ChSTU repository

 
 
ЗМІСТ 
                                                                                                                       
стор. 
Вступ……………………………………..……………………………... 5 
1. Обґрунтування необхідності проектування на основі критичного 
аналізу літературних джерел ………………...…………….…..………....... 6 
1.1. Сутність методу логічного розпізнавання мікрооб'єктів в 
просторі ……………………………………………………………………… 8 
1.2. Загальні відомості про автоматизацію процесу  
відслідковування положення мікрооб‘єкту в просторі …………………….18 
1.3. Визначення актуальності розробки системи автоматичного 
відслідковування положення компоненту мікросистемної  
техніки в просторі …………………………………………………………….22 
2. Аналіз технічного завдання……………………………….……….... 24 
3. Розробка структурної схеми …………….……………………….…. 26 
4. Розробка електричної принципової схеми…………………………..28 
5. Розрахунок основних елементів пристрою …………………………31 
5.1. Розрахунок витрат потужності на транзисторах підсилювачів  
струму ……………….……………………..………………………………….31 
5.2. Розрахунок блоку живлення пристрою відслідковування ………33 
5.3. Створення прошивки мікроконтролера ……………..……………34 
6. Розрахунок точності та надійності ...………………………………. 35 
7. Технологічний розділ…………………………………………………38 
7.1. Особливості проектування друкованої плати……………………..38 
7.2. Виготовлення топологічної друкованої плати схеми системи  
відслідковування положення об‘єкту в просторі …………………….…… 41 
РС83.022.421.001  ЗП 
Змн Лист № докум. Підпис Дата  
 Роз роб. Куліков З.А. Літ. Арк. Аркушів 
 
Перевір Бондаренко М.О. Пояснювальна  3 90 
 Т. контр. Бондаренко М.О. 
 Н. Контр. Тичков В.В. записка ЧДТУ, РС-83 
 Затв.  
 
8. Економічний розділ…………………………………….……………..43 
8.1. Організація робіт з розробки моделі системи   
відслідковування положення …………………………..………………….…43 
8.2. Визначення вартості системи відслідковування положення ……44 
8.3. Нормування праці …………………………………..………………47 
8.4. Розрахунок допоміжних витрат .……………………….………….49 
8.5. Розрахунок собівартості виготовлення системи  
відслідковування положення …………………..…………….…………..…..50 
9. Охорона праці та безпека в надзвичайних ситуаціях………………53 
9.1. Аналіз небезпек та шкідливостей, які виникають при роботі  
інженера-проектувальника в електротехнічній лабораторії ………………53 
9.2. Розрахунок системи звукопоглинання в приміщенні лабораторії58 
Висновки ……………………………………….……………..…………67 
Список використаних джерел ………………………………...………. 69 
Додатки …………………………………………………………………. 72 
Додаток А. Перелік нормативних документів .……………………… 73 
Додаток Б. Лістинг керуючої програми мікроконтролера схеми  
відслідковування ……………………………………..………………………. 75 
Додаток В. Відомість технічного проекту …………………………….82 
Додаток Г. Специфікації, переліки елементів до креслень та схем .. 85 
Додаток Д. Комплект документів на технологічний процес  
складання друкованої плати …………………..……………………..…….. 86 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
4 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
Вступ 
 
Зниження експлуатаційної продуктивності різного роду технологічних 
систем пояснюються недовикористанням їх технологічних можливостей, 
швидкісних і силових параметрів, нераціональним управлінням механізмами 
при виконанні технологічного циклу, недовикористанням кінцевого 
навантаження, порушеннями технологічної дисципліни, що, у свою чергу, 
може бути пов'язано з певними труднощами визначення положення об'єкту, 
який бере участь в технологічному процесі, в просторі робочої зони [1]. 
Крім того, рівень кваліфікації оператора складального виробництва, 
його індивідуальний психофізичний стан протягом робочої зміни істотно 
впливають на показники роботи таких систем, що призводить до 
недовикористання їх технічних можливостей. Одночасно через відсутність 
достатнього об'єму інформації про хід робочого процесу і дефіциту часу 
часто виникають додаткові динамічні навантаження на устаткування, 
втрачається продуктивність, підвищується вірогідність помилкових дій, що 
ведуть до аварійних ситуацій. 
Таким чином, має місце протиріччя між технічними можливостями 
високопродуктивної системи і можливостями оператора, що управляє цією 
системою. Це протиріччя – характерна особливість нашого часу і його 
можливо дозволити лише використовуючи методологію і засоби 
автоматизованого управління і контролю.  
Тому, в кваліфікаційній роботі розробляється система автоматичного 
відслідковування положення компоненту мікросистемної техніки в просторі, 
що дозволяє високоточно, швидко і з мінімальною помилкою визначати 
положення тривимірних мікрооб’єктів різної конфігурації в просторі робочої 
зони технологічного складального устаткування.  
 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
5 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
1. Обґрунтування необхідності проектування  
на основі критичного аналізу існуючих аналогів 
 
В результаті підготовки до патентного пошуку аналогів з 
досліджуваної тематики було визначено, що патентний пошук слід 
здійснювати за МКИ B07C 5/34, G01B 11/03 [2], де: 
Розділ B – Різні технологічні процеси; транспортування 
B07 Розділення твердих матеріалів; сортування (розділення взагалі  
B 01D; мокрі способи розділення, сортування з використанням плинного 
середовища аналогічно використанню рідини  B 03; з використанням рідин  B 
03B, B 03D; магнітне або електростатичне розділення  B 03C; центрифуги або 
циклони  B 04; сортування специфічних матеріалів або виробів) 
B07C  Сортування поштових відправлень і документації; сортування 
штучних виробів або матеріалів, що зберігаються навалом, які можна 
сортувати як окремі предмети, наприклад шляхом відбору. 
B07C 5/00 Сортування за параметрами або властивостями сортованих 
виробів або матеріалів, наприклад сортування, що виконується за допомогою 
пристроїв, які сприймають або вимірюють ці параметри або властивості; 
сортування за допомогою пристроїв, приведених в дію вручну, наприклад 
перемикачів (сортування вручну  7/00; розділення твердих матеріалів шляхом 
просіювання, грохочення, з використанням газових потоків або інших видів 
розділення сипких матеріалів сухими способами  B 07B; сортування монет G 
07D) 
B07C 5/34 Сортування за параметрами або властивостями сортованих 
виробів або матеріалів, наприклад сортування, що виконується за допомогою 
пристроїв, які сприймають або вимірюють ці параметри або властивості; 
сортування за допомогою пристроїв, приведених в дію вручну, наприклад 
перемикачів. Сортування за іншими властивостями. 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
6 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
Розділ G – Фізика 
G01 Вимірювання; випробування 
G01B  Вимірювання довжини, товщини або подібних лінійних 
розмірів; вимірювання кутів; вимірювання площ; вимірювання нерівностей 
поверхонь або контурів 
G01B 11/00 Пристосування до вимірювальних пристроїв, вимірювання, що 
відрізняються оптичними засобами, вимірювальні пристрої) 
G01B 11/03 Пристосування до вимірювальних пристроїв, вимірювання, що 
відрізняються оптичними засобами за допомогою координат точок 
Вивчення літературних джерел слід виконувати за УДК [3], зокрема 
досліджувана тематика відноситься до УДК 681.587.2, де: 
Машинобудування – це комплекс галузей народного господарства, які 
створюють знаряддя праці (машини, станки, прилади, інструменти). 
Машинобудування є матеріальною основою технічного оснащення всіх 
галузей народного господарства. 
6 Машинобудування 
68  Різні галузі промисловості і ремесла виробляють кінцеву 
продукцію. Точна механіка 
681  Точна механіка 
681.5   Автоматика. Теорія, методи розрахунку і аппаратура систем 
автоматичного управління і регулювання. Технічна кібернетика. 
Техніка автоматизації 
681.58  Елементи і вузли систем автоматичного регулювання стежачих 
  систем. Системи автоматичного управління і регулювання 
681.587 Виконавчі механізми (у системах регулювання). Сервоприводи 
681.587.2 Механічні виконавчі механізми 
 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
7 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
В результаті здійсненого пошуку та аналізу інформаційних джерел 
особливий інтерес викликали прилади, про які мова йтиме далі. 
По-перше розглянемо сутність та основні характеристики пристроїв 
для відслідковування положення мікрооб‘єктів в просторі. 
 
1.1. Сутність методу логічного розпізнавання мікрооб’єктів в просторі 
Серед методів визначення положення мікрооб‘єктів в просторі слід 
виділити перспективний метод логічного розпізнавання цих об’єктів. Цей 
метод, пов’язаний із застосуванням інформаційних поверхонь, 
розташовуваних у робочій зоні робота [4]. Суть його полягає у використанні 
чутливої поверхні, оснащеної матрицею чутливих елементів із двома 
граничними станами: «1» – якщо розпізнаваний об’єкт накриває даний 
елемент, «0» – у противному випадку.  
Потрапляючи на чутливу поверхню, об’єкти ніби активізують різні 
сполучення її чутливих елементів. Інформація, що знімається з них, після 
обробки використовується для ідентифікації об’єктів або їх розташування на 
поверхні з метою формування необхідних керуючих впливів на виконавчі 
пристрої промислових роботів чи інших елементів робототехнічної системи. 
Задача ідентифікації у такій інформаційній системі зводиться до поділу 
обраної сукупності об’єктів на класи в процесі зіставлення апріорної 
інформації про кожний клас об’єктів у вигляді набору ознак з інформацією 
про невідомий об’єкт, отриманої «опитуванням» чуттєвої поверхні. 
Перевагою таких інформаційних систем є можливість рішення задачі 
ідентифікації плоских об’єктів щодо нескладної геометричної форми за 
невеликий час, а отже, керування адаптивним роботом у реальному масштабі 
часу. 
З метою скорочення часу на розпізнавання класу об’єкта чи його 
розташування (орієнтації) у просторі, а також підвищення надійності роботи 
інформаційної системи за рахунок зменшення кількості чутливих елементів у 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
8 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
матриці чутливої поверхні використовуються методи й засоби логічного 
орієнтування. Типове рішення такої задачі може бути отримане на основі 
математичної логіки, зокрема, алгебри логіки й теорії кінцевих автоматів – 
апараті формалізованого опису положень об’єктів і синтезу систем логіко-
програмного керування процесами орієнтування. При цьому в умовах часто 
переналагоджуваного виробництва найбільш ефективним є 
синхроімпульсний метод контролю і метод послідовних перетинів [5]. 
Сутність синхроімпульсного методу контролю положення об’єкта 
полягає в тому, що в процесі переміщення по транспортним пристроям 
робототехнічної системи зчитується інформація одночасно по всій проекції 
об’єкта по характерним точкам його контуру, причому синхронізуючий 
момент зчитування задається самим об’єктом, що рухається. 
Модифікацією цього методу є метод контролю положення деталі по 
поперечних перерізах, що припускає розміщення контрольних точок X1-Xn 
поперечно в одну лінію. Деталь, що рухається, проглядається контрольними 
точками своєрідної вимірювальної «лінійки» вроздріб. Ділянки розбивки 
кодуються розташованими на шляху деталі синхроточками. Вибір довжини 
кодуємих ділянок забезпечується відповідним зсувом синхроточок відносно 
«лінійки» або одна від одної по ходу руху деталі. Кількість синхроточок 
завжди на одиницю менше числа послідовно контрольованих ділянок деталі. 
У межах розбивки указаним вище способом здійснюється пошук 
мінімального числа й місця розташування синхроточки і контрольних точок 
«лінійки». Кодування помітних положень ряду деталей може здійснюватися 
за допомогою меншого числа аргументів, ніж у випадку синхроімпульсного 
методу, за рахунок багаторазової участі в указаному процесі тих самих 
контрольних точок «лінійки». 
Синхроімпульсний метод розпізнавання і логіко-програмного 
керування маніпуляційними системами може використовуватися не тільки 
для розпізнавання положення об’єкта в просторі, але і для активно-
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
9 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
примусового переорієнтування об’єктів за найкоротшим шляхом. Синтез, 
конструкцію й роботу маніпуляторів із логічною системою керування можна 
розглянути на прикладі розпізнавання положення, орієнтування й 
відбраковування найпростіших деталей з несиметрично розташованими на 
їхніх поверхнях наскрізними отворами. Отвори можуть займати на поверхні 
транспортної системи (наприклад, лотка) вісім помітних положень, що 
відрізняються розташуванням отворів. Відсутність отвору в деталі фіксується 
логічною схемою як брак виробництва [6]. 
 Поштучно подавані по лотку (рис.1.1) деталі приводяться в задане 
положення на чутливій поверхні маніпулятора, і пристрій розпізнавання у 
вигляді маски визначає положення деталі по стану восьми фотодіодів А, B, 
C…, Н, а логічна схема за результатами контролю обирає найкоротший шлях 
вирішення поставленої задачі. Командою на виконання чергової операції 
служить закінчення попередньої. 
 
