ChSTU repository

ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ 
ФАКУЛЬТЕТ ЕЛЕКТРОННИХ ТЕХНОЛОГІЙ І РОБОТОТЕХНІКИ 
КАФЕДРА ПРИЛАДОБУДУВАННЯ, МЕХАТРОНІКИ ТА 
КОМП‘ЮТЕРИЗОВАНИХ ТЕХНОЛОГІЙ 
 
 
 
Допущено до захисту 
Завідувач кафедри ПМКТ 
_______ М.О. Бондаренко  
«___» ___________ 2023 р. 
 
 
ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА 
ДО КВАЛІФІКАЦІЙНОЇ РОБОТИ БАКАЛАВРА 
 
на тему «Система вимірювання фізіологічних параметрів людини» 
 
 
Виконав здобувач освіти 4 курсу, групи РС93 
спеціальність: 151 – Автоматизація та комп’ютерно-
інтегровані технології 
освітня програма: Робототехнічні системи та 
автоматизація 
_____ Лісецький Кіріл Русланович  
Керівник       Трембовецька Р. В.  
Рецензент       
 
 
Кваліфікаційна робота бакалавра містить результати власних здобутків автора. 
Використання ідей, результатів і текстів інших авторів мають посилання на 
відповідне джерело ___________________________________________________ 
підпис здобувача 
 
 
 
Черкаси – 2023 
Зміст 
 
Стор. 
Технічне завдання………………………………………………..……… 2 
Вступ............................................................................................................ 5 
1 Обґрунтування необхідності проектування на основі критичного  
аналізу існуючих аналогів.......................................................................................   6 
1.1 Біосигнали та їх характеристики ……............................................... 6 
1.2 Загальні відомості про вимірювальних перетворювачах  
біосигналів і похибки фізіологічних вимірювань ……………………………… 9 
1.3 Пульсоксиметри  ……………………………………………………. 11 
2 Обґрунтування технічного завдання....................................................... 19 
3 Розробка структурної та електричної принципової  схеми …….…….. 21 
4 Розрахунок основних елементів системи …………………..………… 29 
4.1 Розробка конструкції ………………………………………………... 29 
4.2 Розрахунок похибки…………………………………………………. 30 
4.3 Розрахунок і обґрунтування джерела живлення…………………… 33 
4.4 Розробка алгоритмів роботи………………………………………… 34 
5 Технологічний розділ …………………………………………….……. 40 
5.1 Аналіз елементної бази …………………………………………….… 40 
5.2 Обґрунтування вибору варіанта технологічного процесу………… 41 
5.3 Загальні вимоги до монтажу………………………………………… 42 
5.4 Загальні вимоги до пайки…………………………………………….. 43 
5.5 Зальні вимоги до технологічного контролю…………………………. 45 
5.6 Загальні вимоги до складання………………………………………… 46 
5.7 Нормування монтажних робіт……………………………………….. 47 
  
  
       
     МП94.21055.001 ПЗ 
Зм. Лис т № докум. Підп Дата  
Разроб. Лісецький   Літ. Лист Листів 
Пров.   Система вимірювання 
Трембовецька  Т  3  
     фізіологічних параметрів 
 людини 
Н.контр   ЧДТУ 
Тичков В.В 
Затв.    Пояснювальна записка 
 
 
 
6 Спеціальний розділ…………………………………………………….. 49 
6.1 Економічне обґрунтування розробки системи вимірювання  
фізіологічних параметрів людини ……………………………………………….. 49 
6.2  Охорона праці………………………………………………………. 50 
Висновок…………………………………………………………….……. 64 
Список використаної літератури………………………………………... 65 
Додаток А   Відомість технічного проекту…………….……………….. 68 
Додаток Б    Перелік нормативних документів………………………... 70 
Додаток В    Розрахунки на ЕОМ                                      ………….....  72 
Додаток Г    Карти технологічного процесу……………………………. 73 
 
 
 
 
 
 
  
Арк  
 МП94.21055.001 ПЗ 4 
З м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Вступ 
 
Нині виявляються дедалі більш затребуваними системи 
біологічногоммоніторингу стану людей, які працюють в екстремальних умовах, 
таких як, наприклад, морське надводне або підводне судно. 
Подібна система моніторингу містить набір дротових або бездротових 
датчиків для реєстрації необхідного набору біомедичних параметрів членів 
екіпажу, пристрій приймання та попереднього опрацювання отриманих даних, 
приймальний пристрій, що реєструє, і пристрій відображення (спеціалізований 
термінал або портативний комп'ютер). 
Вимірювання насичення гемоглобіну артеріальної капілярної крові киснем 
і частоти серцевих скорочень (ЧСС) є важливим аспектом оцінювання психічного 
та емоційного станів персоналу. Нині широко застосовують методи медичного 
моніторингу фізіологічного стану персоналу, що працює на об'єктах підвищеної 
небезпеки, які ґрунтуються на контролі таких параметрів: частоти серцевих 
скорочень; насиченості крові киснем. 
Одним з основних методів оцінки фізіологічного стану людини є метод 
оцінки стану її психіки за пульсограмою (графік, що відображає ЧСС за часовою 
шкалою). Ці показники вимірюються пульсоксиметрами (це контрольно-
діагностичний медичний прилад, призначений для вимірювання насичення 
гемоглобіну артеріальної капілярної крові киснем. Метод пульсоксиметрії дає 
змогу вчасно виявити такий небезпечний стан як гіпоксія, що дає змогу вчасно 
вжити відповідних заходів для забезпечення профілактики небезпечних 
ускладнень, поліпшення якості та продовження життя хворих. 
На даний момент широко поширені пульсометри для індивідуального 
використання в повсякденному житті та пульсоксиметри в медицині,  однак,  вони 
не використовуються в корпоративному середовищі для персоналу, який працює в 
місцях підвищеної небезпеки через конструктивне виконання і незручність 
використання в робочому середовищі без зупинки від роботи.  
Арк  
 МП94.21055.001 ПЗ 
З 
5 
м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
1 Обґрунтування необхідності проектування на основі критичного 
аналізу існуючих аналогів 
 
 
1.1 Біосигнали та їх характеристики 
Біосигнали втілюють у собі фізичні вияви функцій живого організму, які 
можна виміряти та представити у вигляді електронних даних для подальшої 
обробки. Ця обробка має на меті виділення інформації, корисної для медичної 
діагностики, або розрахунок діагностичних показників, що базуються на 
параметрах біосигналів. 
Існують дві основні групи біосигналів, що формуються у живому організмі. 
Перша група включає біосигнали, пов'язані з утворенням фізичних полів 
біологічного походження, а друга група - змінами фізичних характеристик 
біологічних тканин, що відбуваються під впливом фізіологічних процесів. 
Перша група біосигналів включає біоелектричну активність органів і 
тканин, яка проявляється через низькочастотні електричні поля біологічного 
походження. Ці сигнали, як правило, відображають функціонування окремих 
органів і систем. Їхнє поширення значно екранується провідними тканинами 
організму, які мають неоднорідний розподіл електричної провідності. 
Це створює електричні потенціали на шкірі, включаючи квазістатичний 
потенціал, який є постійним для певної зони, і змінний потенціал, що залежить від 
роботи відповідних органів або систем. Змінні біосигнали, що відображають 
функціонування органів і систем, розподіляються в діапазоні від частини до 
кілогерц. Різниця між квазістатичними потенціалами на шкірі людини може сягати 
частини вольта, а різниця змінних потенціалів оцінюється від мікровольта до 
десятків мілівольт. 
Найбільш діагностичну цінність мають змінні біосигнали, які відображають 
функціонування серця, центральної нервової системи, опорно-рухового апарату, 
нервово-м'язової провідності тощо. Одним з таких сигналів є 
фотоплетизмографічний сигнал, який представляє зміну обсягу кровоносної 
Арк  
 МП94.21055.001 ПЗ 
З 
6 
м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
судини в часі під впливом пульсації. Цей сигнал можна реєструвати, пропускаючи 
потік оптичного або інфрачервоного випромінювання через досліджувану ділянку 
біологічної тканини, що містить кровоносну судину. Рівень сигналу вимірюється 
як ослаблення променів, що проходять через досліджувану ділянку. 
Ці змінені біосигнали вносять значний внесок у медичну діагностику та 
дозволяють отримати цінну інформацію про стан організму. 
Амплітуда сигналу при використанні широкосмугового фотоприймача 
становить не менше 0,1 мВ, а частотний діапазон складає 0,3...70 Гц. 
Методи фотоплетизмографії застосовуються в кардіологічній практиці для 
визначення параметрів периферичного кровообігу, наприклад, для вимірювання 
еластичних властивостей судин. Вони також використовуються у клінічному 
моніторингу при побудові пульсоксиметрів для неінвазивного контролю рівня 
насиченості крові киснем. 
Плетизмографічний сигнал відображає зміну тиску в компресійній 
манжетці, яка охоплює досліджувану кровоносну судину, наприклад, плечову 
оклюзійну манжетку. Для реєстрації плетизмографічного сигналу у компресійній 
манжетці створюється оклюзійний тиск повітря. Величина сигналу вимірюється за 
допомогою датчика тиску повітря, який підключається до манжетки. На Рисунку 
1.1 показані плетизмографічні сигнали сонної, променевої і пальцевої артерій, 
зареєстровані одночасно. 
Амплітуда зміни сигналу при використанні сучасних тензометричних датчиків 
тиску становить приблизно 0,1 мВ, а частотний діапазон складає 0,3...70 Гц. 
Методи плетизмографії використовуються при побудові пристроїв для 
вимірювання артеріального тиску крові, а також для дослідження еластичних 
властивостей артерій. Вони застосовуються для синхронного реєстрації сигналів. 
Короткий огляд характеристик найчастіше використовуваних біосигналів, 
що застосовуються у діагностичних методиках, розкриває їх основні особливості, 
такі як низька амплітуда, низькочастотний спектр і вразливість до впливу 
перешкод. 
Під час реєстрації біосигналу завжди присутні наведені сигнали 
Арк  
 МП94.21055.001 ПЗ 
З 
7 
м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
(перешкоди) і шуми. Наведені сигнали виникають внаслідок впливу зовнішніх 
фізичних полів, які не мають прямого відношення до об'єкта дослідження. Вони 
впливають на чутливий елемент вимірювального пристрою або на окремі вузли або 
ланцюг пристрою, який перетворює біосигнал. 
Шуми є характерними як для вимірювальної апаратури, так і для об'єкта 
вимірювань. Шуми - це сигнали, які з'являються на виході внаслідок особливостей 
функціонування та параметрів вимірювальної апаратури, а також через роботу 
інших підсистем та наявність процесів в організмі, що породжують сигнали, які не 
мають прямого відношення до визначених показників або характеристик. 
Наприклад, при вимірюванні малих різниць потенціалів між ділянками шкірного 
покриву, коливання шкіри може призводити до постійних коливань електродів, і 
при неналежному контакті між електродами та шкірою апарат покаже наявність 
змінного сигналу, який виник в результаті взаємодії чутливого елемента 
(електродів) з об'єктом вимірювання, що не є характерним для об'єкта у 
нормальному стані. 
В медичній практиці шуми біологічного походження, викликані процесами, 
які не мають прямого відношення до визначених параметрів чи характеристик, 
часто називають артефактами. Дуже часто важко розрізнити між шумами об'єкта і 
біосигналами, що виникли внаслідок взаємодії з ним чутливого елемента 
вимірювального пристрою. Навіть при наявності апаратури з гарантованими 
метрологічними характеристиками неможливо з повною впевненістю 
стверджувати, що похибка результатів вимірювань не перевищує значень, 
нормованих для технічного вимірювального пристрою. 
Ще одним важливим фактором при дослідженні біологічних організмів є їх 
варіабельність і індивідуальність параметрів і показників. Навіть на груповому 
рівні спостерігається залежність від національних, вікових, генетичних і 
кліматичних особливостей. Тому правильним є опис властивостей біосигналів у 
групі організмів, на яку спрямовані дослідження одних і тих же проявів. 
Для встановлення будь-яких закономірностей у медичній діагностиці 
широко застосовуються методи математичної статистики. Це пояснюється тим, що 
Арк  
 МП94.21055.001 ПЗ 
 8 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
через суб'єктивність і багатофакторність отримуваних результатів об'єктивні 
закономірності можна встановити лише після математичної обробки достатньо 
великого обсягу статистичного матеріалу. Отримання такого фактичного матеріалу 
часто є складним завданням, оскільки деякі біологічні процеси тривалістю 
порівнюються з тривалістю існування біологічної системи, а набір статистичного 
матеріалу та аналіз отриманих даних з метою встановлення об'єктивних 
закономірностей займає значну кількість часу. 
 
