Система вимірювального контролю витрати рідини

Панфьоров, Денис Сергійович

Please use this identifier to cite or link to this item: https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/8575

Title:	Система вимірювального контролю витрати рідини
Authors:	Гальченко, Володимир Якович Панфьоров, Денис Сергійович
Issue Date:	19-Jun-2023
URI:	https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/8575
Appears in Collections:	152 Метрологія та інформаційно-вимірювальна техніка (Метрологія та інформаційно-вимірювальна техніка)

Files in This Item:

File	Description	Size	Format
КРБ Панфьоров Д.pdf Restricted Access	КРБ Панфьоров Д.	1.02 MB	Adobe PDF	View/Open Request a copy

Show full item record

Extracted text

ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
ФАКУЛЬТЕТ ЕЛЕКТРОННИХ ТЕХНОЛОГІЙ І РОБОТОТЕХНІКИ
КАФЕДРА ПРИЛАДОБУДУВАННЯ, МЕХАТРОНІКИ ТА
КОМП‘ЮТЕРИЗОВАНИХ ТЕХНОЛОГІЙ

Допущено до захисту
Завідувач кафедри ПМКТ
_______ М.О. Бондаренко
«___» ___________ 2023 р.

ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА
ДО КВАЛІФІКАЦІЙНОЇ РОБОТИ БАКАЛАВРА

на тему «Система вимірювального контролю витрати рідини»

Виконав здобувач освіти 4 курсу, групи МП94+ск
спеціальність: 152 – Метрологія та інформаційно-
вимірювальна техніка
освітня програма: Метрологія та інформаційно-
вимірювальна техніка
_____ Панфьоров Денис Сергійович
Керівник Гальченко В.Я.
Рецензент

Кваліфікаційна робота бакалавра містить результати власних здобутків
автора. Використання ідей, результатів і текстів інших авторів мають посилання на
відповідне джерело ___________________________________________________
підпис здобувача

Черкаси – 2023

Зміст
Стор.
Технічне завдання 2
Вступ 5
1 Обґрунтування необхідності проектування на основі
критичного аналізу існуючих аналогів 7
1.1 Основні вимоги, що пред'являються до вимірювальних
перетворювачів витрати рідини 7
1.2 Існуючі методи і засоби вимірювання витрати рідини 8
1.3 Аналіз методів перевірки вимірювальних перетворювачів
витрати 17
1.4 Методи підвищення точності вимірювання 22
2 Обґрунтування технічного завдання 25
3 Розробка структурної та електричної принципової схеми системи
витрати рідини 31
3.1 Склад і призначення блоків структурної схеми 31
3.2 Розробка схеми електричної функціональної 33
4 Розрахунок основних елементів об’єкту проектування 42
4.1 Розрахунок принципових схем каналу вимірювання витрати 42
4.2 Розрахунок принципових схем каналу вимірювання температури 44
4.3 Розрахунок принципових схем каналу вимірювання тиску 51
4.4 Розрахунок похибок 53
5 Технологічний розділ 62
5.1 Вибір варіанта технологічного процесу 62
5.2 Виготовлення первинного і робочого фотошаблонів 63
5.3 Устаткування і пристосування 64

МП94.21057.001 ПЗ
Изм. Лист № докум. Подпись Дата
Разраб. Панфьоров Д.С. Система вимірювального Лит. Лист Листов
Пров. Гальченко В.Я. контролю витрати рідини 3

Н. Контр. Тичков В.В. Пояснююча записка ЧДТУ
Утв.

5.4 Пробивання фіксуючих отворів 67
5.5 Загальні технічні вимоги до фотошаблонів 68
5.6 Технологічний процес і режими виготовлення фотошаблонів 70
5.7 Алгоритм виготовлення робочої програми керування 72
5.8 Формування елементів провідного рисунка друкованої плати 72
6 Спеціальний розділ 74
6.1 Економічне обгрунтування розробки 74
6.2 Охорона праці 75
Висновки 88
Список використаної літератури 89
Додаток А Відомість технічного проекту
Додаток Б Список нормативної документації
Додаток В Розрахунок на ЕОМ
Додаток Д Карти технологічного процесу

Арк.
МП94.21057.001 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 4

Вступ

В даний час в хімічній, паливно-енергетичної, целюлозно-паперової та
багатьох інших галузях промисловості, в складі систем управління технологічними
процесами, широко використовуються вимірювальні перетворювачі витрати
рідких середовищ (витратоміри).
Крім того, вимірювальні перетворювачі витрати використовуються також в
аерокосмічній техніці, зрошувальних системах, в жіліщно¬коммунальном
господарстві і нафтогазової галузі. Системи управління забезпечують оптимальний
режим протікання технологічних процесів.
Перехід економіки на ринкові відносини викликав потребу в проведенні
заходів з енергозбереження. Одним з резервів зниження втрат енергоресурсів є
підвищення точності вимірювальних перетворювачів витрати.
З аналізу втрат енергоресурсів в різних галузях промисловості, транспорту
і ЖКГ слід, що незначне підвищення точності вимірювання витрати забезпечує
значний економічний ефект. У літературних джерелах вказується, що
недосконалість методів вимірювання і відсутність засобів вимірювання є головною
непрямою причиною втрат теплової енергії, які становлять до 35% від теплового
навантаження об'єкта споживання [1]. Актуальність заходів по економії
енергетичних ресурсів дедалі зростає в зв'язку з їх обмеженими запасами. Тому
одним з напрямків заходів з енергозбереження в промисловості і
жіліщно¬коммунальном господарстві є контроль за витратою енергоносіїв.
Разом з тим, метрологічне забезпечення вимірювальних перетворювачів
витрати енергоносіїв знаходиться на досить низькому рівні, як в технічному, так і
в нормативно-методичному відношенні, а використовувані в даний час
вимірювальні перетворювачі різноманітні за конструкцією, фізичним принципом
дії, типорозміру, часу випуску та експлуатації. Для впровадження систем контролю
витрати енергоносіїв, що містять витратоміри гарячої та холодної води, необхідне
сучасне автоматизоване повірочне обладнання.
В результаті проведеного аналізу втрат енергоресурсів слід, що для їх
Арк.
МП94.21057.001 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 5

зниження необхідно широке впровадження приладів і систем контролю
енергоносіїв, але для розробки і впровадження необхідні пристрої їх повірки та
атестації.
У зв'язку з цим, досить актуальним завданням є, необхідність створення і
впровадження вимірювальних систем для повірки перетворювачів витрати рідини.
Перші спроби вимірювання витрати рідини були проведені Фарадеем майже
два століття тому. Але тільки через сто років були побудовані перші працюючі
зразки витратомірів. Схеми локального вимірювання швидкості активно
використовувалися океанологами при вимірюванні швидкості течій, а також
швидкості руху кораблів.
Метою даної роботи є розробка вимірювальної системи для перевірки
перетворювачів витрати рідини на основі типових конструкцій перетворювачів
витрати з автоматичною корекцією похибки.
Для досягнення поставленої мети в роботі були вирішені наступні завдання:
провести аналітичний огляд літератури з методів і засобів вимірювання витрати та
тиску; проаналізувати нормативні документи на конструктивні параметри
звуження потоку, оцінити їх вплив на метрологічні характеристики витратомірів.

Арк.
МП94.21057.001 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 6

1 Обґрунтування необхідності проектування на основі критичного
аналізу існуючих аналогів

1.1 Основні вимоги, що пред'являються до вимірювальних
перетворювачів витрати рідини
В даний час до вимірювальних перетворювачів витрати рідини, що
використовуються в складі інформаційно-вимірювальних і управляючих систем,
пред'являються наступні основні вимоги [1-7].
1) Необхідна точність вимірювання - одне з основних вимог, що
пред'являються до вимірювальних перетворювачів. Якщо раніше похибка
вимірювання витрати в 1, 5-2% вважалася нормальною і задовольняла вимогам по
точності [1-7], то в даний час необхідно забезпечення похибки вимірювання не
більше 0, 2-0, 5% [73]. Підвищення точності досягається як за рахунок застосування
принципово нових методів та засобів, так і за рахунок вдосконалення відомих
класичних методів вимірювання.
2) Надійність роботи вимірювальних перетворювачів витрати. Основним
показником є час, протягом якого перетворювач нормально функціонує, причому з
необхідною точністю вимірювання. Цей показник визначається конструкцією
вимірювального перетворювача і умовами його експлуатації [1-7].
3) Незалежність результатів вимірювання від зміни параметрів
контрольованого середовища, що не входять безпосередньо в формулу
вимірювання витрати. Ступінь впливу параметрів середовища на результати
вимірювання витрати залежить від використовуваного способу вимірювання.
Досить часто вимірювальні перетворювачі містять пристрої, автоматично вводять
корекцію на результат вимірювання зі зміни щільності, температури, тиску,
в'язкості вимірюваного речовини [1-7].
4) Швидкодія вимірювальних перетворювачів, яке визначається
необхідними динамічними характеристиками, які повинні забезпечити роботу
системи автоматичного управління з необхідними показниками. Швидкодія
вимірювальних перетворювачів витрати визначається за постійними часу [7].
Арк.
МП94.21057.001 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 7

5) Діапазон вимірювання витрат (відношення значення верхньої
метрологічної кордону вимірюваного витрати до нижньої межі, яка визначається
допустимою похибкою вимірювання витрати) необхідний, коли значення
вимірюваного витрати можуть змінюватися в широких межах [6,7]. Так, для рідин
доводиться вимірювати витрати від 10 кг / год до 10 кг / год [6], тобто витрати,
значення яких відрізняються на десять порядків. Тому при вимірюванні надмалих
і надвеликих витрат нерідко доводиться застосовувати особливі методи [1-7].
6) Найважливішим вимогою при масовому використанні і виробництві
вимірювальних перетворювачів витрати є складність проведення їх метрологічної
повірки та тривалість міжповірочного інтервалу [7].
7) Важлива вимога для практичного використання вимірювальних
перетворювачів - вимірювання витрати одно- і багатокомпонентних середовищ з
різними фізичними властивостями. При цьому необхідно враховувати зміну
параметрів тиску, температури і особливі властивості (агресивність, абразивність,
токсичність, вибухонебезпечність, наявність твердих частинок) речовин всередині
кожної з цих середовищ. При контролі витрати багатьох сумішей середовищ в
різних галузях промисловості можуть виникати значні труднощі [5, 6].
8) Вплив пристроїв, заснованих на способах вимірювання, на обурення
вимірюваного потоку і осесимметричное розподіл швидкостей, яке визначає
методичну похибка вимірювання.
Необхідно відзначити, що вибір методу вимірювання витрати, що
задовольняє всім вимогам, - завдання досить складна і важке на практиці.

1.2 Існуючі методи і засоби вимірювання витрати рідини
Необхідність задоволення різноманітних вимог зумовила створення
численних типів вимірювальних перетворювачів витрати, заснованих на самих
різних фізичних принципах вимірювання [1-7]. При виборі конкретного типу
вимірювального перетворювача, необхідно виходити з властивостей вимірюваного
речовини, його параметрів і значень його витрати, а також з обґрунтованих вимог
до точності вимірювання, враховуючи при цьому ступінь складності
Арк.
МП94.21057.001 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 8

вимірювального пристрою і умови його експлуатації.
Існуючі вимірювальні перетворювачі витрати рідини можна умовно
розділити на наведені нижче групи [1-7]:
1) перетворювачі, засновані на гідродинамічних методах: змінного
перепаду тиску, змінного рівня, обтікання, вихрові, парціальні;
2) перетворювачі з безперервно рухомим тілом: тахометрические, силові
(в тому числі вібраційні), з авто вагається тілом;
3) перетворювачі, засновані на математичних методах обробки результату:
кореляційні, меточние,
4) перетворювачі, засновані на різних фізичних явищах: акустичні,
теплові, оптичні, ядерно-магнітні, іонізаційні, електромагнітні.
З числа вимірювальних перетворювачів витрати першої групи слід
відзначити широко поширені вимірювальні перетворювачі змінного перепаду
тиску з пристроями звуження потоку і різні вихрові перетворювачі витрати.
До другої групи вимірювальних перетворювачів витрати входять численні
турбінні, кулькові і камерні (роторні, з овальними шестернями і інші) лічильники
кількості. Силові вимірювальні перетворювачі витрати поки що мають обмежене
застосування.
Вимірювальні перетворювачі витрати третьої групи, меточние і
концентраційні вимірювальні перетворювачі, служать в основному для разових
вимірювань. Кореляційні вимірювальні перетворювачі витрати використовують
для вимірювання витрати дво- і багатофазних речовин.
З вимірювальних перетворювачів витрати рідини четвертої групи
найбільшого поширення набули електромагнітні та акустичні вимірювальні
перетворювачі. Рідше зустрічаються теплові перетворювачі. Оптичні, ядерно-
магнітні, іонізаційні вимірювальні перетворювачі застосовуються порівняно рідко,
в основному для лабораторного застосування.
Вимірювальні перетворювачі змінного перепаду тиску
Принцип дії вимірювальних перетворювачів змінного перепаду тиску
заснований на залежності перепаду тиску, створюваного пристроєм, який
Арк.
МП94.21057.001 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 9

встановлено в трубопроводі, від витрати, наприклад, що звужуючим пристроєм,
трубою Вентурі або елементом трубопроводу.
Вимірювальні перетворювачі змінного перепаду тиску набули широкого
поширення, особливо на стандартних діафрагмах, за рахунок простоти
виготовлення і повірки, і використовувалися раніше в основному на технологічних
вузлах обліку. Вимірювальні перетворювачі змінного перепаду тиску мають високу
надійність, але мають, поряд недоліків:
1) мають порівняно малим міжповірочним інтервалом, 1 рік;
2) масовий або об'ємний витрата пропорційний квадратному кореню з
змінного перепаду тиску і як наслідок - дуже малий діапазон виміру вимірювальних
перетворювачів Qmax / Qmin = 3. . . 4)
3) при вимірюванні швидкоплинних і, зокрема, пульсуючих витрат похибка
вимірювання зростає;
4) наведена похибка вимірювальних перетворювачів з пристроями
звуження потоку має мінімальну межу 1.. , 2%, внаслідок впливу похибок величин
входять до формулу витрати;
5) вимірювальні перетворювачі дуже чутливі до несиметричності і
закручування потоку, тому вимагають одні з найбільших прямих ділянок
трубопроводу для заспокоєння потоку;
6) вимірювальні перетворювачі не можуть бути використані при вимірах
забруднених і абразивних середовищ.
Вимірювальні перетворювачі змінного рівня
Вимірювальні перетворювачі змінного рівня засновані на залежності між
витратою і висотою рівня в посудині, в який рідина безперервно надходить і з якого
вона витікає через отвір в дні або в боковій стінці. Вимірювальні перетворювачі
витрати цього типу - посудину з отвором закінчення. Рівень в ньому вимірюється
безпосередньо або непрямим шляхом. Застосовуються не тільки для вимірювання
витрати рідини, яка витікає з трубопроводу в відкриті ємності, але і в ємності
знаходяться під тиском. Вимірювальні перетворювачі можуть бути з повністю
затопленим отвором закінчення або з частково затопленим отвором закінчення -
Арк.
МП94.21057.001 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 10

тоді перетворювач витрати працює за принципом водозливу і має щілинну форму [5],
Застосування цього типу вимірювальних перетворювачів обмежена через
громіздкість конструкції і має досить вузьку сферу застосування. Витратоміри
змінного рівня мають невеликий діапазон витрат Qmax / Qmin = 10 при повній
похибки вимірювання витрати 1, 5%, що недостатньо для ефективного
застосування при енергозбереженні.
Вимірювальні перетворювачі витрати, які використовують ефект
обтікання
Витратоміри, побудовані на цьому методі, є перетворювачі, чутливий
елемент яких сприймає динамічний тиск потоку і переміщається під його впливом,
причому величина переміщення залежить від витрат. У більшості таких
вимірювальних перетворювачів обтічне тіло (поплавок, диск, поршень)
переміщається прямолінійно, зазвичай вздовж своєї вертикальної осі.
Через недоліки цього типу перетворювачів витрати практично неможливо
їх застосування в сучасних вузлах обліку:
1) складність перетворення положення тіла обтікання в електричний
сигнал;
2) невелика прохідний перетин, що ускладнює використання
вимірювальних перетворювачів цього типу в тепломережах, при вимірюванні
забруднених середовищ;
3) невисокий діапазон виміру Qmax / Qmin = 8. . . 15);
4) наведена похибка становить 1%. . . 2, 5% і вище;
5) великий час перехідних процесів в перетворювачі 1,5...2 с.
Вихрові вимірювальні перетворювачі витрати
Принцип дії вихрових вимірювальних перетворювачів витрати заснований
на залежності від витрати частоти коливання тиску, що виникає в потоці в процесі
вихреобразования або коливання струменя ( «доріжка Кармана»).
Вихрові вимірювальні перетворювачі широко використовуються в
промисловості, завдяки лінійності шкали перетворення і невисокою похибки
вимірювання 0, 5%. . . 1, 5%, але мають ряд серйозних недоліків:
Арк.
МП94.21057.001 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 11

1) низька завадостійкість вимірювального перетворювача і, найчастіше,
чутливість до вібрацій в трубі;
2) для отримання електричного вихідного сигналу необхідно двоступенева
перетворення сигналу (перший ступінь - перетворення вихреобразования в частоту
пульсацій, друга - перетворення пульсацій тиску у вихідний електричний сигнал);
3) втрата тиску на вимірювальному перетворювачі може досягати 30.. . 50 кПа;
4) в потоці є перешкода - тіло обтікання на якому можливо застрягання,
налипання великих предметів, крім того, похибка вимірювання дуже сильно
чутлива до зміни геометрії тіла обтікання;
5) відносно невисокий діапазон виміру витрат, Qmax / Qmin = 15 ... 40,
обмежений знизу мінімальною швидкістю вихреобразования, а зверху - початком
кавитационного режиму;
6) існує вплив температури на щільність вимірюваної рідини, а значить,
температура може обмежувати верхню межу вимірювання витрати.
Парціальні вимірювальні перетворювачі витрати
Парціальні вимірювальні перетворювачі витрати засновані на вимірі
невеликої частки витрат, зазвичай відгалужується від основного потоку
вимірюваного речовини. При цьому, застосовують різні способи відгалуження
вимірюваного середовища і вже в малому перебігу визначають витрата будь-яким
з відомих способів вимірювання витрати. Парціальні витратоміри застосовні для
надвеликих витрат, для труб діаметром понад 1 м, і мають низьку точність
вимірювання до 6%.
Тахометрічні вимірювальні перетворювачі витрати
Тахометричних вімірювальнімі перетворювач витрати назівають
перетворювачі, что ма ють рухомий, зазвічай обертається елемент, ШВИДКІСТЬ
руху которого пропорційна об'ємній вітраті.
До тахометрічні вимірювальних перетворювачів відносяться турбінні,
крільчасті, камерні, кулькові перетворювачі [1-7].
Цей тип перетворювачів витрати знайшов своє Широке! Застосування
Завдяк возможности вимірювання при лещатах до 250 МПа и температурах до
Арк.
МП94.21057.001 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 12