Рисунок 1.1 – Граф подання процесу орієнтування 
 
На рис.1.1 у вигляді графа представлений алгоритм роботи фотодіодів 
розпізнавальної маски, що керують процесом розпізнавання, орієнтування і 
відбраковування. Освітлений стан одного фотодіода при затемненні інших 
однозначно характеризує кожне з можливих положень деталі. Затемнений 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
10 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
стан усіх восьми фотодіодів означає появу на чутливій поверхні бракованої 
деталі. 
Стани фотодіодів із відповідними схемами посилення і формування 
УФ1-УФ4 в розпізнавальному пристрої маніпулятора, (рис.1.2) 
характеризуються логічними функціями Р1 = C V E V F V H; Р2 = В V G;  
Р3 = D; Р4 = А. У пристрої застосована негативна логіка, тобто освітленому 
стану фотодіода (стан «1») відповідає негативний потенціал на виході 
підсилювальної схеми, а затемненому (стан «0») потенціал землі. 
 
Рисунок 1.2 – Функціональна схема управління. 
 
Одиничне значення функції Р1 вказує на необхідність повороту деталі в 
горизонтальній площині на 90° у напрямку проти годинникової стрілки, що 
здійснюється при спрацьовуванні через схему збігу U1 тригера Т1 і 
електромагніта К1, що керує прямим обертанням приводного двигуна 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
11 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
маніпулюючого пристрою. Одиничне значення функції Р2 приводить до 
спрацьовування через комірку U2 тригера Т2 і електромагніта К2, що здійснює 
реверс приводного двигуна. Рівність одиниці функції P3 призводить до 
запуску через комірку UЗ одновібратора ОВ1, на час тривалості імпульсу 
якого t1 включається електромагніт КЗ, що викликає поворот деталі на 180° у 
вертикальній площині. 
Функція P4 приймає одиничне значення, якщо деталь на чутливій 
поверхні орієнтована. При цьому через комірку U4 запускається одновібратор 
ОВ2, що включає на час дії імпульсу t2 електромагніт К4, який виштовхує 
деталь з чутливої поверхні. У випадку надходження на останню бракованій 
деталі керуючий сигнал з інверторів НЕ1-НЕ4 подається на схему збігу U5, і 
здійснюється запуск одновібратора ОВ3. На час дії імпульсу t3 одновібратора 
ОВ3 спрацьовує електромагніт К5, що видаляє браковану деталь з 
розпізнавальної чутливої поверхні. 
Для синхронізації роботи фотодіодів розпізнавальної маски і завдання 
тактів роботи чутливої поверхні використовується мікровимикач МВ, що 
фіксує кожну ¼ оберту робочої позиції з деталлю, і одновібратор ОВ4, що 
запускає на час дії імпульсу t4 електромагніт К6 відсікача механізму 
поштучної видачі деталей. Для виключення помилкових спрацьовувань 
схеми тривалість імпульсу t4 вибирається більшою, ніж час, необхідний для 
проходження деталлю відстані від відсікача до робочої позиції. Тактові 
імпульси формуються диференційними ланцюжками Ц1, Ц2 та логічною 
схемою «АБО» в моменти відпускання попередньо натиснутого 
мікровимикача МВ, або заднім фронтом імпульсу одновібратора ОВ4. У 
результаті на виході однієї зі схем збігу U1-U5 з’явиться сигнал, керуючий 
вмиканням виконавчих електромагнітів К1-К5. 
Тривалість вихідного імпульсу t1 з одновібратора ОВ1 повинна 
забезпечити проходження деталлю (після виштовхування з розпізнавальної 
маски) шляху до виконавчого електромагніта, що направляє її до коробчатого 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
12 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
поворотного лотка. У свою чергу, тривалість вихідного імпульсу t3 
одновібратора ОВ3 визначається відстанню й швидкістю руху деталі від 
розпізнавальної маски до магазину для бракованих деталей. 
Тригери скидаються у вихідні стани переднім фронтом імпульсу t2 
одновібратора ОВ2; заднім фронтом цього імпульсу запускається через 
диференційний ланцюжок Ц3 одновібратор ОВ4, що забезпечує подачу на 
робочу позицію чергової деталі.  
Чутлива поверхня (розпізнавальна маска) із деталлю дістає періодичне 
обертання на ¼ оберту від мальтійського механізму, водило якого періодично 
через кожні 90° повороту включає задатчик тактів – мікровимикач МВ. 
Розпізнавальна маска з фотодіодами VD1-VD8 є замінною в залежності від 
форми і можливого браку розпізнаваних і орієнтованих деталей, чим 
забезпечується переналагоджуваність розпізнавальної системи під 
номенклатуру об’єктів, що обслуговуються у виробничих умовах. Тривалість 
імпульсів t1=0,5с; t2=0,3с; t3=0,6с; t4=0,4с. Продуктивність пристрою – до 45 
деталей/хв. Задача ідентифікації об’єктів за допомогою чутливих поверхонь 
може бути розширена до розгляду плоских фігур довільного опуклого 
контуру при одночасному скороченні часу на обробку інформації. Обробка 
проводиться на етапі виділення контуру об’єкта за допомогою відповідних 
алгоритмів ідентифікації [4-6], у яких машинний час визначається не числом 
накритих об’єктом точок чутливої поверхні, а числом точок, що лежать на 
його контурі. Практично подібна задача зважувалася й у випадку 
розглянутого синхроімпульсного методу контролю положення об’єктів. 
Однак кількість і розташування контрольних точок при цьому 
обумовлювалися заздалегідь відомим класом розпізнаваних об’єктів, а задача 
полягала в розпізнаванні орієнтації об’єкта. Відмінність у даному випадку 
полягає в тому, що об’єкт може займати довільне положення на чутливій 
поверхні, причому клас об’єкта заздалегідь невідомий.  
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
13 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
Блок-схема алгоритму наведена на рис.1.3. Вихідним є банк даних з 
еталонними ознаками розпізнаваних об’єктів. Задача полягає в знаходженні 
серед цих об’єктів такого, котрий за своїми ознаками був би найбільш 
близьким до розташованого на чутливій поверхні об’єкту, а також 
знаходження розташування центра мас об’єкта і параметрів його орієнтації 
на поверхні.  
 
Рисунок 1.3 – Блок-схема алгоритму ідентифікації об’єктів на чуттєвій 
поверхні. 
 
Нехай як об’єкт розглядається довільний чотирикутник abcd, 
розташований на чуттєвій поверхні (рис.1.4), де траєкторія перегляду 
дискретної матриці, чуттєвої поверхні показана пунктирною лінією.  
 
Рисунок 1.4 – Схема послідовності перетворення зображень. 
 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
14 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
Спочатку при запуску інформаційної системи здійснюється сканування 
чутливих елементів поверхні з великим кроком до моменту, доки хоча б один 
з елементів не прийме стан «1» (нехай такою вихідною точкою є точка Е на 
рис.1.4. Далі, переміщаючи по заздалегідь обраному напрямку (наприклад, 
ліворуч), можна переглянути елементи чутливої поверхні, розташовані на 
даному рядку матриці. Поява елементів із станом «0» свідчить про 
знаходження границі об’єкта, причому центр мас об’єкта розташовується 
праворуч від границі. Останній елемент із станом «1» маркірується на 
поверхні як точка 1-го порядку (точка K). Точка 1-го порядку має 8 
напрямків, причому кожні два сусідніх напрямки утворюють сектор 45°. У 
випадку прямолінійності контуру, що відслідковується, об’єкт завжди буде 
перебувати в одному секторі. Зокрема, у розглянутому прикладі об’єкт 
обмежений прямою аb, що має кут нахилу 90°<135°. Тому розглянута пряма 
завжди лежить у заштрихованому секторі 1-Kn-2 точки і хоча б одна з точок 1 
чи 2 буде мати стан «1» (на рис.1.4 стан «1» має точка 2). Таким чином 
визначається наступна точка контуру, у яку переміщається початкова позиція 
наступного кроку пошуку. Надалі цикл, що включає аналіз стану множини 
точок 1 і 2, повторюється багаторазово доти, доки покроковий рух по 
контуру не переривається на кроці, у якому стани точок 1 і 2 одночасно 
стають нульовими. Це свідчить про наявність зламу в контурі об’єкта, що 
відслідковується, у межах робочого сектора 1-Kn-2 точки першого порядку 
(тут n – номер кроку, на якому зустрівся злам). Абсолютні координати центра 
точки Kn запам’ятовуються й приймаються за координати вершини об’єкта 
(b1). Запам’ятовується також номер вектора точки Kn=b1, що надалі 
використовується для визначення кінця обходу контуру.  
Обертанням по годинниковій стрілці в точці Kn знаходимо наступний 
сектор точки першого порядку, у якому хоча б одна з точок із чутливим 
елементом має стан «1» (на рис.1.4 сектор 3-b1-4). Цю процедуру 
представлено, а як цикл із параметром 1, що дорівнює номеру вектора 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
15 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
напрямку точки Kn. Таким чином, пряма, що належить контуру об’єкта, 
лежить у секторі 3-b1-4, і подальшому аналізу відповідно до описаної 
методики піддаються точки 3 і 4. Можливе одержання помилкових вершин 
(наприклад, точка М), якщо пряма, утворює контур об’єкта, має напрямок, 
близький до напрямку одного з векторів поточної точки першого порядку та 
істотно віддалена від попередньо знайденої вершини. Для прямої контуру bc 
робочим сектором у вершині b1 є сектор 4-b1-5, однак внаслідок зазначеного 
помилково був обраний сектор 3-b1-4, що призвело до відшукання 
помилкової вершини (точка М). При визначенні помилкової вершини 
здійснюється перехід у наступний сектор (тобто сектор 4-b1-5), а координати 
помилкової вершини стираються.  
Таким чином, здійснюється обхід усього контуру, координати вершин 
abcd запам’ятовуються, а обхід контуру закінчується при зустрічі точки, із 
яким почалося відстеження. При цьому автоматично витримується умова 
замкненого контуру. 
Описаний алгоритм дозволяє обходити не тільки прямолінійні, але і 
довільно опуклі криволінійні контури, одержуючи їхнє відображення, 
апроксимоване відрізками прямих.  
Точність апроксимації криволінійних контурів може бути підвищена 
введенням точки 2-го порядку із шістнадцятьма напрямками і більше, для 
чого необхідно використовувати чутливе поле з більшою розрізняючою 
здатністю чи меншою дискретністю розташування чутливих елементів. 
Підвищення точності апроксимації обмежується конструктивними 
особливостями використаних чутливих елементів. 
На виході процедури обходу контуру формується масив координат 
вершин об’єкта. За цими даними розраховуються координати центра ваги 
об’єкта, його площа, периметр і розміри сторін, відстані між вершинами для 
визначення мінімального та максимального моментів інерції. Розрахунок цих 
даних необхідний для виконання ідентифікації об’єкта по заданих ознаках і 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
16 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
за значеннями Q2/S, Jmin/Jmax (тут Q – периметр; S – площа; Jmin, Jmax- 
мінімальний і максимальний центральні моменти інерції). Розташування 
об’єкта визначається знайденими координатами центра ваги контуру, а 
орієнтація об’єкта – напрямком головних центральних осей інерції щодо 
базової системи координат. Для правильних фігур орієнтація визначається 
напрямком максимальної з граней. 
Послідовність і принцип роботи аналізатора системи розпізнавання 
можуть бути проілюстровані на рис.1.4. Як тільки об’єкт потрапляє на 
чутливу поверхню (позиція 1), відповідно до описаного алгоритму 
визначаються контур проекції об’єкта і її центр ваги, після чого зображення 
зсувається в центр координатної сітки (позиція 2). Далі дані про положення 
об’єкта в прямокутній системі координат переводяться в полярну систему 
координат (позиція 3). Потім обчислюються ознаки S, Р, Jmin, Jmax, координати 
вершин і довжина найбільшої сторони проекції, після чого комутуючим 
пристроєм 4 ця інформація про об’єкт потрапляє на блок порівняння 5 і 
одночасно по каналах зв’язку – у банк еталонних образів 6, де зберігаються 
дані про номенклатуру об’єктів, що обслуговуються робототехнічною 
системою. 
З банку образів дані про черговий розглянутий об’єкт надходять для 
порівняння із зображенням реального об’єкта в блок порівняння 5. Для 
суміщення контурів порівнюваних образів реального й еталонного об’єктів 
вхідне зображення еталонного образа обертається до суміщення по 
найбільших сторонах з образом реального об’єкта (позиція 5). Приналежність 
об’єкта визначається при найбільш близькій відповідності контурів, що 
сполучаються (візуальна ідентифікація), і параметрів (машинна 
ідентифікація) реального об’єкта до контурів та параметрів еталона. 
Описана процедура ідентифікації може також використовуватися в 
системах автоматизованого проектування робототехнологічних комплексів 
(РТК) як при вирішенні задачі формування банку даних про номенклатуру 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
17 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
підлягаючих роботизованому виготовленню об’єктів, так і при зворотній 
задачі – введенні до САПР даних про конкретний об’єкт із метою визначення 
номенклатури функціональних пристроїв, що повинні в складі проектованого 
РТК обслуговувати мікрооб’єкт.  
 
