Інтелектуальний пристрій накопичення даних для діагностики

Мойсеєв, Дмитро Олександрович

Please use this identifier to cite or link to this item: https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/8574

Title:	Інтелектуальний пристрій накопичення даних для діагностики
Authors:	Філімонов, Сергій Олександрович Мойсеєв, Дмитро Олександрович
Issue Date:	19-Jun-2023
URI:	https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/8574
Appears in Collections:	152 Метрологія та інформаційно-вимірювальна техніка (Метрологія та інформаційно-вимірювальна техніка)

Files in This Item:

File	Description	Size	Format
КРБ Мойсеєв Д.pdf Restricted Access	КРБ Мойсеєв Д.	3.22 MB	Adobe PDF	View/Open Request a copy

Show full item record

Extracted text

Зміст
Стор.
Вступ 4
1. Обґрунтування необхідності проектування на основі
критичного аналізу літературних джерел 7
1.1 Загальні відомості про отримання та обробку даних 7
1.2 Патентний пошук або аналіз існуючих аналогів 12
2 Обґрунтування технічного завдання 22
3 Розробка структурної та електричної принципової схеми 24
3.1 Розробка структурної схеми 24
3.2 Розробка електричної принципової схеми 26
4 Побудова алгоритму роботи мікроконтролерів 35
5 Розрахунок основних елементів схеми 41
5.1 Моделювання пристрою за допомогою пакета програм 41
PROTEUS
5.2 Обробка даних на комп’ютері 44
6 Технологічний розділ 46
6.1 Розробка топології схеми 46
6.2 Аналіз технологічності конструкції 55
6.3 Вибір устаткування, інструмента і пристосувань 57
6.4 Організація й устаткування індивідуальних робочих місць 58
зборки друкованих плат
6.5 Технологічний процес складання і монтажу РЕА 60
6.5.1 Типові операції технологічних процесів складання РЕА 60
6.5.2 Підготовка друкованих плат до монтажу 60
6.5.3 Контроль друкованих плат перед складанням і пайкою 61
ПМ94.21056.001 ПЗ
Зм. Лист № докум. Підп. Дата
Розроб. Мойсеєв Д.О. Інтелектуальний пристрій Літ. Лист Листів
Перевір.. Філімонов С.О. накопичення даних для діагностики 2 103

Н. Контр. Тичков В.В. Пояснювальна записка ЧДТУ
Зтв.

6.5.4 Вхідний контроль ЕРЕ 62
6.5.5 Технологічні операції підготовки ЕРЕ до складання 63
6.5.6 Формування виводів ЕРЕ 64
6.5.7 Лудіння виводів ЕРЕ 65
6.5.8 Ручна пайка ЕРЕ 66
6.6 Продуктивність технологічного процесу 67
7 Спеціальний розділ 70
7.1 Охорона праці 70
7.1.1 Аналіз небезпек та шкідливостей, що впливають на 70
працівників дослідницької лабораторії
7.1.2 Модернізація системи загального штучного освітлення 77
7.2 Економічне обґрунтування розробки приладу 82
7.2.1 Потенційний замовник 82
7.2.2. Огляд ринку 82
7.2.3 Розрахунки прямих матеріальних витрат 88
7.2.4 Розрахунки прямих витрат на оплату праці 90
7.2.5 Розрахунки інших прямих витрат 91
7.2.6 Розрахунки непрямих витрат 92
7.2.7 Розробка планової калькуляції собівартості приладу 95
7.2.8 Обґрунтування проектної ціни приладу 98
Висновок 101
Список використаної літератури 102

Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
3
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

Вступ

З кожним роком все більше набирає обертів розвиток
мікропроцесорної техніки, що в свою чергу стає рушійною силою до
кардинальних змін в житті людини. Ці зміни торкнулися таких галузей, як
інформаційні технології, управління складними технологічними об'єктами з
великою кількістю датчиків фізичних величин і керованих агрегатів, зв’язок,
фізико-технічні методи обробки матеріалів, транспорт, медичні прилади,
силовий електропривод, побут, реклама та інші.
Не має жодної галузі господарювання, жодної науково-дослідної
роботи технічного чи природничого спрямування, де в той чи інший спосіб
не були б використані мікроконтролерні чи комп’ютерні системи.
Це зумовлено підвищенням надійності, швидкодії і функціональної
насиченості, а також зменшення габаритів сучасної обчислювальної техніки і
споживаної нею електроенергії.
Проте використання комп’ютера, як засобу автоматизації – не завжди
оптимальне рішення. Пояснення цьому – наступний перелік недоліків:
1 - виникає необхідність оснащення комп'ютерів спеціальними
додатковими пристроями, що дозволяють підключати до них технологічне
устаткування і відповідним чином перетворювати сигнали, які поступають на
комп'ютер, так і виробляються комп'ютером для управління технологічними
об'єктами;
2 - принцип управління з єдиного центру (від одного комп'ютера)
має на увазі наявність загального алгоритму управління, що негативно може
позначитися в процесі модернізації окремих складових технологічного
устаткування при безперервному технологічному процесі;
3 – громіздкі розміри;
4 – прив’язаність до клавіатури, мишки та монітору, які також
займають додатковий простір.
Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
4
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

Для усунення вищезгаданих недоліків застосування комп'ютерів в
системах управління технологічним устаткуванням був розроблений
спеціальний пристрій – мікроконтролер. Перший мікроконтролера був
розроблений в 1976 році і був великою інтегральною схемою (ВІС),
виконаною на одному кристалі. Мікроконтролер включав як основні
елементи системної плати комп'ютера, так і пристроїв її сполучення з
технологічним устаткуванням: мікропроцесор, генератор тактових імпульсів,
постійний та оперативний запам’ятовуючі пристрої, порти введення-
виведення інформації, таймери, аналого-цифрові і цифро-аналогові
перетворювачі, канали широтно-імпульсної модуляції сигналів і т.д.
На сьогоднішній день мікроконтролера знайшли досить широке
застосування для інтелектуального управління різними об'єктами на
транспорті, в машинобудуванні, енергетиці, медицині і інших галузях
промисловості. Мікроконтролер можна розглядати як міні-комп’ютер,
оснащений периферійними пристроями, що дозволяють сполучати його з
технологічним устаткуванням.
Мікроконтролер може проводити збір інформації про стан
технологічного устаткування, обробку зібраної інформації по алгоритму
будь-якої складності і виробляти команди управління. При цьому зважаючи
на свою дешевизну, малі габарити і високу надійність для управління одним
технологічним об'єктом можуть використовуватися відразу декілька
мікроконтролерів, кожний з яких призначений для управління окремим
агрегатом даного технологічного об'єкту.
При використовуванні декількох мікроконтролерів вони об'єднуються
в єдину локальну обчислювальну мережу (ЛОМ) з центральним комп'ютером
(сервером) на чолі. В цьому випадку роль центрального комп'ютера
зводиться до контролю і координації роботи мікроконтролерів, включених в
локальну обчислювальну мережу. Крім того, за допомогою центрального
комп'ютера проводиться програмування мікроконтролерів в період
Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
Зм. Лист № докум. Підп. Дата 5

налагоджувальних робіт або модернізації технологічного устаткування. Для
управління технологічним устаткуванням мікроконтролери встановлюються
на плату з роз'ємами для підключення технологічних об'єктів і локальної
обчислювальної мережі. В деяких випадках для збільшення функціональних
можливостей мікроконтролеру додаються додаткові інтегральні схеми
електронної пам'яті, які також поміщаються на цій же платі. В цьому випадку
таку плату називають промисловим контролером (ПК). Сучасні промислові
контролери при малих габаритах плати (порядку 60х90 мм) мають від 10 до
24 каналів аналого-цифрових перетворювачів, 7-10 таймерів, від 1 до 32
пристроїв формування сигналів з широтно-імпульсною модуляцією,
мережевий CAN-контролер для підключення промислового контролера до
локальної обчислювальної мережі до двох послідовних каналів передачі
інформації, від 23 до 110 ліній введення-виведення цифрової інформації. Час
виконання однієї команди в мікроконтролері коливається від 80 до 500 нс
при тактовій частоті 20 Мгц.
Вартість одного промислового контролера в даний час коливається в
межах від 500 до 9000 гривень (без ПДВ).
Випуском мікроконтролерів і промислових контролерів займаються
такі відомі фірми, як MOTOROLA, MICROCHIP, HITACHI, SIEMENS,
PHILIPS тощо.
Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
6
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

1. Обґрунтування необхідності проектування на основі критичного
аналізу літературних джерел
1.1 Загальні відомості про отримання та обробку даних
Отримання та обробка даних з усіляких інформаційних джерел є
важливою і найбільш поширеною у розробці новітніх пристроїв збору та
аналізу даних. Одним з головних переваг сучасної електронної бази є
застосування мікропроцесорної техніки. До сфер можливого застосування
мікропроцесорів (МП) на підприємствах, установах і в системах зв'язку разом
з такими визнаними напрями, як управління системами комутації каналів і
повідомлень, обладнання автоматизація проектування, відносяться: створення
автоматизованих систем упра-вління технологічними процесами і
інформаційно-вимірювальних сис-тем, що забезпечують автоматизацію
вимірів, контролю справності апаратури і ліній, управління, а також
розширення сервісних послуг, що надаються користувачам, можливостей
крайових пристроїв системи зв'язку і багато інше.
Інформаційно-вимірювальні цифрові і мікропроцесорні системи, що
керують, призначені для виміру, збору, обробки, зберігання і відобра-ження
інформації з реальних об'єктів, а також для управління ними. Як правило,
мікропроцесорні системи (МПС) містять МП або МІКРО-ЕОМ і засоби виміру
і первинного перетворення інформації (датчики), збору (комутації) сигналів
датчиків, їх первинної обробки, передачі даних на відстань, виконавські
органи, засоби відображення (дисплеї, графічні пристрої, електричні друкуючі
пристрої і ін.).
Отже, при проведенні вимірів параметрів каналів зв'язку, або при
прийомі телеметричної інформації в ЕОМ частенько виникає необхідність
забезпечити збір даних. Слідує наприклад, послідовно опитуючи аналогові
канали, перетворювати аналогові вимірювальні або телеметричні сигнали, що
Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
7
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

поступають по ним, в цифрову форму і розташовують їх оперативна пам'ять
(ОП) (ОЗУ) з метою подальшої їх обробки і відображення.
В даний час технології збору даних знайшли найширше вживання: від
науково-дослідних застосувань до різних завдань випробувань і автоматизації
в промисловості. Для здійснення збору даних вчені і інженери
використовують персональні комп'ютери (ПК) з шинами PCI, PXI,
COMPACTPCI, PCMCIA, USB, FireWire, а також з послідовними і
паралельними портами. Багато пристроїв збору даних встановлюються
безпосередньо в комп'ютер і передають дані безпосередньо в його пам'ять. У
ряді завдань використовуються видалені пристрої збору даних, які
підключаються до ПК через мережу Ethernet або через послідовний і
паралельний порт. У загальному випадку коректність результатів, що
отримуються при використанні комп'ютерної системи збору даних,
визначається наступними її компонентами (дивись на рис.1.1 та на рис.1.2.):

Рисунок 1.1 - Типова комп'ютерна система збору даних: персональний
комп'ютер (ПК);устаткування збору даних; програмне забезпечення; датчики;
системи узгодження сигналів
Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
8
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

Рисунок 1.2 - Типова комп'ютерна система збору даних

Персональний комп'ютер, який використовується в системі збору даних
(СЗД), істотно впливає на максимальну швидкість потокового збору даних.
Таким чином, оскільки сьогодні комп'ютерні технології розвиваються украй
швидко, СЗД в повному об'ємі отримує переваги від їх використання, а саме -
можливості обробки сигналів і даних в реальному часі, розширені функції
графічного відображення інформації і високі швидкості збереження потоків
даних на дискові накопичувачі. Піком сучасних технологій є процесори класу
Pentium IV і POWERPC у поєднанні з високопродуктивними системними
шинами. Шини PCI і USB є стандартними компонентами більшості сучасних
ПК і забезпечують можливість передачі даних з швидкістю до 132Мб/с .
Зовнішні шини і порти, а також шини PCMCIA, USB і FireWire (IEEE 1394),
широко поширені в портативних комп'ютерах, є основою для побудови
гнучких СЗД із швидкістю передачі даних до 40Мб/с . Таким чином,
комп'ютерні системи збору даних представляють серйозну альтернативу
стаціонарним рішенням. У застосуваннях видаленого і розподіленого збору
даних ми можемо розмістити вимірювальні вузли в безпосередній близькості
від датчиків і джерел сигналу, а для передачі результатів вимірів
Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
9
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

використовувати стандартні мережеві технології Ethernet, послідовний порт
або вузли безпровідного зв'язку. При виборі пристрою збору даних (ЗД) і
архітектури системної шини слід враховувати режими і швидкості передачі
даних, які підтримуються вибраним пристроєм і шиною.
Швидкодія комп'ютера істотно впливає на продуктивність системи
збору даних в цілому. Двадцять років тому ПК могли передавати дані на
частотах близько 5 МГц, сьогодні ж ці швидкості набагато вищі. При
збільшенні продуктивності ПК швидкість роботи СЗД також збільшується.
Сучасні ПК здатні здійснювати передачу даних за допомогою функцій
програмованого ввода/вывода і з використанням переривань. Передача даних з
використанням прямого доступу до пам'яті (ПДП, англ. - DMA), здійснюється
за допомогою спеціального апаратного контроллера, який проводить запис
інформації з системної шини комп'ютера безпосередньо в його ОЗУ, минувши
процесор і тим самим підвищуючи загальну продуктивність системи. При
цьому процесор не звільняється від завдань управління передачею даних, що
звільнює його для виконання складніших обчислювальних завдань.
Наприклад інструментальний драйвер NI-DAQ 7 компаній National
Instruments, що виконує функції інтерфейсу між апаратними засобами збору
даних і комп'ютером, містить спеціально оптимізовані процедури ПДП для
передачі даних в пам'ять комп'ютера з максимально можливою швидкістю.
Для того, щоб використовувати переваги ПДП і використання переривань,
пристрій ЗД повинен підтримувати передачу даних цими способами на
апаратному рівні. Наприклад, пристрої для шин PCI і FireWire (IEEE 1394)
можуть працювати і в режимі прямого доступу до пам'яті і з використанням
переривань, тоді як прилади для PCMCIA і USB здатні передавати дані лише з
використанням переривань. Таким чином, метод передачі даних також
впливає на максимальну продуктивність СЗД, залежно від об'єму обчислень і
інших операцій, що виконуються процесором комп'ютера паралельно з
вимірювальними завданнями.
Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
10
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

Чинником, що обмежує об'єм накопичення великих потоків даних в
реальному часі, є продуктивність жорсткого диска комп'ютера. Час доступу до
диска і фрагментація файлової системи можуть значно понизити максимальну
швидкість збору і накопичення даних. Для вимірювальної системи, яка
реєструє високочастотні сигнали, слід вибирати високошвидкісний жорсткий
диск і переконатися, що на нім є достатня кількість безперервного
(нефрагментованого) вільного місця. Більш того, для збору даних краще
виділити окремий диск, розташувавши операційну систему на іншому
жорсткому диску.
Раніше, в застосуваннях реального часу по обробки високочастотних
сигналів, необхідно було використовувати високопродуктивні 32-розрядні
процесори з супутнім співпроцесором або спеціалізовані цифрові сигнальні
процесссоры. Проте, обчислювальні можливості сучасних процесорів для
настільних систем, що працюють на частотах понад 2,5 ГГц, настільки великі,
що необхідність у використанні спеціалізованих процесорів практично
відсутня.
Нарешті, правильний вибір операційної системи вашого комп'ютера
дозволить добитися максимальної ефективності і задовольнити поточні
потреби. На цей вибір впливають багато чинників, такі як досвід і вимоги
розробників і кінцевих користувачів, інші вживання ПК (на даний момент і в
майбутньому), фінансові міркування, сумісність апаратних засобів,
комп'ютерів, що є в наявності, з вибраною ОС, а також наявність необхідного
програмного забезпечення під цю ОС. Традиційно поширені операційні
системи Mac OS, відомі своїм простим графічним призначеним для
користувача інтерфейсом, а також Windows 2000 і Windows XP - популярні 32-
розрядні ОС із зручним призначеним для користувача інтерфейсом,
розширеним управлінням живленням і підтримкою технології Plug&Play. Крім
того, для підвищення надійності і функціональності у ряді застосувань вельми
Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
11
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

перспективним виявляється вживання операційних систем реального часу
(ОСРЧ).

1.2 Патентний пошук або аналіз існуючих аналогів
У результаті патентного пошуку аналогів та вивчення літературних
джерел з досліджуваної тематики особливий інтерес викликали пристрої збору
даних, про які мова йтиме далі.
В патенті (№88919 Україна. Пристрій і спосіб збору діагностичних
даних. G05B 19/418, G05B 23/02, G07C 5/00, H04L 12/00, бюл. 23, 2009)
описується спосіб збору діагностичних даних.
Спосіб збору діагностичних даних для використання з щонайменше
одним елементом обладнання, який включає прийом даних процессу у
множині різних моментів часу , які відповідають роботі елемента обладнання;
прийом відеоданих у множині різних моментів часу , які відповідають роботі
елемента обладнання; тимчасове збереження даних процессу і відеоданих у
переміщуваному вікні, яке включає в себе множину різних моментів часу;
автоматичний контроль щонайменше першої попередньо визначеної умови
роботи по відношенню до елемента обладнання; при виявленні першої
попередньо визначеної умови роботи автоматичне довготривале збереження
щонайменше деякої множини даних процессу і відеоданих , які зявляються у
пере-міщуваному вікні , учас , який є щонайменше за часом найближчим до
того часу , коли виявляється перша попередньовизначена умова роботи , для
забезпечення реєстрації вікна даних роцесу у відеодани.
National Instruments розширює лінійку цифрових мультиметров новими
недорогими 6 1/2-знаковими модульними приладами для шин PCI Express і
PCI. Модуль NI PCIe-4065 DMM, перший в світі цифровий мультиметр
(ЦММ) на шині PCI Express, і PCI-4065 дозволяють проводити виміри сили
струму і напруги постійного і змінного струмів, опори ланцюгів по 2-х і 4-х
Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
12
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

дротяним схемам, а також перевірку p-n переходів напівпровідникових діодів.
Ці функції, у поєднанні з
невисокою вартістю, роблять нові плати виключно привабливими для
побудови випробувальних і лабораторних стендів в промислових,
дослідницьких і освітніх лабораторіях. Нові ЦММ доповнюють сімейство
FLEXDMM NI 407x, що включає 6 1/2-знакові і 7 1/2-знакові
високопродуктивні пристрої, що задовольняють підвищеним вимогам
контрольних для вимірника систем.

Рисунок 1.3 - Плата збору даних

Нові ЦММ NI 4065 нададуть практичну вигоду від достатку вільних
слотів розширення PCI і PCI Express в їх і промислових або шасі розширення,
дозволяючи проводити виміру струмів, напруги і опорів, в будь-якій
інфраструктурі - від лабораторного стенду до виробничої випробувальної
станції. За допомогою застосування NI-DMM Soft Front Panel і драйвера
Експрес ВП DMM/Switch, користувачі в лічену секунду реалізувати
застосування самого різного масштабу - від дисплея мультиметра, до
багатоканальної прецизійної системи моніторингу. Для зручності
впровадження в автоматизовану випробувальну систему, NI 4065 DMMs
забезпечує
Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
13
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

сумісність з NI TestStand, NI LABVIEW, NI SignalExpress, LabWindows
/CVI і Measurement Studio. Забезпечуючи ізоляцію входу до +-300 У
(пост.струму/средньоквадр. змін. струму), виміри струму до 3 A і опора по
двух- або чотирипровідній схемі, ЦММ NI 4065 пропонує повне рішення для
вимірів при необхідному рівні точності 6 знаків.
Мультиметри NI 4065 поповнили те, яке існує продуктів NI ЦММ, що
володіє характеристикою по вимірювальній точності і дозволу (див.
Таблицю). Інженери інтегрувати мультиметри з модульними джерелами
електроживлення, прецизійними генераторами сигналів і багатоканальними
комутаторами National Instruments, для побудови завершеної прецизійної
вимірювальної системи в низькочастотної області.
Таблиця 1.1 - Мультіметр National Instruments
Модель Розширення/ Точність (на грані 10В Швидкість Вимірювальні
ЦММ Напруга пост. напруги) вимірювання функції

NI4065 6 1/2 знаків +950мкВ (калібровка 1 Макс.3000 Напруга пост. та
300В год) вим/сек змін. струму,
сила пост. та зм.
струму опір по
2-х і 4-х дріт.
схемам, тест
діодів
NI4070/40 Від6 1/2 до7 +310мкВ(калібровка Макс.1000 Напруга пост.та
72 знаків.300В 2год і самокалібровка ) вим/сек.. зм. струму, сила
1,8МГц в пост. та зм.
режимі струму опір по
осцилографа 2-х і 4-х дріт.
схемам, тест
діодів, частота
період, ємність,
індуктивність
тільки NI4072
NI4071 7 1/2 . 1000В +125мкВ(калібровка Макс.1000 Напруга пост. та
2год і самокалібровка ) вим/сек.. зм. струму, сила
1,8МГц в пост. Та зм.
режимі струму опір по
осцилографа 2-х і 4-х дріт.
схемам, тест
діодів, частота
період,
Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
14
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

Рисунок1.4 - Пристрій збору даних

Недорогі USB-пристроїв компанії National Instruments об'єднують в собі
всі основні функції, необхідні для роботи в застосуваннях реєстрації даних,
проведення мобільних вимірів, а також для використання в лабораторних
дослідженнях і учбових цілях. Ці пристрої володіють можливостями,
достатніми для завдань комплексних мобільних тестувань і випробувань. Всі
недорогі пристрої збору даних поставляються з готовим до використання
програмним забезпеченням.
Таблиця 1.2 - Характеристика USB-пристроїв компанії National
Instruments
Особливості ІІІ6008 ІІІ6009
Шина USB USB
Аналогові входи 8 SE(4DI) 8 SE(4DI)
Частота оцифровки сигналів 10кГц 48кГц
Розширення АЦП (біт) 12 14
Діапазон вхідного струму Від +1 до +20В Від +1 до +20В
Аналогові виходи 2 2
Розширення ЦАП (біт) 12 12
Частота роботи ЦАП 150гЦ 150гЦ
Вихідний діапазон 0-5В 0-5В
Цифрові канали в 12 12
вода/вивода
Лічильник 1,32біт 1,32біт
Синхронізація цифрова цифрова
SE-в режимі з одним заземленим кінцем.
Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
15
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

DI- в диференціальному режимі.

Рисунок 1.5 - USB пристрій цифрового вводу/виводу компанії National
Instruments

USB пристрою цифрового ввода/вывода компанії National Instruments
володіють всіма необхідними характеристиками для їх використання в
системах збору даних, проведення випробувань або управління
технлогическими процесами. Вони володіють можливостями паралельного
цифрового вводу/виводу по 96 лініям, розділеним на чотири 24-розрядних
програмованих паралельних інтерфейсу (PPI), кожен з яких надалі може бути
роздільний три 8-розрядні порти. Використовуючи програмне забезпечення
NI-DAQ ви можете набудувати дані пристрої для роботи в одно- або
двонаправленому режимі з використанням квитування із зовнішнім
устаткуванням.
Наступним аналогом є демонстраційна плата «PICDEM 2 Плюс» має
наступні апаратні особливості:
1. 18, 28 і 40-вивідні DIP панелі (одночасно можна використовувати
тільки одну).
2. Стабілізатор +5V для вхідної напруги від 9V, 100 mA AC/DC
адаптера або 9V батареї.
Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
16
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

Таблиця 1.3. – Характеристики USB пристрою цифрового вводу/виводу
компанії National Instruments
Особливості ІІІ DAOP ad III6501 III 9421 III 9472 III 9481
6507/ III
DAOP ad
6507
Шина USB USB USB USB USB
Числові лінії 24/96 24 8 вхідних 8 вихідних 4 вихідні
ліній ліній лінії для
реле
Тактування програмне программне программне программне программне
Рівень 5В 5В 11-30В 6-30В 60В
робочої
напруги
Струмове 8мА 0,75А 2А(30Впост
наванта- . струму)
ження 1А(60Впост
. струму)
Підключення Гвинтові Гвинтові Гвинтові Гвинтові Гвинтові
сигнальних термінали термінали термінали термінали термінали
провідників D-sub D-sub
Додаткові Підтримка 32-бітний Між Між Між
можливості Handshaking лічильник з за канальна канальна канальна
I/O 8255 хистом від ізоляція ізоляція ізоляція
Chipset перенаванта-
ження

3. Роз’єм RS-232 і приєднані компоненти для прямого під'єднування до
RS-232 інтерфейсу.
4. З'єднувач для підключення внутрішньосхемного відладчика (ICD).
5. Потенціометр 5 кОм.
6. Три кнопки для зовнішнього управління і скидання.
7. Зелений індикатор живлення.
8. Чотири червоні світлодіоди сполучених з PORTB.
9. Перемичка J6, для від'єднання світлодіодів від PORTB.
10. 4 Мгц кварцовий генератор.
11. Вільні отвори, для підключення кварцового резонатора.
12. 32,768 кГц часовий кварц для Timer1.
13. Перемичка J7, щоб від'єднання RC осцилятора (приблизно 2 Мгц).
Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
17
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

14. 32K x 8 EEPROM пам'ять з послідовним інтерфейсом.
15. LCD-дисплей.
16. Piezo-гудок.
17. Макетний майданчик для підключення додаткових технічних засобів.
18. Датчик температури TC74.

Рисунок 1.6 - Демонстраційна плата «PICDEM 2 Плюс»
Недоліки: малі можливості вивчення принципу роботи контролерів, при
наявності трьох посадових місць для контролерів лише один контролер може
працювати.

Рисунок 1.7 - Демонстраційна плата «PICDEM 2 Плюс»
Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
18
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

Рисунок 1.8 – Принципова схема демонстраційної плати «PICDEM 2
Плюс»

Рисунок 1.9 - Робоконструктор MicroCamp
Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
19
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

Рисунок 1.10 - Робоконструктор MicroCamp

Серцем системи служить контроллерна плата на базі ATmega8. Але
можна поставити більш нову версію таку як ATmega328.
На цій платі розміщено: роз’єм для батареї живлення, роз’єм для
програмування, роз’єми для підключення двигунів (А і Б), роз’єми з’єднувача
входу виходу, роз’єм серійного комунікаційного порту даних, роз’єм з'єднувач
модуля інфрачервоного одержувача, також на цій платі стоїть кнопка
перезагрузки (RESET), вимикач приладу, світловий індикатор мотору А,
світловий індикатор мотору В, є ще індикатори LED1 i LED2. Також кнопки
SW1 i SW2/
Висновки:
Але слід зауважити, що використання стаціонарних систем збору даних
має основний недолік- використання лишє на одному місці.
Крім того слід сказати про сучасні мобільні системи збору данних. Ці
системи збору данних розробляються тільки під конкретну задачу. Тобто
переналагоджування в таких системах немає.
Ще одним важливим аспектом являється розробка лабораторного,
учбового матеріалу. Розглянуті налагоджувальні плати говорять про те, що
Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
20
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

цей напрямок дуже швидко розвивається. Але слід зауважити, що всі плати
вважаються досить обмеженими у своїх можливостях, і розробляються для
демонстрації можливостей нових серій мікро конструкторів.
Ще одним важливим моментом являється те, що практично всі системи
збору даних не застосовуються для отримання даних та управління якимось
пристроєм, тобто немає зворотного зв’язку.
Ще одним недоліком, на наш погляд являється використання для
обробки даних одного контролера. Хоча в цілях економіки коштів і місця на
платі це
безумовно необхідно. Але з іншого боку при виході з ладу
мікроконтролера виходить з ладу і весь пристрій збору даних.
Нами був розроблений пристрій в якому вказані недоліки були усунені.
Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
21
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

2 Обґрунтування технічного завдання

До розроблюваного пристрою застосовуються такі технічні вимоги.
Пристрій обробки та збору даних повинен живитись струмом не більше
0,5 А.
Максимальна частота перетворення становить 48 кГц. Вихідна напруга
контролерів має максимальну амплітуду 5 В.
Через те, що розроблювана в даній роботі плата містить аналогові та
цифрові мікросхеми, то для забезпечення їх функціонування, необхідно
забезпечити її живленням, напругою +5 В та +5… +12 В.
Проектування плати ведеться з урахуванням того, що її вихідний опір не
повинен перевищувати 10 Ом.
Напруга зовнішнього джерела живлення становить +5…+12В.
Допустимі коливання напруги електричної мережі (220В) не більше ±5% .
Потужність, що споживається багатоканальним аналого-цифровим пристроєм
від джерела живлення не більше 8 Вт.
Максимальна швидкість передачі цифрового сигналу 48 МБіт/с.
Вхідний опір вхідної частини багатофункціонального пристрою збору
данних – 120 Ом. Кількість вхідних каналів – 37, може бути збільшена до 43
каналів.
Використовуємо контролери РІС18F2550; PIC16F688 ; PIC16F84A
Програмування виконується за допомогою програматора Pickit2 та
програми MPLAB.
Звуковий сигнал виконуємо за допомогою пєзовипромінювача.
Керування електро двигуном виконується за допомогою мікросхеми
L293DNE
Для наглядної роботи використовуються світлові індикатори. Зв'язок з
ПК виконується за рахунок інтерфейсів: і2c, USB, CAN, RS232.
Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
22
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

Розрядність використаних АЦП-10Біт. Кількість входів на АЦП-
20входів.
Можливість задавати любу частоту – кварц або RC ланцюг.
ШИМ виходи – 2 канала.
Розмір плати: 105х75 мм.
Можливе використання живлення від 4-х пальчикових гальванічних
елементів, або двох Li-on.
Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
23
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

3 Розробка структурної та електричної принципової схеми

3.1 Розробка структурної схеми
Основним недоліком розглянутих структурних схемах пристроїв-
аналогів є мала функціональність,
Але слід зауважити, що використання стаціонарних систем збору даних
має основний недолік- використання лишє на одному місці.
Крім того слід сказати про сучасні мобільні системи збору данних. Ці
системи збору данних розробляються тільки під конкретну задачу. Тобто
переналагоджування в таких системах немає.
Ще одним важливим аспектом являється розробка лабораторного,
учбового матеріалу. Розглянуті налагоджувальні плати говорять про те, що
цей напрямок дуже швидко розвивається. Але слід зауважити, що всі плати
вважаються досить обмеженими у своїх можливостях, і розробляються для
демонстрації можливостей нових серій мікро конструкторів.
Ще одним важливим моментом являється те, що практично всі системи
збору даних не застосовуються для отримання даних та управління якимось
пристроєм, тобто немає зворотного зв’язку.
Ще одним недоліком, на наш погляд являється використання для
обробки даних одного контролера. Хоча в цілях економіки коштів і місця на
платі це безумовно необхідно. Але з іншого боку при виході з ладу
мікроконтролера виходить з ладу і весь пристрій збору даних.В розробленому
приладі ці недоліки були усунені шляхом використання в структурній схемі
додаткових блоків.
Головними елементами пристрою являються мікроконтролери
PIC18F2550, PIC16F688 та PIC16F84A. Хоча на перший погляд схема виглядає
складно та громіздко, але завдяки використання мікроконтролерів вони
займають мінімум місця на платі. Важливою особливістю даного пристрою є
Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
24
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

легке переналагодження в процесі роботи, що робить його багатофункціональ-
ним.
Крім того, використання трьох мікроконтролерів дозволило розділити та
прискорити виконання роботи, забезпечити надійність та збільшити
функціональність пристрою.
Розроблена структурна схема зображена на рисунку 3.1.

14 1 4 5 6 7 8 9
2 10 11 13 15
3 12

Рисунок 3.1 – Системи для збору даних: 1 – контролер PIC18F2550;
2 – контролер PIC16F688; 3 – контролер PIC16F84A; 4 – 10-бітний аналогово-
цифровий перетворювач; 5 – генератор широтно-імпульсної модуляції;
6 – приймач та передавач послідовного інтерфейсу; 7 – інтерфейс шини USB;
8 – інтерфейс шини SPI; інтерфейс шини I2C; 10 – світловий індикатор;
11 – модуль логічного керування; 12 – звуковий сигнал; 13 – клавіатура;
14 – джерело живлення (стаціонарне або батарейка); 15 – ЖКІ індикатор

Отже, прилад, порівняно з аналогами, є більш зручним у застосуванні,
багатофункціональним та мобільним.

Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
25
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

3.2 Розробка електричної принципової схеми
Наш пристрій використовується для отримання та обробки даних з
усіляких інформаційних джерел є важливою і найбільш поширеною у розробці
новітніх пристроїв збору та аналізу даних. Одним з головних переваг сучасної
електронної бази є застосування мікропроцесорної техніки. До сфер
можливого застосування мікропроцесорів (МП) на підприємствах, установах і
в системах зв'язку разом з такими визнаними напрями, як управління
системами комутації каналів і повідомлень, обладнання автоматизація
проектування, відносяться: створення автоматизованих систем управління
технологічними процесами і інформаційно-вимірювальних систем, що
забезпечують автоматизацію вимірів, контролю справності апаратури і ліній,
управління, а також розширення сервісних послуг, що надаються
користувачам, можливостей крайових пристроїв системи зв'язку і багато інше.
Інформаційно-вимірювальні цифрові і мікропроцесорні системи, що
керують, призначені для виміру, збору, обробки, зберігання і відобра-ження
інформації з реальних об'єктів, а також для управління ними. Як правило,
мікропроцесорні системи (МПС) містять МП або МІКРО-ЕОМ і засоби виміру
і первинного перетворення інформації (датчики), збору (комутації) сигналів
датчиків, їх первинної обробки, передачі даних на відстань, виконавські
органи, засоби відображення (дисплеї, графічні пристрої, електричні друкуючі
пристрої і ін.).
Пристрій для збору діагностичних даних складається з: плати
розміром(105х75мм), на якій розміщено мікросхеми РІС16F688, PIC16F84A,
PIC18F2550, MAX232 та L293DNE
Технічні характеристики
Тип программного запоминаючого притрою
Програмна Пам'ять (К/байт) 7

Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
26
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

Рисунок 3.2 - Принципова схема включення мікросхеми РІС16F688

Швидкість (мільйон команд в секунду) CPU 5
Байти оперативної памяті 256
Дані EEPROM (байти) 256
Цифровий зовнішні пристрої комунікації 1-A/E/USART
Таймери 1 x 8-біт, 1 x 16-біт
Aналого-цифровий перетворювач 8 ch, 10-bit
Компаратори 2
Температурний діапазон (C) -40 до 125
Операційний діапазон (V) напруги 2 до 5.5
Pin Count 14
Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
27
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

Рисунок 3.3 – Внутрішня будова мікросхеми МС 034063

Рисунок 3.4 - Принципова схема включення мікросхеми РІС16 F886

Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
28
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

Технічні характеристики
Тип программного запоминаючого пристрою
Програмна пам'ять (К/байт) 32
Швидкість (мільйон команд в секунду) CPU 12
Байти оперативної памяті 2,048
Дані EEPROM (байти) 256
Цифровий зовнішні пристрої комунікації 1-A/E/USART,1-MSSP
Таймери 1 x 8-біт, 3 x 16-біт
ADC 10 ch, 10-bit
Компаратори 2
Температурний діапазон (C) -40 до 85
Операційний діапазон (V) напруги 2 до 5.5
Pin Count 28
Capture/Compare/PWM зовнішні Пристрої 2 CCP
USB Швидкість, USB 2.0 1Мбіт/с, 12Мбін/с

Рисунок 3.5 - Принципова схема включення мікросхеми РІС16F84A

Технічні характеристики.
Тип программного запоминаючого пристрою
Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
29
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

Програмна пам'ять 1,75 Кбайт
Швидкість CPU 5
Байти оперативної памяті 68
Дані EEPROM (байти) 64
Таймери 1 x 8-біт,
Температурний діапазон (C) -40 до 85
Операційний діапазон (V) напруги 2 до 6
Pin Count 18

Рисунок 3.6 - Принципова схема мікросхеми MAX232

Технічні характеристики
Вхідна напруга
T_IN............................................................-0.3V (V+ + 0.3V)
R_IN...................................................................................±30V
Output напруги
T_OUT.................................................(V- - 0.3V) (V+ + 0.3V)
R_OUT......................................................-0.3V (VCC + 0.3V)
Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
30
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

Тривалість Short-circuit, T_OUT....................................Безперервний
Діапазони робочих температур
MAX2_ _EC_ _ .....................................................0°C до +70°C
MAX2_ _EE_ _...................................................-40°C до +85°C
Температурна номенклатура Storage.............................-65°C до +165°C
Провідна температура (паяючи, 10-і).................................+300°C

Рисунок 3.7 - Принципова схема мікросхеми L293DNE

Технічні характеристики
Вхідна напруга 7В
Піковий вихідний струм 2А
Безперервний електричний струм 1А
При температурі 800С потужність даної мікросхеми становить 5000mW
Робоча температура від -65 до 1500С

Розглянемо деякі варіанти зєднання мікросхем. На рисунку 4.6
зображена схема передачі даних з аналогово-цифрового пристрою на
комп’ютер за допомогою роз’ємну RS232.

Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
31
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

Рисунок 3.8 - Схема передачі даних з аналогово-цифрового пристрою на
комп’ютер за допомогою роз’ємну RS232

Швидкість передачі даних пристрою 115200Кбіт/сек..
На рисунку 3.9 зображена схема керування двома
двигунами.

Рисунок 3.9 - Схема керування двома двигунами

Дана схема дозволяє за допомогою натисканню SA1- SA3, змінювати
оберти та напрям обертання двигунів.
Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
32
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

На рисунку 3.10 зображена схема керування двома двигунами від
комп’ютера . керування виконується через послідовний порт RS232.
Рисунок 3.10 - Схема керування двома двигунами від комп’ютера

На рисунку 3.11 зображена схема включення мікроконтроллера, при
аварійному режимі. Тобто коли один виходить з ладу то інший вмикається
автоматично, та виконує ті самі функції що попередній.

Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
33
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

Рисунок 3.11 - Схема включення мікроконтроллера, при аварійному режимі

На рисунку 3.12 зображена схема керування портами мікроконтроллера
за допомогою кнопок SA1-SA3.

Рисунок 3.12 - Схема керування портами мікроконтроллера
Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
34
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

4. Побудова алгоритму роботи мікроконтроллерів

Оскільки робота мікрроконтроллерів неможлива без програмування
тому розробляємо алгоритм програми для схем які були розглянуті в
четвертому розділі.
Розробка програми виконується в програмі FLOWCODE Програма
FlowCode існує в двох версіях - для контроллерів AVR і PIC. Зручно, що
можна імпортувати рішення з однієї версії в іншу. Для початківців зручна
простота відладки, оскільки є багато зовнішніх елементів пристроїв, зазвичай
використовуваних разом з мікроконтроллерами.
За допомогою цієї програми можна створити алгоритм роботи мікро
контролера, і в цій же програмі побачити його роботу та відладити. В
робочому вікні знаходиться з ліва - панель команд, а з права зовнішні
елементи пристрою: LEDs (світлодіоди), Switches (перемикачі), LCDDisplay
(рідкокристалічний дисплей), ADC (АЦП, якщо є порт АЦП), LED7Seg1
(семисегментний індикатор), LED7Seg4 (блок з 4х семисегментних
індикаторів), Buggy (компонент іграшки), далі декілька стандартних
інтерфейсів TCP_IP, Bluetooth, RS232, IRDA, AddDefines (додати визначення).
На рисунку 4.1 зображено алгоритм роботи схеми 3.2.

Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
35
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

Рисунок 4.1 - Алгоритм роботи мікросхеми PIC16F688

На рисунку 4.2 зображено алгоритм роботи схеми 3.4.
Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
36
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

Рисунок 4.2 - Алгоритм роботи мікросхеми PIC18F2550
Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
37
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

На рисунку 4.3 зображено алгоритм роботи схеми 3.5.

Рисунок 4.3 Алгоритм роботи мікросхеми PIC16F84А і PIC18F2550.
Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
38
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

На рисунку 4.4 зображено алгоритм роботи схеми 3.7.

Рисунок 4.4 - Алгоритм роботи мікросхем PIC16F688

Але як бачимо в цій схемі використано два контролера, то на кожен з
них потрібний окремий алгоритм зображений на рисунку 4.4.
На рисунку 4.5 зображено алгоритм роботи схеми 3.5.
Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
39
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

Рисунок 4.5 - Алгоритм роботи мікросхем PIC16F84А

Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
40
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

5. Розрахунок основних елементів схеми

5.1 Моделювання пристрою за допомогою пакета програм
PROTEUS
Для перевірки роботи пристрою використовуємо пакет програм
PROTEUS
Система Electronics Labcenter (Proteus 4.73) призначена для
проектування багатошарових штампованих плат (ШП) аналогових, цифрових і
аналого-цифрових пристроїв. Вона складається з двох основних модулів:
ISIS - графічний редактор принципових схем зі вбудованим менеджером
бібліотек ;
· ARES - графічний редактор друкарських плат зі вбудованим
менеджером бібліотек і автотрасувальником;
Розглянемо основні етапи проектування штампованих плат (ШП):
1. Створення і редагування символів елементів електричних
принципових схем в ISIS, корпусів елементів ШП в ARES і взаємозв'язках між
ними;
2. Створення електричних принципових схем в ISIS і експорті
списку з'єднань в ARES;
3. Розміщення корпусів елементів на ШП в ARES;
4. Вибір необхідної стратегії трасування ШП з подальшим авто-
трасуванням в ARES;
5. Виведення креслень ШП і схем електричних принципових на
принтер або плоттер.
На рисунку. 5.1. зображено принцип схеми пристрою для збору
діагностичних даних.

Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
41
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

Рисунок 5.1 - Принцип схеми пристрою для збору діагностичних даних

Всі схеми розділу 4 що запрограмовані по алгоритму розділу 5 були
перевірені на робото здатність, за допомогою різних систем зєднань.
Ця програма дозволяє виконати розводку цієї платм. На рисунку 6.2
зображена друкована плата пристрою збору діагностичних даних.

Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
42
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

Рисунок 5.2 - Друкована плата пристрою збору діагностичних даних

Крім цього дана програма дозволяє побачити готову плату в 3D яка
зображена на рисунку 5.3.
Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
43
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

Рисунок 5.3 - Плата пристрою для збору діагностичних даних в 3D
зображенні

5.2 Обробка даних на компютері
Для управління аналого-цифровим перетворювачем і створення
інтерфейсу програми використовую програму LABVIEW від компанії National
Instruments.
Програмування в LABVIEW здійснюється на рівні функціональних
блок-діаграм. Поєднання графічної мови програмування і сучасного
компілятора дозволяє значно скоротити час розробки складних систем при
збереженні високої швидкості виконання програм. Бібліотеки сучасних
алгоритмів обробки і аналізу даних перетворюють LABVIEW на
універсальний інструмент створення інтегрованих систем на базі сучасних
комп'ютерів.
Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
44
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

Блок-схема програми для аналізу даних представлена на рис. 6.3.

Рисунок 5.4 - Блок-схема програми для аналізу даних

Меню налаштування програми для прийняття даних на комп'ютері
показаний на рисунку 5.5.

Рисунок 5.5 - Меню налаштування програми для прийняття і обробки
даних на комп'ютері
Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
45
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

6 Технологчний розділ

6.1 Розробка топології схеми
Під топологічним конструюванням гібридної інтегральної мікросхеми
(ГІМ) розуміється розробка малюнка рівнів ГІМ [1]: розміщення елементів на
робочій площі й трасування з'єднання між контактними площадками. Перед
початком конструювання конструктор одержує готову електричну принципову
схему, що являє собою результат розбивки загальної електричної схеми
приладу, блоку або модуля, виконуваної розроблювачем електричних схем й
має закінчений функціональний блок, що забезпечує мінімум зовнішніх
з'єднань. У процесі роботи конструктор разом з інженером-електриком
можуть коректувати схему ГІМ, домагаючись оптимального її виконання при
максимальній щільності малюнка й мінімуму зовнішніх з'єднань. Тому
топології ГІМ варто починати з визначення площі підстави, необхідної для
розміщення всіх елементів заданої схеми. Вихідними даними є габарити
посадкових місць начіпних елементів і потужності, споживаної даним
елементом, які задаються в технічних умовах на них, після цього знаходять
сумарну площу для малюнка й сумарну споживану потужність. За
електричною схемою визначають необхідне число площадок для зовнішніх
з'єднань, передбачаючи запас 10-15%, і вибирають тип зовнішнього
з'єднувача: або під пайку внахліст, або в отвори.
Число зовнішніх контактних площадок вибирають із розрахунку їхнього
розміщення із кроком 2,5мм уздовж довгої сторони підстави. Може виявитися,
що необхідна кількість контактних площадок неможливо розмістити уздовж
краю ГІМ, тут можливі два варіанти:
1) переглянути схему ГІМ з метою зменшення числа зовнішніх зв'язків;
2) якщо за умовами роботи припустимо, що частина зовнішніх контактів
розмістити на короткій стороні або навіть у середині ГІМ.
Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
46
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

У результаті підставу вибирають по трьох параметрах; площа малюнка,
число зовнішніх контактних площадок по краї підстави й потужність. При
розрахунку теплової потужності думають КПД рівним нулю, тобто вся
потужність перетворюється в теплоту. Це допущення базується на тім, що
точність теплових розрахунків через складність теплових процесів і
затруднительности їхнього моделювання в цей час становить лише 30 %.
Вибір можна зробити, користуючись таблицею 6.1 [1].

Таблиця 6.1 - Дані для установки ГІМ
Розміри підставки Гранична Число контактних
Площа робочого
2 потужність площадок по
Габаритні поля, см
робочого поля розсіювання, Вт довгій стороні
11585 10575 104 0,25 64
11585 10575 84,5 0,2 52
Ці дані справедливі для установки ГІМ у базових несучих конструкціях
(БНК) з малим тепловим опором між БНК і тепловідводною масою ГІМ, що
прийнята за радіатор з нескінченною площею й температурою +30 С.
Граничну потужність розсіювання можна підвищити приблизно у два рази,
якщо застосувати ефективне повітряне або рідинне охолодження всього
приладу, у цьому випадку можна застосовувати питому потужність
розсіювання Рпит = 0,5 Вт/см2. Для керамічних підстав Р 2
пит = 0,1 Вт/см . Для
поліпшення тепловідвода на зворотний бік ГІМ, якщо на ній немає елементів,
напоюють радіатори. Найбільш ефективні з них спіральні. Для теплового
розрахунку конструктор повинен взяти сумарну потужність всіх ЕРЕ приладу
Рсум, Вт, і розділити її на площу поверхні приладу F, см2, тобто теплове
навантаження буде [1], Вт/см2:
Pт = Pсум/F, (6.1)
де Pсум - сумарна потужність всіх ЕРЕ приладу;
F - площа поверхні приладу.
Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
47
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

15,6
ÐÒ   0,27 Вт/см2 (6.2)
57,78
Ефективність охолодження залежить також від розташування
тепловиділяючих елементів у різних рівнях, тому рекомендується така їхня
послідовність:
1. Грунтовий шар.
2. Провідники першого рівня.
3. Шар низькоомних резисторів і конденсаторів.
4. Багатоомні резистори й індуктивності.
5. Ізоляція першого рівня.
6. Перемички, провідники, контактні площадки (КП) другого рівня.
7. Ізоляція другого рівня.
8. Перемички, провідники, КП третього рівня.
9. Захисний шар. Він повинен мати конфігурацію підстави, крім місць,
призначених для пайки.
Грунт, ізоляція й захист повинні наноситися за кілька переходів,
загальна товщина цих рівнів Повинна бути не менш 40мкм, товщина
провідникового шару - не менш 10мкм, резистивного - не менш 25мкм.
Дозволяється резистивный шар наносити двічі, тобто із загальною товщиною
не менш 50мкм.
Бескорпусні начіпні елементи повинні закріплюватися на поверхні ГІМ
пайкою. Застосування існуючих клеїв небажано, тому що вони містять
органічні й інші газоутворюючі елементи, які в замкнутому обсязі можуть
зашкодити кристали ІС, особливо в умовах тривалої експлуатації й зберігання.
При розробці топології необхідно враховувати цілий ряд важливих
факторів. Головною метою тут є ефективне використання площі, а також
варто приділяти увагу всім характеристикам схеми.
Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
48
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

У ході розробки необхідно ретельно досліджувати конструкцію схеми й
параметри транзисторів. Особлива увага необхідно приділяти таким факторам,
як перехідні процеси в схемі, паразитні зв'язки, витоки у вузлах зберігання
інформації й зміна рівнів напруги, обумовлена розподіленими дифузійними
опорами.
Крім того важлива простота топології. Простота топології зменшує
ймовірність помилок при виготовленні фотошаблонів. Послідовність розробки
топології представлена на рисунку 6.1.

Рисунок 6.1 – Послідовність розробки топології

Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
49
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

Загальне креслення є основним засобом подання ІС у графічному виді.
Воно креслиться в одному екземплярі на міліметрівці за шарами, тобто
кожний з фотошаблонів, використовуваних при виготовленні приладу.
Масштаб вибирається 1000:1, тому що при такому збільшенні можна без праці
зобразити дрібні подробиці геометрії приладу.
На загальному кресленні звичайно вказується вказуються наступні
структурні шари :
1. Металізовані області .
2. Дифузійні області .
3. Області тонкого окислу.
4. З'єднання між металізованими й дифузійними областями.
Основні символи застосовувані для позначення вищевказаних
структурних шарів, показані нижче.
Частина загального креслення ІС показана на рисунку 6.2. На ній без
дотримання масштабу зображена топологія ключа [4].

Рисунок 6.2 - Топологія транзисторного ключа [4]

Фактори, що визначають топологію, можуть бути розділені на два
основних класи: графічні й електричні. Графічні фактори зв'язані тільки з
розв'язною здатністю й допусками процесу виготовлення. Електричні ж
фактори пов'язані з такими обмежуючими величинами, як пробивна напруга
між стоком і джерелом або гранично припустима щільність струму в
Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
50
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

металевому провіднику. Правила проектування чітко визначають мінімальні
розміри, а також максимальні значення параметрів, які диктуються кожним
технологічним процесом за умови забезпечення надійної масової
відтворюваності.
Проектування, що приводять нижче правила, є типовими для всієї
напівпровідникової промисловості. Кожному правилу відповідає діапазон
мінімальних розмірів, обумовлений на основі аналізу відповідних величин.
Основні правила проектування:
─ мінімальна ширина дифузійної шини < 8 мкм, рисунок 6.3;

Рисунок 6.3 – Ширина дифузійної шини
─ відстань між дифузійними n+ областями  4 мкм, рисунок 6.4;

Рисунок 6.4 – Відстань між дифузійними n+ областями [4].
─ перекриття полікремнієм товстого окислу < 5 мкм, рисунок 6.5;

Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
51
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

Рисунок 6.5 - Перекриття полікремнієм товстого окислу

─ відстань між контактним вікном і краєм товстого окислу 4мкм,
рисунок 6.6;

Рисунок 6.6 - Відстань між контактним вікном і краєм товстого окислу

─ відстань між контактним вікном і затвором < 5 мкм, рисунок 6.7;

Рисунок 6.7 - Відстань між контактним вікном і затвором

─ ширина полікремнієвої шини < 7 мкм, рисунок 6.8;

Рисунок 6.8 - Ширина полікремнієвої шини

─ відстань між контактним вікном і краєм полікремнієвої площадки < 5
мкм, рисунок 6.9;
Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
52
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

Рисунок 6.9 - Відстань між контактним вікном і краєм полікремнієвої
площадки
─ відстань між полікремнієвими шинами < 4 мкм, рисунок 6.10;

Рисунок 6.10 - Відстань між полікремнієвими шинами

─ ширина алюмінієвої шини < 12 мкм, рисунок 6.11;

Рисунок 6.11 - Ширина алюмінієвої шини

─ відстань між алюмінієвими шинами < 5 мкм, рисунок 6.12 [4]:

Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
53
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

Рисунок 6.12 - Відстань між алюмінієвими шинами [4]

─ перекриття алюмінієвою шиною контактного вікна < 4 мкм, рисунок
6.13;

Рисунок 6.13 - Перекриття алюмінієвою шиною контактного вікна

─ розмір контактного вікна < 5 мкм, рисунок 6.14.

Рисунок 6.14 - Розмір контактного вікна

Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
Зм. Лист № докум. Підп. Дата 54

6.2 Аналіз технологічності конструкції
Технологічною варто вважати конструкцію, що, цілком відповідає
експлуатаційним вимогам, і може бути здійснена найбільш економічними
технологічними процесами.
Технологічні конструкції приладів дозволяють:
─ організувати виробництво, виходячи з найвигіднішої розчленованості
технологічного процесу на операції;
─ використовувати передові методи роботи, найбільш продуктивні
технологічні процеси і передові форми організації праці при широкій і масовій
механізації виробничих, контрольних, транспортних і інших процесів;
─ широко впроваджувати стандартизацію й уніфікацію виробів, деталей,
напівфабрикатів, матеріалів;
─ організувати типізацію технологічних процесів і спеціалізацію
виробництв.
При визначенні технологічності створюваних конструкцій необхідно
враховувати усі фази виробництва, що характеризують виготовлення не тільки
деталей, але і виробу в цілому.
Розрізняють абсолютні і відносні критерії технологічності конструкції.
Перші використовуються у випадку організації виробництва даного приладу
вперше і його конструкцію не можна порівняти з погляду технологічності з
конструкцією іншого аналогічного приладу. Другі використовуються тоді,
коли мається кілька оптимальних конструкцій, які необхідно порівняти з
погляду технологічності.
Відносні критерії технологічності виражаються у виді чисельних
характеристик, оптимальних значень яких і варто домагатися.
При оцінці технологічності конструкції виробів застосовують якісну і
кількісну оцінки.
Якісна оцінка технологічності конструктивного виконання заснована на
інженерно-візуальних методах і проводиться по окремих конструктивних і
Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
55
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

технологічних ознаках. Ця оцінка, як правило, передує кількісній оцінці, але
цілком сумісна з нею на всіх стадіях проектування, і для одного
конструктивного виконання виробу дається на підставі аналізу відповідності
його основним вимогам до виробничої, експлуатаційної і ремонтної
технологічності конструкцій виробів за критеріями ("погано", "неприпустимо"
і т.д.).
Кількісна оцінка заснована на інженерно-розрахункових методах і
проводиться по конструктивно технологічних показниках, що можуть бути
планованими чи не планованими для вибору кращого конструктивного
рішення. Номенклатура цих показників і методика їхнього визначення
встановлюється в залежності від виду приладу, типу виробництва і стадії
розробки конструкторської документації галузевими стандартами.
Для оцінки технологічності конструкції використовуємо метод
кількісної оцінки на основі галузевої системи стандартів. Цей метод
спрямований на виключення розробки технічно недосконалих конструкцій,
виявляє на стадії створення ТЗ нераціональні конструктивно-технологічні
рішення, дозволяє, проводити оцінку рівня технологічності друкованої плати.
Конструкторські показники:

N
N  ²Ñ
ÂÈÊ , (6.3)
NÅÐÅ
де NІС – кількість інтегральних мікросхем (ІС);
NЕРЕ - кількість ЕРЕ.
NІС=25; NЕРЕ=119,
25
NÂÈÊ   0,21.
119
Коефіцієнт повторюваності ІС:
N
K  Ò²Ñ
ÏÎÂ , (6.4)
N ²Ñ
Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
56
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

де - NТІС - число типів ІС.
NТІС=16.
16
Ê ÏÎÂ   0.64 .
25
Коефіцієнт складності друкованої плати:
NÁÄÏ
KÄÏ  , (6.5)
NÄÏ
де - NБДП – число багатошарових друкованих плат;
NДП – кількість друкованих плат.
NБДП=1, NДП=1.
Тоді
K=1/1=1.
У блоку багатоканальної системи передачі з імпульсно-кодовою
модуляцією та часовим поділом каналів для монтажу використовується
одностороння друкована плата. Застосування друкованого монтажу підвищує
надійність і забезпечує повторюваність параметрів від зразка до зразка,
виключає помилки монтажу і зменшує габарити, різко знижує трудомісткість
монтажно-складальних робіт і створює умови для механізації й автоматизації
процесу.
Апаратура з монтажем, виконаним друкованим способом, відрізняється
стабільністю електричних і радіотехнічних параметрів, а також високою
механічною міцністю, оскільки всі деталі міцно зв'язані з ізоляційною платою.

6.3 Вибір устаткування, інструмента і пристосувань
Найбільш універсальними інструментами, необхідними монтажнику при
зборці РЭА, є гострогубці гострозубці бічні бокорізи і пінцети. Для складання
друкованих вузлів рекомендується (ОСТ4 ГО.054.265) використовувати
гострогубці ОУ 125 (ОСТ4 ГО.060.012) і пінцети типу ПГГМ (ОСТ4
ГО.060.052).
Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
57
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

Гострогубці бічні з тонкими губками призначені для різання монтажних
проводів перетином до 0.75 мм кв.
Гострогубці бічні з мірною планкою дозволяють обрізати провід по
встановленому розмірі. Конструкція забезпечує можливість регулювати
довжину проводу, що відрізається, у межах від 0 до 25 мм.
Гострогубці монтажні розраховані на роботу з м'якими матеріалами -
проводами і стрижнями з міді, алюмінію, срібла, золота діаметром не більш 2
мм. Гострогубці можна використовувати при обрізку висновків, що містять
дорогоцінні метали.
Пристосування для монтажу друкованих плат використовується при
проведенні складально-монтажних, регулювальних і інших робіт. При
використанні трьох чи чотирьох пристосувань, які можна встановлювати в
будь-якім місці плати, її можна розташувати на складальному столі.
Багатодіапазонний тримач друкованих плат призначений для затиску
паралельно одна одній декількох однотипних друкованих плат.
Інструмент для утримання мікросхем і відводу тепла при пайці - може
бути використаний також при лудінні виводів мікросхем.
Універсальне пристосування для монтажу і демонтажу мікросхем у
корпусах типу 2 з 16 виводами, що може бути використане також для
формування виводів мікросхем.
Комплект одноканальних тестерів провідних джгутів - призначений для
швидкого відшукання проводу в джгуті при монтажі і контролі РЕА.

6.4 Організація й устаткування індивідуальних робочих місць
зборки друкованих плат
Ручне складання вузлів і блоків РЕА здійснюється разом з операціями
пайки електромонтажних з'єднань на індивідуальних робочих місцях, що
одержали назву робочі місця монтажників. Найбільшою універсальністю
відрізняється робоче місце монтажника масовому виробництві. Таке місце
Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
58
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

крім необхідного електромонтажного інструмента оснащується також
слюсарним інструментом. Стіл монтажника збирають на твердому-звареному
каркасі з уніфікованих вузлів: стільниці, освітлювальної арматури, тумби з
горизонтально висувними шухлядами, блоку живлення з панеллю,
пристосування для кріплення креслень, підставки для ніг і т.д. На столі,
покритим жароміцним пластиком, розміщаються: касетниця з ЕРЕ і
необхідними складально-монтажними деталями, розташованими ліворуч від
монтажника; підставка для електропаяльника і набір електромонтажних
інструментів, розташованих праворуч від монтажника. На столі також можуть
розташовуватися: набір з монтажними клеями; коробки з флюсом і припоєм,
тара з ізоляційними матеріалами, шухляда для відходів, технологічне
оснащення і пристосування для проведення конкретних складальних операцій.
Для живлення електропаяльників, знімачів ізоляції й електрифікованого
монтажного інструмента, монтажний стіл забезпечується окремим пультом.
Як такий пульт може бути використаний прилад універсальний монтажний
ПУМ-1М, що призначений для живлення паяльників напругою 6, 12 і 36 В,
живлення пристосування для випалу ізоляції проводу, виміру температури
жала паяльника.
Освітлення робочого місця монтажника повинне бути місцевим.
Достатня освітленість робочого місця при штучному освітленні створюється
лампами потужністю 60-100 Вт.
Передові монтажники завжди приділяють організації свого робочого
місця велика увагу. Зручність у роботі створюють: тримач, що забезпечує
розміщення конструкторської і технологічної документації під кутом, зручним
для зору; універсальний інструмент, що дозволяє одночасно здійснювати дві-
три операції; обертовий пристрій з фіксованими положеннями для деталей і
комплектуючих; ефективна витяжна вентиляція; монтажні стійки, що
охороняють елементи електромонтажника від подряпин і створюють умови
для скорочення часу проведення складальних операцій; пристосування для
Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
59
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

групування однотипних технологічних операцій; набір паяльників різної
потужності і т.д.

6.5 Технологічний процес складання і монтажу РЕА
6.5.1 Типові операції технологічних процесів складання РЕА
Технологічний процес складання РЕА містить наступні основні операції
(ОСТ 4ГО.054.266):
1) встановлення на друковані плати електромонтажних штирів
(контактів);
2) деталей механічного кріплення;
3) ізоляційних прокладок;
4) установку з наступною пайкою на друковані плати ЕРЕ;
5) безкорпусних мікрозборок;
6) елементів електричних з'єднань;
7) вологозахист друкованих вузлів; установку друкованих плат на
каркас;
8) виконання міжвузлового монтажу за допомогою жгутів, гнучких
друкованих кабелів, стрічкових плетених чи тканих проводів, сполучних плат,
перемичок із проводу;
9) маркування;
10) контроль;
11) регулювання.
6.5.2 Підготовка друкованих плат до монтажу
При підготовці друкованих плат до електричного монтажу необхідно
забезпечити гарну здатність до пайки їхніх електромонтажних елементів. Різні
металопокриття мають неоднакову здатність до пайки, що з часом
погіршується.
Для забезпечення здатність до паяння покриття друкованих плат,
астосовують наступні види обробки при їхньому виготовленні:
Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
60
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

1) лудіння;
2) гальванічне покриття;
а) освітлення покриття;
б) оплавлення покриття;
3) хімічне покриття;
4) консервація покриття.
При підготовці друкованих плат до монтажу робиться їх розконсервація
- очищення друкованої плати перед операціями зборки і пайки від шару
запобіжного покриття, що консервує. У випадку покриття, що консервує, на
основі каніфольних флюсів розконсервацію друкованих плат роблять спирто-
бензиновою сумішшю в співвідношенні 1:1. При цьому використовуються
наступні способи розконсервації:
- пензлем тампоном (консервуюче покриття віддаляється з наступним
ополіскуванням);
- зануренням (послідовним зануренням у три ванни з періодичним
перемішуванням розчинника чи переміщенням виробу; в ультразвуковій
ванні, у ванні вібраційної установки).
Ефективність відмивання друкованих плат від каніфольного флюсу
спирто-бензиновою сумішшю в значній мірі залежить від її забруднення
каніфоллю (гранично можливої вважається концентрація в спирто-бензиновій
суміші каніфолі, складає 0.25%).
В даний час розроблена методика готування безкислотного флюсу, що
консервує, що є продуктом нейтралізації спиртово-каніфольного флюсу
гідроокисом калію. Після промивання плати сушать стисненим повітрям.
6.5.3 Контроль друкованих плат перед складанням і пайкою
Перед складанням і пайкою друковані плати обов'язково повинні
піддаватися контролю якості, тому що друковані плати з дефектами можуть
викликати великі витрати на наступних етапах виробничого процесу й у
результаті знизити надійність готового виробу.
Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
61
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

Значна кількість дефектів, що надходять на зборку друкованих плат
(тріщини і подряпини на провідних елементах, погане зчеплення провідного
шару з діелектриком, дефекти металізації в отворах, погане з'єднання
металізації отворів з контактними площадками, коротке замикання
друкованих провідників на зовнішніх шарах, дефекти лудіння, залишки
флюсу, що консервує, чи відхилення великий зсув монтажних отворів і ін.), у
багатьох випадках можна визначити візуально, оцінюючи відповідність
друкованої плати вимогам технічної чи документації порівнюючи
контрольовану друковану плату з еталонної.
Вхідний контроль друкованих плат містить у собі наступні операції:
- візуальний контроль;
- контроль металізації отворів друкованих плат;
- контроль товщини провідного шару;
- контроль термічних властивостей;
- контроль властивостей, що забезпечують якісну пайку;
- контроль електричних з'єднань і ізоляції.
6.5.4 Вхідний контроль ЕРЕ
Від якості покупних комплектуючих виробів багато в чому залежить
ефективність виробництва РЕА й у першу чергу продуктивність
налагоджувально-регулювальних і контрольно-іспитових робіт. У зв'язку з
цим на підприємстві з виробництва РЕА організований вхідний контроль
покупних комплектуючих виробів. Вхідний контроль дозволяє ще до процесу
складання виявити вироби, що не відповідають вимогам технічних умов, і
сприяє підвищенню надійності тієї апаратури, у яку ці вироби входять.
Вхідний контроль радіоелементів перед їхньою зборкою в складі РЕА
виконується з використанням спеціалізованих приладів, що дозволяють
вимірювати параметри ЕРЕ в ручному й автоматичному режимах з великою
точністю (вимірники ємності конденсаторів, прилад для перевірки
стабілітронів, стенд контролю транзисторів і т.п.).
Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
62
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

Автоматичний режим контролю параметрів ЕРЕ дозволяє організувати
проведення 100%-ного контролю покупних електрорадіоелементів, що
гарантує повне відсівання виробів, параметри яких мають відхилення від норм
технічних умов. Тому що сучасні підприємства по випуску РЕА
використовують широку номенклатуру ЕРЕ, доцільно застосовувати
універсальне контрольно-вимірювальне устаткування, здатне охопити
контролем кілька типів (і навіть видів) ЕРЕ. Як таке устаткування
застосовують автоматизовані посади контролю.
Для вхідного контролю мікросхем як аналогових, так і цифрових, у
даний час створені відносно нескладні пристосування, що дозволяють
контролювати основні параметри мікросхем і можуть бути виготовлені на
самих підприємствах по випуску РЕА. Маються також досить складні
напівавтоматичні й автоматичні установки (посади контролю), що дозволяють
значно підвищити продуктивність праці на операціях розбраковування і
контролю параметрів мікросхем.
6.5.5 Технологічні операції підготовки ЕРЕ до складання
Перед складальними операціями електричного монтажу ЕРЕ піддаються
спеціальній підготовці. Технологічний процес підготовки ЕРЕ до складання в
загальному випадку може містити значну кількість підготовчих операцій,
необхідність проведення яких визначається методом складання ЕРЕ в складі
складальної одиниці. При ручному складанні кількість підготовчих операцій є
найбільшою. Крім вхідного контролю, ЕРЕ піддаються розпакуванню й
упакуванню в технологічну тару (касети, стрічки, магазини і т.п.); на їхні
корпуси можуть надіватися ізоляційні трубки і приклеюватися ізоляційні
прокладки; у разі потреби маркірування ЕРЕ додатково захищається прозорим
лаком. Найбільшої уваги при підготовці до складання вимагають виводи ЕРЕ.
Виводи ЕРЕ можуть бути твердими і гнучкими. Конфігурація твердих виводів
для створення електричного монтажу не змінюється. У деяких випадках тверді
виводи ЕРЕ можуть підрізатися чи зовсім віддалятися, якщо вони не
Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
63
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

задіються в електричному ланцюзі. Гнучкі виводи ЕРЕ при підготовці до
зборки можуть пройти виправлення (додання їм заданої прямолінійності);
обрізку (часто операції виправлення й обрізки висновків сполучаються);
формування (додання висновкам конфігурації, установленої вимогами
електричного монтажу). Перед пайкою виводи ЕРЕ, як правило, лудяться.
Підготовка ЕРЕ до складання може здійснюватись поопераційно і комплексно,
коли на одному пристосуванні, чи пристрої автоматі (напівавтоматі)
одночасно виконується комплекс операцій. Ступінь механізації й
автоматизації підготовчих операцій залежить від типу виробництва і
підприємства по випуску РЕА, а також від номенклатури елементної бази,
застосовуваної на виробництві. В даний час навіть в умовах дрібносерійного
виробництва можливо і доцільно економічно використовувати
високопродуктивне устаткування для підготовки ЕРЕ, якщо таке устаткування
дозволяє легко і швидко переходити від одного виду підготовлюваних ЕРЕ до
іншого.
6.5.6 Формування виводів ЕРЕ
Формування виводів ЕРЕ забезпечують вимогу технологічності таких
операцій, як установка ЕРЕ на друковану плату чи кріплення на контакт-
деталі, кріплення ЕРЕ в заданому положенні; зручність виконання
електричних з'єднань пайкою й іншими методами; зручність контролю,
лудіння і т.п.
При формуванні виводів ЕРЕ радіус їхнього вигину повинний
відповідати вимогам ТУ чи конструкторської документації. У випадку
відсутності таких указівок рекомендується приймати радіус вигину: для
виводів діаметром до 0,6 мм – 0,5 мм; понад 0,6 мм - 1 мм; для формування
петлеподібного вигляду від 1 до 2 мм.
У випадку відсутності вказівок у ТУ чи ДСТУ відстань від корпуса ЕРЕ
до осі вигнутого виводів приймається 1 мм. При формуванні виводів
допускається наявність слідів від інструмента без порушення металевого
Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
64
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

покриття. Не допускається механічне ушкодження виводів, вигин у місцях
спаю (зварювання) і в ізоляторів, скручування щодо корпуса, розтріскування
скляних ізоляторів і корпусів.
В крупно-серійному виробництві, коли число формованих елементів і
витрати на складне технологічне оснащення доцільні, для формування
висновків ЕРЕ застосовують спеціальні автоматизовані пристрої, що
дозволяють підвищити продуктивність праці на цій операції, а головне -
значно поліпшити якість підготовки ЕРЕ до монтажу.
6.5.7 Лудіння виводів ЕРЕ
При необхідності після формування й обрізки виводів ЕРЕ роблять їхнє
лудіння. Лудіння і флюсувание виводів ЕРЕ рекомендується робити
безпосередньо перед пайкою припоями і флюсами, застосовуваними при пайці
складальних одиниць. Виводи мікросхем і ЕРЕ, чуттєвих до теплового впливу,
допускається лудити припоями зниженої (у порівнянні з ПОС 61)
температурою плавлення, наприклад ПОСК 50-18. Температура припоя не
повинна перевищувати 265 °С. Лудіння виводів напівпровідникових приладів
і мікросхем варто робити з відводом тепла . У якості відводів допускається
використовувати інструменти, застосовувані при ручних прийомах складання
(пінцети, пасатижі). Флюси, що рекомендуються при лудінні - Фксп, ФКТ.
Час лудіння виводів ЕРЕ не повинен перевищувати зазначеного в
технічних умовах (ТУ) на ЕРЕ. При відсутності таких указівок час лудіння не
повинне перевищувати 3-5 с. Виводи ЕРЕ повинні бути полуджені по всій
заданій поверхні і довжині на відстані від корпуса не менш 1,5 мм, якщо ця
відстань не обговорена в ТУ на ЕРЕ. Луджена поверхня виводів ЕРЕ повинна
бути блискучою чи світло-матовою без темних плям, тріщин, пір,
грубозернистостей, сторонніх голчастих включень, наплавів у виді бурульок і
гострих виступів. У випадку неякісного лудіння допускається робити
повторне лудіння з дотриманням вимог стандартів ТУ на ЕРЕ. Для мікросхем,
наприклад, допускається при лудінні зануренням у розплавлений припій не
Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
65
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

більш двох занурень з інтервалом між ними не менш 5 хв і т.д. У випадку
виконання операцій лудіння механізованими способами допускаються окремі
поправні дефекти до 5% від загального числа що обслуговуються ЕРЕ.
Дефекти полуджених виводів ЕРЕ усуваються електричним паяльником.
Для лудіння виводів ЕРЕ зануренням у розплавлений припій
застосовують спеціальні електрованни. Тому що лудіння виводів ЕРЕ вручну є
монотонною і шкідливою для здоров'я монтажника операцією, на багатьох
підприємствах розроблені і застосовуються установки групового лудіння з
різним ступенем механізації й автоматизації технологічних переходів.
6.5.8 Ручна пайка ЕРЕ
При виготовленні РЕА приходиться виконувати велику кількість
різноманітних по виду і призначенню електромонтажних з'єднань.
Універсального паяльника для пайки електромонтажних з'єднань не існує.
Електропаяльники розрізняються по потужності, максимальній робочій
температурі, теплоємністю наконечникам, способу регулювання температури
наконечника, по конструкції і т.д.
Для пайки дротових виводів, розпаювання електромонтажних з'єднань
на двосторонніх друкованих платах, для виправлення дефектів пайки (допайки
і перепайки) широко застосовується ручна пайка електропаяльником. Пайка
електромонтажних з'єднань електропаяльником забезпечує високу якість і
надійність з'єднання. Універсальність ручної пайки, її незамінність для
досвідченого крупносерійного виробництва, де автоматизовані і механізовані
методи економічно раціональні, визначають ручну пайку електромонтажних
з'єднань як одну з додаткових складальних операцій.
Температурний режим паяльника перед пайкою вважається нормальним,
якщо припій швидко плавиться, але не стікає з його робочої поверхні. Для
встановлення оптимальної температури паяльника рекомендується виконати
спробні пайки. До пайки приступають після досягнення якості пайки
еталонних зразків. Для пайки ЕРЕ на друкованих платах мікросхем і інших
Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
66
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

елементів застосовують малогабаритні електропаяльники потужністю від 12
до 50 Вт із внутрішнім нагрівальним елементом. Для виконання
відповідальних мікропайок використовують паяльники, що мають пристрій
для дозованої подачі припою у твердому і рідкому виді. Як правило, усі
електропаяльники для пайки електромонтажних з'єднань напівпровідникових
приладів і мікросхем мають елементи регулювання температури паяльного
наконечника.

6.6 Продуктивність технологічного процесу
Продуктивність процесу визначається кількістю деталей чи вузлів
(виробів), виготовлених за одиницю часу (годину, зміну):
Ô
Q  (6.6)
ÒØÒ
де - Q — продуктивність;
Ф — фонд робочого часу, с;
ТШТ - час, затрачуваний на виготовлення одиниці продукції по
технічно обгрунтованих нормах, с.
Ф = 691200 с; ТШТ = 14400 с,
691200
Q   48 шт/міс.
14400
Як видно з формули, рішення продуктивності можливо за рахунок
найбільш повного використання фонду робочого часу і зменшення часу
виготовлення одиниці продукції. Час, що йде на виготовлення, визначається
технічною нормою часу. Так називають час, установлюваний для виконання
даної роботи (операції) при визначених організаційних технічних умовах з
обліком передового виробничого досвіду і найбільш ефективного
використання засобів виробництва (раціональний зміст і послідовність
технологічного процесу, найвигідніші режими різання, застосування найбільш
ефективних пристосувань, інструментів і т.д.).
Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
67
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

Технічна норма часу складається з підготовчо-заключного часу ТПЗ і
норми штучного часу ТШТ. Складовими частинами норми штучного часу є
основний (технологічний) час ТЕ, і допоміжний час ТВ, час обслуговування
робочого місця ТОБСЛ, час необхідних перерв у роботі ТПЕР.
Основний технологічний час ТЕ — час, що йде на безпосередню зміну
розмірів, форми, стан оброблюваної поверхні чи деталі на зміну взаємного
розташування і зв'язку окремих деталей (при зборці).
Основний технологічний час може бути машинним, машинно-ручним чи
ручної.
Допоміжний час ТВ — періодично повторюваний час, затрачуваний на
дії по забезпеченню основної роботи. Ця витрата часу повторюється з
виготовленням кожного виробу, вона зв'язана переважно з ручним (установка і
зняття оброблюваних деталей, перестановка інструмента, вимір деталей,
керування механізмами верстата).
Час обслуговування ТОБСЛ робітника місця — час, що йде на відхід за
робочим місцем і підтримкою його в робочому стані.
Сума основного допоміжного часу називається ТОП. Оперативний час
затрачається на здійснення роботи безпосереднім результатом якого є
виконання заданої операції,
Ò Ò Ò Ò , (6.7)
ØÒ ÎÏ ÎÁÑË ÏÅÐ
де ТОБСЛ - час обслуговування;
ТОП - сума основного допоміжного часу;
ТПЕР - час необхідних перерв;
ТШТ – час, на виконання заданої операції.
Підготовчо-заключним називається час, що робітник затрачає на
первісне ознайомлення з майбутньою роботою і кресленням, налагодження
устаткування, інструмента і пристосувань для виконання даної роботи, а
також на зняття інструмента, пристосувань і на інші заключні дії після
Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
68
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

виконання роботи. Цей час затрачається робітником один раз на виконання
визначеної операції (роботи) і не залежить від кількості деталей у партії.
Підготовчо-заготівельний час входить у норму штучно-калькуляційного
часу ТШК і визначається по формулі:
Ò
ÒØÊ Ò ÏÇ
ØÒ  , (6.8)
n
де ТШТ - штучно-калькуляційний час;
ТПЗ - підготовчо-заготівельний час;
n – кількість деталей у партії.
Технічні норми встановлюються для кожної операції і типу
виробництва, тому що на виконання однакової роботи в умовах одиничного,
серійного і масового виробництва затрачається різний час.
Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
69
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

7. Спеціальний розділ

7.1 Охорона праці

7.1.1 Аналіз небезпек та шкідливостей, що впливають на
працівників дослідницької лабораторії
Усі роботи, щодо виконання даної кваліфікаційної роботи проводяться в
приміщенні дослідницької лабораторії, де проводяться роботи щодо розробки
пристрою накопичення даних.
Проведення досліджень неможливе без використання сучасного
персонального комп’ютера (ПК) для відповідних розрахунків та побудови
планів та схем. Тому для більш продуктивної та безпечної праці
співробітників лабораторії необхідно створити раціональні та безпечні умови
праці під час роботи з в приміщенні лабораторії.
Потрібно звернути особливу увагу на фактори середовища які
безпосередньо впливають на працюючого, що призводить до зміни його
продуктивності.
Проаналізуємо фактори, що впливають на здоров'я і працездатність
співробітника, який працює у лабораторії. За рівнем фізичних навантажень
дана робота відноситься до категорії I а, оскільки не потребує навіть деякого
фізичного навантаження при роботі з ПК.
Робоче місце співробітника є постійним і складається зі столу (для
вільного переміщення спеціаліста за столом встановлено рухоме крісло, яке
повторює анатомію тіла людини), в лівій і правій частині якого встановлений
персональний комп'ютер. Робоче місце знаходиться в окремому приміщенні,
мебльованому столами зі встановленими на них ПК. Монітори комп'ютерів
розміщені так, щоб відстань від очей користувача до екрану складала не
о
менше 70 cм, кут зору 30 , для мінімізації впливу випромінювання на зір.
Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
70
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

Розміри лабораторії становлять: ширина – 4,5 м, довжина – 8 м, висота
стелі – 3 м, площа приміщення складає 36 м2. Лабораторія розрахована на
чотирьох працюючих. Звідси площа, яка припадає на одну людину, дорівнює
9 м2. Об’єм приміщення становить 108 м3. Звідси об'єм, який припадає на одну
людину, дорівнює 27 м3, що відповідає вимогам ДБН В.2.2.28-2010.
Лабораторія розташована в північній частині будівлі, стіни мають світле
забарвлення із коефіцієнтом відбиття світла 50-54%, колір має матову
структуру.
В лабораторії в холодний період року функціонує система
централізованого водяного опалення, яка відповідає ДБН В.2.5.67-2013
«Опалення, вентиляція та кондиціювання». Для її забезпечення встановлено
три сталевих радіатори, що дозволяють підтримувати температуру повітря в
холодний період року – 22 - 24 °С.
Важливе значення мають фактори мікроклімату в робочому приміщенні,
так як вони безпосередньо впливають на здоров’я та самопочуття дослідника.
Згідно з ДСН 3.3.6.042-99 нормативні значення основних факторів
мікроклімату наступні:
1. Температури повітря:
- в теплий період року – 23 - 25 °С (допустима – 20 - 28 °С). ;
- в холодний період року – 22 - 24 °С (допустима – 21 - 25 °С).
2. Вологість повітря:
- в теплий період року – 40 - 60 %;
- в холодний період року – 40 - 60 %.
3. Швидкість руху повітря:
- в теплий період року – 0,1 м/с (допустима – 0,1 - 0,2 м/с) ;
- в холодний період року – 0,1 м/с (допустима – менше 0,1 м/с) .
Фактичні значення даних параметрів становлять відповідно:
1. Температури повітря:
- В теплий період року – 24 - 25 °С ;
Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
71
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

- В холодний період року – 21 - 23 °С .
2. Вологість повітря:
- В теплий період року – 50 - 52 %;
- В холодний період року – 55 - 57 %.
3. Швидкість руху повітря:
- В теплий період року – 0,08 – 0,1 м/с;
- В холодний період року – 0,07 – 0,12 м/с.
Фактичні параметри мікроклімату повністю відповідають нормативним
вимогам згідно ДСН 3.3.6.042-99.
Оскільки працівник проводить велику кількість часу поряд із системним
блоком комп’ютера, то шум також являється важливим фактором виробничого
середовища. Головним джерелом шуму є вентилятор охолодження в
системному блоці комп’ютера та принтер.
Згідно з ДСН 3.3.6.037-99 «Санітарні норми рівнів шуму на робочих
місцях» нормативне значення еквівалентного рівня шуму при даному видові
діяльності та типу робочого місця складає 50 дБА, а рівень фактичного шуму в
приміщенні становить 47 дБА, що відповідає нормативному.
На робочому місці величина напруженості електромагнітного поля не
перевищує нормативне значення, визначене в ДСН 3.3.6.096-2002.
Умови праці співробітників лабораторії при роботі з обладнанням крім
стану параметрів виробничого середовища, визначаються також
характеристиками використовуваного устаткування, якістю робочих
матеріалів у робочій зоні, конструкцією робочих меблів та її розмірними
характеристиками. Тип робочого крісла обирається у відповідності ДСТУ
7951:2015 та в залежності від тривалості роботи: при тривалій - масивне, при
короткочасній - крісло легкої конструкції, в якому легко пересуватися.
Ширина столу 0,9 м, усі предмети, що знаходяться на ньому розташовані
на відстані не більш 75 см від працівника, отже вони знаходяться в робочій
зоні. Висота столу 74 см; висота стільця 40 см (можливе індивідуальне
Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
72
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

налаштування). Робота з обладнанням, зокрема з комп’ютером ведеться
відповідно до рекомендацій безпечної роботи згідно ДСанПіН 3.3.2.007-98.
Робоча поза працюючого безпосередньо пов’язана з тривалим
очікуванням закінчення обробки результатів комп’ютером, що в свою чергу
призводить до періодичного перебування в незручній, фіксованій позі до 25%
від загальної тривалості роботи.
Ступінь складності завдання полягає в передачі інформації, обробці
отриманих результатів, визначаючи їх вірність та коректність, що відповідає
допустимому класові умов праці.
Раціонально виконане освітлення виробничих приміщень надає
позитивного психофізіологічного впливу на працюючих, сприяє підвищенню
продуктивності праці, забезпеченню її безпеки, знижує втому і травматизм на
виробництві, зберігає високу працездатність в процесі праці.
До освітлення надаються певні вимоги:
- освітлення на робочих місцях повинно бути достатнім для виконання
даної роботи;
- освітлення повинно бути рівномірним по робочій поверхні;
- на робочій поверхні не повинно бути тіні, особливо рухливої;
- в полі зору не повинно бути прямого і відбитого блиску;
- спектральний склад світла повинен відповідати характеру роботи (ця
вимога особливо суттєва для забезпечення правильної кольоропередачі);
- світлові установки не повинні бути джерелом додаткових небезпек та
шкідливостей;
- установки повинні бути економні, прості та надійні до роботи.
Приміщення лабораторії - це приміщення з однобічним природним
освітленням, північно-східною орієнтацією віконних отворів. Природне
освітлення забезпечується крізь вікна. Розміри чотирьох вікон приміщення
однакові і становлять 1,31,4 м. Робочі столи розташовані таким чином, що
Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
73
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

вікна знаходяться збоку від працюючого. Вікна обладнані
світлорозсіююючими шторками. При цьому у полі зору працюючого
забезпечується оптимальне співвідношення яскравості робочих та
навколишніх поверхонь та обмежене відбивання світла від екрану та
функціональної клавіатури.
Згідно з ДБН В.2.5-28-2018 нормування природного освітлення
проводиться за допомогою коефіцієнта природного освітлення (КПО), розряд
зорової праці – II в, найменший об’єкт розрізнення – 0,25 мм, що відповідає
високому ступеню точності зорової праці. Контрастність найменшого об’єкту
розрізнення та фонів: між текстом на моніторі та фоном, між текстом на
аркуші паперу та аркушем, букв на клавіатурі. Фактичне значення КПО
становить 25-27 %, що відповідає вимогам ДБН В.2.5-28-2018.
Для темного часу доби передбачене штучне освітлення. При штучному
освітленні нормується величина освітленості в люксах (Лк), яка вибирається в
залежності від характеристик зорової праці з урахуванням найменшого
розміру об'єкта розрізнення, фону, контрасту об'єкта розрізнення з фоном.
Лабораторія обладнана трьома світильниками ЛСП 02В, кожний з яких
має дві люмінесцентні лампи. Фактичний рівень штучного освітлення
становить 230-240 лк. Отже рівень штучного освітлення на робочому місці не
є достатнім для виконання зорової праці ІІ розряду, відповідно ДБН В.2.5-28-
2018. Тому система загального штучного освітлення потребує модернізації.
Особливістю роботи співробітника лабораторії з монітором ПК є
підвищене зорове напруження, що пов'язане із спостереженням за
інформацією на екрані, а також з іншими негативними факторами.
Зокрема працівник втомлюється від постійного ефекту миготіння,
нестійкості та нечіткості зображення, необхідності частої переадаптації очей
до рівня освітлення екрану дисплея та загального освітлення приміщення.
Негативно впливає потреба пристосування до різновіддалених об’єктів.
Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
74
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

Електропроводка живлячої мережі напругою 220 В в даному приміщенні
розташована під шаром штукатурки. Приміщення відноситься до 3 типу:
приміщення без підвищеної небезпеки ураження людини електричним
струмом (відсутні чинники підвищеної та особливої небезпеки, такі як:
струмопровідна підлога, струмопровідний пил, агресивне середовище що
пошкоджує ізоляцію і т.п.). Системний блок ПК має металевий корпус, тому
згідно ДСТУ Б В.2.5-82:2006 в лабораторії повинна бути передбачена
магістраль захисного занулення.
Інструктаж з техніки електробезпеки, що проводиться з працівниками
лабораторії, складений враховуючи ДНАОП 0.00-1.32-01, ДСТУ Б В.2.5-
82:2006 та ПУЕ-17.
Проте, найбільш досконалі пристрої і нові технічні заходи з техніки
безпеки не досягають своєї мети, якщо співробітник не розуміє їх
призначення. Тільки свідоме ставлення до заходів, направлених на застереження
небезпеки при виконанні дослідних робіт, повне знання виконуваних операцій,
призначення приладів, пристроїв, обладнання, матеріалів, правильних способів
користування ними створить умови для безпечного виконання роботи. Тому
під час роботи з електрообладнанням працівник зобов'язаний виконувати ряд
правил, а саме:
- при раптовому припиненні подачі електроструму потрібно негайно
вимкнути електрообладнання;
- категорично забороняється ремонтувати електрообладнання, вмикати
та вимикати його, якщо це не передбачено в ході роботи;
- категорично забороняється проводити будь-які перемикання на
головному розподільному щиті;
- не знімати запобіжні кожухи;
- у випадку виявлення неполагодженого електрообладнання,
вимірювальних приладів і дротів, терміново вимкнути напругу;
Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
75
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

- у випадку враження електричним струмом слід терміново
звільнити потерпілого від дії струму і прийняти міри по наданню першої
допомоги, при необхідності викликати лікаря.
Лабораторія відноситься до приміщень з категорією
вибухопожежонебезпеки типу В, згідно з ДСТУ Б В.1.1-36:2016 (горючі та
важкогорючі рідини, тверді горючі та важкогорючі речовини, а також
речовини, здатні горіти тільки при взаємодії з водою, киснем повітря або один
з одним.). В даному приміщенні забезпечуються необхідні заходи щодо
протидії виникнення пожежонебезпечних ситуацій згідно з НАПБ А.01.001-
2014 «Правила пожежної безпеки в Україні». Інструкції на випадок пожежі
складенні відповідно до «Типових правил пожежної безпеки для промислових
підприємств». План евакуації розміщений на стіні з вільним доступом до неї.
Для попередження пожеж в ній використовується електрична пожежна
сигналізація променевого типу та димові датчики типу (ИП-212-46) у
кількості 2 шт відповідно ДБН В.2.5.56-2014.
Приміщення обладнане порошковим вогнегасником ВП-5У, який
закріплений у підставці на стіні поряд з дверима, відповідно Правил
експлуатації та належності вогнегасників.
З усіма працівниками перед допуском до роботи проводять вступний та
первинний інструктажі згідно типового положення про навчання з питань
охорони праці (ДНАОП 0.00-4.12-05). Допуск до роботи відбувається після
проведення перевірки знань із вступного та первинного інструктажів.
Перевірка здійснюється згідно затвердженого переліку запитань.
Вступний інструктаж з питань охорони праці проводиться з усіма
працівниками, які щойно прийняті на роботу (постійну або тимчасову)
незалежно від їх освіти, стажу роботи за цією професією або посади.
Первинний інструктаж проводиться з працівниками та студентами на
робочому місці до початку роботи. Запис про проведення вступного
інструктажу робиться у спеціальному журналі.
Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
76
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

Повторний інструктаж проводиться на робочому місці з усіма
працівниками та студентами: на роботах з підвищеною небезпекою - 1 раз у
квартал, на інших роботах - 1 раз на півріччя.
В результаті проведеного аналізу можливо зробити висновок про те, що
найбільш важливим чинником, що впливає на безпеку праці дослідника є
недостатність штучного освітлення на робочому місці. Тому необхідно
модернізувати систему загального штучного освітлення в приміщенні
лабораторії.
7.1.2 Модернізація системи загального штучного освітлення
Штучне освітлення передбачається у всіх виробничих та побутових
приміщеннях, де недостатньо природного світла, а також для освітлення
приміщень у темний період доби. При організації штучного освітлення
необхідно забезпечити сприятливі гігієнічні умови для зорової роботи і
одночасно враховувати економічні показники.
Освітленість робочих поверхонь у виробничих приміщеннях регламен-
тується ДБН В.2.5-28-2018 і визначається, в основному, характеристикою
зорової роботи. Норми носять міжгалузевий характер. На їх основі, як
правило, розробляють норми для окремих галузей промисловості.
В ДБН В.2.5-28-2018 вісім розрядів зорової роботи, із яких перші шість
характеризуються розмірами об'єкта розрізнення. Для І – V розрядів, які окрім
того мають ще й по чотири підрозряди (а, б, в, г), нормовані значення залежать
не тільки від найменшого розміру об'єкта розпізнавання, але і від контрасту
об'єкта з фоном та характеристики фону. Найбільша нормована освітленість
складає 5000 лк (розряд І а), а найменша – 20 лк (розряд VІІІ г).
При проектуванні системи штучного освітлення необхідно вирішити
наступне: вибрати систему освітлення, тип джерела світла, тип світильників,
визначити розташування світлових приладів, виконати розрахунки штучного
освітлення та визначити потужності світильників та ламп.
Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
77
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

Для всіх виробничих приміщень проектують систему загального чи
комбінованого освітлення. При виконанні робіт І-IV розрядів рекомендується
використовувати, як правило, комбіновану систему освітлення, оскільки
досягнення необхідної освітленості при загальній системі освітлення вимагає
великих витрат електричної енергії і є недоцільним. З цієї ж точки зору слід
надавати перевагу локалізованому освітленню, в тому числі й в системі
комбінованого, дотримуючись при цьому допустимих норм нерівномірності
освітлення (ДБН В.2.5-28-2018). Освітленість робочої поверхні, створювана
світильниками загального освітлення в системі комбінованого, повинна
складати не менше 10 відсотків нормованої для комбінованого освітлення,
однак у всіх випадках не менше 150 лк при газорозрядних лампах і 50 лк – при
лампах розжарювання.
З гігієнічної точки зору система загального освітлення більш досконала,
оскільки дає можливість більш рівномірно розподілити світлову енергію.
Вибираючи джерела світла, слід надавати перевагу світлодіодним
світильникам. Світлодіодні світильники різної форми широко
використовуються в створенні освітлювальних систем офісних та
адміністративних будівель. Вони успішно замінили собою традиційні
лампочки та енергозберігаючі лампи. Істотне розширення області
застосування LED світильників стало можливим відносно недавно – після
появи потужних світлодіодів. Прилад освітлення на таких елементах з
багатьох технічних і експлуатаційних параметрів перевершив традиційні
джерела освітлення (лампи розжарювання, люмінесцентні лампи, галогенні
лампи тощо).
Порівняно з лампами розжарювання вбудовані світлодіодні лампочки
мають тривалий термін служби. За номінальним параметром він становить
близько 50 тисяч годин. Від ламп розжарювання світлодіодний світильник
стельового виду відрізняє також направлене випромінювання. Порівняно з
Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
78
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

люмінесцентними лампами світлодіоди повністю безпечні, не вимагають
складної утилізації, оскільки у них відсутня ртуть.
Після включення світлодіодного стельового світильника, максимальна
потужність світлового потоку буде досягнуто буквально за частку секунди.
Світлодіодні лампи відрізняються великою різноманітністю колірного
відтінку освітлення починаючи від теплого, характерного для ламп
розжарювання, і закінчуючи білим холодним.
Розрахунок системи загального штучного освітлення виконується за
методом коефіцієнта використання світлового потоку:
Звисання світильника зі стелі hс становить 0,3 м, висота робочої поверхні
hр становить 0,8 м. Висота підвішування світильників над підлогою hп
становить 2,40 м. Висота підвішування світильників над робочою поверхнею h
становить 1,6 м.
Основною задачею розрахунку штучного освітлення є визначення
необхідної кількості світильників N для забезпечення нормативного рівня
штучного освітлення за формулою:
Eн K з  S  z
N  , (7.1) де
Fл n 
Ен – нормований рівень загального штучного освітлення, лк
(ДБН В.2.5-28-2018).
n – кількість ламп у світильнику.
Fл – світловий потік лампи, лм.
Кз – коефіцієнт запасу, який враховує зниження освітлення в процесі
експлуатації, Кз = 1,5;
S – площа приміщення, яка освітлюється, S = 8 · 4,5 = 36 м2;
z – коефіцієнт нерівномірності освітлення, приймаємо рівним 1,15;
η – коефіцієнт використання світлового поток.
Для визначення коефіцієнту використання світлового потоку
знаходиться індекс приміщення і. Індекс приміщення знаходимо за формулою:
Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
79
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

А  В
i      ,
Н  0,8  А  В
(7.2)

де А, В і Н– відповідно довжина, ширина та висота приміщення. Тоді:
8  4
i   1,2
3  0,8  8  4
Для використання в складі системи загального штучного освітлення
обираємо стельовий світлодіодний світильник ССВ 23-2400-А40 з
наступними технічними характеристиками:
- споживана потужність в номінальному режимі - 23 Вт;
- напруга живлячої мережі – 176-264 В;
- коефіцієнт потужності - не менше 0,96;
- струм споживання - не більше 0,11 А;
- робочий струм світло діодів – 115 мА;
- клас захисту від ураження електричним струмом – 1;
- виробник світлодіодів – Nichia;
- кількість світлодіодів – 24 шт;
- світловий потік світильника – 2645 лм;
- колірна температура - 3500-6500 К;
- індекс кольоропередачі - Ra > 80;
- тип кривої сили світла – Д;
- температура експлуатації - від 0 до +40 °С;
- вид кліматичного виконання - УХЛ4;
- ступінь захисту - ІP20;
- габаритні розміри - 595×595×40
- маса світильника - 3,5 кг;
- ресурс роботи світильника - 50 000 годин.
Знаходимо кількість світильників за формулою 7.1:
Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
80
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

300 36 1,5 1,15
N   9,78
2645 10,72

Для рівномірного розподілення світла на робочих місцях в приміщенні
лабораторії на стелі приміщення необхідно розташувати десять світильників.

Рисунок 7.1 - Зовнішній вигляд світильника ССВ 23-2400-А40

Світлодіодний світильник ССВ 23-2400-А40 розрахований на освітлення
офісних, житлових, адміністративних і суспільно-побутових приміщень. Може
працювати в температурному діапазоні від 0°С до +40°С.
Лінійка світильників представлена різногабаритними моделями
(595×595×40/50, 595х298х40, 595х1198х40, 1181/1200х210х40 мм) потужністю
від 15 до 50 Вт. Передбачено виконання для стелі типу «Армстронг» або
«Грілліато» і в універсальному корпусі (одночасно вбудований або накладний
монтаж).
Високотехнологічні японські світлодіоди Nichia забезпечують рівень
освітленості, необхідний для продуктивної роботи працівників. Діапазон
колірної температури від 3500 до 6500К дозволяє вибрати необхідний режим
освітлення: теплий, нейтральний або холодний.
Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
81
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

7.2 Економічне обґрунтування розробки приладу

7.2.1 Потенційний замовник
В даний час технології збору даних знайшли найширше вживання: від
науково-дослідних застосувань до різних завдань випробувань і автоматизації
в промисловості.
Багато пристроїв збору даних встановлюються безпосередньо в
комп'ютер і передають дані безпосередньо в його пам'ять. У ряді завдань
використовуються видалені пристрої збору даних, які підключаються до ПК
через мережу Ethernet або через послідовний і паралельний порт.
Потенційним замовником даного приладу являються фірми, які
використовують інформаційні технології.
7.2.2. Огляд ринку
Ринок контрольно-вимірювальних приладів дуже сегментований. У
різних регіонах попитом користуються різні технології і обладнання.
Важливою тенденцією на ринку контрольно-вимірювальної техніки є перехід
до універсальних засобів контролю. Виробники пропонують не один прилад з
певними функціями, а універсальні прилади із сумісними блоками, які
дозволяють значно розширити його функційність.
Вітчизняний ринок контрольно-вимірювальних приладів представлений
широкою гамою виробів вітчизняного та закордонного виробництва. Так з
українських підприємств, які виготовляють вимірювальні прилади для
енергетичної та металургійної галузі, можна виокремити таких виробників -
ТзОВ “Ампер” (м. Харків), “Веда-НОВА” (м. Київ), ПНВП “Промприлад”
(Житомир), “Аплісенс” (Тернопіль), а також НВФ “Харків-прилад”, одним з
основних напрямів діяльності якого є розробка, впровадження і виробництво
засобів безконтактного вимірювання температури (пірометрів), продаж,
сервісне обслуговування стаціонарних, переносних пірометрів та тепловізорів.
Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
82
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

Широкий спектр продукції для промислової автоматизації, локальних та
розподілених систем збору та обробки даних пропонує підприємство
“МІКРОЛ” (м. Івано-Франківськ). Продукція підприємства охоплює
мікропроцесорні багатофункційні програмовані контролери, універсальні
регулятори, індикатори технологічних величин, таймери, лічильники тощо.
Прилади мають широке застосування в автоматизованих системах керування
технологічними процесами в енергетиці, металургії, хімічній, харчовій та
інших галузях промисловості.
Основним напрямом діяльності фірми “ПЕРГАМ-Україна” (м. Київ) є
постачання промислового діагностичного обладнання, пристроїв та систем
контролю технологічних процесів і діагностичне обстеження. Обладнання, що
пропонує підприємство, широко використовується для технічної діагностики
та обстеження енергетичного обладнання, до продукції належить: теплові
зори, пірометри, дефектоскопи, ендоскопи тощо.
Завдяки великому різноманіттю засобів вимірювання існує доволі
широкий набір їх класифікаційних ознак. За функційним призначенням усі
засоби вимірювання поділяються на:
- вимірювальні прилади (засоби вимірювання, призначені для
вироблення сигналу інформації (сигналу, що містить кількісну інформацію
про вимірювану фізичну величину) у формі, що доступна для безпосереднього
сприйняття спостерігачем);
- вимірювальні перетворювачі (засоби вимірювання, призначені для
вироблення сигналу інформації у формі, що зручна для передання, обробки та
зберігання, але не забезпечує безпосереднє сприйняття користувачем.
Найбільш чисельною групою засобів вимірювання є вимірювальні прилади і
перетворювачі, які називають вимірювальними пристроями);
- вимірювальна система (сукупність засобів вимірювання, з’єднаних між
собою каналом спільного користування для вироблення сигналів вимірюваної
інформації у формі, що зручна для автоматичної обробки). Створення
Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
83
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

інформаційно-вимірювальних систем пов’язано з новим етапом розвитку
вимірювальної техніки, а саме з побудовою вимірювальних систем на базі
радіовимірювальних приладів загального застосування;
- вимірювальні установки – сукупність функційно об’єднаних засобів
вимірювання, призначених для вироблення сигналів вимірюваної інформації,
зручної для безпосереднього сприйняття.
За методом вимірювання вимірювальні пристрої бувають прямої дії, що
реалізують метод безпосередньої оцінки¸ і пристрої, що використовують
метод порівняння. Найпростішим є метод безпосередньої оцінки, у якому
значення вимірюваної величини визначають безпосередньо по відліковому
пристрою вимірюваного приладу. Найбільш точним є метод порівняння
вимірювальної величини з однорідною незалежною відомою величиною.
Метод порівняння може бути нульовим, диференційним, методом
заміщення, методом збігання. При нульовому методі (методі компенсації)
результативний ефект дії обох величин на вимірювальний прилад доводять до
нуля. При диференційному методі на вимірювальний прилад діє різниця
вимірюваної та відомої величини.
При методі заміщення вимірювану величину заміщують (замінюють)
однорідною з нею величиною відомого розміру, який дорівнює розміру
заміщуваної величини, що визначається із збереження режиму у
вимірюваному колі. При методі збігання рівність значень вимірюваної і
відомої величин фіксуються за збігом позначок шкал, сигналів або іншими
ознаками.
За точністю вимірювань вимірювальні засоби поділяються на еталони,
зразкові і робочі засоби вимірювання. Еталон одиниці – це засіб вимірювання,
що забезпечує відтворення і (або) зберігання одиниці фізичної величини з
метою передачі її розміру зразковим та робочим засобам вимірювання.
Зразковий засіб вимірювання – міра або вимірювальний пристрій, що слугує
для перевірки за ним інших засобів вимірювань та затверджений в якості
Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
84
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

зразкового. Робочий засіб вимірювань – засіб, що застосовується для
вимірювань, не пов’язаних з передачею розміру одиниці.
За способом обробки сигналу інформації прилади поділяються на
аналогові та цифрові. В аналогових приладах покази є неперервною функцією
розміру вимірюваної величини, тобто можуть, як і вимірювана величина,
приймати велику кількість значень. У цифрових приладах неперервна
вимірювана величина дискретизується за часом, кодується у виглядів
цифрового коду, відображається на цифровому відліковому пристрої. В
результаті покази цифрового приладу можуть приймати лише кінцеве число
значень. Цифрові засоби вимірювань забезпечують, переважно, велику
точність та швидкодію.
Однак, не завжди цифровий прилад кращий за аналоговий. При великій
кількості одночасно вимірюваних величин (контроль складного об’єкту) або
при динамічній зміні вхідної величини покази аналогових приладів
сприймаються легше, забезпечуючи оперативність аналізу контрольованого
процесу. Тому для підвищення інформативності відлікові пристрої сучасних
цифрових приладів можуть доповнюватись, так званими, лінійними шкалами –
певним чином розташованими сегментами на цифровому індикаторі.
За способом відображення результату вимірювання аналогові і цифрові
прилади прийнято поділяються на показуючі, що допускають тільки відлік
показів, і реєстраційні, у яких передбачена можливість автоматичної і (або)
ручної реєстрації показів. За способом застосування і за конструкцією
вимірювальні прилади поділяються на щитові, переносні (портативні) і
стаціонарні.
Залежно від призначення і застосування, вимірювальні прилади повинні
задовольняти певним вимогам, до них належать:
- діапазон вимірювання має охоплювати практично усі необхідні
значення вимірюваної величини;
Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
85
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

- прилади, що призначені для вимірювання режиму електричних кіл і
параметрів, не повинні суттєво впливати на роботу досліджуваних пристроїв.
Для цього використовується послідовна або паралельна схема підключення,
або режим узгодженого навантаження. Прилад повинен надійно працювати
при заданих умовах експлуатації, що досягається застосуванням сучасної
елементної бази і високотехнологічного монтажу. Використання провідної
SMT-технології значно підвищує коефіцієнт надійності сучасного
вимірювального обладнання;
- прилад повинен задовольняти вимогам техніки безпеки при
вимірюваннях.
Якщо засіб вимірювання використовується у сфері діяльності
метрологічного контролю, то він в обов’язковому порядку повинен мати
сертифікат про затвердження типу засобів вимірювання Держстандартом.
Внесення засобів вимірювання у держстандарт потребує значних фінансових і
часових витрат, при цьому орган сертифікації підтверджує заявлені
виробником метрологічні характеристики і перевіряє їх відповідність
стандартам. У зв’язку з цим далеко не всі постачальники імпортного
обладнання забезпечують сертифікацію засобів вимірювання.
Суспільно-економічні зміни, що відбуваються в народному господарстві
України, позначаються на всіх галузях народного господарства. Саме тому
потреба в розроблюваному приладу зростатиме кожного року.
Прогноз ринкової потреби приладу.
P П = 1000 штук.
Виходячи з ринкової потреби, розрахуємо середньорічний випуск
приладів;
Р
В  П , шт/рік (7.3)
Т П
де, P П - ринкова потреба, шт.;
T П - період насичення ринкової потреби,
Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
86
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

T = 2 роки.
1000
В   500 , шт/рік
2
Таблиця 7.1 - Дані про сферу застосування та умови виробництва приладу
Показники Позначення Дані
1. Прогноз потреби виробництва у вимірах, млн. вимірів Ов 50
на рік
2. Прогнозний період насичення ринкової потреби у Тн 5
приладах, років
3. Передвиробничі витрати (капітального характеру),тис.
грошових одиниць
- конструкторські розробки Кк.р. 6
- технологічне проектування Кт.п. 4
- витрати невиробничого характеру (реклама,тощо) Кн.х. 8

Таблиця 7.2 - Економічні нормативи діяльності підприємства на рік
початку виробництва нового приладу
Показники Позначення

1. Фонд оплати праці виробничого персоналу, т.г.од.
- тарифний фонд Фт.р 386
- доплати за відпрацьований час Фдп 52

Таблиця 7.3 - Норми витрат матеріалів
Матеріали Одиниця Дані
1. Полістирол кг 0,532
2. Стеклотекстоліт кг 0,15
3. Припій кг 0,57
4. Капрон кг 0,125
5. Лаки і фарби кг 0,15
6. Дріт м 1
7. Кабель м 1,5
8. Розчини кг 2
9. Кислоти кг 3
10. Луги кг 1

Таблиця 7.4 - Застосування покупних виробів
Назва виробів Одиниця Дані

1. Конденсатори шт. 16
2. Резистори шт. 29
3. Діоди шт. 8
4. Світлодіоди шт. 13
5. Мікросхеми шт. 5
Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
87
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

6. Роз’єм клавіатури шт. 1
7. Роз’єм USB-1 шт. 1
8. Роз’єм RS-232 шт. 1

9. Штирьові з‘єднання шт. 100

Таблиця 7.5 - Дані про трудомісткість робіт

Види робіт Середній розряд Норми трудомісткості,
нормогодин
1. Розкрійні 2 5
2. Штампувальні 4 1
3. Ливарні 3 2
4. Термічні 4 9
5. Слюсарні 3 12
6. Монтажні 4 10
7. Складальні 4 18
8. Регулювальні 5 11
9. Випробовувальні 4 70

Таблиця 7.6 - Дані про спеціальне оснащення
Вид оснащення Кількість одиниць /Чо/
1. Литтєві форми 3
2. Пристосування для механічної обробки 6
3. Штампи 7
4. Монтажне оснащення 6

Таблиця 7.7 - Нормативи трудових і матеріальних витрат на одиницю
оснащення
Вид оснащення Трудомісткість Витрати Трудомісткість
проектування, матеріалів, г.од. виготовлення,
нормогодин нормогодин
1. Литтєві форми 16 30 12
2. Штампи 20 40 10
3. Пристосування для 12 20 8
механічної обробки
4.Монтажне оснащення 4 10 2

7.2.3 Розрахунки прямих матеріальних витрат
До прямих матеріальних витрат у собівартості продукції та послуг
належать витрати на матеріальні та енергетичні ресурси , які безпосередньо
використовуються при виготовленні саме цієї продукції (послуг) і для яких
Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
88
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

можливе обгрунтування норм витрат цих ресурсів на одиницю продукції. Це
сировина та основні матеріали, з яких виробляється продукція, покупні
вироби, паливо та енергія, що використовуються в процесах виготовлення
продукції.

Таблиця 7.8-Розрахунок прямих матеріальних витрат
Найменування Од. вим. Ціна одиниці Норма витрат, Витрати
матеріалу г.од. одиниць Г.од./виріб
І. Матеріали основні (Мо) 38,51
1. Полістирол Кг 10,98 0,532 5,84
2. Стеклотекстоліт Кг 10,75 0,15 1,61
3. Припій Кг 14,5 0,57 8,27
4. Капрон Кг 6 0,125 0,75
5. Лаки і фарби кг 19.6 0,15 0,94
6. Дріт м 8.5 1 8.5
7. Кабель м 8,5 1,5 12,6
ІІ. Матеріали допоміжні технологічні 9.84
(Мд.т.) Кг 1.12 2 2.24
1. Розчини Кг 1.7 3 5.1
2. Кислоти Кг 2.5 1 2.5
3. Луги
ІІІ. Покупні вироби (Пв.) 141.5
1. Конденсатори Шт 2.5 16 40
2. Резистори Шт 1.0 29 30
3. Діоди Шт 0.3 8 4.5
4. Світлодіоди Шт 1 13 13
5. Мікросхеми Шт 1.3 5 6.5
6. Роз’єм клавіатури Шт 3 1 3
7. Роз’єм USB-1 Шт 9.5 1 9.5
8.Роз’єм RS-232 Шт 15 1 15
9. Штирьові з‘єднання Шт 0.2 100 20,0
ІV. Енергія технологічна (паливо) 0.6 0,2
(Ет)
V. Відходи (Вп) 2,42
Разом матеріальних витрат 187,63
Розрахунок прямих витрат на енергію технологічну - витрати на
випробування готового приладу під навантанженням:
Ет = Пс · (Трег+Твип) · Цел / 1000 , г.од. (7.4)
де Пс - потужність споживання приладу , Вт ;
Трег і Твип - норми часу відповідно на регулювання та випробу
вання приладу, нормогодин ;
Цел - ціна 1 кВт. год.
Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
89
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

Пс = 8 Вт, Трег = 6, Твип = 35, Цел = 0,6 грн./квт.год
Ет = 8 * (35 + 6) * 0,6 / 1000 = 0,2 грн.
У собівартість продукції прямі матеріальні витрати включаються з
урахуванням вартості відходів, що повертаються - утилізуються або
використовуються на інші потреби. При виконанні даної роботи вартість таких
відходів (Вп) береться укрупнено в розмірі 2-5% від суми витрат на М. При
розрахунках собівартості продукції величина Вп віднімається від загальної
суми витрат.
Вп = (Мо+Мдт)·5%; (7.5)
Вп = (38,51+9,84)∙5% = 2,42 грн.
7.2.4 Розрахунки прямих витрат на оплату праці
Для розрахунку прямих витрат на оплату праці розраховуємо
трудомісткість і тарифну оплату робіт по виготовленню приладу
Таблиця 7.9 - Розрахунок трудомісткості і тарифної оплати робіт по
виготовленню приладу
Середній Годинна Планова трудо Оплата за
Види робіт розряд тарифна став- місткість, тарифом,
ка, г.од нормогодин г.од./виріб
1. Розкрійні 2 1 5 5
2. Штампувальні 4 1,52 1 1,52
3. Ливарні 3 1,2 2 2,4
4. Термічні 4 1,52 9 13,68
5. Слюсарні 3 1,2 12 14,4
6. Монтажні 4 1,52 10 15,2
7. Складальні 4 1,52 18 27,36
8. Регулювальні 5 2,05 11 22,55
9. Випробовувальні 4 1,52 70 106,4
Разом по виробу 138 208,5

Величини годинних тарифних ставок (Тт.с.) для оплати робіт різних
тарифних розрядів беруться за даними підприємства на якому проводився
аналіз.
Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
90
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

Витрати з основної заробітної плати робітникам за виготовлення
приладу:
Зо = Отар· (1+Ндп/100) г.од./виріб , (7.6)
де
Ндп - норматив доплат за відпрацьований час, %
Зо = 208,5 * (1 + 13,5 / 100) = 28,15 грн.
Для цеху-виробника приладу цей норматив на плановий рік складає:
Ндп = (Фдп : Фтр) * 100%, (7.7)
де
Фдп та Фтр - планові річні фонди оплати виробничого персоналу цеху
відповідно тарифний і доплат за відпрацьований час, тис. гр. од. Ндп = 13,5%
Додаткова заробітна плата робітникам за виготовлення приладу складає
:
Зд = Зо · Ндз /100 г.од./виріб, (7.8)
де
Ндз - норматив додаткової заробітної плати, %
Зд = 236,35 * 10.4 / 100 = 24,6 грн
Його величина на плановий рік складає:
Ндз = (Фдз : (Фтр + Фдп)) * 100%, (7.9)
де Фдз - річний фонд доплат за невідпрацьований час виробничого
персоналу цеху, тис. гр. од.
Фдз = 36000
Ндз = 36000 / 346000 * 100% = 10.4%
Обов’язкові нарахування на оплату праці виробничого персоналу для
формування державних фондів соціальних заходів у собівартості приладу
складуть :
Вс.з = (Зо+Зд)·Нс.з г.од./виріб, (7.10)
де
Нсз - державний норматив відрахувань на соціальні заходи, %.
Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
91
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

Нсз = 0.375%
Вс.з = (236,5 + 24,6) * 0.375 = 97,91 г.од./виріб.
7.2.5 Розрахунки інших прямих витрат
До інших прямих витрат собівартості продукції відносять витрати, що
прямо пов’язані з виробництвом конкретного виду продукції і не стосуються
процесів виробництва інших видів продукції, а також не ввійшли до складу
прямих матеріальних витрат і витрат на оплату праці.
У даній ситуації до інших прямих витрат відносимо витрати, пов’язані з
підготовкою процесів виробництва нового приладу. Загальна величина всіх
витрат була визначена при виконанні розділу ІІІ - підсумок розробки
кошторису витрат на підготовку виробництва нового приладу (величина Кп.в ,
т.г.од.).
На собівартість одиниці продукції вони переносяться прямим методом -
пропорційно обсягу продукції :
Вп.в. = Кп.в. / (Вр · Там) г.од./од. (7.11)
де
Вр - річний випуск продукції, одиниць
Там - термін погашення (амортизації) витрат, років
При незначних сумах Кп.в. вони погашаються протягом одного року
випуску продукції, а при значних - за більш довгостроковий період, але не
більше терміну виробництва продукції.
Там = 2 роки
Вп.в. = 141,5 : (500 * 2) = 0,1415
7.2.6 Розрахунки непрямих витрат
На підприємстві серед непрямих витрат виділяють :
- витрати на утримання та експлуатацію машин і обладнання - Воб;
- загальноцехові витрати - Вц;
- загальновиробничі (заводські) витрати - Взв;
- позавиробничі витрати - Вп.в.
Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
92
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

Витрати на УЕМО в собівартості приладу визначаємо через норматив
переносу цих витрат на основну оплату праці виробничого персоналу або
пропорційно трудомісткості його виготовлення. Як і перший так і другий
варіанти планового нормативу були визначені в розділі ІV. При використанні
першого варіанта (норматив Н1
об ):

Воб = Зо · Ноб /100 г.од / од. (7.12)
Ноб = 156,9%
Зо = 236,5 грн
Воб = 236,5 * 156,9 / 100 = 371,07 г.од / од.
При використанні другого варіанта нормативу (норматив Н2
об) витрати
на УЕМО складатимуть :

Воб = Твир · Ноб / 100 г.од / од. (7.13)
де
Твир - загальна планова трудомісткість виготовлення приладу,
нормогодин (визначена в розділі VII).
Воб = 371,07 * 156.9 / 100 = 582,2 г.од / од.
Загальноцехові непрямі витрати в собівартості приладу визначаємо
через норматив їх переносу пропорційно величині Зо . Планова величина цього
нормативу була обгрунтована у розділі V. (норматив Нц). Величина
загальноцехових витрат у собівартості приладу складає :

Вц = Зо · Нц /100 г.од / од. (7.14)
Нц = 64%
Вц = 236,5 * 64% / 100 = 151,36 г.од / од.
Загальновиробничі витрати в собівартості продукції найчастіше
визначаються через норматив їх переносу, а також пропорційно прямим
Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
93
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

витратам на оплату праці виробничого персоналу або пропорційно цеховій
собівартості продукції. В першому випадку :

Взв = Сц · Н'з.в /100 г.од / од. (7.15)
де
Нз.в = Вз.в.р /(Фт.р + Фдп) · 100 % = 43
у другому випадку :
Взв = 236,5 * 43 / 100 = 101,7 г.од / од.
Згідно з даними видно, що на підприємстві, де виготовляють прилад
застосовується метод переносу на собівартість продукції загальновиробничих
витрат пропорційно цеховій собівартості окремих видів продукції .

Сц = Мо + Мд.т.+Пв+Ет – Вп +Зо+Зд+Вс. з+Вп. в+Воб+Вц г.од (7.16)
Сц = 38,51 + 9,84 + 141,5 + 0,2 – 2,42 + 236,5 + 24,6 + 97,91+ 0,1415 +
582,2 +151,36 = 1282,52г.од
Тоді:
Взв = 1280,34* 43 / 100 = 550,55г.од / од.
Позавиробничці витрати в собівартості окремих видів продукції
визначаємо пропорційно її виробничій собівартості, що складає

Св = Сц+Вз.в г.од./ од. (7.17)
Св = 1280,34+ 550,55 = 1831г.од./ од.
Норматив переносу позавиробничих витрат наведений у таблиці 3 -
величина Нп.в, %. Позавиробничі витрати в собівартості приладу складають

Вп.в = Св · Нп.в /100 г.од./ од. (7.18)
Нпв = 8%
Вп.в = 1831* 8 / 100 = 146,48 г.од./ од.
З урахуванням цих витрат визначаємо повну собівартість приладу:
Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
94
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

Сп=Св + Вп.в г.од. / од. (7.19)
Сп = 1831+ 146,48 = 1977,48г.од./ од.

7.2.7 Розробка планової калькуляції собівартості приладу
Калькуляція собівартості є стандартним економічним документом, що
офіційно визначає величину і склад собівартості того чи іншого виду
продукції (послуги, замовлення).
Таблиця 7.10-Калькуляція собівартості виготовлення виробу
Статті витрат Позначення Сума, г.од. Питома вага, %
I. Прямі матеріальні витрати
1. Сировина і основні матеріали Мо 38,51 1,4
2. Матеріали допоміжні технологіч-ні Мд.т 9,84 0,36
3. Покупні вироби Пв 141,5 5,15
4. Енергія, паливо технологічні Ет 0,2 0,007
5. Відходи (вираховуються) Вп 2,42 0,08
ІІ. Прямі витрати на оплату праці
6. Основна заробітна плата
виробничого персоналу Зо 236,5 8,6
7. Додаткова заробітна плата
виробничого персоналу Зд 24,6 0,9
8. Нарахування на оплату праці Вс.з 97,91 3,56
ІІІ. Інші прямі витрати
9. Витрати на підготовку
виробництва виробу Вп.в 1367,1 49,73
ІV. Непрямі витрати
10. Утримання та експлуатація
машин і обладнання Воб 582,2 21,18
11. Цехові витрати Вц 151,36 5,5
Разом цехова собівартість Сц 2647,3 -
12.Загальновиробничі витрати Вз.в 101,7 3,7
Разом виробнича собівартість Св 2749 -
13. Позавиробничі витрати Вп.в 0,1415 0,005
Разом повна собівартість Сп 2749,15 100

Т товару та забезпечення підприємницького інтересу. Виходячи з
середнього рівня рентабельності у сфері приладобування (Рс,%),визначаємо
рівень прибутку
Пн = Сп ·Рс / г.од. / од. (7.20)
Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
95
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

Рс = 0.25%
Пн = 2749,15 * 0.25 = 687,3г.од./ од.
Нижня межа проектної ціни модернізованого придаду складає:
Цнж = Сп + Пн г.од. / од. (7.21)
Цнж = 2749,15 + 687,3 = 3436,45 г.од. / од.
Верхня межа проектної ціни товару визначається з умов дотримання
інтересів споживачів товару. Ціна на товар повинна бути не вище, ніж ціна
товарів-конкурентів або товару-попередника з урахуванням зміни його
споживчих властивостей — продуктивності, строку служби, експлуатаційних
витрат і т.ін. Ця умова може бути вирішена таким способом :

Цвр = Цкон +/- Деф , г.од. / од. , (7.22)
де
Цкон — ціна конкуруючого зразка товару
Деф - додатковий ефект (+) у сфері використання товару внаслідок
поліпшення споживчих якостей його нового зразка або зниження (-) , якщо на
ринок пропонується товар з гіршими споживчими якостями , ніж зразок-
конкурент.
Цвр = 4466.8 + 1675,84 = 6142,64г.од. / од.
Для визначення величини Деф розробляємо кошторис витрат на
експлуатацію приладів .
Витрати на річну оплату праці оператора складають:

Воп=Гт.с · Фр · (1+Ндп / 100) · (1+Ндз / 100) · (1+Нс.з / 100) , г.од. (7.23)
де
Гт.с - годинна тарифна ставка оператора, г.од. / годину
Фр - річний фонд часу використання приладу
Гб
т.с. = 0.75 г.од. / годину
Фн
т.с. = 3640
Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
96
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

Вб
оп = 0.75 * 3640 * (1 + 10/100) (1+ 10/100) (1+ 37.5/100) =
= 0.75 * 3640 * 1.1 * 1.1* 1.375 = 4542.04 г.од.
Річні витрати на електроенергію для живлення приладу складають:
Вел = Пс / 1000 · Фр · Цел , г. од. (7.24)
де
Пс - потужність споживання приладу , Вт
Цел - ціна 1 кВт. год електроенергії
П н
с = 8 Вт
Цел = 0.6 кВт. Год
Вн
ел = 8/1000 * 0.6 * 3760 = 0.08 * 3760 = 18,05 г. од.
Річні витрати на поточний ремонт, технічне обслуговування та
експлуатаційні матеріали визначаються, виходячи з нормативу цих витрат на
1000 годин роботи приладу.

Вт.о = Кбал · Нт.о · Фр / (100·1000) , г.од. , (7.25)
де
Кбал - балансова вартість приладу у споживача , г.од.
В н
т.о = 5927.9 * 3 * 3760 / (100 * 1000) = 668.67 г.од.

К н
бал = Цнж · Кт г.од. (7.26)
Кт = 1.1 г.од.
К н
бал = 5389 * 1.1 = 5927.9 г.од.
де Кт - коефіцієнт транспортно-заготівельних витрат (1,1)
К б
бал = 4466.8 * 1.1 = 4913,48г.од.
Річні витрати на амортизацію приладу визначаються

Вам = Кбал · Нам / 100 , г.од. (7.27)
де
Нам - річна норма амортизації приладу
Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
97
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

Нам = 15%
В н
ам = 5927,9 * 15/100 = 889.19 г.од.

Таблиця 7.11 - Кошторис річних витрат на експлуатацію приладу
Елементи витрат Позначення Величина, г.од./рік
1. Оплата праці оператора-прибориста (з
урахуваннями) Воп 3753.42
2. Амортизація Вам 889.19
3. Електроенергія Вел 300.8
4. Поточний ремонт, технічне обслугову-вання та
експлуата-ційні матеріали Вт.о 668.67
5. Інші витрати Він 112.24

Разом витрат Век 5724.32

Визначаємо додатковий ефект у сфері використання товару

Деф = Цкон · (Кін · Кд - 1) + Ве, г.од. / од. (7.28)
де
Кін - інтегральний коефіцієнт зростання продуктивності приладу ;
Кд - коефіцієнт зростання строку служби ;
Век - зміна поточних експлуатаційних витрат споживача при
використанні модернізованого варіанту приладу замість його базового зразка
за строк його служби, г.одиниць
Деф = 4466.8 * (1.3416 * 1 - 1) + 743.56 = 1675,84 г.од. / од. продукції
Визначаємо коефіцієнт Кд :

Кд = (1 / Т б
с + Ен) / (1 / Т н
с + Ен) , (7.29)
де
Т б
с і Т н
с - строки служби базового та нового зразків приладу ;
Ен - нормативний коефіцієнт окупності капіталовкладень (0,15)
Т б н
с = Тс = 8 років
Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
98
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

Ен = 0.15
Кд = (1/8 + 0.15)/(1/8 + 0.15) = 1
Визначаємо величину Век :

Век = (В н
ек ) · (1/ Т н
с + Ен) г.од. (7.30)
де
В н
ек - річні експлуатаційні витрати споживача при використанні базового
і модернізованого варіантів приладу
Век = (5724.32) * (1/8 + 0.15) = 1574,188 г.од.
Визначаючи величину проектної ціни приладу, приймаємо
компромісний варіант, коли мають місце рівнозначні ефекти у споживача і
виробника приладу.
Цпр = Цнж+(Цвр-Цнж ) / 2 г.од. (7.31)
Цпр = 3436,45 + (6142,64 - 3436,45) / 2 = 4789,545г.од.
7.2.8 Аналіз ефективності нового приладу
Визначена конкретна величина проектної ціни модернізованого приладу
дозволяє зробити аналіз очікуваного ефекту від переходу на випуск і
використання нового варіанту приладу замість базового зразка як для сфери
виробництва, так і для сфери споживача.
Для підриємства-виробника перехід на випуск нового варіанту приладу
буде ефективним тільки в тому випадку, якщо підприємство від продажу
нових приладів буде мати більший прибуток ніж від продажу базових зразків.
Річний економічний ефект від зростання прибутку виробника :

Еф.в = (Пн) · В
н
р - Ен · Кп.в , г.од., (7.32)
де
Пн - прибуток від реалізації нового приладу, г.одиниць ;
В н
р - річний випуск приладу, одиниць;
Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
99
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

Кп.в - капіталовкладення виробника, пов’язані з модернізацією та
підготовкою виробництва приладу .
Евф = 687,3* 500 – 0.15 * 1367,1 = 482,235г. од.
Очікуваний прибуток від реалізації приладу:

Пн = Цпр - Сп ,г.од. , (7.33)
Пн = 4789,545 – 2749,15= 2040,395г.од.
Для споживача використання приладу буде ефективним у тому випадку,
якщо наведені витрати розрахунку на одиницю кінцевої продукції (роботи,
послуги) будуть зменшуватися. В даному випадку одиниці кінцевої продукції
використання приладу е один вимір.
Витрати споживача на один вимір складають:

Вод = (Кбал · Ен + Век) / Пр.е , г.од. , (7.34)
де Пр.е - річна експлуатаційна ефективність приладу.
В н
од = ( 5927.9 * 0.15 + 743.56 ) / 60160 = 0.027 г.од.
Кбал в цьому випадку розраховується виходячи з проектної ціни
приладу.
Річний економічний ефект споживача від приладу складає :
Еф.с.р = (В б
од - В н н
од ) · Пр.е , г.од. (7.35)
Еф.с.р = 0.027 * 60160 =
1624,32г.од.
Річний економічний ефект від використання річного обсягу випуску
нових приладів у сфері споживання складає :

Еф.с = Еф.с.р · В
н
р , г.од. (7.36)
Еф.с = 1624,32* 500 = 812160г.од.

Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
100
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
101
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

Висновок

В даному дипломному проекті було спроектовано пристрій для збору
діагностичних даних ─ пристрій, який використовується в якості обладнання
за допомогою якого можна робити різні виміри, і не тільки в лабораторних
умовах.
В даній дипломній роботі було розглянуто такі пункти, як обгрунтування
необхідності проектування на основі критичного аналізу існуючих аналогів,
обгрунтування технічного завдання, розробка варіантів структурної схеми,
розробка принципової схеми, розрахунок основних елементів схем об’єкта
проектування, розрахунок статичних та динамічних характеристик, оцінка
точності та надійності, технологічний розділ, економічний розділ, розділ
охорони праці та економічний розділ.
Вся необхідна документація приведена у пояснювальній записці.
Розроблена сруктурна схема на якій показані зв’язки між основними вузлами
приладу. Також наведений проект приміщення, у якому буде складатись
багатоканальний аналого-цифровий пристрій. Описані вжиті заходи щодо
забезпечення нормальних умов праці.
У графічному матеріалі наведені креслення структурної схеми плати,
електричної принципової схеми, складальне креслення друкованої плати,
структурна схема всього блоку, креслення розрахунку прямих матеріальних
затрат, креслення розробленої вентиляційної системи.
Було розроблено прилад, що повністю відповідає технічному завданню.
Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
102
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

Список використаної літератури

1. Основні системні вимоги до інтелектуальних приладів,
методологія їх проектування. Брайко Р.Г., Імамутдінова М.О. Посібник
користувача [Електронний документ]. – URL:
http://www.dasd.com.ua/kzms/2013/2013_st10.pdf
2. Технології інтернту речей. Б.Ю. Жураковський, І.О. Зенів
Навчальний посібник. КПІ [Електронний документ]. – URL:
https://ela.kpi.ua/bitstream/123456789/42078/1/Zhurakovskyi_B_Zeniv_Tehnologi
i_internet_rechey.pdf
3. Голуб І. І., Вимірювання в електроніці: Навчальний посібник.
Київ: Вища школа, 2009
4. Ковальов А. А., Аналогові вимірювальні прилади:
Навчальний посібник. Київ: Центр учбової літератури, 2006
5. Стахів П.Г., Коруд В.І. Основи електроніки з
елементами мікроелектроніки. Магнолія плюс, — Львів: 2006.
6. Колонтаєвський Ю.П., Сосков А.Г. Промислова електроніка
та мікросхемотехніка: теорія і практикум. За ред. А.Г. Соскова. — К.,
Каравела, 2003. — 368 с.
7. Будіщев М.С. Електротехніка, електроніка та мікропроцесорна
техніка. Підручник. — Львів: Афіша, 2001. — 424 с.
8. Румбешта В.О. Технологія складання, регулювання та випробу-
вання приладів: підручник / В.О.Румбешта; НТУУ «КПІ». - Київ: НТУУ «КПІ»,
2014. - 364 с. 22.
9 . Технологія приладобудування: навчальний посібник для студентів
напрямку підготовки 6.051003 «Приладобудування» приладобудівного ф-
ту / Уклад.: Автори: Шевченко В.В., Осадчий О.В., Симута М.О. – К.:
НТУУ «КПІ»,
Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
103
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

2010. – 128 с.
10.Васюра А.С. Елементи та пристрої систем управління і
автоматики: Навчальний посібник. – Вінниця: ВДТУ, 1999. – 157 с.
11. Федун І.В. Основи теорії надійності та контролю якості
виробів електронної техніки. – Вінниця: ВДТУ, 2003. – 71 с.
12. Економіка підприємства: підручник. / І.М.Бойчик. – К.:
Кондор -Видавництво, 2016. – 378 с.
13. Охорона праці в Україні: законодавство та практика" - М.М.
Касьян, В.О. Мірошниченко, О.В. Шумська (2019).
14. "Охорона праці та проектування електронних пристроїв" -
Д.В. Слободянюк, І.А. Слободянюк (2017).

Перелік нормативних документів

ДСТУ загального використання

ДСТУ ГОСТ 2.051:2006 Єдина система конструкторської
документації. Електронні документи. Загальні положення
ДСТУ ГОСТ 2.001:2006 Єдина система конструкторської
документації. Загальні положення
ДСТУ ГОСТ 2.053:2006 Єдина система конструкторської
документації. Електронна структура виробу. Загальні положення
ДСТУ ГОСТ 2.052:2006 Єдина система конструкторської
документації. Електронна модель виробу. Загальні положення

ДСТУ, повязані з оформленням розрахунково-пояснювальної
записки

ДСТУ ГОСТ 2.104:2006 Єдина система конструкторської
документації. Основні написи
ДСТУ ГОСТ 2.051:2006 Єдина система конструкторської
документації. Електронні документи. Загальні положення
Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
104
Зм. Лист № докум. Підп. Дата

ДСТУ, повязані з оформленням графічної частини проекту

ДСТУ ГОСТ 2.702:2013 ЄСКД. Правила виконання електричних схем
ДСТУ ГОСТ 2.308:2013 ЄСКД. Зазначення допусків форми та
розміщення поверхонь
ДСТУ ГОСТ 2.317:2014 ЄСКД. Аксонометричні проекції
ДСТУ ГОСТ 2.307:2013 ЄСКД. Нанесення розмірів і граничних
відхилів
Лист
ПМ94.21056.001 ПЗ
105
Зм. Лист № докум. Підп. 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