700С°, а такоже Завдяк наявності частотного віхідного сигналу, простоти
конструкції и скроню Наведеної точності вимірювання 0, 5.. . 2% в діапазоні витрат,
особливо у камерних вітратомірів від 0, 2%.
Існує такоже ряд недоліків при порівнянні з електромагнітнімі
вітратомірамі, а самє:
1) невисокий діапазон виміру витрат Qmax / Qmin = 10 ... 30;
2) наявність рухливих частин в потоці призводить до можливого швидкого
забруднення обертових частин, отже, до різкого збільшення похибки вимірювання
або повної зупинки вимірювального перетворювача, особливо у камерних;
3) обмеження використання на великих витратах діаметром трубопроводу
Dу <200 мм;
4) в нижній частині діапазону вимірювання спостерігається різке
збільшення нелінійності шкали перетворення через посилення впливу сил тертя в
обертовому механізмі, які пригальмовують турбіну, ротор або крильчатку/
Силові вимірювальні перетворювачі витрати
Силовими називаються вимірювальні перетворювачі витрати, в яких за
допомогою силового впливу, що залежить від масової витрати, потоку
повідомляється прискорення того чи іншого роду, і вимірюється будь-якої
параметр, що характеризує ступінь цього впливу або його ефекту [3]. Найбільшого
поширення з силових вимірювальних перетворювачів отримали коріолісову.
Вимірювання масової витрати - основна перевага силових вимірювальних
перетворювачів. Крім того, масові вимірювальні перетворювачі мають високу
точність вимірювання, приведена похибка витратомірів заснованих на цьому
методі складає 0, 25.. . 2%.
Основний недолік силових витратомірів полягає в складності конструкції і
великій кількості обертових елементів всередині трубопроводу, що зменшує
надійність і сильно збільшує вартість витратомірів.
Кореляційні вимірювальні перетворювачі витрати
Принцип дії кореляційних вимірювальних перетворювачів полягає в
наступному: якщо за допомогою коррелометра визначити абсциссу максимальної
Арк.
МП94.21057.001 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 13

ординати взаємної кореляційної функції двох випадково змінюються параметрів
потоку одного і того ж роду в двох перетинах, віддалених один від одного на
невеликій відстані, то ця абсциса буде відповідати часу переміщення потоку на
вказаній відстані.
Кореляційні вимірювальні перетворювачі використовують для
вимірювання неоднорідних середовищ. Більшість однофазних потоків, не кажучи
вже про багатофазних, не строго однорідні. Тому властивості або параметри
потоку: щільність, електропровідність, температура безперервно змінюються
випадковим чином.
Хоча кореляційні витратоміри знайшли своє застосування в ЖКГ і
промисловості, але їх застосування неможливо там, де використовуються відносно
чисті середовища. Крім цього, вони володіють великою тривалістю процесу
вимірювання (так як зі зменшенням часу вимірювання похибка зростає) і
обмеженою точністю вимірювання (зазвичай похибка вимірювання витрати не
менше 1, 5... 2%).
Довжина прямої ділянки перед вимірювальним перетворювачем повинна
бути не менше 5... 10Dу.
Меточні вимірювальні перетворювачі витрати
Меточние вимірювальні перетворювачі витрати засновані на вимірі часу
переміщення будь-якої характерною частини (мітки) потоку на контрольній ділянці
шляху. Мітку в потоці створюють, як правило, штучним шляхом. Мітки можуть
бути найрізноманітнішими: іонізаційні, радіоактивні, хімічні, теплові, оптичні,
ядерно¬магнітние.
Меточние вимірювальні перетворювачі - перетворювачі дискретної дії, але
при високій частоті освіти міток можна практично говорити про безперервне
вимірюванні витрати. Похибка вимірювання витрати у меточного витратомірів
коливається від 0, 1.. . 3% в залежності від роду мітки, вимірювальної апаратури,
способу детектування, і відповідності швидкості переміщення мітки середньої
швидкості потоку. Довжина контрольного ділянки в залежності від роду мітки
може бути від декількох міліметрів до кілометрів.
Арк.
МП94.21057.001 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 14

Концентраційні вимірювальні перетворювачі витрати
Принцип дії концентраційних вимірювальних перетворювачів заснований
на залежності від витрати кратності розведення речовини індикатора, що вводиться
в потік. Їх іноді називають перетворювачами, заснованими на методі щеплення, на
сольовому методі, на методі змішення. Принцип дії концентраційних
вимірювальних перетворювачів полягає у вимірюванні ступеня або кратності
розведення індикатора після змішування з вимірюваним речовиною.
Істотне гідність концентраційного методу вимірювання витрати -
відсутність необхідності знати розміри поперечного перерізу трубопроводу, або
іншого каналу. Похибка вимірювання витрати залежить від індикатора, належної
ступеня його перемішування і особливо від правильності вимірювання його
кінцевої концентрації. Похибка вимірювання лежить в межах від 0, 5% до 3%.
Зазвичай цей тип перетворювачів застосовується для разових вимірювань.
Акустичні вимірювальні перетворювачі витрати
Акустичні вимірювальні перетворювачі вимірюють об'ємну витрату і
останнім часом з розвитком електроніки набули широкого поширення. Наведена
похибка ультразвукових витратомірів лежить в широких межах 0, 1-2, 5%, зазвичай
0, 5-1%. Ультразвукові вимірювальні перетворювачі придатні для труб будь-яких
діаметрів, від 10 мм і більше. Крім того, є моделі з накладними електродами. Але
при вимірюванні витрати чистих рідин звичайно застосовують високі частоти
порядку 0,1...10 МГц акустичних коливань, а при вимірі до десятків кілогерц щоб
уникнути розсіювання і поглинання акустичних коливань. Ультразвукові
витратоміри мають хороший діапазон вимірювання витрати Qmax / Qmin = 30.. .
80, конструктивно представляють собою відрізок трубопроводу і мають високу
швидкодію.
Цим вимірювальних перетворювачів витрати притаманні недоліки:
1) для стійкої роботи необхідно, щоб довжина хвилі була на порядок більше
діаметру твердих частинок або повітряних бульбашок, тому при вимірюванні
забруднених рідин можливо вплив на стійкість роботи вібрації в трубопроводі;
2) температура трубопроводу впливає на надійність роботи випромінюючих
Арк.
МП94.21057.001 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 15

і приймають електродів;
3) можливе збільшення похибки вимірювання витрати при несиметричному
потоці вимірюваної рідини, тому довжина прямої ділянки трубопроводу повинна
становити 10... 15 Dу.
Теплові вимірювальні перетворювачі витрати
Теплові вимірювальні перетворювачі витрати - це перетворювачі, засновані
на вимірі залежить від витрати ефекту теплового впливу на потік або тіло, яке
контактує з потоком.
Різновиди теплових вимірювальних перетворювачів різняться [5] способом
нагріву, розташуванням нагрівача і характером функціональної залежності між
витратою і вимірюваним сигналом.
Основний спосіб нагріву - електричний омічний. Іноді застосовується нагрів
за допомогою електромагнітного поля або рідинного теплоносія.
Через високу теплоємності води теплові вимірювальні перетворювачі
практично не застосовуються в ЖКГ. Крім того, істотним недоліком
термоанемометров є крихкість чутливого елемента, і зміна градуювання через
старіння і перекристалізації матеріалу чутливого елемента, внаслідок динамічних
навантажень і високої температури нагріву.
Оптичні вимірювальні перетворювачі витрати
Оптичними називають вимірювальні перетворювачі, засновані на
залежності від витрати речовини того чи іншого оптичного ефекту в потоці [3,6].
Наприклад, залежність оптичних властивостей фібрового світловода від швидкості
оточуючого його потоку, внаслідок зриву вихорів з частотою, яка в свою чергу
викликає фазову модуляцію проходить світлового променя. Крім того, в оптичних
перетворювачах витрати можуть використовуватися ефект Физо-Френеля, вимір
часу переміщення на певній ділянці шляху оптичної мітки.
До переваг оптичних вимірювальних перетворювачів можна віднести
високу точність і швидкодію, відсутність контакту з вимірюваним речовиною.
Застосування оптичних вимірювальних перетворювачів обмежена
прозорістю вимірюваної рідини, крихкістю світловодів, і через непридатність для
Арк.
МП94.21057.001 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 16

труб діаметром більше 100 мм. Ці недоліки не дозволяють використовувати даний
тип витратомірів в ЖКГ.
Ядерно-магнітні вимірювальні перетворювачі витрати
Ядерно-магнітні вимірювальні перетворювачі витрати засновані на
залежності ядерно-магнітного резонансу від витрати потоку. Відрізняються
великою складністю виготовлення. Розрізняють амплітудні, частотні, нутаціонние
і меточние ядерно-магнітні вимірювальні перетворювачі. Вони мають високу
похибка вимірювання 1...7%. І застосовуються при дослідженнях для вимірювання
малих і мікрорасходов.
Іонізаційні вимірювальні перетворювачі витрати
Іонізаційні вимірювальні перетворювачі витрати являють собою
перетворювачі, засновані на вимірі того чи іншого залежить від витрати ефекту, що
виникає в результаті безперервної, або періодичної іонізації рідини.
Похибка перетворювачів, заснованих на вимірі іонізаційного струму досить
значна близько 5% і їх застосування обмежене лабораторними дослідженнями.

1.3 Аналіз методів перевірки вимірювальних перетворювачів витрати
Повірочна витратомірного установка повинна мати можливість простого
завдання будь-якого значення витрати у всьому діапазоні меж вимірювання
вивіреного вимірювального перетворювача. У той же час, межа вимірювання
зразкового засобу вимірювання повірочної установки повинен бути рівний або
трохи перевищувати межу вимірювання вивіреного перетворювача витрати [5].
Ставлення похибки зразкових і робочих засобів вимірювання (витратомірів) має
бути не більше 1: 3 [2, 5]. Згідно п.5.2.4. Правил обліку теплової енергії [6],
водолічильники повинні забезпечувати вимірювання маси (обсягу) теплоносія з
відносною похибкою не більше 2% в діапазоні витрат води та конденсату від 4 до
100%. Тому точність зразкових засобів вимірювання не може бути гірше 0,67%.
Повірка та градуювання витратомірів води здійснюється на повірочних
стендах. В основу роботи стендів покладено такі відомі методи [1-7]:
Арк.
МП94.21057.001 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 17

1) імітаційний;
2) об'ємний;
3) звірення;
4) масовий.

Імітаційний метод повірки
Імітаційний метод - метод із застосуванням фізичних закономірностей,
покладених в основу роботи типу повіряються перетворювачів. Ідея методу полягає
в створенні еквівалента вихідному сигналу первинного перетворювача. Наприклад,
для електромагнітного вимірювального перетворювача впроваджують додаткові
котушки індуктивності, що нормують перетворення індукції магнітного поля в
електричне вихідна напруга. Для перевірки всього перетворювача використовують
поелементну перевірку його складових частин.
Переваги методу:
1) невисока вартість;
2) простота у виготовленні і обслуговуванні;
3) висока продуктивність.
Недоліки методу:
1) вузька спеціалізація на метод вимірювань і конструктивні особливості,
закладені в тип повіряються перетворювачів;
2) неможливість відтворення факторів, що впливають (довжина
прямого ділянки, температура і тиск в трубопроводі,
термодинамічні характеристики води, електрохімія, блукаючі струми,
електромагнітні перешкоди) при експлуатації повіряються перетворювачів;
3) низька точність і непередбачуваність (розкид) результатів вимірювань.
Цей метод може знайти застосування при градуюванні і повірці, наприклад,
електромагнітних вимірювальних перетворювачів в умовах масового виробництва
при добре відпрацьованої та стабільної технології їх виготовлення.
Об'ємний метод повірки
Об'ємний метод - метод із застосуванням зразкових мірних баків і запірного
Арк.
МП94.21057.001 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 18

клапана, що працює в режимі управління «старт - стоп». При перевірці виробляють
змочування мірних ємностей. Потім відкривають запірний кран трубопроводу і
виробляють заповнення ємностей через Вивірений витратомір. При цьому постійно
контролюється значення витрати. Після заповнення мірних ємностей кран
перекривають і обчислюють різницю між показанням лічильника вивіреного
витратоміра і обсягу мірного бака.
Цей метод, на відміну від імітаційного методу, придатний для перевірки і
градуювання швидкісних витратомірів, в принципі вимірювання яких покладено
вимірювання швидкості контрольованого потоку рідини, а це електромагнітні,
ультразвукові, турбінні, крильчасті, вихрові перетворювачі витрати води.
Однак в цьому методі на результати вимірювань впливає:
1) прискорення і уповільнення потоку води в періоди початку і завершення
заповнення мірника;
2) температура, тиск і склад води (в основному насиченість нерозчинених і
розчиненими газами) і термодинамічні характеристики води в трубопроводі, де
розташовані повіряти перетворювачі;
3) просторове положення мерника, спосіб зливу води в мірник, температура
і тиск в приміщенні, і, головне, температура, тиск і склад води (в основному
насиченість нерозчинених і розчиненими газами) злитої в мірник.
Переваги методу:
1) невисока вартість;
2) простота у виготовленні і обслуговуванні.
Недоліки методу:
1) низька точність вимірювання;
2) непередбачуваність (розкид) результатів вимірювань.
Цей метод знаходить широке застосування при градуюванні витратомірів
об'ємного дії, у яких нормовані межі погрішності не менше 2%.
Масовий метод повірки
Масовий метод або метод статичного зважування заснований на
застосуванні зразкових ваг і запірного клапана, що працює в режимі управління
Арк.
МП94.21057.001 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 19

«старт - стоп». При перевірці ємність зважують до повірки, потім відкривають
запірний кран трубопроводу і виробляють заповнення ємності через Вивірений
витратомір. Після заповнення, ємність зважують знову і обчислюють різницю між
показаннями лічильника вивіреного витратоміра і масою пролитої води. Це
універсальний, точний і дорогий метод.
Переваги методу:
1) висока потенційна точність вимірювання нормованого потоку;
2) швидкодію проведення вимірювань;
3) повторюваність результатів вимірювань.
Недоліки методу:
1) прискорення і уповільнення потоку в трубопроводі при пропуску
необхідної порції води вносить суттєву помилку в результати вимірювань
вивіреного перетворювача;
2) температура, тиск і склад води (в основному насиченість нерозчинених і
розчиненими газами) і термодинамічні характеристики води в трубопроводі, де
розташовані повіряти перетворювачі;
3) необхідність забезпечення того, щоб фіксується апаратурою час пропуску
води в точності збіглося з часом фактичного наповнення ваговій ємності до заданої
ваги;
4) складність конструкції установки і, як наслідок, її висока вартість;
5) один з основних джерел похибки - конструктивні і технологічні
особливості системи відхилення потоку, яка повинна мати ідентичні
характеристики в обох напрямках.
У цьому методі чиста маса зібраної рідини визначається з маси ємності і
маси ємності, заповненої рідиною, і зважених
відповідно до і після того, як рідина була відведена в резервуар за виміряний
інтервал часу.
Метод повірки звірення показань
Метод звірення показань заснований на звірення показань вивіреного
перетворювача, що має відому градуювальну характеристику, з показаннями
Арк.
МП94.21057.001 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 20

зразкових витратомірів.
Цей метод також універсальний. Він набув широкого поширення, як
найбільш простий метод для градуировочной повірки витратомірів. Точність
методу повірки обмежується точністю зразкового витратоміра, плюс точністю
витратомірного стенду, на якому градуйованим зразковий витратомір.
В даному методі на результати вимірювань впливає:
1) точність зразкових витратомірів з межами похибки не гірше 0,25% - в
робочих умовах експлуатації проливний установки;
2) довжина прямої ділянки, несоосность, виступи, температура, тиск води і
термодинамічні характеристики води в трубопроводі, де розташовані повіряти
перетворювачі.
Переваги методу:
1) невисока вартість виготовлення і перевірки;
2) простота виготовлення;
3) можливість одночасної повірки безлічі витратомірів;
4) висока адекватність результатів вимірювання.
Недоліки методу:
1) при великому динамічному діапазоні точність вимірювань можна
забезпечити, в більшості випадків, тільки окремими зразковими витратомірами,
розрахованими на різні витрати. При цьому витратоміри необхідно з'єднувати
паралельно і відокремлювати запірною арматурою;
2) зразкові витратоміри повинні бути відградуйовані в оптимальних
діапазонах вимірювань, що гарантують їх високу точність;
3) обов'язкове застосування демпфуючих пристроїв для заспокоєння потоку.
Найбільш часто даний метод використовується при градуюванні
витратомірів об'ємного дії, у яких нормовані межі погрішності не менше 1%.
З огляду на, що для використання в енергозбереженні ЖКГ та
промисловості для вимірювання комерційних витрат використовують витратоміри
з наведеної похибкою вимірювання не гірше 2%, а також простоту і універсальність
методу повірки звірення показань з зразковим витратоміром, очевидна
Арк.
МП94.21057.001 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 21

необхідність створення зразкових витратомірів високої точності для використання
на проливних установках методом звірення показань, при метрологічну повірку
витратомірів.

1.4 Методи підвищення точності вимірювання
Традиційно для зменшення похибок результатів вимірювань
застосовуються методи підвищення точності, засновані на підвищенні стабільності
роботи перетворювачів витрати рідини, збільшення точності виготовлення їх
конструкцій, застосування для виготовлення конструкцій найбільш стабільних
матеріалів. Крім цього, для підвищення точності вимірювань, враховують зміни
зовнішніх умов роботи і використовують статистичну обробку результатів
вимірювань [7, 5].
Для створення сучасних перетворювачів витрати, необхідно використання
автоматичної корекції похибок. Під час автоматичної корекції необхідно мати в
наявності величину, за допомогою якої можна було б реалізувати коригувальну дію
на засіб вимірювання. Коригуючий вплив створюється впливає
фактором, неінформативним параметром вхідного сигналу або величиною,
пропорційною похибки засобу вимірювання. Для забезпечення інваріантності
автоматичної корекції використовують введення додаткового каналу або
додаткового циклу перетворення.
Для отримання коригувального сигналу для автоматичної корекції, як
правило, використовують такі методи [7, 2]:
1) метод допоміжний вимірювань;
2) метод зворотного перетворення;
3) метод зразкових сигналів.
У методі допоміжних вимірювань коригувальні сигнали визначаються в
процесі роботи вимірювального пристрою шляхом вимірювання кожного з
факторів, що впливають і віднімання їх номінальних значень з відповідних
результатів вимірювань. За різницям обчислюється зміна статичної реальної
функції перетворення вимірювального пристрою, необхідне для виключення
Арк.
МП94.21057.001 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 22

похибки, обумовленої цими дивовижними речами.
З переваг методу варто відзначити, що вимірювання та корекція
виробляються одночасно і безперервно, по різних каналах, а робочий діапазон
частот корректируемого вимірювального пристрою не залежить від характеристик
системи корекції.
До недоліків методу можна віднести наступне:
1) коригується НЕ сумарна похибка вимірювального пристрою, а тільки її
складова, обумовлена відмінністю факторів, що впливають від своїх номінальних
значень;
2) для вимірювання кожного впливає чинника, вплив змін якого
коригується, необхідно окреме допоміжне вимірювальний пристрій;
3) потрібно знати функцію залежності похибки вимірювального пристрою
від спільної дії всіх факторів, що впливають, і необхідно мати обчислювальний
пристрій для визначення значення цієї функції.
У методі зворотного перетворення сигналом, керуючим процесом корекції,
служить похибка вимірювального пристрою, приведена до його входу, тобто
різниця між номінальним і дійсним значеннями вхідної величини. Для відтворення
номінального значення вимірюваної величини служить так званий зворотній
перетворювач, статична реальна функція перетворення якого повинна збігатися з
функцією, зворотного номінальної характеристиці перетворення.
Метод зворотного перетворення має наступні переваги:
1) корекція здійснюється безперервно під час роботи;
2) коригуються похибки будь-якого походження.
До недоліків методу можна віднести:
1)точність корекції залежить від точності зразкового зворотного
перетворювача, тому потрібно його висока точність, що складно піддається
реалізації;
2)робочий діапазон частот вимірювального пристрою залежить від
динамічних характеристик зворотного перетворювача і систем самонастроювання
або автоматичного введення поправок.
Арк.
МП94.21057.001 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 23

У методі зразкових сигналів похибка вимірювального пристрою, наведена
до виходу, визначається як різниця між дійсним і номінальним значеннями
вихідного сигналу вимірювального пристрою, відповідними відомим значенням
вимірюваної величини - "зразковим сигналом".
При корекції похибок цифрових вимірювальних пристроїв, отримувати
номінальні значення коригуючого сигналу у вигляді цифрового коду не становить
труднощів. Тому даний метод корекції найбільш застосуємо для підвищення
точності цифрових вимірювальних пристроїв.
Метод має такі властивості:
1) в схемі вимірювального перетворювача з системою корекції, необхідний
тільки один точний елемент - джерело зразкових сигналів, сигнали якого повинні
бути того ж роду, що й вхідні величина;
2) похибка коригується в дискретних точках діапазону вимірювання
вимірювального пристрою, число яких може бути досить велике;
3) режим вимірювання вимірювального пристрою періодично
переривається для здійснення корекції по зразковому сигналу.
З наведеного вище аналізу випливає, що з існуючих структурних методів
корекції похибок, які можна використовувати для вимірювальних перетворювачів
повірочних установок, найбільш підходить метод введення додаткового каналу з
отриманням коригуючого значення по зразковому сигналу, а саме, по зразковому
потоку, який є того ж роду що і сама вимірювана величина.

Арк.
МП94.21057.001 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 24

2 Обґрунтування технічного завдання

Витрата - це кількість речовини, що протікає через дане перетин (наприклад,
трубопроводу) в одиницю часу. Прилад, що вимірює витрата речовини, називається
витратоміром, а масу або об'єм речовини - лічильником кількості. Прилад, який
одночасно вимірює витрата і кількість речовини, називається витратоміром з
лічильником.
Розрізняють витратоміри призначені:
- для вимірювання масової витрати qm [kg / s]
- для вимірювання об'ємної витрати qV [m3 / s].
В останньому випадку, для визначення маси рідини (або масової витрати
qm) потрібно знати щільність рідиниρ. Масовий і об'ємний витрата конкретної
рідини пов'язаний простим співвідношенням:
qm = ρqv (2.1)
де ρ - щільність рідини.
Витратоміри використовуються, перш за все, для управління виробництвом.
Без них не можна забезпечити оптимальний режим технологічних процесів в
енергетиці, металургії, в хімічній, нафтовій, целюлозно - паперової та багатьох
інших галузях промисловості. Ці прилади потрібні також для автоматизації
виробництва і досягнення при цьому максимальної його ефективності.
До витратомірам і системам вимірювання витрати пред'являється ряд вимог,
часто суперечливих, які перераховані нижче.
1. Висока точність вимірювання. В даний час нерідко потрібно мати похибка
не більше 0,2 ... 0,5%. Підвищення точності досягається як за рахунок застосування
нових прогресивних методів і приладів (тахометрических, електромагнітних,
ультразвукових і т. п.), так і за рахунок вдосконалення класичних методів.
2. Надійність. Основним показником надійності є час, протягом якого
прилад зберігає працездатність і достатню точність. Цей час залежить як від
пристрою приладу, так і від його призначення і умов застосування.
3. Незалежність результатів вимірювання від зміни щільності речовини. Ця
Арк.
МП94.21057.001 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 25

вимога особливо важливо при вимірюванні витрати газу, у якого щільність
залежить від його температури і тиску. У більшості випадків необхідно мати
пристрої, автоматично вводять корекцію в показання приладу при зміні щільності
(або температури і тиску) вимірюваного речовини.
4. Швидкодія. Необхідно при вимірюванні швидко мінливих витрат, а також
у разі застосування витратоміра в системі автоматичного регулювання.
5. Великий діапазон виміру (Отах / Отin). Необхідний при значних змінах
витрати. Витратоміри з лінійною характеристикою, наприклад електромагнітні,
мають діапазон з відношенням 8 ... 10. У витратомірів з пристроями звуження
потоку він дуже малий і дорівнює трьом.
Незважаючи на велике різноманіття методів вимірювання витрати в
промисловості застосовують недорогі і надійні датчики витрати механічного типу,
магнітоіндукційні, електромагнітні; ультразвукові та деякі інші.
Для зручності обслуговування система повинна мати відліковий пристрій-
індикатор, а також забезпечувати зв'язок з периферійними пристроями (принтером,
системою архівації даних, віддаленим центральним комп'ютером і т.п.) Мінімальна
конфігурація системи вимірювання витрати рідини показана на рис.2.1.

ДР НП1 ЛС ПВБ И

ДТ НП2 ЛС ПУ

Рисунок 2.1 - Мінімальна конфігурація системи вимірювання витрати
рідини:ДР - датчик витрати; ДТ - датчик температури;ЛЗ - лінія зв'язку; ПВБ
- преобразовательно-обчислювальний блок;І - індикатор; ПУ - периферійні
пристрої

Арк.
МП94.21057.001 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 26

Прикладом реалізації такого типу системи є ІВС обліку витрати для
холодного водопостачання "Calmex" фірми "Premex" (Cловакія) . Ця система
призначена для постійного вимірювання витрати води в будинках, які входять в
системи дистанційного водопостачання. Система складається з наступних блоків:
- багатофункціонального обчислювача;
- двох термодатчиків опору OT-5;
- втулок термодатчиков ТМР 5;
- лічильника витрати води "Cosmos WS" з імпульсним виходом;
- блоку індикації;
- интерфейсного модуля RS485 (або RS-232)
- модуль імпульсного виходу.
Система має наступні технічні показники:
- температура навколишнього середовища, ºС ………………………...…...0…50
- Вологість, % …………………………………….…….....… .до 90
- Ступінь захисту ………………………………………………..……IP 55
- Номінальний температурний діапазон рідини, ºС …………...5…165
- максимальна похибка, %……………………….…………….…..1,5
- термодатчики сопротивления..…………………………………....Pt 500
Система має восьмизарядний відліковий індикатор з можливістю
відображення значення витрати. Система призначена для роботи тільки з
закритими системами, тому використовується тільки один лічильник - витратомір
води, який, в залежності від модифікації монтується або в прямому, або зворотному
трубопроводі. Залежно від моделі (і максимальної витрати) номінальний вихідний
сигнал витратоміра може перебувати в діапазоні від 1 до 1000 imp / m3
Приклад вітчизняної автоматизованої системи обліку витрат енергоносіїв -
розробка АТ "Енергооблік", м.Харків. Система також побудована за першим типу
(див. Рис.2.1), але використовує ультразвукові витратоміри - лічильники НВР-010,
УВЗ-011, які дозволяють виключити вплив гідравлічних опорів в потоці, мають
підвищену надійність за рахуноквідсутність механічних рухомих частин. Система
дозволяє визначити параметри:
Арк.
МП94.21057.001 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 27

- миттєву витрату рідини;
- інтегральний обсяг рідини;
- температуру носія;
- час роботи системи.
Технічні показники системи:
- 5 каналів вимірювання витрати та 5 каналів вимірювання температури;
- основна похибка не більше 4%;
- викликати на табло середньогодинні і середньодобові значення витрат
і температур за останні 62 діб;
- наявність інтерфейсів RS-485 (RS-232) для зв'язку з зовнішніми
пристроями і об'єднання в мережу.
Датчики забезпечують перетворення первинної інформації з похибкою не
більше 1,5%. Діапазон вимірюваного витрати (в діапазоні діаметрів) від 0,7 до
43400 m3 / h.
Для більш точного обліку витрати рідини необхідно враховувати вплив
тиску на параметри рідини. В цьому випадку об'ємний і масова витрата є функцією
двох змінних - температури і тиску. Структурна схема ІВС вимірювання витрати
рідини з урахуванням двох параметрів наведена на рис. 2.2.
ІПР1 ... ІПРn – вимірювальні перетворювачі витрати; ІПТ1 ...
ІПТn – вимірювальні перетворювачі температури;
ІПД1 ... ІПДn – вимірювальні перетворювачі тиску;
НПР1...НПРn – нормують перетворювачі вихідних сигналів датчиків
витрати; НПТ1...НПТn – нормують перетворювачі вихідних сигналів датчиків
температури; НПД1...НПДn – нормують перетворювачі вихідних сигналів датчиків
тиску; аналого-цифровий перетворювач; МП - мікропроцесор; МАД - модуль
архівації даних; ЦІ - цифровий індикатор І– інтерфейс (RS485, RS232).

Арк.
МП94.21057.001 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 28

ІПР 1 НПР1 Км

ІПР
n НПРn

ІПТ1 НПТ1 АЦП МП ЦІ

ІПТ n НПТn МАД

ІПД 1 НПД1
І

ІПД n НПДn

Рисунок 2.2 - Структурна схема ІВС вимірювання витрати рідини з
урахуванням температури і тиску.

Вимірювальні перетворювачі витрати ІПР1 ... ІПРn представляють собою
електромагнітний перетворювач витрати з максимальною погрішністю 1% в
діапазоні від 0,5% до 100% від Qmax. Вихідний сигнал датчика - постійний струм
0 ... 5 mА. Струмові сигнали по лінії зв'язку надходять на нормують перетворювачі
НПР1- ... НПРn, де перетворюються в постійну напругу 0 ... 5 V і далі надходять на
багатоканальний комутатор МК.
Вимірювальні перетворювачі температури ІПТ1 і ІПТn є термометри опору,
підключені по чьотирьох лінії. Похибка вимірювання температури не більше 0,5ºС.
Нормуючі перетворювачі НПР1 - НПРn формують вихідний сигнал 0 ... 5 V в
залежності від зміни опору терморезистора. Подібним чином відбувається
перетворення тиску в трубопроводі. Комутатор км під управлінням команд від
Арк.
МП94.21057.001 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 29

мікропроцесора МП виробляє послідовний (циклічний) або індивідуальне
опитування вхідних перетворювачів. Підключаючи їх до блоку АЦП. Розрядність
АЦП становить 16 двійкових розрядів, що забезпечує максимальну точність
перетворення 0,001%. Така точність не є надмірною з урахуванням динамічного
діапазону зміни вихідного сигналу датчика витрати (до 1: 1000),
Результати перетворення у вигляді двійкових кодів надходять в блок
мікропроцесора МП, який виробляє обчислення витрат рідини з урахуванням
поправочних коефіцієнтів для щільності та обсягу, які зберігаються в пам'яті
процесора. Для відображення результатів вимірювання служить цифровий
індикатор ЦІ. Передача даних на відстань виробляє інтерфейсний блок І.
Система має наступні технічні характеристики:
- число каналів ............................................................ ......... 4
G
- динамічний діапазон вимірювання витрати max
G ............... .1000
min
- похибка вимірювання
- температури t, ºС ............................................. ... ..0,5
- об'ємної витрати,% .......................................... 1
- маси рідини,% ................................................... 1
Вимірювальні системи обліку і витрати кількості рідини з використанням
додаткового параметра-тиску, розроблені закордонними фірмами «Multimag»,
«Danfoss», «Rosemount», а також СНД - «Метран», «Аква - Україна».
Визначальним фактором по точності вимірювання системи є побудова
вимірювального каналу та наявність перетворювача тиску.
Аналіз розглянутих технічних рішень показав, що для виконання умов ТЗ
на дипломне проектування, ІВС повинна бути реалізована на основі вимірювання
витрати рідини з урахуванням тільки впливу температури. Вимірювання тиску в
трубопроводі дає інформацію про можливі витоки рідини. Принцип дії системи
заснований введенні поправочний коефіцієнт як функції температури в результат
вимірювання витрати рідини.

Арк.
МП94.21057.001 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 30

3 Розробка структурної та електричної принципової схеми системи
витрати рідини

3.1 Склад і призначення блоків структурної схеми
Структурна схема обраної схеми системи витрати рідини приведена на рис.
3.1 Вимірювальні канали (ІК) розробляється система витрати рідини призначені
для перетворення в код трьох величин:
- витрати рідини;
- температури рідини;
- тиску в трубопроводі.
Визначення витрати рідини проводиться непрямим шляхом: обчисленням
по функціональної (або табличній заданої) залежно об'ємної та масової витрати від
зазначених величин, згідно стандарту . Відразу ж необхідно відзначити, що при
вимірюванні витрати рідини в заданому діапазоні тиску в трубопроводі 0,1 ... 2,5
МРа, зміна щільності рідини від тиску дуже малий в порівнянні з необхідною
похибкою вимірювання (складає соті частки відсотка). Тому вплив тиску на фізичні
властивості рідини в розрахунках враховуватися не буде.
Вимірювальні канали системи містять три первинних вимірювальних
перетворювача витрати ІПР, три первинних вимірювальних перетворювача
температури ИПТ і три первинних вимірювальних перетворювача тиску ВПС.
В системі застосовані електромагнітні витратоміри типу МР - 320 (тому що
вимірюється витрата токопроводящей рідини - водного розчину сульфату амонію),
що мають імпульсні виходи.
В якості перетворювачів температури використовуються мідні
термоперетворювачі опору ТСМ-50 промислового виконання. Інформативним
параметром перетворювача є зміна опору від температури.
Перетворювачі тиску ВПС є датчики фірми «Метран», що перетворюють
тиск рідини в контрольованому трубопроводі в нормований струмовий сигнал 4..20
mА для передачі по аналоговому інтерфейсу «струмова петля».
Арк.
МП94.21057.001 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 31

Типи застосовуваних датчиків багато в чому визначають побудову системи
вимірювання витрати рідини.
Канал вимірювання витрати містить вимірювальний перетворювач витрати
ІПР, формувач імпульсів Ф і мультиплексор М вихідних сигналів трьох ІПР.
Канали вимірювання температури містять перетворювачі опору в напругу
ПСН і фільтри нижніх частот ФНЧ.
Канали вимірювання тиску містять перетворювачі струму в напругу ПТН і
фільтри нижніх частот ФНЧ.
Основним вузлом системи є мікросхема збору, перетворення в код і обробки
даних - мікроконвертор МК, який містить вбудовані комутатор км, аналого -
цифровий перетворювач АЦП, програмовані таймера ПТ, мікропроцесор МП з
постійною і оперативною пам'яттю, цифро - аналоговий перетворювач ЦАП). ЦАП
і перетворювач напруги в струм ПНТ призначені для формування сигналів
аналогового інтерфейсу «струмова петля» при роботі даної системи з системами
більш високого рівня, що мають входи у вигляді струмових уніфікованих сигналів.
Система витрати рідини містить також ряд цифрових блоків:
- цифровий індикатор ЦІ;
- блок клавіатури БК;
- модуль архівації даних МАД;
- інтерфейс І (RS - 485).
ЦІ призначений для візуального відліку результату вимірювання з будь-
якого вимірювального каналу.
За допомогою блоку клавіатури БК оператор може виробляти вибір режиму
виміру системи, вводити значення уставок витрати, температури і тиску, при
перевищенні яких система виробляє сигнали аварійного оповіщення.
Блок МАД служить для реєстрації даних про вимірюваних параметрах і
можливі збої в системі.
Послідовний інтерфейс І дозволяє передавати результати вимірювання на
віддалений комп'ютер, наприклад на пульт диспетчера підприємства.
Система витрати рідини працює наступним чином.
Арк.
МП94.21057.001 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 32

ІПР, ИПТ, ВПС перетворять первинні параметри рідини в трубопроводі,
відповідно, витрата рідини, її температуру і тиск в електричний сигнал. На виході
ІПР формується імпульсний сигнал - число імпульсів за одиницю часу прямо
пропорційно об'ємній витраті qv. Вихідним сигналом ИПТ є зміна опору. Для
перетворення опору в напругу ИПТ харчується від генератора постійного струму,
вбудованого в блок ПСН. За допомогою перетворювача опору в напругу ПСН
формується сигнал постійної напруги. ВПС має струмовий вихід. За струмового
петлі сигнал 4 ... 20 mA надходить на перетворювач струм-напруга ПТН, в якому
перетворюється в постійну напругу. На виходах блоків ПСН і ПТН з метою
усунення перешкод і мережевих наведень на вимірювані сигнали встановлені
фільтри нижніх частот ФНЧ. Виходи фільтрів через вбудований в мікроконвертор
МК аналоговий комутатор км підключені до входу аналого - цифрового
перетворювача (також вбудованого в МК). Перетворення сигналів ПСН і ПТН в
код проводиться послідовно (через комутатор км) за допомогою вбудованого в МК
АЦП.
Вимірювання витрати рідини (без урахування його температурної
залежності) виробляє лічильник імпульсів - програмований таймер ПТ
мікроконвертори шляхом підрахунку кількості вихідних імпульсів ІПР за одиницю
часу.
Обчислення істинного значення витрати виробляє мікропроцесор МП
мікроконвертори на основі двох результатів вимірювання - кількості імпульсів від
ІПР і коду температури рідини, що протікає через той же ІПР. Обчислення робиться
за функціональної залежності, заданої таблично або аналітично і зберігається в
постійному пристрої, що запам'ятовує мікроконвертори.