1.2. Загальні відомості про автоматизацію процесу 
відслідковування положення мікрооб‘єкту в просторі 
Конкретні типи засобів автоматизації вибирають з урахуванням 
особливостей технологічного процесу і його параметрів. 
В першу чергу беруть до уваги такі чинники, як пожеже і 
вибухонебезпека, агресивність і токсичність середовища, число параметрів, 
що беруть участь в управлінні, та їх фізико-хімічні властивості, дальність 
передачі сигналів інформації і управління, необхідна точність і швидкодія. Ці 
чинники визначають вибір методів виміру технологічних параметрів, 
необхідні функціональні можливості регулювальників і приладів (закони 
регулювання, показання, запис тощо), діапазони виміру, класи точності, вид 
дистанційної передачі і так далі [7]. 
 Конкретні прилади і засоби автоматизації слід підбирати по довідковій 
літературі, виходячи з таких міркувань: 
- для контролю і регулювання однакових параметрів технологічного процесу 
необхідно застосовувати однотипні засоби автоматизації, що випускаються 
серійно. При цьому треба віддавати перевагу приладам і засобам 
автоматизації Державної системи промислових приладів (ГСП); 
- при великому числі однакових параметрів рекомендується застосовувати 
багатоточкові прилади; 
- при автоматизації складних технологічних процесів необхідно 
використовувати обчислювальні машини, що управляють; 
- клас точності приладів повинен відповідати технологічним вимогам; 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
18 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
- для автоматизації технологічних апаратів з агресивними середовищами 
необхідно передбачати установку спеціальних приладів, а у разі застосування 
приладів в нормальному виконанні треба захищати їх. 
Прилади ПВ є вторинними приладами пневматичної системи «Старт» і 
застосовуються для виміру будь-яких технологічних параметрів, заздалегідь 
перетворених в тиск стислого повітря (уніфікований пневматичний сигнал). 
Автоматичні потенціометри КСП урівноважені мости КСМ, міліамперметри 
КСУ застосовують для виміру, запису і регулювання (за наявності 
регулюючого пристрою) температури й інших параметрів, зміна яких може 
бути перетворена в зміну напруги постійного струму, активного опору, сили 
струму постійного струму. 
Вторинні дифтрансформаторні прилади КСД працюють в комплекті з 
первинними вимірювальними приладами, забезпеченими взаємозамінними 
дифтрансформаторними датчиками з комплексною індуктивністю 0-10 мГн, 
10-0-10 мГн. За допомогою цих приладів вимірюють і записують значення 
витрати рідини, пари, газу, розрядки і надлишкового тиску, рівня рідини і 
різниці тисків. 
Кожен тип приладів, вказаних вище, випускається в різних 
модифікаціях, що відрізняються розмірами, діапазонами виміру, кількістю 
вхідних сигналів, наявністю допоміжних пристроїв і так далі. 
Вибираючи той або інший прилад за функціональною ознакою, 
необхідно простоту і дешевизну апаратури поєднувати з вимогами контролю 
і регулювання цього параметра. Найбільш важливі параметри слід 
контролювати самописними приладами, складнішими і дорожчими, чим 
показуючі прилади. Регульовані параметри технологічного процесу 
необхідно, як правило також контролювати самописними приладами, що має 
значення для коригування налаштування регулювальників. 
При виборі вторинних приладів для спільної роботи з однотипними 
датчиками одного градуювання і з однаковими межами виміру слід 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
19 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
враховувати, прилади КСП, КСМ, КСД випускаються з числом точок 3, 6, 12 
В багатоточкових приладах є перемикач, автоматично і по черзі 
підключаючий датчик до вимірювальної схеми. Друкуючий пристрій, 
розташований на каретці, віддруковує на діаграмі точки з порядковим 
номером датчика. Запис виробляється багатоколірним [7]. 
 При виборі виду уніфікованого сигналу каналу зв’язку від датчика до 
вторинного приладу береться до уваги довжина каналу зв’язку. При довжині 
300 м можна застосовувати будь-який уніфікований сигнал, якщо 
технологічний процес, що автоматизується, не є пожеже і 
вибухонебезпечним. При пожеже і вибухонебезпеці та відстані не більше 300 
м доцільно використовувати пневматичні засоби автоматизації, наприклад 
регулювальники і прилади системи «Старт», застосування яких до того ж 
обходиться приблизно на 30% дешевше, ніж електричних. При відстані, що 
перевищує 300 м, доцільніше використовувати електричні засоби 
автоматизації у відповідному виконанні. Вони характеризуються набагато 
меншим запізнюванням і перевершують пневматичні засоби по точності 
виміру (клас точності більшості пневматичних приладів – 1,0, електричних – 
0,5). Крім того, застосування електричних засобів спрощує впровадження 
обчислювальних машин. 
Вибираючи датчики і вторинні прилади для спільної роботи, слід 
звертати увагу на узгодження вихідного сигналу датчика і вхідного сигналу 
вторинного приладу. 
 Наприклад, при струмовому вихідному сигналі датчика вхідний сигнал 
вторинного приладу теж має бути струмовим, причому рід струму і діапазон 
його зміни у датчика і вторинного приладу мають бути однаковими. Якщо ця 
умова не виконується, то слід скористатися наявними в ГСП проміжними 
перетворювачами одного уніфікованого сигналу в іншій (таблиця.1.1). 
 
  
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
20 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
Таблиця 1.1 – Найбільш поширені проміжні перетворювачі ГСП 
Тип перетворювача Вхідний сигнал Вихідний сигнал 
ПТ-ТП 68 ЭДС термопари Постійний струм 0…5 мА 
ПТ-ТС 68 Електричний опір Постійний струм 0…5 мА 
НП-ТЛ1-М ЭДС термопари Постійний струм 0…5 мА 
НП-СЛ1-М Електричний опір Постійний струм 0…5 мА 
Напруга постійного 
НП-3 Постійний струм 0…5 мА 
струму 0..2В 
Тиск стислого повітря 
ЭПП-63 Постійний струм 0..5мА 
0,2…1,0 кгс/см2 
 
При виборі датчиків і приладів слід звертати увагу не лише на клас 
точності, але й на діапазон виміру. Слід пам’ятати, що номінальні значення 
параметра повинні знаходитися в останній третині діапазону виміру датчика 
або приладу. При невиконанні цієї умови відносна погрішність виміру 
параметра значно перевищить відносну приведену погрішність датчика або 
приладу. Таким чином, не слід вибирати діапазон виміру з великим запасом 
(досить мати верхню межу виміру, не більше ніж на 25% що перевищує 
номінальне значення параметра). 
 Якщо вимірюване середовище хімічно активне по відношенню до 
матеріалу датчика або приладу (наприклад, пружинного манометра, 
гідростатичного рівнеміра, дифманометра для виміру витрати по методу 
змінного перепаду тисків), то його захист здійснюють за допомогою 
розділових посудин або мембранних роздільників. Розділові пристрої мають 
бути зображені на функціональній схемі автоматизації. 
 При автоматизації хіміко-технологічних процесів для зміни витрати 
рідких середовищ зазвичай використовують пневматичні регулюючі клапани, 
що включають старанний механізм з пневмоприводом і регулюючий орган. 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
21 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
Функціональна схема автоматизації має бути ясною, чіткою, з 
рівномірним розподілом по полю листа елементів технологічної схеми і 
засобів автоматизації. 
 При розробці функціональних схем автоматизації технологічних 
об’єктів рекомендується використовувати типові схеми контролю, 
регулювання, сигналізації, блокування і захисту. 
 
1.3. Визначення актуальності розробки системи автоматичного 
відслідковування положення компоненту мікросистемної техніки в 
просторі  
Автоматизована система управління і контролю містить в собі 
підсистему інформаційного забезпечення оператора і технологічного 
моніторингу [8]. Ця система дозволяє виявляти значні резерви 
продуктивності складальних систем. Система не виводить оператора з 
контуру управління технологічним процесом, істотно допоможе йому 
раціонально в автоматичному режимі управляти технологічним процесом, 
фіксувати результати цього процесу, контролювати стан системи в цілому. 
Використання автоматизованої системи управління дозволить 
інтенсифікувати технологічний процес збирання, підняти ефективність 
експлуатації складальних систем, створити умови надійної, безаварійної 
роботи, полегшити працю оператора, звільнити його від напруги, що виникає 
при ручному управлінні системою [7, 8]. Дуже важливо, щоб оператор без 
витрат робочого часу в необхідний момент міг видати інформацію про 
технологічний процес і повідомити характеристики експлуатації. 
Під час роботи оператор контролює технологічні параметри і точність 
визначення та фіксації об’єкту зборки візуально, отже, похибка виконання 
завдання буде значною, особливо, якщо оператор малокваліфікований і не 
має достатній досвід роботи. Тому використання системи автоматизованого 
контролю з використанням мікропроцесора дозволить попередити оператора 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
22 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
про можливі помилки і тим самим уникнути додаткових витрат часу і 
засобів. 
Актуальність проблеми створення автоматизованої системи управління 
і у тому числі інформаційного забезпечення оператора для стеження за 
положенням об’єкту в просторі з одного боку і системи оцінки ефективності 
експлуатації з іншого боку стримувалося багато в чому не лише відсутністю 
необхідних розвинених технічних засобів, але і недостатньо ефективним 
програмним забезпеченням управління і контролю [8]. Інтерес до проблеми 
створення і в деяких випадках експлуатації підсистем автоматизованого 
управління технологічним процесом залишається актуальним нині, що 
підтверджують публікації статей і доповідей на міжнародних конференціях і 
симпозіумах з автоматизації складальних систем. 
Таким чином, розробка системи автоматичного відслідковування 
положення компоненту мікросистемної техніки в просторі, алгоритмічного, 
програмного і технічного забезпечення цієї системи, операції складання, 
дозволяє розширити технологічні можливості, підняти її експлуатаційну 
продуктивність, полегшити працю оператора, складає актуальне завдання, 
що має важливе практичне значення і буде вирішене по ходу виконання 
кваліфікаційної роботи. 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
23 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
2. Аналіз технічного завдання 
 
Система автоматичного відслідковування положення компоненту 
мікросистемної техніки в просторі дає змогу високоточно визначати не лише 
координати реперної точки об‘єкту, що підлягає сортуванню, в просторі, а 
також – положення та взаєморозташування даного об‘єкту.  
Автоматизація системи відслідковування положення мікрооб‘єкту в 
просторі – це використання технічних засобів, спрямоване на часткове 
звільнення людини від участі в технологічному процесі. Таким чином, 
автоматизація системи для відслідковування положення дозволяє виключити 
вплив людського фактора на особливо важливих і відповідальних етапах 
експлуатації системи (тобто, на етапі сортування), а отже, підвищити якість 
процесу. 
Крім того, якісна автоматизація системи відслідковування положення 
мікрооб‘єкту в просторі допомагає збільшити продуктивність праці, суттєво 
знизити витрати на процес сортування, зменшити час роботи обслуговуючого 
персоналу. Як наслідок, автоматизація такої системи здатна знизити 
собівартість процесу і зробити її більш конкурентоспроможною.  
Автоматизація системи відслідковування положення об‘єкту в 
просторі дозволяє зменшити трудомісткість і час роботи працівника, так що 
він може виконувати в цей час іншу роботу, якою займався ще один 
працівник. Крім скорочення фонду заробітної плати, автоматизація 
виробництва в цьому випадку допомагає скоротити податки, відрахування в 
пенсійний фонд і т.д.  
Не менш важливим є те, що автоматизація такої системи допомагає 
підвищити безпеку технологічного процесу. Адже автоматика постійно 
перевіряє відповідність всіх даних. І миттєво вживає заходів щодо усунення 
небезпечних показників. В той час як людина не може все контролювати 
постійно і час реакції на небезпеку в людини довший. 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
24 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
Схема керування повинна бути максимально автоматизованою, 
простою і захищеною.    
Максимальна автоматизація схеми керування системою 
відслідковування допоможе збільшити продуктивність праці, суттєво знизити 
витрати на технологічний процес, зменшити час роботи обслуговуючого 
персоналу. Простота схеми керування повинна надати можливість 
обслуговувати технологічний процес сортування оператору з більш низьким 
розрядом. Швидко та легко розбиратися в керуванні пристрою для 
сортування. При виникненні різних неполадок оператор зможе швидко 
визначити тип та причину поломки, це дасть йому змогу усунути цю 
несправність. В цьому випадку простота схеми керування дає змогу швидко 
усунути несправність, а отже система буде менше проводити часу в 
неробочому стані. Надійність схеми керування дасть змогу безперебійної 
роботи сортувального обладнання. Також зменшити затрати на 
обслуговування системи - не доведеться витрачати кошти на заміну деталей, 
які вийшли з ладу. А також на заробітну плату ремонтним службам.  
Система відслідковування положення мікрооб‘єкту в просторі 
повинна відповідати наступним характеристикам: 
 номінальна напруга живлення приладу - 220 В частотою 50 Гц; 
 допустимі відхилення напруги живлення від номінального значення від -15 
... +10%; 
 кількість та тип датчиків, що підключаються – два індуктивні датчики 
зусилля, один резистивний датчик натиску, два оптоелектронних датчики 
положення та дві блокіровки – кінцеві датчики крокових двигунів; 
 напруга на електродах датчика рівня - не більше 12 В постійного струму; 
 тип корпусу – настільний С; 
 габаритні розміри корпусу – 155×105×65 мм; 
 ступінь захисту корпусу – IP44. 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
25 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
3. Розробка структурної схеми 
 
Проаналізовані структурні схеми аналогічних пристроїв для 
визначення координат об‘єкту, дали змогу усунення їхніх недоліків та 
покращення роботи схеми загалом. 
Таким чином було розроблено структурну схему системи системи 
автоматичного відслідковування положення компоненту мікросистемної  
техніки в просторі, що забезпечує надійний контроль в процесі сортування 
мікровиробів, яка зображена на рисунку 3.1.   
ВУЗОЛ КЕРУВАННЯ ВИКОНАВЧИЙ МЕХАНІЗМ
КЕРУЮЧИЙ ПК
Механізм переміщення
Керуючий
+5 B Блок керування
ПК
X-Х
Y-Y
ДЖЕРЕЛО ЖИВЛЕННЯ ВУЗОЛ КОНТРОЛЮ
сигнал з кінцевих датчиків
Блок контролю сигнал з датчиків положення
сигнал з датчиків швидкості
220 B Стабілізоване 
джерело +5 B
живлення Механізм 
регулювання 
швидкістю подачі
Блок блокування
+25 B
 
Рисунок 3.1 – Структурна схема системи системи автоматичного 
відслідковування положення компоненту мікросистемної техніки в просторі 
 
На відміну від аналогів, в цій схемі відображені всі блоки, які 
необхідні для нормальної роботи системи відслідковування положення 
об‘єкту в просторі. На схемі відображено, що блок живлення захищений, 
після чого напруга стабілізується проходячи через блок стабілізації. Також на 
схемі присутні блок керування, що дасть змогу мікроконтроллеру приймати 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
26 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
та обробляти інформацію з датчиків, які встановлені в системі 
відслідковування. Блок керування дасть змогу мікроконтроллеру керувати 
процесом відслідковування. А блок контролю та блокування буде 
контролювати процеси, які виконуються, щоб полегшити роботу оператора. 
У мікропроцесорі реалізована Гарвардська архітектура, яка 
характеризується роздільною пам'яттю програм і даних, кожна з яких має 
власні шини доступу до них. Така організація дозволяє працювати, як з 
пам'яттю програм, так і з пам'яттю даних. Розділення шин доступу дозволяє 
використовувати для кожного типу пам'яті шини різної розрядності, причому 
способи адресації і доступу до кожного типу пам'яті також різні.  
Керуючий ПК – призначений для загального керування розроблюваною 
схемою – введення даних про загальну траєкторію руху об‘єкту та прийом 
даних про виконання завдання, а також для діагностування і обробки 
помилок технологічного процесу. Дані з керуючого ПК поступають 
безпосередньо на блок мікропроцесорного керування, який керує 
траєкторією та швидкістю руху колекторних двигунів.  
Сортувальний пристрій, основними елементами якої є два колекторні 
двигуни, що забезпечують надійну подачу виробів за координатами Х-Х, Y-
Y, керується блоком мікропроцесорного керування та здійснює точний рух 
цих об‘єктів. Для уникнення провисань виробів під їх вагою, що може 
призвести до виникнення браку сортування введено також механізм 
електромеханічного керування анти вантажу на пристрій подачі. 
Блок контролю та блокування окремих схем та механізмів 
сортувального пристрою призначений для контролю основних параметрів 
цих схем та механізмів за сигналами які поступають на блок з механізму, 
блоку подачі тощо, а також блокування руху крокових колекторних двигунів 
у випадку аварії або досягнення крайніх положень робочого поля.  
Така структурна схема дасть змогу системі відслідковування бути 
максимально автоматизованою, зручною і захищеною.    
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
27 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
4. Розробка електричної принципової схеми 
 
Принципова електрична схема системи системи автоматичного 
відслідковування положення компоненту мікросистемної техніки в просторі 
зображена на рисунку 4.1.  
C1
â³ä êåðóþ ÷î ãî  Ï Ê R9 R10-R20 DD1 â³ä äàò÷èê³â ñòàí ó
R30-R33 L1
57
INP PRM 31 RES HD1 40
1 HD1
8 VD1
DATA1 2 DIN0 HD2 41
2 HD2 L2
7
DATA2 3 DIN1 HD3 36
3 HD3
6 RS1
DATA3 4 DIN2 HD4 39
4 HD4 DD3 R60
p
5 37 SA1 CPU
DATA4 5 DIN3 HD5 59
5 HD5 WDo
4 DIN4 SA2
DATA5 6 HD6 38 61
6 HD6 INT2 R46 R56 R63
3 C4 C6 VT3
DATA6 DIN5
7 R34 XS3
2 P30 21
DIN6 VT2 VD2
DATA7 8
1 äî  êðî êî âî ãî
DATA8 9 DIN7 R43 äâèãóí à Õ-Õ
ALE 54 50 ALE
DD4 CMIN
R48-R51 1
55
STROBE 1 STB P20 13 8 A DRV outA 9
2 CR 01
C2 C7
P22 15 4 B outAN 5
3 CR 03 M1
DD2
R21-R25 R35-R42 R44 P21 14 6 B outB 7
59 BUSY A0 19 10 A0 MEM DE 22 55 4 CR 02
RD
BUSY 11
P23 16 2 A outBN 3
58 21 9 20 39 5 CR 04
OUT0 A1 A1 CE WR
ASK 10
GNDh 10
63 A2 23 8 A2 R45 XS6
ERROR 32 OUT1
C8
62 24 7
SLCT 13 OUT2 A3 A3
60
OUT 12 OUT3 A4 26 6 A4
A5 27 5 A5 GND 14 R61
XS1
A6 28 4 C9
A6
äî  ï àí åë³
HL1-HL8 óï ðàâë³í í ÿ 29 3 R47
A7 A7 R57 R64
R1-R8 VT4
52 51
POWER 15 OUT4 D0 17 25 A8 D0 11 D7
P31 22 VD3
51 OUT5 D1 15 24 A9 D1 12 52 VT2
D6
ONLINE 14 äî  êðî êî âî ãî
47 D2 13 21 A10 53
D2 13 D5
COURER 13 IO8 äâèãóí à Y-Y
45 IO7 D3 12 23 A11 D3 15 54 D4
OPER1 12 DD5 1 CMIN
R52-R55
42 55 DRV
OPER2 11 IO6 D4 14 2 A12 D4 16 D3 P24 17 8 A outA 9
2 CR 01
44 IO5 D5 18 26 A13 D5 17 56 D2 P26 19 4 B outAN 5
POSITX 10 3 CR 03 M2
45 16 27 18 57 D1 P25 18 6 B outB 7
POSITY 9 IO4 D6 A14 D6 4 CR 02
46 IO3 D7 20 1 19 58 D0 P27 20 2 3
A15 D7 A outBN
KNIFE 8 5 CR 04 +25B
GNDh 10
C10 XS6 DA1
C13 +
C5 Xin 30 5 Uin Uout 1
0V
49 A8 3
ZQ1 FU1
48 A9 Xout 31 VD4
47 A10 C11
46 A11 Ò1
45 A12 VD5
44 A13 VDc 32
43 C12
VCC 1 A14 V0c 64 DA2
+5B
42 3 Uout 1
A15 P35 24 Uin
C14 + 0V
2
C3 Vcc 37
SW1-SW4
R26-R29 R62 R65 äî  áëî êóâàëüí î ãî  
25 P34
TEST 2 ï ðèñòðî þ
R58 SA3
26 P35 P06 3
START 3 1 RELS(+)
27
ONLINE 4 P36 2 RELS(-)
28 R59
POWER 5 P37 P07 4
3 BAIL(+)
GND 7 4 BAIL(-)
XS2 XS6 SA4
 
Рисунок 4.1 – Принципова електрична схема системи системи 
автоматичного відслідковування положення компоненту мікросистемної  
техніки в просторі 
 
Основним елементом системи відслідковування є мікропроцесор DD3 
до основних функцій якого відносяться прийом даних з зовнішнього ПК із 
залученням мікросхеми інтерфейсу DD1 порту (вив.1-8), передача даних на 
виконуючий пристрій виконавчого пристрою М1-М2 (вив.13-22) із 
залученням драйверів DD4-DD5 крокових двигунів, передача та прийом 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
28 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
220 Â
 
даних з зовнішньої панелі управління (вив.1, 2, 21-27) та прийом даних з 
зовнішніх датчиків (вив.36-41 DD1) та блокіраторів (вив.3-4 DD3). 
Кварцовий резонатор ZQ1 та конденсатори С10, С11 задають робочу 
частоту мікропроцесору, а елементи R62 і С12 встановлюють частоту 
інтегрування на рівень 100 МГц. 
Для виводу інформації про стан роботи сортувального пристрою 
служить драйвер DD1, вихідні виводи якого представляє собою послідовно 
з‘єднані підсилювачі струму, для захисту інформуючих світлодіодів HL1-
HL8 від перевантаження – зі струмообмежуючими резисторами R1-R8, для 
прийому даних з клавіатури пристрою управління служать сенсорні 
мікровимикачі SW1-SW4, сигнал рівня +5 В з яких поступає на порт 
согласування  ALE мікропроцесору DD3 (вив.50).  
Для управління кроковими двигунами механізму переміщення 
використовують мікросхеми драйверів керування SM435A, які разом зі 
схемою потужного транзисторного ключа. Кожен ключ здатний управляти 
навантаженням із струмом споживання до 500 мА. Мікросхема має резистори 
в ланцюзі бази, що дозволяє безпосередньо підключити її входи до 
мікропроцесору DD3. Всі емітери сполучені разом і виведені на окремий 
вивід. На виходах транзисторних ключів є захисні діоди, що дозволяє 
управляти за допомогою цієї схеми індуктивними навантаженнями при 
мінімумі зовнішніх компонентів.  
В схемі передбачено також інтегральну мікросхему пам‘яті DD2 
об‘ємом 512 кБайт, основне призначення якої – накопичення даних, що 
поступають з ПК про траєкторію та швидкість руху механізму подачі 
сортувального пристрою, а також накопичення інформації про стан 
виконання технологічної задачі, помилки та аварії в процесі роботи та 
передача останнього у вигляді протоколу SPRIE-2b8 на ПК. З цією метою 
мікросхема пам‘яті з‘єднана з відповідними портами D0-D7 та А0-А15 
інтерфейсу обміну даними DD1 та мікропроцесора DD3. 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
29 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
Джерело живлення схеми керування виробляє 2 рівня напруги +5В та 
+25В. Джерело +5В використовується для живлення електронних 
компонентів, а джерело +25В - для управління кроковими двигунами 
механізмів подачі. Як крокові двигуни використовуються крокові двигуни 
ШДПТ-153(т) (Uжив=25В, Rобм=12 Ом). В сортувальному пристрої 
передбачені наступні датчики контролю: індуктивні датчики зусилля на 
механізмі подачі L1, L2, резистивний датчик натиску RS1, оптоелектронних 
датчик положення та стану об‘єкту RS1 та дві блокіровки – кінцеві датчики 
крокових двигунів та блокування від відкривання корпусу установки в 
процесі роботи пристрою. 
 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
30 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
5. Розрахунок основних елементів пристрою 
 
5.1. Розрахунок витрат потужності на транзисторах підсилювачів 
струму 
Оскільки чутливість роботи системи відслідковування залежить від 
теплових витрат на транзисторах підсилювачів струму, а робота даних 
елементів безпосередньо пов‘язана з температурою їх корпусу, визначимо 
максимальні витрати потужності на транзисторах підсилювачів струму у 
вузлах датчиків марки С1740 з метою визначення доцільності їх 
використання в нашій схемі [9]. 
Згідно характеристик транзистора С1740 маємо [9]: вихідна ємність 
переходу колектор-емітер CКЕ = 7 пФ; зовнішній опір між колектором та 
емітером транзистора RКЕнас = 0,12 Ом (при максимально допустимій 
температурі корпусу 100  С). Розрахунок проводимо за максимальної 
допустимої напруги живлення UКБ0 max = 30 В. 
Визначаємо витрати потужності при відкритому транзисторі [10]: 
P  0,5 C U 2  f , 
від KE КБ 0max гр
де  CКЕ = 7 пФ - вихідна ємність переходу колектор-емітер; 
UКБ0 max = 30 В - максимальна гранична напруга живлення; 
fгр = 2 МГц – гранична частота коефіцієнту передавання струму. 
Pâ³ä  0,5 7 1012 302 2 106  0,63  Вт. 
Визначаємо витрати потужності при закритому транзисторі [10]: 
UКБ 0max U
 КЕR max
Pзакр  Iк  f
6 гр  tзакр , 
де UКЭRmax = 20 В - максимально допустима напруга „колектор-емітер” при 
базовому струмі, що дорівнює нулю; 
Ік = 0,2 А – максимально допустимий струм колектора; 
tзакр = 15 нс – час закриття транзистора; 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
31 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
30  20
Pзакр  0,2  2 108 1,5 108  5  Вт. 
6
Знаходимо витрати потужності на його опорі „колектор-емітер” при 
відкритому транзисторі [10]: 
RКЕ нас  I
2
к n
P  , 
R 3
де RКЕнас = 0,12 Ом - зовнішній опір між колектором та емітером транзистора; 
Ік = 0,2 А – максимально допустимий струм колектора; 
n = 0,5 - коефіцієнт передавання. 
0,12 0,22 0,5
PR   0,0008  Вт. 
3
Загальні витрати потужності на транзисторі С1740 знаходимо за 
формулою:  
P  Р  Р  Р  = 0,63 5 0,0008  5,6308  Вт. 
заг від закр R
Максимальна потужність транзистора складає [10]: 
Pmax U
КБ 0max  I , 
к
де  UКБ0 max = 30 В - максимальна гранична напруга живлення; 
Ік = 0,2 А – максимально допустимий струм колектора. 
Pmax  30 0,2  6  Вт. 
Тоді, кількість електричної потужності транзистора, що йде на теплові 
витрати складає: 
6  5,6308
k  100%  6,1%, 
6
що є задовільним для силових транзисторів цієї серії ( 15%).  
Таким чином зроблено висновок про можливість використання 
транзисторів С1740, що є доцільним в нашій схемі і дозволяє підтримувати 
на високому рівні чутливість роботи системи відслідковування. 
 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
32 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
5.2. Розрахунок блоку живлення пристрою відслідковування 
Вхідне значення максимального струму споживання схеми дорівнює   
I = 0,2 А. Схема має максимальне живлення +25 В; вольт-часова 
характеристика блоку живлення представлена на рисунку 5.1. Цим умовам 
задовольняє стабілізатор напруги MS1963BL. Технічні характеристики блоку 
живлення такі [11]: 
- напруга на виході з понижуючого трансформатору Uвх = 30 В;  
- напруга, що стабілізується Uвих = 25   0,25 В; 
- спад напруги в блоці живлення Uспад = 1,75 В 
 
Рисунок 5.1 - Вольт-часова характеристика блоку живлення 
 
1. Знаходимо характерні часові точки роботи блоку живлення. Так, на 
інтервалі  t2–t3 напруга на конденсаторі змінюється за законом [11]: 
Uc  t   Uâõ  sin t . 
Оскільки напруга в точці t2 відрізняється від Uвх на Uспад = 1,75 В,  тоді 
за вищенаведеною формулою можна знайти  t2 і t3: 
 U
arcsin âõ  Uñï àä 
 U 
t   âõ 
2 ; 
2  f
30 1,75
arcsin  
 30 
t  
2   2,2  мс; 
2 3,14 50
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
33 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
 U 
arcsin t3 30
  arcsin  
U  
t   âõ    30 
3  5 мс. 
2  f 2 3,14 50
2. Знаходимо час розряджання конденсатора (t1–t2) [12]: 
T T
t1,2     t
4 4 3  t2  , 
де Т = 1/f = 1/50 = 0,02 с – період одного імпульсу. 
0,02 0,02
t1,2    0,005 0,0022  7,2  мс. 
4 4
3. Проводимо розрахунок ємності Сф1 [13]. На інтервалі  t1–t2 напруга на 
конденсаторі змінюється за законом [11]: 
  U  I  t
Uc t  âõ , 
Cô1
або  
U U  I  t
âõ  âõ 1,2 1, 
Cô1 Cô1
звідки  
Cô1 I  t1,2 ; 
Cô1 0,2 7,2 103 1,44 103  Ф. 
Остаточно приймаємо конденсатор Сф1 номіналом К10-17-180мкФ-50В [13]. 
 
5.3. Створення прошивки мікроконтролера  
Для створення прошивки мікроконтролера застосовується програмне 
забезпечення  CodeVisionAVR, в якому активуються інтерактивні кнопки 
«compile the project». При цьому відбувається процес перевірки коду 
програми. Після цього активується опція «build all project files» і створюється 
файл з розширенням .hex. Текст прошивки приводиться в Додатку Б до 
пояснювальної записки. 
 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
34 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
6. Розрахунок точності та надійності 
 
Надійність – властивість виробу виконувати задані функції у 
визначених умовах експлуатації протягом визначеного часу при збереженні 
експлуатаційних характеристик у припустимих межах [14]. Надійність є 
комплексною властивістю, що обумовлюється безвідмовністю, 
довговічністю, ремонтопридатністю та схоронністю. 
Основними кількісними показниками надійності є [15]: 
 імовірність безвідмовної роботи за визначений час Р(t); 
 середній наробіток до першого відмовлення Тcр; 
 наробіток на відмовлення tср; 
 інтенсивність відмовлень λ(t) 
 коефіцієнт готовності Кг; 
 коефіцієнт вимушеного простою Кп. 
Основні критерії надійності поділяються на дві групи: 
 критерії надійності виробів,що не відновлюються; 
 критерії, що характеризують надійність відновлюваних виробів. 
Невідновлюваними називаються такі вироби, які в процесі виконання 
своїх функцій не допускають ремонту. До них відносяться вироби, що не 
підлягають ремонту (електрорадіоелементи, модулі, мікросхеми), вироби 
разової дії (електронне обладнання, що встановлене на керованих 
аеропристроях, штучних супутниках Землі), вироби багаторазової дії, 
перерва у роботі яких зриває операцію, що виконується, та її необхідно 
розпочинати знову, якщо можливе усунення відмовлення (системи ППО, 
системи керування повітряним рухом, системи керування хімічними, 
металургійними та іншими відповідальними технологічними процесами) 
[16]. 
Відновлюваними називаються ті вироби, які в процесі виконання 
своїх функцій припускають ремонт (радіоприймачі, телевізори, блоки 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
35 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
живлення тощо). Якщо відбудеться відмовлення такого виробу, то воно 
викличе припинення функціонування тільки на період усунення відмовлення 
[15]. 
Відмовлення, які виникають в електронному обладнанні, є 
випадковими подіями. Тому основні показники надійності мають 
ймовірнісний характер і кількісно оцінюють не кожний зразок або виріб, але 
й дають середню характеристику виробу такого типу. Так що в реальних 
умовах деякі вироби мають показники "нижче середнього", а інші - "вище 
середнього". 
 Виконується попередній розрахунок надійності (визначається середнє 
напрацювання до першого відмовлення та ймовірність безвідмовної роботи 
протягом 50 годин) виробу, що складається з 50 елементів, середня 
інтенсивність відмовлень яких λср=0,32•10-6 1/год [16]. 
Розрахунок. 
Інтенсивність відмов розраховується за формулою [17]: 
 
  = N. сер = 50•0,32•10-6=16•10-5    1/год.                         (6.1) 
 
За наступною формулою розраховується ймовірність безвідмовної 
роботи [17]: 
 
Р (50) =е-16 0,00001 50
пр  = е-0,008 = 0,9601 ≈ 0,96                          (6.2) 
 
(значення е-х визначається за таблицею). 
Середній наробіток до першого відмовлення розраховується так [18]: 
 
Т -1
сер =   ≈ 2550 год.                                       (6.3) 
 
Розрахунок потужності споживання [19]: 
 
Рсп =U∙Iсп∙n,  мВт                                                    (6.4) 
 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
36 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
де U – напруга джерела живлення, В; Iсп – споживаний струм мікросхеми 
(довідникові дані), мА; n – кількість мікросхем одного типу. 
Розрахунки потужності споживання заносяться до таблиці 6.1. 
 
Таблиця 6.1 – Потужності споживання елементів 
Напруга Споживаний Потужність 
№ 
Найменування Кількість живлення струм споживання 
п/п 
U, В Iсп, , мА Р, мВт 
1 MS0734SP-10 1 5 210 1050 
2 D65006CW-LC2 1 5 150 750 
3 27512 1 5 100 500 
4 SM435A 2 25 180 9000 
5 Кроковий двигун 2 25 500 25000 
ШДПТ-153(т) 
 
Загальну потужність, що споживається системою відслідковування 
розрахуємо за формулою [19]: 
 
Рзаг = Рсп1 + Рсп2 +.....+Рсп5                                             (6.5) 
 
Рзаг = 1050 + 750 + 500 + 9000 + 25000 = 36300 мВт 
 
Отже, система відслідковування споживає потужність 36,3 Вт. 
 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
37 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
7. Технологічний розділ 
 
7.1. Особливості проектування друкованої плати 
Потрібно дотримуватися основних норми конструювання і вимоги до 
креслень друкованих плат, такі як [20]: 
1. Максимальний розмір сторони друкованої плати, як одношарової, 
так і багатошарової, не повинен перевищувати 500 мм. Це обмеження 
визначається вимогами міцності і щільності монтажу. По щільності 
розміщення друкованого монтажу плати поділяють на два класи: клас А – 
плати з нормальною щільністю монтажу і клас Б – плати з підвищеною 
щільністю монтажу. Мінімальна ширина провідників і відстань між ними 
визначають щільність монтажу. Ці параметри однакові і залежать від методу 
виготовлення: 0,5 – 0,8 мм – для плат класу А і 0,2 – 0,4 мм – для плат кл. Б 
[21]. 
Габаритні розміри плат класу А звичайно складають 240 х 360 мм, а 
плат класу Б – 100 х 150 мм. Основні розміри друкованих плат визначені в 
ГОСТ 10317-79. 
2. Співвідношення розмірів сторін друкованої плати для спрощення 
компоновки блоків та уніфікації розмірів друкованих плат рекомендуються: 
1:1; 2:1; 3:1; 4:1; 3:2; 5:2. Розміри на кресленні друкованої плати вказують 
одним із таких способів: 
- у відповідності з ГОСТ 2.307-68; 
- нанесенням координатної сітки. 
3. Доцільно з метою максимального використання фізичного об’єму 
конструкції ЕОМ і спрощення її виготовлення розробляти плати прямокутної 
форми (інші форми друкованих плат допускаються тільки при розробці ЕОМ 
спеціальної форми). 
4. Для креслення взаємного розташування друкованих провідників, 
друкованих елементів, контактних площадок, монтажних і контактних 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
38 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
отворів і т.д. необхідно використовувати координатну сітку в прямокутній чи 
полярній системі координат. Крок координатної сітки в прямокутній системі 
координат повинен дорівнювати 1,25 чи 2,5 мм (основні) і 0,5 мм 
(додатковий). Використання двох кроків координатної сітки на кресленні 
однієї плати неприпустимо. 
Початок координат рекомендується встановлювати в лівому 
нижньому куті плати, чи в центрі лівого нижнього кріпильного отвору, 
призначеного для кріплення плати в блоці чи елементів на платі. 
Координатну сітку наносять [21]: 
- на все поле креслення: 
- рисками по периметру контуру плати ; 
- на зображенні поверхні плати ; 
- на частині зображення поверхні друкованої плати. 
Крок координатної сітки в полярній системі координат задають по 
куту і діаметру. Координатну сітку наносять тонкими лініями, які повинні 
нумеруватися. Крок координатної сітки вибирають з урахуванням насичення 
і масштабу зображення. Окремі лінії координатної сітки допускається 
виділяти через прийняті інтервали , проміжні лінії сітки можна не наносити, 
якщо помістити в технічних вимогах вказівки типу: Лінії координатної сітки 
нанесені через одну [21]. 
5. По краях плати треба передбачити технологічну зону шириною 1,5 
– 2,0 мм. Розміщення установчих і інших отворів, а також друкованих 
провідників в цій зоні не допускається. Всі отвори повинні розташовуватися 
в вузлах координатної сітки. 
6. Монтажні отвори обов’язково металізують, Форма і розміри отворів 
залежать від діаметру і форми виводів електрорадіоелементів. Діаметр 
отворів, звичайно, повинний бути більшим за діаметр виводу 
електрорадіоелемента на 0,2 – 0,3 мм. Таке співвідношення визначає умови 
пайки. 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
39 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
 Навколо монтажного отвору виконують контактну площадку у 
вигляді кільця, діаметр d якого повинний бути більшим за діаметр отвору. 
Установчі, кріпильні, технологічні отвори не мають контактних площадок. 
На кресленні друкованої плати отвори (монтажні, контактні) 
допускається зображати спрощено – одним колом (без зенківки і контактної 
площадки). Щоб їх відрізнити, застосовують умовні позначення [21].  
7. Друковані провідники розміщують з двох боків плати по лініях 
умовної координатної сітки. При цьому рекомендується на одній стороні 
плати провідники вести паралельно. Електричне з’єднання друкованих 
провідників, розташованих на різних сторонах плати «виконують за 
допомогою монтажних металізованих отворів, які можуть розміщуватись по 
всій робочій поверхні плати. 
На кресленні плати провідники показують однією потовщеною 
лінією. Числові значення ширини провідника вказують в технічних вимогах; 
при ширині провідника на кресленні більшій ніж 2,5 мм допускається 
зображати його двома лініями у відповідності до масштабу креслення. 
Окремі елементи рисунка (провідники, екрани, контактні площадки, 
ізоляційні ділянки і т.д.) допускається відокремлювати штриховкою, 
черненням, раструванням.  
Друковані провідники, ширина яких на кресленні не більша ніж 1 мм, 
треба зображати суцільною потовщеною лінією, а контактні площадки, що 
приєднані до таких провідників, не штрихувати [22]. 
8. Конденсатори, резистори та інші навісні елементи треба 
розміщувати паралельно координатній сітці.  
9. На друкованих платах треба передбачити орієнтуючий паз (чи 
зрізаний кут) чи технологічні базові отвори, необхідні для правильної 
орієнтації при виготовленні друкованої плати 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
40 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
10. З країв друкованої плати треба знімати фаски. Між друкованим 
з’єднуючим контактом роз’єму і краєм фаски повинна бути відстань не 
менша 0,8 мм. 
11. Креслення друкованої плати треба виконувати в масштабі 1:1; 2:1; 
4:1; 5:1; 10:1, якщо крок координатної сітки 2,5 мм і не менше 4:1, якщо крок 
0,5 мм (додатковий крок). 
12. Над основним написом розміщують технічні вимоги, згруповані в 
такій послідовності [21]: 
а) спосіб виготовлення плати; 
б)позначення матеріалу провідникового шару чи ізоляційних ділянок і 
товщина шару; 
в) крок координатної сітки; 
г) відхилення, що допускаються: обрисів провідників, контактних 
площадок та інших друкованих елементів від заданих кресленням; 
д) ширина друкованих провідників; 
е) найменша відстань між провідниками; 
ж) вимоги до розмірів і зміщення контактних площадок; 
з) вказівки про покриття;  
і) вказівки про маркірування і клеймування. 
13. На кресленнях друкованих плат допускається [20]: 
- наносити позиційні позначення електро- і радіоелементів; 
- вказувати сторону встановлення навісних елементів надписом, який 
розміщують над зображенням; 
- розміщувати електричну принципову схему. 
 
7.2 Виготовлення топологічної друкованої плати схеми системи 
відслідковування положення об‘єкту в просторі 
Виготовляючи друковану плату враховуємо вимоги до проектування 
друкованих плат [22]. 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
41 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
Ширина доріжок на платі вибрана 1 мм. Цієї ширини достатньо, так як 
по них будуть проходити наднизькі напруги в 5 В і  25 В [22]. 
Діаметр площадок, до яких будемо припаювати наші контакти 
вибрано достатнього розміру для нормального контакту 5 мм. Також 
враховується відстань між сусідніми доріжками та контактними площадками, 
щоб між ними не було взаємодії і встановлюється відстань в 2,5 мм [22]. 
Також вибираємо отвори з діаметром 2,5 мм для монтажу друкованої 
плати. Виготовлена топологічна друкована плата зображена на рисунку 7.1. 
200*
 
Рисунок 7.1 - Топологічна друкована плата системи відслідковування 
положення мікрооб‘єкту в просторі 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
42 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
100*
 
8. Економічний розділ 
 
8.1. Організація робіт з розробки моделі системи відслідковування 
положення 
Перед початком розробки моделі в першу чергу організували 
діяльність по виконанню всіх робіт пов'язаних  з розробкою і виготовлення 
системи відслідковування положення. 
Матрична система дає можливість гнучко маневрувати людськими 
ресурсами за рахунок перерозподілу їх між проектами, але за умови 
збереження їх адміністративної належності відповідно функціональними, 
відділам. Розробляємо план кваліфікаційної роботи [23]: 
1. Управління КРБ: 
1.1   Створення команди; 
1.2  Інтеграція команди; 
1.3  Планування; 
1.4  Закриття; 
2. Розробка документації КРБ по створенню системи: 
2.1 Розробка технічної документації; 
3. Закупівля сировини для виготовлення системи; 
4. Виконання реконструкції і монтажу: 
4.1 Виготовлення деталей системи; 
4.2 Підготовка до монтажу; 
4.3 Монтаж стенда; 
5. Запуск проекту: 
5.1 Отримання допуску; 
5.2 Перевірка роботи системи; 
5.3 Проведення регульованих робіт; 
6. Контроль за виконанням. 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
43 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
Переходимо до планування робіт у часі. Насамперед побудуємо сіткову 
модель процесів реалізації проекту по створенню системи контролю [23]. 
Сіткова модель процесів реалізації проекту зображена на рисунок 8.1. 
 
Рисунок 8.1 - Сіткова модель процесів реалізації проекту 
 
Розрахунок трудомісткості робіт по монтажу системи 
 
Таблиця 8.1 – Опис робіт та вимог до ресурсів  
Код Довготривалість 
Робота (процес) Ресурси 
процесу процесу, днів 
1. Створення команди проекту 1-2 1 К 
2. Інтеграція команди проект 2-3 1 К 
3. Розробка технічної документації 3-4 2,3 ЗО 
4. Закупівля сировини 4-5 0,3 ЗО 
5. Підготовка до монтажу 5-6 0,5 ЗО 
6. Монтаж стенда 6-7 2,7 ЗО 
7. Отримання допуску 7-8 2 ЗО 
8. Перевірка роботи стенду 8-9 0,8 ЗО 
9. Завершення проекту 9-10 1 ЗО 
Протягом всіх 
10. Контроль виконання робіт 1-10 КН 
робіт 
К – керівник проекту ; КН – консультанти з розділів ; ЗО – здобувач. 
 
Отже, збудувавши сітковий графік бачимо, що для виконання кваліфі-
каційної роботи по створенню системи відслідковування положення 
затрачається 11,6 днів. 
 
8.2. Визначення вартості системи відслідковування положення 
Метою даного розділу є обґрунтування економічної доцільності і 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
44 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
ефективності системи відслідковування положення. При цьому, за рахунок 
використання сучасного мережевого обладнання і нових технічних рішень, 
збільшується продуктивність, пропускна спроможність і надійність 
сортувального обладнання, зменшуються: витрати часу і засобів на 
обслуговування [24].  
Далі будуть приведені розрахунки, що дозволяють кількісно визначити 
економічні показники проектування та виготовлення системи 
відслідковування положення. 
Розрахунок прямих витрат на розробку та виготовлення системи 
контролю. 
 
Таблиця 8.2 – Розрахунок вартості основних матеріалів 
Сума 
Одиниця 
№ п/п Назва обладнання, матеріалів Кіль-кість витрат 
виміру 
грн. 
1 2 3 4 5 
1. Перелік обладнання: 
1.1 Стабілізатор напруги MS1963BL шт 2 30 
1.2 Мікросхема інтерфейсу D65006CW-LC2 шт 1 65 
1.3 Мікросхема пам'яті 27512 шт 1 75 
1.4 Мікропроцесор MS0734SP-10 шт 1 150 
1.5 Мікросхема SM435A шт 2 7,5 
1.6 Транзистор силовий шт 4 60 
1.7 Світлодіод MD-TR1WHITE шт 1 8 
1.8 Діод 1SR136 шт 2 1,0 
1.9 Діодний міст шт 2 5,0 
1.10 Резистор 0805 Philips шт 65 39 
1.11 Конденсатор ACT XK-300VA шт 11 16,5 
1.12 Конденсаторна збірка CA1 шт 1 15 
1.13 Конденсатор 187  шт 2 5 
1.14 Резистивний датчик FR1A1 шт 2 20 
1.15 Дросель L90S шт 1 3,5 
П'єзорезонатор керамічний X-TAL1-
1.16 шт 1 30 
10MHz 
1.17 Світлодіод LED-1h10 шт 8 80 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
45 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
 
1 2 3 4 5 
Трансформатор понижуючий ТС-
1.18 шт 1 80 
220/30/10 
1.19 Запобіжник ПП-1А шт 1 1,5 
1.20 Кроковий двигун ШДПТ-153(т) шт 2 700 
1.21 Штекер шт 6 12 
1.22 Мікроперемикач шт 8 64 
2. Перелік програм: 
2.1 Програма «P-CAD» шт 1 805 
2.2 Програма «СodeVisionAVR» шт 1 1350 
2.3 Програма «Proteus» шт 1 1190 
2.4 Програма «A-CAD » шт 1 9500 
Всього: 14313 
Загальна вартість матеріалів 14313 грн. 
Виготовлення передбачає види робіт, які вказані в таблиці 8.3. 
 
Таблиця 8.3 - Витрати часу 
№ Кількість, Норма часу на одини- Загальні вит-
Назва матеріалів 
з/п шт. цю роботи люд./год. рати часу, год 
1 2 3 4 5 
1 Розробка пристрою 1 40 40 
2 Розробка плати 1 16 16 
Нанесення зображення на 
3 1 2 2 
плату 
4 Травка плати, промивка 1 2,32 2,32 
5 Підготовка ніжок елем. 534 0,01 5,34 
6 Лудіння плати 1 2 2 
7 Лудіння ніжок елем. 534 0,01 5,34 
8 Монтаж елементів 118 0,004 0,47 
9 Пайка плати 534 0,02 10,68 
10 Перевірка плати 1 15,33 15,33 
Всього: 99,48 
 
На виготовлення друкованої плати затрачуємо 99,48 годин. 
 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
46 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
8.3. Нормування праці 
Нормування праці - це один з основних напрямів наукової організації 
праці. Воно передбачає впровадження міжгалузевих і галузевих норм і 
нормативів, для нормування праці робочих, інженерно-технічних працівників 
і службовців. Нормування праці є однією із складових частин наукової 
організації праці і має своїй на меті встановлення міри витрат у вигляді 
технічно обґрунтованих норм часу і норм вироблення [23]. 
 
Таблиця 8.4 – Баланс робочого часу 
Показники Одиниці виміру Тривалість 
1 2 3 
Кількість днів у році дні 365 
Кількість неробочих днів, у тому числі: дні 114 
святкових дні 10 
вихідних дні 104 
Номінальний фонд робочого часу дні 251 
Невиходи на роботу у тому числі: дні 40,36 
чергових і додаткових відпусток дні 28,07 
лікарняних дні 10,03 
навчальних відпусток дні 0,93 
інші невиходи дозволені законодавством дні 0,43 
невиходи з дозволу адміністрації дні 0,5 
прогули  дні 0,3 
1 2 3 
цілоденні простої дні 0,1 
Кількість робочих днів у році дні 210,64 
Середня тривалість робочого дня години 7,81 
Корисний фонд робочого часу одного робітника 
години 8269,73 
(ЕРФр) 
  
При виготовленні пристрою використовується робітник другого 
розряду.  
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
47 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
Для визначення годинну тарифну ставку робітника другого розряду 
використовуємо формулу [24]: 
         СII  СІ К , (грн.
II год)                                      (8.1) 
де KІІ – перевідний коефіцієнт робітника 2-го розряду, який становить 1.11. 
ЗП
       C  мін , (грн.
I год)                                     (8.2) 
ЕРФ
см
де ЗПмін – мінімальна заробітна плата яка становить 6500 грн. 
ЕРФсм – ефективний робочий фонд середньомісячний розраховується з 
таблиці 8.3 по формулі [24]:           
ЕРФ
  р
ЕРФсм    (год)                                          (8.3) 
11
8269,73
ЕРФсм   751,79 (год) 
11
Знаходиться годинна тарифна ставка робітника першого розряду [24]: 
6500
CI   8,65 . (грн.год) 
751,79
Знаючи годинну тарифну ставку робітника першого розряду 
знаходиться годинну тарифну ставку робітника другого розряду [24]: 
СІІ = 8,65 × 1,11 = 9,60. (грн.год) 
Визначається заробітна плата робітника другого розряду по формулі 
[24]: 
 ЗПтар. = Ст2 × Т = 9,6 × 90,71 = 870,95 (грн)                       (8.4) 
Визначається не прямі витрати по формулі [24]: 
        П = ЗП × %П = 870,95 × 0,2 = 174,19 (грн).                           (8.5) 
де %П – візьмемо 20 % (прямої) 
Визначається заробітна плата загальна по формулі  [24]: 
ЗПзаг. = ЗПтар + П = 870,95 + 174,19 = 1045,14 (грн).                 (8.6) 
Знаходиться відрахування до фондів по формулі [24]: 
       В = 0,363 × ЗПзаг. = 0,363 × 1045,14 = 379,39 (грн).                 (8.7) 
 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
48 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
8.4. Розрахунок допоміжних витрат 
Для розрахунку допоміжних витрат використовуються дані таблиці 8.4. 
 
Таблиця 8.4 - Нормування допоміжних витрат  
№ Одиниця Сума витрат, грн. 
Назва матеріалів Кількість 
з/п виміру За одиницю Загальна 
1 Припій кг 0,07 500 35 
2 Флюс , Ф3 л 0,192 800 156,8 
3 Спирт л 0,05 100 5 
4 Хлорне залізо Упаковка 1 540 540 
5 Лак л 0,05 1000 5 
    Всього : 741,8 
 
Розраховується вартість електроенергії що споживається в процесі 
обробки плати. 
Визначаються витрати електричної енергії на освітлення по формулі 
[24]: 
Wм.осв. = Росв × Твитр.      (8.8) 
Wм.осв. = 0,24 × 13,17 = 3,16, (кВт.год) 
де Росв = 0,24 кВт; Твитр. – час витрачений з приладом. 
Визначаються витрати електричної енергії на електричний дриль по 
формулі [24]: 
Wел.др = Рел.др × Твитр.     (8.9) 
Wел.др = 0,9 × 1,239 = 1,1151, (кВт.год) 
де Рел.др = 0,9 кВт, Твитр. – час витрачений з приладом. 
Визначаються витрати  електричної енергії на паяльник по формулі 
[24]: 
Wел.паял. = Рпаял × Твитр.        (8.10) 
 W .
ел.паял. = 0,04 × 3,008 = 0,12, (кВт год)  
де Рпаял  = 0,04 кВт; Твитр. – час витрачений з приладом. 
Загальні витрати електричної енергії визначаються по формулі [24]:  
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
49 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
 Wзаг.= Wміс.осв.+Wел.др.+Wел.паял.                    (8.11) 
Wзаг.= 3,16 + 1,1151 + 0,12 = 4,431 (кВт) 
Визначається вартість використаної електричної енергії по формулі 
[24]: 
Вел.ен = Wзаг × Тел.ен                               (8.12) 
де Тел.ен - тариф за ел. енергію 1,68 грн./кВт × год. 
Вел.ен = 4,431 × 1,68 = 7,44 (грн). 
 
Визначається відшкодування зносу інструментів в таблиці 8.5. 
 
Таблиця 8.5 - Відшкодування зносу інструментів 
№ п/п Назва пристрою Вартість пристрою, грн. Примітка 
1. Електродриль 973  
2. Тестер 240  
3. Паяльник 165  
всього 1378  
 
 Відшкодування зносу інструментів приймаємо рівним 0,5% на рік. По 
формулі [24] розраховуємо суму відшкодування зносу інструментів. 
 
 Ввідш. = 0,005×Вінст. = 0,005×1378 = 6,89 (грн).                  (8.13) 
 
8.5. Розрахунок собівартості виготовлення системи 
відслідковування положення 
Для визначення собівартості виготовлення системи контролю 
змішування рідин необхідно виконати розрахунок прямих та інших витрат, 
пов’язаних з виробництвом [25]. 
Розрахунок прямих витрат виконуватимемо за даними таблиці 8.6.  
А розрахунок загальновиробничих та адміністративних витрат 
здійснюватимемо за формулами 8.14 та 8.15. 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
50 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
Таблиця 8.6 - Розрахунок прямих витрат 
№ п/п Назва статей витрат Сума витрат, грн. Примітка 
1 Прямі матеріальні витрати   
1.1 Сировина, матеріали 14313 Таблиця 8.2 
1.2 Допоміжні матеріали 741,8 Таблиця 8.4 
1.3 Електроенергія 7,44 Вел.ен. 
2 Прямі витрати на оплату праці   
2.1 Заробітна плата 1045,14 ЗПзаг. 
3. Інші прямі витрати   
3.1 Відрахування у фонд 379,39 В 
3.2 Відшкодування зносу інструментів 6,89 ВВідш 
                                   Всього:           16493,66 
 
Отже, прямі витрати на розробку та виготовлення системи 
високоточного регулювання складають 16493,66 грн. 
Розраховуємо загально виробничі витрати по формулі [25]: 
 ЗВВ = ЗПзаг × 100% = 1045,14 грн.                             (8.14) 
 Розраховуємо адміністративні витрати по формулі [25]: 
 ЗПупр. = (ЗПзаг + В) × 100% = 1424,53 грн.                    (8.15) 
Складається калькуляція в таблиці 8.7. 
Калькуляція – це фінансовий документ який розраховує витрати на 
виготовлення одиниці продукції. 
 
Таблиця 8.7 – Калькуляція 
Шифр 
Найменування статті продукції Методика розрахунку Сума витрат 
рядка 
1. Сировина і матеріали Таблиця 8.2 14313 
Купівельні напівфабрикати та 
2. комплектуючі вироби. Роботи і Таблиця 8.4 741,8 
послуги виробничого характеру 
3. Енергія Вел.ен 7,44 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
51 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
4. Зворотні відходи Немає  
Основна заробітна плата 
5. ЗПтар. 870,95 
робітника 
6. Додаткова ЗП П 174,19 
7. Відрахування у фонд В 379,39 
Витрати на утримання та 
8. Ввідш. 6,89 
експлуатацію устаткування 
9. Загальні витрати ЗВВ 1045,14 
10. Витрати від браку Немає  
11. Інші виробничі витрати Немає  
12. Попутна продукція Немає  
Сума рядків  
13. Виробнича собівартість [((1+2+3)-4)+ 17538,8 
+(5+6+7+8+9+10+11)]  
 14. Адміністративні витрати ЗПупр.р.1 1424,53 
15. Витрати на збут Немає  
16. Прибуток Немає  
17. ПДВ Немає  
Сума рядків 
18. Відпускна ціна 18963,33 
(13+14+15+16+17) 
 
Отже, собівартість виготовлення системи автоматичного 
високоточного керування буде становити 18963,33 грн. 
 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
52 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
9. Охорона праці 
 
9.1. Аналіз небезпек та шкідливостей, які виникають при роботі 
інженера-проектувальника в електротехнічній лабораторії 
В даній роботі проводиться розробка системи автоматичного 
відслідковування положення компоненту мікросистемної техніки в просторі. 
Подібні роботи полягають в проведенні складних системних розрахунків. В 
сучасних умовах ці роботи проводять із застосуванням комп’ютерної 
техніки. Робота інженера-проектувальника з комп’ютером пов’язана з 
довготривалим сидінням на одному місці майже нерухомо перед монітором 
комп’ютера. Для ефективної організації роботи спеціаліста у приміщенні 
електротехнічної лабораторії необхідно проаналізувати усі небезпечні та 
шкідливі фактори, що можуть впливати на працівників лабораторії під час 
праці. 
Приміщення лабораторії розрахована на 5 постійних робочих місць. 
Лабораторія має такі розміри: довжина 18 м, ширина 8 м, висота 3,5 м. 
Площа кімнати становить 144 м2, об’єм – 504 м3. Це становить 28,8 м2 площі 
та 100,8 м3 об’єму на одне постійне робоче місце, що відповідає вимогам 
ДБН В.2.2.28-2010. 
Важливе значення мають фактори мікроклімату в робочому 
приміщенні, так як вони безпосередньо впливають на здоров’я та 
самопочуття працівника. Згідно 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. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
53 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
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 – 23-26 °С, в 
холодний період року – 21-22 °С . 
2. Вологість повітря має різні значення але знаходиться в допустимих 
межах – 40-55 %. 
3. Швидкість руху повітря як в теплий так і в холодний період року не 
перевищує 0,05 м/с. Таким чином, параметри повітря як в теплий так і в 
холодний період року задовольняють вимогам ДСН 3.3.6.042-99. 
В лабораторії 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 
10-ти секційних алюмінієвих радіаторів типу «Korado», встановлених під 
кожним вікном. 
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.  
В даному приміщенні передбачена неорганізована природна 
вентиляція. Повітря просочується через нещільності у вікнах та дверях. 
Також здійснюється провітрювання приміщення при відкриванні вікон та 
кватирок.  
На робочому місці, де відбувається процес паяння, організована 
штучна витяжна вентиляція, яка складається з витяжної панелі, повітроводів 
та вентилятора, встановленого на даху будівлі. Функціональні параметри 
системи вентиляції відповідають вимогам ДБН В.2.5.67-2013.  
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
54 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
В приміщенні лабораторії однобічне природне освітлення з північно-
західною орієнтацією вікон. Природне освітлення здійснюється через два 
вікна, розміри яких 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 – 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 1,2%. 
Фактичне значення КПО знаходиться в межах 40-45%. 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 десятьма люмінесцентними світильниками, 
розташованими пропорційно на стелі приміщення. Кожний світильник має 
чотири люмінесцентні лампи денного світла. Для даного типу зорової праці 
необхідна величина штучного загального освітлення складає 300 Лк. 
Фактичне значення даного параметра складає більше 320 Лк. Отже, 
рівень штучного освітлення на робочому місці є достатнім відповідно до 
ДБН В.2.5-28-2018 «Природне і штучне освітлення». 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
55 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
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 періодично працююча система витяжної 
вентиляції, яка встановлена на одному робочому місці. 
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 60 дБА. Рівень шуму на робочих 
місцях в даному приміщенні становить 62-65 дБ, що перевищує норму. Тому 
необхідно використати в приміщенні лабораторії заходи щодо зниження 
рівня відбитого звуку, тобто облицювати стелю приміщення 
звукопоглинальним покриттям.  
Відповідно до ДСН 3.3.6.096-2002 напруженість ЕМП у діапазоні 
частот 3 МГц - 30 МГц на робочих місцях персоналу протягом робочого дня 
не повинна перевищувати 20 В/м. Фактичне значення даного параметра 
складає менше 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 відповідають ДСТУ 8604:2015 та ДСанПіН 
3.3.2.007-98. 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
56 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
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. 
Електропроводка живлячої мережі в приміщенні лабораторії 
прокладена під шаром штукатурки, що захищає працюючих від дотику до 
оголених проводів напругою 220 В при механічному руйнуванні проводки. 
Приміщення відноситься до 3 типу: приміщення без підвищеної небезпеки, 
відповідно ПУЕ, 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-
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
57 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
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 лабораторії з вільним доступом до 
нього. Приміщення обладнане порошковим вогнегасником ВП-5У, який 
закріплено в місці вільного доступу на випадок виникнення пожежі 
(відповідно до Правил експлуатації вогнегасників). 
В результаті проведеного аналізу можна зробити висновок, що 
найбільш шкідливим чинником, що впливає на працівників лабораторії є 
підвищений рівень шуму. Тому пропонується розрахувати та змонтувати в 
приміщенні систему звукопоглинання. 
 
9.2. Розрахунок системи звукопоглинання в приміщенні лабораторії 
Одним з несприятливих факторів є високий рівень шуму, створюваний 
обладнаннями, устаткуванням для вентиляції повітря, систем охолодження в 
самих ПК. Для розв'язку питань про необхідність і доцільності зниження 
шуму необхідно знати рівні шуму на робочім місці. Рівень шуму, що виникає 
від декількох некогерентних джерел, що працюють одночасно, 
підраховується на підставі принципу енергетичного підсумовування 
випромінювання від окремих джерел:  
      (9.1) 
де Li – рівень звукового тиску i-ого джерела шуму; n – кількість джерел 
шуму. 
Отримані результати розрахунків порівнюються із допустимим 
значенням рівня шуму для даного робочого місця. Якщо результати 
розрахунків вище допустимого значення рівня шуму, то необхідні спеціальні 
заходи щодо зниження шуму. До них відносяться: облицювання стін і стелі 
приміщення звуковбирними матеріалами, зниження шуму в джерелі, 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
58 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
правильне планування устаткування і раціональна організація робочого 
місця. Рівні звукового тиску джерел шуму, представлені в таблиці 5.1.  
Зазвичай робоче місце оснащено наступним обладнанням: монітор, 
системний блок, клавіатура, принтер, сканер. В середині системного блоку 
джерелом шуму є система охолодження та вінчестер. 
Підставивши значення рівня звукового тиску для кожного виду 
обладнання формулу, отримаємо: 
LE = 10 * lg (103,5 + 105,5 + 106,3 + 104,5 + 104,2). 
LE = 10 * lg (3162+316227 + 1995262 + 31623 + 15849). 
LE = 10 * lg (2362123) = 10 * 6,3 = 63 (дБА). 
 