 
1.2 Загальні відомості про вимірювальних перетворювачах біосигналів 
і похибки фізіологічних вимірювань 
Вимірювальне перетворення біосигналів є процесом, який перетворює 
фізичні параметри біосигналу в інші фізичні величини, що є функціонально 
пов'язаними з цими параметрами. Вимірювальні перетворювачі біосигналів є 
ключовими компонентами у реєстрації та обробці біомедичної інформації. 
Вимірювальні перетворювачі біосигналів є технічними пристроями, які 
працюють на основі певних фізичних принципів і здійснюють перетворення 
біосигналів на вихідні величини. Наприклад, вимірювальний перетворювач може 
перетворювати біоелектричну активність серця на електричну напругу або 
зменшувати шуми та визначати частоту серцевих скорочень. 
Робота вимірювальних перетворювачів біосигналів відбувається в умовах, 
коли об'єкт вимірювання є складним процесом з багатьма параметрами, які 
взаємодіють між собою. Проте, вимірювальний перетворювач цікавиться лише 
одним параметром - вимірюваною величиною, а інші параметри розглядаються як 
перешкоди. Тому важливо, щоб вимірювальний перетворювач був налаштований 
на сприйняття своїх природних вхідних величин, які найкраще виділяються на фоні 
перешкод. 
Аналогічно можна визначити вихідну величину перетворювача. Сучасна 
радіоелектронна база надає інтегральні рішення для розробки вимірювальних 
перетворювачів біосигналів, що дозволяють здійснити реєстрацію біосигналів,  їх 
Арк  
 МП94.21055.001 ПЗ 
З 
9 
м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
підсилення, аналого-цифрове перетворення та цифрову обробку за допомогою 
однієї мікросхеми. У таких умовах вихідною величиною перетворювача може бути 
діагностичний показник, що характеризує біосигнал. 
Систематична похибка вимірювального перетворювача є постійною 
відхиленням вихідної величини від правильного значення при всіх значеннях 
вхідної величини. Це може бути спричинено недоліками у конструкції, 
налаштуванні або калібруванні перетворювача. Систематична похибка може бути 
скорегована шляхом відповідних коригуючих операцій. 
Прогресуюча похибка вимірювального перетворювача змінюється зі зміною 
значення вхідної величини і може бути спричинена нелінійністю характеристики 
або нестабільністю параметрів перетворювача. Ця похибка може бути виправлена 
за допомогою компенсаційних алгоритмів або лінійної апроксимації 
характеристики. 
Випадкова похибка вимірювального перетворювача виникає внаслідок 
випадкових факторів, таких як електричний шум, теплові коливання, 
нестабільність джерел живлення тощо. Ця похибка може бути зменшена шляхом 
використання шумозагасяючих методів, фільтрації та статистичного аналізу даних. 
Важливою характеристикою вимірювального перетворювача є діапазон 
вимірювання, який визначає максимальне і мінімальне значення вхідної величини, 
при якому перетворювач може працювати з заданою точністю. Крім того, дозвіл 
розрішення, чутливість і швидкодія також є важливими характеристиками 
вимірювальних перетворювачів біосигналів. 
Враховуючи похибки і характеристики вимірювальних перетворювачів, 
важливо проводити калібрування і періодичну перевірку для забезпечення точності 
і надійності вимірювань біосигналів. 
Наведені приклади додаткових похибок, таких як вплив температури, 
частоти, напруги і т.д., є іншими видами систематичних похибок, які можуть бути 
скориговані за допомогою додаткових коригувальних перетворювачів. Ці похибки 
є сталими функціями впливаючих величин. 
Прогресуючі похибки, пов'язані зі старінням апаратури, дійсно можуть 
Арк  
 МП94.21055.001 ПЗ 
 10 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
змінюватися з плином часу і вимагати постійної корекції. Вони не є стаціонарними 
процесами і можуть бути складні для опису за допомогою теорії стаціонарних 
процесів. 
Для забезпечення точності вимірювань вимірювальні перетворювачі 
повинні бути калібровані та періодично перевірятися для виявлення та корекції 
похибок. Калібрування зазвичай включає перевірку нуля, чутливості та інших 
характеристик перетворювача. 
Випадкові похибки можуть бути виявлені шляхом повторних вимірів у 
вигляді розкиду результатів. Зазвичай процес появи випадкових похибок є 
стаціонарним випадковим процесом. Розмір випадкових похибок характеризується 
законом розподілу ймовірностей або параметрами цього закону, що базуються на 
теорії ймовірностей та теорії інформації. 
Важливо зауважити, що систематичні, прогресуючі та випадкові похибки є 
аналітичними інструментами для аналізу похибок. У реальності всі три складові 
похибки співпадають і утворюють єдиний нестаціонарний випадковий процес. 
Такий підхід допомагає нам зрозуміти та описати різні аспекти похибок у 
вимірюваннях. 
 
 
1.3 Пульсоксиметри 
Пульсоксиметр - це контрольно-діагностичний медичний прилад, 
призначений для вимірювання  насичення гемоглобіну артеріальною капілярної  
крові киснем (сатурації). Є ряд захворювань, що супроводжуються  хронічним   
нестачею кисню (гіпоксією), за яких цей показник потребує постійного контролю і 
достовірних даних, неотримання яких значно ускладнює лікування. Пульсоксиметр 
на сьогоднішній день є незамінним приладом для здійснення  як одноразового 
вимірювання,  так і  для тривалого моніторингу (постійного контролю) рівня 
сатурації та  частоти серцевих скорочень (пульсу). Метод отримання даних є 
неінвазивним (таким, що не потребує забору крові для дослідження). Крім того, 
Арк  
 МП94.21055.001 ПЗ 
 11 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
пульсоксиметр дає змогу отримувати й обробляти  дані,  що виводяться на  дисплей 
приладу, і в тому разі, якщо пацієнт перебуває непритомним. 
Індивідуальний пульсоксиметр рекомендований не тільки фахівцям, які 
працюють у складних умовах праці, а й необхідний хворим, яким показана киснева 
терапія в амбулаторних умовах. Прилад у цьому разі забезпечить найбільшу 
ефективність лікування і контролю життєздатності, вимірюючи і контролюючи 
необхідні показники. 
Головні переваги, завдяки яким пульсоксиметр є конкурентоспроможним 
товаром медичного призначення, це його доступна ціна та висока точність 
одержуваних результатів. Пульсоксиметр не чутливий до перепаду температур. 
Усе це дає змогу використовувати прилад в екстреній медицині. Ці властивості 
характерні для більшості сучасних моделей пульсоксиметрів. 
Принципи роботи шляхом фотоплетизмограми 
Пульсоксиметр складається з периферичного датчика, мікропроцесора і 
дисплея, на який виводиться крива пульсу, його частота і показник сатурації. 
Можливість оповіщення звуковим сигналом про рівень сатурації є здебільшого 
стандартом де-факто для серійно виготовлених пульсоксиметрів. Датчик, 
оснащений двома світлодіодами, накладається найчастіше  на  палець,  рідше  на  
мочку  вуха  або крило носа. 
Технологія вимірювань, для яких використовують пульсоксиметр, доволі 
складна, але можна виділити головне. 
"У датчику знаходиться джерело світла. Світло, яке проходить через 
капіляри тканин до фотодетектора, частково поглинається м'якими тканинами і 
кров'ю. Ступінь поглинання залежить від того, наскільки гемоглобін крові 
насичений киснем. Фотодетектором реєструються зміни кольору крові залежно від 
цього показника. Отримані дані висвічуються на дисплеї: показник сатурації 
пульсоксиметр виводить через 5-20 секунд. Частоту пульсу розраховують залежно 
від кількості світлодіодних циклів за одиницю часу. Пульсоксиметри засновані на 
двох методах вимірювання: 
• Трансмісійна - методика, заснована на аналізі світлового потоку, що 
Арк  
 МП94.21055.001 ПЗ 12 
З м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
пропускається через тканини організму. Щоб світло від світлодіодів могло 
проходити через тканини й аналізуватися приладом, периферичний датчик 
закріплюють на таких частинах тіла, як палець, мочка вуха, крило носа. 
• Відбита - методика вимірювання рівня кисню в крові, заснована на 
аналізі відбитого від тканин світлового потоку. За принципом роботи прилади, які 
використовують для вимірювання за цією методикою, практично нічим не 
відрізняються від трансмісійних. Однак таким методом відсоткове наповнення 
гемоглобіну можна виміряти, встановивши датчик практично на будь-яку частину 
тіла, наприклад, на живіт або передпліччя" [1]. 
В основу обох методів покладено два явища. По-перше, поглинання 
гемоглобіном (Hb) світла двох різних за довжиною хвиль змінюється залежно від 
насичення його киснем. По-друге, світловий сигнал, проходячи тканини, набуває 
пульсуючого характеру внаслідок зміни об'єму артеріального русла під час 
кожного серцевого скорочення. Пульсоксиметр має периферичний датчик, у якому 
міститься джерело світла двох довжин хвиль - 660 нм ("червоний") і 940 нм 
("інфрачервоний"). Ступінь поглинання залежить від того, наскільки гемоглобін 
крові насичений киснем. Фотодетектором реєструються зміни кольору крові 
залежно від цього показника. Усереднене наповнення відображається монітором 
пульсоксиметра. На заключному етапі вимірювання сучасний пульсоксиметр 
розраховує коефіцієнти для ступеня поглинання обох світлових потоків. Ці 
коефіцієнти порівнюються з коефіцієнтами, що зберігаються в пам'яті приладу, які 
були отримані в результаті лабораторних досліджень. Структурну схему методу 
вимірювання надано на рисунку 1.1: 
 
Рисунок. 1.1Структурна схема вимірювання обраних параметрів 
Сигнали, одержувані з датчика сатурації (SPO2) спочатку посилюються, 
потім фільтруються постійна (DC) і змінна (AC) складові Red і InfraRed сигналів. 
Ці складові (розділені ФВЧ і ФНЧ) по черзі подаються на АЦП. АЦП вимірює їхні 
рівні та обчислює їхнє співвідношення за формулою [2]: 
Арк  
 МП94.21055.001 ПЗ 13 
З м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Отримані під час обчислення дані підставляють у стандартні залежності [19] 
(рисунок 1.2.), за якими визначають SPO2 за поточним значенням. 
 
Рисунок 1.2 - Емпірична залежність SpO2 від відношення Red/Infrared 
 
На рисунку 2.3 надано спрощений алгоритм вимірювання SPO2 [30]. 
 
Арк  
 МП94.21055.001 ПЗ 
 14 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
 
Рисунок 1.3 - Алгоритм вимірювання сатурації 
Інфрачервоний (INR - 950 нм) і червоний (RED - 640 нм) сигнали, що несуть 
інформацію про вміст кисню в збагаченому і збідненому киснем гемоглобіні 
(Рисунок 1.4), по черзі фільтрують і вимірюють у вимірювальному каналі для 
фотодіода. 
 
Арк  
 МП94.21055.001 ПЗ 
 15 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
 
Рисунок 1.4 Спектри поглинання оксигемоглобіну (HbO2) і 
дезоксигемоглобіну (Hb) для червоних та інфрачервоних довжин хвиль [31]. 
 