3.2 Розробка схеми електричної функціональної
Функціональна схема система витрати рідини розроблена на основі
структурної схеми і показана на рис. 4.1.
Арк.
МП94.21057.001 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 33

Відповідно до структурної схемою системи витрати рідини, вимірювальні
канали повинні містити первинні перетворювачі витрати, температури і тиску, лінії
зв'язку і нормують перетворювачі зазначених величин в електричний сигнал.
Як показав огляд технічних рішень, як датчики витрати зручно
використовувати широко використовуються електромагнітні витратоміри, як
володіють достатньою точністю при порівняльній простоті конструкції і хорошою
надійності. Тому в цьому проекті використаний електромагнітний витратомір
МР320, що задовольняє вимогам ТЗ в частині параметрів вимірювання витрати.
Датчик МР320 видає результати вимірювань у вигляді імпульсів і має наступні
технічні дані:
- діаметр умовного переходу (максимальний), Dу, mm ............... 200
- вимірюваний максимальна об'ємна витрата, m3 / h ................... 200
- межа допустимої відносної похибки,% ...................................... ± 2,0
- найбільший тиск в трубопроводі, МРа ........................ …...... .... .2,5
- максимальна температура рідини, °С.......................................... .180
- середній час напрацювання на відмову, h ....... ........................... .45000

Рисунок 4.1 – Функціональна схема системи витрати рідини
Арк.
МП94.21057.001 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 34

МР320 складається з первинного перетворювача витрати магнітною з
обмотками електромагніту і електродами для знімання вимірювального сигналу.
Е.р.с., пропорційна витраті, у вимірювачі перетворюється в поточний середнє
значення об'ємної витрати, а також в значення обсягу наростаючим підсумком.
На імпульсному виході витратоміра МР320 формується послідовність
імпульсів з нормованим вагою, відповідним константі перетворення
дорімпульсного виходу. Константа перетворення встановлюється за допомогою
IBM-сумісного персонального комп'ютера (ПК) при випуску з виробництва
відповідно до замовлення або пуско-налагоджувальних роботах.
Кількість імпульсів, що надходять на імпульсний вихід кожну секунду,
відповідає значенню обсягу, виміряного за попередню секунду, тобто поточного
значення витрати з точністю до ваги імпульсу. Таким чином, якщо обсяг,
накопичений за минулий секундний цикл, не кратний цілому числу імпульсів
встановленого ваги, то відповідне «зайве» значення обсягу, що перевищує ціле
число імпульсів, додається до значення обсягу, накопиченому в наступному
секундному циклі. Далі процес повторюється.
У каналі виміру температури, в якості вимірювального перетворювача
використаний термометр опору типу ТСМ - 50. Вихідним сигналом ТСМ - 50 є
зміна активного опору. Для нормальної роботи подібних датчиків потрібно
живлення від генератора стабільного струму. Цю функцію виконує блок ПСН, що
складається з двох вузлів: генератора струму і підсилювача напруги. Генератор
постійного струму виробляє власне харчування вихідний ланцюга датчика, при
цьому на виході датчика формується напруга, пропорційне температурі, а
підсилювач підвищує його рівень до необхідного значення - 2,5 V при
максимальному значенні температури. Для усунення впливу з'єднувальних
проводів датчик температури підключений по 4-х провідній схемі, як показано на
рис. 4.2.

Арк.
МП94.21057.001 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 35

Рисунок 4.2. – Функціональна схема підключення датчика температури по
4-х провідній схемі
Напруга між точкою «а» - першим входом диференціального підсилювача і
загальним проводом одно:
U a = I ⋅( Rt + r4 ) (3.1)
тому вхідний опір диференціального підсилювача велике і струмом через r2
можна знехтувати.
Напруга між точкою «б» - другим входом диференціального підсилювача і
загальним проводом одно:
Uб = I ⋅ r4 (3.2)
На виході диференціального підсилювача напруга U вих одно:
U вых =U а −U б = I ⋅Rt (3.3)
тобто не залежить від опору з'єднувальних проводів.
Надалі U вих посилюється до номінального діапазону вхідного сигналу
АЦП підсилювачем напруги блоку ПСН.
Для вимірювання тиску в системі використаний датчик фірми ″Метран - 22″
з наступними параметрами:
-діапазон вимірювання тиску, МРа ........................... ..0,1 ... 2,5
-основна похибка, не більше,% .................. .. ............± 1,0
Арк.
МП94.21057.001 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 36

вихідний сигнал, mA ................................................... 4 ... 20
-опір струмового петлі, не більше, kΩ ...................... 0,5
Вихідним сигналом датчика тиску є постійний струм, який по струмового
петлі (лінії зв'язку) надходить на блок перетворення струму в напругу і наводиться
за рівнем до номінального діапазону вхідних сигналів АЦП.
При розробці блоку ПТН необхідно усунути впливу на похибка
вимірювання опору підвідних проводів, тому що робоче опір датчика температури
становить всього десятки ом, що може бути порівнянна з опором підвідних
проводів. При використанні чьотирьох лінії зв'язку ток Ix генератора струму
протікає через опір проводів r0 і зразковий резистор - шунт R0. Підключення шунта
до підсилювача проводиться парою додаткових проводів. При цьому значення U
вих не залежить від r0 і таке підключення термодатчика до підсилювача взято за
основу функціональної схеми блоку ПТН.
Фільтри нижніх частот, що входять до складу каналів вимірювання
температури і тиску, побудовані за схемою джерела напруги, керованого напругою
на основі повторювача напруги. Така побудова ФНЧ забезпечує рівність КФНЧ =
1 без резисторів в ланцюзі зворотного зв'язку. Отже, ФНЧ на основі повторювача
напруги має меншу похибку коефіцієнта передачі, в порівнянні з іншими типами
фільтрів.
Блок перетворення аналогових величин в код і обробки інформації є
основним обчислювальним вузлом системи. Він виконує наступні функції:
- комутацію вимірювальних каналів системи;
-Перетворення аналогових величин в цифровий код за допомогою АЦП;
-обчислення значень щільності і витрати рідини;
Цифрова індикацію результатів вимірювання;
-Передача і зберігання результатів вимірювання в незалежній пам'яті;
- формування кодів ЦАП для передачі даних по аналоговому інтерфейсу
«струмова петля»;
-Сервісне функції.
Арк.
МП94.21057.001 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 37

В даному проекті задіяні практично всі вузли функціональної схеми С8051
F 005. Крім того, використана зовнішня Flash пам'ять для архівації даних
(внутрішньої Flash пам'яті об'ємом 640 байт недостатньо). Два лічильника С8051 F
005 (вхід переривання INT 0) планується використовувати для підрахунку вихідних
імпульсів каналу вимірювання витрати, третій лічильник - для організації
асинхронного обміну інформацією по інтерфейсу RS 485. Четвертий лічильник -
для динамічної індикації.
Для індикації результатів вимірювання використана схема динамічної
індикації, яка дозволяє мінімізувати апаратні витрати і електричні зв'язки між
центральним модулем і блоком індикації.
Визначимо кількість необхідних ліній введення / виводу дискретних
сигналів.
Для управління блоком динамічної індикації з семисегментний
світлодіодними індикаторами буде потрібно не менше 14 ліній цифрового виводу -
8 ліній на формування цифри і 6 для вибору знакомісця. Не менш трьох ліній
повинно бути задіяно для організації SPI-інтерфейсу модуля архівації даних і три
лінії для інтерфейсу RS-485. Крім цього, блок повинен мати не менше чотирьох
вбудованих таймерів:
- для підрахунку кількості імпульсів з виходу витратоміра;
- для завдання часових параметрів динамічної індикації;
- для організації роботи RS-485.
На підставі перерахованих вимог обраний мікроконвертор типу 80С51 F005
фірми Cygnal, який має такі характеристики:
- вбудований АЦП (12 біт, 100 kHz частота перезапуску);
- 8 комутованих аналогових входів;
- два 12 - бітних ЦАП;
- 32 лінії портів цифрового введення / виводу;
-8 Кb; вбудоване ПЗУ;
-2 Кb; вбудоване ОЗУ;
- 4 програмованих 16 бітних таймера;
Арк.
МП94.21057.001 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 38

- послідовні порти для інтерфейсів SPI, UART;
- тактова частота зовнішнього осцилятора до 25 МHz.
Ядро МК-контролера - сумісно з архітектури з серією контролерів С51. Слід
зазначити, що лінії цифрового вводу / виводу можна конфігурувати програмно для
вирішення конкретного завдання.
Для організації процесу управління і обробки в розробляється пристрої порт
Р 0 використаний для організації роботи інтерфейсів:
- Р 0.0 (Тх) для передачі даних ТхD;
- Р 0.1 (Rх) для прийому даних RхD;
- Р 0.2 для формування тактової частоти SPI-інтерфейсу (SCLK);
- Р 0.3 - лінія прийому даних шини SPI (MISO);
- Р 0.4 - лінія передачі даних шини SPI (MOSI);
- Р 0.5 - вільний;
- Р 0.6 і Р 0.7 - лінії інтерфейсу I2C шини для зберігання уставок або
калібрувальних коефіцієнтів у зовнішній Flesh-пам'яті.
Порт Р1 формує логічні сигнали для опитування стану клавіатури (лінії С0
... С3), а також сигнали управління релейними виконавчої елементами зовнішніх
систем сигналізації про аварійні ситуації (лінії С5 ... С7). Порт Р2 формує дані (8
біт - вибору конкретного сегмента «а» ... «h» індикатора) для динамічної індикації,
а порт Р3 (лінії Р 3.0 - Р 3.5) - вибір знакомісця індикатора.
Шість комутованих аналогових входів AIN1 ... AIN6 використані для
вимірювання температури і тиску рідини.
Для вибору типу накопичувача даних (МАД) необхідно оцінити його
необхідну ємність. Для виконання вимог завдання необхідно проводити запис
двобайтових даних кожну хвилину протягом одного місяця, тобто буде потрібно
8640 8-ми розрядних слів. Таким чином, сумарна ємність пам'яті повинна бути не
менше 69 Кбіт. З урахуванням цього вибираємоEEPROM типу AT 64 DB128
ємністю 128 Кбіт. Дана мікросхема має послідовний SPI - інтерфейс, що зручно для
мінімізації кількості ліній зв'язку між мікроконвертори і МАД.
Для передачі даних від системи вимірювання витрати рідини по
Арк.
МП94.21057.001 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 39

аналоговому інтерфейсу «струмова петля» використаний вбудований в
мікроконвертор 12 - тіразрядний цифроаналоговий перетворювач ЦАП і зовнішній
перетворювач напруги в струм ПНТ. Блок ПНТ побудований за схемою джерела
струму, керованого напругою .
Передача даних віддаленому користувачеві проводиться по послідовному
інтерфейсу RS485. У неактивному стані передавач переводиться в 3 - є стан з
високим опором. Вхід приймача і вихід передавача об'єднані, і зв'язок здійснюється
по двох проводах (кручений парі).
Програмна реалізація RS485 визначається конкретним застосуванням. Для
проектованої системи зручно застосувати протокол обміну подібний протоколу
RS232, що дозволяє використовувати стандартні драйвера.

Рисунок 4.3 - Схема ПСН
На рис. 4.3 показаний алгоритм роботи системи. Згідно з цим алгоритмом,
після включення живлення, від внутрішнього супервізора формується сигнал
скидання центрального процесора CPU. Далі проводиться тест стану клавіатури і
працездатності інтерфейсу. У разі несправності клавіатури або інтерфейсу CPU
виводить на індикатор сигнал помилки і система переводиться в режим
періодичного тестування до усунення помилок. При успішному проходженні тесту
відбувається установка початкових параметрів системи - встановлюється режим
вимірювання температури, частота запуску АЦП - 100 kHz, вимір по першому
Арк.
МП94.21057.001 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 40

каналу. Лічильник подій CPU мікроконвертори скидається в нуль (I = 0). Потім до
вмісту лічильника додається 1 (I = I + 1) і відбувається запуск АЦП, який виробляє
перетворення миттєвого значення напруги, пропорційного температурі в код. За
сигналом готовності даних від АЦП ( «Buzy = 0») проводиться запис коду АЦП у
внутрішнє ОЗУ. Далі відбувається порівняння поточного кількості проведених
вимірювань ni по i - му каналу МК з встановленим значенням заданого кількості
вимірювань Nуст i з даного каналу. У разі ni<nустi проводиться наступний відлік
значення параметра і т.д. Потім відбувається обчислення середнього значення
вимірюваного параметра, запис обчисленого значення в пам'ять, обнулення ОЗУ і
лічильника подій. Далі процес повторюється для наступного вимірювального
каналу з поточним номером I.
За отриманими даними CPU методом інтерполяції (при цьому в якості
вихідних даних приймаються два сусідніх відліку) виробляє обчислення
скоригованих значень щільності рідини і її обсягу і записує його в ОЗУ RAM.
Потім, на підставі даних ОЗУ CPU виробляє обчислення витрат.
Після включення живлення автоматично формується сигнал скидання RST
тривалістю близько 150 ms, який встановлює мікроконвертор в початковий стан.
Далі CPU МК формує сигнали вибору режиму роботи і номера каналу комутатора
SWT ADR і сигналом WR записує цю адресу у відповідні регістри портів введення
/ виводу (P3.6, P3.7). Тривалість цього процесу визначає час вибору каналу
вимірювання tвк. Через час tпп закінчення перехідних процесів контролер виробляє
по SPI - шині запуск АЦП сигналом tз АЦП. АЦП перетворює миттєве значення
вхідного сигналу, пропорційного вимірюваному параметру в код, який займає час
tпр АЦП. Після цього АЦП у внутрішній регістр спеціального призначення (SFR)
виставляє сигнал готовності даних «ГД АЦП», який є запитом на переривання
роботи контролера мікроконвертори. Запит обробляється і формується сигнали
адреси і записи в ОЗУ прийнятих даних з АЦП (за час t з ОЗУ.) За час tобр
контролер робить обробку отриманих даних і процес вимірювання повторюється.

Арк.
МП94.21057.001 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 41

4 Розрахунок основних елементів об’єкту проектування

4.1 Розрахунок принципових схем каналу вимірювання витрати
Розрахунок формувача імпульсів
Схема формувача імпульсів являє собою компаратор з гістерезисом і
показана на рис. 4.1. Резистори R2 і R4 визначають ширину петлі гистерезиса з
метою забезпечення сталої роботи компаратора в умовах перешкод.

Рисунок 4.1 – Схема формувача імпульсів

Згідно з рекомендаціями , ширина петлі гістерезису вибирається в межах від
1 до 10% при прийомі з лінії зв'язку цифрових сигналів. Вибираємо значення 5%
від TTL - рівня вхідного сигналу (Umin = 2,4 V):
∆U Г = 0,05 ⋅U min = 0,05 ⋅2,4 = 120 mV. (4.1)
Граничні значення Uн і Uв при цьому відповідно рівні:
U U 1 ∆U 1
B = − H = Г = ⋅120 ⋅10−3 = 60
2 2 mV. (4.2)
З іншого боку,
Арк.
МП94.21057.001 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 42

U R
= 2
B ⋅U
R ,
2 + R вых (4.3)
4
де U вых - вихідна напруга компаратора - рівень логічної «1» (U вых = 5 V).
З урахуванням, що значення напруги, що визначає верхню межу петлі
гистерезиса задовольняє умові UB <<Uвых max , Запишемо:
U R2
B ≈ ⋅U
R вых max
4
Задаємося значенням R2 = 1 kΩ і знаходимо значення опору R4 за
формулою:
R R2 U 1000
4 = ⋅
U вых max = −3 ⋅5 = 82 kΩ. (4.5)
B 60 ⋅10
Визначимо значення опору R3:
R E R2 15 1000
3 = п ⋅ = ⋅
U 60 ⋅10−3 = 240 kΩ. (4.6)
H
Величину опору R5 вибирають, відповідно до рекомендацій по
навантажувальної здатності компаратора. Приймаємо R5 = 820Ω.
Вибираємо компаратор загального призначення типу AD790 з наступними
характеристиками:
- коефіціент посилення, dB ............................................. 100
- швидкість наростання вихідної напруги, V /µs ............ 100
- вхідний струм, nА ............................................................ ... 50
– напруга зсуву, mV .................................... ... ......... 1
- дрейф напруги зсуву,µV / 0C ................................. .. 5
- час затримки, ns ................................................ ... ...... ..16
Мультиплексор комутує цифрові сигнали з виходів компаратора. Кількість
входів мультиплексора - не менше трьох. Вибираємо чотиривходових
мультиплексор типу 1 533 КП2.

Арк.
МП94.21057.001 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 43

4.2 Розрахунок принципових схем каналу вимірювання температури
Розрахунок перетворювача опору в напругу
Вихідні дані для розрахунку:
- значення вихідного опору датчика ТСМ - 50 при крайніх значеннях
температури (див. п. 4.1);
- робочий струм ИПТ Ip = 1 mА;
- максимальний вихідний сигнал (при t = 160 ° С) U вих = 84,235 mV;
- коефіцієнт посилення КПСН = 25.
Принципова схема блоку ПСН приведена на рис. 4.2.
ПСН складається з двох вузлів - генератора стабільного струму на DA1 і
диференціального підсилювача на DA2.1. і DA2.2.

Рисунок 4.2 - Принципова схема блоку ПСН

Арк.
МП94.21057.001 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 44

Визначимо параметри генератора струму, виконаного на DA1. Згідно ,
вихідний струм такого каскаду Ip при R1 = R2 і R3 = R4 визначається за формулою:
R
I p = −U 3
0 (4.7)
R1 (R5 + R5n )
Приймемо, що U0 = - 2,5 V (при використанні мікросхеми REF- 03), а R1 =
R3 = 100 kΩ. Тоді для Ip = 1 mА знаходимо значення опору токозадающего
резистора R5Σ = R5 + R5п:
R U0 2,5
5∑ = = =2,5 kΩ
I p 1 ⋅10−3 (4.8)
Для забезпечення 5% регулювання робочого струму датчика температури
визначимо значення R5п і R5:
U
I 0
p min = (4.9)
R5

Звідки
R U0 2,5
5 = = = 2,38 kΩ
I (4.10)
p min 1,05
Тоді R5п = R5Σ - R5 = 2,5 · 103 - 2,38 · 103 = 120Ω.
Вибираємо резистори R1 = R2 = R3 = R4 типу
С2-29В- 0,125 -100 kΩ ± 0,05%, а R5п типу СП5-2ВБ - 0,5 W - 120 Ω ± 5%.
Визначимо коефіцієнт перетворення диференціального підсилювача на
DA2.1 і DA2.2. За методом накладення визначимо вихідну напругу НУ:
     
Uвых =U1 ⋅ 1 R
+ 9  R R
 +U21+ 7  ⋅ 9
R R  − , (4.11)
 8   6   R8 
або
 R9  
U U R7 R
= 9 R9 
вых 1 ⋅ 1+  −U 2 +  (4.12)
 R8   R6 R8 R8 

Арк.
МП94.21057.001 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 45

Диференціальне вхідна напруга ΔU визначається як ΔU = U1 - U2. Для
забезпечення симетрії схеми по обох входів необхідно виконати умову:
R7 R9 = 1.
R R (4.13)
6 8
тоді отримаємо
 
U вых = ∆U 1 R
 + 9 
R . (4.14)
 8 
Для посилення каскаду КДУ> 2 з умови (4.57) знаходимо, що необхідно
забезпечити рівності R6 = R9 і R7 = R8. При цих умовах загальний коефіцієнт
передачі НУ складе:
К R9
ДУ =1+
R (4.15)
8
Звідки, задаючись значенням R8 = 1 kΩ, Знаходимо:
R9 = (КДУ - 1) R8 = (25 - 1)◌ּ 1 0-3 = 24 kΩ.
Вибираємо резистори R9 типу С2-29В- 0,125 -24 kΩ ± 0,05%,
R8 типу - С2-29В- 0,125 -1 kΩ ± 0,05%.
Вибір операційних підсилювачів виробляємо по допустимому напрузі зсуву
ОП, яке визначається виділеної часткою адитивної похибки на етапі попереднього
аналізу похибок.
Згідно з попереднім аналізом, аддитивная похибка блоку ПСН не повинна
перевищувати 0,1%. Так як ПСН містить два підсилювача, то адитивна похибка
диференціального каскаду γдуне повинна перевищувати половини зазначеного
значення, т. е. 0,05%. Тоді допустиме значення напруги зсуву ОП Uсм складе:
Uсм = Uвх.γду = 84,235. 10-3. 5. 10-4 = 42µV.
За значенням Uсм вибираємо ОП DA2 типу AD712 AP з наступними
параметрами:
- коефіцієнт посилення, dB 100
- гранична частота посилення, kHz 200
Арк.
МП94.21057.001 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 46

- напруга зсуву, μV 10
- дрейф напруги зсуву, μV / ° С 0,5
- коефіцієнт ослаблення синфазних перешкод, dB 110
- вхідний струм, nA 1

Розрахунок фільтра нижніх частот.
Фільтр НЧ встановлений в каналах вимірювання температури (і тиску) з
метою зниження впливу перешкод з частотою мережі, а також більш
високочастотних перешкод на дисперсію результату вимірювання. Фільтр
побудований на основі схеми джерела напруги, керованого напругою ІНУН .
Принципова схема одного осередку (другого порядку) такого ФНЧ показана на рис. 4.3.

Рисунок 4.3 - Принципова схема ФНЧ другого порядку на основі ІНУН

Коефіцієнт передачі даного фільтра на постійному струмі дорівнює 1, тому
що операційний підсилювач включений за схемою повторювача напруги. На
змінному струмі коефіцієнт передачі К (р) такої схеми в операторної формі має
вигляд :
K( p ) 1
=
1+ω Д С1( R1 + R2 )p +ω 2
Д R1R2C1C2 p 2 (4.16)
де ωД - кругова частота зрізу фільтра.
Визначимо необхідний порядок фільтра НЧ і його тип.
Порядок ФНЧ визначимо за рівнем залишкових пульсацій. Необхідний
рівень залишкових пульсацій напругиδU ~ промислової частоти 50 Hz на виході
Арк.
МП94.21057.001 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 47

ФНЧ не повинен перевищувати 0,1%, згідно з попереднім розподілом похибки, від
рівня постійної складової. Тоді необхідну придушення фільтра в децибеллах
складе:
d = 20lg U ~ ,
U (4.17)
=
d = 20lgδU ~ = 20lg10 -3 = - 60 dB.
де U ~ - допустимий рівень пульсацій на виході ФНЧ;
U = - рівень постійної складової на виході ФНЧ.
За значенням d = - 60 dB на частоті 50 Hz визначимо порядок і тип фільтра
за довідником. Т. к. Вихідний сигнал ПСН - це постійна напруга, то нерівномірність
амплітудно - частотної характеристики (АЧХ) фільтра в зоні смуги пропускання
особливого значення не має. Тому вибираємо фільтр Чебишева (має максимальне
придушення перешкод) 4-го порядку з нерівномірністю АЧХ 1 dB. За графіком
АЧХ фільтра Чебишева 4-го порядку (для d = 1 dB) визначаємо необхідну частоту
зрізу fср фільтра, при якій частота пульсацій fп = 50 Hz буде подавлена на 60 dB.
Частота зрізу fср фільтра складе приблизно 12 Hz. Приймемо за розрахункове
значення fср = 10Hz. Тепер визначимо номінальні значення елементів фільтра.
Для розрахунків використовуємо спосіб розрахунку ФНЧ на основі ІНУН,
викладений в . Передбачається, що значення С1 і С2 задаються і повинні
задовольняти умові:
C1 4b
≥ 1
C a 2 , (4.18)
2 1
де а1 і b1 - табличні значення для обраного типу фільтра (в даному випадку
- Чебишева).
За довідковими таблицями для ФНЧ Чебишева 4-го порядку з
нерівномірністю АЧХ 1 дБ знаходимо значення розрахункових коефіцієнтів ai і bi:
a1 = 2,5904 b1 = 4,1301
a2 = 0,3039 b2 = 1,1697.
Проведемо розрахунок елементів фільтра для першого осередку. Визначимо
величину відносини С2 / С1 для першого осередку фільтра:
Арк.
МП94.21057.001 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 48

C2 4 ⋅4,1301
≥ 2 ≈ 2,46
C1 2,5904 ,
Приймемо, що С2 = 3С1 і вибираємо С1 = 0,1µF. Тоді С2 = 0,33µF. Для цих
значень конденсаторів визначимо R1 і R2 за формулою:
a 2 2
1C2 ± a1 C2 − 4b C
R = R = 1 1C2
1 2 (4.19)
4πf Д C C ,
1 2
ω Д
де f Д =
2π .
2,5904 ⋅3,3 ⋅10 −7 ± 2,59042 ⋅( 3,3 ⋅10 −7 )2 − 4 ⋅4,1301 ⋅3,3 ⋅10 −7 ⋅10 −7
R1 = R2 = −7 −7 = 310 kΩ
4 ⋅3,14 ⋅10 ⋅3,3 ⋅10 ⋅10
.
Друге рішення дає результат R1 = R2 ≈ 102 kΩ. Приймаємо R1 = R2 = 102
kΩ і вибираємо їх типу С2 - 29В - 0,125 - 102 kΩ ±1%. Конденсатори вибираємо
типу К71-7-Н30 - 0,1µF± 5% і К71-7 - Н30 - 0,33 µF± 5%.

Для другого осередку ФНЧ аналогічно знаходимо:
C2 4 ⋅1,1697
≥
C 2 ≈ 50,66 ,
1 0,3039
Приймемо, що С2 = 100С1 і вибираємо С1 = 10 nF. Тоді С2 = 1µF. Для
прийнятих значень конденсаторів визначимо R1 і R2 за формулою (4.3.13):
0,3039 ⋅10 −6 ± 0,30392 ⋅(1 ⋅10 −6 )2 − 4 ⋅1,1697 ⋅10−8 ⋅10−6
R1 = R2 = −8 −6 = 412 kΩ
4 ⋅3,14 ⋅10 ⋅10 ⋅10
Друге рішення R1 = R2 ≈ 72 kΩ.. Для зменшення впливу вхідних струмів
активного елементу фільтру (операційного підсилювача) на сумарну аддитивную
похибка вибираємо менше значення R1 = R2 = 71,5 kΩ і вибираємо їх типу С2 - 29В
- 0,125 - 71,5 kΩ ± 1%.
Конденсатори вибираємо стабільними типу:
К71-7-Н30 - 10 nF ± 5% і К71-7 - Н30 - 1µF± 5%.
Арк.
МП94.21057.001 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 49

Вибір операційних підсилювачів фільтра проводиться за двома
параметрами:
- допустимої швидкості наростання вихідної напруги;
- допустимому напрузі зсуву ОП.
Умова неспотвореної передачі сигналу ОП визначається швидкістю
наростання вихідної напруги ОП Uнар :
Uнар = 2ΠfmaxUвихmax, (4.20)

де fmax - максимальна частота вхідного сигналу ОП
Uвихmax - максимальна напруга вихідного сигналу
Тоді, підставляючи числові вирази в попередній вираз, отримуємо:
Uнар = 2. 3,14. 50. 2,5 = 7,5⋅102 V / s.
Розрахованим значенням Uнар задовольняють практично всі ОП серійного
виробництва.
Вимога мінімального значення напруги зсуву ОП пов'язано з адитивною
похибкою фільтра. Згідно з попереднім аналізом, аддитивная похибка ФНЧ не
повинна перевищувати 0,1%. Так як ФНЧ четвертого порядку містить два
підсилювача, то адитивна похибка диференціального каскаду γдуне повинна
перевищувати половини зазначеного значення, т. е. 0,05%. Тоді допустиме
значення напруги зсуву ОП Uсм складе:
Uсм = Uвх.γду = 2,5. 5. 10-4 = 1,25 mV.
За значеннями Uнар і Uсм вибираємо ОП типу OP 291 AP з наступними
технічними характеристиками:
— коефіцієнт посилення, dB ............................................. ….. ... 100
— гранична частота посилення, MHz ............................. …..... ... ..1
— напруга зсуву, mV ............................................................ ..... 0,25
— вхідний струм, pA ............................................................ .. ... 150
— дрейф напруги зсуву, µV / ° С ...................... ......................... ... 5
— коефіцієнт ослаблення синфазних перешкод, dB ............... ... 90

Арк.
МП94.21057.001 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 50

4.3 Розрахунок принципових схем каналу вимірювання тиску
Розрахунок блоку ПТН
Вихідні дані для розрахунку:
- опір шунта Rш = 120Ω;
- максимальний вхідний струм Iвх m = 20 mА;
- коефіцієнт посилення Ку = 1.
Схема блоку перетворення струму в напругу показана на рис. 4.4.

Рисунок 4.4 - Принципова схема перетворювача струму в напругу

Максимальна напруга на шунт Uш складе:
Uш = I −3
вхm ⋅Rш = 20 ⋅10 ⋅120 =2,4V .
Мікросхеми DA1 і DA2 є повторювачі з коефіцієнтами передачі 1. Вихідна
напруга диференціального підсилювача DA3 U вих визначається співвідношенням
:

U вих =U R
⋅ 3 (1 R
+ 4 ) R
2 −U 4
R 1 ⋅ . (4.3)
3 + R2 R1 R1
Згідно п. 4.1, посилення по обом входів повинно бути однаковим (для
придушення синфазних перешкод) і рівним 1.
Арк.
МП94.21057.001 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 51

Таким чином, при К1 = К2 = До справедливі співвідношення:
К1 = R3 (1 R
+ 4 ) ,
R + R R (4.21)
3 2 1

К2 = R4 ,
R (4.22)
1
звідки отримуємо R4 = R3 . Так як К = 1, то, прийнявши значення опору
R1 R2
R1 = R2 = 100 kΩ, З останнього виразу отримаємо R1 = R2 = R3 = R4. Резистори
вибираємо типу С2-29В з похибкою не більше 0,1%.
Вибір операційного підсилювача для диференціального каскаду проведемо
аналогічно п. 4.3. Вибираємо ОП типу OP 491 AP з параметрами:
- коефіцієнт посилення, dB 106
- гранична частота посилення, MHz 1
- напруга зсуву,µV 150
- дрейф напруги зсуву,µV / 0C 5
- коефіцієнт ослаблення синфазних перешкод, dB 90
- вхідний струм, pA 200
- напруга живлення, V ± 15

Розрахунок ФНЧ
Розрахунок ФНЧ проводиться аналогічно п. 4.3. Тип і елементи фільтра
ідентичні елементам фільтра в каналі вимірювання температури. Тому значення
номіналів резисторів і конденсаторів збігаються з розрахованими в п.4.3.
Визначення розрядності АЦП
АЦП є вбудованим в мікроконвертор вузлом. Перевіримо по допустимої
похибки від квантування достатність розрядності АЦП.
Згідно з попереднім аналізом похибок похибка від квантування γкв не
повинна перевищувати 0,025%. Необхідну кількість розрядів АЦП N складе:
N = Ent {log2 (1 /γкв) +1} = Ent {log2 4000 + 1} = 12.
Арк.
МП94.21057.001 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 52

АЦП мікроконвертори C8051 F005 фірми "Cygnal" має наступні параметри:
- число двійкових розрядів .......................................... .. ... .. ... 12
- час перетворення, µs ......................................................... ... ... 5
- вхідний опір, МΩ ...................................................................... .1
- нелінійність характеристики перетворення,% ...... .. …... 0,012
- похибка в кінцевій точці шкали, МЗР ............................. .. ... .1
- напруга зсуву, mV ..................................................................... .2
Отримані в цьому розділі дані є вихідними даними для розрахунку похибок.

4.4 Розрахунок похибок
Розрахунок похибок каналу вимірювання витрати
Визначення похибок вимірювального перетворювача витрати (ІПР)
ІПР є інтелектуальний датчик серії МР - 400 з імпульсними виходом. Згідно
з паспортними даними, межа його основної похибки становить 1,5%. Похибка
випадкова мультипликативная, розподілена за нормальним законом.
Знайдемо С.К.О. цієї похибки при нормальному законі розподілу і довірчої
ймовірності Рдов = 0,997:
σ (δ ) δ
= ИПР 1,5
ИПР = = 0,5 % ,
k 3
де до - коефіцієнт, що враховує сумарний закон розподілу похибки (к = 3
при довірчій ймовірності Рдов = 0,997)
Розрахунок похибки компаратора блоку формувача
Компаратор має наступні затримки, викликають похибка:
- власна затримка сигналу;
- затримка, спричинена наявністю гістерезису;
- затримка, спричинена напругою зміщення.
Власна затримка компаратора становить 70 нс і надає пренебрежимо малий
вплив на загальну похибка.
Затримка, викликана наявністю гистерезиса tr (∆Ur = 20 мВ) визначається за
формулою для процесу інерційної ланки 1 - го порядку , тобто
Арк.
МП94.21057.001 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 53

U −3
t = −τ ⋅ ln 0 + ∆U 1+ 20 ⋅10
= −2 ⋅10 −4 ln = 1,2 ⋅10 −6
r c
U 0 1
Значення відносної похибки γг, Викликане цією причиною одно:
t 1,2 ⋅10 −6
γ г =
Г ⋅100 % = −3
T 8 ⋅10 −2 ⋅100 % = 1,5 ⋅10 %
1
тобто дуже малий.
Напруга зсуву компаратора становить не більше 4 мВ, що можна порівняти
з ∆Uг. Тому похибка, викликана цієї, причиною також нехтує мала.

Розрахунок похибок каналу вимірювання температури
Визначення похибок первинного перетворювача температури.
Межа основної похибки датчика температури ТСМ - 50, в діапазоні
температур 160 0 згідно не перевищує δд= 0,3%. За характером прояву випадкова і
розподілена по нормальному закону.
Похибка від розкиду параметрів датчиків усувається при його калібрування
до значень не більше δост= 0,05% (визначається розрядністю АЦП). Неусунуті
залишки систематичної похибки є випадковою похибкою і розподілені по
рівномірному закону.
Визначимо С.К.О. кожної похибки:
σ(δд) = δ д = 0,3 / 3 = 0,1%,
k
де k - коефіцієнт, що враховує закон розподілу похибки (для нормального
закону при Рдов = 0,997, k = 3).

σ(δост) = δ ост = 0,05 / 3 = 0,03%.
k
Згідно з критерієм незначною похибки σ(δост) Можна не враховувати.

Розрахунок похибок ПСН (перетворювача опору в напругу).
Арк.
МП94.21057.001 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 54

Похибка, викликана розкидом номіналів токозадающіх резисторів
генератора струму блоку ПСН.
ПСН складається з генератора постійного струму, що живить датчик і
диференціального підсилювача. Похибка завдання струму датчика Iпіт усувається
при налаштуванні резистором R5п (див. Рис.4.3.2) до значень похибок
настроечного приладу. Неусунуті залишки вади знайти не перевищують значення
0,1% і розподілені по рівномірному закону.
Похибка, викликана розкидом номіналів резисторів зворотного зв'язку
диференціального підсилювача.
Ця похибка визначається за формулою підсумовування некоррелірованних
випадкових складових похибок, розподілених за нормальним законом:
δ осду = δ 2
R6 +δ 2 2
R7 +δ R8 +δ 2
R9 , (4.23)
де δR6 - δR9 - випадкові складові мультиплікативний похибок резисторів
зворотного зв'язку R6 - R9 (позначення відповідають прийнятим в розділі 4.3).
значення δR6 - δR9 однакові і рівні 0,05% і тоді, в чисельному вигляді маємо:
δ 2 2 2 2
осдуПСН = 0,05 +0,05 +0,05 +0,05 = 0,1%.
Похибка мультипликативная, випадкова із нормальним законом розподілу.
Похибка, викликана кінцевим значенням петлевого посилення
диференціального підсилювача ПСН.
Значення цієї похибки для одного каскаду на операційному підсилювачі
визначається за формулою :
δ
δ К
Кβ = ⋅100 % ,
1+ Кβ (4.24)
де δДо - мультиплікативна похибка разомкнутого операційного підсилювача ОП,
К - коефіцієнт посилення ОП на постійному струмі,
β - коефіцієнт передачі ланки зворотного зв'язку.
Арк.
МП94.21057.001 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 55

зазвичай приймають δДо = 1. Для ОП типу AD712 К = 106. Значення βдля
всіх каскадів ДУ каналів вимірювання температури однакові, тому що всі каскади
мають коефіцієнт передачі 25:
β = 1 / КДУ = 1/25 = 0,04.
визначимо значення δДоβ:
δДоβ = 1
6 ⋅100 % = 2,5⋅10-3%,
1+ 10 ⋅0,04
Похибка, викликана напругою зміщення ОП ДУ ПСН
Згідно з даними на застосовуваний ОП AD712AP напруга зсуву∆Uсм не
перевищує 10 мкВ. Наведена похибка, викликана цією причиною, визначається
формулою:
γсм = (∆Uсм / Iр⋅Rt max)⋅100% = (10⋅10-6 / 10-3⋅84,235) ⋅100% = 1,25⋅10-2%.
З урахуванням наявності двох каскадів ДУ:
γсмду = 2γсм = 2 · 1,25⋅10-2 = 2,5⋅10-2%.
За характером прояву похибка аддитивная систематична.
Додаткову похибка, викликану температурним дрейфом Uсм ОП визначимо
за формулою:
γ ∂Uсм
смдоп = ⋅ ∆Т / Uвх max ⋅100 %, (4.25)
∂Т
де ∂Uсм /∂Т - температурний дрейф Uсм ОП (0,5 µV / 0С для AD712AP),
∆Т - робочий діапазон температур.
Согласно ТЗ ∆Т = 250. Тоді

γ 0,5 ⋅10 −6 ⋅ 25
смдоп = ⋅100 % = 1,5⋅10-2%
84,235 ⋅10 −3
За характером прояву - адитивна систематична, додаткова.

Похибка, викликана вхідними струмами ОП ДУ
Значення цієї похибки визначається за формулою :
Арк.
МП94.21057.001 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 56

γ iвх ⋅ Rt
i вх = ⋅100%
U , (4.26)
вхДУ
де iвх - вхідний струм ОП (паспортне значення);
Uвх ДУ - вхідна напруга ДУ блоку ПСН (Uвх ДУ = 84,235 мВ);
Rt - опір джерела сигналу для ОП (для ДУ ПСН опір Rt не більше 84,235 Ом).
значення iвх = 1 nA для AD712AP . тоді
1 ⋅10−9
γ ⋅84,235
i вх = ⋅100 % = 10−4%
84,235 10−3 .
⋅
Похибка дуже мала в порівнянні з іншими і нею нехтуємо.

Розрахунок похибок фільтра нижніх частот
ФНЧ побудований на основі повторювача напруги, тому похибка від
розкиду номіналів резисторів ланки зворотного зв'язку виключена.
Похибка, викликана кінцевим значенням петлевого посилення ОП.
Значення цієї похибки визначається за формулою (4.68):
Для ОП типу OPA 291AP К = 105. Значенняβ для ФНЧ дорівнює 1 (т.к.
посилення ФНЧ дорівнює 1).
визначимо значення δДоβФНЧI:
δ 1
ДоβФНЧ1 = ⋅100 % = 10-3%,
1+ 105 ⋅1
Аналогічно для другого осередку ФНЧ знаходимо значення δДоβФНЧ2:
δ 1
ДоβФНЧ2 = 5 ⋅100 % = 10-3%.
1+ 10 ⋅1
Сумарна похибка ФНЧ, викликана кінцевим значенням петлевого
посилення δДоβФНЧ складе:

δДоβФНЧ = δДоβФНЧ1 + δДоβФНЧ2 = 10-3 + 10-3 = 2⋅10-3%.
За характером прояву похибка мультипликативная систематична.

Похибка, викликана напругою зміщення ОП ФНЧ.
Арк.
МП94.21057.001 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 57

Згідно з даними на ОП OPA 291 напруга зсуву∆Uсм не перевищує 250 мкв.
Наведена похибка, викликана цією причиною, визначається формулою:
γсмФНЧ1 = (∆Uсм / Uвх ФНЧ max)⋅100% = (250⋅10-6 / 2,5)⋅100% = 10-2%.
Для другого осередку, тому що посилення першого осередку ФНЧ дорівнює
1, маємо γсмФНЧ2=γсмФНЧ1 = 10-2%.
За характером прояву похибка аддитивная систематична.

Похибка, викликана вхідними струмами ОП ФНЧ.
Значення цієї похибки визначається за формулою :
γ iвх ⋅ Rэкв
iв = ⋅100%
U , (4.27)
вхФНЧ
де iвх - вхідний струм ОП (довідкове значення);
Rекв - еквівалентну вхідний опір ФНЧ.
значення iвх = 150 ПКА для ОР291 АР . З урахуванням, що Rекв = R1 + R2
= 102 +102 = 204 кОм (позначення відповідають п.4.3.3) отримаємо:
γ 1,5 ⋅10−10 ⋅ 204 ⋅103
i вх = ⋅100% =1,2 ⋅10−3 %
2,5 .
Похибка аддитивная систематична.

4.4.3 Розрахунок похибок каналу вимірювання тиску
Похибка шунта блоку ПТН
Значення цієї похибки повністю визначається точністю використовуваного
шунта. При виборі в якості шунта резистора з похибкою 0,1%, межа допустимого
значення цієї похибки дорівнюєδш = 0,1%.
За характером прояву похибка мультипликативная випадкова, розподілена
за нормальним законом.
Похибка, викликана розкидом номіналів резисторів зворотного зв'язку
диференціального підсилювача.
Арк.
МП94.21057.001 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 58

Ця похибка визначається за формулою підсумовування некоррелірованних
випадкових складових похибок, розподілених за нормальним законом:
δ = δ 2 +δ 2 +δ 2 2
осду R1 R2 R3 +δ R4 , (4.28)
де δR1 - δR4 - випадкові складові мультиплікативний похибок резисторів
зворотного зв'язку R1 - R4 (позначення відповідають прийнятим в розділі 4.2).
значення δR1 - δR4 однакові і рівні 0,1% і тоді, в чисельному вигляді маємо:
δ 2 2 2 2
осду ПТН = 0,1 +0,1 +0,1 +0,1 = 0,2%.
Похибка мультипликативная, випадкова із нормальним законом розподілу.
Похибка, викликана кінцевим значенням петлевого посилення
підсилювача ПТН.
Значення цієї похибки для одного каскаду на операційному підсилювачі
визначається за формулою (4.18):
приймемо δДо = 1. Для ОП типу OPA 491 К = 105. Значення β для всіх
каскадів ДУ ПТН однакові, т.к все каскади мають коефіцієнт передачі 1:
β1 = β2 = β3 = 1 / Кду1 = 1/1 = 1.
визначимо значення δДоβI:
δДоβ1 = 1
5 ⋅100 % = 10-3%,
1+ 10 ⋅1
аналогічно визначаємо δДоβ2 і δДоβ3:
1
δДоβ2 = δДоβ3 = 5 ⋅100 % = 10-3%,
1+ 10 ⋅1
Сумарна похибка ДУ ПТН не перевищить значення:
δДоβдуПТН = 3δДоβ1 = 3⋅ 10-3%.
Похибка, викликана напругою зміщення ОП ДУ ПТН
Згідно з даними на застосовуваний ОП OPA 491 напруга зсуву∆Uсм не
перевищує 1 мВ. Наведена похибка, викликана цією причиною, визначається
формулою:
γсм = (∆Uсм / Imax⋅Rш)⋅100% = (0,15⋅10-3 / 20⋅10-3⋅120) ⋅100% = 6,6⋅10-3%.
З урахуванням трьох каскадів ДУ отримаємо:
Арк.
МП94.21057.001 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 59

γсмду = 3γсм = 3 · 6,6⋅10-3 = 2⋅10-2%.
За характером прояву похибка аддитивная систематична.
Додаткову похибка, викликану температурним дрейфом Uсм ОП визначимо
по формулі (4.18).
Согласно ТЗ ∆Т = 25 0. Тоді
γ 5 ⋅10 −6 ⋅ 25
смдоп = ⋅100 % = 5⋅10-3%
2,4
За характером прояву - адитивна систематична.

Похибка, викликана вхідними струмами ОП ДУ ПТН
Значення цієї похибки визначається за формулою:
i
γ = вх ⋅ Rэкв
iв ⋅100% , (4.29)
де iвх - вхідний струм ОП (паспортне значення);
Uвх ДУ - вхідна напруга ДУ ПТН;
Rекв - еквівалентний опір джерела сигналу (для ПТН опір шунта дорівнює
120 Ом).
значення iвх = 150 pA для ОР491 АР . тоді
γ 1,5 ⋅10−10 ⋅120
= ⋅100% =7 ,5 ⋅10−6
iв %
2,4 .
Похибка дуже мала в порівнянні іншими і нею нехтуємо.

Розрахунок похибок АЦП
Похибка, викликана нелінійністю характеристики перетворення АЦП.
Похибка нелінійності нормується в паспортних даних і для АЦП
мікроконвертори C8051F005 не перевищує 0,025% . За характером прояву похибка
близька до систематичної мультиплікативної.

Арк.
МП94.21057.001 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 60

Похибка в кінцевій точці шкали перетворення.
Ця похибка становить ±3 МЗР і усувається при калібрування до одиниці
молодшого розряду, тобто до 0,025%. Неусунуті залишки цієї похибки розподілені
по рівномірному закону. Похибка є мультипликативной випадковою.
Похибка від квантування.
Похибка від квантування δкв визначається за формулою :
1
δкв = N ⋅100%
2 ,
де N- розрядність коду АЦП (N = 12).
Тоді маємо:
δ = 1
кв ⋅100 % = 0,025%.
212
За характером прояву похибка аддитивная випадкова,

Арк.
МП94.21057.001 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 61

5 Технологічний розділ

5.1 Вибір варіанта технологічного процесу
Тип виробництва визначає спосіб виготовлення фотошаблонів, побудова
технологічного процесу і ступінь його деталізації. У залежності від розміру
виробничої програми, технічних і економічних умов виробництво буває одиничне,
серійне і масове.
Одиничне виробництво фотошаблонів характеризується широкою
номенклатурою і малим обсягом випуску, виготовлення фотошаблонів у серійному
і масовому виробництвах - застосування устаткування, що дозволяє механізувати й
автоматизувати виробничі процеси.
При ухваленні рішення про методи і послідовність виготовлення
фотошаблонів, необхідно провести оптимізацію варіантів технологічного процесу
для визначеного типу виробництва.
Відповідно до ГОСТ 3.1121-84 тип виробництва характеризується
коефіцієнтом закріплення операції:
∑О
К ЗО = , (5.1)
∑ р
де ΣО - сума операцій;
Σр - сума робочих місць.
Виходячи з приведеної формули необхідно установити співвідношення між
трудомісткістю виконання операцій і продуктивністю робочих місць. На даному
етапі проектування нормування операцій можна виконати, використовуючи
орієнтовані норми типового технологічного процесу.
Спираючи на вихідні дані і містячи в розпорядженні штучного чи штучно-
калькуляційного часу, визначають кількість одиниць оснащення:
N ⋅T
m = ШТІ (шт−к)
i 60 ⋅ F (5.2)
g ⋅ηз.н
де N - річна програма випуску;
Арк.
МП94.21057.001 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 62

ТШТ(К) - штучне чи штучно-калькуляційний час, хв.;
Fg - відповідної дійсності річний фонд часу, ч.;
ηЗ.Н. - нормативний коефіцієнт завантаження оснащення. Завантаження
оснащення залежить від типу виробництва - можна прийняти середнє значення
ηЗ.Н .=0,8.
Після розрахунку значень m по всіх операціях установлюють кількість
робочих місць, округляючи до найближчого більшого цілого числа значення m.
Для операцій, що не вимагають через міру години, значення m може бути
значно менше одиниці, Це означає, що номенклатура робіт на таких робочих місцях
має бути розширена. Кількість операцій, що можна виконувати на кожнім
робочому місці, визначається за формулою:
η
О = з.н.
η. (5.3)
з.ф.
де ηЗ.Ф. - коефіцієнт фактичної завантаженості оснащення,
η m
з.ф. = (5.4)
p
Після розрахунків кількості робочих місць і кількості операцій за формулою
(5.1) визначають кЗ. О..
При масовому і крупносерійному виробництвах кЗ.О.. = 1 ÷ 10, при
середньосерійному кЗ.О. = 10 ÷ 20, при малосерійному кЗ.О..= 20 ÷ 40, при
одиничному виробництві кЗ. О.. не регламентується.

5.2 Виготовлення первинного і робочого фотошаблонів
Первинний фотошаблон одержують хімічною обробкою експонованих
фотопластинок, проконтролювавши спочатку температуру робочих розчинів
термометром. Відлік часу обробки проводять за секундоміром.
Для виготовлення робочого фотошаблону використовують первинний
фотошаблон. Робочий фотошаблон одержують копіюванням первинного
фотошаблона на контактно-копіювальному верстаті і подальшій хімічній обробці
Арк.
МП94.21057.001 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 63

матеріалу. Перед копіюванням первинний фотошаблон необхідно протерти з боку
підкладки серветкою, змоченої в етиловому спирті для виділення пилу, бруду,
жирових плям. Стекло контактно-копіювального верстата необхідно протерти
антистатичною серветкою. Копіювання, а також висвітлення для копіювання й
обробки пластин і фототехнічної плівки виконуються за допомогою фото ліхтаря з
червоним світлофільтром. Діазографічні плівки копіюють і обробляють при
звичайному висвітленні, не допускаючи висвітлення матеріалу сонячними чи
променями ультрафіолетовим випромінюванням. При копіюванні первинний
фотошаблон і матеріал додають один до одному і переносять до контактно-
копіювального верстата, причому емульсійний шар первинного фотошаблона і
світлочутливий шар матеріалу повинні безпосередньо стикатися.
Експонування проводять через первинний фотошаблон на світлочутливий
матеріал. Виготовлення робочого фотошаблону на фототехнічній плівці ФТ-41П
здійснюється шляхом експонування на контактно-копіювальному верстаті
крапковим джерелом білого світла і хімічної обробки експонованого матеріалу.
Виготовлення робочого діапозитива на діазографічній плівці ТМ
здійснюється в такий спосіб. Після експонування діазографічна плівка
обробляється в проявочному пристрої в парах аміаку до максимального насичення
кольору фото зображення.

5.3 Устаткування і пристосування
До устаткування і пристосування для виготовлення фотошаблонів
друкованих плат відносяться:
− Контактно-копіювальний верстат KVP-G ІІІ (Японія).
− Контактно-копіювальний верстат TRі - kopі (Німеччина).
− Проявочний пристрій для діазографічних плівок.
− Проявочна установка для фотопластин.
− Пристрій для пробивання фіксуючих отворів (79ВЯ42АТ).
− Ретушерський пульт «ФМС-66», МРТУ 27-05-233-69.
− Мікровольтметр «МФ-4».
Арк.
МП94.21057.001 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 64

− Мікроскоп «МПБ-2».
− Люксметр «ІЛКП».
− Стіл з підсвіткою.
− Атестований набір еталонів оптичних площин, виконаний на
фототехнічній чи плівці фотопластині.
− Тара для перенесення скляних фотошаблонів.
− Секундомір.
− Терези технохімічні з важком.
− Термометр для виміру температури розчинів від 15 до 40 °С з ціною
розподілу більш ніж 1 °С.
− Фотоліхтар з неактинічним червоним світлофільтром.
− Набір пензликів для ретуші.
− Скальпель для ретуші, МРТУ 4217-61.
− Фотошаблони конструктивів друкованих плат з координатною
сіткою.
− Фіксуючі штифти.
− Шафа для збереження фотошаблонів.
− Пристрій, що фоторозкреслює, ФРУ-01.
− Технічні характеристики ФРУ-01.
Пристрій на базі двокоординатного столу призначено для високоточного
автоматичного креслення фотошаблонів друкованих плат на різних плівкових і
скляних фотоматеріалах по будь-яких траєкторіях у площині.
У приводах подач пристрої застосовані лінійні синхронні двигуни з газовим
змащенням у напрямних, керовані від системи електропривода з ЧПУ (ЭЧПУ)
"Микролид".
Стабільність і точність пристрою забезпечується базовою гранітною
плитою, гранітними напрямними по осях Х и У і газовими направляючими, що не
піддаються тертю і зносу.
Арк.
МП94.21057.001 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 65

Фотоголівка з модуляторним джерелом світла з 12 окремих оптичних
систем, укладених у єдиний блок, дозволяє одержати однакову оптичну щільність
ліній, масок, зображень. Вакуумним притиском фотоматеріалу в сполученні з
автоматичним піджимом досягається базування світлочутливого шару до поверхні
креслення.
Пристрій працює від промислової мережі стиснутого повітря, має
індивідуальну систему очищення повітря. В умовах експлуатації пристрій, що
фоторозраховує, повинен знаходитися в темному приміщенні, а система керування
- у світлому.
Пристрій допускає роботу в три зміни й обслуговується одним оператором.
Таблиця 5.1 – Параметри пристрою
№ Назва параметра Одиниця Величина
п/п виміру
1 Напруга мережі перемінного струму 50 Гц В 380/220
2 Розміри креслення мм 380х400
3 Швидкість переміщення по координатах X і Y м/с 0,4
4 Прискорення по координаті X м/с 3
5 Прискорення по координаті Y м/с 6
6 Хід столу мм 420х500
7 Погрішність позиціонування мм ± 0,01
8 Погрішність повторного позиціонування мм ± 0,005
9 Кількість масок шт. 12
10 Загальна кількість символів шт. 44

Арк.
МП94.21057.001 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 66

Продовження таблиці 5.1
11 Мінімальна товщина лінії мм 0,125
12 Розміри контактних площадок мм 1,3х3,5
13 Розміри символів мм 2х1
14 Обсяг внутрішньої пам'яті керуючої програми кбайт 64
15 Тиск підводимого повітря кПа 500...600
16 Потужність кВт 2
17 Маса пристрою кг 600
18 Маса ЭЧПУ "Микролид" кг 300
19 Зовнішній канал уведення програми з вищого
перфострічки чи ЕОМ рангу
20 Ручне введення і редагування програми перфорато
р чи ЕОМ
21 Буквено-цифрова індикація на електронно- знаків 512
променевій трубці (16х32).

5.4 Пробивання фіксуючих отворів
Пробка фіксуючих отворів здійснюється на спеціальному пристрої, що має
два орієнтуючих знаки, рознесених на відстань, рівна відстані між реперними
знаками фотошаблона. Фотошаблон розміщають у пристрої для пробки.
Здійснюють вакуумний притиск фотошаблона і пробивають отвору, притискаючи
пуансон пристрою.
Оскільки фотошаблон має лінійні деформації, обумовлені частковим
роздубленням фотографічної емульсії під час фотохімічної обробки, зміною
температури і вологості в приміщенні, то відстань між реперними знаками може не
збігатися з відстанню між знаками пристрою, що орієнтують. У такому випадку
вибирають середнє значення. Для цього горизонтальні штрихи реперних і
настановних знаків зміщають, а відстань між прямовисячими штрихами
вирівнюють між собою зрушенням фотошаблону.

Арк.
МП94.21057.001 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 67

5.5 Загальні технічні вимоги до фотошаблонів
Фотографічне зображення в межах поля друкованої плати (ДП) повинне
бути різким, границі зображення повинні бути чіткими, без розмитостей і ореолів.
Фотошаблон повинний мати два чи більш реперні знаки, використовуваних
для пробивання фіксуючих отворів у робочих фотошаблонах.
Несполучення двох робочих фотошаблонів однієї плати повинне бути не
більш 0,24 мм плат класу I і 0,14 мм плат класу II.
Зазор між елементами провідного рисунка на фотошаблоні повинний бути
не менш 0,325 мм.
Первинний фотошаблон повинний бути отриманий на автоматизованому
пристрої, що розкреслює, методом розкреслювання. Відхилення центрів
контактних площадок від вузлів координатної сітки складає:
- для первинних фотошаблонів ± 0,10 мм плат класу І, ± 0,05 мм плат класу II;
- для робочих фотошаблонів ± 0,12 мм плат класу І, ± 0,07 мм плат класу II.
Розміри елементів топології фотошаблона і відстані між ними повинні
відповідати вимогам технічного завдання на друковану плату з урахуванням
технологічних допусків на виготовлення друкованої плати.
Технологічні допуски на виготовлення друкованої плати встановлює
підприємство - виготовлювач друкованих плат у залежності від застосовуваної
технології.
Граничні відхилення розмірів елементів топології фотошаблона в залежності
від класу точності друкованої плати за ГОСТ 23751 приведені в таблиці 5.2.

Арк.
МП94.21057.001 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 68

Таблиця 5.2 - Граничні відхилення розмірів елементів топології
фотошаблона в залежності від класу точності друкованої плати
Клас точності друкованої плати 1 2 3 4 5
Граничні відхилення розмірів
± 0,10 ± 0,05 ± 0,03 ± 0,02 ± 0,01
елементів топології фотошаблона
Граничні відхилення розмірів елементів топології фотошаблона, зазначені в
таблиці 5.2, є підставою для розрахунку технологічного допуску на виготовлення
еталонного фотошаблона.
Позиційні допуски розташування елементів топології фотошаблона в
діаметральному вираженні в залежності від класу точності друкованої плати
представлені в таблиці 5.3.
Таблиця 5.3 - Позиційні допуски розташування елементів топології
фотошаблона в діаметральному вираженні в залежності від класу точності
друкованої плати
Клас точності друкованої плати 1 2 3 4 5
Позиційні допуски розташування елементів 0,15 0,10 0,07 0,05 0,03
топології фотошаблона, мм
Якість сполучення комплекту фотошаблонів визначається значенням
несполучення по контактних площадках. Значення несполучення комплекту
фотошаблонів у залежності від класу точності друкованої плати не повинне
перевищувати значень, зазначених у таблиці 5.4.
Таблиця 5.4 - Величина несполучення комплекту фотошаблонів
Клас точності друкованої плати 1 2 3 4 5
Величина несполучення комплекту 0,15 0,10 0,07 0,05 0,03
фотошаблонів, мм
Ширина технологічного полючи, розташованого по контурі робочої зони
фотошаблона, не повинна бути більш 30 мм.
Умовна позначка фотошаблонів за ГОСТ 2.201.
Оптична щільність емульсійних фотошаблонів повинна бути не менш 3,0 на
непрозорих ділянках і не більш 0,1 на прозорих ділянках.
Арк.
МП94.21057.001 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 69

Копіювальна щільність діазотипних фотошаблонів на довжині хвилі 437 нм
повинна бути не менш 3,0 на непрозорих ділянках і не більш 0,1 на прозорих
ділянках.
Розміри дефектів зовнішнього бачення - (проколи, крапки, подряпини) у
робочій зоні фотошаблона нс повинні бути більш 0,05 мм для друкованих плат 1, 2
і 3-го класів точності і більш 0,02 мм для друкованих плат 4 і 5-го класів точності.
Розміри дефектів зовнішнього вигляду в робочій зоні фотошаблона з
розмірами провідників і відстаней між ними від 0,05 до 0,08 мм не повинні бути
більш 0,01 мм.
Фотошаблони варто поставляти комплектами з паспортом на кожен
комплект фотошаблонів.
Форма паспорта на комплект фотошаблонів - по ГОСТ 2.601
Маркування фотошаблона повинне містити: умовну позначку
фотошаблона; дату виготовлення; порядковий номер зміни провідного рисунка.
Маркування фотошаблона варто розташовувати на робочій поверхні
фотошаблона поза робочою зоною.
Маркування фотошаблона повинне бути виконане автоматизованим
способом.
У технічно обґрунтованих випадках допускається виконувати маркірування
вручну. Цифри і букви маркувального напису повинні бути чітко позначені.

5.6 Технологічний процес і режими виготовлення фотошаблонів
Технологічний процес і режими виготовлення фотошаблонів друкованих
плат представлені в таблиці 5.5.

Арк.
МП94.21057.001 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 70

Таблиця 5.5 - Технологічний процес і режими виготовлення фотошаблонів
друкованих плат
Порядок операцій і їхнє Тривалість обробки, хв.
найменування фототехнічної плівки
прямим методом
методом звертання
1. Прояв 22±0,5 1 5 4 6
2. Промивання в проточній воді 18÷22 - 0,25÷0,5 0,25÷0,5 6÷8
3. Зупинка прояву 18÷22 2 0,5÷1 - -
4. Відбілювання 18÷22 3 - - 3÷4
5. Засвічування∙ - - - - -
6. Промивання в непротічній воді 18÷22 - - - 5÷7
7. Промивання в проточній воді 18÷22 - - - 2÷3
8. Освітлення 18÷22 4 - - 1,5÷2
9. Промивання в проточній воді 18÷22 - - - 2÷3
10. Прояв 18÷22 1 - - 3÷4
11. Промивання в проточній воді 18÷22 - 0,25÷0,5 - 0,5÷1
12. Фіксування 18÷22 5 10÷15 8÷10 8÷10
13. Промивання в непротічній воді 18÷22 - 5÷7 5÷7 5÷7
14. Ослаблення (при необхідності, 18÷22 6 - - візуально
для видалення загальної вуалі)
15. Промивання в проточній воді 18÷22 - 15÷20 15÷20 15÷20
16. Змочування в ОП-7 чи ОП-10
17. Сушіння ** - У В підвішеному стані
вертикальн
ому
18. Контроль -
Арк.
МП94.21057.001 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 71
Температура
°С
№ розчину
фотопластин

*Освітленість у робочій зоні повинна бути не менш 150 лк контролювати
люксметром. Після включення світла обробку плівки продовжують при
нормальному (не нижче 150 лк у робочій зоні) висвітленні.
**У природних умовах.

5.7 Алгоритм виготовлення робочої програми керування
Виготовлення фотошаблонів способом фотографічного зменшення
оригіналу рисунка плати, виконаного вручну, не задовольняє вимогам підвищеної
точності в зв'язку зі зростанням щільності друкованого монтажу, кількості типів
плат на виріб, появою багатошарових плат.
Прагнення задовольнити вимогам підвищеної точності, зберігати і навіть
скоротити терміни виготовлення фотошаблонів плат вимагає нових методів
роботи.
Автоматизоване виготовлення фотошаблонів включає: автоматизоване
креслення світловим променем (М 1:1) рисунка фотошаблона по робочій програмі
травлення; напівавтоматизовану підготовку і виготовлення цих програм керування.
Послідовність операцій підготовки виготовлення робочої програми
керування, аналіз і її коректування, контроль і одержання первинного фотошаблона
зображена у виді алгоритму на рисунку 5.1.

5.8 Формування елементів провідного рисунка друкованої плати
Фотошаблони виготовляються в залежності від щільності провідного
рисунка або однократним, або подвійним, або потрійним кресленням, тобто
провідні спробні рисунки плати викреслюються на фотопапері, а потім
контрольний рисунок плати на фотопластинці чи фототехнічній плівці.
Для формування елементів друкованого монтажу використовується магазин
масок, що включає №- масок - світлових плям. На рисунку 5.2 показані два варіанти
магазина масок, а розміри приведені в таблиці 5.1.
Арк.
МП94.21057.001 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 72

Геометричні розміри масок для розкреслення провідного рисунка повинні
враховувати технологічні припуски і допуски, що забезпечують виготовлення ДП
на конкретному виробництві (ОСТ 16.0.886.052-83).
Для нанесення елементів провідного рисунка, розташованого не в кроці
1,25, допускається виготовлення масок (рисунок 5.3), зміщених щодо центра в
магазині масок.
Таблиця 5.6. – Параметри провідного рисунка
Елементи Форма Розміри, мм
провідного
Контаркитснуін ка Квадрат 1,5×1,5; 2,0×2,0; 2,9×2,9
площадки Коло ∅1,90; ∅ 3,40
Восьмикутник 2,70
Провідники Квадрат 0,35; 0,50
Восьмикутник 0,75; 1,00; 1,50
Шипи й екрани Два однакових за формою і розміром, ≥2,50
але орієнтованих по-різному щодо 2,70×0,40
центра масок 0,40×2,70
Цифри От 0 до 9 2,0×1,0
Букви C, R, K, A, V, B, L, E, Z, D, T, E 2,0×1,0
Знак " + " 2,0×2,0

Арк.
МП94.21057.001 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 73

6 Спеціальний розділ

6.1 Економічне обгрунтування розробки
Розробка Системи витрати рідини з урахуванням температури та тиску є
важливою для багатьох галузей промисловості, включаючи нафтогазову, хімічну,
електроенергетичну та інші. Ця система дозволяє точно вимірювати та
контролювати витрату рідини при зміні температури та тиску, що забезпечує
ефективне використання ресурсів та зменшення затрат.
Одним з основних економічних аргументів для розробки Системи витрати
рідини з урахуванням температури та тиску є зниження витрат на використання
рідини. Коли витрати рідини контролюються з точністю, зменшується її втрата, а
отже, знижуються витрати на закупівлю та транспортування рідини.
Другим важливим економічним аргументом є збільшення ефективності
виробництва. З точністю контролюваної витрати рідини можна забезпечити більш
точне розрахунок необхідної кількості рідини для виконання роботи, що дозволяє
збільшити продуктивність та ефективність роботи промислового устаткування.
Третім аргументом є зниження затрат на технічне обслуговування та ремонт
устаткування. Система витрати рідини з урахуванням температури та тиску
дозволяє забезпечити більш точну та ефективну роботу промислового
устаткування, що зменшує ймовірність несправностей та необхідних ремонтів.
Нарешті, Система витрати рідини з урахуванням температури та тиску
дозволяє забезпечити дотримання стандартів та нормативів у галузі безпеки та
екології. Точне вимірювання та контроль витрати рідини допомагає зменшити
ймовірність виникнення небезпечних ситуацій та забруднення довкілля, що може
призвести до значних штрафів та погіршення іміджу компанії.
Отже, розробка Системи витрати рідини з урахуванням температури та
тиску може допомогти підприємствам знизити витрати на використання рідини,
збільшити ефективність виробництва, знизити затрати на технічне обслуговування
та ремонт устаткування, а також забезпечити дотримання стандартів безпеки та
Арк.
МП94.21057.001 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 74

екології. Це може дозволити компанії збільшити свою прибутковість та
конкурентоспроможність на ринку.

6.2 Охорона праці
Аналіз умов праці робітників при виконанні робіт в технічній
лабораторії
В даній роботі проводиться розробка та моделювання системи
вимірювального контролю витрати рідини, що неможливе без проведення
складних системних розрахунків, які в сучасних умовах проводять із
застосуванням комп’ютерної техніки. Робота інженера-проектувальника з
комп’ютером пов’язана з довготривалим находженням майже нерухомо перед
монітором комп’ютера. Тому для ефективної організації роботи спеціаліста у
приміщенні технічної лабораторії необхідно проаналізувати всі прямі та побічні
фактори впливу навколишнього середовища на працівників.
За рівнем фізичних навантажень ця робота відноситься до категорії Іа.
Кімната лабораторії розрахована на 4 постійних робочих місця. Лабораторія має
такі розміри : довжина 6 м , ширина 5 м , висота 3,5 м. Площа кімнати складає 30
м2, об’єм – 105 м3. Це складає 7,5 м2 площі та 35 м3 об’єму на одне постійне робоче
місце, що відповідає вимогам ДБН В.2.2.28-2010 «Адміністративні та побутові
будівлі».
Для роботи з комп’ютерами використовується приміщення з однобічним
природним освітленням, північно-західною орієнтацією вікон. Природне
освітлення здійснюється через вікна. Розміри двох вікон приміщення однакові і
становлять 1,40×2,0 м. Робочі столи розташовані так, що вікна знаходяться збоку
робочих місць. Вікна обладнані шторками, які розсіюють світло. При цьому у полі
зору працюючого забезпечується оптимальне співвідношення яскравості робочих
та навколишніх поверхонь.
Найменшим об’єктом розрізнення виступає «крапка» тексту на фоні
монітора (в текстових редакторах та математичних прикладних програмах це текст
чорного кольору і білий колір робочого поля). Найменший об’єкт розрізнення –
Арк.
МП94.21057.001 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 75

0,25 мм, що відповідає дуже високому ступеню точності зорової праці. Розряд
зорової праці – II, підрозряд – г. Контраст об’єкту розрізнення з фоном - великий.
Згідно з ДБН В.2.5-28-2018 нормування природного освітлення проводиться
за допомогою коефіцієнта природної освітленості (КПО), вираженого в відсотках,
який для даного типу зорової праці складає 1,5%. Фактичне значення КПО
знаходиться в межах 32-38%. Отже, рівень природного освітлення є достатнім.
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 шістьма світильниками типу ЛСП 02В-2×40,
розташованими безпосередньо над робочими місцями на стелі приміщення.
Кожний світильник має дві люмінесцентні лампи денного світла. Для даного типу
зорової праці необхідна величина штучного загального освітлення складає 300 Лк.
Фактичне значення даного параметра складає більше 330 Лк. Отже рівень
штучного освітлення на робочому місці є достатнім відповідно до ДБН В.2.5-28-
2018 «Природне і штучне освітлення».
В кімнаті в холодний період року функціонує система централізованого
водяного опалення, яка відповідає ДБН В.2.5.67-2013 «Опалення, вентиляція та
кондиціювання». Система опалення складається з двох 10-ти секційних чавунних
радіаторів типу М-140-АО, встановлених під кожним вікном.
Важливе значення мають фактори мікроклімату в робочому приміщенні, так
як вони безпосередньо впливають на здоров’я та самопочуття працівника. 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 %.
Арк.
МП94.21057.001 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 76

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 мають такі значення:
1. температури повітря в теплий період року становить – 25 - 27 °С, в
холодний період року – 20 - 23 °С .
2. вологість повітря має різні значення але знаходиться в допустимих
межах – 40 -60 %.
3. швидкість руху повітря як в теплий так і в холодний період року не
перевищує 0,1 м/с.
Таким чином, параметри повітря як в теплий так і в холодний період року
задовольняють прийнятим стандартам і нормам, тому немає необхідності
встановлення системи кондиціювання.
В даному приміщенні передбачена неорганізована природна вентиляція.
Повітря просочується через нещільності у вікнах та дверях. Також здійснюється
провітрювання приміщення при відкриванні вікон та кватирок.
З вище наведених значень параметрів мікроклімату в робочому приміщенні
можна зазначити, що система опалення, яка застосовується, повністю забезпечує
належні умови праці (температуру повітря) в холодний період року.
Одним з негативних факторів є підвищене зорове напруження, що пов'язане
із спостереженням за інформацією на екрані монітора. Спеціаліст втомлюється від
постійного ефекту миготіння кадрової розгортки монітора (тому використовуються
сучасні плоскі монітори), нестійкості та нечіткості зображення, необхідності частої
переадаптації очей до рівня освітлення екрану дисплея та загального освітлення
приміщення.
Інженер-проектувальник проводить велику кількість часу поряд із
системним блоком комп’ютера, в якому вентилятор охолодження створює шум. Це
також являється важливим фактором виробничого середовища. Додатковий рівень
шуму створює принтер, який знаходиться в дальньому кутку кімнати.
Арк.
МП94.21057.001 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 77

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. Рівень шуму на робочих місцях в даному
приміщенні становить 45-47 дБ, що не перевищує норми.
Відповідно до ДСН 3.3.6.096-2002 напруженість ЕМП у діапазоні частот
60кГц-3МГц на робочих місцях персоналу протягом робочого дня не повинна
перевищувати 50 В/м. Фактичне значення даного параметра складає менше 0,1-
0,2 В/м. Отже, рівень електромагнітного випромінювання знаходиться в межах
норми.
Умови праці спеціаліста при роботі з комп'ютером визначаються
характеристиками устаткування, якістю робочих матеріалів у робочій зоні,
конструкцією робочих меблів та її розмірними характеристиками. Робоче місце
співробітника є постійним і складається зі столу, на якому установлений
персональний комп'ютер, та спеціального м’якого стільця. Монітор розміщені так,
щоб відстань від очей користувача до екрану складала не менше 70 cм, кут огляду
30о. Руки користувача розташовуються на робочому столі в горизонтальному
положенні. Ширина столу 1,2 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. Параметри робочого місця проектувальника
відповідають ДСТУ 8604:2015 та ДСанПіН 3.3.2.007-98.
З точки зору психологічного навантаження доцільно віднести роботу
інженера до роботи з великим обсягом інформації та великою розумовою
активністю. Однотипність даних на екрані та очікування закінчення розрахунків
може привести до додаткового виснаження, швидкого стомлення, значного
зниження працездатності.
При великому рівні психологічних навантажень спеціаліст змушений
довгий час перебувати у нерухомому стані, практично без фізичних навантажень,
що негативно відображається на фізичному стані та вимагає додаткових вольових
зусиль, які виснажують людину.
Арк.
МП94.21057.001 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 78

Електропроводка в приміщенні лабораторії мідна і розташована під шаром
штукатурки, що захищає працюючих в аудиторії від дотику до оголених проводів
напругою 220 В при механічному руйнуванні проводки. Приміщення відноситься
до 3 типу: приміщення без підвищеної небезпеки, відповідно ПУЕ-17, оскільки в
приміщенні немає таких небезпечних факторів як: високої відносної вологості
повітря (перевищення 75% протягом тривалого часу); високої температури повітря
(більше 350С протягом тривалого часу); струмопровідного пилу; струмопровідної
підлоги; хімічно активного середовища. Системний блок ПК, має металевий
корпус, тому згідно ДСТУ Б В.2.5-82:2016 ці корпуси під'єднано до загальної
системи захисного заземлення.
З працівниками установи регулярно проводиться інструктаж з техніки
безпеки, який складений з врахуванням вимог необхідних нормативних документів
з гігієни праці та техніки безпеки.
Приміщення лабораторії відноситься до приміщень з категорією
пожежобезпеки типу В (горючі та важкогорючі рідини, тверді горючі та
важкогорючі речовини і матеріали (в тому числі пил та волокна), речовини та
матеріали, здатні при взаємодії з водою, киснем повітря або одне з одним горіти, за
умови, що приміщення, в яких вони знаходяться (використовуються), не належать
до категорії А та Б) згідно з ДСТУ Б В.1.1-36:2016, оскільки в приміщенні існують
дерев'яні меблі, велика кількість паперу та інші матеріали.
Існуючі в установі інструкції на випадок пожежі складенні відповідно до
НАОП А.01.001-2014 «Правила пожежної безпеки в Україні». План евакуації
розміщений на стіні з вільним доступом до нього, відповідно ДБН В.1.1.7-2016.
Приміщення обладнане порошковим вогнегасником ВП-5У, який закріплено в
місці вільного доступу у випадку виникнення пожежі (відповідно Правил
експлуатації та типових норм належності вогнегасників).
Важливою обставиною є те, що в приміщенні не встановлено систему
пожежної сигналізації відповідно ДБН В.2.5.56-2014. Для подальшої безпечної
праці в приміщенні лабораторії необхідно обов’язково провести розрахунок і
встановити сучасну систему пожежної сигналізації.
Арк.
МП94.21057.001 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 79

Модернізація системи пожежної сигналізації лабораторії
Пожежна сигналізація являється однією з найпоширеніших видів
сигналізації. Система пожежної сигналізації весь час удосконалюється,
винаходяться нові способи виявлення пожежі, знижується відсоток помилкових
спрацювань.
На будь-якому підприємстві, в кожному офісі слід мати пожежну
сигналізацію. Це продиктовано як бажанням власника забезпечити своє майно,
життя і здоров'я співробітників, так і державними стандартами і нормативними
актами. В цілому пожежна сигналізація призначена для виявлення пожежі на стадії
раннього спалаху, включення систем світлозвукового або голосового сповіщення і
активного пожежогасіння, а також передачі сигналу тривоги на пульт охорони
Пожежна сигналізація - це складний комплекс технічних засобів, які
служать для своєчасного виявлення спалаху в зоні, що охороняється. Як правило,
робота охоронної сигналізації ефективніша, якщо використовувати її в комплексі з
останніми системами безпеки приміщення (охоронна сигналізація,
відеоспостереження, система контролю і управління доступом (СКУД), установка
пожежогасінні і т. ін.). Більш того, фахівці радять інтегрувати охоронну
сигналізацію і систему пожежної сигналізації, в одній контрольній панелі. Ця
інтеграція називається охоронно-пожежна сигналізація.
Наступним кроком в розвитку системи пожежної сигналізації є автоматична
пожежна сигналізація. Це система швидкої і автоматизованої реакції на
виникнення вогнища пожежі або задимлення. При виявленні цих чинників
автоматично спрацьовує система сповіщення про пожежу, установка
пожежогасіння, система димовидалення, також ліфтове господарство і СКУД.
Пожежна сигналізація складається з таких елементів: контрольна панель,
блок індикації або автоматизоване робоче місце (АРМ) на базі комп'ютера, а також
різних типів датчиків (оповісників) і джерела безперебійного живлення (ДБЖ).
Останній винахід в області пожежної сигналізації - це мультисенсорний
оповісник. Стандартний оповісник - це датчик, який реагує на появу яких-небудь
ознак пожежі: дим, температура і так далі Розробники вже давно були спантеличені
Арк.
МП94.21057.001 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 80

проблемою створення датчика, який би розглядав всі ознаки в сукупності, а, отже,
точніше визначав би наявність пожежі, на порядок, зменшуючи помилкові тривоги
пожежної сигналізації. Основні чинники, на які реагує пожежна сигналізація, - це
концентрація диму в повітрі, підвищення температури, наявність чадного газу і
відкритий вогонь. Першими були винайдені мультисенсорні датчики, що реагують
на сукупність двох ознак: дим і підвищення температури. Але розвиток технологій
пожежної сигналізації не зупинився на цьому і тепер уже використовуються
датчики нового покоління, якою враховують сукупність три і навіть всіх чотирьох
чинників. На сьогоднішній день, багато фірм вже випускають системи пожежної
сигналізації з мультисенсорними датчиками. Найбільш відомі з них System Sensor,
Esser, Bosch Security Systems, мультисенсорний димовий детектор Siemens і ін.
Для підвищення ефективності роботи пожежна сигналізація як правило
оснащена також і ручними оповісниками. Вони зазвичай мають вигляд закритої
прозорої коробки з червоною кнопкою і розміщуються на стінах в місцях, легко
доступних, аби в разі виявлення пожежі працівник без зусиль міг оповістити все
підприємство про небезпеку. Ручні оповісникі відносяться до загальних вимог
установки пожежної сигналізації на підприємствах.
Серед багатого різноманіття сучасних систем пожежної сигналізації (ПС)
пропонується використати систему пожежної сигналізації «Омега».
Система «Омега» розроблена відповідно до вимог, що пред'являються
ДСТУ EN 54 та призначена для адресного автоматичного виявлення пожежі на
об'єктах різного призначення (у тому числі й у вибухонебезпечних зонах усередині
та поза приміщеннями) з одночасним виданням звукових та світлових сигналів
черговому персоналу, а також видаванням керуючих сигналів на включення засобів
пожежної автоматики, зовнішньої системи оповіщення (світловий та звуковий) та
повідомлень на пульт централізованого спостереження.
Споживачами системи «Омега» є підприємства, установи, організації,
суб'єкти підприємницької діяльності та окремі громадяни.
На основі компонентів системи «Омега» можуть бути реалізовані такі
системи:
Арк.
МП94.21057.001 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 81

• система пожежної сигналізації;
• система управління пожежогасінням;
• система управління пожежною автоматикою: димовидаленням,
припливною та/або витяжною вентиляцією, відключенням ліфтів, розблокуванням
дверей тощо.
Система складається із взаємозалежних компонентів, якими можна
комплектувати мікропроцесорну інформаційно-керуючу систему різної
конфігурації та обсягу залежно від типу та призначення об'єкта, що захищається.
Виконання компонентів системи «Омега» за умовами експлуатації відповідає
умовам навколишнього середовища поза корпусами приладів та блоків згідно з
класом 3к5 IEC 721-3-3:1978. За стійкістю до механічних впливів компоненти
системи відповідають ДСТУ EN-54:2003.
Наявність великої кількості компонентів у системі «Омега» дозволяє
створити гнучку інформаційно-керуючу систему, що має такі основні
функціональні можливості:
- за системою виявлення пожежі:
- виявлення пожеж за факторами: дим, температура, полум'я, загазованість,
з наведенням на рідкокристалічному індикаторі (далі – РКІ-індикатор) місця
виникнення пожежі, типу сповіщувача та/або датчика, дати та часу;
- багаторівневу перевірку подій, що відбулися, з метою підвищення їх
достовірності;
- збереження інформації на РКІ-індикаторі про першу подію (місце
виникнення пожежі, типі сповіщувача та/або датчику, дати та часу), при якої
спрацювали сповіщувачі;
- перегляд у ручному режимі на РКІ-індикаторі інформації про сповіщуачів,
що спрацювали;
- дозволяє підключити в лінії сигналізації через блоки сполучення будь-які
безадресні датчики та/або сповіщувачі (пожежні, загазованості та інші);
- за системою сигналізації про пожежу:
Арк.
МП94.21057.001 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 82

- включення звукової сигналізації та світлового табло «ПОЖЕЖА» на
приладі ПУ-П;
- при кількох сповіщувачах та/або датчиках, що спрацювали, - збереження
на РКІ-індикаторі інформації про першу подію (місце виникнення пожежі, типу
сповіщувача та/або датчика, дати та часу);
- видачу сигналів щодо пожежі на пульт централізованого спостереження;
- виведення інформації на зовнішні пристрої оповіщення (світлові та
звукові);
- індикацію спрацьовування сповіщувача(ів) та/або датчика(ів) на
додаткових виносних табло тощо;
- виведення інформації про пожежі на принтер, із зазначенням факту
спрацювання, місця, дати та часу його виникнення;
- виведення інформації на ПК (у тому числі і віддалену через блок адаптера
зв'язку АДС), що дозволяє при використанні спеціалізованого ПЗ вести моніторинг
подій, журнал тощо;
- збереження інформації про пожежі в енергонезалежному архіві за
відмовами:
- виявлення несправного сповіщувача із зазначенням місця його
розташування;
- виявлення несправностей в лініях сигналізації та лініях зв'язку з
компонентами системи із зазначенням їх характеру: короткого замикання, обриву
зв'язку з приладами тощо;
- визначення обриву та короткого замикання у шлейфах блоку сполучення з
безадресними контактними датчиками та/або сповіщувачами;
- виявлення несправностей джерел електроживлення;
- виведення інформації про несправності на РКІ-індикатор із зазначенням
характеру, місця, дати та часу його виникнення;
- видачу відповідної світлозвукової індикації;
Арк.
МП94.21057.001 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 83

- контроль цілісності ліній зв'язку приладів ПУ-П, ППКП-П, БРВУ із
зовнішніми пристроями, а також контроль спрацьовування контактів реле, із
зазначенням відмови реле або лінії, що веде від реле до зовнішнього пристрою;
- визначення обриву та короткого замикання в підшлейфах з безадресними
контактними датчиками.
- за системою протипожежного захисту:
- управління зовнішніми пристроями світлової та звукової сигналізації;
- керування зовнішніми пристроями вентиляції;
- керування зовнішніми пристроями димовидалення;
- керування зовнішніми пристроями припливної вентиляції;
- керування зовнішніми пристроями витяжної вентиляції;
- керування зовнішніми пристроями пожежогасіння;
- керування зовнішніми пристроями засобів автоматики;
- загальні та сервісні:
- повне конфігурування складових частин системи з приладу управління
ПУ-П;
- автоматичний перехід на резервне живлення у разі аварії основного;
- контроль працездатності та ступеня розряду батареї, працездатності
зарядного пристрою;
- програмування, тобто зміна назв (місць розміщення) сповіщувачів або
датчиків з ПК;
- включення ліній сигналізації за променевою та кільцевою схемою;
- увімкнення – відключення зовнішніх пристроїв вбудованими у прилади
ПУ-П та ППКП-П реле або за допомогою блоків БРВУ, БКА, БДУ, БПА;
- зв'язок між приладами системи (ПУ-П, ППКП-П, ДВП) здійснюється за
протоколом з гарантованою доставкою повідомлень, що забезпечується
автоматичним переходом на зв'язок по дублюючій лінії, у разі КЗ, обриву основної
лінії зв'язку або виходу з ладу інтерфейсних елементів;
- програмування безпосередньо з приладу ПУ-П алгоритмів спрацьовування
реле, затримок спрацьовування, відключень спрацьовування тощо;
Арк.
МП94.21057.001 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 84

- індикацію відключених компонентів: сповіщувачів, датчиків, приладів,
реле тощо;
- зміну адреси сповіщувачів з приладу управління ПУ-П, не відключаючи їх
від шлейфу;
- об'єднання кількох, у т.ч. та територіально рознесених, систем «Омега» в
єдиний комплекс під управлінням спеціалізованого ПЗ з віддаленим ПК, із
збереженням доступу до основних службових режимів всіх елементів системи;
- чотири рівні доступу до службових сервісних режимів: загальний,
операторний, інженерний та системний.

Рисунок 6.1 – Прилад керування пожежною сигналізацією «Омега» – ПУ-П
ПУ-П входить в набір пристроїв, що відносяться до пожежної сигналізації
«Омега». ПУ-П основний серед них, він приймає інформацію і обробляє її.
У приладу ПУ-П є корпус (металевий або пластмасовий) з дверцятами з
оргскла. Колір корпусу світло-сірий. На передній панелі знаходяться індикатори і
кнопки управління.
ПУ-П – це мікропроцесорна локальна система, основним призначенням якої
є подача сигналу про факт пожежі, або ж вторгнення на об'єкт, який
обслуговується. При виникненні пожежної ситуації (займання, тління) на
індикаторі приладу ПУ-П вказується місце події, який або які сповіщувачі
спрацювали, номер шлейфу і приладу, підключеного до сповіщувачів, які
спрацювали. Установка ПУ-П програмує затримки і алгоритми, на які реагують
інші прилади системи.
Арк.
МП94.21057.001 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 85

У ПУ-П передбачена можливість включити або відключити будь-який
сповіщувач вручну.
Інші можливості ПУ-П:
- обробляє інформацію від 240 сповіщувачів;
- обробляє інформацію від приладів ППКП-П;
- передає інформацію на індикатор;
- передає сигнал на пристрій ДВП;
- видає сигнали керування на зовнішні ланцюги.
Прилад управління, будучи центральним серед всіх пристроїв системи
«Омега», отримує інформацію по 2 каналах зв'язку:
- для з'єднання з приладами ППКП-П, ДВП, БРВУ (два порти RS-485:
основний канал і канал-дубль);
- для під'єднання до принтера, комп'ютера, телефонних ліній (порти RS-485
(підключення інших пристроїв на відстані до 5 км) і RS-232 (з'єднання з
пристроями, що знаходяться на відстані в межах 20 м).

Рисунок 6.2 – Димовий адресний сповіщувач «Омега» – СПДОТА

Димової адресний пожежний сповіщувач «Омега» СПДОТА
використовується в адресних шлейфах пожежних централей «ОМЕГА». Забезпечує
стійке виявлення продуктів горіння і піролізу в закритих приміщеннях. Передає
Арк.
МП94.21057.001 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 86

сигнал «ПОЖЕЖА» на пожежні приймально-контрольні прилади (ППКП)
«Омега».

Таблиця 6.1 – Технічні характеристики димового адресного сповіщувача
«Омега» – СПДОТА
Пожежна Адресна
Напру га живлення 12 В
Лінія підключення двопровідна
Струм в черговому 0,30 мА
С трум в режимі 8 мА
Мін. робоча -30 °С
Макс. робоча +55 °С
Клас захисту IP 30
Країна Україна
Розмір и 100 х 100 х
Вага 150 гр

Сповіщувач СПДОТА розрахований на цілодобову роботу в системі
пожежної сигналізації. Вбудовані індикатори повідомляють про стан сповіщувача.
Функція самодіагностики дозволяє контролювати працездатність сповіщувача і в
разі несправності передавати сигнал «ВІДМОВА» на приймально-контрольний
прилад. Після усунення несправності або сигналу «тривоги» - сповіщувач
автоматично переходить в початковий «черговий режим».
Сповіщувач поставляється разом з базою, яка підключається по
двопровідній лінії зв'язку і захисною кришкою. Є можливість монтажу в підвісні
стелі типу ARMSTRONG.

Арк.
МП94.21057.001 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 87

Висновок

В результаті виконання роботи розроблена система витрати рідини в
(водного розчину сульфату амонію) для застосування на підприємствах хімічної
промисловості. Наведено огляд і аналіз систем подібного класу і призначення. В
основу методу вимірювання покладено принцип послідовного опитування
первинних вимірювальних перетворювачів. Розроблена система дозволяє
вимірювати кілька основних параметрів водних розчинів, а саме: температуру
рідкого носія, його витрата, тиск в трубопроводі, а на основі отриманих результатів,
обчислення об'ємної та масової витрати з використанням поправочних
коефіцієнтів, які враховують температуру рідини.
У дипломному проекті обгрунтований вибір структурної схеми розробленої
системи, проведені необхідні розрахунки для аналізу працездатності
функціональних блоків, що входять до складу системи, і їх принципових схем,
проаналізовані похибки вимірювальних каналів системи.
Блок управління системи містить мікроконвертор, що має послідовний порт
введення-виведення, що дозволяє легко реалізувати інтерфейс RS-485 для передачі
даних віддаленим користувачам.

Арк.
МП94.21057.001 ПЗ
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 88

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