Таблиця 9.1 - Рівні звукового тиску різних джерел 
Джерело шуму Рівень шуму, дБА 
HDD ПК 35 
Система охолодження 55 
Система витяжної вентиляції 63 
Принтер 45 
Вимірювальні прилади 42 
 
Отримане значення перевищує допустимий рівень шуму для робочого 
місця з ПК, рівного 60 дБА.  
Тому, необхідно знизити рівень шуму в приміщенні за допомогою 
звукопоглинаючого облицювання стелі і частини стін приміщення. Для цього 
визначимо тип звукопоглинаючого матеріалу, необхідну площу облицювання 
і доведемо, що дана конструкція забезпечить зниження рівня шуму в 
приміщенні до нормативного рівня, згідно ДСН 3.3.6.037-99. 
1. Визначаємо об’єм приміщення. V = 18 * 8 * 3,5 = 504 (м3). 
2. Визначаємо постійну приміщення в м2 на середньо геометричній 
частоті 1000Гц – В1000. 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
59 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
Тому , В1000 = 504/10 = 50,4 (м2). 
3. Визначаємо постійну приміщення В у октавних смугах частот, за 
формулою:  
                                                   Bi  B1000 i , де                            (9.2) 
μ – частотний множник. 
Оскільки 50,4 < 200, виберемо такі частотні множники (табл. 5.2). 
 
Таблиця 9.2 – Частотний множник 
Об'єм Частотний множник μ на середньо геометричних  
приміщення частотах октавних смуг в Гц 
V, м2 63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 
V<200 0,8 0,75 0,7 0,8 1 1,4 1,8 2,5 
 
Тоді: B63 = 50,4 * 0,8 = 40,32; B125= 50,4 * 0,75 = 37,8; B250 = 50,4 * 0,7 = 
35,28; B500 = 50,4  * 0,8 = 40,32; B1000 = 50,4  * 1 = 50,4; B2000 = 50,4  *  1,4 = 
70,56;  B4000 = 50,4  * 1,8 = 90,72; B8000 = 50,4  * 2,5 = 126; 
4. Для робочого кабінету знайдемо нормативні значення рівнів 
звукового тиску Lнорм.i. приймаємо відповідно ДСН 3.3.6.037-99. 
5. Визначаємо необхідний рівень зниження рівня звукового тиску по 
кожній октавній смузі за формулою: 
 
Lнеоб .i  Lфакт .i  L
     норм .i   (9.3) 
Тоді: Lнеоб.63 = 54 – 79 = - 17; Lнеоб.125 = 60–70 = - 1; Lнеоб.250 =65 – 63=2; Lнеоб.500 
= 61 – 58 = 3; Lнеоб.1000 = 60 – 55 = 5; Lнеоб.2000 = 50 – 52 = - 2; Lнеоб.4000 = 42 – 50 
= - 8; Lнеоб.8000 = 39 – 49 = - 10. 
Оскільки рівень шуму перевищує норму лише в діапазоні 250-1000Гц, 
подальші розрахунки буде проведено по даним частотам. 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
60 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
6. Залежно від частотного спектру необхідного зниження рівня 
звукового тиску (табл. 9.3).  
Вибираємо звукопоглинальний матеріал з відповідним ревербераційним 
коефіцієнтом звукопоглинання αобл для облицьовування стін і стелі. 
Діаграми відношення ревербераційних коефіцієнтів звукопоглинання і 
октавних смуг зображені нижче (рис. 9.1). 
Оскільки Lнеоб.250 = 2, Lнеоб.500 = 3, Lнеоб.1000 = 5 було обрано матеріал 
«SonaSpray». 
7. Визначаємо величину звукопоглинання звукопоглинальними 
конструкціями за формулою:  
                                              Ai обл.i  Sобл.i , де                 (9.4) 
обл - ревербераційний коефіцієнт звукопоглинання вибраної 
конструкції облицьовування в октавній смузі частот; 
Sобл - площа звукопоглинального облицьовування, м2. 
 
Таблиця 9.3 – Ревербераційний коефіцієнт звукопоглинання 
Ревербераційний коефіцієнт 
Матеріал звукопоглинання αобл 
63 125 250 500 1000 2000 4000 8000 
Isover Ecophon 0,56 0,5 0,6 0,65 0,84 1,0 1,0 0,9 
AcousticWool 0,46 0,43 0,62 0,66 0,78 1,0 1,0 0,95 
SonaSpray 0,20 0,38 0,78 0,94 0,92 0,96 0,98 0,98 
Rockwool 0,48 0,52 0,6 0,68 0,84 0,98 0,94 0,91 
Mappy 0,42 0,48 0,78 0,72 0,66 0,4 0,25 0,28 
Texdecor 0,3 0,35 0,46 0,76 0,65 0,4 0,22 0,2 
 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
61 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
Знаходимо Sобл = (Sстіни а  + Sстіни б + Sстіни в + Sстелі) * 0,75 = ((8 * 3,5) + (8 * 
3,5) + (18 * 3,5) + (18 * 8)) * 0,75 = (28+28+63+144) * 0,75 = 263 * 0,75 = 
=197,25(м2). 
ΔA 250  = 0,78* 197,25  =153,85;  
ΔA 500  = 0,94 * 197,25  = 185,42;  
ΔA 1000  = 0,92 * 197,25 =181,47. 
8. Визначаємо величину відношення Bi/Sогр. в кожній октавній смузі. 
Sогр. = Sстіни а  + Sстіни б + Sстіни в + Sстіни г + Sстелі + Sпідл  = (8 * 3,5) * 2 + (18 * 
3,5) * 2 + (8 * 18) * 2 = 56 + 126 + 288 = 470 (м2). 
B250/Sогр  = 35,28 / 470 = 0,0750;  
B500/Sогр  = 40,32 / 470 = 0,0857;  
B1000/Sогр  = 50,4 / 470 = 0,1072. 
9. Визначаємо середній коефіцієнт звукопоглинання до влаштування 
звукопоглинального облицьовування, знайдемо за формулою: 
B i / S
 i 
огр
B / S  1
                                    i огр                                                 (9.5) 
а250 = 0,0750 / (0,0750+1) = 0,0697;  
а500 = 0,0857 / (0,0857+1) = 0,0789;  
а1000 = 0,1072 / (0,1072+1) = 0,0968. 
10. Визначаємо величину звукопоглинання огороджуючих конструкцій 
приміщення А (м2
1 ), на яких немає звукопоглинального облицьовування, за 
формулою:  
 (9.6) 
A1i  i ( Sогр  Sобл ).
 
A1 250 = 0,0697 * (470 – 197,25) = 19,01;  
A1 500 = 0,0789 * (470 – 197,25) = 22,31;  
A1 1000 = 0,0968 * (470 – 197,25) = 26,40.  
11. Визначаємо середній коефіцієнт звукопоглинання приміщення із 
звукопоглинальною конструкцією, за формулою: 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
62 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
A 1 i   A
  i
1 i .
                                  S огр                                               (9.7) 
a1 250 =  (153,85 + 19,01) / 470 = 0,37;  
a1 500 = (185,42 + 22,31) / 470 = 0,44;  
a1 1000 = (181,47 + 26,40) / 470 = 0,45. 
12. Визначаємо постійну приміщення В1 за формулою: 
A1 i   A
B i
1 i  .
                          1   1 i                  (9.8) 
B1 250 = (19,01 + 153,85) / (1 - 0,37) = 274,38;  
B1 500 = (22,31 + 185,42) / (1 - 0,44) = 370,95;  
B1 1000 = (26,40 + 181,47) / (1 - 0,45) = 377,95 
 
Рисунок 9.1 - Діаграми ревербераційних коефіцієнтів звукопоглинальних 
матеріалів 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
63 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
 
Рисунок 9.2 - Зовнішній вигляд звукопоглинаючого матеріалу 
 
13. Визначаємо величину відношення B1i/Sогр в кожній октавній смузі. 
B1 250/Sогр = 274,38 / 470 = 0,58;  
B1 500/Sогр = 370,95 / 470 = 0,79;  
B1 1000/Sогр = 377,95 / 470 = 0,81.  
14. Визначаємо  і 1 - коефіцієнти,  відповідно до і після влаштування 
звукопоглинальних конструкцій (рис. 9.3). 
250 = 0,98; 500 = 0,91; 1000 = 0,86. 
1 250 = 0,64; 1 500 = 0,56; 1 1000 = 0,54. 
 1,2
1,1
 1
0,9
0,8
 0,7
0,6
 0,5
0,4
 0,3
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2
B/Sогр
 
 
 
Рисунок 9.3 - Графік відношень звукових коефіцієнтів 
 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
64 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
15. Визначаємо величину максимального зниження рівня звукового 
тиску L (дБ) в кожній октавній смузі при використанні звукопоглинальних 
конструкцій в розрахунковій точці, розташованої  в зоні відбитого звуку за 
формулою: 
B1i Li  10  log( i ) ,
                              Bi  1i                                            (9.9) 
L250 = 10 * log (274,38 * 0,98 / 35,28 * 0,64) = 10*log(11,9) = 10,76; 
L500 = 10 * log (370,95 * 0,91 /  40,32 * 0,56) = 10*log(14,95) = 11,75; 
L1000 = 10 * log (377,95 * 0,86 / 50,4 * 0,54) = 10*log(11,94) = 10,77 
16. Порівнюємо Lнеоб.i і ΔLi і робимо висновок щодо ефективності 
виконаних заходів щодо захисту від шуму. 
Lнеоб.250 = 2 < 10,76 = L250;  
Lнеоб.500 = 3 < 11,75 = L500;  
Lнеоб.1000 = 5 < 10,77 = L1000; 
Згідно розрахунків, якщо використати звукопоглинаючий матеріал 
«SonaSpray», для робочого кабінету розмірами 18*8*3,5 можливо досягти 
повного звукопоглинання в кожній октавній смузі, на всіх частотах. Для 
доцільності використання коштів та матеріалу можна не облицьовувати 
звукопоглинаючим матеріалом стіни. 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
65 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
 
Рисунок 9.4 - Порівняльні графіки рівнів шуму в приміщенні лабораторії 
 
 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
66 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
Висновок 
 
В кваліфікаційній роботі бакалавра було розроблено систему 
автоматичного відслідковування положення компоненту мікросистемної 
техніки в просторі, що дозволяє високоточно, швидко і з мінімальною 
помилкою визначати положення тривимірних мікрооб’єктів різної 
конфігурації в просторі робочої зони технологічного складального 
устаткування.  
Був проведений аналіз існуючих аналогів, який дав змогу знайти 
слабкі сторони існуючого сортувального технологічного обладнання. На 
основі цього аналізу було прийнято рішення побудови системи контролю на 
мікропроцесорі, оскільки він дає змогу автоматизувати сортування, що в 
свою чергу підвищує надійність роботи системи відслідковування положення 
об‘єкту, та дає змогу вчасно виявити несправності та запобігти поломці. 
В кваліфікаційній роботі бакалавра була розроблена структурна 
схема, яка включає в себе всі необхідні блоки для нормальної та стабільної 
роботи системи автоматичного відслідковування положення компоненту 
мікросистемної техніки в просторі. 
Проведений вибір та розрахунок елементної бази системи. Розроблена 
та побудована принципова схема на цих елементах. Проведено розрахунок 
основних елементів розробленої схеми, а саме: витрат потужності на 
транзисторах підсилювачів струму, блоку живлення пристрою 
відслідковування та створена прошивка мікроконтролера. Спроектована 
друкована плата, на якій розташовуються мікроконтролер та інші елементи 
системи відслідковування положення. Проведений розрахунок точності та 
надійності та розрахунок споживання системою електричної енергії. 
Визначено вартість розробленої системи автоматичного 
відслідковування положення компоненту мікросистемної техніки в просторі. 
Проналізовано небезпеки та шкідливі фактори, які виникають на робочому 
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
67 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата  
 
місці оператора такою системою та розглянутий комплекс дій у 
надзвичайних ситуаціях.  
Розроблена в кваліфікаційній роботі бакалавра система автоматичного 
відслідковування положення компоненту мікросистемної техніки в просторі 
повністю відповідає усім умовам технічного завдання.  
Арк. 
РС83.022.421.001  ПЗ 
68 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата