/0476 .електроенцефалографія
A61B 8/00 Діагностування з використанням ультразвукових,
інфразвукових або звукових хвиль
A61B 8/08 .виявлення органічних змін в організмі,
наприклад різних новоутворень, кіст, пухлин ( 8/02 - 8/06 мають перевагу)
A61B 8/14 .ехотомографія
Літературний пошук слід виконувати за УДК 534-8, УДК 616-71 або
УДК 611.811.012 [4], де:

Арк.
МП94.21054.001 ЗП
7
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

53 Физика
534 Механические колебания. Акустика
Колебания очень высокой частоты (малых длин волн).
534-8
Ультразвуковые колебания

61 Медицина. Охрана здоровья. Пожарное дело
616 Патология. Клиническая медицина
616-7 Медицинские инструменты. Медицинское оборудование
Медицинские инструменты. Общая характеристика.
616-71 Диагностические измерительные и регистрирующие
инструменты и приборы

61 Медицина. Охрана здоровья. Пожарное дело
611 Анатомия. Сравнительная анатомия
Нервная система (systema nervorum). Органы чувств (organa
611.8
sensuum)
611.81 Центральная нервная система
611.811 Общее строение
Тератология (исследование аномалий общего строения
611.811.012
центральной нервной системы)

Ехо-енцефалоскопія – метод, заснований на отриманні інформації про
розташування та характер структур головного мозку і вимірювань їх лінійних
розмірів, шляхом ультразвукової локації. Застосовується для діагностики
зсуву серединних структур мозку при черепно-мозкових травмах, пухлинах,
Арк.
МП94.21054.001 ЗП
8
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

судинних та інших захворюваннях, а також для виявлення гіпертензійних та
гідроцефальних показань [5].

Рисунок 1.1 – Ілюстрація методу ехоенцефалоскопії

1.2 Результати пошуку аналогів
1.2.1 Ехоенцефалоскоп
Галузь використання – у медичній техніці, а саме для ультразвукового
дослідження головного мозку.
Суть [5]: ехоенцефалоскоп містить ультразвукові зонди 1, 2, блок 3
обробки ехобіосигналів, пристрій 4 сполучення, універсальний
обчислювальний пристрій 6, забезпечений клавіатурою 8, дисплеєм 7 і
друкуючим пристроєм 9, і педаль 5, сполучену з пристроєм 4 сполучення.
Облаштування сполучення включає синхрогенератор, буферний оперативний
пристрій, що запам'ятовує, лічильник адреси запису-прочитування,
облаштування управління записом-прочитуванням, регістр управління,
дешифратор адреси, облаштування формування імпульсів запуску і регістр
стану педалі.
Перший вихід синхрогенератора сполучений з блоком обробки
ехобіосигналів, а другою підключений до першого входу облаштування
управління записом-прочитуванням, вихід якого сполучений з входом
Арк.
МП94.21054.001 ЗП
9
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

лічильника адреси запису-прочитування, а другий вхід - з першим виходом
дешифратора адреси.
Педаль сполучена з першим входом регістра стану педалі, вихід якого
сполучений з входом сигналу управління універсального обчислювального
пристрою, а другий вхід - з другим виходом дешифратора адреси, вхід якої
підключений до адресної шини універсального обчислювального пристрою.
Третій вихід дешифратора адреси сполучений з першим входом регістра
управління, другий вхід якого сполучений з шиною даних універсального
обчислювального пристрою, перший вихід - з облаштуванням формування
імпульсів запуску, а другий, третій, четвертий виходи сполучені з блоком
обробки ехобіосигналів [6].
Виходи облаштування формування імпульсів запуску сполучені з
блоком обробки ехобіосигналів. Вихід лічильника адреси запису-
прочитування сполучений з першим входом буферного оперативного
пристрою, що запам'ятовує, другий вхід якого сполучений з блоком обробки
ехобіосигналів, а вихід - з шиною даних універсального пристрою, що
запам'ятовує.
Технічний результат: підвищення точності виміру відстані між
основними структурами головного мозку.
Опис винаходу: Винахід відноситься до ультразвукової медичної
діагностики і може бути використаний для ультразвукового дослідження
головного мозку.
Відомий переносний ехоенцефалоскоп ЭЭС-14 (ДКР 10-985/33),
розроблений у ВНИИ медичного приладобудування (м. Москва) [5]. Прилад
ЭЭС-14 включає ультразвукові зонди, блок обробки ехобіосигналів, блок
формування зображення, обчислювальний пристрій, дисплей, клавіатуру і
друкуючий пристрій. Найбільш складною частиною приладу є блок
формування зображення, який апаратним способом виробляє сигнали
управління блоком обробки ехобіосигналів, здійснює запам'ятовування
Арк.
МП94.21054.001 ЗП
10
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

цифрових значень амплітуд ехобіосигналів, що поступають від блоку обробки
ехобіосигналів, а також їх відображення на дисплеї і друкуючому пристрої, які
підключені до блоку формування зображення. Обчислювальний пристрій є
вузькоспеціалізованим і виконує програму, що зберігається в постійному
пристрої, що запам'ятовує.
Обстеження пацієнтів на приладі ЭЭС-14 займає багато часу, оскільки у
вказаному приладі не передбачений автоматичний пошук ехосигналів від
основних структур головного мозку і пошук необхідних ехосигналів
виконується вручну. Для автоматизації процесу пошуку ехосигналів потрібно
передачу даних про ехосигнали в обчислювальний пристрій в реальному
масштабі часу через облаштування сполучення, відсутнє в приладі ЭЭС-14.
Відомий також пристрій для виміру внутрішньочерепного тиску(патент
США N 4984567, кл. А 61 В 8/00, 1991) [5], що містить ультразвукові зонди,
блок обробки ехобіосигналів, облаштування сполучення і універсальний
обчислювальний пристрій, забезпечений клавіатурою, дисплеєм і друкуючим
пристроєм. У вказаному пристрої здійснюється передача даних про
ехосигнали в універсальний обчислювальний пристрій в реальному масштабі
часу через облаштування сполучення, причому ехограми відображаються
програмним способом на екрані дисплея, що дозволяє автоматизувати процес
виміру параметрів ехосигналів. Пристрій, проте, не забезпечує
"заморожування" зображення ехосигналів на екрані дисплея, а точність виміру
параметрів ехосигналів вказаним пристроєм у багатьох випадках недостатньо,
оскільки до складу облаштування сполучення не входить буферний пристрій,
що запам'ятовує, для накопичення і подальшого усереднювання результатів
виміру.
Суть винаходу полягає в тому [5], що в ехоенцефалоскоп, що містить
ультразвукові зонди, блок обробки ехобіосигналів, облаштування сполучення
і универ- сальний обчислювальний пристрій, забезпечений клавіатурою,
дисплеєм і друкуючим пристроєм, введена педаль, сполучена з
Арк.
МП94.21054.001 ЗП
11
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

облаштуванням сполучення, яке включає синхрогенератор, буферний
оперативний пристрій, що запам'ятовує, лічильник адреси запису-
прочитування, облаштування управління записом-прочитуванням, регістр
управління, дешифратор адреси, облаштування формування імпульсів запуску
і регістр стану педалі, при цьому перший вихід синхрогенератора сполучений
з блоком обробки ехобіосигналів, а другою підключений до першого входу
облаштування управління запис-прочитування, вихід який сполучений з вхід
лічильник адреса запис-прочитування, другий вхід облаштування управління
запис-прочитування сполучений з перший вихід дешифратор адреса, педаль
сполучений з перший вхід регістр стан педаль, вихід який сполучений з вхід
сигнал управління універсальний обчислювальний пристрій, а другий вхід - з
другий вихід дешифратор адреса, вхід який підключений до адресний шина
універсальний вичислив- тільного пристрою, третій вихід дешифратора
адреси сполучений з першим входом регістра управління, другий вхід якого
сполучений з шиною даних універсального обчислювального пристрою,
перший вихід регістра управління сполучений з облаштуванням формування
імпульсів запуску, другий, третій і четвертий виходи регістра управління
сполучені з блоком обробки эхобиосигналов, виходи облаштування
формування імпульсів запуску сполучені з блоком обробки эхобиосигналов,
вихід лічильника адреси запису-прочитування сполучений з перший вхід
буферний оперативний запам'ятовує пристрій, другий вхід який сполучений з
блок обробка ехосигнал, а вихід - з шина дані універсальний обчислювальний
пристрій.
Технічний результат винаходу [5] полягає в підвищенні точності виміру
відстаней між основними структурами головного мозку за рахунок
накопичення інформації у буферному оперативному пристрої, що
запам'ятовує, з подальшим її усереднюванням, а також в підвищенні зручності
користування приладом за рахунок введення до його складу педалі для
"заморожування" зображення на екрані дисплея.
Арк.
МП94.21054.001 ЗП
12
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Ехоенцефалоскоп працює таким чином.
Ультразвукові зонди 1 і 2 встановлюють на голову пацієнта.
Обчислювальний пристрій 6 програмно формує сигнали управління, які через
пристрій 4 сполучення поступають на блок 3 обробки эхобиосигналов. Блок
обробки ехобіосигналів формує імпульси, що по черзі збуджують
ультразвукові зонди 1 і 2, які випромінюють ультразвукові імпульси в голову
пацієнта. Ультразвукові сигнали, відбиті від досліджуваних структур
головного мозку, приймаються ультразвуковими зондами 1 і 2 і поступають у
блок 3 обробки ехобіосигналів. На вхід біосигналу блоку 3 поступає біосигнал
від зовнішнього джерела (наприклад, електро- кардіографа або
електроенцефалографа). Блок 3 здійснює посилення, детектування і
перетворення в цифрову форму ехобіосигналів, що поступають, які
передаються в пристрій 4 сполучення. Блок 3 працює під управлінням
сигналів, що поступають від облаштування сполучення. Облаштування
сполучення сполучає блок 3 обробки ехобіосигналів і педаль 5 з
обчислювальним пристроєм 6. Інформація про амплітуди ехобіосигналів, що
поступає від блоку 3, і інформація про натиснення педалі 5 через пристрій 4
сполучення вводяться в обчислювальний пристрій 6. Таким чином
здійснюється ультразвукове зондування головного мозку. Для підвищення
відношення сигнал/шум зондування виконується багаторазово.
Обчислювальний пристрій 6 виконує програмне усереднювання амплітуд
отриманих сигналів по числу зондувань, здійснює автоматичний пошук
ехосигналів від основних структур головного мозку, вимір параметрів
ехобіосигналів, розрахунок діагностичних коефіцієнтів, а також відображення
на екрані дисплея 7, вивід на друкуючий пристрій 9 і збереження в
накопичувачі 10 інформації зображень ехобіосигналів, результатів вимірів,
значень діагностичних коефіцієнтів, анамнезу пацієнта і інших результатів
обстеження. Управління роботою приладу і введення даних про пацієнта і
умови обстеження здійснює оператор за допомогою клавіатури 8,
Арк.
МП94.21054.001 ЗП
13
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

підключеною до обчислювального пристрою 6. "Заморожування" зображення
оператор може здійснити натисненням педалі 5, підключеною до пристрою 4
сполучення.
Блок 3 обробки ехобіосигналів містить генератори 11 і 12 зондуючих
імпульсів, вхідні ключі 13 і 14, регульований аттенюатор 15, підсилювач 16
ехосигналу, детектор 17, підсилювач 18 біосигналу, комутатор 19, аналого-
цифровий перетворювач (АЦП) 20, генератор 21 напруги тимчасового
автоматичного регулювання посилення (ВАРУ). Ультразвукові зонди
підключені до блоку обробки ехобіосигналів через роз'єми Зонд 1 і Зонд 2.
Біосигнал від зовнішнього джерела (наприклад, електрокардіографа)
подається у блок обробки ехобіосигналів через роз'єм Біосигнал. Блок обробки
управляється сигналами START1, START2, RCV1, RCV2, FADC, ECHO/B10,
що поступають з облаштування сполучення.
При проведенні ультразвукового зондування головного мозку блок 3
обробки ехобіосигналів по черзі працює з двома ультразвуковими зондами, що
встановлюються на голову пацієнта. Спочатку сигнал START1 запускає
генератор 11 зондуючих імпульсів, який виробляє імпульс, що збуджує
перший ультразвуковий зонд. Одночасно з сигналом START1 виробляється
сигнал RCV1, який відкриває вхідний ключ 13 на час прийому сигналів,
відбитих від досліджуваних структур головного мозку (ехосигналів), що
знімаються з першого зонду. Ехосигнали, що приймаються першим зондом,
через вхідний ключ 13 поступають на регульований аттенюатор 15, керований
напругою ВАРУ, що поступає від генератора 21, посилюються підсилювачем
16 ехосигналу, детектуються детектором 17 і через комутатор 19 поступають
на вхід АЦП 20, де здійснюється їх перетворення у восьмирозрядний
цифровий код з частотою квантування, частоти квантування (FADC), що
задається сигналом. Вхідний ключ 14 в цей час замкнутий і не пропускає
ехосигнали від другого зонду. Після того, як скидається сигнал RCV1. вхідний
ключ 13 закривається і ехосигнали від першого зонду перестають поступати
Арк.
МП94.21054.001 ЗП
14
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

на вхід АЦП 20. Після паузи, необхідної для повного загасання сигналів, що
випромінюють першим зондом, за допомогою сигналів START2 і RCV2,
генератора 12 зондуючих імпульсів і вхідного ключа 14 аналогічно
відбувається збудження другого зонду і прийом ехосигналів від нього. Під час
роботи з другим зондом вхідний ключ 13 замкнутий і не пропускає ехосигнали
від першого зонду. У паузах між прийомом ехосигналів від першого і другого
зондів на вхід АЦП 20 через комутатор 19 поступає біосигнал від зовнішнього
джерела (наприклад, електрокардіографа), посилений підсилювачем 18
біосигналу. Комутатор 19 управляється сигналом ЕСНО/В10. Цифровий код з
виходу АЦП 20 поступає в пристрій 4 сполучення.
Генератор 11 ВАРУ призначений для формування напруги ВАРУ, що
управляє регульованим аттенюатором 15. Закон зміни в часі коефіцієнта
передачі регульованого аттенюатора, що задається генератором 11 ВАРУ,
підбирається оператором з метою компенсації загасання ехосигналів в
тканинах головного мозку, залежного від часу їх приходу. Моменти початку і
закінчення роботи генератора 11 ВАРУ визначаються сигналом RCV1 або
RCV2.
Пристрій 4 сполучення (фіг. 4) містить синхрогенератор 22, буферний
оперативний пристрій (БОЗУ), що запам'ятовує, 23, лічильник 24 адреси
запису-прочитування, пристрій 25 управлінь записом-прочитуванням, регістр
26 управлінь, дешифратор 27 адрес, пристрій 28 формувань імпульсів запуску,
регістр 29 станів педалі і працює під управлінням обчислювального пристрою.
Синхрогенератор 22 виробляє імпульси тактової частоти квантування
FADC, які синхронізують пристрій 25 управлінь записом-прочитуванням і
АЦП 20, що знаходиться у блоці 3 обробки ехобіосигналів. Дешифратор 27
адрес виробляє сигнали звернення до регістра 26 управлінь, регістру 29 станів
педалі і пристрою 25 управлінь записом-прочитуванням залежно від адреси,
що поступає від обчислювального пристрою. При натисненні педалі,
підключеної до регістра 29 станів педалі, в регістрі 29 встановлюється код, що
Арк.
МП94.21054.001 ЗП
15
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

відповідає натиснутому стану педалі. При відпуску педалі в регістрі 29
встановлюється код, що відповідає ненатиснутому стану педалі. Наявність
коду натиснутого стану педалі в регістрі 29 сигналізує обчислювальному
пристрою про необхідність "заморозити" або "розморозити" зображення на
екрані дисплея. Опитування регістра 29 станів педалі робиться з частотою
виводу на екран дисплея кадрів зображення. Обчислювальний пристрій
звертається до регістра 26 управлінь для запису інформації в нього (установки
або скидання розрядів регістра), до регістра 29 станів педалі для читання з
нього інформації про стан педалі і до пристрою 25 управлінь записом-
прочитуванням для читання інформації з БОЗУ 23. При проведенні
ультразвукового зондування головного мозку обчислювальний пристрій
програмно встановлює в регістрі 26 управлінь пристрою 4 сполучення розряд
RCV1, якщо дані приймаються від першого зонду, або розряд RCV2, якщо від
другого зонду. Сигнали RCV1 і RCV2 з виходу регістра 26 управлінь
поступають на входи ключів блоку, що управляють, 3 обробки
эхобиосигналов. Одночасно з установкою розряду RCV1 або RCV2
обчислювальний пристрій програмно встановлює в регістрі 26 управлінь
розряд SETWR, процес запису даних, що поступають від блоку 3 обробки
ехобіосигналів, що ініціалізував, у БОЗУ 23. Запис даних у БОЗУ виконується
апаратно. Одночасно з установкою розряду SETWR пристрій 28 формувань
імпульсів запуску виробляє сигнал START1, якщо встановлений розряд RCV1
в регістрі 26 управлінь, або START2, якщо встановлений розряд RCV2. Сигнал
START1 (START2) ініціалізував формування у блоці 3 обробки ехобіосигналів
зондуючого імпульсу для першого (другого ) ультразвукового зонду.
Одночасно з установкою розряду SETWR і формуванням сигналу START1
(START2) пристрій 25 управлінь записом-прочитуванням встановлює БОЗУ
23 в режим запису і починає формувати імпульси запису у БОЗУ, а також
імпульси інкремента лічильника 24 адреси запису-прочитування. Коли код на
виході лічильника адреси запису-прочитування стає рівним вибраній межі N,
Арк.
МП94.21054.001 ЗП
16
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

процес запису амплітуд ехосигналів у БОЗУ 23 припиняється.
Обчислювальний пристрій програмно скидає розряд RCV1 (RCV2) в регістрі
26 управлінь і встановлює в нім сигнал ЕСНО/В10, який перемикає комутатор
блоку 3 обробки ехобіосигналів на прийом біосигналу. Амплітуда біосигналу
записується в осередок БОЗУ 23 за адресою N. На цьому процес запису даних
у БОЗУ припиняється, обчислювальний пристрій програмно скидає розряди
SETWR і ЕСНО/В10 в регістрі 26 управлінь. Після закінчення запису в
осередках БОЗУ 23 з адресами 0,...,N - 1 містяться амплітуди ехосигналів, що
відповідають відстаням від ультразвукового зонду до досліджуваної
структури (0,...,N - 1) d, де d - крок дискретизації по глибині, визначуваний по
формулі: d = c/(2*FADC), де с - швидкість ультразвуку в тканинах головного
мозку, що приймається рівною 1560 м/с; FADC - частота квантування сигналу,
що приймається.
Амплітуда біосигналу міститься в осередку БОЗУ 23 з адресою N. Після
закінчення запису даних у БОЗУ пристрою 4 сполучення здійснюється
читання даних з БОЗУ і їх запис в оперативну пам'ять обчислювального
пристрою. На початку читання обчислювальний пристрій програмно
встановлює розряд READ регістра 26 управлінь. Одночасно з установкою
розряду READ пристрій 25 управлінь записом-прочитуванням встановлює
БОЗУ 23 в режим прочитування, а також робить БОЗУ доступним для
прочитування обчислювальним пристроєм. Після цього обчислювальний
пристрій починає програмно прочитувати дані з БОЗУ 23 і записувати їх у
свою оперативну пам'ять. При цьому пристрій 25 управлінь записом-
прочитуванням виробляє імпульси інкремента лічильника адреси запису-
прочитування. Після прочитування усіх даних з БОЗУ процес прочитування
припиняється, обчислювальний пристрій програмно скидає розряд READ в
регістрі 26 управлінь. На цьому зондування закінчується. Кількість
ультразвукових зондувань, що проводяться для отримання одного кадру
зображення ехобіосигналів, визначається залежно від необхідного підвищення
Арк.
МП94.21054.001 ЗП
17
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

відношення сигнал/шум. Після закінчення серії ультразвукових зондувань
обчислювальний пристрій проводить програмне усереднювання амплітуд
отриманих сигналів.
Середнє значення амплітуди ехосигналу, отриманого із заданої глибини,
обчислюється шляхом підсумовування амплітуд ехосигналів, отриманих з цієї
глибини при кожному зондуванні, і ділення отриманої суми на число
зондувань. Обчислення середнього значення амплітуди ехосигналу
виконується для кожного значення глибини від 0 до (N - 1) d.
Середнє значення амплітуди біосигналу обчислюється шляхом
підсумовування амплітуд біосигналів, отриманих при кожному зондуванні, і
ділення отриманої суми на число зондувань. Потім обчислювальний пристрій
проводить відображення прийнятих ехобіосигналів на дисплеї.
На екрані дисплея програмно відображаються ехограми, пульсограми,
діаграма біосигналу і цифро-буквенна інформація. Ехограма є залежністю
амплітуди ехосигналу, що приймається, від глибини. Під глибиною
розуміється відстань від ультразвукового зонду до досліджуваної структури
головного мозку. На екрані одночасно відображаються дві ехограми - по одній
для кожного ультразвукового зонду. Побудова графіків виконується
програмно з використанням результатів зондування, накопичених в
оперативній пам'яті обчислювального пристрою. Число рівнів квантування
ехосигналу по амплітуді на екрані дисплея вибирається залежно від
розрядності даних, що приймаються з БОЗУ облаштування сполучення, і
роздільної здатності дисплея по вертикалі - максимальної кількості елементів
зображення по вертикалі (NV). Кількість відліків амплітуд ехосигналу по
глибині на екрані дисплея вибирається залежно від кількості відліків амплітуд
ехосигналів у БОЗУ (N) і роздільній здатності дисплея по горизонталі -
максимальної кількості елементів зображення по горизонталі (NG). Кількість
відліків N визначається по формулі: N = L/d, де L - максимальна глибина
зондування; d - крок дискретизації по глибині.
Арк.
МП94.21054.001 ЗП
18
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Значення N у декілька разів перевищує значення NG, що дозволяє
реалізувати максимальну точність виміру відстаней приладом при виводі на
екран дисплея збільшеного по горизонталі зображення виділених ділянок
ехограм.
Пульсограма є графіком залежності амплітуди ехосигналу на вибраній
оператором глибині від часу. Вибір структури, з якою знімається пульсограма,
робиться оператором за допомогою клавіатури шляхом наведення маркера, що
відображається на екрані дисплея, на зображення ехосигналу. На екрані
одночасно відображаються дві пульсограми - по одній для кожного
ультразвукового зонду. Для кожного кадру ехограм на екран виводиться по
одному відліку пульсограми для кожного зонду.
Діаграма біосигналу є графіком залежності амплітуди довільного
біосигналу від часу. Як біосигнал може використовуватися сигнал, що
знімається з електрокардіографа, електроенцефалографа і тому подібне
Для кожного кадру ехограм на екран виводиться одне значення
амплітуди біосигналу. Цифро-буквена інформація включає дату обстеження,
найменування режиму роботи, прізвище пацієнта і інші дані.
Процес оновлення кадрів на екрані дисплея може бути зупинений
натисненням педалі. При цьому зображення на екрані "заморожується" -
прилад переходить в режим стоп-кадру. З цього режиму можна перейти в
режим обробки зображень і розрахунку діагностичних коефіцієнтів або
повторним натисненням педалі повернутися в режим оновлення кадрів.
Результати обстеження за бажанням оператора можуть бути збережені у
базі даних. Для цього обчислювальний пристрій здійснює запис отриманих
результатів в енергонезалежний накопичувач інформації, де вони можуть
зберігатися необмежено довго і знову викликатися на екран дисплея при
необхідності. Крім того, результати обстеження можуть бути виведені на
друкуючий пристрій.

Арк.
МП94.21054.001 ЗП
19
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

1.2.2 Краніоскоп - 3
Патент № 2031626 АРМ [6] для ультразвукової діагностики
захворювань і травм головного мозку методом двоканальної одновимірною
ехоенцефалоскопії.

Рисунок 1.2 - Краніоскоп - 3

В порівнянні з широко поширеними в СНД приладами ЭЭС-11, ЭЭС-12
та їх західними аналогами, комплекс «Краніоскоп-3» має наступні переваги
[6]:
➢ можливість роботи одночасно двома зондами з виводом на екран
дисплея ехограм від лівого і правого зондів і трансмісійної мітки, що показує
положення геометричної середини голови пацієнта;
➢ автоматичний вимір відстаней від межполушарной перегородки до
лівого і правого зондів;
➢ індикація помилки при неправильній установці ультразвукових
зондів на голову пацієнта;
➢ можливість виведення кривих пульсації амплітуди вибраних
оператором ехосигналів з обох ультразвукових зондів і виміру коефіцієнта
пульсацій для оцінки величини внутрішньочерепного тиску;
➢ можливість «заморожування» зображення на екрані дисплея за
допомогою ножної педалі для його подальшої обробки ;
Арк.
МП94.21054.001 ЗП
20
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

➢ автоматична діагностика гипертензионно-гидроцефальных ознак,
геміатрофії мозку і об'ємних процесів;
➢ висновок на принтер результатів обстеження і ехограм;
➢ збереження результатів обстеження і ехограм у базі даних;
➢ зменшення часу обстеження пацієнтів до 10 хвилин;
➢ можливість спільної роботи з АРМ «Синускоп».
Сфери застосування
➢ Неврологія і нейрохірургія. Виявлення об'ємних утворень, кіст,
гематом, абсцесів мозку, туберкулом, гум, петрифікатів, набряків і забить
мозку, контроль за імплантованими в мозок шунтами і електродами.
➢ Дитяча психоневрологія. Виявлення ознак геміатрофії мозку,
об'ємних уражень мозку, при родовій травмі (гематоми), оцінка вираженості
гідроцефалії і контроль за ефективністю проведення дегидратационной
терапії.
Обстеження пацієнта на АРМ «Краніоскоп-3» у багатьох випадках може
бути порівнянне за інформативністю з обстеженням на рентгенівському
комп'ютерному томографі або ЯМР-томографі, будучи при цьому абсолютно
безпечним для пацієнта і таким, що має набагато нижчу вартість.
Технічні характеристики
➢ Розмір ультразвукового зображення 512x256 точок
➢ Глибина візуалізації 200 мм
➢ Точність виміру відстаней 0,4 мм
➢ Робоча частота 1,0 Мгц
➢ Роздільна здатність по глибині 3 мм
➢ Випромінювана потужність 30 мВт/кв.см
➢ Динамічний діапазон:
- сигналів, що приймаються 100 дБ
- сигналів, що відображаються 40 дБ
➢ Глибина регулювання посилення 80 дБ
Арк.
МП94.21054.001 ЗП
21
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

- ближня зона 0.100 мм
- далека зона 100..200 мм
➢ Число ехографічних каналів 2
➢ Розміри:
- електронний блок КРАНИОСКОП 350x450x70 мм
- мережевий ізолюючий трансформатор 200x250x100 мм
➢ Маса:
- електронний блок КРАНИОСКОП 3 кг
- мережевий ізолюючий трансформатор 8 кг
➢ Клас електробезпеки по ГОСТ 12.2.025-76 I тип B

1.2.3 Портативний ультразвуковий ехоенцефалоскоп
«Сономед-315 P»
Портативний ехоенцефалоскоп "Сономед-315 Р" [7] призначений для
визначення лінійних розмірів структур головного мозку і діагностики
об'ємних уражень мозку шляхом виявлення міжнапівкульної асиметрії.
Прилад "Сономед-315P" забезпечує проведення ехоенцефалоскопічних
обстежень у будь-яких умовах: стаціонару (палата, операційне відділення і так
далі), амбулаторного прийому і вдома, бригади швидкої медичної допомоги,
надзвичайних ситуацій.
Достатній набір режимів обстежень (А, 2А, А+А+Т) забезпечує швидке
проведення скринінгових обстежень [7].
Арк.
МП94.21054.001 ЗП
22
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Рисунок 1.3 - Портативний ультразвуковий ехоенцефалоскоп
«Сономед-315 P»

Технічні характеристики*
➢ Глибина зондування 180 мм
➢ Діапазон вимірів 20-180 мм
➢ Число каналів 2
➢ Дозволяюча спроможність
для датчиків 1.0 Мгц 5 мм
для датчиків 1.5 Мгц 3 мм
для датчиків 2.0 Мгц 2 мм
➢ Інтенсивність випромінювання < 30 мВт/мм2
➢ Посилення
загальне 60 dB
ближня зона 40 dB
далека зона 40 dB
➢ Пам'ять зображення 4 екрани
➢ Режими роботи
А ехоенцефалограма (1 вікно)
2А дві ехоенцефалограми (2 вікна)
Арк.
МП94.21054.001 ЗП
23
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

А+А+T трансмісійний режим (2 вікна)
➢ Реєстрація результатів
вбудований ЖКИ дисплей 256*128
зовнішній комп'ютер
➢ Потужність споживання 4 Вт
➢ Розміри 190х140х50 мм
➢ Вага приладу (з датчиками) < 3.0 кг

1.2.4 Ехоенцефалоскоп комп'ютеризований для діагностики
захворювань і травм головного мозку «Ультрасоник» (стаціонарний)
Основні медичні методики, що реалізовуються [8]:
➢ Визначення М-ехо;
➢ Трансмісійний режим;
➢ Вентрикулоскопія;
➢ Пульсоскопія;
➢ Розрахунок індексу мозкового плаща і середньоселлярного індексу.

Рисунок 1.4 - Ехоенцефалоскоп комп'ютеризований для діагностики
захворювань і травм головного мозку «Ультрасоник» (стаціонарний)

Відмітні особливості ехоенцефалографа «Ультрасоник» [8]:
Ехоенцефалоскоп (ехоенцефалограф) «Ультрасоник» є класичним
ультразвуковим приладом, який може працювати як стаціонарна
ехоенцефалографічна система (на базі персонального комп'ютера), так і у
Арк.
МП94.21054.001 ЗП
24
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

вигляді портативного приладу на базі повнофункціонального міні ноутбука
(маса 0,5 кг), працюючого від акумуляторів. Кількість ехоенцефалографічних
датчиків - 2 (емісійний і трансмісійний).
У системі є програмно-кероване тимчасове автоматичне регулювання
посилення (ВАРУ), що дозволяє отримати необхідне висока якість
ехосигналів.
Глибина зондування 230 мм при тривалості «мертвої» зони не більше 15
мм дозволяє ідентифікувати патологічні утворення в навколокістковому
черепному просторі.
До унікальних особливостей системи відносяться:
➢ режим автоматичного пошуку, виявлення і ідентифікації відбитих ехо-
сигналів без необхідності ручного пошуку дослідником;
➢ режим коригування позиціонування датчиків для зон антагоністів;
➢ режим накопичення статистики по відбитих ехо-сигналам для
підвищення точності вимірів і зменшення міри
➢ суб'єктивності в оцінці отримуваних результатів;
➢ методика оцінки пульсацій в реальному часі.
Технічні характеристики:
Кількість ехоенцефалографічних каналів - 2 (емісійний і трансмісійний)
Робоча частота - 1,76 Мгц
Тривалість зондуючого сигналу - 2,27 мкс (4 коливання на частоті 1,76 Мгц)
Максимальна глибина зондування - 230 мм
Подовжня роздільна здатність - не більше 1 мм
Точність вимірів - не гірше 0,5 мм
Тривалість «мертвої» зони - не більше 15 ммДинамічний діапазон вхідних
сигналів - не менше 100 дБ
Споживана потужність - менше 5 Вт
Габаритні розміри - 225 x 220 x 72 мм
Маса - не більше 1,5 кг
Арк.
МП94.21054.001 ЗП
25
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

2. Аналіз технічного завдання

Розроблюваний ехоенцефалоскоп має відповідати наступним технічним
характеристикам:
1. Робочі частоти 0,88 МГц±5% та 1,76 МГц±5%.
2. Прокольна розпізнавальна здатність не гірше 6,8 мм для частоти 0,88
МГц та 3,4 мм для частоти 1,76 МГц.
3. Система індикації одномірна, розміри корисної площі екрана трубки
100×70 мм.
4. Діапазон вимірювання лінійних розмірів 20 – 160 мм.
5. Межі дозволеної похибки вимірювання лінійних розмірів ±(1+0,05L),
де L – вимірюваний лінійний розмір в мм.
6. Ручне регулювання підсилення не менше, ніж на 40 дБ.
7. Максимальна глибина УЗ-зондування не менше 160 мм, мінімальна
– не більше 80 мм.
8. Час встановлення робочого режиму не більше 15 хв.
9. Час безперервної роботи при живленні від мережі – 6 год., при
живлення від акумуляторної батареї – 2 год.
10. Живлення від мережі змінного струму (50 ±0,5) Гц з номінальною
наругою 220 В ±10%.
11. Живлення від акумуляторної батареї з напругою 12 В ±10%.
12. Безвідмовне напрацювання не менше 1000 год., середнє
напрацювання на відмову не менше 2000 год.
13. Потужність споживання від мережі не більше 75 Вт, від батареї –
30 Вт.
14. Захист від ураження електричним струмом по класу ІІ.
15. Габаритні розміри 455×260×235 мм.
16. Маса приладу не більше 12 кг.

Арк.
МП94.21054.001 ЗП
26
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

3. Розробка структурної схеми пристрою

Для того, щоб побудувати структурну схему розроблюваного
ехоенцефалоскопу, необхідно зрозуміти принцип отримання інформації за
допомогою ультразвука. Ультразвук має ряд специфічних властивостей, які
визначають його широке використання в різних сферах людської діяльності.
Ці особливості зумовлені високою частотою і, відповідно, малою довжиною
хвилі, що визначає променевий характер розповсюдження ультразвуку, а
також можливістю досягнення великих значень інтенсивності.
На відміну від звичайних звуків ультразвуки мають значно меншу
довжину хвиль. Внаслідок цього вони дають ультразвукові тіні і їх можна
одержати у вигляді вузьких пучків, які за аналогією із світловими прийнято
називати ультразвуковими пучками. Таким чином, можна вважати, що
ультразвук поширюється в однорідному середовищі прямолінійно, не огинає
перешкод, розміри яких значно перевищують довжину хвилі.
З ультразвуком, як і з іншими видами хвиль, спостерігаються
заломлення, відбивання, дифракція та поглинання.
При заломленні та падінні ультразвукових хвиль під кутом відбувається
цікаве явище – утворення поздовжніх і поперечних хвиль одночасно.
Найкраще ультразвук поглинається газами, тілами з малою пружністю
(пластмаси), пористими тілами (гума, корок), гірше – рідинами, найгірше –
твердими тілами.
Ультразвукова хвиля при проходженні через межу поділу двох середовищ
частково відбивається і частково переходить у друге середовище. За умови
незначної відмінності акустичного опору середовищ у зоні дії, відбивання
ультразвуку на межі цих середовищ незначне. Якщо є велика різниця
акустичного опору, то падаюча хвиля повністю відбивається від межі
середовищ. Так на межі повітря і біологічних тканин ультразвук відбивається
на 99,7%. Цим продиктована основна умова методики ультразвукової терапії
Арк.
МП94.21054.001 ЗП
27
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

— щільний контакт аплікатора з ділянкою тіла, на яку впливають. З цією
метою використовують так звані контактні середовища (воду, вазелінову,
рослинну олію, гліцерин, мазі), які наносять на зону дії. Оскільки акустичні
властивості цих середовищ і біологічних тканин подібні між собою,
відбивання ультразвукових хвиль незначне (у межах від 0,1 до 1%).
Відбивання ультразвукових хвиль залежить і від кута їх падіння на зону
дії. У разі збільшення кута падіння коефіцієнт відбивання зростає. Чим більше
кут падіння відхиляється від перпендикуляра, проведеного до поверхні
середовища, тим більший коефіцієнт відбивання. Він може стати таким, за
якого поширення ультразвуку повністю припиняється. Саме тому найліпшою
передумовою передачі енергії тканинам є накладання випромінювача до шкіри
всією його поверхнею.
Ці явища характеризуються коефіцієнтами відбивання Кв і пропускання
Кпр. Вони показують, яку частину інтенсивності падаючого ультразвукового
променя Іп становлять інтенсивності Ів і Іпр відповідно відбитого променя і
променя, що пройшов у друге середовище:
Таким чином, на межі поділу двох середовищ відбувається перерозподіл
механічної енергії ультразвуку в залежності від акустичної густини
середовищ, що лежить в основі ультразвукових методів дослідження у клініці.
Основний принцип роботи будь-якого ультразвукового діагностичного
приладу, у тому числі й розроблюваного в даній роботі, полягає у реєстрації
відповідними способами відбитих від неоднорідностей внутрішніх органів і
тканин організму УЗ променів.
Електрична структурна схема приладу наведена на рис.3.1.
Арк.
МП94.21054.001 ЗП
28
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Рисунок 3.1 – Електрична структурна схема ехоенцефалоскопу

Ультразвуковий зонд збуджується електричним імпульсом,
вироблюваним генератором зондуючи імпульсів. В залежності від режиму
роботи відбиті або сигнали, що пройшли із зондів надходять на приймач
високої частоти, посилюються в відеопосилювачі і надходять на електронно-
променеву трубку, де відтворюються у вигляді вертикальних імпульсів
(ехограма).
Розташування імпульсів по горизонтальній осі визначається часом,
необхідним для проходження ультразвуку через досліджуваний об'єкт або до
досліджуваного об'єкта і назад.
Для визначення глибини розташування досліджуваної структури та
розміру досліджуваного об'єкта вимірюється відстань до відповідного
імпульсу на ехограм. Вимірювання проводиться за допомогою мітки часу, що
виробляється генератором вимірювальної мітки.
Арк.
МП94.21054.001 ЗП
29
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

4. Розробка електричної принципової схеми

Електрична принципова схема пристрою – ехоенцефалоскопу наведена
на рис.4.1.

Рисунок 4.1 – Електрична принципова схема ехоенцефалоскопу

Синхронізуючий генератор, виконаний на транзисторі 2-Т5 за схемою
блокінг-генератора, працює в автоколивальному режимі з частотою
повторення 1000 Гц ± 20%. Він виробляє імпульси запуску амплітудою 40-35
В і тривалістю 4-4 мкс. З обмотки трансформатора 2-Тр1 (виходи 6-7)
знімаються негативний імпульс для запуску блоку генератора розгортки і
блоку генератора мітки, з іншого боку (виходи 5-8) - для запуску генератора
зондуючих імпульсів.
Генератор розгортки включає в себе розширювач імпульсів, виконаний
на транзисторах 3-Т1, 3-Т2 за схемою чекаючого мультивібратора, і генератору
пилкоподібної напруги 3-Т7,3-Т8,3-Т10.
Арк.
МП94.21054.001 ЗП
30
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

При надходженні на базу транзистора 3-Т1 пускового імпульсу з
синхронізуючого блокінг-генератора, вібратор виробляє імпульси, тривалість
яких визначає тривалість пилоподібної напруги. Тривалість імпульсів
мультивібратора регулюється від 150 до 380 мкс за допомогою резистора 3-
R9. Імпульси мультивібратора надходять на базу транзистора 3-Т7 і замикають
його. Починається заряд конденсатора 3-С6 через резистори 3-R9, 3-R26, що
триває до тих пір, поки скінчиться імпульс мультивібратора. Імпульс
пилоподібної напруги з колектора транзистора 3-Т7 надходить на
двохкаскадний підсилювач з регульованим коефіцієнтом підсилення.
Підсилювач служить для лінеаризації напруги розгортки. З виходу
підсилювача пилоподібна напруга через конденсатор 3-С7 подається в ланцюг
колекторного живлення і компенсує падіння зарядного струму конденсатора
3-С6. Регулюючи величину амплітуди пилоподібної напруги на виході
підсилювача «полстроечним» резистором 3-R31, можна домогтися того, що
конденсатор 3-С6 буде заряджатися практично постійним струмом.
Нелінійність розгортки при цьому дуже мала. Далі пилоподібна напруга
надходить на фазоінверсних підвищувальний трансформатор Тр2.
З виводів 3-5 фазоінверсного трансформатора Тр2 пилоподібна напруга
двох полярностей надходить на горизонтально-відхиляючі пластини
електроннопроменевої трубки Л1. Для забезпечення стабільного положення
лінії розгортки на екрані при зміні її тривалості використовується відновлення
постійної складової з допомогою діодів 4-Д2, 4-Д3. Прямокутний імпульс, що
знімається з колектора транзистора 3-Т2, подається після додаткового
посилення транзистором 2-Т6 на модулятор електроннопроменевої трубки Л1
для підсвітки прямого ходу променя.
Вимірювальний блок, призначений для вимірювання відстані до
досліджуваних об'єктів, виконаний за схемою фантастронного генератора
3-Т3 - 3Т6. Тривалість імпульсів генератора регулюється в діапозоні 26-266
мкс з допомогу резистора R3 (ВИМІРЮВАННЯ).
Арк.
МП94.21054.001 ЗП
31
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Імпульс фантастронного генератора перетворюється за допомогою
диференціюючого підсилювача 3-Т9 в короткий відмітковий імпульс. Для
стабілізації режимів фантастронного генератора застосовані стабілітрони
3-Д4, 3-Д5.
Генератор зондуючих імпульсів виконаний на тиристорі 1-Д2. Запускає
імпульс негативної полярності з виводів 5-8 трансформатора 2-Тр1 подається
на керуючий електрод тиристора 1-Д2. Конденсатор за час між двома
запускаючими імпульсами заряджається від джерела через резистори R0-R8.
При включенні тиристора конденсатор 1-С1 розряджається через його
внутрішній опір і узгоджувальний трансформатор ультразвукового зонда що
підключається до розетки Ш2 високочастотним кабелем. Потужність
ультразвукових коливань регулюється шляхом зміни напруги анодного
живлення тиристора 1-Д2 за допомогою резистора R6 (ПОТУЖНІСТЬ).
Блок живлення включає в себе електронний стабілізатор, зібраний на
транзисторах Т1, Т2, і 5-Т1, з вихідним напругою мінус 12 В і перетворювач
постійної напруги, зібраний на транзисторах Т3 і Т4, з вихідними напругами
+35±5 В для живлення каскадів відеопідсилювача; мінус 40±5 В для живлення
синхронізуючого блокінг-генератора і генератора пилоподібної напруги; +200
В для живлення генератора зондуючих імпульсів; +500 В, мінус 1200 В для
живлення електродів електроннопроменевої трубки.

Арк.
МП94.21054.001 ЗП
32
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

5. Розрахунок основних елементів електричної схеми

5.1. Заміна ламп розжарювання для підсвітлювання приладу на нові
яскраві світлодіоди та їх розрахунок

Обираємо сучасний світлодіод білого кольору світіння MTK-
3528W14WC-1,8cd, а також схему його підключення, рис.5.1.

Рисунок 5.1 – Схема підключення світлодіоду MTK-3528W14WC-1,8cd

Вихідні дані для розрахунку: ��п = 12 ��; ��пр = 3,2 В; Іпр = 20 мА
Визначимо прохідну сумарну напругу [9]:

��пр∑ = ��пр ⋅ ��світлодіодів (5.1)
де ��пр- прохідна напруга;
��світлодіодів - кількість світлодіодів.
Тоді,

��пр∑ = 3,2 ⋅ 3 = 9,6 В.

Визначимо напругу на резисторі:

���� = ��п − ��пр∑ (5.2)
���� = 12 В− 9,6 В = 2,4 В.

Таким чином, опір резистора:
Арк.
МП94.21054.001 ЗП
33
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

��
�� = ��, (5.3)
��пр
де ��пр - прохідний струм.
Тоді,
2,4 В
�� = = 120 Ом.
0,02 А

Для регулювання яскравості світіння будемо використовувати схему,
наведену на рис.5.2.

Рисунок 5.2 – Схема для регулювання яскравості світіння світлодіодів

Яскравість світіння буде залежати від сили струму, що проходить через
опір. Чим більший опір тим слабкішим буде світіння [9]:

��
Іпр =
�� , (5.4)
��∑

де ��∑ - сумарний опір двох резисторів.
Тоді маємо обмеження струму:
2,4 В
- мінімальна яскравість: Іпр = = 5,3 мА
120 Ом+330 Ом
2,4 В
- максимальна яскравість: Іпр = = 8,4 мА
120 Ом+165 Ом
Таким чином, враховуючи логарифмічність характеристики опору Rрег
для лінійності обираємо резистор з експотенціальною характеристикою

Арк.
МП94.21054.001 ЗП
34
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

5.2. Розрахунок диференціюючої схеми вузла прийому акустичного
сигналу

Диференціююча схема призначена для отримання коротких позитивних
імпульсів (сплесків) тривалістю близько 1 мс. Напруга на її виході
пропорційно швидкості зміни вхідної напруги. Відмітимо, що вхід
операційного підсилювача підключений через конденсатор, а в ланцюзі
зворотного зв‘язку є резистор. Основне рівняння для диференцюючої схеми
можна записати у вигляді [10]:
����
��0 = −�� ⋅ �� ⋅ 1,
����
або
����
�� = −�� ⋅ �� ⋅ 1
0 ,
����
де R – опір зворотного зв‘язку;
С – ємність на зворотному ланцюзі диференціатора;
u1 – зміна напруги на вході диференціатора;
t – тривалість перехідних процесів.
Оскільки напруга на виході диференціюючої схеми пропорційна
швидкості зміни напруги на її вході, тривалість імпульсу напруги на виході
при подачі на вхід прямокутних імпульсів практично залежить тільки від
тривалості перехідних процесів.
При t=0 напруга на вході змінюється від 0 до 1 В. Покладаючи, що форма
вхідної напруги строго прямокутна, отримуємо, що перехід від одного стану
схеми до іншого відбувається за час, рівний нулю, тоді uі/t = . Це означає,
що вихідна напруга досягає нескінченності в тимчасовому інтервалі, рівному
нулю. На практиці [10] приймемо, що напруга у схемі встановлюється до
необхідного значення і потім спадає за 0,1 мкс. Тоді, u1 = 1 В; t = 0,1 мкс,
або:
����1 1
= = 107 В/с.
���� 0,1⋅10−6
Арк.
МП94.21054.001 ЗП
35
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Тоді, напруга при перехідному процесі:
�� = ±�� ⋅ �� ⋅ 1070 .
Вважаючи, що ємність С = 1 мкФ, а опір зворотного зв‘язку R = 10 кОм,
маємо наступне значення для напруги:
�� = ±104 ⋅ 10−60 ⋅ 107 = ±105 В.
Очевидно, що підсилювач не може розвинути напругу 105 В. Реально
значення вихідної напруги визначається напругою насичення або напругою
джерела живлення. Протягом часу, що відповідає плоскій вершині імпульсу,
конденсатор блокує вхід операційного підсилювача. Вихідна напруга при
цьому дорівнює нулю. Оскільки потрібно отримати тільки позитивні імпульси,
звідки витікає, що частота повторення імпульсу [10]:
1
�� = ;
��⋅��
1
�� = = 100 імп/с.
10−6⋅104
Таким чином, в результаті проведених розрахунків розраховано
диференціюючу схему вузла прийому акустичного сигналу та підібрано
параметри диференціального ланцюга на виході відеопідсилювача:
R = 10 кОм, С = 1 мкФ.

5.3. Оцінка точності роботи пристрою

В процесі розробки апаратури завжди намагаються досягти найбільшої
точності [11, 12]. Але враховуючи те, що прилад складається із реальних
модулів, які мають практичні точності параметри, можна говорити про
досягнену точність. Її оцінюють за формулою [11, 12]:
��пр = √∑�� 2
��=1 ���� ,

Арк.
МП94.21054.001 ЗП
36
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

де δі – точність модуля приладу.
Ехоецефалоскоп складається з блоків, що пов’язані з електронікою.
Отже точність таких вузлів висока.
Розпишемо усі блоки, які входять до ехоецефалоскопу та проаналізуємо
їх точність, табл.5.1.

Таблиця 5.1 - Аналіз вузлів ехоецефалоскопу
Назва вузла Похибка, %
Імпульсний блок живлення 0,4
Ультразвуковий зонд 0,1
Генератор зондуючих імпульсів 0,2
Синхронизуючий генератор 0,15
Генератор вимірювальної мітки 0,35
Генератор розвертки 0,15
Приймач високої частоти 0,3
Відеопідсилювач 0,2

Підраховуємо сумарну похибку вузлів, що входять до складу
ехоецефалоскопу [13]:

�� 2
пр = √0, 4 + 0, 12 + 0, 22 + 0,152 + 0,352 + 0,152 + 0, 32 + 0, 22 =
0,71%.

Оскільки допустима похибка приладу 1%, то в даному розрахунку
приладу на точність при його експлуатації задовольняє поставлену задачу у
технічному завданню. Таким чином, задана точність роботи ехоецефалоскопу
досягнена.

Арк.
МП94.21054.001 ЗП
37
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

6. Технологічний розділ

6.1.Технологія виготовлення друкованих плат

Перші виготовленні друкованих плат автоматизованим методом були
розроблені фірмою Multiwire [14]. За минулий період за кордоном і у нас в
країні розроблені нові методи друковано-проводового монтажу, засновані на
різних принципах прокладки трас з ізольованих проводів і способів отримання
між сполук в платах. Розрізняють два методи виготовлення друкованих плат:
метод стежкового монтажу і метод прямих відрізків.
Метод стежкового монтажу («Аракс») використовують в промисловості
в двох варіантах: з поділом процесу монтажу проводів на платі на окремі
операції і з об'єднанням операцій в один процес. При цьому методі друкованим
способом отримують типову одно-або двосторонню плату з постійною
топологією малюнка. У першому варіанті типову плату встановлюють на
паперову маску і прокладки з еластичного матеріалу, а потім відповідно до
заданої схемою прошивають її і прокладки через отвори пустотілої голкою,
всередині якої проходить тонкий ізольований провід. Після прошивки дроти
притискають до плати, видаляють еластичні прокладки з петель, утворених з
ізольованих проводів голкою, лудять петлі припоєм, знімають з петель маску
і припаюють їх до плати. У другому варіанті на автоматі прошивають плату
проводом, одночасно лудячи і припаюють петлі з дроту до контактних
майданчиків. В результаті отримують плату, еквівалентну за
функціональними можливостями багатошарової друкованої плати, але з більш
високою ремонтопридатністю і меншою вартістю.
Автоматизоване проектування друкованих плат. Однією з основних
задач в системі автоматизованого проектування плат є оптимізація з'єднань
між елементами схем. Залежно від обраної конструктивно-технологічної бази
ця задача може мати різну ступінь складності і відповідно може сильно
Арк.
МП94.21054.001 ЗП
38
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

впливати на трудомісткість проектування друкованих плат. При
автоматизованому проектуванні друкованого монтажу, в тому числі і
багатошаровою, необхідно оптимізувати цілий ряд критеріїв (показників
якості), таких як сумарна довжина всіх зв'язків, число зв'язків між елементами
схеми, наприклад ІС, що знаходяться в сусідніх позиціях на монтажному полі,
число перетинань між зв'язками, число ланцюгів з можливо більш простою
конфігурацією. Оптимізація такого числа показників якості, будучи складним
завданням самої по собі, вимагає врахування ряду конструктивних
характеристик плати. До них можна віднести: розмір монтажного поля,
мінімально допустиму ширину друкованих провідників і відстань між ними,
число монтажних шарів, способи переходу з одного шару на інший,
розташування висновків елементів і ланцюгів на монтажному полі, число
ділянок, заборонених для прокладки провідників (технологічні отвори, місця
для позначень, заздалегідь прокладені стандартні друковані провідники та ін.).
Отримати оптимальний варіант друкованих з'єднань при відповідності всіх
умов досить важко [15]. Тому, по суті, жоден з методів автоматизованого
проектування багатошарової друкованої плати не гарантує трасування всіх
з'єднань. Задовільними вважаються результати, коли автоматично трасуються
90-95% зв'язків. Решта з'єднання вимагають неавтоматизованої або
автоматизованої доопрацювання шляхом зміни конфігурації раніше
прокладених зв'язків, що значно підвищує трудомісткість проектування
монтажних плат.
Переваги та недоліки стежкового методу. Стежковий монтаж в
порівнянні з багатошаровим друкованим монтажем дозволяє наступне [16]:
- Знизити трудомісткість конструкторських робіт у кілька разів, при-чому,
чим більше номенклатура друкованих плат, тим ефективніше стежковий
монтаж.
- Скоротити трудомісткість автоматизованого проектування друкованих
плат більш ніж в два рази.
Арк.
МП94.21054.001 ЗП
39
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

- Знизити вартість матеріалів в три рази.
- Скоротити трудомісткість виробництва вузлів друкованих плат на 30%.
- Підвищити ремонтопридатність друкованої плати та оперативність
внесення змін до монтаж.
- Скоротити терміни розробки апаратури у зменшити технологічного ський
цикл проектування і виробництва друкованих плат.
- Виключити металізацію в отворах друкованої плати.
- Знизити кількість шкідливих стоків при виробництві друкованих плат.
- Зменшити масу друкованих плат, збільшити вихід придатних друкованих
плат.
До недоліків стежкового методу монтажу необхідно віднести [16]:
- Одностороннє розташування на платі.
- Потреба в ретельному контролі інформативного матеріалу при
автоматизованому проектуванні друкованих плат.
- Збільшення габаритів друкованих плат викликає майже пропорційно ний
ріст трудомісткості монтажу.
- Не конкурентоспроможність з одно-і двосторонніми друкованих плат по
трудомісткості в серійному виробництві, не рахуючи етапу макетування.
- Складність застосування друкованих плат проводового монтажу для
елементів між шнуровими виводами (необхідно планарна формовка
виводів).
Метод прямих відрізків. Метод полягає в тому, що друкованим
монтажем виготовляють типову друковану плату з постійною типологією
малюнка і наскрізними металізованими отворами. Типову друковану плату
встановлюють на стіл монтажного автомата і за заданою програмою розводять
зв'язку прямими відрізками з ізольованого дроту, обрізаючи його в заданих
точках. При цьому ізольований провід автоматично без попереднього лудіння
ділянки жили що припаюється, без видалення ізоляції з нього поєднується з
контактною площадкою. Причому провід може укладатися на контактну
Арк.
МП94.21054.001 ЗП
40
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

площадку під будь-яким кутом по відношенню до її осі. Після суміщення
з'єднувальних елементів розщеплений електрод опускається на провід і з
заданим зусиллям притискає його до гальванічного олов'яно-свинцевого
покриттю контактної площадки, а потім на електрод подається розігріваючий
імпульс струму. Розігрітий до значення температури 973...1073 К (700...800 С)
електрод непрямим шляхом передає тепло з з'єднуються з елементам. В
результаті ізоляція на дроті оплавляється і таким чином забезпечується
електричний контакт електроду з житловою дроти [15]. Потім на електрод
подається другий імпульс струму, який розігріває провід на ділянці обмеженій
зазором в розщепленому електроді. При постійно призначеному тиску
розігрітий електрод і розігріта жила проводу передають тепло гальванічному
покриттю контактного майданчика. При цьому покриття розплавляється, і
жила проводу занурюється в розплав. Після закінчення дії імпульсу електрод
піднімається, а розплавлене покриття, охолоджуючись, кристалізується і
таким чином відбувається формування з'єднання.
На стабільність процесу, а отже, і на якість з'єднань при цьому впливають
такі чинники [16]:
- Ступінь відповідності нанесеного гальванічного покриття евтектичному
складу сплаву олово-свинець і похибка його товщини по всьому полю
плати, від яких залежить температура розплаву покриття.
- Похибка тиску електродів на провід, від якої залежить ступінь деформації
жили в зоні з'єднання і відповідно механічна міцність з'єднання.
- Стабільність площі контакту електрода з жилою дроту, яка впливає на
щільність струму і температуру нагрівання сполуки припою.

Арк.
МП94.21054.001 ЗП
41
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

6.2. Автоматизація виготовлення друкованих плат
Загальним недоліком обох методів виготовлення друкованих плат є
необхідність покриття заготовок перед свердлінням для захисту від
механічних пошкоджень друкованих провідників. Сушка лаку і його
видалення після свердління й хімічного міднення отворів збільшують
трудомісткість процесу і тривалість технологічного циклу, порушують його
безперервність [17]. Тому не можна створити автоматичної потокової лінії
виробництва друкованих плат.
При ручному виготовленні зазначений порядок проходження операцій
повинен зберігатися, тому що шар фоторезиста і освічений їм малюнок
друкованих провідників вказують на розташування отворів. Отже, малюнок
повинен створюватися до свердління. Операція свердління отворів є процесом
трудомістким, оскільки число отворів, наприклад, на платі середнього розміру
становить кілька сотень, а на платах з ІМС в корпусах зі штирьковими
виводами - більше тисячі [18]. Таким чином, виникає проблема автоматизації
свердління отворів, рішення якої можна досягти використанням верстатів з
числовим програмним управлінням (ЧПУ).
Використання ЧПУ для свердління отворів в друкованих платах спрощує
весь процес, роблячи його більш пристосованим для подальшої автоматизації.
У цьому випадку отвори свердлять і металізують до покриття заготовок шаром
фоторезиста і формування малюнка друкованих провідників, що виключає
такі операції, як покриття плат захисним шаром лаку і його видалення після
хімічного міднення. Для отримання малюнка схеми просвітлені на платі
отвори суміщають з їх зображеннями на фотошаблон, тому даний метод
отримав назву "метод базового отвори" [17].
Подальшу обробку плати виробляють звичайним способом, тобто на
провідники та контактні площадки гальванічно осаджують мідь і наносять
захисне покриття, після чого видаляють шар фоторезиста і стравлюють
Арк.
МП94.21054.001 ЗП
42
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

фольгу. Всі операції можна виконувати безперервно на автоматичній
потокової лінії [18].
В даний час розроблені плівкові фоторезисти, повністю змінили
технологію нанесення світлочутливого шару на заготівлю друкованої плати.
Вони складаються з трьох шарів: запобіжної плівки, плівки фотополімерного
резиста і прозорої поліефірної плівки для ультрафіолетового випромінювання.
Запобіжну плівку видаляють перед нанесенням фоторезисту на заготовку.
Коли плівковий Фоторезист притискають валиком, він приклеюється до
поверхні заготовки липким шаром.
Експонування виробляють через захисну поліефірну плівку, на яку
накладають фотошаблон. Потім захисну плівку видаляють з поверхні
світлочутливого шару механічним відшаровуванням і виявляють її.
Використання плівкового фоторезисту знижує трудомісткість операцій
формування захисного рельєфу і скорочує виробничий цикл виготовлення
друкованих плат приблизно на 20-30%. Завдяки рівномірній товщині шару
фоторезиста утворений їм захисний рельєф має рівні й чіткі краю, а розміри
ліній на заготовці після експонування точно відповідають розмірам на
фотошаблонів. Для автоматизації хімічних і гальванічних процесів при
виготовленні друкованих плат застосовують агрегатовані автоматичні лінії з
ЧПУ [19]. Щоб підвищити універсальність таких ліній, їх будують за
модульним принципом, який дозволяє складати різні лінії, які відповідають
тому чи іншому базовому технологічному процесу. Модулі для гальванічних
процесів мають штанги для підвішування виробів. Завантаження та
вивантаження моду-лей, а також передачу заготовок з однієї позиції на іншу
здійснюва-ляєт автооператор, керований від ЕОМ. Продуктивність подібних
ліній становить 400-500 печатних плат в зміну.

Арк.
МП94.21054.001 ЗП
43
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

6.3. Технологія монтажу SMD елементів
Конструктивною ознакою вузла поверхневого монтажу (ПМ) є
приєднання виводів радіоелементів до контактного майданчика,
розташованому на поверхні комутаційної плати. Технологія поверхневого
монтажу (ТПМ) включає технологію виготовлення комутаційних плат і
радіоелементів для ПМ, технологію виконання ПМ, а також обладнання для
ПМ, випробування, контроль та ремонт виробів, виконаних за даною
технологією [20].
Однак широке впровадження ТПМ при виготовленні РЕА, у тому числі й
побутової, стримується в силу певних причин: недостатнього розвитку
елементної бази ПМ; складнощі з обладнанням; труднощі освоєння нових
технологічних процесів; дуже високих вимог до точності виконання
монтажних операцій. Тому для більшості конструкцій РЕА використовують
змішаний монтаж, характерний для переходу від технології традиційного
монта-жа до ТПМ.
Елементи вузлів поверхневого монтажу. До основних елементів вузлів
ПМ відносяться друкована плата і радіоелементи. На друкованій платі є
контактні площадки для монтажу радіоелементів при чистому ПМ або
контактні площадки і отвори для змішаного монтажу, а також комутаційні
доріжки. Друковані плати для ПМ зазвичай називають комутаційними
платами. При їх виготовленні необхідно враховувати наступні фактори:
розміри плати; ефективне використання площі плати; варіанти ПМ; число
комутаційних шарів плат; ширину і крок комутаційної доріжки; застосування
міжшарових переходів; електричні характеристики; відвід теплоти.
Зі збільшенням розмірів комутаційних плат підвищуються їх
функціональні можливості (виключаються проміжні сполуки плат), але
ускладнюється монтаж і збільшується вартість [21].
Арк.
МП94.21054.001 ЗП
44
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Ефективне використання площі комутаційних плат (щільність монтажу)
залежить від варіанту ПМ (чистий, змішаний), числа комутаційних шарів
плати (одношарові, багатошарові), ширини і кроку комутаційних доріжок. Для
ПМ стають звичайними комутаційні доріжки, що мають ширину і крок 0,203
мм (0,008 дюйма) і навіть 0,127 мм (0,005 дюйма), що збільшує щільність
монтажу, але технологія їх отримання дорога [20]. Тому перевагу віддають
доріжках шириною 0,254 мм (0,01 дюйма), що дозволяє здійснювати і
змішаний монтаж. Щільність монтажу також збільшується за рахунок
застосування двосторонньої монтажу, вертикальної установки декількох
комутаційних плат на загальну несучу плату, використання багатошарових
комутаційних плат. Багатошарові плати автоматично зменшують труднощі
розводки, але при цьому ускладнюється технологія їх виготовлення. В якості
ізоляційних матеріалів і підстав для комутаційних плат використовують
пластмаси, керамічні та композиційні матеріали. Провідні шини, провідники,
контактні площадки виготовляють з мілини або інших провідних матеріалів.
При цьому в багатошарових платах один шар служить сигнальної шиною
(разводкакоммутаціонних доріжок по сигналу), другий шар - шиною
заземлення, третій - шиною живлення.
Коротка характеристика технологічного процесу ПМ. При
автоматизованому ПМ на комутаційну плату впливають високі температури
(особливо при паянні), і тому для збільшення її термостійкості проводяться
додаткові (підготовчі) операції. До таких операцій належать розплавлення і
нанесення паяльної маски. Паяльна маска збільшує термостійкість, а
розплавлення покращує паяльність і продовжує термін друкованої плати [21].
Технологічний процес ПМ включає наступні основні операції:
1. Селективне нанесення припайних паст і клею (наприклад, за допомогою
трафаретного друку, дозаторів).
2. Монтаж компонентів. Він є центральною операцією технологічного процесу
ПМ, і для проведення цієї операції монтажна машина повинна відрізнятися
Арк.
МП94.21054.001 ЗП
45
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

високою точністю. При цьому в монтажних машинах застосовуються
пристрої автоматичного розпізнавання зразків, юстирування плати,
суміщення виводів компонентів з контактними майданчиками.
3. Пайка. У техніці ПМ можуть використовуватися такі автоматизовані
способи пайки: хвилею припою; інфра-червоним (ІК) випромінюванням; в
паровій фазі; імпульсна групова; лазерна.
4. Очищення (відмивання флюсу).
5. Контрольні операції. При ПМ використання традиційного візуального
контролю сильно ускладнено через малі розміри компонентів, великої
насиченості ними. Тому застосовують методи автоматизованого
відеоконтролю на базі пристроїв розпізнавання зразків, а також методи
об'єктивного контролю якості пайки на базі лазерної техніки.

6.4.Особливості контролю та ремонту виробів з поверхневим монтажем
Як було описано вище, контроль якості ПМ викликає певні труднощі [21].
Крім автоматизованого відеоконтролю на базі пристроїв розпізнавання зразків
і контролю якості пайки лазерної технікою застосовуються випробувальні
зонди, а також спеціальні схеми самотестування. Вбудованої випробувальної
схемою, яка працює за відповідною програмою, перевіряють функціональні
параметри виробу. Основним недоліком такого способу випробувань є
ускладнення конструкції плати і зниження ефективності використання її
площі. Зазвичай автоматичний контроль реалізується на таких основних
етапах технологічного процесу: нанесення припойні пасти; позиціонування
компонентів перевірки після пайки. При ремонті апаратів найчастіше
доводиться виконувати операції демонтажу дефектного компонента з
наступним монтажем. Найпоширеніший інструмент - це паяльник
(мікропаяльнік), з його допомогою можна проводити демонтаж і монтаж при
ПМ пасивних компонентів і при застосуванні захоплень спеціальної форми -
Арк.
МП94.21054.001 ЗП
46
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

простих активних елементів (корпусу типу SOT). Але при виконанні роботи
необхідно бути дуже уважним, щоб не пошкодити інші компоненти,
комутаційні доріжки, контактні площадки [19].
Демонтаж і монтаж складних компонентів ПМ проводити за допомогою
паяльника дуже важко, а часто неможливо. У таких випадках може
застосовуватися пристосування, оснащене нагрівальними капілярами (для
розігріву місць пайки) зі змінними наконечниками, розрахованими на
компоненти різних форм і розмірів. Видалення дефектного компонента і
установка на його місце справного виробляються за допомогою вакуумного
присоса. Може використовуватися і мікроскоп, який забезпечує контроль
точності позиціонування встановлюваного компонента. Демонтаж і монтаж
дефектних компонентів можна проводити за допомогою інших методів пайки,
що застосовуються в ТПМ. Виправлення дефекту, по суті, зводиться до
повторного виконання певної частини складально-монтажних операцій. У тих
випадках, коли вартість мікрозбірок ПМ невелика, простіше і дешевше їх
замінити. При ремонті виробів з ПМ необхідні ретельний контроль і керування
процесом усунення шлюбу, щоб виключити можливість пошкодження
придатного компонента, сусідніх компонентів та інших елементів
комутаційної плати [21].
Арк.
МП94.21054.001 ЗП
47
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

РОЗДІЛ 7
ОХОРОНА ПРАЦІ

7.1. Аналіз небезпек та шкідливих факторів, що впливають на
дослідника при роботі в приміщенні технологічного відділу

В даній роботі розробляється енцефалоскоп для польових госпіталів. Ці
роботи проводяться в приміщенні технологічного відділу, який розташований
на четвертому поверсі дев’ятиповерхової панельної будівлі.
Основна робота з проектування пристрою полягає в проведенні
розрахунків з використанням спеціальних прикладних програм, обробці
інформації, моделювання різноманітних процесів, розробці схем та креслень,
а також проведенню необхідних вимірів та зняття результатів. Устаткування
відділу складається з багатьох вимірювальних приладів, зокрема, осцилографа
С1-55, генератора Г3-109, вольтметра В3-56, а також двох ПК і одного
принтера.
Кабінет відділу має наступні розміри: довжина 6 м, ширина 3,5 м, висота
3 м. Приміщення розраховане на трьох одночасно працюючих осіб. Площа,
яка припадає на одного працівника – 7 м2, об’єм – 21 м3, що відповідає вимогам
ДБН В.2.2.28-2010 з розрахунку на одного працівника.
Робота працівників відділу відноситься до категорії 1-а легких, тому що
виконується сидячи, не потребує систематичної фізичної напруги або підняття
і перенесення ваги. Енерговитрати при виконанні такої роботи складають
приблизно 150 ккал/год, це еквівалентно 172 Дж/сек.
Мікроклімат у відділі визначається: температурою повітря, відносною
вологістю, швидкістю руху повітря і інтенсивністю теплового
випромінювання від нагрітих поверхонь.
Фактичні значення основних параметрів мікроклімату в кабінеті
технологічного відділу наступні:
Арк.
МП94.21054.001 ЗП
48
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

1. Температура повітря в теплий період року становить 25-30 оС
(нормативне значення 23-25 оС); в холодний період року – 18-19 оС
(нормативне значення 21-25 оС).
2. Швидкість руху повітря в кабінеті 0,07 м/сек. (нормативне значення
0,2 м/с). Рекомендований повітрообмін в 1 годину не менше 60 м3/год на одну
людину.
3. Відносна вологість в різні пори року 45-48%. Відносна вологість не
повинна перевищувати 60%. Також в приміщенні відділу передбачена
можливість природного провітрювання.
Вище наведені фактичні значення задовольняють ДСН 3.3.6.042-99, за
виключенням температури в холодний та теплий період року. Необхідно
встановити систему кондиціонування і підігріву повітря, тому що в теплий
період року температура повітря становить 25-30°С, а в холодний 19-20°С.
Кабінет відділу відноситься до класу приміщень без підвищеної безпеки
ураження електричним струмом, тому що відповідає таким вимогам: відносна
вологість повітря 50-60%, кабінет має неструмопровідні дерев'яні поли
(паркет), немає утворень пилу, що проводить струм.
Вся електрична підводка до столів, де розташовані ПК, захищена від
механічних ушкоджень. Для захисту від статичної електрики застосована
система захисного заземлення відповідно до ДСТУ Б В.2.5-82:2016.
Для під’єднання ПК до мережі змінного струму напругою 220 В
використовуються мережеві фільтри, які стаціонарно закріплені на стіні на
висоті 40 см.
Наявність шкідливих речовин у повітрі робочої зони регламентує
ДСТУ-Н Б А.3.2-1:2007. Оскільки при роботі з ПК не відбувається утворення
і виділення в повітря загально-токсичних, подразнюючих, канцерогенних і
інших шкідливих речовин, концентрація яких перевищувала б установлені
норми і правила, тому повітря робочої зони відповідає вимогам ДСТУ-Н Б
А.3.2-1:2007.
Арк.
МП94.21054.001 ЗП
49
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

При роботі з ПК характеристика зорової праці відповідає високій
точності, тобто найменший розмір об'єкта розрізнення понад 0,3 мм до 0,5 мм,
що відповідає 3 розряду зорової праці, підрозряд в; контраст розрізнення
об'єкта з фоном - великий, фон світлий.
Приміщення відділу має бічне природне освітлення через три світлових
отвори у зовнішній стіні (вікон). Розміри вікна: ширина 1,5 м; висота 2,2 м.
Нормований коефіцієнт природного освітлення для ІІІ розряду зорової праці
для території України дорівнює 1,5 %. Площа світлових отворів забезпечує
необхідний КПО, фактичне значення якого становить 25-30 %, що є достатнім
рівнем, обумовленим ДБН В.2.5-28-2018. Для темного часу доби передбачене
штучне освітлення. Приміщення обладнане чотирма світильниками, кожний з
яких має по дві люмінесцентні лампи денного світла, потужністю 60 Вт кожна.
Фактичне значення штучного загального освітлення становить 360 лк, а
нормативне значення – 300 лк. Отже, рівень штучного освітлення відповідає
ДБН В.2.5-28-2018.
Джерела вібрації в даному відділу відсутні, що відповідає вимогам ДСН
3.3.6.039-99.
В даному приміщенні рівень шуму визначається в основному шумом від
друкувального пристрою (струменевого принтеру), шум якого не перевищує
42-44 дБА, що відповідає ДСН 3.3.6.037-99.
Приміщення розташоване в основній частині споруди, на стінах кімнати
поклеєні шпалери білого кольору із коефіцієнтом відбиття 40-60%, шпалери
мають матову структуру. Робочі місця співробітників обладнані відповідно до
вимог ДСТУ 8604:2015. У даному кабінеті робочі місця розташовані таким
чином, щоб у поле зору не потрапляли вікна й освітлювальні прилади. Екран
монітору розміщені під кутом 90-105о до вікна, у поле зору не потрапляють
поверхні з дзеркальним відбиттям. Співвідношення яскравості екрана з
найближчими поверхнями не перевищує 5:1, покриття столу матове з
коефіцієнтом відбиття 0,3-0,4.
Арк.
МП94.21054.001 ЗП
50
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Монітор розміщений так, щоб відстань від очей користувача до екрана
складала не менше 700 мм, кут зору 30о. Руки користувача розташовуються на
робочому столі в горизонтальному положенні, передбачена опора для спини.
Приміщення відділу відноситься до категорії В - пожежонебезпечних
приміщень, тому що в ньому є наявність горючих речовин: дерев'яні столи і
стільці, дерев'яна підлога, віконна рама; приміщення сухе з відносною
вологістю 50-60% (ДСТУ Б В.1.1-36:2016).
В кабінеті потрібно удосконалити систему автоматичною пожежною
сигналізацією згідно вимог ДБН В.2.5.56-2014 «Пожежна автоматика будинків
і споруд». В кабінеті знаходяться 2 порошкових вогнегасники ВП-9 згідно
«Правил експлуатації та типових норм належності вогнегасників». Вони є
універсальними ними можна гасити пожежі класів А, В, С, Е, тобто для гасіння
рідких, твердих і газоподібних горючих речовин, а також електроприлади які
находяться під напругою до 1000 В. Маса вогнегасника становить 12 кг, він
забезпечений захистом від випадкового приведення їх в дію.
Вогнегасники знаходяться на видному місці на висоті 2 м від підлоги
згідно НАПБ А.01.001-2014 «Правила пожежної безпеки в Україні». Ділянки
поверхні, на яких знаходяться вогнегасники окрашені в білий колір з червоною
окантовкою ширина якої 30 мм.
Для попередження пожеж у відділі проводяться наступні заходи:
1) протипожежний інструктаж;
2) дотримання протипожежних норм і правил при установці
устаткування, освітлення і інші електросистеми;
3) правильна експлуатація устаткування;
4) правильне розміщення устаткування;
5) сучасний профілактичний огляд, ремонт і випробування
устаткування.
Для забезпечення безпечної евакуації людей повинні передбачатися
заходи, спрямовані на:
Арк.
МП94.21054.001 ЗП
51
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

- створення умов для своєчасної та безперешкодної евакуації людей у
разі виникнення пожежі;
- захист людей на шляхах евакуації від дії небезпечних факторів пожежі.
Для проведення швидкої та організаційної евакуації на випадок пожежі
в будівлі передбачено план евакуації, котрий розміщений на стіні з вільним
доступом до нього (ДБН В.1.1.7-2016). Евакуаційні виходи, шляхи евакуації
мають позначення з використанням знаків пожежної безпеки за ДСТУ EN ISO
7010:2019 «Графічні символи. Кольори та знаки безпеки. Зареєстровані знаки
безпеки».
Проведення інструктажів з охорони праці відповідає «Типовому
положенню про навчання з питань охорони праці» (НПАОП 0.00-4.12-05).
Порядок проведення ввідного інструктажу з техніки безпеки, що проводиться
для всіх працівників, які поступають на роботу, регламентується "Типовою
програмою проведення ввідного інструктажу з техніки безпеки, правил
пожежної безпеки, виробничої санітарії і трудового законодавства".
Повторний інструктаж проводиться кожні півроку.
Працівник в обов’язковому порядку проходить медогляд в закладах
охорони здоров’я, відповідно до НАОП 0.03-4.02-94 "Положення про
медичний огляд працівників певних категорій".
Отже, після розгляду умов праці в приміщенні технологічного відділу
можна зробити висновок, що всі фактори виробничого середовища
відповідають своїм нормативним значенням. До уваги прийняті всі показники,
які впливають на роботу працівника.
Таким чином, робоче місце підходить для проведення різних дослідних
та практичних робіт за допомого обладнання, але за результатами
попереднього аналізу рекомендується в кабінеті встановити систему
кондиціонування і підігріву повітря та модернізувати систему пожежної
сигналізації.

Арк.
МП94.21054.001 ЗП
52
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

7.2. Модернізація системи пожежної сигналізації в приміщенні
технологічного відділу

Основна задача встановлення охоронно-пожежної сигналізації – це
захист будівлі від небажаного виникнення загорання.
Встановлення охоронно-пожежної сигналізації необхідне для здачі
будівлі в експлуатацію. При встановленні даних систем діє багато обмежень,
зумовлених певними нормативними актами: наприклад, обмеження на моделі
встановлюваних датчиків та обладнання. Також регламентується кількість
встановлюваних датчиків та місця їх розташування у приміщенні.
Інформація зі всіх розташованих датчиків надходить в єдиний
диспетчерський пульт. Якщо спрацює один з них, на екрані диспетчера
з’явиться детальний план приміщення з наведенням точного місця датчика, що
спрацював, а також його тип. Охоронні та пожежні датчики мають кілька
станів – «тривога», «охорона», «обрив лінії», «не під охороною». Для чіткої
реалізації таких станів необхідно використовувати сучасне спеціалізоване
обладнання – контролери охоронно-пожежної сигналізації.
Їх інтеграція з системою автоматизації дозволить вести постійний
контроль з диспетчерського пульта будівлі, а також своєчасно отримувати дані
про нештатні ситуації, і в деякій мірі, приймати рішення для їх ліквідації.
Наприклад, у випадку спрацювання пожежної сигналізації, система
автоматизації виключить вентиляцію, щоб потоком повітря не сприяти
загоранню, відключить подачу електрики у вказану зону, автоматично
включить систему оповіщення та сигналізації, проаналізувавши ситуацію,
через систему оповіщення, повідомить про шляхи евакуації персоналу та
включить автономну систему пожежогасіння. Якщо пожежа виникла, то її
розвиток є нерівномірним. Спочатку інтенсивність горіння невелика, але потім
вона зростає і наступає лавиноподібний процес. Тому, чим раніше виявлена
пожежа, тим менше збитки від неї.
Арк.
МП94.21054.001 ЗП
53
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Протипожежний захист будинків, споруд, людей, які в них перебувають
зокрема досягається застосуванням установок автоматичної пожежної
сигналізації.
Відповідно до ДБН В.2.5-56-2014 під «установкою пожежної
сигналізації» розуміється сукупність технічних засобів, установлених на
об'єкті, що захищається, для виявлення пожежі, оброблення, подавання в
заданому вигляді повідомлення про пожежу на цьому об'єкті, спеціальної
інформації та (чи) подавання команд на включення автоматичних установок
пожежогасіння та технічних обладнань.
При визначенні об'єктів, які підлягають обладнанню установками
автоматичної пожежної сигналізації необхідно керуватися в першу чергу
Переліком однотипних за призначенням об'єктів, які підлягають обладнанню
автоматичними установками пожежогасіння та пожежної сигналізації.
Цей перелік узагальнює вимоги щодо оснащення пожежною
автоматикою будівель, споруд та приміщень, які найбільш поширені в різних
галузях господарства незалежно від виду їх діяльності та форм власності.
Крім зазначеного Переліку слід також керуватися вимогами відповідних
будівельних норм, галузевими (відомчими) переліками та іншими
нормативами документами з цього питання, затвердженими в установленому
порядку після узгодження з Державним департаментом пожежної безпеки
ДСНС України.
Система пожежної сигналізації складається з пожежних сповіщувачів
(пристроїв для формування сигналу про пожежу), які включені у сигнальну
лінію (шлейф), приймально-контрольного приладу, ліній зв'язку.
Пожежні сповіщувачі перетворюють прояви пожежі (тепло, світло
полум'я, дим) в електричний сигнал, який по лініях зв'язку надходить до
контрольно-приймального приладу. Контрольно-приймальний прилад
здійснює приймання інформації від пожежних сповіщувачів, виробляє сигнал
про виникнення пожежі чи несправності, передає цей сигнал та видає команди
Арк.
МП94.21054.001 ЗП
54
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

на інші пристрої (наприклад, включає автоматичні установки пожежогасіння
чи димовідведення).
В залежності від проявів процесу горіння сповіщувачі можуть бути:
- теплові, які реагують на певне значення температури та (чи) швидкість
її наростання;
- димові, які реагують на аерозольні продукти горіння;
- світлові, які реагують на електромагнітне випромінювання полум'я.

1) 2) 3)
Рисунок 7.1 - Види пожежних оповісників
1 – сповіщувачі пожежні теплові;
2 – тепловий максимально-диференційований сповіщувач;
3 – оповісник пожежний димовий, оптико-електронний.

Серед багатого різноманіття сучасних сповіщувачів пропонується
використати сучасний пожежний оповісник СПД-3.5 (рис.7.2) котрий
відповідає поставленим вимогам ДБН В.2.5-56-2014 та ДСТУ EN54-5: 2004.

Рисунок 7.2 - Оповісник пожежний комбінований
тепло-димовий точковий СПД-3.5
Арк.
МП94.21054.001 ЗП
55
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Технічні характеристики оповісника СПД-3.5:
- чутливість – 0,05...0,2 дБ;
- інерційність спрацьовування – не більше 10 сек;
- діапазон напруги живлення – 10...30 В;
- спосіб формування вихідного сигналу – безконтактний;
- струм споживання в черговому режимі – не більше 0,095 мА;
- максимально допустимий струм в режимі «Пожежа» - 20 мА;
- спосіб підключення – 2-х провідне;
- діапазон робочих температур – -10...+50 °С;
- габаритні розміри – 100 х 62 мм;
- маса – 0,15 кг.
Принцип роботи оповісника СПД-3.5 заснований на порівнянні
електричного сигналу, пропорційного оптичної щільності навколишнього
середовища, із граничним значенням, сформованим схемою оповісника. З
появою диму в оптичній камері імпульси інфрачервоного випромінювання,
відбиваючись від димових часток, попадають на фотоприймач, посилений
сигнал якого рівняється із граничним рівнем, і, якщо перевищення над
порогом повторюється п'ять разів підряд, схема реєструє стан "Пожежа". При
цьому схема виробляє сигнал, що надходить на вихідний ключ, що зменшує
вихідний опір оповісника, що є сигналом спрацьовування для приймально-
контрольного приладу.
Призначені для виявлення в закритих приміщеннях різних будинків і
споруджень загорянь, що супроводжуються появою диму й передачі сигналу
«ПОЖЕЖА» приймально-контрольним приладам.
Оповісники розраховані на безперервну цілодобову роботу разом із
приладами приймально-контрольними (ППК) .
Також у приміщенні рекомендується встановити ручний пожежний
оповісник. В будівлі він використовується як додатковий технічний засіб
автоматичної пожежної сигналізації. Оповісник встановлюється всередині
Арк.
МП94.21054.001 ЗП
56
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

приміщення на стінах і відповідного роду конструкціях на висоті (1,5 ± 0,05)
м. від рівня землі або підлоги до нижнього краю оповісника, в
легкодоступному місці та на шляху евакуації.
Зовнішній вид ручного пожежного оповісника з важелем ROP-63Н
показано на (рис. 7.3).

Рисунок 7.3 - Ручний пожежний оповісник ROP-63Н

Технічні характеристики:
Тип оповісника - В;
Кінцевий опір - 1 кОм;
Макс. навантаження клем при напрузі 30 В - 0,1A;
Діаметр жили приєднувальних проводів - (0,8 ÷ 1,2) мм;
Ступінь захисту - IP 55;
Робоча температура - -40°C до +70°C;
Допустима відносна вологість - до 93% при 55°C;
Розміри - 102,5 x 98 x 45,5 мм;
Маса - 260 г;
Колір корпусу - червоний з білою накладкою.

Даний оповісник характеризується високою швидкодією, так як
активація – введення в стан тривоги настає після зсуву важеля до низу.
Арк.
МП94.21054.001 ЗП
57
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Стрибкоподібно змінюється колір стрілки в полі оповісника – з червоного на
жовтий, інформація про натискання кнопки передається до приладу пожежної
сигналізації.
Сигнали від приймально-контрольних приладів установок
пожежогасіння та пожежної сигналізації виводять, за наявності технічної
можливості, на пульти централізованого спостереження пожежної охорони.
Так як система розташовується технологічному відділі, де проводяться
різного роду роботи, то кабелі від ПКП необхідно прокладати у місцях
захищених відповідним чином (наприклад: кабельні лотки, короби, шахти,
тощо), при цьому кабелі повинні мати достатню механічну міцність та повинні
бути забезпечені додатковим захистом від механічних ушкоджень.
В якості охоронно-пожежного пульту контролю й керування в
приміщенні конструкторського відділу пропонується використати сучасний
пульт АРТОН-08П.
Прилад визначає і відображає всю отриману інформацію на оптичних
індикаторах та алфавітно-цифровому дисплеї, та призначений для
підключення двопровідних пожежних оповісників.
Характеристика пульту контролю і керування допускає підключення в
шину зв’язку активних і пасивних оповісників, а також комбіноване
підключення цих оповісників. Прилад дозволяє проводити незалежне
санкціоноване включення відключення будь-якого з пожежного оповісників,
проводити автоматичний моніторинг для виявлення осередків загоряння в
різних за типом приміщеннях.

Арк.
МП94.21054.001 ЗП
58
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Рисунок 7.4 - Пульт контролю й керування охоронно-пожежний
АРТОН-08П

Пристрій забезпечує:
- захист від несанкціонованого доступу всередину корпусу (розкриття або
злом кришки);
- автоматичну підзарядку акумуляторної батареї і захист від її неправильного
підключення;
- захист усіх вихідних ключів від КЗ (коротке замикання) з автоматичним
відновленням початкового стану після усунення КЗ;
- контроль цілісності ланцюга навантаження всіх вихідних ключів.
В приладі реалізований багаторівневий доступ до функцій управління і
можливість програмування за допомогою вбудованої клавіатури наступних
параметрів та функцій:
- перегляд і установка параметрів шини зв’язку;
- фіксація базових струмів шини зв’язку;
- установку символьних імен шини зв’язку;
- перегляд і установка параметрів роботи вихідних ключів;
- установку символьних імен вихідних ключів;
- зміна паролів користувачів та інженера;
- установка прав користувачів на керування шини зв’язку;
- установка прав користувачів на керування виходами;
- управління журналом подій.
Арк.
МП94.21054.001 ЗП
59
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Технічні характеристики пристрою АРТОН-08П:
- живлення приладу здійснюється від мережі змінного струму напругою 220 В
частотою (50 ± 1) Гц;
- резервне живлення приладу здійснюється від герметичних свинцево-
кислотних акумуляторних батарей з номінальною напругою 12В, напругою
повного заряду 14,4 В і кінцевим напругою тривалого розряду 10,5 В.
Тривалість роботи приладу від резервної батареї напряму залежить від
вихідного опору активних оповісників;
- максимальна споживана потужність приладу від мережі змінного струму - не
більше 40 Вт;
- споживана потужність від мережі змінного струму в черговому режимі - не
більше 12 Вт;
- прилад дозволяє підключити в кожну шину зв’язку до 32 активних
оповісників (типу СПД-3, СПД-3.5, СПД-3.10, СПТ-2Б, СПТ-3), при цьому
максимально допустимий струм споживання всіма активними пожежними
оповісниками, які знаходяться в даному шині зв’язку, не повинен
перевищувати 3 мА;
- довжина пароля користувача – 0-16 символів;
- час технічної готовності приладу після включення джерела живлення - не
більше 30 сек.
- середнє напрацювання на відмову приладу - не менше 40000 год;
- конфігурування здійснюється програмою ARTRON_V1.3.EXE, та за
допомогою спеціальних сервісних команд, які обираються із сервісного
меню приладу.

Арк.
МП94.21054.001 ЗП
60
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

8. Економічний розділ

В цьому розділі дипломної роботи розглянуті питання, пов'язані з
визначенням собівартості виробництва ехоенцефалоскопу, його рівня якості
як нового виробу, зроблено аналіз ринку і конкурентної спроможності,
доцільності виробництва.

8.1. Аналіз ринку
Розроблений пристрій має наступні показники:
- вихідні розмикачі – 8;
- загальний ККД – 75%;
- вихідна потужність – 350 Вт;
- робоча частота – 60 кГц;
- об'єм – 0,018 м3;
- вага – 2.1 кг.
Розроблювальний прилад не є новинкою на ринку Україні і повинен
створити конкуренцію приладам імпортного виробництва, при цьому мати
високі показники якості, надійності і низьку собівартість [25].
Реалізація виробу буде здійснюватися на ринку країн СНД, серед
компаній, які займаються виготовленням комп'ютерної та медичної техніки
високої якості для деражавних організацій та інформаційних систем. Попит на
виріб на ринку очікується приблизно 100 тис. за рік. Виріб буде продаватися
оптовим замовникам та в роздріб в магазинах, які спеціалізуються з продажу
медичної техніки.
Головним конкурентом на ринку є Корейська фірма Codegen. Аналогом
за технічними характеристиками є модель Codegen 350Х, яка має такі
характеристики:
- вихідні розмикачі – 4;
Арк.
МП94.21054.001 ЗП
61
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

- загальний ККД – 65%;
- вихідна потужність – 350 Вт;
- робоча частота – 30 кГц;
- об'єм – 0,018 м3;
- вага – 1,8 кг.
Приймаємо серійне виробництво з серією 1000 шт / рік .

8.2 Оцінка рівня якості виробу
Вхідні дані. Для оцінки рівня якості виробу використовується коефіцієнт
К
технічного рівня ( T.Р.),який розраховується для кожного варіанту
інженерного рішення [26]:

n
К =  B
Т .Р.  ij ij
i=1 ,


де ij
– коефіцієнт вагомості i-го параметра якості j-го варіанта в сукупності
прийнятих для розгляду параметрів якості;
B
ij – оцінка i-го параметра якості j-го варіанта вироби;
n – кількість параметрів виробу.
При наявності кількісної характеристики виробу коефіцієнт технічного
рівня можна визначити за формулою [26]:

n
К =  q
Т .Р. i i
i=1 ,
q
де i – відносний (одиничний) i-й показник якості.
Обгрунтування системи параметрів виробу і визначення відносних
показників якості.
Арк.
МП94.21054.001 ЗП
62
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

На основі даних про зміст основних функцій, які має реалізовувати виріб,
вимог замовника, а також умов, які характеризують експлуатацію виробу,
визначають основні параметри виробу, які будуть використані для розрахунку
коефіцієнта технічного рівня виробу.
Відносні показники якості по будь-якому параметру qi, якщо вони
знаходять в лінійній залежності від якості, визначаються за формулами [26]:

PH
q = i
i PБ
i
або
PБ
q = i
i РН
i ,
P
H
де i – числові значення i-го параметра відповідно нового і базового
виробів.
Перша формула використовується при розрахунку відносних показників
якості, коли збільшення величини параметра веде до покращення якості
виробу.
Друга формула використовується при розрахунку відносних показників
якості, коли збільшення величини параметра веде до погіршення якості
виробу.
Коли нелінійна зв'язок між параметрами і якістю виробу, слід
використовувати такі формули [26]:

 P 
H 
q = lg i  +1
i  P 
 Б 
 i 
 
 P
Б 
q  = lg i  +1
i  P 
 H 
 i 
Арк.
МП94.21054.001 ЗП
63
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Параметри нового та базового виробу приведені в таблиці 8.1.

Таблиця 8.1 - Параметри нового та базового виробу
Абсолютне значення Показчик
Умовне
№ Параметр параметра якості
позначення
новий базовий qi
Вихідні
1 NR , штук 8 4 2
розмикачі
Загальний
2 КПД , % 75 65 1.154
ККД
3 Потужність Рвых , Вт 350 350 1
Робоча
4 f p , кГц 60 30 2
частота
5 Об‘єм V, м3 0.018 0.018 1
6 Вага m , кг 2.1 1.85 0.811
Кількість
7 навісних N , штук 152 161 1.059
елементів

8.3. Визначення коефіцієнтів вагомості параметрів
Вагомість кожного параметра в загальній кількості розглянутих при
оцінці параметрів, визначається методом попарного порівняння. Оцінку
проводить експертна комісія, кількість членів якої повинна дорівнювати
непарному числу (не менше 7 чол.). Експерти повинні бути фахівцями в даній
галузі [26]. Після детального обговорення та аналізу кожний експерт оцінює
ступінь важливості параметрів шляхом присвоєння їм рангів. У звичайному
Арк.
МП94.21054.001 ЗП
64
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

випадку оцінки дають 7 експертів в галузі радіоелектронних систем.
Результати рангування параметрів заносимо в таблицю 8.2.

Таблиця 8.2 - Результати рангування
Ранг параметра по оцінці експерта Сума
№ Відхилення
2
рангів  i
параметра 1 2 3 4 5 6 7  i
Ri
1 7 7 7 6 7 7 6 47 19 361
2 6 5 6 5 7 6 6 41 13 169
3 4 4 3 5 3 4 2 25 -3 9
4 5 6 4 5 6 3 3 32 4 16
5 1 1 1 1 1 1 1 7 -21 441
6 2 2 4 3 2 4 5 22 -6 36
7 3 3 3 3 2 3 5 22 -6 36
 1068

Далі обчислимо суму рангів кожного показника:
N
Ri = rij
l=1 ,
r
де ij ранг і-го параметра, визначений j-м експертом; N-число експертів.
Обчислюємо середню суму рангів (Т):
1
T = Rij = 28
n ,
де n – кількість оцінюваних параметрів;
R
ij - загальна сума рангів, яка дорівнює:
Nn(n +1) 7  7(7 +1)
Rij = = = 196
2 2
Арк.
МП94.21054.001 ЗП
65
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Далі визначаємо відхилення суми рангів кожного параметру (Ri) від
середньої суми рангів (Т) [26]:
i = Ri −T
сума всіх  i повинна дорівнювати нулю.
2
Обчислюємо i та загальну суму квадратів відхилень:
n
S = 2
i = 1068
i=1 ;
Визначимо коефіцієнт узгодженості:
12S 12 1068
W = = = 0.778
N 2 (n3 − n) 72 (73 − 7)
Певна розрахункова величина W порівнюється з нормативною Wн (якщо
W та Wн, визначені дані заслуговують довіру і придатні до використання). Для
електровимірювальних і радіотехнічних виробів Wн = 0,77.
Порівнявши W та Wн - робимо висновок, що розрахунки зроблені вірно.
Використовуючи отримані від кожного експерта результати рангування
параметрів проводиться попарне порівняння всіх параметрів. Результати
порівняння заносяться в таблицю 8.3.
В даний час найбільш широко використовуються наступні значення
а
коефіцієнтів переваги ( ij ):
1.5 при xi  x j

a = 1.0 при xi = x j ij

0.5 при xi  x j
xi і xде j – параметри, які порівнюються між собою.
На основі числових даних і таблиці складають квадратну матрицю
A = a
ij
- розрахунок вагомості параметрів.
Арк.
МП94.21054.001 ЗП
66
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Таблиця 8.3 - Результати порівняння параметрів
Експерти Значення
Сумарна коефіцієнта
Параметри а
1 2 3 4 5 6 7 оцінка перевісу ( ij
)
1 і 2 < < < < = < = < 0.5
1 і 3 < < < < < < < < 0.5
1 і 4 < < < < < < < < 0.5
1 і 5 < < < < < < < < 0.5
1 і 6 < < < < < < < < 0.5
1 і 7 < < < < < < < < 0.5
2 і 3 < < < = < < < < 0.5
2 і 4 < > < = < < < < 0.5
2 і 5 < < < < < < < < 0.5
2 і 6 < < < < < < < < 0.5
2 і 7 < < < < < < < < 0.5
3 і 4 > > > = > < > > 1.5
3 і 5 < < < < < < < < 0.5
3 і 6 < < > < < < > < 0.5
3 і 7 < < = < < < > < 0.5
4 і 5 < < < < < < < < 0.5
4 і 6 < < < < < > > < 0.5
4 і 7 < < < < < = > < 0.5
5 і 6 > > > > > > > > 1.5
5 і 7 > > > > > > > > 1.5
6 і 7 > > < = = < = = 1

Арк.
МП94.21054.001 ЗП
67
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Розрахунок вагомості (пріоритетності) кожного параметра проводиться
за наступними формулами [26]:
b
 = i
i n
b
i
i=1
n
b =
i a
ij
j=1 ,
b
де i – вагомість i -го параметра за результатами оцінок всіх експертів;
а
визначається як сума значень коефіцієнтів переваги ( ij )даних усіма
експертами по i -му параметру.
Результати розрахунків заносяться в таблицю 8.4.

Таблиця 8.4 – Результати розрахунку коефіцієнтів вагомості
Перша
Параметри Друга ітерація
ітерація
Параметри
1 2 3 4 5 6 7 b  b 
i i i i
1 1.0 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 4 0.0816 0.541 0.084
2 1.5 1.0 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 5 0.102 0.632 0.098
3 1.5 1.5 1.0 1.5 0.5 0.5 0.5 7 0.1428 0.877 0.136
4 1.5 1.5 0.5 1.0 0.5 0.5 0.5 6 0.1224 0.745 0.116
5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.0 1.5 1.5 10 0.2040 1.398 0.217
6 1.5 1.5 1.5 1.5 0.5 1.0 1.0 8.5 0.1735 1.122 0.174
7 1.5 1.5 1.5 1.5 0.5 1.0 1.0 8.5 0.1735 1.122 0.174
Всего 49 1 6.437 0.999

Арк.
МП94.21054.001 ЗП
68
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата


Відносні оцінки вагомості ( i ) розраховуються декілька раз, доки
наступне значення буде незначно відхилятися від попереднього (менше 5%).

На другій ітерації значення коефіцієнта вагомості ( i ) розраховується так:
b
 = i
i n
b
i
i=1 ,
b b = a b + a b ++ a b
де i визначається i i1 1 i2 2 in n .
Відносна оцінка, яка отримана на останній ітерації розрахунків,

приймається за коефіцієнт вагомості ( i ) i -го параметру.
 q
За отриманими значеннями i та i визначаємо коефіцієнт технічного
рівня [26]:
KТ .Р. = 0.084  2 + 0.098 1.154 + 0.136 1+ 0.116  2 + 0.217 1+ 0.174  0.811+ 0.174 1.059

=1.191 KТ .Р. = 1.191

8.4. Розрахунок собівартості виробу
Розрахунок собівартості виробу, що проектується, передбачає складання
калькуляції відповідно встановленого в галузі переліку статей витрат. Ціни
взяті з прайс-листа фірми Імрад за 10.01.2023.
Калькуляція собівартості складається згідно з "Типовим положенням з
планування, обліку і калькулювання собівартості (робіт, послуг) в
промисловості". У даній роботі будуть враховані статті калькуляції, які
найчастіше використовуються на підприємствах приладобудівних галузей
виробництва.
Сировина і матеріали. Витрати на придбання матеріалів обчислюються на
підставі норм їх витрачання і цін з урахуванням транспортно-заготівельних
витрат.
Арк.
МП94.21054.001 ЗП
69
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

n
СМ = КТ .З.qBMiЦMi
i=1 ,
де qBMi - норма витрат і-го матеріалу на одиницю продукції, грн;
ЦMi - ціна одиниці і-го матеріалу, грн.;
КТ .З. - коефіцієнт, який враховує транспортно-заготівельні витрати.
Розрахунки заносяться в таблицю 8.5.

Таблиця 8.5 - Розрахунок витрат на сировину та матеріали
Ціна
Стандарт чи Одиниця Норма Сума,
Матеріал одиниці,
марка виміру витрат грн.
грн.
ПОС-61
Припій кг
ГОСТ 21931- 0.5·10-3 850 0.43

76
КЕ
Флюс кг 8·10-3 900 7,2
ГОСТ797-64
Всього 7,63
Невраховані
0,76
матеріали 10%
Транспортно-
заготівельні
8,39
витрати
Ктр=1.1
Всього 16,78

Покупні комплектуючі вироби, напівфабрикати, роботи і послуги
виробничого характеру сторонніх підприємств і організацій. Розрахунки по
видатках на покупні вироби та напівфабрикати зводяться у таблицю 8.6.
Арк.
МП94.21054.001 ЗП
70
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Таблиця 8.6 - Розрахунки по витратах на покупні вироби та напівфабрикати
Ціна за
Вироби, Стандарт або Кількість, Сума,
одиницю,
№ напівфабрикати марка од. грн.
грн.
1 Печатна плата СФ-2-50 1 100 100
2 Корпус Ст4 1 350 350
3 Конденсатори К50-35 3 2 6
4 Конденсатори МО-21 30 1 30
5 Мікросхема КА7500N 1 125 125
6 Мікросхема LM393N 1 7 7
7 Мікросхема TL431C 1 35 35
8 Запобіжник 5A 1 2 2
9 Діод 1N4148 16 5 80
10 Діод FR155 2 1.5 3
11 Діод CTX128 3 50 150
12 Трансформатор 3 200 600
13 Транзистор 2SC4242 2 20 40
14 Транзистор A733 7 15 105
15 Транзистор 2SC945 2 10 20
16 Резистор С2-23 55 0.5 27.5
17 Резистор Терморезистор 1 10 10
18 Дросель 7 8 56
19 Вимикач 1 50 50
20 Провід 1 30 30
21 Вентилятор Tricod Science 2 150 300
22 Заклепка 1 0.1 0.1
Разом з транспортно-заготівельними витратами (Ктр=1.1) 2339,26

Арк.
МП94.21054.001 ЗП
71
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Основна заробітна плата. Витрати за цією статтею розраховуються по
кожному виду робіт (операцій) залежно від норми часу (нормативної
трудомісткості) і погодинної тарифної ставки робітників [27]:
n
С = С t
з.о  Тi Шi
i=1 ,
С
де Тi – почасова тарифна ставка для i-го виду рабіт (операцій), грн.;
t
Шi – норма часу для i-го виду рабіт (операцій), годин.
Перелік робіт (операцій) відповідає технологічному процесу виробництва
виробу. Норми часу для монтажних робіт визначаються типовими нормами
часу на монтажні роботи. Результати зведені у таблиці 8.7

Таблиця 8.7 – Норми часу для монтажних робіт
Середня
Кількість
Назва погодинна Норма часу, Сума,
однотипних
робіт тарифна годин грн.
операцій, од.
ставка
1 2 3 4 5
1. Підготовка
45 1 0.01 0.45
друкованої плати
2. Підготовка
мікросхеми до 45 3 0.005 0.675
монтажу
3. Підготовка
радіоелементів 50 140 0.009 63
до монтажу
4. Установка
мікросхем на 56 3 0.019 3.192
плату
Арк.
МП94.21054.001 ЗП
72
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Продовження таблиці 8.7
1 2 3 4 5
5. Установка
радіоелементів 45 140 0.005 31.5
на плату
6. Виправити
дефекти паяних 50 1 0.01 0.5
з‘єднань
7. Встановити
плату в корпус 45 1 0.008 0.36
зібрати корпус
∑ 99.677
8. Допоміжні
_ _ _ 19.935
операції (20% ∑)
Всього 119.612

Додаткова заробітна плата. Витрати за цією статтею визначаються у
відсотках до основної заробітної плати [27]:
С = к С = 0.4  4.603 = 1.6252 грн
з.д. з.д. з.о.
Сз.д. =0.4 . 119.612 = 47.85 грн,
к = 0.3  0.4
де з.д. – коефіцієнт, який враховує додаткову зарплату.
Відрахування на соціальне страхування. За діючими з 1.01.2023 р.
нормативами відрахування на соціальне страхування складає 22% від суми
основної та додаткової зарабітньої плати [27]:
С = к С +С  = 0.3955  (4.603 +1.6252) = 2.463
соц соц  з.о. з.д 
Арк.
МП94.21054.001 ЗП
73
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

С .
соц = 0.22 (119.612 + 47.85) = 36,84 грн.,
де ксоц = 0,22 – коефіцієнт, який враховує відрахування на соціальні потреби.
Загальновиробничі витрати. Враховуючи, що собівартість виробу
визначається на ранніх стадіях його проектування в умовах обмеженої
інформації щодо технології виробництва та витрат на його підготовку в
загальних рисах виробничі витрати включаються, крім власне цих витрат,
витрати на: освоєння основного виробництва, відшкодування зносу
спеціальних інструментів і пристроїв цільового призначення, утримання та
експлуатацію устаткування. При цьому в загальних рисах виробничі витрати
визначаються у відсотках до основної заробітної плати. При такому
n
комплексному складі загально виробничих витрат їх норматив ( з.в ) досягає
200–300%.
С = n С = 2  4.603 = 9.209 грн
з.в. з.в. з.о.
С .
з.в. = 2 119.612 = 239.224 грн.

Адміністративні витрати. Ці витрати відносяться на собівартість виробу
пропорційно основній заробітній платі і на приладобудівних підприємствах
n
вони становлять ( з.г.) 100–200% [27]:

С = n С = 1 4.603 = 4.603 грн
з.г. з.г. з.о.
С .
з.г. = 1 119.612 = 119.612 грн.

Витрати на збут. Витрати за цією статтею визначаються у відсотках до
n = 2.5 − 5%
виробничої собівартості (звичайно п.в ) - сума за всіма наведеними
вище статтями калькуляції, являє повну собівартість продукції.

С = n С = 0.025 92.203 = 1.884 грн
п.в п.в вир

Арк.
МП94.21054.001 ЗП
74
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Сп.в = 0.025. 2339,26 = 58,48 грн.
Результати виконаних розрахунків зведені і таблиці 8.8.

Таблиця 8.8 - Статті витрат
№ Статті витрат Сума, грн. Питома вага %
1 Сировина та матеріали. 16.78 0,56
Покупні вироби, напівфабрикати,
2 роботи та послуги виробничого 2339.26 78,58
характеру сторонніх організацій.
3 Основна заробітна плата. 119.612 4,02
4 Додаткова заробітна плата. 47.85 1,60
Відрахування на соціальне
5 36.84 1,24
страхування.
6 Загальновиробничі витрати. 239.224 8,04
Виробнича собівартість. 2799.566 94,04
7 Адміністративні витрати. 119.612 4,02
8 Витрати на збут. 58.48 1,94
Повна собівартість. 2977.658 100

8.5. Визначення ціни виробу

З різних методів ціноутворення досить поширений метод лімітних цін, за
яким визначають нижню та верхню межі ціни.
Ц
Нижня межа ціни. Нижня межа ціни Н .М . захищає інтереси виробника
продукції і передбачає, що ціна повинна покрити витрати виробника, пов'язані
з виробництвом і реалізацією продукції, і забезпечити рівень рентабельності
Арк.
МП94.21054.001 ЗП
75
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

не нижче того, що має підприємство під час виробництва вже освоєної
продукції [26]:
  
Ц = Ц 1+ ндс 
Н .М . опт.п. 
 100 
 Р 
Ц =С 1+ Н 
опт.п. пов  
 100 
Ц
опт.п. – оптовая ціна підприємства, грн.;
С
пов– повна собівартість виробу, грн.;
Р
Н – нормативний рівень рентабельності, 10%;

ндс – податок на додану вартість, 20%.
Цопт.п. = 2977.66.1.1 = 3275.43 грн.
Ц .
Н.М. = 3275.43 1.2 = 3930.51 грн.
Ц
Верхня межа ціни. Верхня межа ціни ( В.М .)захищає інтереси
споживача і визначається тією ціною, яку споживач готовий заплатити за
продукцію з кращою споживчою якістю
Ц = Ц К =150 1.191=178.65 грн
В.М . Б Т.Р. = 4200.1.191 = 5002.2 грн.
Ц
Б – ціна базового виробу, грн. (ЦБ = 4200 грн);
КТР – рівень якості нового виробу відносно базового;
Ц
Договірна ціна. Договірна ціна ( дог ) може бути встановлена за
домовленістю між виробником і споживачем в інтервалі між нижньою та
верхньою лімітними цінами.
Ц  Ц  Ц
Н .М . дог В.М .
Арк.
МП94.21054.001 ЗП
76
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Виходячи з виразу: 3930.51 < Цдог < 5002.2, обираємо ціну на виріб
Цдог = 4500 грн.

8.6. Визначення мінімального обсягу виробництва продукції
Собівартість річного випуску продукції [26]:
СР = а СПОВ Q + bCПОВ  Х ,
де СПОВ - повна собівартість одиниці продукції, грн.;
а - умовно-змінні витрати =0.75;
b - умовно-постійні витрати =0.25;
Х - виробнича потужність підприємства X=1200 од./рік;
Q - річний обсяг випуску продукції Q =1000 од./рік;
Ср = 0.75.2977.66.1000 + 0.25. 2977.66.1200 = 3 126 543 грн.
Q = Ц Q
Вартість річного випуску продукції Р ДОГ [27]:
Qp = 4500.1000 = 4.5 млн. грн.
Обсяг продукції при якому прибуток дорівнює нулю:
b С
Q = ПОВ  X
1
Ц ДОГ − а СПОВ
Q1 = (0.25. 2977.66.1200)/(4500 – 0.75.2977.66) = 394 одиниці.
Обсяг продукції при якому буде досягнутий запланований рівень
рентабельності [27]:
Арк.
МП94.21054.001 ЗП
77
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

 Р 
b СПОВ  X  1+ Н

 100 
Q2 =
 РН 
Ц ДОГ − а СПОВ  1+ 
 100 
Q2 = (0.25. 2977.66.1200.1.2)/(4500 – 0.75.2977.66.1.2) = 589 одиниць.
Річний прибуток при досягненні запланованого рівня рентабельності
складе [27]:
П = (Ц ДОГ −СПОВ ) Q2
П = (4500 – 2977.66).589 = 896658.26 грн.
Побудуємо графік, рис.8.1, на якому покажемо значення Q1 та Q2 :

Рисунок 8.1 – Графік рентабельності виробництва приладу

Таким чином, в даному розділі кваліфікаційної роботи були проведені
аналіз ринку, рівня якості і конкурентоспроможності приладу, розрахунки
собівартості виробництва, доцільність виробництва, визначення ціни виробу.
Арк.
МП94.21054.001 ЗП
78
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Повна собівартість виробу складає 2977.66 грн.
Нижня межа ціни: ЦН.М. = 3930.51 грн.
Верхня межа ціни: ЦВ.М. = 5002.2 грн.
Договірна ціна: Цдог = 4500 грн.
Обсяг продукції при якому прибуток дорівнює 0 грн. - Q1 = 394 од.
Обсяг продукції при якому буде досягнутий запланований рівень
рентабельності Q2 = 589 од.
Майже 78,6% від собівартості виробу складають покупні вироби,
напівфабрикати, роботи і послуги виробничого характеру сторонніх
підприємств. З цього можна зробити висновок, що собівартість виробу
переважно залежить від покупних радіоматеріалів і компонентів. Тому,
основним шляхом зниження собівартості виробу – це налагодження поставок
комплектуючих безпосередньо від виробників.

Арк.
МП94.21054.001 ЗП
79
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

Висновок

В кваліфікаційній роботі бакалавра було розроблено портативний
ехоенцефалоскоп, призначений для використання в нейрохірургічних і
травматологічних відділеннях, в кабінетах функціональної діагностики,
швидкій і невідкладній медицині, дитячій і дорослій психоневрології, що
забезпечує високу надійність та портативність такого пристрою.
Проведений аналіз методів та засобів призначених для морфологічного
дослідження розташування, розмірів і характеру окремих структур головного
мозку; у основу роботи якого закладені транскраніальний і ультразвуковий
методи.
В кваліфікаційній роботі бакалавра була розроблена структурна схема,
яка включає в себе всі необхідні блоки для нормальної та стабільної роботи
ехоенцефалоскопу.
Проведений вибір та розрахунок елементної бази пристрою.
Розроблена та побудована принципова схема на цих елементах. Проведена
заміна ламп розжарювання для підсвітлювання приладу на
нові яскраві світлодіоди та зроблено їх розрахунок, а також розрахунок
диференціюючої схеми вузла прийому акустичного сигналу та здійснено
оцінку точності роботи ехоенцефалоскопу. Спроектована друкована плата, на
якій були розташовані елементи системи керування пристроєм.
Проведено розрахунки собівартості виробництва, доцільність
виробництва та визначена договірна ціна виробу, що становить Сдог = 4500 грн.
Проналізовано небезпеки та шкідливі фактори, які виникають на робочому
місці оператора пристрою та розглянутий комплекс дій у надзвичайних
ситуаціях.
Розроблений в кваліфікаційній роботі бакалавра енцефалоскоп для
польових госпіталів повністю відповідає усім умовам технічного завдання
Арк.
МП94.21054.001 ЗП
80
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата

ChSTU repository

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