Сучасні пульсоксиметри забезпечують вимірювання практично без 
інструментальної похибки. Більшість із них засновані на технологіях, які знижують 
вплив розсіювання світла на результати вимірювань. Для цього вбудовані в датчики 
світлодіоди циклічно перемикаються в такій послідовності: червоний, 
інфрачервоний, обидва вимкнені. Крім того, на результати вимірювань може 
вплинути електромагнітне поле, створюване сторонніми предметами, а також рух 
датчика. Для виключення негативних впливів, мерехтіння червоного та 
інфрачервоного світлодіода в датчиках відбувається з певною різницею фаз, а під 
час аналізу світлового потоку фази поєднуються. 
Найважливіша умова достовірності одержуваних даних - це повна 
нерухомість пальця в процесі дослідження. 
Нормою є показник сатурації 95-98%. Метод дослідження сатурації, в якому 
використовується пульсоксиметр, високо інформативний. З його допомогою 
оцінюють функції дихальних органів, розпізнають дихальну недостатність, за якої 
Арк  
 МП94.21055.001 ПЗ 16 
З м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
показник сатурації стає нижчим за 95%. Пульсоксиметр використовують 
анестезіологи в хірургії, а також у разі хронічного обструктивного захворювання 
легень. 
Слід підкреслити явні переваги методу дослідження, в якому застосовується 
пульсоксиметр, порівняно з альтернативними інвазивними методами, які ще 
недавно були пріоритетними в цій галузі. Так інвазивний метод на основі забору 
крові через прокол шкіри, також як СО- оксиметри і множинні газові аналізи, не 
дають такої точності, як пульсоксиметрія. При цьому пульсоксиметр дешевший за 
традиційний СО-оксиметр. Останній до того ж передбачає проведення 
контрольного забору крові, що незручно, особливо, якщо результати потрібні 
якомога швидше. 
Порівняння наявних приладів 
Більшість наявних пульсоксиметрів кріпляться на палець або на вухо, 
пульсометри також можуть кріпитися на зап'ясті або еластичним ременем на торсі 
людини. Прилади оснащені індикаторними екранами, функцією пам'яті останніх 
вимірювань і пам'яті кількох людей, звуковими сповіщеннями. 
Під час роботи було проаналізовано наявні прилади, які максимально 
підходять під задане технічне завдання (Таблиця 1.1). 
Таблиця 1.1 Порівняння основних характеристик аналогів 
Наймену Вимірюємі Межі Відносна Вага та Конструктив- 
вання  ні 
величини вимірювань похибка габарити особливості 
NISSE 65х45х1 Кріплення на 
I HR- ЧСС 30-200 уд./хв ±3% 2 мм; палець і 
40[4] зап'ястя 
33г 
від 30 до 235 
MD300C ЧСС, ±2% 58х34х3 Кріплення на 
уд./хв 
 
 
 
 
 
 
 
Арк  
 МП94.21055.001 ПЗ 17 
З м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Продовження таблиці 1.1 
33[5] Сатурація від 70% до 99% ± 2% 0мм; 28г палець 
Міцар- ЧСС, 30-250 уд./хв ±2 уд/м 
  
Пульс[6] Сатурація 35 - 99% ±3% 
Нагрудний 
Polar 
ЧСС    ремінь, 
H7[7] Bluetooth 
smart 
NONIN від 18 до 300 
ЧСС, 76 х 152 
 Кріплення на 
8500[8] уд./хв 
Сатурація х 25мм палець 
від 0% до 100% 
від 25 до 240 
Окситес ЧСС, ±2 уд/м 112х82х 
Кріплення на 
уд./хв 
т-1[9] Сатурація ± 3% 40мм; палець 
від 20% до 99% 300г 
 
Як видно з таблиці 1.1 пульсоксиметри здебільшого кріпляться на палець, 
мають порівняно великі габарити, що незручно в постійному застосуванні. Однак, 
вони схожі за своїми технічними параметрами. 
 
 
 
 
 
 
  
Арк  
 МП94.21055.001 ПЗ 
 18 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
2 Обґрунтування технічного завдання 
 
Технічні вимоги 
Вимірювані параметри. 
Частота серцевих скорочень (ЧСС). 
Оксигенація крові. 
Межі вимірюваних значень фізичних величин 
Діапазон вимірювання ЧСС: 10 - 280 уд/хв 
Діапазон вимірювання сатурації кисню SaO2 : 70 - 100% 
Метрологічні вимоги 
Відносна похибка вимірювання пульсу не повинна перевищувати ±3% 
Відносна похибка вимірювання сатурації кисню SaO2 не повинна 
перевищувати ±4%. 
Технічні вимоги 
Повинен бути забезпечений бездротовий канал зв'язку по одному з 
інтерфейсів: 
Wi-Fi; 
Bluetooth; 
Формат переданих даних має відповідати форматам стандартних 
біометричних профілів bluetooth 4.0; 
Основні параметри датчиків для вимірювання фізіологічних 
параметрів: 
частота дискретизації сигналу, 256 Гц; 
розрядність подання сигналу, 12 біт; 
Спосіб вимірювання шляхом фотоплетизмограми; 
Режим роботи: сеансовий. 
Робота в автономному режимі з періодичним зв'язком із сервером через 
бездротове з'єднання. 
Вимоги до конструктивного виконання та ергономіки: 
кріплення на вушну раковину. 
Арк  
 МП94.21055.001 ПЗ 
З 
19 
м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Умови експлуатації 
температура навколишнього повітря робоча, °С - від 10 до 35; 
відносна вологість навколишнього повітря, % - від 40 до 80 за 25¶°С; 
атмосферний тиск, кПа (мм рт. ст.) - від 84 до 107 (від 630 до800).  
  
Арк  
 МП94.21055.001 ПЗ 
 20 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
3 Розробка структурної та електричної принципової схеми 
 
 
Розробка структурної схеми 
Для реалізації функціональності, необхідної від проектованого 
Згідно з технічним завданням, у пристрої повинні бути присутніми: схема 
живлення від акумулятора, світлодіоди та фотодатчик для вимірювання сатурації 
та частоти серцевих скорочень (ЧСС), підсилювачі напруги, фільтри високих і 
низьких частот, АЦП, мікроконтролер, що виконує функцію первинного 
оброблення даних, отриманих із датчиків, керування свіченням світлодіодів і 
надсилання даних на сервер через інтерфейс бездротового зв'язку Bluetooth. 
Під час розроблення структурної схеми до уваги брали рекомендації від 
компанії Тexas Instrumеnts Incorporated (TI), що описують типові застосування 
продукції, яку вона випускає [3]. 
 
Рисунок 3.1 Структурна схема модуля збору та обробки даних про 
фізіологічний стан персоналу. 
 
Призначення світлодіодів і фотодатчика 
Принцип пульсоксиметрії заснований на тому, що рух артеріальної крові 
має пульсуючий характер. Тому, коли світло проходить через окремі ділянки тіла 
Арк  
 МП94.21055.001 ПЗ 21 
З м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
людини (пальці, мочки вух, ніс тощо), то інтенсивність світла, що пройшло, також 
має пульсуючий характер. 
Метою пульсоксиметрії є вимірювання відсоткового вмісту 
оксигемоглобіну (HbO2) до загального гемоглобіну (Hb). За цими показниками 
визначається насиченість крові киснем і, як наслідок, загальний фізіологічний стан 
людини. Оксигемоглобін у крові має виразно червоний колір, тоді як венозний 
гемоглобін у крові має характерне темно-синє забарвлення. Оптичні властивості 
крові найкраще себе проявляють у видимій ділянці спектра (тобто на довжинах 
випромінювання від 400 до 700 нм) і в інфрачервоній ділянці (тобто на довжинах 
випромінювання між 700 і 1000 нм)[20]. 
Вибрані світлодіоди і фотодатчик повинні працювати в цьому діапазоні і 
мати стабільні нормовані характеристики чутливості у відповідних частотних 
діапазонах. 
 
Підсилювачі напруги 
Первинний підсилювач напруги використовується як розв'язувальний буфер 
(забезпечує крім посилення великий вхідний опір і низький вихідний опір) 
підсилювача. "Важливими показниками для вибору підсилювача є: низький 
вхідний струм зміщення, низький вхідний ЕРС зміщення, вхідні струми, широка 
смуга пропускання, низьке енергоспоживання. Підсилювач використовується в 
інвертуючому режимі, де не інвертуючий вхід піднімається до невеликої напруги 
для правильної роботи підсилювача" [3]. На цьому етапі рівень сигналу на виході 
підтримується в межах заздалегідь встановленої межі шляхом регулювання 
інтенсивності відповідного світлодіода. 
Вихідний сигнал із першого каскаду підсилювача проходить через другий 
підсилювач (слугує для компенсації ослаблення корисного сигналу внаслідок 
фільтрації). Після другого каскаду посилення відсівається постійна складова 
сигналу. 
Арк  
 МП94.21055.001 ПЗ 
 22 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Фільтри високих і низьких частот 
Сигнал, що надходить із фотодатчика, зазвичай забруднений шумом, який 
може надходити з різних джерел, таких, як шум джерела живлення, рух ділянки 
тіла, що просвічується, тощо. Одним із найважливіших аспектів попередньої 
обробки даних є фільтрація небажаних шумів. Необхідно, щоб фільтр низьких 
частот мав досить високу пропускну здатність. 
Аналого-цифровий перетворювач 
Служить для перетворення аналогових сигналів вимірювальної інформації, 
що надходять з виходу підсилювача через фільтр низьких частот, у цифровий код. 
Основні вимоги до АЦП, що випливають зі структурної схеми, полягають у 
необхідності забезпечити потрібну частоту перетворення і потрібну точність 
перетворення (визначається розрядністю АЦП і його метрологічними 
характеристиками). 
Мікроконтролер 
МК виконує функції обробки отриманих сигналів з підсилювача. 
Обчислення ЧСС і сатурації виконують на основі заданого алгоритму, після чого 
оброблені дані надсилають через bluetooth на сервер. 
Bluetooth 
Bluetooth модуль використовується для передачі оброблених даних на 
сервер. Основна вимога, що висувається до bluetooth-модуля, це - низьке 
енергоспоживання. 
Комутатор і автоматичне регулювання посилення 
Комутаційна схема призначена для поперемінного миготіння світлодіодів, 
яке необхідне для зняття показання сатурації. 
АРУ призначена для автоматичного підстроювання яскравості світіння 
світлодіодів, щоб не відбувалося "засвіти" фотодіода. 
Вибір елементів 
Для виконання умов, поставлених у ТЗ, було обрано 4 найбільш підходящі 
мікропроцесори, два з яких позиціонуються як спеціально орієнтовані на 
пульсоксиметрію 
Арк  
 МП94.21055.001 ПЗ 23 
З м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Таблиці 3.1 Базові характеристики мікроконтролерів 
Мікроконт MSP430G2553 ATmega8-16AU TM4C1233H6P
TMS320C5515 [31] 
ролер [28] [29] M [30] 
Штифт 32 64 64 196 
Performan 
16 мГц, 16-біт 16 мГц, 8 біт 80 мГц, 32-біт 60- мГц 
ce 
Flash 16 кб 8 кб 256 кб 320 кб 
SRAM 0,5 кб 1 кб 32 кб 256 кб 
ROM - - - 128 кб 
Dimensio ns 5,8х5,8 мм 9,8x9,8 мм - 10x10 мм 
Влада 
1,8 - 3,6V; 230    
споживан 
мкА 4,5-5,5 В; 3,6мА 1,8 - 3,6 В 1,8 В; 250 мкА 
ня 
 
Виходячи з порівняння повних характеристик мікроконтролерів, було 
обрано МК MSP430G2553, тому що він найбільше підходить за параметрами для 
реалізації поставленої задачі в межах ТЗ, зокрема має малі габарити та малий 
споживаний струм, а також має в собі 10-ти розрядний АЦП. 
 
Світлодіоди та фотодіоди 
Для подачі первинного сигналу необхідні два світлодіоди: червоний з 
довжиною хвилі 660 нм та інфрачервоний з довжиною хвилі 905 нм. Вибір 
обумовлений параметрами, заданими в ТЗ. Для зняття показань необхідний 
світлодіод, що працює найкращим чином у цьому діапазоні довжин хвиль. 
Згідно з рекомендацією виробника МК для цієї моделі МК найкраща 
взаємодія буде з комплектом DCM03 APMRorea [28]. Даний комплект складається 
з фотодатчика (PD) і вбудованого на одну панель світлодіодів червоний (LED1) та 
інфрачервоний (LED2). Вони розташовуються на одній поверхні з розмірами 1.1 х 
Арк  
 МП94.21055.001 ПЗ 
 24 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
2.5 см, згідно з ТЗ і концепцією розроблюваного пристрою вимірювальна частина 
розташовуватиметься на мочці вуха людини. Такі габарити занадто великі для 
такого розташування. 
Таблиці 3.2 Базові характеристики світлодіодів і фотодатчиків 
Найменування Компонент Характеристика Значення 
  Напруга 1,3 В 
 PD Сила струму 50 мА 
 Діапазон чутливості 400-1050 нм 
  Напруга 1,9 В 
DCM03[10] LED1 Сила струму 20 мА 
Довжина хвилі 660 нм 
 Напруга 1.3 В 
LED2 Сила струму 20 мА 
Довжина хвилі 905 нм 
ДП Розміри 9,8x4,3мм 
  Напруга 1,3 В 
 PD Сила струму 50 мА 
DCM05[11] Діапазон чутливості 400-1050 нм 
LED1 Напруга 1,9 В 
  Сила струму 20 мА 
Довжина хвилі 660 нм 
 Напруга 1,3 В 
LED2 Сила струму 20 мА 
Довжина хвилі 905 нм 
Друкована Розміри 4,8x2,6 мм 
плата 
 
 
 
 
 
 
 
 
Арк  
 МП94.21055.001 ПЗ 
 25 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Продовження таблиці 3.2 
  Напруга 0,5-1,3В 
  Сила струму 50 мА 
 PD Діапазон чутливості 21мкА(1мВт,940нм) 
DDN2090[16] Спектральний відгук 4 00-1050 нм 
Діапазон 
Друкована Розміри 4,4-5,5 мм 
плата 
  Напруга 1.9 В 
 LED1 Сила струму 50 мА 
 Довжина хвилі 650-670 нм 
DDL2002[15]  Напруга 1.3 В 
LED2 Сила струму 50 мА 
Довжина хвилі 880-910 нм 
Друкована Розміри 4,5x4,4 мм 
плата 
 
Виходячи з порівняння можливих рішень вимірювальної частини модуля, 
оптимальним вибором є комплект з фотодіода і світлодіодів DCM03 фірми 
ARMKorea. Цей комплект найточніше підходить за своїми ТТХ для реалізації цього 
проєкту. 
Супутні елементи 
Сигнал, що надходить із фотодіода, потребує посилення. За технічними 
параметрами для виконання вимог ТЗ було обрано ОУ AD8606 [18]. У фірми 
Analоg Dеviсеs є єдиний ОУ, що підходить за параметрами, який і був обраний. 
Також для перемикання каналів R і IR використано мультиплексор ADG821 [17]. 
Для забезпечення точності відліку вбудованого таймера і для забезпечення 
частоти дискретизації 256 вибірок на секунду використовується зовнішній 
кварцовий резонатор із частотою 32,7 кГц. 
Арк  
 МП94.21055.001 ПЗ 
З 
26 
м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Через великий обсяг даних, отриманих під час вимірювання, і необхідність 
накопичення великого обсягу виміряних даних, є необхідність у використанні 
зовнішнього модуля пам'яті, оскільки пам'ять МК недостатня. Оскільки розміри 
пристрою обмежені, мікросхему ПЗП обиратимуть у корпусі типу SOIC. 
Накопичені дані після одного циклу вимірювань приблизно дорівнюють 4 кб, за 3 
хвилини буде накопичено 72 кб даних. Для реалізації поставлених завдань обрано 
мікросхему AT25128B ємністю 128 кб. 
Для забезпечення зв'язку із сервером обрано протокол Bluetooth. Сучасні 
Bluetooth модулі версії 4.0 і вище здатні забезпечити зв'язок на далекі відстані при 
низькому споживанні енергії. Bluegiga & Silicon Laboratories надають рішення для 
переносних пристроїв, що базується на Bluetooth 4.2 - EFR32 Вlue Gеco ЅоС. Дана 
мікросхема забезпечена технологією "Lоw Enеrgу UART", здатна забезпечити час 
відгуку 3 мкс і споживає 8,8 мА при габаритах 5х5 мм. 
¶Розробка апаратної частини 
Подача первинного сигналу 
На  рисунку 3.2 зображено схема подачі первинного сигналу світлодіодами. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Рисунок 3.2 - Рисунок принципової схеми блока "перетворення сигналу 
світлодіода" 
Арк  
 МП94.21055.001 ПЗ 27 
З м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
На вхід +VBAT подається напруга живлення світлодіода, на вихід LED_SW 
подається керуючий сигнал на польовий транзистор VT1 . На вихід DC_R/DC_IR 
подається сигнал зі схеми "зняття показань" на інвертуючий вхід підсилювача 
DA5.B, на схему АРУ, що слугує для автоматичного підстроювання яскравості 
світлодіодів за струмом, щоб уникнути "засвіти" фотодіода. 
Зняття показань і первинне опрацювання отриманого сигналу 
На  рисунку 3.3 зображено принципову схему блока зняття показань. 
На контакти Х1 і Х2 встановлено фотодіод PD. Сигнал з фотодіода 
надходить на неінвертуючий вхід передпідсилювача AD8606, проходячи перший 
каскад посилення і фільтрації. На конденсаторі С2 накопичується постійна 
складова "засвічення" сигналу, потім сигнал надходить на вхід S1 мультиплексора 
ADG821, який слугує для перемикання Red(R) і Infra-Red(IR) каналів для того, щоб 
одночасно не світили обидва світлодіоди. На вхід IN2 і IN1 мультиплексора 
надходить керівний сигнал, який змінює канал виходу мультиплексора залежно від 
того, який світлодіод світить на момент зняття показань фотодіодом, Засобами 
додаткової фільтрації на конденсаторі С4 відсівається постійна складова сигналу. 
Далі сигнал йде на вхід активного фільтра на базі ОУ, в якому сигнал відсівається 
за частотою і підтримується у вхідному діапазоні АЦП. Паралельно надходячи на 
вихід DC_R / DC_IR на схему АРУ. Пройшовши фільтрацію та посилення, сигнал 
надходить на вхід МК "ANLG_FOTO". 
 
Рисунок 3.3 - Рисунок принципової схеми блока оброблення сигналу з 
фотодіода 
  
Арк  
 МП94.21055.001 ПЗ 
З 
28 
м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
4 Розрахунок основних елементів системи 
 
4.1 Розробка конструкції 
Згідно з технічним завданням, переносний "Модуль"повинен мати 
кріплення на вушну раковину. 
За аналогією з деякими сучасними переносними Bluetooth- пристроями, 
пульсоксиметр матиме корпус, що розташовуватиметься за вушною раковиною, 
гумовий "навушник", датчик із кліпсою для кріплення на мочку вуха і дріт для 
під'єднання датчика до основного корпусу пристрою. 
На рисунку 4.1 представлена комп'ютерна модель зовнішнього вигляду 
"Модуля" в зборі, розроблена автором роботи. 
На рисунку показано: 1) основний корпус, 2) гумовий "навушник", 
призначений для кріплення пристрою на вухо; 3) шлейф, що з'єднує світлодіоди і 
фотодатчик із корпусом; 4) кліпса з фотодатчиком і світлодіодами, для кріплення 
на мочку вуха. 
 
2 
3 
4 
 
Рисунок 4.1 - "Модуль" у зборі 
Арк  
 МП94.21055.001 ПЗ 
З 
29 
м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
4.2 Розрахунок похибки 
Значення сатурації вимірюється непрямим чином через відношення 
результатів вимірювань, одержуваних з одного і того ж вимірювального каналу від 
різних світлодіодів. Отже, якщо адитивні похибки в каналі малі або компенсовані, 
то вплив мультиплікативної похибки каналу нівелюється. Таким чином, 
інструментальні похибки вимірювального каналу практично незначні на тлі інших 
джерел невизначеності результатів вимірювань. Також можливе виникнення 
суттєвої похибки застосування: наприклад, людина може некоректно зафіксувати 
датчик на мочці вуха або зміщувати оптичну пару по мочці вуха під час роботи. На 
тлі таких суттєвих чинників впливу інструментальні похибки виявляються 
нехтувано малими. Підсумкова повна похибка пристрою під час вимірювання 
сатурації визначається в результаті метрологічних випробувань, тому що надійно 
оцінити граничні значення похибки під час проєктування системи не можна. 
Оскільки під час проєктування було враховано всі можливі джерела 
інструментальної невизначеності, обрано найкращі елементи серед представлених 
на ринку серійних компонентів, то можна очікувати, що похибка буде не гіршою, 
ніж у наявних аналогів. 
Зробимо розрахунок інструментальної похибки одного з каналів н а початку 
діапазону АЦП і в кінці діапазону АЦП. Для цього спочатку розраховуємо 
номінальні значення кодів, що відповідають початку і кінцю діапазону. 
 
 
  (4.1 а) 
 
(4.1 б) 
 
За формулою (4.1а) було зроблено розрахунок коду АЦП на початку 
діапазону і за формулою (4.1б) - наприкінці діапазону. У формулах використано 
позначення: 
Kus - коефіцієнт посилення; 
Арк  
 МП94.21055.001 ПЗ 
 30 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
UvhN / UvhK - напруга на початку діапазону та в кінці діапазону; 
Uref - опорна напруга. 
Розрахуємо код АЦП з урахуванням похибок використаних елементів: 
 
 
(7.2 а) 
 
(7.2 б) 
 
У формулах (4.2 а) і (4.2 б) зроблено розрахунок коду АЦП на початку і в 
кінці діапазону з усіма похибками. Тут: 
Kus - коефіцієнт посилення; 
1Kus - похибка коефіцієнта посилення; 
UvhN / UvhK - напруга на початку та в кінці діапазону; 
n - розрядність АЦП; 
1ADC - похибка АЦП; 
Uref - опорна напруга; 
1Uref - похибка опорної напруги. 
На основі отриманих даних зробимо розрахунок похибки каналу АЦП, за 
формулами (4.3а) і (4.3б). 
  (7.3 а) 
 
(7.3 б) 
 
Таким чином, бачимо, що власна інструментальна похибка каналу 
надзвичайно мала (як і похибка визначення миттєвого значення частоти пульсу): 
для початку діапазону ±0,1%, а для кінця діапазону ±1,1%. 
Інструментальні похибки оптичного датчика, підсилювача напруги не 
відіграють особливого значення під час вимірювання ЧСС. Для визначення ЧСС 
необхідно визначити тільки самі моменти пульсації артеріального тиску. Основна 
Арк  
 МП94.21055.001 ПЗ 
 31 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
похибка вимірювання частоти пульсу спричинена визначенням часу між двома 
скороченнями серця. 
Основна похибка визначення пульсу буде викликана зовнішніми 
чинниками: аритмією, можливим випаданням окремих ударів пульсу тощо. 
Розроблювана система призначена для використання персоналом, який працює в 
неправдивих умовах праці, і військовими моряками. 
Похибка вимірювання миттєвого значення ЧСС виявляється набагато 
меншою за похибки, спричинені фізіологічними особливостями людини. 
Інструментальними похибками при оцінці точності визначення ЧСС можна 
знехтувати. Абсолютна інструментальна похибка вимірювання ЧСС буде меншою, 
ніж ±1 удар на хвилину. При цьому похибки, пов'язані з індивідуальними 
фізіологічними особливостями конкретної людини, можуть під час перерахунку на 
тривалість в 1 хвилину призвести до похибок порядку ±1 удар. 
Оскільки пульсоксиметр вимірює всі параметри неінвазивним методом, то 
на точність вимірювань можуть впливати деякі зовнішні та внутрішні чинники. 
Аномальний гемоглобін 
Кров може містити ненормальний гемоглобін. Карбоксигемоглобін і 
метгемоглобін. 
Медичні барвники 
Наявність у крові медичних барвників може призвести до спотворень 
Рух ділянки тіла в датчику, спричинений рухом тіла 
Рух ділянки тіла в датчику може викликати шум, який вплине на обчислення 
SрO2 і ЧСС. 
Поганий периферичний кровообіг 
Значне зниження перфузії периферичних тканин (холод, шок, гіпотермія) 
веде до зменшення або зникнення пульсової хвилі. Якщо немає видимої пульсової 
хвилі на пульсоксиметрі, будь-які цифри відсотка сатурації малозначущі. 
Навколишні електромагнітні хвилі 
Арк  
 МП94.21055.001 ПЗ 
 32 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Поруч розташовані електроприлади, які є джерелами сильних 
електромагнітних хвиль, можуть впливати на точність вимірювань і роботу 
пульсоксиметра. 
 
4.3 Розрахунок і обґрунтування джерела живлення 
Струм споживання цифрових компонентів вимірювальної системи 
представлено в таблиці: 
Таблиця 4.1 Сумарний споживаний струм 
Максимальний споживаний 
Елементи Кількість елементів 
струм 
МК 230 мкА 1 
Фотодіод 50 мА 1 
Світлодіод 20 мА 2 
ОУ 1,4 мА 5 
Мультиплексор 2,2 мкА 1 
ПЗУ 7 мА 1 
Bluetooth 8,8 мА 1 
Підсумок 110,2 мА 13 
 
Виходячи з таблиці 4.1, сумарний струм, споживаний цифровими 
компонентами ІС, дорівнюватиме 110,2 мА. Згідно з ТЗ переносний пристрій має 
кріплення на вухо людини. Автономне живлення здійснюватиметься від 
акумуляторної батареї. Акумулятор обрано PL 053450 компанії Svetotron, його 
основні характеристики[19] - такі: 
Ємність 900 мА/год; Робоча напруга 3,7 В; Довжина 49 мм; 
Ширина 29 мм; 
Висота 5 мм; 
 t 900мА / год
роботи = = 8,1год,  
110,2мА
де, t роботи - час роботи від акумулятора; 
Арк  
 МП94.21055.001 ПЗ 
 33 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Робота пристрою від акумулятора відповідає стандартній робочій зміні або 
корабельній вахті, тобто восьми годинам. 
 
4.4 Розробка алгоритмів роботи 
Алгоритм роботи переносного пристрою 
На рисунку 4.2 зображено функціональний алгоритм роботи ПЗ носимого 
обладнання. Під час увімкнення пристрою відбувається виставлення пікових 
допустимих значень сатурації 95-98% і ЧСС 64-82 уд/хв. Після чого запускається 
цикл вимірювань. 
МК запускає цикл мерехтіння LED1 протягом 10 секунд із частотою 
дискретизації 256 Гц. На 9-ій секунді мерехтіння LED1 МК запускає цикл 
миготіння LED2 на 1 секунду. Миготіння відбувається поперемінно світлодіодами 
LED1 і LED2. За цикл вимірювання накопичується 2800 байт даних. Після чого 
ініціалізується процедура "ЧСС і SpO2". Якщо виміряні значення не виходять за 
діапазон допустимих значень, зібрані та обчислені дані зберігаються в пам'ять і 
накопичуються 18 циклів вимірювань, N-кількість вимірювань, значення N 
інкрементується. За N=18 пристрій ініціалізує сеанс зв'язку із сервером і передає 
всю накопичену інформацію, після чого пам'ять обнуляється і запускається цикл 
роботи з початку. Якщо виміряні значення виходять за діапазон допустимих 
значень, зібраному пакету даних присвоюють індекс значущості Z=1 і негайно 
відправляють дані на сервер, після чого пам'ять очищують і запускають новий цикл 
вимірювань. 
Арк  
 МП94.21055.001 ПЗ 34 
З м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Початок
Встановлення 
діапазону 
допустимих 
значень
Встановлення 
діапазону 
допустимих 
значень
Цикл виміру 10с
LED 1 Увім.
LED 1 Вим.
Збір даних для ЧСС ні
LED 2 Увім.
LED 2 Вим.
Збір даних для 
SpO2 
ЧСС чи SpO2 
Вихід за межі? ні Збереження в 
пам'ять N++ 
Так
Відправка на 
сервер по  так N=18?
Bluetooth 
Очистка пам'яті
¶ N=0  
 
Рисунок 4.2 - Функціональний алгоритм роботи ПЗ переносного пристрою 
Арк  
 МП94.21055.001 ПЗ 
 35 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Програма роботи переносного пристрою має циклічний характер 
починаючи з моменту ввімкнення і до моменту вимкнення пристрою. 
Алгоритм пошуку піків 
На  рисунку 4.3, що складається з 3 частин, описано алгоритм пошуку піків 
для обчислення ЧСС. Під час потрапляння в буфер чергового пакета даних 
вимірювань запускається цикл фільтрації значень, у якому присутні кілька умов, 
що визначають нижню і верхню порогову межу мінімального і максимального 
значення в кожному повному періоді синусоїди, для визначення ділянок пікових 
значень. 
 
Рисунок 4.3 - Алгоритм пошуку піків 
Арк  
 МП94.21055.001 ПЗ 
 36 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
 ¶  
Рисунок 4.3 Продовження. Алгоритм пошуку піків, продовження 
Арк  
 МП94.21055.001 ПЗ 37 
З м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Алгоритм роботи серверної частини 
На  рисунку 5.3 зображено функціональний алгоритм роботи ПЗ серверної 
частини. Під час увімкнення пристрою запускається безперервний цикл роботи. 
Пристрій постійно перебуває в режимі очікування підключення. Під час запиту на 
під'єднання програма визначає ID клієнта і дозволяє приймання даних. Після 
отримання визначається порогове значення Z значущих відхилень від норми. Якщо 
Z=0, отримані дані зберігаються в пам'ять сервера, і будується статистика 
фізіологічних параметрів персоналу. Якщо Z=1, дані про користувача виводяться 
на екран автоматизованого робочого місця (АРМ) чергового лікаря з присвоєнням 
"Жовтого" ("Попередження") значення. Далі йде процес перевірки отриманих 
даних на предмет помилки. Якщо "пікові" значення отримано вперше, сервер 
перевіряє, чи отримано їх від однієї людини, чи від кількох останнім часом. Якщо 
вони отримані від однієї людини, сервер очікує "підтвердження" - наступних двох 
позачергових сеансів отримання вимірювань від однієї людини. Якщо наступні 
отримані значення потрапляють у діапазон допустимих значень, сервер вважає 
помилкою перші "пікові" дані, знімає значення "попередження" і переходить у 
режим очікування. У разі, якщо "пікові" дані надійшли від кількох користувачів або 
якщо "пікові" дані отримали підтвердження, сервер привласнює отриманим даним 
"Червоне" значення ("Аварія") і виводить на екран АРМа інформацію про можливу 
аварію у відповідному відсіку. 
Арк  
 МП94.21055.001 ПЗ 
 38 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Початок
Очикування 
підключення
Отримання даних
Вивід на екран Збереження в 
попередження так Z=1? ні пам'ять
Перший пік
Від одного 
пристрою?
Очікування 
підтвердження
ні
Отримано Зняття режиму 
підтвердження попередження 
так
Вивід на екран 
повідомлення про 
аварію
 ¶  
 
Рисунок 4.4 - Функціональний алгоритм роботи ПЗ серверної частини 
 
  
Арк  
 МП94.21055.001 ПЗ 
 39 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
5 Технологічний розділ 
 
Покращіти якість роботи електронних систем з одночасним підвищенням 
надійності, зменьшенням маси, габаритних розмірів і потребляємої енергії при 
мінімальних затратах можливо за рахунок використання методів і засобів 
мікроелектроніки і комплексної мінітюарізації. 
Для мікроелектронної апаратури характерно збільшення кількості вузлів, 
виконаних на основі цифрових схем, котрі виготовлені засобами 
полупровідникової або гибридної технології. 
Однією з особливостей проектування мікроелектронної апаратури 
являється розширення можливостей стандартизації схемних рішень. 
При функціонально-вузловому проектуванні гостро постає питання 
електричного, конструктивного і технологічного узгодження інтегральних схем і 
мікрозбірок, відмінних конструктивним виконанням, напругою живлення, рівнем 
вхідних та вихідних сигналів. 
Технологічність конструкції друкованих плат (ДП) - пристосованість 
конструкції ДП до обмеженої витрати трудових, матеріальних і енергетичних 
ресурсів на підготовку виробництва і промисловий випуск у заданій кількості по 
вищій категорії якості (виробнича технологічність) і при технологічному 
обслуговуванні і ремонті (експлуатаційна технологічність). Виробнича 
технологічність ДП визначається трудомісткістю виготовлення. Експлуатаційна 
технологічність ДП оцінюється контролездатністю і взаемозамінністю. 
 
5.1 Аналіз елементної бази  
Відповідно до схеми електричної принципової в якості елементної бази 
використовуються такі вироби електронної техніки: 
 Резистори постійні МЛТ із різноманітним номінальним опором та 
різноматнітною потужністю та 0,25, але з однаковим допустимим відхиленням 
опору від номінального ± 10 %, що дає можливість поліпшити роботу устрою при 
різноманітних режимах роботи; 
Арк  
 МП94.21055.001 ПЗ 
 40 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
 Конденсатори постійної ємності керамічні на номінальну напругу до 63 
В К42У-2-250,  із допустимим відхиленням ємності від номінальної ± 10 %; 
 Конденсатори постійної ємності електролітичні фольгові алюмінієві 
К50-3а-63В із допустимим відхиленням ємності від номінальної + 50 та - 20 %; 
Всі вироби електронної техніки (ВЕТ) працюють в однаковому тепловому 
експлуатаційному режимі від - 60 до + 70 °С при номінальному електричному 
навантаженні і від - 60 до + 125 °С при зниженні електричного навантаження до 0,1 
РН. Мінімальний наробіток на відмову всіх ВЕТ 25000 часів. Термін зберігання 15 
років. 
 
5.2 Обґрунтування вибору варіанта технологічного процесу 
Для друкованої плати вибирається наступна схема технологічного процесу 
складання і монтажу радіоелементів. 
Складання і монтаж вузлів одноплатної конструкції з ручним 
встановленням радіоелементів при використанні методу індивідуальної пайки. 
1. Заготівельні операції 
- підготовка ЕРЕ до монтажу; 
 - складання друкованої плати. 
2. Складання і монтаж вузлів. 
3. Операції пайки монтажних з’єднань на ДП. 
4. Контроль. 
Типові операції складання і монтажу апаратури на ДП мають визначену 
структуру. 
Операції підготовки радіоелементів до складання. 
1.  Контроль радіоелементів по номіналам «придатний-непридатний». 
2.  Рихтування виводів. 
3.  Підрізка виводів. 
4.  Загинання виводів. 
5.  Вкладка радіоелементів в технологічні касети. 
6.  Лудження виводів радіоелементів. 
Арк  
 МП94.21055.001 ПЗ 
 41 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
7.  Формування виводів радіоелементів. 
Операції складання ДП. 
1.  Встановлення на плату пустотілих заклепок-пістонів. 
2.  Встановлення на плату контактів. 
3.  Встановлення на плату перемичок. 
4.  Встановлення на плату штирів. 
5.  Встановлення на плату радіоелементів. 
6.  Підготовка виводів радіоелементів. 
7.  Доскладання плати. 
8.  Контроль правильності і якості встановлення радіоелементів. 
Операції пайки монтажних з’єднань на ДП. 
1.  Обезжирення плати. 
2.  Флюсування місць пайки. 
3.  Пайка з’єднань на платі. 
4.  Допайка з’єднань. 
5.  Промивка плати. 
6.  Висушування плати. 
 
5.3 Загальні вимоги до монтажу 
Елементи при закріпленні їхніх виводів повинні бути по можливості 
розташовані так, щоб напис їхнього номіналу і маркірування були добре видні з 
однієї сторони та були зручні для читання. 
Проводи не повинні мати ушкоджень при монтажі (підпалів, надрізів і т.п.), 
що знижують їх механічну або електричну тривкість. 
Проводи перетином 0.35 мм і менше варто кріпити з виконанням повного 
обороту навколо контактного пелюстка, проводи перетином понад 0.35 мм - не 
менше обороту. 
Всі закріплені на пелюстках кінці монтажних проводів повинні бути щільно 
обжаті. 
Арк  
 МП94.21055.001 ПЗ 
 42 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
При кріпленні проводів до контактних пелюстків необхідно ввести жилу в 
отвір пелюстка і загнути її по радіусі з утворенням гачка. 
 
5.4 Загальні вимоги на пайку 
На якість паяних з’єднань суттєво впливають не тільки технологічні умови 
проведення процесу пайки, але і правильний вибір матеріалів: флюсів, припоїв, 
очисних рідин. 
Флюси, утворюючи рідину і газоподібну зони, які оберігають поверхню 
металу і розплавленого припою від окислення, розчиняють і видаляють вже існуючі 
плівки оксидів і забруднень з поверхні, покращують змочування металу з припоєм. 
Вибір флюсу проводиться виходячи з потрібної хімічної активності, яка повинна 
бути найбільшою в інтервалі температур, який визначається температурами 
плавлення припою. Він повинен швидко і рівномірно розтікатися по паяних 
матеріалах, добре проникати в зазори і видалятися з них, легко витіснюватися 
розплавленим припоєм, бути термічно стабільним, не виділяти шкідливих для 
здоров’я газів, не викликати корозію паяних металів і припоїв. 
В якості припоїв використовуються різні кольорові метали та їх сплави, які 
мають більш низьку температуру, ніж з’єднувані метали. Виходячи із температури 
плавлення припої поділяються на низько - середньо - і високотемпературні. Для 
пайки монтажних з’єднань РЕА використовують переважно низько - і середньо 
температурні припої Тпл< 450 °C. Основними компонентами припоїв є олово і 
свинець, до яких для надання спеціальних якостей можуть добавлятися присадки 
сурми, срібла, вісмуту, кадмію. Так срібло і сурма підвищують, а вісмут і кадмій 
зменшують температуру плавлення і затвердіння припою. Вибір марки припою 
визначається призначенням і конструктивними особливостями виробів, типом 
основного металу і технологічного покриття, максимально допустимою 
температурою при пайці, а також технічних і технологічних вимог до паяних 
з’єднань. До технічних вимог відносяться : достатня механічна міцність і 
пластичність; задані теплопровідність і електричні характеристики; коефіцієнт 
Арк  
 МП94.21055.001 ПЗ 
 43 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
термічного розширення (КТР) близький до КТР паяного металу; корозійна 
стійкість як в процесі пайки, так і при експлуатації. 
Технологічні вимоги до припою передбачають добру змащуваність 
з’єднуваним ним металів, високі капілярні якості, малий температурний інтервал 
кристалізації для виключення появи пор і тріщин в паяних з’єднаннях. 
Пайка монтажних з'єднань повинна забезпечуватися надійністю 
електричного контакту і необхідною механічною тривкістю. 
Кількість флюсу, який наноситься на місце пайки, повинний бути 
мінімальним. Не припускається багате змочування флюсом місць пайки. 
Монтажні з'єднання варто лудити і паяти. Необхідно дотримуватися 
обережності від зайвого перегріву монтажних виробів, оплавлення ізоляції 
проводів і ізолюючих трубок, ослаблення або відпаювання контактних пелюстків, 
планарних або круглих виводів виробів електронної техніки. 
Місце пайки повинне бути достатньо прогрітим за допомогою паяльника з 
забезпеченням повного розтікання розплавленого припою і відсутністю 
можливості появи помилкової пайки. Після пайки спаяне місце необхідно остудити 
при цьому спаяні вироби повинні бути нерухомими. Тривалість пайки виводів 
виробів електронної техніки повинна бути мінімально необхідною і бути не більш 
тривалості вказаної в ТВ на дані вироби електронної техніки або в технологічних 
рекомендаціях на пайку елементів. Якщо така вказівка відсутня, то орієнтовна 
тривалість пайки повинна бути не більше 5 с. 
Поверхня монтажних з'єднань повинна мати глянсовий вид без видимих 
пор, забруднень, напливів, гострих опуклостей припою, сторонніх вкраплень або 
окислів. Припой повинен заливати місце з'єднання виробів електронної техніки з 
усіх боків, заповнювати щілини і зазори між проводами і контактами. Кількість 
припою для пайки монтажних з'єднань повинно бути мінімальним. 
Паяння повинне забезпечувати при зовнішньому огляді розташування 
контурів підпаяних проводів. 
Арк  
 МП94.21055.001 ПЗ 
З 
44 
м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
При монтажі штепсельного розєму припускається незначний наплив 
припою на зовнішню поверхню контакту. Не припускаються каплевидні і 
шиповидні напливи. 
Температуру жала паяльника необхідно контролювати приладом 4-703 
МГ2.821.Э1649 або МПП-254М. 
 
5.5 Зальні вимоги до технологічного контролю 
Змонтовані плати піддаються технічному контролю. Загальна структура 
контрольних операцій включає візуальний контроль монтажу, автоматичний 
контроль правильності монтажних з’єднань, функціональний контроль зібраних 
плат. 
Шляхом зовнішнього огляду і порівняння із зразками провіряють тип, 
номінальне значення, маркування, якість лудження виводів, відсутність подряпин, 
сколів, тріщин корпуса і пошкодження надписів.  
Всі контрольні операції повинні бути виконані відповідно до технічних 
умов і вимог і без погіршення якості монтажу. 
Надійність монтажних з'єднань перевіряється при зовнішньому огляді. 
Механічну тривкість монтажних з'єднань припускається перевіряти 
вибірково, але не більш одного разу в процесі приймання монтажу. Зусилля 
повинно бути спрямоване уздовж осі припаяного проводу і не повинно 
перевищувати 0,5 кг. В окремих випадках припускається перевірка пінцетом, на 
губки якого повинні бути надягнуті ізоляційні трубки. 
Контроль правильності електричних з’єднань є необхідною операцією 
перед настройкою. В одиничному і дрібносерійному виробництві цю операцію 
виконують вручну за допомогою універсальної вимірювальної апаратури по картам 
опорів і монтажній схемі. 
В масовому виробництві широко використовують автоматичні тестери, які 
працюють по принципу неврівноваженого моста. Плата через з’єднувачі 
підключається до тестера, який по розробленій програмі перевіряє омічний опір 
кожної електричної ділянки і визначає її стан. Плати, які не пройшли перевірку 
Арк  
 МП94.21055.001 ПЗ 
 45 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
монтажу поступають на ділянку ремонту. Годні плати поступають на 
функціональний контроль, де перевіряють логічні зв’язки елементів за допомогою 
діагностичних тестів. Плати, які мають відхилення вихідних параметрів 
поступають на регулювання, а несправні - на ремонт. 
Якість паяного з'єднання проводів перетином 0,12 мм2 і менше повинно 
перевірятися візуально. 
При контролі якості монтажу забороняється перегинати провід біля пайки. 
Перевірену пайку контролер повинний відзначати кольоровим лаком, що 
наноситься на місце спаю у виді невеличкого акуратної точки, що не мішає 
подальшому контролю пайки. Зафарбування лаком усієї пайки не припускається. 
Позначка повинна завдаватися відразу ж після перевірки кожної пайки. 
При об'ємному монтажі на друкованих платах припускається за 
узгодженням із замовником не робити нанесення що перевіряються паянь лаком. 
 
5.6 Загальні вимоги до складання 
До виконання роботи зі складання ДП припускаються особи, що атестовані 
по операціях даного технологічного процесу. 
Робітник при виконанні будь-якої виробничої задачі відповідає за якість 
виконання роботи і при здачі продукції майстру повинен відокремити придатну 
продукцію від браку. 
Складання і монтаж ДП у міру необхідності робітник повинен вести по 
індивідуальних технологічних картах і еталонних зразках. Складання компонентів 
на ДП складається із подачі їх до місця установки, орієнтація виводів відносно 
монтажних отворів чи контактних площадок, спряження із складальними 
елементами і фіксація в потрібному положенні. Воно в залежності від характеру 
виробництва може виконуватися вручну, механізованим чи автоматизованим 
методами. Використання ручного складання економічно доцільно при виробництві 
не більше 15 тис. Плат в рік партіями по 100 штук. На кожній платі повинно бути 
розміщено не більше 100 елементів, в тому числі 20 інтегральних мікросхем. 
Суттєвою перевагою ручного складання є можливість постійного візуального 
Арк  
 МП94.21055.001 ПЗ 46 
З м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
контролю, що дозволяє використовувати відносно великі допуски на розміри 
виводів, контактних площадок і монтажних отворів.  
Всі операції необхідно робити з дотриманням вимог по техніки безпеки, 
виробничої санітарії й охороні праці. 
Технологічні витримки, що вказуються в технологічному процесі, повинні 
фіксуватися в спеціальному журналі і технологічному паспорті. Час технологічних 
витримок необхідно контролювати по часах відповідно до ГОСТ 3309. 
При перерві виробництва більше одного місяця необхідно робити складання 
контрольної групи складальних одиниць і виробів по технологічному процесі в 
кількості не менше 5 штук під спостереженням технолога цеху. 
При складанні і здачі виробів необхідно додержуватися вимоги відповідно 
до СТП-803-78-87. 
Припускається використання технологічний тари АЛ7890-3054, АЛ1056-
3190. 
 
5.7 Нормування монтажних робіт 
Нормування монтажних робіт виконують на підставі карт технологічних 
процесів, що визначають порядок виконання операцій, використання приладів, 
інструментів, матеріалів, а також режимів опрацювання і нормативів часу. При 
використанні вищевказаних даних можна розрахувати норми часу на різноманітні 
технологічні варіанти процесів. 
Розрахунок норм штучного часу на операцію (хв.) визначається по формулі: 
ТШТ = ТОП ⋅ (1 + К / 100)                                               (5.1) 
де ТШТ - норма штучного часу, хв.; 
ТОП - оперативний час, хв.; 
К - час на організаційно-технологічне обслуговування робочого місця, 
відпочинок і власні потреби у відсотках від оперативного часу, по таблиці 4 [5] 
маємо 14 %. 
Відповідно до складального креслення ДП монтаж виробів електронної 
техніки на ДП має такі наступні переходи, що приведені в таблиці 5.1. 
Арк  
 МП94.21055.001 ПЗ 47 
З м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Таблиця 5.1 - Оперативний час на виконання операцій по монтажу ДП 
№ Назва роботи Кількість Оп.час, t∑ хв. 
п/п елементів, ТОП, хв. 
шт. 
1 Лудження резисторів 6 0,179 1,074 
2 Лудження конденсаторів 10 0,179 1,790 
3 Лудження напівпровідникових 10 0,179 1,790 
елементів 
4  Вирівнювання виводів виробів  52 0,105 5,460 
електронної техніки 
5  Зачищення виводів виробів  52 0,155 8,060 
електронної техніки 
6  Обрізання виводів виробів  52 0,074 3,848 
електронної техніки 
7  Установлення резисторів 6 0,168 1,008 
8  Установлення конденсаторів 10 0,138   1,380 
9  Установлення інтегральних мікросхем 10 0,136 3,360 
10  Пайка кінців виводів виробів  52 0,164 8,528 
електронної техніки 
Всього   36,298 
 
Tшт = Tоп ⋅К                                                      (5.2) 
Підставляємо вихідні дані у формулу й одержимо: 
ТШТ = 36,298 ⋅ (1+14 / 100) =  38,9 хв. 
В додатку Г наведений комплект документів на технологічний процес 
монтажу виробів електронної техніки на ДП.  
 
  
Арк  
 МП94.21055.001 ПЗ 
З 
48 
м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
6 Спеціальний розділ 
 
 
6.1 Економічне обґрунтування розробки системи вимірювання 
фізіологічних параметрів людини 
Розробка системи вимірювання фізіологічних параметрів людини може 
мати значний економічний потенціал. Нижче наведено декілька обгрунтувань, які 
можуть вплинути на економіку цієї розробки: 
1. Медична діагностика: Система вимірювання фізіологічних параметрів 
може бути використана в медицинській діагностиці для виявлення різних 
захворювань та стану здоров'я людини. Це може допомогти у ранньому виявленні 
хвороб, зменшенні ризику ускладнень та забезпеченні більш ефективного та 
індивідуалізованого лікування. В результаті може зменшитись тривалість 
лікування, вартість медичних процедур та інвазивних втручань. 
2. Спортивна і фітнес-індустрія: У спортивних та фітнес-індустріях існує 
значний попит на системи вимірювання фізіологічних параметрів, які дозволяють 
спортсменам та тренерам отримувати об'єктивні дані про тренування та стан 
організму. Це дозволяє забезпечити більш ефективну тренувальну програму, 
уникнути перенавантажень та травм, покращити результати та досягнення. Такі 
системи можуть бути використані не тільки професійними спортсменами, але й 
аматорами, що прагнуть поліпшити свою фізичну форму. 
3. Сектори здоров'я та безпеки на робочому місці: У різних сферах праці, 
таких як важка промисловість або медична сестринська справа, вимірювання 
фізіологічних параметрів може допомогти контролювати стан працівників. Це 
може допомогти виявити ознаки перенавантаження, стресу або виснаження, що 
можуть призвести до зниження продуктивності та збільшення ризику нещасних 
випадків на робочому місці. Застосування системи вимірювання фізіологічних 
параметрів може забезпечити безпеку працівників, знизити втрати часу та витрати 
на медичну допомогу. 
Арк  
 МП94.21055.001 ПЗ 
З 
49 
м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
4. Моніторинг стану здоров'я та самозагартованість: Розробка системи 
вимірювання фізіологічних параметрів може сприяти забезпеченню активності та 
самозагартованості населення. Люди зможуть моніторити свій стан здоров'я та 
фізичну активність, виявляти нездорові звички або небажані зміни в організмі. Це 
може підвищити свідомість про власне здоров'я, стимулювати до здорового 
способу життя та зменшити витрати на медичну допомогу. 
Ці аргументи підтверджують, що розробка системи вимірювання 
фізіологічних параметрів може мати позитивний економічний вплив, забезпечуючи 
поліпшення як медичних, так і нетрадиційних застосувань у різних секторах. 
 
6.2 Охорона праці 
Аналіз небезпек та шкідливостей, які виникають у приміщенні 
проектно-технічної лабораторії 
В даній кваліфікаційній роботі проводиться розробка системи вимірювання 
фізіологічних параметрів людини. Подібна робота передбачає використання 
сучасної комп’ютерної техніки для опрацювання великої кількості теоретичного 
матеріалу та складних математичних розрахунків. 
Звернемо увагу на фактори робочого середовища, які безпосередньо 
впливають на працюючого, і як наслідок призводять до зміни його продуктивності. 
Фізичне навантаження слід віднести до категорії Ιа, оскільки робота здійснюється 
сидячи та без фізичної напруги. 
Дослідження проводяться в приміщенні лабораторії з наступними 
геометричними розмірами: довжина – 7 м, ширина – 5 м та висота – 3 м. Площа 
всього приміщення складає 35 м2, а об’єм – 105 м3. В приміщенні працюють чотири 
працівника, тому на одного працюючого припадає 8,75 м2 площі та 26,25 м3 об’єму, 
що відповідає вимогам ДСанПіН 3.3.2-007-98, відповідно до яких площа, виділена 
для одного робочого місця з ПК, повинна складати не менше 6 м2, а об’єм – не 
менше 20 м3. 
Мікроклімат виробничих приміщень – це сукупність параметрів повітря у 
виробничому приміщенні, які діють на людину у процесі праці, на його робочому 
Арк  
 МП94.21055.001 ПЗ 
З 
50 
м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
місці, у робочій зоні. Значні коливання параметрів мікроклімату можуть привести 
до порушення терморегуляції організму (здатність організму утримувати постійну 
температуру), що приводить до порушення системи кровообіг, загальної слабкості 
і т.п. 
Мікроклімат формують наступні параметри: температура повітря, вологість 
повітря, швидкість руху повітря; 
Нормування параметрів мікроклімату здійснюється згідно ДСН 3.3.6.042-
99. Встановлені оптимальні та допустимі параметри мікроклімату. Оптимальні – 
найбільш сприятливі (комфортні) забезпечують роботу системи терморегуляції без 
напруги. Допустимі – допускають напругу реакції терморегуляції організму у 
межах її пристосування без шкоди для здоров'я. 
Таблиця 6.1 - Нормативні параметри мікроклімату для категорії роботи Iа 
Відносна 
Температура, Швидкість руху 
Період  Категорія вологість, 
°С повітря,  м/с 
року роботи % 
Опт. Доп. Опт. Опт. Доп. 
Холодний Iа 22-24 21-25 40-60 0,1 ≤ 0,1 
Теплий Iа 23-25 22-28 40-60 0,1 0,1-0,2 
 
Основна роль у підтриманні оптимального теплового стану відводиться 
терморегуляції, тобто процесам утворення тепла і віддачі тепла в зовнішнє 
середовище, спрямованих на забезпечення термостабільності організму, тобто 
підтримка внутрішньої температури тіла на постійному рівні. 
Фактичні значення даних параметрів становлять відповідно:  
Температури повітря: 
- в теплий період року – 23-25 °С ; 
- в холодний період року – 21-22 °С . 
Вологість повітря: 
- в теплий період року – 47-49 %; 
- в холодний період року – 50-53 %. 
Арк  
 МП94.21055.001 ПЗ 
З 
51 
м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Швидкість руху повітря: 
- в теплий період року – 0,1 м/с; 
- в холодний період року – 0,1м/с. 
Видно, що вище наведені фактичні значення задовольняють вимогам ДСН 
3.3.6.042-99. 
Для підтримки оптимальної температури в теплий період року 
використовується 1 кондиціонер типу Fujitsu General Nocria AWHZ14L з площею 
обслуговування – 42 м2  та продуктивністю охолодження – 4,2 кВт.  
В приміщенні використовується система центрального водяного опалення. 
Для забезпечення оптимальної температури використовуються 2 радіатора типу 
KORADO 11-К. 
Серед факторів зовнішнього середовища, що впливають на організм людини 
в процесі праці, освітлення займає одне з перших місць. Адже відомо, що майже 
90% всієї інформації про довкілля людина одержує через органи зору. Під час 
здійснення будь-якої трудової діяльності втомлюваність очей, в основному, 
залежить від напруженості процесів, що супроводжують зорове сприйняття.  
Світло впливає не лише на функцію органів зору, а й на діяльність організму 
в цілому. При поганому освітленні людина швидко втомлюється, працює менш 
продуктивно, зростає потенційна небезпека помилкових дій. Врешті, погане 
освітлення може призвести до професійних захворювань, наприклад, таких як 
робоча міопія (короткозорість), спазм акомодації. 
Для створення оптимальних умов зорової праці слід враховувати не лише 
кількість та якість освітлення, а й кольорове оточення. Так, при світлому 
пофарбуванні інтер'єру завдяки збільшенню кількості відбитого світла рівень 
освітленості підвищується на 20-40% (при тій же потужності джерел світла), 
різкість тіней зменшується, покращується рівномірність освітлення.  
При надмірній яскравості джерел світла та оточуючих предметів може 
відбутись засліплення працівника. Нерівномірність освітлення та неоднакова 
яскравість оточуючих предметів призводять до частої переадаптації очей під час 
виконання роботи і, як наслідок цього – до швидкого втомлення органів зору. Тому 
Арк  
 МП94.21055.001 ПЗ 52 
З м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
поверхні, що добре освітлюються і знаходяться в полі зору, краще фарбувати в 
кольори середньої світлості, коефіцієнт відбивання яких знаходиться в межах 30-
60%, і, бажано, щоб вони мали матову або напівматову поверхню.  
У відповідності з ДСТУ 8604:2015 «Дизайн і ергономіка. Робоче місце для 
виконання робіт у положенні сидячи. Загальні ергономічні вимоги» кожне робоче 
місце розташоване біля вікна, таким чином, щоб світло падало на робоче місце з 
лівого (рекомендовано) або правого боку. 
Освітлення робочого приміщення проектується згідно з ДБН В.2.5-28-2018 
«Природне і штучне освітлення». Природне освітлення здійснюється через 2 вікна 
розмірами 1,5×2 м та загальною площею – 6 м2. З метою регулювання природного 
освітлення приміщення, на вікна встановлені жалюзі. 
Вибір величини штучного освітлення залежить від найменшого об’єкту 
розрізнення. Оскільки робота пов’язана з використанням ПК, то найменшим 
об’єктом розрізнення є крапка на екрані монітора, розмір якої приблизно 
знаходиться в межах 0,15-0,3 мм. Отже, робота працівника відповідає розряду – ІІ 
г, тобто дуже точній зоровій праці. Контраст об’єкта з фоном – великий. 
Нормативне значення КПО ен = 1,5 %, а фактичне значення – 29-32 %,  що 
задовольняє нормам. 
Штучне освітлення приміщення здійснюється 4 світильниками ORO418N, 
кожен з яких має 2 люмінесцентні лампи типу TL-D. Фактичне значення величини 
штучного загального освітлення дорівнює 225-235 лк, тоді як для даного типу 
зорової праці повинна складати 400 лк. Отже, система штучного освітлення на 
робочому місці потребує модернізації. 
Шум також являється важливим фактором виробничого середовища, який 
може негативно впливати на працівника. Інтенсивний шумовий вплив в організмі 
людини може викликати специфічні і неспецифічні зміни. До специфічних змін 
відносять враження органу слуху, а саме: зниження адаптації, слухова втома, 
приглухуватість.  
В основі цих проявів шумової патології лежить повільно прогресуюче 
зниження слуху по типу неврита, що підіймається (тобто в основі професійного 
Арк  
 МП94.21055.001 ПЗ 53 
З м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
зниження слуху лежить нейросенсорне зниження слуху внаслідок враження звуко-
сприймаючого апарату. До числа неспецифічних змін відносять: 
нейроциркуляторну дистонію, дисфункції шлунку, зниження імунологічної 
реактивності, зниження працездатності і виробничої діяльності, передчасна втома, 
зниження розбірливості і внятності мови та інші неприємні відчуття. 
В приміщенні основним джерелом шуму являються вентилятори системних 
блоків ПК. Згідно вимог ДСН 3.3.6.037-99 «Державні санітарні норми виробничого 
шуму, ультразвуку та інфразвуку» нормативне значення еквівалентного рівня 
шуму  становить 50 дБА. Шум від вентиляторів становить – 30-35 дБА, а отже 
відповідає вимогам. 
Внаслідок дії електромагнітних полів на організм людини виникають 
функціональні зміни центральної нервової системи. При цьому спостерігається 
підвищена втомлюваність, біль голови. Первинний прояв дії електромагнітної 
хвилі – нагрівання, яке призводить до пошкодження тканин і органів. Поля 
надвисоких частот впливають на очі, викликаючи виникнення катаракти. 
Багаторазовий вплив випромінювання малої інтенсивності призводить до стійких 
функціональних змін центральної нервової системи. 
Головними джерелами електромагнітного випромінювання в приміщенні є 
системний блок ПК та монітор. Випромінювання від яких відповідає нормам ДСН 
3.3.6.096-2002. 
ПК живляться напругою 220 В і споживають не менше 1000 Вт. Оскільки 
ПК має металевий корпус, то для захисту людини від ураження електричним 
струмом в приміщенні передбачена магістраль захисного заземлення згідно ДСТУ 
Б В.2.5-82-2016.  
Для даного приміщення категорія за вибухопожежонебезпечністю 
відповідає типу В (пожежонебезпечна), а клас пожежі – Е (горіння установок і 
обладнання, які знаходяться під напругою), А2 (горіння твердих матеріалів яке не 
супроводжується тлінням). 
В приміщенні знаходяться 2 переносних вуглекислотних вогнегасника 
ВВК-5 (при використанні яких слід пам’ятати, що при гасінні пожежі в приміщенні 
Арк  
 МП94.21055.001 ПЗ 
 54 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
необхідно враховувати можливість зниження вмісту кисню в повітрі приміщення 
нижче гранично-допустимого значення), які використовуються для гасіння 
легкозаймистих та  горючих рідин, твердих горючих речовин та матеріалів, 
електропроводок, що знаходяться під напругою до 1000 В, що відповідає ДСТУ Б 
В.1.1.36-2016, згідно якого на кожні 20 кв. м. площі приміщення повинен припадати 
1 вогнегасник. 
Для попередження пожеж використовується звукова система оповіщення та 
4 димових пожежних оповісника ИП-212-54Р, відповідно ДБН В.2.5.56-2014. 
Конструкція робочого місця забезпечує підтримання оптимальної робочої 
пози та відповідає сучасним вимогам ергономіки і забезпечує оптимальне 
розміщення на робочій поверхні використовуваного обладнання (дисплея, 
клавіатури, принтера) і документів. Саме ж робоче місце розташоване відносно 
світових прорізів, щоб природне світло падало збоку.  
Висота робочої поверхні робочого столу становить 800 мм, а ширина і 
глибина – 1200 і 800 мм відповідно, що в свою чергу дозволяє забезпечити 
можливість виконання операцій у зоні досяжності моторного поля та розташувати 
дисплей на оптимальній відстані від очей користувача, що становить 600-700 мм, 
але не ближче ніж за 600 мм. 
Робочий стілець – підйомно-поворотний, регульований за висотою та  кутом 
нахилу спинки, поверхня сидіння – м'яка, що дозволяє уникнути передавлення 
судин на ногах, передній край – заокруглений. Регулювання за кожним із 
параметрів здійснюється незалежно, легко і надійно фіксується. Висота поверхні 
сидіння регулюється в межах 400 - 500 мм, загальна висота – 1000 мм, ширина і 
глибина – по 500 мм.   
Отже, організація робочого місця повністю задовольняє ергономічним 
вимогам ДСТУ 8604:2015 «Дизайн і ергономіка. Робоче місце для виконання робіт 
у положенні сидячи. Загальні ергономічні вимоги». 
Для того, щоб уникнути нещасні випадки на робочому місці складені та 
проведені інструктажі з техніки електробезпеки працівників (вступний, первинний, 
повторний, позаплановий, цільовий), з врахуванням ДНАОП 0.00-1.21-98 «Правила 
Арк  
 МП94.21055.001 ПЗ 55 
З м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
безпечної експлуатації електроустановок споживачів», відповідно НПАОП 0.00-
4.12-05. 
Отже, детальний аналіз приміщення та безпосередньо робочого місця 
показав, що всі фактори виробничого середовища, крім штучного освітлення 
відповідають своїм нормативним значенням. Тому необхідною є модернізація 
загального штучного освітлення для забезпечення відповідності нормі, тобто 
величина штучного загального освітлення повинна складати не менше 400 лк. 
 
Порівняльна характеристика сучасних джерел світла і вибір системи 
освітлення лабораторії 
Для нормальної зорової роботи необхідно створювати такі умови, щоб не 
виникали професійні захворювання або виробничий травматизм. Освітлення має 
відповідати встановленим нормативам та характеру зорової виробничої діяльності: 
- забезпечувати достатню рівнозмінність та постійність освітлення 
відсутність умов переадаптації органів зору; 
- не створювати сліпучої дії від джерела світла і предметів, що знаходяться 
в полі зору; 
- не створювати на робочих поверхнях різких та глибоких тіней, бути 
рівномірним на площині, що освітлюється. 
Раціонально виконане освітлення виробничих приміщень надає 
позитивного психофізіологічного впливу на працюючих, сприяє підвищенню 
якості продукції та продуктивності праці, забезпеченню її безпеки, знижує втому і 
травматизм на виробництві, зберігає високу працездатність в процесі праці. 
Сучасні матеріали і технології дозволили далеко не нове відкриття вчених, 
широко поширити по світу у вигляді світлодіодних джерел світла, як в побуті 
людства, так і в промислових технологіях. Світлодіодні лампи це твердотільні 
джерела світла. Принцип їх роботи заснований на тому, що при проходженні 
електричного струму через р-n зону напівпровідника, він починає світитися. 
Світлодіодні джерела світла все активніше витісняють сьогодні всі традиційні 
технології освітлення.  
Арк  
 МП94.21055.001 ПЗ 56 
З м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Відомо, що лампи розжарювання були винайдені більше 100 років тому. 
При замиканні, вольфрамова нитка нагрівається і починає випромінювати світло. 
При цьому вісімдесят відсотків її енергії витрачається на тепло і лише двадцять 
відсотків на освітлення. На жаль вольфрамова спіраль більше випромінює теплових 
фотонів (світло довжиною хвилі більше 700-800 нм) і дає менше світла у видимому 
діапазоні (300-700 нм). Таким чином ККД роботи ламп розжарювання всього 20 
відсотків.  
Люмінесцентні лампи мають ряд істотних недоліків, наприклад у скляних 
колбах і трубках містяться отруйні пари ртуті, які вимагають дотримання 
спеціальних умов зберігання та утилізації відпрацьованих ламп. Для цього потрібне 
спеціальне устаткування і навчений персонал. Інший істотний недолік, постійне 
мерехтіння ламп при роботі, що сильно позначається на так званій втоми очей.  
 
 
 
 
 
 
 
 
Рисунок 6.1 - Зовнішній вигляд світлодіодів 
 
Світлодіодні лампи – екологічно чисті лампи, які не містять отруйних парів 
ртуті, або інших газів, з тривалим терміном служби – безперервне світіння 
гарантується протягом більш ніж 5 років. 
У чому ж полягають переваги світлодіодних ламп. Для того, щоб 
забезпечити існуючі стандарти освітлення, конструктори, вчені застосували 
сучасні світлодіодні технології, які дозволили уникнути тих недоліків, що були в 
лампах розжарювання і люмінесцентних лампах. Світлодіодна лампа: вона 
складається з цоколя, вбудованого блоку живлення постійного струму, спеціально 
Арк  
 МП94.21055.001 ПЗ 
З 
57 
м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
спроектованої потужної плати з напівпровідників. Цоколі спроектовані вже під 
сучасні стандарти, блок живлення забезпечує безперервне світлове 
випромінювання. Яскраве світіння ми отримуємо, коли пропускаємо електричний 
струм через напівпровідник, в цьому і полягає принцип роботи світлодіода.  
Переваги роботи світлодіодних ламп, у порівнянні з традиційними 
способами освітлення: 
- низьке споживання електричної енергії та високий коефіцієнт корисної дії; 
- тривалий термін служби – 50000 годин безперервної роботи або 5 років 
безперервного світіння; 
- оптимальне співвідношення ціни та якості; 
- швидка окупність протягом півроку з моменту початку експлуатації; 
- висока міцність і стійкість до будь-яких зовнішніх впливів; 
- екологічна безпека, відсутність шкідливих компонентів і випромінювань, 
відсутність спеціальних вимог щодо утилізації; 
- діапазон робочих температур від -50° до +50°С; 
- безінерційність включення/вимикання, моментальний перехід у робочий 
стан; 
- відсутність мерехтіння і сліпучого ефекту впливає на втому очей; 
- сучасний вигляд і дизайн. 
 
Таблиця 6.2 - Основні типи ламп, що використовуються в системах 
освітлення. 
Потужність, Світловий Термін 
Вт потік, служби, 
лм годин 
 
Лампи розжарювання 60 650 1000 
Люмінесцентні лампи 15 680 15000 
LED лампи (світлодіодні) 7 680 50000 
Арк  
 МП94.21055.001 ПЗ 
З 
58 
м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
 
Термін служби світлодіодних ламп перевищує термін служби традиційних 
ламп розжарювання в 40 разів. Дуже низьке енергоспоживання разюче відрізняє 
світлодіодні лампочки від люмінесцентних та інших енергозберігаючих ламп. Так, 
при потужності в 7 Вт, світлодіодна лампочка еквівалентна люмінесцентній – 15 
Вт, а лампочки розжарювання потужністю 60 Вт. У наявності економія 
електроенергії в 9 разів, в умовах постійного зростання тарифів на послуги ЖКГ, 
це дуже серйозна економія. Для освітлення промислових об'єктів і побутових 
приміщень, передбачено варіанти освітлення з вхідною напругою як 220 В, так і 12 В. 
Першим основоположним критерієм, є конструкція самої лампи. Існує 
всього два основних типи конструкції світлодіодних ламп. У першій конструкції 
формує світловий пучок набір матриць світлодіодів. У другій конструкції 
формується світловий пучок розсіюючими лінзами. Друга конструкція отримала 
найбільший пріоритет у конструкторських розробках, звідси різноманіття 
світильників розсіюючого світла. 
Крім того, так як робоча напруга світлодіодних ламп всього 10-12 В, то при 
такій низькій напрузі відпадає необхідність у дроті живлення великого перетину з 
кількома шарами ізоляції. Світлодіодні лампи відразу починають випромінювати 
світло при їх включенні. Яскравість лампи можна регулювати за допомогою 
додатково встановленого дімера, відразу ж після включення. Нормальна напруга, 
необхідна для роботи одного світлодіода - 3-4 вольта, в світильник їх встановлюють 
декілька, тому коли з міркувань електробезпеки та пожежної безпеки неможливо 
подати високу напругу, світлодіодні світильники є добрим виходом із ситуації. Ще 
одна важлива якість світлодіодних ламп, це їх висока міцність від механічних 
пошкоджень. На відміну від люмінесцентних ламп, колби яких, як правило, 
виготовлені зі скла, світлодіодні лампи виготовлені з алюмінію і пластика – досить 
міцних матеріалів. Це значно розширює діапазон їх застосування, особливо в 
промисловості, вуличному і дворовому освітленні, оскільки вони мають дуже 
високий імунітет проти вуличного вандалізму. Світлодіодні лампи мають 
стандартні цоколі Е14, Е27, GU10, GU5.  
Арк  
 МП94.21055.001 ПЗ 
 59 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Ще однією важливою перевагою світлодіодних ламп є їх здатність 
працювати при низьких температурах. Якщо в люмінесцентних лампах, при 
низьких температурах, пари ртуті вимерзають і яскравість світіння знижується, то 
світлодіодні працюють в інтервалі температур від -50 градусів до +50 градусів, без 
втрати якості освітлення. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Рисунок 6.2 - Зовнішній вигляд світлодіодних джерел світла. 
 
Світлодіодні лампи можуть працювати практично вічно при правильно 
організованому конструктивно відводі тепла. При установці світлодіодних ламп 
дуже важливо знати, в якому конкретно місці вони будуть стояти на письмовому 
столі, на верстаті, на торговому прилавку або під стелею, важливо знати відстані 
до об'єктів. Це допоможе визначити кут світіння, потужність світлового потоку, 
колірну температуру і можна буде більш кваліфіковано підібрати світильники.  
Для того, щоб порахувати економічну доцільність переходу на світлодіодні 
джерела світла, необхідно знати: тривалість використання ламп, вартість 
електроенергії, середній термін служби традиційної і нової світлодіодної лампи і їх 
вартості. 
Арк  
 МП94.21055.001 ПЗ 
З 
60 
м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
 
Рисунок 6.3 - Конструкція світлодіодної лампи 
 
Світлодіодна лампа (Рис.6.3) складається з розсіювача (1), власне 
світлодіодів (2), плати, на яку вони монтуються (3), радіатори для охолодження 
світлодіодів (4), драйвера (5), вентиляційних отворів для циркуляції повітря (6), 
цоколя (7).  
Світлодіодні лампи дають досить вузький пучок світла, приблизно, 60 
градусів. Тому для освітлення кімнат використовуються розсіювачі, які 
розширюють світловий потік. У випадках, коли потрібно вузько направлений пучок 
світла, наприклад, в настільних лампах, використовують лампи без розсіювача. 
Світлодіод (Рис.6.4) являє собою напівпровідниковий прилад, що 
перетворює, що протікає через нього струм, в світлове випромінювання. На жаль, 
потужний світлодіод, саме такі використовуються у світлодіодних лампах, має 
один недолік. Його основа – p-n перехід, не досконала, тобто частина енергії 
електронів витрачається не тільки на витяг фотонів з цієї спайки (p-n), але і на 
тепло. Фактично це втрати. Тим не менш, з цією особливістю треба щось робити. 
Тому з метою охолодження світлодіодів встановлюється радіатор. 
Арк  
 МП94.21055.001 ПЗ 61 
З м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
 
 
Рисунок 6.4 – Схема світлодіоду 
 
Драйвер, являє собою електронну схему, яка служить для перетворення 
вхідної напруги в напругу, придатну для використання в світлодіодній лампі. Крім 
того драйвер задає певну частоту для живлячої напруги і струму світлодіода. Ця 
частота живлення важлива, по-перше, для того щоб задати певну яскравість 
світіння, оскільки яскравість світіння для світлодіода задається «правильно» саме 
не зміною напруги, а певною частотою живлення. По-друге, це обмеження частоти 
через драйвер дозволяє потужному світлодіоду довше «деградувати» (втрачати 
вихідний світловий потік), тобто світлодіод пропрацює довше. Стандартна схема 
драйвера світлодіодної лампи зображено на рис. 6.5. 
Вентиляційні отвори служать для циркуляції повітря в лампі і відведення 
тепла від драйвера. Світлодіоди охолоджуються радіатором. Цоколь служить для 
приєднання до електричної мережі. Світлодіодні лампи випускаються з різними 
видами цоколів і, в тому числі, зі стандартним цоколем Е27, як у звичайних ламп 
розжарювання. 
Арк  
 МП94.21055.001 ПЗ 
З 
62 
м. Лист № докум. Підпис Дата 
 
 
Рисунок 6.5 - Схема стандартного драйвера світлодіодної лампи 
 
Зі всього вищенаведеного можливо зробити висновок, що саме світлодіодні 
світильники доцільніше за все застосовувати в системах освітлення сучасних 
офісів, лабораторій, підприємств та інше. 
 
 
  
Арк  
 МП94.21055.001 ПЗ 
 63 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 
Висновок 
 
У результаті виконаної роботи було розроблено систему, яка вимірює 
фізіологічні параметри персоналу, такі, як сатурацію крові та частоту серцевих 
скорочень людини. Вимірювання здійснюються за допомогою оптичного датчика, 
що складається з двох світлодіодів і фотодіода. Розроблена система задовольняє 
вимогам технічного завдання з погляду меж абсолютних похибок і має кілька 
вигідних відмінностей від аналогічних систем і пристроїв, наприклад: наявність 
бездротового зв'язку, можливість вимірювати параметри у кількох людей 
одночасно, ергономічна конструкція, яка не ускладнює повсякденної роботи 
персоналу на об'єктах зі складними умовами праці. Час роботи від заряду 
акумулятора дорівнює одній стандартній робочій зміні або корабельній вахті в 
режимі безперервної роботи датчика. 
Недоліком системи є той факт, що результати вимірювань не завжди можна 
вважати достовірно точними, оскільки під час роботи є ймовірність того, що 
людина може змістити датчик. 
У процесі роботи було створено і розраховано структурну та електричну 
схеми, розроблено алгоритми функціонування для основних блоків системи, 
проведено аналіз похибок. 
Розроблена вимірювальна система повністю задовольняє вимогам 
технічного завдання. 
  
Арк  
 МП94.21055.001 ПЗ 
 64 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата