ChSTU repository

Зміст 
 
Стор. 
Вступ..................................................................................................................5 
1 Аналіз існуючих аналогів на основі критичного огляду літературних 
джерел............................................................................................................................7 
2 Обґрунтування технічного завдання………………………………….….17 
3 Розробка структурної та принципової схеми аналітичного 
хроматографічного портативного приладу лабораторного типу...........................19 
3.1 Розробка структурної схеми…………………………………………….19 
3.2 Розробка принципової схеми…………………………………………...21 
3.3 Розробка газової схеми………………………………………………….22 
4 Аналіз конструкцій, вибір та розрахунок детектора………………........25 
4.1 Принцип дії полум'яно-іонізаційного детектора………………………27 
4.2 Про термічну іонізацію полум'яно-іонізаційного детектора………….29 
4.3 Вплив напруги полум'яно-іонізаційного детектора……………………31 
4.4 Конструкція полум'яно-іонізаційного детектора……………………….33 
4.5 Стабільність полум'яно-іонізаційного детектора……………………....37 
5 Розрахунки при проєктуванні та експлуатації приладу…………………40 
5.1 Розрахунок похибки виміру……………………………………………..40 
5.2 Розрахунок блоку перетворювача «напруга-частота»………….............47 
6 Спеціальний розділ………………………………………………………….54 
6.1 Технологічний розділ……………………………………………………..54 
6.2 Економічний розділ……………………………………………………….63 
6.3 Аналіз небезпек та шкідливостей, які впливають на працівників 
інформаційно-технічного відділу…………………………………………………...65 
 
 
 СКРС83.022.413.001ПЗ 
Изм. Лист  № докум. Подп. Дата 
 Разраб. Мінько А.В. Аналітичний хроматографічний Лит. Лист Листов 
 Пров. Трембовецька Р.В. портативний прилад 3 95 
  лабораторного типу 
 Н. Контр. Тичков В.В. ЧДТУ 
Пояснювальна записка 
 Утв   
Висновок...........................................................................................................76 
Список використовуваної літератури............................................................77 
Додаток А Відомість технічного проекту.....................................................78 
Додаток Б Перелік нормативної документації.............................................79 
Додаток В Перелік елементів..........................................................................81 
Додаток Г Результати розрахунку блоків аналітичного хроматографічного 
портативного приладу лабораторного типу на ЕОМ.................................................82 
Додаток Д Комплект документів на технологічний процес складання 
друкованої плати перетворювача „напруга-частота”................................................85 
 
Лист 
СКРС83.022.413.001ПЗ  4  
Изм. Лист № докум. Подп. Дата 
 
Вступ 
 
Газова хроматографія - найбільше теоретично розроблений метод аналізу. 
Саме розвиток теорії і практики газової хроматографії сприяв швидкому розвитку 
в останні десятиліття рідинної колоночної хроматографії і високошвидкісній 
рідинній хроматографії. Відмінність методу газової хроматографії від інших 
хроматографічних методів пов'язане з тим, що як рухливу фазу в ній 
використовують газ. У залежності від агрегатного стану нерухомої фази 
розрізняють газо-адсорбційну хроматографія (нерухома фаза - твердий адсорбент) 
і газорідинну (нерухома фаза - рідина, нанесена на інертний носій). 
Газохроматографічний поділ у таких системах досягається за рахунок 
багаторазово повторюваного процесу розподілу компонентів суміші між  газовою 
фазою, що рухається, і нерухомою твердою чи рідкою фазою, нанесеної на 
інертний носій. Процес поділу заснований на розходженні в розчинності і 
летючості аналізованих компонентів. Швидше через хроматографічну колонку 
рухається той компонент, розчинність якого в нерухомій фазі менше, а летючість 
(пружність пари) при даній температурі більше. 
Вибір умов одержання ефективного стовпчика в газовій хроматографії 
випливає безпосередньо з загальної теорії хроматографічного поділу, а вибір 
селективної стаціонарної фази зв'язаний з теорією адсорбції і розчинення. 
Розходження в коефіцієнтах розподілу компонентів між рухливою і стаціонарною 
фазами обумовлені розходженнями міжмолекулярних взаємодій. Найбільш 
важливими з них є Ван-дер-Ваальсові взаємодії. Велику роль також грає такий 
вид взаємодій, як водневий зв'язок, причому внесок її у втримання значно 
зменшується з ростом температури. Це може виразитися в зміні порядку виходу 
поділюваних речовин зі стовпчика при підвищенні температури. 
Комплексоутворення для селективного поділу речовин у газовій хроматографії 
використовується рідше, ніж у рідинній. 
Газова хроматографія буває елюентною, фронтальна і виштовхувальною. 
Лист 
СКРС83.022.413.001ПЗ  5  
И зм. Лист № докум. Подп. Дата 
Застосування газу як рухливу фазу обумовлює також переваги методу, як 
швидкість проведення аналізу, чіткість поділу. Аналізована проба проходить 
через стовпчик у виді газу чи пару. Цим методом можуть бути проаналізовані не 
тільки газоподібні, але і рідкі і тверді речовини. Їхній аналіз можливий при 
нагріванні, що необхідно для переведення речовин у газоподібний стан. Тому 
температура як робочий параметр процесу грає в газовій хроматографії велику 
роль, чим в інших хроматографічних процесах. Робочі температурні межі для 
газо-адсорбційної хроматографії від 70 до 600 °С, для газорідинної - від 20 до 
400°С. Описано апаратуру для проведення газохроматографічних аналізів в 
області температур вище 800 °С. У більшості випадків газохроматографічний 
аналіз проводять в ізотермічних умовах. При аналізі речовин з великим розкидом 
значень температур кипіння  чи періодично безупинно в процесі аналізу 
підвищують температуру. Промисловістю випускаються прилади для роботи з 
програмуванням температури. 
Методом газової хроматографії можуть бути проаналізовані речовини з 
молекулярною масою менше 400. Випар цих речовин можна провести відтворено, 
тобто вони можуть бути переведені в парову фазу і знову сконденсовані без зміни 
складу. 
В аналітичній практиці в основному застосовують метод газорідинної 
хроматографії. Його переваги перед газо-адсорбційним зв'язані головним чином з 
можливістю широкого вибору нерухомих рідких фаз різної хімічної природи, а 
також з високою чистотою й однорідністю рідин. Термостійкість адсорбентів дає 
можливість також проводити поділу висококиплячих з'єднань. Недоліком газо-
адсорбційного методу є нелінійність ізотерм адсорбції, що приводить до 
несиметричності піків. 
 6 
 
1 Аналіз існуючих аналогів на основі критичного огляду літературних 
джерел 
 
1.1 Газовий хроматограф  
Пристрій [1] відноситься до газових хроматографів, призначеним 
переважно для аналізу домішок легких газів у різних газових сумішах. 
Легкими газами в хроматографії називають водень, кисень, азот, елементи 
нульової групи періодичної таблиці й інші гази, які характеризуються, як правило, 
малими часами втримання в хрому те графічному стовпчику. Оскільки як 
детектор при аналізі домішок легких газів звичайно використовують детектор 
теплопровідності (катарометр) проточного типу, він у більшому ступені чуттєвий 
до флуктуацій параметрів (витрата, тиск) газових потоків. 
Відомий газовий хроматограф, що містить послідовно з'єднані регулятор 
тиску газу-носія, керовані клапан, дозатор проб, першу і другу хроматографічні 
стовпчики і детектор. До лінії між першою і другий хроматографічними 
колонками підключена додаткова лінія газу-носія з регулятором тиску і 
керованим клапаном. Хроматограф містить також лінії скидання з керованими 
клапанами і пневматичними дроселями, підключені до дозатора проб і до виходу 
першої хроматографічного стовпчика [2]. 
Недоліком цього хроматографа є його складність, викликана великою 
кількістю запірних і регулюючих елементів у схемі. Крім того, недоліком 
хроматографа є також і те, що в ньому не усуваються коливання тиску витрати 
газу-носія при дозуванні проби. У залежності від способу введення проби 
характер збурень, внесених дозатором у потік газу-носія, може бути різним. Якщо 
пробу вводять у потік за допомогою шприць-дозатора, то при цьому створюють 
надлишкове стосовно тиску потоку. Якщо ж дозування здійснюють за допомогою 
крана, що має пробовідбірну петлю, то характер поштовху тиску залежить від 
того, під яким тиском стосовно потоку газу-носія знаходиться проба в петлі. У тім 
і іншому випадку збурення, внесені операцією дозування в газовий потік, 
виявляються у вихідному сигналі детектора в момент появи корисного сигналу і 
 7 
 
накладаються на нього, вносячи значну похибка у результати аналізу. При аналізі 
домішок легень, газів з концентрацією в суміші порядку десятих і сотих часток 
відсотка хроматографічний пік може бути цілком перекритий піком сигналу 
збурення, що приведе до недостовірних  чи результатів виключає можливість 
аналізу таких сумішей без збагачення проби. 
Найбільш близьким по технічній сутності до винаходу є газовий 
хроматограф, що містить послідовно з'єднані регулятор витрати газу-носія, 
дозатор проб у (виді перемикаючого крана з пробовідбірною петлею, стовпчик, 
детектор і байпасну газову лінію з дроселем, приєднану до виходу регулятора 
витрати і входу стовпчика [3]. 
У відомому хроматографі вирішена задача програмування швидкості 
газового потоку в хроматографічному стовпчику при збереженні постійної 
швидкості газу-носія, що протікає через детектор. Однак він має ряд недоліків, 
одним із яких є велика похибка аналізу, обумовлена різним ступенем розведення 
проби газом-носієм, що надходить на вхід детектора по байпасній лінії і 
змішується з газовим потоком. Причому в хроматографі не враховується той факт, 
що опір хроматографічного стовпчика, особливо насадочного типу, міняється 
згодом , що приводить до неконтрольованого перерозподілу газових потоків у 
колонку і байпасній лінії і, як наслідок, до додаткової похибки аналізу. Незалежно 
від способу введення проби (тип дозатора проб не зазначений) у відомому 
хроматографі не вирішена також задача усунення коливань тиску газового потоку, 
що надходить у детектор, викликуваних як роботою регуляторів, установлених на 
вході стовпчика і байпаса, так і при введенні аналізованої проби дозатором. 
Регулятор тиску, установлений на виході хроматографічного стовпчика також є 
додатковим джерелом похибки, тому що має застійні зони, де може губитися 
частина аналізованої проби. У сукупності зазначені недоліки схеми відомого 
хроматографа приводять до похибки аналізу легких газів у межах 10 - 20 відн. % 
при їхній концентрації в сумішах порядку, одиниць чи відсотків 
унеможливлюють аналіз сумішей з концентрацією легких газів 10-1 - 10-2 відн. 
 8 
 
Мета розробки - підвищення точності аналізу легких газів шляхом 
усунення поштовхів тиску при дозуванні проб і зменшення ступеня розведення 
проби газом-носієм. 
Поставлена мета досягається тим, що в газовому хроматографі, що містить 
послідовно з'єднані регулятор витрати газу-носія, дозатор проб у виді 
перемикаючого крана з пробовідбірною петлею, хроматографічний стовпчик, 
детектор, і байпасну газову лінію з дроселем, приєднану до виходу регулятора 
витрати і входу стовпчика, на вході в дозатор проб після місця приєднання 
байпасної лінії встановлені керований запірний клапан і введений додаткова 
байпасна лінія з дроселем, приєднана одним кінцем до виходу регулятора 
витрати, а іншим кінцем через перемикаючий кран - до входу хроматографічного 
стовпчика, до якого приєднаний інший кінець основний байпасної лінії. 
Опір дроселя додаткової байпасної лінії може бути дорівнює опору 
пробовідбірної петлі. 
На рисунках 1.1-1.3 показаний варіант схеми з дозатором проб у виді так 
називаного крана-дозатора, у якому пробовідбірна петля в процесі заповнення 
аналізованою речовиною цілком ізолюється від потоку газу-носія; на рисунку 1.4 
- варіант схеми "безкранового" введення проби в хроматографічну колонку, що 
дозволяє вивести перемикаючий кран дозатора проб за межі термостата; на 
рисунку 1.5 - варіант схеми хроматографа, у якому введення проби може бути 
здійснений за допомогою шприца. 
 
  
Рисунок 1.1 - Схема газового хроматографа з дозатором проби 
 9 
 
Пропонований газовий хроматограф (рисунок 1.1) містить послідовно 
з'єднані регулятор 1 витрати газу-носія, що складає, наприклад, з регулятора 2 
тиски і дроселя 3, дозатора 4 проб у виді перемикаючого крана 5 із 
пробовідбірною петлею 6, хроматографічну колонку 7 і детектор 8. До виходу 
регулятора витрати 1 приєднана байпасна лінія 9 із дроселем 10, вихід якого 
приєднаний до входу хроматографічного стовпчика 7. На лінії газу-носія перед 
входом у дозатор 4 проб установлений запірний клапан 11, а до виходу регулятора 
1 витрати приєднана додаткова байпасна лінія 12 із дроселем 13. 
В іншому варіанті (рисунок 1.4) хроматограф містить регулятор 14 тиску 
аналізованого газу і дросель 15, установлений на виході дозатора проб. 
По третьому варіанті (рисунок 1.5) хроматограф містить пристрій 16 для 
введення голки шприца в пробовідбірною петлю. 
Пропонований газовий хроматограф працює в такий спосіб. 
У першому циклі (рисунок 1.1) роблять заповнення пробовідбірною петлі 6 
дозатора 4 аналізованим газом. При цьому клапан 11 перекриває потік газу-носія, 
що, минаючи пробовідбірною петлю 6, проходить по байпасним лініях 9 і 12 
через дроселі 10 і 13 на вхід хроматографічного стовпчика 7 і далі  в детектор 8. 
В другому циклі (рисунок 1.2) переключають кран 5, повідомляючи 
пробовідбірною петлю з виходом клапана 11 і стовпчиком 7.  
 
  
Рисунок 1.2 - Схема газового хроматографа з дозатором проби 
 
 10 
 
При цьому відбувається вирівнювання тисків у газовій лінії перед 
стовпчиком і в пробовідбірною петлі 6. Процес вирівнювання тисків фіксується 
детектором 8 і реєструється у виді піка на стрічці самописного приладу (не 
показаний). 
 
  
Рисунок 1.3 - Схема газового хроматографа з дозатором проби 
 
По закінченні перехідного процесу вирівнювання тисків клапана 11 
переводять у відкрите положення (рисунок 1.3). При цьому проба аналізованого 
газу витісняється потоком газу-носія з пробовідбірною петлі 6 у хроматографічну 
колонку 7, де відбувається поділ компонентів суміші, що надходять потім у 
детектор 8. 
Наявність байпасної лінії 9 із дроселем 10 дозволяє виключити 
переривання газового потоку у вимірювальній камері детектора 8. За допомогою 
байпасної лінії 12 і дроселя 13, опір якого вибирають рівним опору 
пробовідбірною петлі 6, зберігається сталість параметрів (витрата і тиск) газового 
потоку через детектор 8 незалежно від положень перемикаючого крана 5 і клапана 
11. 
Таким чином, введення в систему хроматографа керованого запірного 
клапана 11 і додаткової байпасної 5 лінії 12 із дроселем 13 дозволяє виключити 
поява на хроматограмме помилкових піків, зв'язаних з нестабільністю тисків і 
витрат газових потоків при їхній комутації, а також 10 розділити в часі 
вимірювальні сигнали детектора і сигнали, обумовлені зміною тисків при 
 11 
 
введенні проби. Це дозволяє істотно підвищити точність вимірів хроматографа 
особливо при аналізі легких газів з концентрацією їх у сумішах на рівні сотих 
часток відсотка і нижче. По експериментальному даним похибка аналізу домішок 
легких газів (наприклад, з концентрацією водню і кисню в сумішах на рівнях 10-2 
– 10-3 об. % за допомогою пропонованого хроматографа з детектором 
теплопровідності знижена в порівнянні з відомим у 4-5 разів. 
 
  
Рисунок 1.4 - Схема хроматографа з "безкрановим" введенням проби за 
допомогою керуючого запірного клапана і додаткового байпаса 
 
Значною перевагою пропонованого хроматографа в порівнянні з відомим є 
і те, що він дозволяє робити добір проби як під надлишковим тиском, так і під 
розрідженням, що особливо важливо при використанні хроматографа в контролі 
забруднення навколишнього середовища, чи при доборі проб з об'єктів, що 
знаходиться під зниженим тиском. Пропонований хроматограф допускає 
використання усіх відомих систем добору і введення проби. Наприклад у 
досягається той же позитивний ефект, що й у першому варіанті. Робота схеми 
(рисунок 1.4) аналогічна роботі описаного варіанта. Відмінність самої схеми 
полягає в тому, що аналізований газ у пробовідбірною петлі при доборі проби 
ізолюється від потоку газу-носія за допомогою дроселя 15, по обох сторони якого 
 12 
 
створюють однакові тиски газових потоків. Заданий рівень тиску з боку 
аналізованого газу підтримується регулятором 14 тиску. 
 
  
Рисунок 1.5 - Схема хроматографа для введення проби шприцом 
 
Відмінністю схеми третього варіанта (рисунок 1.5) від першого є лише 
приєднання до пробовідбірною петлі пристрою для введення голки шприца 16 для 
тих випадків, коли введення проби в систему здійснюють вручну. 
 
1.2 Газовий хроматограф  
Пристрій [4] відноситься до аналітичного контролю, зокрема до газових 
хроматографів з капілярним хроматографічним стовпчиком. Він  може знайти 
застосування при аналізі складних багатокомпонентних сумішей речовин, що 
включають висококиплячі і термостабільні з'єднання. 
Метою розробки є забезпечення програмування витрати газу-носія в 
капілярному хроматографічному стовпчику з можливістю контролю швидкості 
потоку в колонку і коефіцієнта розподілу проб на вході в стовпчик. 
На рисунку 1.6 представлена принципова газова схема пропонованого 
хроматографа. 
Пропонований капілярний газовий хроматограф містить джерело газу-
носія (на рисунку не показаний), регулятор 1 витрати газу-носія, пристрій 2 для 
введення проби, вихід якого з'єднаний із входом дільника 3 потоки газу-носія. 
 13 
 
Один з виходів дільника потоку з'єднаний із входом капілярного 
хроматографічного стовпчика 4, вихід якого зв'язаний з детектором 5, наприклад, 
полум'яно-іонізаційним детектором. 
 
  
Рисунок 1.6 - Схема газового хроматографа 
 
Другий вихід дільника потоку 3 з'єднаний з байпасної газовою лінією б, у 
якій установлений термодросель 7, виконаний у виді капіляра, встановленого в 
термостаті 8, постаченому програматором температури 9. Хроматограф 
постачений системою контролю швидкості потоку, що включає датчик витрати 10 
і індикатор витрати 11, з'єднаний з датчиком витрати. Датчик витрати 
встановлений на виході регулятора витрати 1. Стовпчик 4 і дільник потоку 3 
встановлені в термостаті 12, призначеному для підтримки заданої температури в 
колонку 4. 
У байпасної лінії 6 на виході термодроселя 7 установлений додатковий 
дільник потоку 13, один з виходів 14 якого з'єднаний із входом детектора 5, а 
інший вихід 15 має скидання в атмосферу. 
Пропонований газовий хроматограф працює в такий спосіб. Перед 
проведенням хроматографічного аналізу встановлюють за допомогою термостата 
12 задану робочу температуру капілярного хроматографічного стовпчика 4. 
Температуру термостата 8, у якому встановлений термодросель 7, установлюють 
 14 
 
такий, щоб витрата газу-носія через стовпчик 4 відповідав максимуму її 
ефективності, а відношення потоків у колонку 4 і байпасної лінії 6 відповідало 
заданому значенню коефіцієнта розподілу проби в дільнику потоку 3, наприклад, 
1:100. Пробу рідкої аналізованої суміші вводять у пробоввідний пристрій 2, 
наприклад випарник, за допомогою шприца. Пари проби з потоком газу-носія 
надходять у дільник потоку, де вони поділяються на двох частин. Менша частина 
пар (1/100) надходить у капілярну хроматографічну колонку 4, де відбувається 
хроматографічний поділ компонентів суміші. Велика частина пар аналізованих 
речовин (99/100) з дільника надходить у байпасну лінію 6. 
Після введення проби в стовпчик 4 по заданій програмі за допомогою 
програматора температури 9 підвищують температуру термодроселя 7. При цьому 
зростають в'язкість газу-носія й опір термодроселя газовому потоку в байпасної 
газової лінії 6. Це, у свою чергу, приводить до зменшення об'ємної швидкості 
газу-носія в байпасної лінії. Оскільки регулятор витрати 1 підтримує сталість 
сумарного потоку газу-носія, що протікає через стовпчик 4 і байпасну лінію 6, 
зменшення витрати газу-носія в байпасної лінії компенсується відповідним 
збільшенням витрати газу-носія в капілярного хроматографічного стовпчику. 
Програмування (збільшення по заданій програмі) витрати газу-носія в колонку 
може сполучатися з програмуванням (плавним підвищенням зі швидкістю 1-2 
°С/хв) температури стовпчика. Це сприяє скороченню часу хроматографічного 
поділу суміші в капілярному хроматографічному стовпчику і, отже, скороченню 
часу аналізу. 
Для періодичного контролю коефіцієнта розподілу (K1) проби на вході в 
стовпчик 4 через пристрій 2 для введення проби періодично вводять порцію 
чистої речовини, наприклад, гексану. При цьому детектор 5 фіксує два піки, 
площа одного з яких (S2) пропорційна частині речовини, що надійшла в детектор 
по лініях 6 і 14, а площа іншого (S1) відповідає частини речовини, що надійшла в 
детектор через хроматографічну колонку 4. Знаючи коефіцієнт розподілу K2 
дільники 13 (величина задана і постійна) і відношення площ піків, зареєстрованих 
 15 
 
детектором, легко розрахувати коефіцієнт розподілу К1 проби в дільнику 3 (при 
сталості температури термодроселя 7) по наступній формулі: 
 
K S
K  2  1
1 ,                                                  (1.1) 
1 K S
2 2
де К2 - коефіцієнт розподілу дільника потоку 13 (відношення потоку газу-
носія, що надходить по лінії 14 у детектор 5, до потоку, що скидається по лінії 15 
в атмосферу; 
S1 і S2 - площі піків, що відповідають кількості речовини, що перешли в 
детектор, відповідно, зі стовпчика 4 і по лініях 6 і 14. 
Пропонований хроматограф, крім того, забезпечує можливість 
періодичного контролю швидкості потоку газу-носія в капілярному 
хроматографічному стовпчику 4, а також шляхом уведення порції чистого 
речовин-влучні, як і в описаному вище випадку визначення коефіцієнта розподілу 
проби в дільнику 3. Швидкість потоку газу-носія в капілярному стовпчику 
розраховується) по наступній формулі: 
 
V
V  0
K
S 1 K                                            (1.2) 
1   2 
S  K  1
2  2 
 
Таким чином, у пропонованому капілярному газовому хроматографі 
забезпечується скорочення часу аналізу за рахунок програмування витрати газу-
носія через капілярну хроматографічну колонку. При цьому програмування 
витрати газу-носія через стовпчик може здійснюватися в широких межах по будь-
якій заданій програмі, тому що воно зводиться до програмування температури в 
термостаті термодроселя, що може бути забезпечене з використанням відомих і 
широко доступних засобів (програматора і температури). 
 16 
 
2 Обґрунтування технічного завдання 
 
Аналітичний хроматографічний портативний прилад лабораторного типу 
являє собою портативний прилад лабораторного типу і призначений для повного 
аналізу продуктів горіння різних видів палива, що спалюються в котлоагрегатах 
електростанцій, печах і інших паливозгораючих пристроях, а також для охорони 
навколишнього середовища. 
Аналітичний хроматографічний портативний прилад лабораторного типу 
встановлюється в закритих приміщеннях з температурою повітря від 15 до 25 С 
та відносної вологості до 80 %, невибухонебезпечних не пожежонебезпечних зі 
змістом токсичних агресивних пар і газів і запиленості в межах санітарних норм. 
Неприпустима експлуатація АГХ в приміщеннях, в атмосфері яких 
містяться відпрацьовані гази паливних пристроїв, тому що при роботі повітряної 
лінії приладу від компресора ці гази засмоктується в хроматографічну колонку, 
що відбивається на якості нульової лінії й затрудняє проведення кількісного і 
якісного аналізу. У таких умовах живлення повітряної лінії приладу здійснюється 
або від балона зі стисненим повітрям, або забір повітря компресором повинний 
бути винесений із загазованого приміщення. 
Живлення АГХ від мережі перемінного струму з напругою 220 +22, В, 
частота, 50 Гц. Гази-носії - повітря, аргон. 
Детектор комбінований із двома робочими елементами: одним - для 
визначення пальних компонентів по тепловому ефекті реакції горіння, іншої - для 
визначення непальних газів по ефекті теплопровідності. Поріг чутливості, % 
об'ємні: по водні H -4
2 – 5  10 ; по окисі вуглецю СО 1  10-3; по метані СН4 1  10-3; 
по кисні О2. 2  10-2; по двоокисі вуглецю СО2 1  10-1. Температура детектора від 
15 до 25 °С. 
Газова схема двох потокова з рівнобіжним і послідовним включенням 
розділових стовпчиків, заповнених різними сорбентами. Цим забезпечується 
одночасна робота АГХ на одному чи двох різних газах-носіях. Введення проби 
здійснюється в кожен стовпчик роздільно, що забезпечує можливість вибору 
 17 
 
оптимальної дози при визначенні мікроконцентрацій одних і великих кількостей 
інших компонентів, що містяться в пробі. Дозування здійснюється за допомогою 
шприца. Максимальний обсяг проби 5 см3. Розділові стовпчики, матеріал, 
наповнювачі і геометричні розміри дані в таблиці 2.1. 
 
Таблиця 2.1 - Розділові стовпчики, матеріал, наповнювачі і геометричні 
розміри 
Номер стовпчика Матеріал Довжина, м Внутрішній діаметр, мм Сорбент 
1 Фторопласт 4Д 2,5 3,5 Молекулярні сита 
2  2,5 3,5 Активне вугілля СКТ-4 
3  0,5 3,5 Активне вугілля СКТ-4 
 
У залежності від методики аналізу, витрата може регулюватися від 20 до 
1000 см3/хв, з точністю установки витрати 2,5 %. Тиск газу-носія на вході 
редуктора (при роботі від балона) від 5 до 7 кгс/см2. 
Запис хроматограми здійснюється на реєстраторі типу КСП-4-909 зі 
шкалою 1 мВ, з часом пробігу кареткою всієї шкали 1 с. Можлива реєстрація 
сигналів АГХ по мікро амперметрі М 903 ТОО-1,5, змонтованому на передній 
панелі хроматографа. Час виходу АГХ на режим не більш 120 хв. 
Дрейф нульової лінії за 15 хв.: при живленні АГХ повітрям від балона і 
коефіцієнті ослаблення вихідного сигналу детектора 1:1 не більш 6 %, при 
живленні АГХ повітрям від компресора і коефіцієнті ослаблення вихідного 
сигналу детектора 1:5 не більш 6X. Рівень флуктуаційних шумів не більш 1 % 
шкали реєстратора. АГХ є одно канальним дводетекторним відновлюваним 
виробом. 
Закон розподілу часу безвідмовної роботи АГХ - експонентний. 
Імовірність безвідмовної роботи АГХ за 1000 ч повинна бути не менш 0,9. 
Середній час відновлення АГХ повинне бути не більш 2 год. Середній термін 
служби АГХ повинний бути не менш 8 років. 
 18 
 
3 Розробка структурної та принципової схеми аналітичного 
хроматографічного портативного приладу лабораторного типу 
 
3.1 Розробка структурної схеми 
На відміну від інших хроматографічних методів газохроматографічний 
аналіз практично завжди виконують на приладах заводського виготовлення. Блок-
схема вимірювача складу сумішей з цифровим заданням режиму приведена на 
рисунку 3.1. За допомогою визначеного пристрою (спеціальних клапанів) 
установлюється постійний вхідний тиск газу-носія. 
 
Рисунок 3.1 - Блок-схема аналітичного газового хроматографа: 1 - балон; 2 
- блок підготовки газу; 3 - випарник: 4 - стовпчик; 5 - детектор; 6 - вихід газу; 7 - 
підсилювач; 8 - самопис; 9 - термостатуємі зони 
 
Швидкість потоку залежить від розміру стовпчика і звичайно складає 25 - 
50 млхв-1. Пробу дозують, випаровують і вводять у верхню частину стовпчика. У 
термостатованому стовпчику відбувається поділ проби на компоненти. Потік 
газу-носія, включаючи десорбований компонент, проходить через чуттєвий 
детектор, сигнал якого реєструється стрічковим самописним приладом. Самопис 
дає зображення зовнішньої хроматограми. Аналіз хроматограми дозволяє 
одержати зведення про якісний і кількісний склад проби. 
Лінійність ізотерми гарантується тільки роботою з малими пробами. Тому 
пробу дозують у залежності від параметрів стовпчика і чутливості детектора. 
 19 
 
Звичайно доза складає 0,5 - 10 мкл. Речовину вводять у дозатор спеціальними 
ін'єкційними шприцами через мембрану - невеликий диск із силіконової гуми - у 
потік газу-носія на першу теоретичну тарілку. 
У АГХ застосовують розділові стовпчики двох типів: спіральні (насадочні 
чи набивні) і капілярні. Близько 80 % усіх застосовуваних стовпчиків складають 
спіральні стовпчики; тільки такі стовпчики використовують при 
хроматографуванні комплексів металів. Їх виготовляють з боросилікатного скла, 
тефлону чи металу; діаметр стовпчиків 2 - 6 мм і довжина 0,5 - 20 м. У стовпчик 
поміщають стаціонарну фазу. В адсорбційній газовій хроматографії це адсорбент, 
а в газовій розподільній хроматографії це інертний носій з тонким шаром рідкої 
фази. Ступінь заповнення носія рідкою фазою виражають у відсотках як 
відношення маси рідкої фази до маси носія. Звичайно вона складає від 0,5 до 5 %. 
Правильно підготовлений стовпчик можна використовувати для декількох сотень 
визначень. Капілярні стовпчики виготовляють з різних матеріалів - нержавіючої 
сталі, міді, скла; діаметр капілярів 0,2 - 0,5 мм. Стаціонарна фаза знаходиться у 
виді тонкої плівки рідини (тонкоплівковий капіляр) на внутрішній поверхні 
капілярів. Описані також тонкошарові капіляри, на внутрішню поверхню яких 
нанесений пористий шар твердої речовини, що виконує функцію сорбенту чи 
носія рідкої фази. 
Головна відмінність капілярних стовпчиків від спіральних - відсутність 
"набивання" їхнім сорбентом. Крім того, для проведення аналізу в капілярних 
колонках потрібно менше часу, незважаючи на їхню велику довжину (10 - 100 м). 
При роботі з ними необхідно використовувати високочутливий детектор, тому що 
проби дуже малі. 
Температура стовпчиків визначається головним чином летючістю проби і 
може змінюватися в широких межах від - 196 °С (температура рідкого азоту) до + 
350 °С. Крайні значення використовуються рідко, тому що більшість рідких фаз 
випаровується при температурі 250° С, а при занадто низьких температурах 
спостерігається розмивання смуги, збільшення часу елюювання і часу виконання 
аналізу. 
 20 
 
АГХ виконаний у єдиному корпусі, усередині якого розташовані всі 
елементи газової й електричної схем, а також компресор, що постачає прилад 
потоком повітря. АГХ складається з наступних частин: блоку живлення; блоку 
керування; детектора, стовпчиків і елементів витрат газів-носіїв. 
На рисунку 3 [СКРС83.022.413.001ВО] показаний АГХ у робочому стані. 
По функціональному призначенню прилад розділений на три частини, що 
займають окремі секції в єдиному корпусі: блок живлення (газового й 
електричного) - задня секція, стовпчики і детектор розташовані в передній секції з 
лівої сторони і блок керування - передня секція праворуч. На кришці, що 
відкидається, АГХ змонтовані ротаметри. 
З задньої сторони приладі маються: шнур для підключення приладу до 
мережі, кабель для приєднання самописного потенціометра, запобіжник і клема 
"Земля". На блоці керування розташовані ручки керування балансом мостової 
схеми, масштабами, включення мережі і вимикання компресора, а також 
стрілочний прилад, використовуваний для індикації вихідного сигналу детектора. 
 
3.2 Розробка принципової схеми 
Аналітичний хроматографічний портативний прилад лабораторного типу 
(АГХ) живиться від мережі перемінного струму напругою 220 В, частотою 50 Гц. 
Електрична схема [СКРС83.022.413.001Э3] містить у собі стабілізатор напруги і 
блок керування. 
Перемінна напруга через вимикач SB1-1 (A1) подається на трансформатор 
TV1, при цьому загоряється сигнальна лампа НL1 (A1), а також через вимикач 
SB1-2 (A1) на компресор. 
Для кращого запуску компресора введена кнопка SВ2 (А1), що дозволяє 
тимчасово підключати підвищену напругу на мотор М1. 
Напруга з вторинних обмоток трансформатора надходить на випрямляч 
VD1 (A3), далі випрямлена напруга надходить на вхід мікросхеми DA1 (A3) 
(стабілізатор "+5В"). З виходу стабілізатора DA1 (A3) напруга надходить у блок 
 21 
 
керування, що містить у собі елементи балансу моста і керування його вихідним 
сигналом. 
Активними опорами вимірювального моста є терморезистори R1, R2 (А4). 
Два інших плечі - резистори R7, R11 (А2.3). Для установки нуля служать 
резистори R2 (А1) ("грубо"), R1 (A1) ("точно"). Резистор RЗ (A1) ("Баланс моста") 
вирівнює опір чуттєвих елементів. 
З виходу вимірювального моста сигнал надходить на масштабний дільник 
SB1 (А2.2), що дозволяє загрубити сигнал у 2,5, 10 і 50 разів, далі через перемикач 
полярності SB3-2 (А1) на самописний прилад КСП4 чи через перемикач SB4 (А1) 
на мікроамперметр Р1 (А1). 
 
3.3 Розробка газової схеми  
Термостат стовпчиків і детектора. Термостат пасивний, являє собою 
прямокутний відсік, стінки якого заповнені теплоізоляційним матеріалом. 
Усередині термостата розташовані три вузли введення проби. 
Газова схема приладу. Принципова газова схема представлена на 
[СКРС83.022.413.001.Г1]. Газ-носій повітря, подаваний від компресора, 
проходить через стабілізуючий елемент Др1 чи через редуктор тиску РД2 - при 
харчуванні повітрям від балона, фільтр очищення Ф2, вузол уведення проби ИС2, 
розділовий стовпчик ДО2, і попадає в робочу камеру детектора Д, у якій 
розташований чуттєвий елемент. У присутності кисню на чуттєвому елементі 
визначаються пальні компоненти за рахунок теплового ефекту реакції горіння. 
Одночасно другий газ-носій (аргон) через редуктор тиску РД1, фільтр Ф1, 
вузол уведення проби ИС1, колонку K1, вузол уведення проби ИСЗ і колонку КЗ 
попадає в іншу камеру детектора Д, де на чуттєвому елементі в середовищі 
інертного газу визначаються непальні компоненти по теплопровідності. 
Сталість витрати газів-носіїв, що проходять в обох газових каналах, 
контролюється на виході детектора за допомогою ротаметрів ИП1 і ИП2. 
Компресор. Конструктивно компресор складається з ебонітового корпуса, 
у якому з однієї сторони встановлені два клапани: усмоктувальний і випускний, 
 22 
 
котрі складаються зі сталевих сідел, гумових мембран і пружини, за допомогою 
яких мембрани перекривають отвору в сідлах, з іншої сторони на корпусі 
закріплена гумова діафрагма, що під дією штока, з'єднаного з ексцентриком, 
закріпленим на осі двигуна, робить зворотно-поступальний рух, забезпечуючи 
при цьому витрата повітря до 250 см3/хв при тиску 0,4 кгс/см2. 
Редуктор тиску. Для регулювання і стабілізації тиску газу-носія в приладі 
застосований редуктор тиску. Працює редуктор у такий спосіб: за допомогою 
гвинта задається необхідне зусилля настановної пружини, що впливає на 
мембрану і зухвале переміщення мембрани і зв'язаного з нею штовхальника. При 
цьому клапан відходить від сідла 8, з'єднуючи вхідну порожнину регулятора з 
вихідний (під мембранною) порожниною. 
У вихідній порожнині встановлюється заданий тиск, при якому зусилля, 
створюване тиском газу на мембрану, дорівнює протилежному зусиллю, 
створеному настановною пружиною. 
При досягненні рівності тисків пружини й у під мембранної порожнини 
мембрани займає таке положення, при якому між клапаном і сідлом утвориться 
визначений зазор, що забезпечує витрата в лінії і підтримку заданого тиску при 
цьому витраті. При зміні тиску на вході відбувається переміщення мембрани і 
клапана, у результаті чого встановлюється новий зазор, що забезпечує колишню 
витрату і тиск при  перепаді, що змінився, між вхідним і вихідним тисками. 
Збільшення вихідного тиску виробляється поворотом гвинта 6 по годинній 
стрілці, зменшення і повне закриття - проти вартовий стрілки. Для установки 
необхідних витрат на виході редуктора встановлений дросель тонкого 
регулювання з робочими елементами: сідлом, голкою, що дозволяє при обертанні 
ручки дроселя проти вартовий стрілам збільшити витрату газу, а при обертанні по 
годинній стрілці - зменшити витрата аж до повного його перекриття. 
Варто мати на увазі, що при зміні напрямку обертання ручки, можливий 
"неодружений" хід до 0,5 оборотів, однак при визначеній навичці досягається 
точність установки витрати газу до десятих часток см3/хв. 
 23 
 
Редуктор випускається з заводу набудованим на тиск у вихідній камері 3 
кгс/см2, тому оператору необхідно тільки установити витрату обертанням ручки 
дроселя. 
Дозатори. АГХ комплектується дозуючими пристроями, призначеними як 
для безпосереднього аналізу досліджуваної суміші, так само для періодичного 
калібрування і виміру ряду параметрів приладу. 
Калібрування приладу і визначення по граничній чутливості при його 
налагодженні здійснюється каліброваним пристроєм. Калібрований пристрій 
являє собою поворотний дисковий пристрій з вісьма різними мікродозами від 1,0 
до 32 мкл із фіксованим обертанням дозуючого диска. На рисунку 7 дані 
калібрований пристрій і показаний принцип його дії. 
В внутрішній порожнині каліброваного пристрою розташований диск із 
дозами, затиснутий між фторопластовими притискними втулками. Повідомлення 
з зовнішніми газовими комунікаціями здійснюється через канали 1 і 3, причому, 
якщо газ, що проходить у канал 3, омиває весь робітник обсяг дозатора і заповнює 
всі дози, то газ, що проходить черва канал 1, порожнина робочого обсягу не 
попадає виду того, що канал 1 загерметизований притискними втулками. 
Почергове переміщення доз, розташованих на диску в зону каналу 1 здійснюється 
поворотним валом, що має фіксуюче пристрій. 
Робочим дозатором АГХ є газовий шприц обсягом 5 см3. 
 24 
 
4 Аналіз конструкцій, вибір та розрахунок детектора 
 
Детектор АГХ являє собою прилад, що дозволяє фіксувати яка-небудь 
фізико-хімічну властивість бінарної суміші, обумовлену її складом. Таким чином, 
хроматографічна колонка є підготовчим пристроєм, що перетворює складну 
аналізовану систему в послідовність бінарних сумішей газу-носія з одним з 
аналізованих компонентів (якщо не розглядати випадків неповного поділу). 
Оскільки концентрація компонентів, особливо погано сорбованих, у елюенті 
змінюється дуже швидко, детектор повинний володіти малою інерцією. У 
противному випадку легколетучі речовини, навіть розділені на колонку, можуть 
реєструватися у виді одного піка (якщо відстань між максимумами менше 
величини, що характеризує інерцію детектора). 
При необхідності повного аналізу суміші речовин різної будови, що є 
присутнім у порівнянних концентраціях, варто застосовувати універсальний 
детектор. Для аналізу складних сумішей зручні селективні детектори, що мають 
підвищену чутливість до речовин визначеного класу; показання таких детекторів 
використовують як для ідентифікації, так і для кількісного визначення малих 
концентрацій. 
Звичайно концентрації аналізованих компонентів у елюату малі (особливо, 
якщо визначають домішки), тому детектор повинний бути дуже чутливим. 
Оскільки показання детектора використовують для кількісних розрахунків, 
бажана лінійна залежність показань детектора від кількості обумовленої 
речовини. Детектор повинний забезпечувати можливість безупинної автоматичної 
реєстрації показань у процесі аналізу. 
Можна без перебільшення сказати, що можливості хроматографа в 
основному визначаються характеристиками використовуваного в ньому 
детектора. У хроматографії використовують інтегральні і диференціальні 
детектори. 
Інтегральні детектори. Детектори цього типу безупинно фіксують 
загальна кількість поділюваних компонентів. Найбільш простим інтегральним 
 25 
 
детектором є азотометр, принцип дії якого заснований на вимірі (у каліброваній 
газовій бюретці, заповненої розчином лугу) обсягу вихідного зі стовпчика елюату 
після поглинання газу-носія (СО2) лугом. 
Робота інтегрального детектора може бути заснована також на визначенні 
кількості реактиву, витраченого при титруванні елюату (якщо аналізують 
речовини кислого чи основного характеру). 
Перевагою інтегральних детекторів перед детекторами інших типів є їхня 
простота. Крім того, як правило, зберігається лінійна залежність показань 
детектора від кількості речовини. Істотним недоліком інтегральних детекторів є 
низька чутливість і значна інерція. Тому в даний час їх застосовують украй рідко. 
Диференціальні детектори. Диференціальні детектори підрозділяють на 
концентраційні і потокові. Сигнал концентраційного детектора залежить від 
миттєвої концентрації компонента в бінарній суміші з газом-носієм [10]. 
Найбільш розповсюдженим детектором диференціального типу є 
катарометр (детектор по теплопровідності), принцип роботи якого заснований на 
зміні електричного опору провідника в залежності від теплопровідності 
навколишнього середовища (елюату). Катарометр надійний у роботі і порівняно 
простий у виготовленні. Опори (два чи чотири), розташовані у відповідних 
камерах (осередках), є активними плічми вимірювального моста, на який 
подається постійна напруга (6-12 В). Активними плечами (елементами) 
вимірювального моста можуть служити платинові, вольфрамові чи нікелеві нитки 
діаметром 5 мкм і більш, а також напівпровідникові опори - чи термістори 
п’єзоопори. Оскільки чутливість катарометра в значній мірі залежить від 
загального опору і чутливості елемента (чим більше опір, тим вище чутливість), 
часто застосовують не натягнуті нитки, а спіралі і біспіралі. 
Недоліком конверсійних методів є збільшення мертвого обсягу між 
стовпчиком і детектором, що веде до додаткового розмивання смуг. 
Полум'яно-іонізаційний детектор поряд з аргоновим іонізаційним є 
найбільш чуттєвим детектором, застосовуваним у газовій хроматографії. У нього 
дуже малий ефективний обсяг і інерція. Тому він застосовується, насамперед, у 
 26 
 
капілярній хроматографії і при аналізі мікроконцентрацій речовин на набивних 
колонках, а також без стовпчика як індикатор слідів чистих речовин. Детектор 
простий по конструкції і малочутливий до коливань швидкості газу, тиску і 
температури. Великий лінійний динамічний діапазон робить його особливо 
придатним для кількісних аналізів. Правда, полум'яно-іонізаційний детектор може 
застосовуватися тільки для аналізу речовин, що містять вуглець. 
 
4.1 Принцип дії полум'яно-іонізаційного детектора 
Принцип роботи полум'яно-іонізаційного детектора заснований на 
виявленні іонів, що виникають унаслідок термічної іонізації при згорянні 
органічних молекул, що вимиваються зі стовпчика. Водневе полум'я поміщають в 
електричному полі, так що  іони, що утворяться, досягають електродів. Водень 
виходить із сопла на кінці стовпчика разом з газом-носієм. Сопло й електроди 
знаходяться в закритому корпусі, у якому подається також повітря, необхідний 
для згоряння водню. Величина іонізаційного струму в момент часу t виражається 
як: 
 
 dz dz dz dz 
I (t)  iT  iS  iR 0
  ea  ,                               (4.1) 
 dt dt dt dt 
 
де ziT і ziS - число іонів, що виникають за рахунок термічної й ударної 
іонізації; 
ziR - число позитивних однозарядних іонів компонентів і, що прийняли 
участь у рекомбінації; 
е - електричний елементарний за ряд. 
Член dzi0/dt е представляє фоновий струм детектора. Для наступного 
висновку він не має значення і їм можна зневажити. Тоді: 
 
d z  z  z 
iT iS iR 1
 I (t) .                                               (4.2) 
dt e
 27 
 
Загальне число носіїв заряду компонента і, що попадає на електроди, 
можна знайти шляхом інтегрування іонізаційного струму від початку (tB) до кінця 
(tE) надходження речовини в детектор: 
 
tE
1
z  z  z   i(t)dt
iT iS iR .                                                    (4.3) 
e
tB
 
Іонізаційний струм створює на высокоомном вимірювальному опорі 
(рисунок 4.1) вимірюване спадання напруги. Однак, унаслідок того, що вхідний 
опір  приладу, що реєструє, на десять порядків менше вимірювального, для 
узгодження цих опорів потрібно додатковий прилад. Напруга з вимірювального 
опору подається на сотку вхідної лампи електрометра (підсилювача постійного 
струму). 
 
 
Рисунок 4.1 - Принципова схема включення полум'яно-іонізаційного 
детектора 
 
Може застосовуватися також електрометр із динамічним конденсатором. 
Тоді напруга, подавана з виходу електрометра на самописний потенціометр і 
реєструєма їм, до моменту часу t складе: 
 
U (t)  E  I (t)
V  ,                                                     (4.4) 
 
де ЕV - чутливість електрометра. 
 28 
 
Підставляючи вираження (4.4) у (4.3), одержуємо остаточно: 
 
tE
1
 z  z  z  U (t)dt
iT iS iR  .                                         (4.5) 
eE
V tB
 
Інтеграл представляє площа Aі, піка компонента на хроматограмме. 
Відносячи його до дозуємої кількості mі компонента і, одержуємо чутливість 
вимірювального пристрою: 
 
A eE (z  z  z )
E  i  V iT iS iR
A .                                            (4.6) 
m m
i i
 
Чутливість детектора, навпроти, визначається як кількість заряду Qі, 
створюваного визначеною кількістю речовини компонента і (у 1 сек.): 
 
Q e(z  z  z )
E  i  iT iS iR
D ,                                      (4.7) 
m m
i i
 
тобто визначається числом позитивних однозарядних іонів, зібраних 
електродами. 
Вихідні дані та результати розрахунків полум’яно-іонізаційного детектора 
наведені в додатку Г. 
 
4.2. Про термічну іонізацію полум'яно-іонізаційного детектора 
Унаслідок дуже малої енергії мікрополум'я іони можуть бути утворені 
тільки елементарним вуглецем через його аномально низьку енергію іонізації, 
рівної 3,95 еВ. 
Іонізація відбувається не тільки за рахунок енергії полум'я, але, 
насамперед  за рахунок енергії окислювання вуглецю. Було замінене сопло 
детектора шматком капілярної трубки з платини з нагрівальною спіраллю. 
 29 
 
Температура платинового капіляра, вимірювана мікропірометром, складала 
близько 1000 °С. Через капіляр пропускали азот, до якого була підмішано 
невелику кількість вуглеводню. У нагрітому капілярі вуглецеві молекули 
дисоціювали. Поки кисень у детекторі був відсутній, останній не мав чутливості 
навіть при найвищих температурах піролізу. Іонізаційний струм виникав у тому 
випадку, коли до детектора підводять повітря. Отже, передумовою іонізації є 
окислювання вуглецю. Окислений вуглець узагалі не детектується чи викликає 
дуже слабкий сигнал детектора. 
Існує розходження між прямим окислюванням без попередньої термічної 
дисоціації й окислюванням з попередньою термічною дисоціацією молекул 
вуглеводнів. В останньому випадку утвориться істотно більше іонів. Пряме 
окислювання має місце переважно в гомогенному полум'ї при згорянні суміші 
водню з киснем. Попередня дисоціація з наступним окислюванням 
спостерігається в дифузійному полум'ї. Це полум'я має реакційну зону, у якій 
відбувається згоряння вихідного із сопла детектора водню з киснем, що ззовні 
дифундує. Між цією зоною і холодним ядром полум'я з чистого водню чи водню з 
газом-носієм знаходиться зона, що нагрівається від гарячої реакційної зони, але не 
містить кисню, так що в ній не відбувається згоряння, але, очевидно, має місце 
попереднє термічне розкладання молекул вуглеводнів, що виходять із сопла. При 
цьому утворяться вуглецеві радикали, що знаходяться в збудженому стані, що 
полегшує наступну іонізацію. Ці вуглецеві радикали надходять потім у реакційну 
зону, причому вуглець окисляється й іонізується. Для бензолу, наприклад, ці 
процеси можна представити в такий спосіб: 
 
С   +
6Н6  6СН , 6СН  + 6О  6С НО + 6е. 
 
На основі такого механізму реакції можна легко пояснити 
експериментальні дані у відповідності, з якими чутливість детектора сильно 
підвищується при введенні в корпус детектора чистого кисню замість повітря. 
Також легко можна пояснити експериментальне правило, відповідно до якого 
 30 
 
сигнал детектора на вуглеводні з однаковим вуглецевим числом тим більше, ніж 
менш насичений вуглеводень.  Чи бензол ацетилен, наприклад, містять уже готові 
СН-радикали, у той час як у випадку насичених вуглеводнів ці радикали можуть 
утворитися тільки шляхом дегідрування більш багатих воднем вихідних 
радикалів. Показання детектора для гомологічних рядів органічних сполук при 
однаковому числі молів пропорційні вуглецевому числу в молекулі й однакові 
при рівних масах різних з'єднань у межах гомологічного ряду. Ці кількісні 
закономірності справедливі тільки при роботі детектора в області лінійного 
динамічного діапазону, тобто коли концентрація іонів у полум'ї не перевищує 
якогось визначеного значення. 
Дисоціація і наступне утворення іонів і полум'яно-іонізаційному детекторі 
дуже незначні через низьку температуру полум'я. Внесок термічної іонізації у 
величину ED може бути визначений у такий спосіб. 
За допомогою пристрою для калібрування детектора, дозується в 1 сек mS 
грамів речовини, що містить mS/MiN0zM = z/ атомів вуглецю, де Мі - молекулярна 
вага відповідного компонента, N0 - число Авогадро і zM - число атомів вуглецю в 
молекулі. Це кількість речовини створює заряд Qі. Якби  іонізувалися всі атоми 
вуглецю, то повинний був би виникнути заряд 1,610-19 z/. 
Звідси ступінь іонізації визначається вираженням I = Qi / 1,610-19z/, тобто 
з z/ атомів вуглецю іонізується тільки I z/ атомів; ступінь іонізації дається у 
відсотках: I100 %. Наприклад, 610-8 м бензолу в 1 сек при об'ємній швидкості 
водню 20 млхв-11, створюють іонізаційний струм 3,810-10 А. Ступінь іонізації в 
цьому випадку складає  -5 -3 
I = 8,510 . Таким чином, іонізується тільки 8,510 % 
всіх атомів вуглецю і відповідно молекул бензолу. Такою незначною іонізацією 
порозумівається великий лінійний діапазон полум'яно-іонізаційного детектора, 
верхня границя якого може досягати 0,5 ваг. % речовини у водні. 
 
4.3. Вплив напруги полум'яно-іонізаційного детектора 
У той час як число іонів, що утворяться, залежить від температури полум'я, 
частка іонів, що попадають на електроди, залежить від напруги. 
 31 
 
При низьких напругах швидкість дрейфу катіонів настільки незначна, що 
тільки частина їх досягає катода, а інші рекомбінують. Таким чином, у створенні 
струму при низьких напругах беруть участь не всі термічно іонізовані атоми 
вуглецю, отримані при наявному ступені іонізації. Зі збільшенням напруги частка 
рекомбінуючих іонів зменшується доти, поки всі створювані носії заряду не 
будуть досягати електродів. Ця залежність іонізаційного струму від напруги на 
електродах може бути пояснена також утворенням об'ємного заряду. При низьких 
напругах відбувається лише зрушення щільності заряду, тому що створювані 
позитивні іони внаслідок їхній істотно більшої маси в порівнянні з електронами 
повільно рухаються до катода і це приводить до утворення об'ємного позитивного 
заряду. Завдяки протилежно спрямованій дії нуля цього об'ємного заряду, що 
виникає в катода, іонізаційний струм послабляється. З ростом напруги щільність 
об'ємного заряду зменшується й іонізаційний струм зростає. У режимі насичення 
іонізовані атоми вуглецю, число яких відповідає даного ступеня іонізації, так 
швидко досягають електродів, що об'ємний заряд не може утворитися. Напруга 
насичення залежить як від форми і положення електродів, так і від кількості 
речовини, що надходить у полум'я, за 1 сек. 
На рисунку 4.2 показані зміни іонізаційного струму при різних кількостях 
речовини і при застосуванні сіткового електрода з  поверхнею, що збирає, 0,8 см2, 
що відстоїть на відстань 10 мм по вертикалі від негативно зарядженого сопла 
детектора (рисунок 4.3). При позитивно зарядженому соплі напруга насичення 
приблизно на 20 В вище, тому що в цьому випадку шлях позитивних іонів до 
електрода довше. Лінійний діапазон детектора при об'ємній швидкості водню 2 
лгод-1 обмежена потоком 2,510-7 гсек-1. 
Якщо відсутні які-небудь нові причини іонізації, подальше підвищення 
напруги на електродах не викликає росту іонізаційного струму. 
 32 
 
 
Рисунок 4.2 - Вольтамперна характеристика плазменно-іонізаційного 
детектора при різних кількостях аналізованої речовини (сітчастий електрод 
розташований на відстані 10 мм від негативно зарядженого сопла) 
 
Тільки при напругах порядку 350 В термічно іонізовані частки здобувають 
настільки високу кінетичну енергію, що, зіштовхуючись па шляху до електрода, 
очевидно, із уже збудженими радикалами, іонізують інші вуглецеві атоми. Така 
іонізація приводить до подальшого збільшення іонізаційного струму, однак при 
цьому зростають і шуми детектора, так що цим шляхом не можна досягнуть 
підвищення ефективності чутливості. 
 
4.4 Конструкція полум'яно-іонізаційного детектора 
Часто зустрічається як бічне розташування електродів, представлене на 
рисунку 4.1, так і розташування електродів, показане на рисунку 4.3, при якому 
сопло одночасне служить електродом, а протилежний електрод знаходиться над 
полум'ям. 
Звичайно корпус являє собою металевий циліндр, у який угвинчуються 
дно і кришка. Для виходу продуктів згоряння у верхній частині корпуса 
висвердлюються дрібні отвори. 
Дно має отвору для підведення водню, повітря і приєднання стовпчика. 
Вихід повітря доцільно зробити кільцеподібним і розташувати нижче сопла. Для 
одержання пальної суміші до газу-носія перед виходом із сопла підмішується 50 
 33 
 
% водню. Як видно з рисунка 4.3, при доцільній конструкції обсяг полум'яно-
іонізаційного детектора дуже малий. 
 
  
Рисунок 4.3 - Конструкція полум'яно-іонізаційного детектора: 1 - сопло-
електрод; 2 - ізолятор; 3 - уведення повітря; 4 - металева трубка; 5 - 
ущільнювальна прокладка; 6 - стовпчик; 7 - уведення повітря; 8 - підключення 
коаксіального вимірювального кабелю; 9 - металева трубка; 10 - обмотка 
нагрівача; 11 - ізолятор; 12 - сітчастий електрод; 13 - нитка для запалювання і 
термопара; 14 - кільце з насічкою;15 - ізолятор; 16 - електричний висновок 
 
 
Рисунок 4.4 - Форма сопла полум'яно-іонізаційного детектора: а - 
неправильно; б - правильно 
 34 
 
Сопло повинне виготовлятися з   матеріалу, що важко окисляється, такого, 
як платина чи сталь V2A. Можна застосовувати також сопло з тугоплавкого  чи 
скла кварцу, але таке сопло не може служити електродом. Має значення також 
форма сопла. У вихідного отвору сопло повинне бути не плоским, а загостреним 
(рисунок 4.4). Це дозволяє зменшити відвід тепла від полум'я й одержати 
стабільне полум'я, форма якого забезпечує оптимальні умови постачання киснем. 
Кожної об'ємної швидкості водню відповідає оптимальний діаметр вихідного 
отвору сопла. При роботі з набивними колонками, коли об'ємна швидкість водню 
складає  2 лгод-1, рекомендується діаметр отвору сопла  0,5 мм, а в капілярній 
хроматографії при об'ємній швидкості до 1 лгод-1 доцільно застосовувати отвору 
діаметром 0,3 мм. 
Електрод над соплом рекомендується виготовляти з платинової сітки. При 
бічному розташуванні електродів їх можна виготовляти з платинових пластин. 
Застосовуються також циліндричні електроди, велика  поверхня, що збирає, 
зменшує напругу насичення. Важливо також, щоб негативний електрод не 
розжарювався, тому що виникаюча емісія електронів істотно збільшує шуми 
детектора. Це досягається шляхом відповідного збільшення маси електрода. 
Відстань між електродами визначається величиною полум'я. При малій 
відстані має місце великий відвід тепла через електроди і, як наслідок цього, 
утрата чутливості. З іншого боку, ця відстань не повинна перевищувати 15 мм, 
тому що в противному випадку спостерігається збільшення шумів. Природно, що 
відстань між електродами впливає також на величину напруги насичення. 
ЯК  ізолятори для електродів доцільно застосовувати тефлон, що при 
робочих температурах понад 250 °С повинний замінятися на  чи кераміку скло. 
Для досягнення максимальної чутливості випливає особлива увага приділити 
якості ізоляції електрода, з'єднаного з входом підсилювача. Опір ізоляції повинен 
бути на кілька порядків вище вхідного опору підсилювача. 
Щоб гарантувати це значення опору ізоляції при експлуатації детектора, 
необхідно видаляти    воду, що утвориться при згорянні, шляхом обігріву корпуса 
детектора. Варто також ретельно екранувати кабель, що з'єднує детектор із 
 35 
 
входом підсилювача, інакше можуть виникнути перешкоди, обумовлені змінами 
ємності. У той час як для електрода, з'єднаного з входом підсилювача, завжди 
повинна забезпечуватися гарна ізоляція, вимоги до опору ізоляції протилежного 
електрода істотно нижче. Запалювання полум'я виробляється звичайно за 
допомогою розпеченого платинового дроту, установленої на рівні сопла і двох 
міліметрах від нього. 
 
 
Рисунок 4.5 - Схема включення полум'яно-іонізаційного детектора при 
роботі на перемінному струмі з керуючим електродом, використовуваним 
одночасно для запалювання і контролю наявності полум'я: 1 - гарячий спай; 2 - 
платина; 3 - константан; 4 - холодний паль; 5 - полум'я; 6 - сопло; 7 - підсилювач; 
8 - самопис; R - вимірювальний опір 
 
Цей дріт приварюється до константанової дроту й утворить з нею 
термопару. При підключенні термопари до вимірювального приладу 
контролюється наявність полум'я. Описаний пристрій для запалювання полум'я 
може одночасно використовуватися як  керуючий електрод при роботі полум'яно-
іонізаційного детектора па перемінному струмі; це необхідно, коли підсилювач 
перемінного струму застосовується з потенціометром постійного струму. На 
ретельно ізольований провід пристрою для запалювання подається 220 В 
перемінного струму, а на електрод - 220 В постійного струму. При цьому в 
 36 
 
залежності від знака напруги па керуючому електроді іонізаційний струм  чи 
защіпається пропускається (рисунок 4.5). 
Полум'я може запалюватися також  чи іскрою каталітично, за допомогою 
паладірованого азбесту. 
 
4.5. Стабільність полум'яно-іонізаційного детектора 
Опишемо шуми, дрейф і коливання чутливості полум'яно-іонізаційного 
детектора. Шуми детектора RD (А) визначають мінімально детектуєму кількість 
речовини Сmin = RD / ED (гсек-1). Дрейф нульової лінії спостерігається звичайно 
при застосуванні розподільної хроматографії з програмуванням температури. 
Коливання чутливості впливають на результати кількісного аналізу. 
Провідність полум'я чистого водню залежить від об'ємної швидкості 
водню. Це порозумівається утворенням незначної кількості іонів гідроксилу. 
Межа детектування полум'яно-іонізаційного детектора обмежений статистичними 
коливаннями цього процесу. Він може складати 10-12 гсек-1 при величині шуму 
10-14 А. Забруднення застосовуваних газів органічними речовинами приводить до 
значного зростання фонового струму і великих його коливань при зміні ступеня  
чи забруднення об'ємної швидкості газу. Тому повинні застосовуватися тільки 
чисті гази (електролітичний водень, чистий азот і повітря, пропущений через  чи 
фільтр охолоджену пастку). Для газових ліній варто використовувати тільки 
скляні чи прожарені металеві трубки. 
 
 
Рисунок 4.6 – Двополум’яний іонізаційний детектор: а - з чотирма 
електродами (вихід до диференціального підсилювача): б - із трьома електродами 
(вихід до підсилювача) 
 37 
 
 
Рисунок 4.7 - Оптимальна об'ємна швидкість повітря при об'ємній різній 
швидкості водню 
 
Не рекомендується застосовувати гумові шланги. Найкращі результати 
досягаються при використанні водню і кисню (застосовуваного замість повітря), 
отриманих безпосередньо з електролізера. При цьому підвищується також 
чутливість детектора. Однак у цьому випадку необхідно враховувати зростаючу 
небезпеку вибуху. 
При зміні об'ємної швидкості  чи газу температури стовпчика випар 
нерухомої фази приводить до коливань фонового струму, що будуть тим більше, 
чим вище пружність пари нерухомої фази. 
Таким чином, для одержання найбільшої чутливості полум'яно-
іонізаційного детектора необхідно поряд з добре очищеними газами 
застосовувати нерухомі фази з мінімальною пружністю пари і забезпечувати 
надійну стабілізацію об'ємної швидкості газів і температури стовпчика. 
Вплив змін об'ємної швидкості газу і температури на фоновий струм 
можна виключити за допомогою двополум’яного іонізаційного детектора, що 
працює з двома однаковими колонками, встановленими в одному термостаті. 
Тому в хроматермографії для усунення дрейфу нульової лінії застосовують 
двополум’яні іонізаційні детектори. В одну зі стовпчиків подається аналізована 
проба, а інша служить як порівняльна. Розрізняють два основних варіанти 
включення вимірювального і порівняльного осередків детектора. 
У чотириелектродному пристрої (рисунок 4.6, а), іонізаційні струми 
вимірювального і порівняльного осередків роздільно подаються на 
диференціальний підсилювач. У більш раціональному триелектродному пристрої 
 38 
 
(рисунок 4.6, б), до звичайного підсилювача, застосовуваному з одно полум’яним 
детектором, підводиться тільки різниця між обома струмами. Такий 
диференціальний струм виникає при виході аналізованої речовини зі стовпчика, у 
той час як зміни іонізаційного струму в тім і іншому осередках, зв'язані зі зміною 
температури, компенсуються. 
Варто розрізняти стабільність нульової лінії і стабільність чутливості 
полум'яно-іонізаційного детектора. Тому що чутливість залежить від температури 
полум'я, необхідно підтримувати об'ємну постійну швидкість водню й особливо  
співвідношення швидкостей водню і газу-носія. Об'ємна швидкість повітря також 
впливає на чутливість. При недостатній кількості повітря зменшується чутливість, 
підростають шуми. При занадто великій швидкості повітря полум'я горить 
неспокійно і шуми також, зростають. На рисунку 4.7 представлена залежність 
об'ємної оптимальної швидкості повітря від швидкості водню. Варто 
застосовувати швидкості водню, що перевищують 2 лгод-1, тому що при цьому 
збільшуються шуми детектора. 
 
 39 
 
5 Розрахунки при проєктуванні та експлуатації приладу 
 
5.1 Розрахунок похибки виміру 
Визначаємо наближене значення граничної похибки виміру температури 
перегрітої водяної пари мілівольтметром типу, що показує, МВУ6-51А класу 
точності 0,5 зі шкалою 200 – 600 °С (градуювання ПП) у комплекті з 
термоелектричним термометром ТПП і додатковим блоком БУ-11 (варіант схеми 
пристрою КТ-4) при нормальних умовах. Мілівольтметр показує температуру 
пари 540 °С. 
Межі  основної абсолютної похибки, що допускається, показань 
мілівольтметра при діапазоні виміру ЕД = 16,78 мВ рівні: 
 
ЕМ =    ЕД / 100.                                                    (5.1)5 
 
ЕМ = ± 0,5  16,78 / 100 = ± 0,083  ± 008 мВ. 
 
що відповідає tМ = ±2 C чи М = ± tМ /t  100 = ± 0,37 %. 
 Відхилення, що допускається, термо-ЕРС термоелектричного термометра 
ТПП від значень градуировочной таблиці дорівнює: 
 
ЕТ = ± [0,16 + 2,0  10-4  (t - 300)].                             (5.2) 
 
ЕТ = ± [0,16 + 2,0  10-4  (540 - 300)] = ± 0,208  ± 0,21 мВ. 
 
що відповідає  tТ = ± 5,3 °С, чи Т = ± tТ /t  100 = ± 0,98 %. 
 Відхилення, що допускається, ЕРС у парі між жилами термоелектродних 
проводів дорівнює  ЕТП = ±0,15 мВ, що відповідає  tТП = ±3,8 °С, чи  ТП = ± tТП 
/ t  100 = ± 0,70 %. 
 40 
 
Межі  похибки пристрою, що допускається, КТ-4 не більш ± 3 °С, чи  КТ = 
± tКТ /t  100 = ± 0,55 %. 
Наближене значення граничної похибки показань для комплекту 
визначається по формулі: 
 
2 2 2 2
         
к М Т ТП КТ .                                        (5.3) 
 
2 2 2 2
   0,37  0,98  0,70  0,55  1,4
к  %. 
 
чи  tК =± 7,6  ± 8 °С. 
Застосовувана методика оцінки граничної похибки показань для комплекту 
добре погодиться з досвідченими даними. Похибка комплекту по досвідченим 
даним у порівнянні з розрахунковим значенням менше приблизно на 15 – 18 %. 
Однак імовірність значення похибки  К залишається нез'ясованої. 
Визначимо граничну похибка виміру температур перегрітої водяної пари 
автоматичним самописним потенціометром клас 0,5 зі шкалою 200 - 600 °С 
(градуювання ПП) у комплекті з термоелектричним термометром типу ТПП-284 у 
нормальних умовах і граничній похибки виміру температури пари в 
експлуатаційних умовах. Потенціометр показує температуру пари t = 565 °С. 
Визначення похибки при вимірі температури пари в нормальних умовах. 
Межі  основної абсолютної похибки, що допускається, показань і запису 
(швидкість просування діаграмної стрічки 20 мм / год.) потенціометрі класу 0,5 
(ширина полючи запису 250 мм): 
 
ЕП= ±    ЕД / 100.                                                 (5.4) 
 
ЕП = ± 0,5  16,78 / 100 = ± 0,08 мВ. 
 
що відповідає  tП = ±2 C чи П = ± tП /t  100 = ± 0,35 %. 
 41 
 
 Відхилення, що допускається, (похибка) градуювання термометра: 
 
ЕТ = ± [0,16 + 2,0  10-4  (t - 300)].                                        (5.5) 
 
ЕТ = ± [0,16 + 2,0  10-4  (540 - 300)] = ± 0,208  ± 0,21 мВ. 
 
що відповідає  tТ = ± 5,3 °С, чи Т = ± tТ /t  100 = ± 0,94 %. 
 Відхилення, що допускається, ЕРС у парі між жилами термоелектродних 
проводів ПП ЕТП = ± 0,15 мВ, що відповідає  tТП = ±3,8 °С, чи ТП = ± tТП /t  
100 = ± 0,67 %. 
Гранична абсолютна похибка показань для комплекту визначається по 
формулі: 
 
2 2 2
Е   Е  Е  Е
ПК П Т ТП .                                   (5.6) 
 
2 2 2
Е   0,08  0,21  0,15  0,27
ПК мВ, 
 
що відповідає  tПК = ± 6,8 °С, чи ПК = ± tПК /t  100 = ± 1,2 %. 
Гранична відносна похибка запису середньодобової температури пари 
(ширина полючи запису 250 мм) для комплекту визначається по формулі: 
 
2 2 2 2
         
ЗП П Т ТП ПЛ ,                                           (5.7) 
 
де  ПЛ - похибка визначення середньодобового значення температури пари 
по діаграмній стрічці; приймається рівної  відносної похибки планіметра, що 
допускається, % (похибка планіметра залежить від його конструкції). 
Приймаючи для полярного планіметра  ПЛ = ± 0,5%, визначаємо по 
формулі граничну похибка запису температури пари для комплекту: 
 42 
 
2 2 2 2
   0,35  0,94  0,67  0,5  1,3
ЗП %. 
 
що відповідає  tЗК  = ± 565  0,013 = ±7,3 °С. 
При визначенні наближеного значення граничної похибки запису 
середньодобової температури пари похибкою швидкості переміщення діаграмної 
стрічки можна зневажити. 
Якщо самописний потенціометр класу 0,5 має ширину полючи запису 160 
мм, то межі  основної абсолютної похибки, що допускається, запису його рівні: 
 
ЕП= ±    ЕД / 100.                                        (5.8) 
 
ЕП = ± 1  16,78 / 100 = ± 0,17 мВ. 
 
що відповідає  tП = ± 4,2 C чи П = ± tП /t  100 = ± 0,7 %. 
Похибки  Т, ТП і ПЛ у даному випадку зберігають колишні значення. У 
цьому випадку гранична відносна похибка запису середньодобової температури 
пари (ширина полючи запису 160 мм) для комплекту: 
 
2 2 2 2
ЗК   0,7  0,94  0,67  0,5  1,4%, 
 
що відповідає  tЗК = ± 8 C. 
Застосовувана методика оцінки граничної похибки температури 
автоматичним потенціометром у комплекті з термометром погодиться з 
досвідченими даними. Похибки температури для комплекту по досвідченим 
даним виходить розрахунковими значеннями менше на 10 - 15 %. 
Визначення похибки при вимірі температури пари в експлуатаційних 
умовах. З'ясуємо причини, що можуть викликати зміна похибки температури пари 
в експлуатаційних умовах у порівнянні з нормальними. 
 43 
 
При вимірі температури середовища необхідно враховувати, що 
температура робочого кінця термометра може відрізнятися від дійсної 
температури середовища. При вимірі стаціонарної температури перегрітої водяної 
пари причинами цього є теплообмін випромінюванням між термометром і 
навколишньою його внутрішньою стінкою паропроводу і відвід тепла по 
термометрі внаслідок теплопровідності. 
Систематичні похибки, що відбуваються внаслідок теплообміну 
випромінюванням і теплопровідності, відносяться до методичних похибок. Як 
показують проведені дослідження, при дотриманні ряду умов методичними 
похибками при вимірі температури пари на ТЕС можна зневажити. 
Зміна показань потенціометра при відсутності методичних похибок і 
правильній його установці може бути викликано дією  величин, що впливають. 
Відповідно до технічних характеристик автоматичних потенціометрів 
зміна показань приладу, застосовуваного для виміру температури пари в 
комплекті з термоелектричним термометром ТПП-284, може відбуватися: 
1) за рахунок зміни температури навколишнього повітря від 20 ± 5 °С. 
Якщо ця зміна не виходить з меж розширеної області від 5 до 50 °С, зміна 
показань приладу на кожні 10 °С не буде перевищувати: 
 
е1 = ± 0,12  16,78 / 100 = ± 0,034 мВ. 
 
що відповідає  t1 = ± 0,8 C чи 1 = ± t1 /t  100 = ± 0,14 %. 
Якщо температура навколишнього повітря в приміщенні, де встановлений 
потенціометр, дорівнює 45 °С, то зміна показань приладу не перевищує: 
 
е2 = ± 0,4  16,78 / 100 = ± 0,067 мВ. 
 
що відповідає  t1 = ± 1,7 C чи 1 = ± t1 /t  100 = ± 0,30 %. 
 44 
 
2) за рахунок зміни напруги харчування силового електричного ланцюга 
приладу. Якщо ця зміна знаходиться в межах + 10 і - 15 % номінального значення, 
зміни показань потенціометра не перевищують: 
 
е2 = ± 0,25  16,78 / 100 = ± 0,042 мВ. 
 
що відповідає  t2 = ± 1,05 C чи 1 = ± t2 /t  100 = ± 0,18 %. 
3) за рахунок впливу зовнішнього магнітного полючи. Якщо напруженість 
зовнішнього магнітного полючи, утвореного перемінним струмом частотою 50 
Гц, не більш 400 А/м, зміна показань приладу не буде перевищувати: 
 
е3 = ± 0,5  16,78 / 100 = ± 0,08 мВ. 
 
що відповідає  t3 = ± 2,0 C чи 3 = ± t3 /t  100 = ± 0,35 %. 
4) за рахунок впливу поперечної перешкоди не більш 20 % діапазону 
обмірювана зміна показань приладу не буде перевищувати: 
 
е4 = ± 0,5  16,78 / 100 = ± 0,08 мВ, 
 
що відповідає  t4 = ± 2,0 C чи 1 = ± t4 /t  100 = ± 0,35 %. 
Приблизно межа сумарної зміни показань потенціометра можна оцінити по 
формулі: 
 
2 2 2 2
         
ДС 1 2 3 4 .                                      (5.9) 
 
2 2 2 2
   0,30  0,18  0,635  0,35  0,60
ДС %, 
 
що відповідає  tДС = ± 3,4 °С. 
 45 
 
Гранична похибка показання для комплекту при вимірі температури пари в 
експлуатаційних умовах не буде перевищувати: 
 
tПЭ = ± (|tПК| + |tДС|).                                            (5.10) 
 
tПЭ = ± (7 + 3,4) = ± 10,4 °С. 
 
чи  ПЭ = ± tПЭ /t  100 = ± 1,8 %. 
Гранична відносна похибка запису середньодобової температури пари для 
комплекту в експлуатаційних умовах (ширина полючи запису 250 мм не буде 
перевищувати: 
 
ЗКЭ = ± (ЗК + ДС).                                           (5.11) 
 
ЗКЭ = ± (1,3 + 0,6) = ± 1,9 %, 
 
що відповідає  tЗКЭ = 565  0,019 = ± 10,7 °С. 
Якщо прилад класу 0,5 має діаграмну стрічку шириною 160 мм, то 
гранична відносна похибка запису середньої добової температури пари в 
експлуатаційних умовах не буде перевищувати: 
 
ЗКЭ = ± (ЗК + ДС).                                          (5.12) 
 
ЗКЭ = ± (1,4 + 0,6) = ± 2,0 %, 
 
що відповідає  tЗКЭ = ± 11,3 °С. 
При визначенні наближеного значення граничної похибки запису 
температури пари в експлуатаційних умовах передбачалося, що значення 
відносної вологості дорівнює 60 %. 
 46 
 
Гранична похибка вимірів температури пари в експлуатаційних умовах 
автоматичним потенціометром у комплекті з термоелектричним термометром 
може бути зменшена в порівнянні з отриманими значеннями. 
Якщо автоматичний потенціометр установити на щиті в спеціальному 
приміщенні, у якому температура повітря підтримується в межах від 18 до 25 °С и 
не буде виходити за межі нормальної області значень 20 ± 5 °С, то  е1 = 0. 
Зміна показань потенціометра, викликувана зміною напруги харчування 
силового електричного ланцюга його, також можна виключити, якщо забезпечити 
стабілізацію напруги. 
Приміщення для щита, на якому встановлюється потенціометр, необхідно 
вибирати в такім місці, де виключається можливість впливу на нього зовнішнього 
магнітного полючи. Напруженість перемінного магнітного полючи в 
приміщеннях блокових щитів не перевищує 0,4 - 1,5 А/м, а в місцях розташування 
місцевих щитів турбогенераторів 0,6 - 5 А/м. 
Для  усунення чи зменшення поперечної перешкоди необхідно прокладати 
термоелектродні проводи так, щоб можливі наведення зовнішнім 
електромагнітним полем були зведені до мінімуму. Якщо врахувати, що сучасні 
потенціометри для зменшення впливу поперечної перешкоди забезпечуються 
багатоланковими фільтрами, то цим впливом на зміну показань приладу також 
можна зневажити. 
 
5.2 Розрахунок блоку перетворювача «напруга-частота» 
Даний блок відноситься до класу наземної апаратури і призначений для 
контролю складу сумішей з цифровим заданням режиму. Функціонально блок 
призначений для обробки сигналу прийнятого наземною апаратурою. Умови 
експлуатації: температура середовища t0 = 30 оC; тиск p = 1,33  104 Па. Вимоги по 
надійності: імовірність безвідмовної роботи P(0,033)  0,8. 
Конструкційні вимоги: елементна база - мікросхеми серії К155 із КМДП 
логікою; потужність у блоці P  27 Вт; маса блоку m  50 кг; тип корпуса - корпус 
за ГОСТ 17045-71; умови охолодження - природна конвекція. 
 47 
 
Оскільки проектований блок є лабораторною апаратурою, то до нього 
пред'являються наступні вимоги: висока надійність; висока 
перешкодозахищеність; мала споживана потужність; 
Найбільше повно цим вимогам задовольняють інтегральні мікросхеми на 
що доповнюють МДП (МОП) структурах - КМДП структури. 
Цифрові інтегральні схеми (ЦІС) на КМДП - транзисторах - найбільш 
перспективні. Потужність споживання в статичному режимі ЦІС складає десятки 
нВт, швидкодія - більш 10 МГц. Серед ЦІС на МДП - транзисторах ЦИС на 
КМДП - транзисторах володіють найбільшої завадостійкістю: 40  45 % від 
напруги джерела харчування. Відмінна риса ЦІС на КМДП - транзисторах - також 
висока ефективність використання джерела харчування: перепад вихідної напруги 
елемента майже дорівнює напрузі джерела харчування. Такі ЦІС не чуттєві до 
змін напруги харчування. В елементах на КМДП - транзисторах полярності і рівні 
вхідних і вихідних напруг збігаються, що дозволяє використовувати безпосередні 
зв'язки між елементами. Крім того, у статичному режимі їхня споживана 
потужність практично дорівнює нулю. 
У такий спосіб була обрана серія мікросхем К176 (тип логіки: доповнюючи 
МОП - структури). Конкретно були обрані дві мікросхеми: 
К155ЛА3 - логічний елемент, що складається з чотирьох елементів 2И-НЕ; 
К155ИЕ5 - двійковий лічильник; 
К155ЛА7 - логічний елемент, що складається з двох елементів 4И-НЕ; 
К155РТ7 - програмувальна матриця ПЗУ; 
К561КП2 - мультиплексор; 
К155ИД4 - здвоєний дешифратор. 
 
Параметр К155ЛА3 К155ЛА7 
Вхідний струм у стані “0”, I 0
вх , мкА, не менш - 0,1 - 0,1 
Вхідний струм у стані “1”, I 1
вх , мкА, не більш 0,1 0,1 
Вихідна напруга “0”, U 0
вых , В, не більш 0,3 0,3 
 48 
 
Вихідна напруга “1”, U 1
вых , В, не менш 8,2 8,2 
Струм споживання в стані “0”, I 0
пот , мкА, не більш 0,3 0,3 
Струм споживання в стані “1”, I 1
пот , мкА, не більш 0,3 0,3 
Час затримки поширення сигналу при включенні t 1,0
зд р , 200 200 
нс, не більш 
Час затримки поширення сигналу при включенні t 0,1
зд р , 200 200 
нс, не більш 
 
Таблиця 5.1 - Гранично припустимі електричні режими експлуатації 
Напруга джерела живлення , В 5 - 10 
Навантажувальна здатність на логічну мікросхему, не більш 50 
Вихідний струм I 0
вых  и I 1
вых , мА, не більш 0,5 
Завадостійкість, В 0,9 
 
Робимо теплофізичні конструкторські розрахунки з застосуванням 
убудованого в WORD математичного пакета прикладних програм MATHCAD 
14.0 PRO. 
Вихідні дані: 
Розміри  блоку : L1=250 мм, L2=180 мм, L3=90 мм 
Розміри нагрітої зони : a1=234 мм, a2=170 мм, a3=80 мм 
Зазори між нагрітою зоною і hн=hв=5 мм 
корпусом 
Площа перфораційних отворів Sп=0 мм2 
Потужність однієї ІС Pис=0,001 Вт 
Температура навколишнього tо=30 оC 
середовища 
Тип корпуса Дюраль 
Тиск повітря p = 1.33  104 Па 
Матеріал ДП Склотекстоліт 
Товщина ДП hпп = 2 мм 
Розміри ІС с1 = 19.5 мм с2 = 6 мм c3 = 4 мм 
 
Розраховуємо питому поверхневу потужність корпуса блоку qк: 
 49 
 
P n.m.N.P 5.5.30 .0.001 0.75 Вт
0 ис
2
S 2. L .L L .L L .L 2.( 0.25 .0.18 0.18 .0.09 0.25 .0.09 ) 0.167 м
к 1 2 2 3 1 3
P
0 0.75 Вт
q 4.491
к
S 0.167 2
к м  
де P0 - потужність розсіюється блоком у виді  теплоти, Вт; 
 
Sк - площа зовнішньої поверхні блоку, мм2. 
Для здійснення реального розрахунку приймемо P0 = 20 Вт, тоді: 
 
2
S 2. L .L L .L L .L 2.( 0.25 .0.18 0.18 .0.09 0.25 .0.09 ) 0.167 м
к 1 2 2 3 1 3
P
0 20 Вт
q 119.76
к
S 0.167 2
к м  
 
За графіком з [1] задаємося перегрівом корпуса в першому наближенні 
tк= 10 оС. 
Визначаємо коефіцієнт випромінювання для верхньої л.в,, бічний л.б і 
нижньої л.н поверхонь корпуса: 
 
. 4 4
 5.67 t  t 273 t 273
i . 0 k 0

л , i
 t 100 100
k  
 
Тому що   для всіх поверхонь однакова і дорівнює  =0.39 те: 
 
0.39 .
4 4
5.67 . 30 10 273 30 273 Вт
 2.585
л , i
10 100 100 2
м .К  
 
Для визначальної температури tm = t0 + 0.5 tk = 30 + 0.5 10 = 35 oC 
розраховуємо число Грасгофа Gr для кожної поверхні корпуса 
 50 
 
3
1 L
Gr . g.
опрi . t
mi k
t 273 2
m 
m  
 
де Lопр i - визначальний розмір і-ої поверхні корпуса; 
g - прискорення вільного падіння; 
m - кінетична в'язкість газу, для повітря визначається з таблиці 4.10 [1] і 
дорівнює  m=16.48  10-6 м2/с 
 
3
1 ( 0.25 ) 7
Gr Gr . 9.8 . . 10 1.831 . 10
mв mн
35 273 2
16.48 .
6
10
3
1 . . ( 0.18 ) 6
Gr 9.8 . 10 6.832 . 10
mб
35 273 2
6
16.48 . 10  
 
Визначаємо число Прандталя Pr з таблиці 4.10 [1] для визначальної 
температури tm, Pr = 0.7. 
Знаходимо режим руху газу, що обтікають кожну поверхню корпуса: 
5  106  < Grн Pr = Grв Pr = 1.831 0.7  107 = 1.282  107  < 2  107  отже режим 
ламінарний 
Grб Pr = 6.832 0.7  106 = 4.782  106  < 5  106  отже режим перехідний до 
ламінарного. 
Розраховуємо коефіцієнт теплообміну конвекцією для кожної поверхні 
блоку  k.i: 
1
1

. m . 8 0.0272 8
6 Вт
 1.18 Pr.Gr .N 1.18 . . 4.782 . 10 . 1 1.219
к ,б m i
L 0.18 2
опр , i м .К
1
1
 4
. m
 0.54 . Pr.
4 . . 0.0272Gr N 0.54 . 1.831 .
7 Вт
10 . 1.3 4.996
к ,в m i
L 0.25 2
опр , i м .К
1
1
 4
. m
 0.54 . Pr.
4
Gr . 0.0272 7 Вт
N 0.54 . . 1.831 . 10 . 0.7 2.69
к ,н m i
L 0.25 2
 опр , i м .К  
 51 
 
де  m - теплопровідність газу, для повітря  m визначаємо з таблиці 4.10 [1]  
m = 0.0272 Вт/(м К); 
Nі - коефіцієнт враховуючий орієнтацію поверхні корпуса: Nі = 0.7 для 
нижньої поверхні, Nі = 1 для бічної поверхні, Nі = 1.3 для верхньої поверхні. 
Визначаємо теплову провідність між поверхнею корпуса і навколишнім 
середовищем  до: 
 
   . S   . S   . S
к к ,н л ,н н к ,н л ,н б к ,н л ,н в
2
S S L . L 0.25 . 0.18 0.045 м
н в 1 2
. . . . 2
S 2 L L L 2 0.09 ( 0.25 0.18 ) 0.077 м
б 3 1 2
Вт
 ( ( 2.585 2.69 ). 0.045 ( 2.585 1.219 ). 0.077 ) ( 2.585 4.996 ). 0.077 1.114
к
К  
 
Розраховуємо перегрів  корпуса блоку РЕА в другому наближенні  tк.о: 
 
P
0 . . 20
 t K K . 1.
o
1 17.953 C
к ,о к ,п н1
 1.114
к  
 
де Кк.п - коефіцієнт залежний від коефіцієнта корпуса блоку. Тому що блок 
є герметичним, отже Кк.п = 1; 
 Кн1 - коефіцієнт, що враховує атмосферний тиск навколишнього 
середовища береться з графіка мал. 4.12 [1], Кн1 = 1. 
Визначаємо похибку розрахунку 
 
 t  t
к ,о к 17.953 12
 0.332
 t 17.953
к ,о  
 
Тому що =0.332 > []=0.1 проводимо повторний розрахунок 
скорегувавши  tк= 15 оС. 
 52 
 
Після повторного розрахунку одержуємо  tк,о= 15,8 оС,, і отже похибка 
розрахунку буде дорівнює 
 t  t
к ,о к 15.8 15
 0.053
 t 15
к ,о  
Така похибка нас цілком улаштовує  =0.053 < []=0.1 
Розраховуємо температуру корпуса блоку 
o
t t  t 30 15 45 C
к 0 к ,о  
 
 53 
 
6 Спеціальний розділ 
 
6.1 Технологічний розділ 
Технологічність конструкції друкованих плат (ДП) - пристосованість 
конструкції ДП до обмеженої витрати трудових, матеріальних і енергетичних 
ресурсів на підготовку виробництва і промисловий випуск у заданій кількості по 
вищій категорії якості (виробнича технологічність) і при технологічному 
обслуговуванні і ремонті (експлуатаційна технологічність). Виробнича 
технологічність ДП визначається трудомісткістю виготовлення. Експлуатаційна 
технологічність ДП оцінюється контролездатністю і взаемозамінністю. 
Підсилювач є безтрансформаторним двоканальним трьохкаскадним 
інвертуючим підсилювачем на основі інтегральних мікросхем серії К153 і КР140. 
У якості перемикача каналів використовується інтегральна мікросхема серії К547 
– чотирьохканальний перемикач. Мікросхеми серії серії К153 і КР140 є 
операційними підсилювачами (ОП) - підсилювачами з великим коефіцієнтом 
підсилення і безпосереднім зв'язком, які застосовуються в головному в якості 
активних елементів у схемах із зворотним зв'язком. При достатньому коефіцієнті 
підсилення ОП по напрузі КУU (для мікросхеми К153УД5А КУU1,25105, а для 
мікросхеми КР140УД708 КУU3,0104) передатна характеристика підсилювача 
(надалі устрою) разом із ланцюгами зворотного зв'язку може бути функцією 
тільки параметрів ланцюгів зворотного зв'язку, що не залежать від устрою. 
Якщо напруга сигналу подається на інвертуючий вхід ОП, то фаза 
вихідного сигналу зрушується щодо вхідного на 180. Висока стабільність 
параметрів досягається введенням глибокого оберненого негативного зв'язку 
(ОНЗ) по постійному і змінному струму (через резистори R45 і R46, які включені 
між виходом ОП і інвертуючим входом). 
Коефіцієнт передачі інвертуючого підсилювача з ОНЗ дорівнює 
відношенню опорів резисторів - для першого каналу R45 і R43, а для другого 
каналу R46 і R44. Резистори R43 і R44 можуть бути відсутніми. Тоді опір 
резисторів R47 і R48 повинні бути рівними вихідному опорові джерела сигналу. 
 54 
 
При цьому коефіцієнт передачі підсилювача буде рівним співвідношенню опорів 
резисторів R45 і R46 і джерела сигналу. 
Для інвертуючого підсилювача на ІМС серії К140УД рекомендується 
використовувати резистори R43, R44, R47, R48 з опором 1-50 кОм, а R45, R46 5-
200 кОм за умови що R45R43, R46R44 [6]. У нашому випадку 
використовуються резистори МЛТ-0,25-100кОм. Коефіцієнт передачі устрою, 
зібраного за схемою КР140УД708, дорівнює 51 у діапазоні частот до 2МГц при 
напрузі вихідного сигналу не більш 100 мВ. При більшій напрузі сигналу діапазон 
робочих частот зменшується - при максимальній вихідній напрузі 10 В 
максимальна робоча частота біля 300 кГц. 
Відповідно до схеми електричного принципової перетворювача 
[СКРС83.022.413.202Е3] у якості елементної бази використовуються такі вироби 
електронної техніки: 
 Резистори постійні МЛТ-0,25 із різноманітним номінальним опором, 
але з однаковим допустимим відхиленням опору від номінального  10 %, що дає 
можливість поліпшити роботу устрою при різноманітних режимах роботи; 
 Резистор змінний СП5-3-1,5 із номінальним опором 1,5 кОм і 
допустимим відхиленням опору від номінального  10 % і зносостійкістю 100 
циклів; 
 Конденсатор постійної ємності вакуумний КД1-М750 із допустимим 
відхиленням ємності від номінальної  20 %; 
 Конденсатори постійної ємності керамічні на номінальну напругу до 
1600 В К10У-5Н90-25В, К10-7В-М470 і К10-7В-М47 із допустимим відхиленням 
ємності від номінальної  20 %; 
 Конденсатори постійної ємності електролітичні фольгові алюмінієві 
К50-6-I-25В із допустимим відхиленням ємності від номінальної  20 %; 
 Мікросхеми інтегральні К153УД5А, КР140УД708 і К547КП1А, що 
мають прямокутний пластмасовий корпус типу 201. 14-1 з однаковою напругою 
харчування  15 В. 
 55 
 
Всі вироби електронної техніки (ВЕТ) працюють в однаковому тепловому 
експлуатаційному режимі від -60 до +70 С при номінальному електричному 
навантаженні і від -60 до + 125 С при зниженні електричного навантаження до 
0,1 РН. Мінімальний наробіток на відмову всіх ВЕТ 25000 часів. Термін зберігання 
15 років. 
Для друкованої плати вибирається наступна схема технологічного процесу 
складання і монтажу радіоелементів. 
Складання і монтаж вузлів одноплатної конструкції з ручним 
встановленням радіоелементів при використанні методу індивідуальної пайки. 
1. Заготівельні операції 
- підготовка ЕРЕ до монтажу; 
 - складання друкованої плати. 
2.  Складання і монтаж вузлів. 
3.  Операції пайки монтажних з’єднань на ДП. 
4.  Контроль. 
Типові операції складання і монтажу апаратури на ДП мають визначену 
структуру. 
Операції підготовки радіоелементів до складання. 
1.  Контроль радіоелементів по номіналам «придатний-непридатний». 
2.  Рихтування виводів. 
3.  Підрізка виводів. 
4.  Загинання виводів. 
5.  Вкладка радіоелементів в технологічні касети. 
6.  Лудження виводів радіоелементів. 
7.  Формування виводів радіоелементів. 
Операції складання ДП. 
1.  Встановлення на плату пустотілих заклепок-пістонів. 
2.  Встановлення на плату контактів. 
3.  Встановлення на плату перемичок. 
4.  Встановлення на плату штирів. 
 56 
 
5.  Встановлення на плату радіоелементів. 
6.  Підготовка виводів радіоелементів. 
7.  Доскладання плати. 
8.  Контроль правильності і якості встановлення радіоелементів. 
Операції пайки монтажних з’єднань на ДП. 
1.  Обезжирення плати. 
2.  Флюсування місць пайки. 
3.  Пайка з’єднань на платі. 
4.  Допайка з’єднань. 
5.  Промивка плати. 
6.  Висушування плати. 
Елементи при закріпленні їхніх виводів повинні бути по можливості 
розташовані так, щоб напис їхнього номіналу і маркірування були добре видні з 
однієї сторони та були зручні для читання. 
Проводи не повинні мати ушкоджень при монтажі (підпалів, надрізів і 
т.п.), що знижують їх механічну або електричну тривкість. 
Проводи перетином 0.35 мм і менше варто кріпити з виконанням повного 
обороту навколо контактного пелюстка, проводи перетином понад 0.35 мм - не 
менше обороту. 
Всі закріплені на пелюстках кінці монтажних проводів повинні бути 
щільно обжаті. 
При кріпленні проводів до контактних пелюстків необхідно ввести жилу в 
отвір пелюстка і загнути її по радіусі з утворенням гачка. 
На якість паяних з’єднань суттєво впливають не тільки технологічні умови 
проведення процесу пайки, але і правильний вибір матеріалів: флюсів, припоїв, 
очисних рідин. 
Флюси, утворюючи рідину і газоподібну зони, які оберігають поверхню 
металу і розплавленого припою від окислення, розчиняють і видаляють вже 
існуючі плівки оксидів і забруднень з поверхні, покращують змочування металу з 
припоєм. Вибір флюсу проводиться виходячи з потрібної хімічної активності, яка 
 57 
 
повинна бути найбільшою в інтервалі температур, який визначається 
температурами плавлення припою. Він повинен швидко і рівномірно розтікатися 
по паяних матеріалах, добре проникати в зазори і видалятися з них, легко 
витіснюватися розплавленим припоєм, бути термічно стабільним, не виділяти 
шкідливих для здоров’я газів, не викликати корозію паяних металів і припоїв. 
В якості припоїв використовуються різні кольорові метали та їх сплави, які 
мають більш низьку температуру, ніж з’єднувані метали. Виходячи із 
температури плавлення припої поділяються на низько -, середньо - і 
високотемпературні. Для пайки монтажних з’єднань РЕА використовують 
переважно низько - і середньо температурні припої Тпл< 450 C. Основними 
компонентами припоїв є олово і свинець, до яких для надання спеціальних 
якостей можуть добавлятися присадки сурми, срібла, вісмуту, кадмію. Так срібло 
і сурма підвищують, а вісмут і кадмій зменшують температуру плавлення і 
затверджування припою. Вибір марки припою визначається призначенням і 
конструктивними особливостями виробів, типом основного металу і 
технологічного покриття, максимально допустимою температурою при пайці, а 
також технічних і технологічних вимог до паяних з’єднань. До технічних вимог 
відносяться : достатня механічна міцність і пластичність; задані теплопровідність 
і електричні характеристики; коефіцієнт термічного розширення (КТР) близький 
до КТР паяного металу; корозійна стійкість як в процесі пайки, так і при 
експлуатації. 
Технологічні вимоги до припою передбачають добру змащуваність 
з’єднуваним ним металів, високі капілярні якості, малий температурний інтервал 
кристалізації для виключення появи пор і тріщин в паяних з’єднаннях. 
Пайка монтажних з'єднань повинна забезпечуватися надійністю 
електричного контакту і необхідною механічною тривкістю. 
Кількість флюсу, який наноситься на місце пайки, повинний бути 
мінімальним. Не припускається багате змочування флюсом місць пайки. 
Монтажні з'єднання варто лудити і паяти. Необхідно дотримуватися 
обережності від зайвого перегріву монтажних виробів, оплавлення ізоляції 
 58 
 
проводів і ізолюючих трубок, ослаблення або відпаювання контактних пелюстків, 
планарних або круглих виводів виробів електронної техніки. 
Місце пайки повинне бути достатньо прогрітим за допомогою паяльника з 
забезпеченням повного розтікання розплавленого припою і відсутністю 
можливості появи помилкової пайки. Після пайки спаяне місце необхідно 
остудити при цьому спаяні вироби повинні бути нерухомими. Тривалість пайки 
виводів виробів електронної техніки повинна бути мінімально необхідною і бути 
не більш тривалості вказаної в ТВ на дані вироби електронної техніки або в 
технологічних рекомендаціях на пайку елементів. Якщо така вказівка відсутня, то 
орієнтовна тривалість пайки повинна бути не більше 5 с. 
Поверхня монтажних з'єднань повинна мати глянсовий вид без видимих 
пор, забруднень, напливів, гострих опуклостей припою, сторонніх вкраплень або 
окислів. Припой повинен заливати місце з'єднання виробів електронної техніки з 
усіх боків, заповнювати щілини і зазори між проводами і контактами. Кількість 
припою для пайки монтажних з'єднань повинно бути мінімальним. 
Паяння повинне забезпечувати при зовнішньому огляді розташування 
контурів підпаяних проводів. 
При монтажі штепсельного роз'єму припускається незначний наплив 
припою на зовнішню поверхню контакту. Не припускаються каплевидні і 
шиповидні напливи. 
Температуру жала паяльника необхідно контролювати приладом 4-703 
МГ2.821.Э1649 або МПП-254М. 
Змонтовані плати піддаються технічному контролю. Загальна структура 
контрольних операцій включає візуальний контроль монтажу, автоматичний 
контроль правильності монтажних з’єднань, функціональний контроль зібраних 
плат. 
Шляхом зовнішнього огляду і порівняння із зразками провіряють тип, 
номінальне значення, маркування, якість лудження виводів, відсутність подряпин, 
сколів, тріщин корпуса і пошкодження надписів.  
 59 
 
Всі контрольні операції повинні бути виконані відповідно до технічних 
умов і вимог і без погіршення якості монтажу. 
Надійність монтажних з'єднань перевіряється при зовнішньому огляді. 
Механічну тривкість монтажних з'єднань припускається перевіряти 
вибірково, але не більш одного разу в процесі приймання монтажу. Зусилля 
повинно бути спрямоване уздовж осі припаяного проводу і не повинно 
перевищувати 0,5 кг. В окремих випадках припускається перевірка пінцетом, на 
губки якого повинні бути надягнуті ізоляційні трубки. 
Контроль правильності електричних з’єднань є необхідною операцією 
перед настройкою. В одиничному і дрібносерійному виробництві цю операцію 
виконують вручну за допомогою універсальної вимірювальної апаратури по 
картам опорів і монтажній схемі. 
В масовому виробництві широко використовують автоматичні тестери, які 
працюють по принципу неврівноваженого моста. Плата через з’єднувачі 
підключається до тестера, який по розробленій програмі перевіряє омічний опір 
кожної електричної ділянки і визначає її стан. Плати, які не пройшли перевірку 
монтажу поступають на ділянку ремонту. Годні плати поступають на 
функціональний контроль, де перевіряють логічні зв’язки елементів за допомогою 
діагностичних тестів. Плати, які мають відхилення вихідних параметрів 
поступають на регулювання, а несправні - на ремонт. 
Якість паяного з'єднання проводів перетином 0,12 мм2 і менше повинно 
перевірятися візуально. 
При контролі якості монтажу забороняється перегинати провід біля пайки. 
Перевірену пайку контролер повинний відзначати кольоровим лаком, що 
наноситься на місце спаю у виді невеличкого акуратної точки, що не мішає 
подальшому контролю пайки. Зафарбування лаком усієї пайки не припускається. 
Позначка повинна завдаватися відразу ж після перевірки кожної пайки. 
При об'ємному монтажі на друкованих платах припускається за 
узгодженням із замовником не робити нанесення що перевіряються паянь лаком. 
 
 60 
 
До виконання роботи зі складання ДП припускаються особи, що атестовані 
по операціях даного технологічного процесу. 
Робітник при виконанні будь-якої виробничої задачі відповідає за якість 
виконання роботи і при здачі продукції майстру повинен відокремити придатну 
продукцію від браку. 
Складання і монтаж ДП у міру необхідності робітник повинен вести по 
інсмідуальних технологічних картах і еталонних зразках. Складання компонентів 
на ДП складається із подачі їх до місця установки, орієнтація виводів відносно 
монтажних отворів чи контактних площадок, спряження із складальними 
елементами і фіксація в потрібному положенні. Воно в залежності від характеру 
виробництва може виконуватися вручну, механізованим чи автоматизованим 
методами. Використання ручного складання економічно доцільно при 
виробництві не більше 15 тис. Плат в рік партіями по 100 штук. На кожній платі 
повинно бути розміщено не більше 100 елементів, в тому числі 20 інтегральних 
мікросхем. Суттєвою перевагою ручного складання є можливість постійного 
візуального контролю, що дозволяє використовувати відносно великі допуски на 
розміри виводів, контактних площадок і монтажних отворів.  
Всі операції необхідно робити з дотриманням вимог по техніки безпеки, 
виробничої санітарії й охороні праці. 
Технологічні витримки, що вказуються в технологічному процесі, повинні 
фіксуватися в спеціальному журналі і технологічному паспорті. Час 
технологічних витримок необхідно контролювати по часах відповідно до ГОСТ 
3309. 
При перерві виробництва більше одного місяця необхідно робити 
складання контрольної групи складальних одиниць і виробів по технологічному 
процесі в кількості не менше 5 штук під спостереженням технолога цеху. 
При складанні і здачі виробів необхідно додержуватися вимоги відповідно 
до СТП-803-78-87. 
Припускається використання технологічний тари АЛ7890-3054, АЛ1056-
3190. 
 61 
 
Нормування монтажних робіт виконують на підставі карт технологічних 
процесів, що визначають порядок виконання операцій, використання приладів, 
інструментів, матеріалів, а також режимів опрацювання і нормативів часу. При 
використанні вищевказаних даних можна розрахувати норми часу на різноманітні 
технологічні варіанти процесів. 
Розрахунок норм штучного часу на операцію (хв.) визначається по 
формулі: 
 
ТШТ = ТОП(1+К/100)                                              (6.1) 
 
де ТШТ - норма штучного часу, хв.; 
ТОП - оперативний час, хв.; 
К - час на організаційно-технологічне обслуговування робочого місця, 
відпочинок і власні потреби у відсотках від оперативного часу, по таблиці 4 [8] 
маємо 14 %. 
Відповідно до складального креслення ДП перетворювача 
[СКРС83.022.413.202СБ] монтаж виробів електронної техніки на ДП має такі 
наступні переходи, що приведені в таблиці 6.1. 
 
Таблиця 61.1 - Оперативний час на виконання операцій по монтажу ДП 
№ Назва роботи Кількість Оп.час,  t хв. 
п/п елементів ТОП, хв. 
, шт. 
1 Лудження резисторів 49 0,179 9,17 
2 Лудження конденсаторів 14 0,179 2,5 
3 Лудження мікросхем 7 0,839 6,7 
 4  Вирівнювання виводів виробів  126 0,105 13,23 
електронної техніки 
 5  Зачищення виводів виробів  126 0,155 19,53 
електронної техніки 
 6  Обрізання виводів виробів  126 0,074 9,32 
електронної техніки 
 7  Установлення резисторів 49 0,168 8,23 
 8  Установлення конденсаторів 14 0,138 2,33 
 62 
 
 9  Установлення інтегральних мікросхем 7 0,336 2,35 
 10  Пайка кінців виводів виробів  224 0,164 37,13 
електронної техніки 
Всього   110,6 
 
T  T  К
шт оп                                                             (6.2) 
 
Підставляємо вихідні дані у формулу й одержимо: 
 
ТШТ= 110,06(1+14/100) = 125,46 хв. 
 
В додатку Д наведений комплект документів на технологічний процес 
складання виробів електронної техніки на ДП перетворювача „напруга-частота”. 
 
6.2 Економічний розділ 
Газова хроматографія - найбільше теоретично розроблений метод аналізу. 
Саме розвиток теорії і практики газової хроматографії сприяв швидкому розвитку 
в останні десятиліття рідинної колоночної хроматографії і високошвидкісній 
рідинній хроматографії. Відмінність методу газової хроматографії від інших 
хроматографічних методів пов'язане з тим, що як рухливу фазу в ній 
використовують газ. У залежності від агрегатного стану нерухомої фази 
розрізняють газо-адсорбційну хроматографія (нерухома фаза - твердий адсорбент) 
і газорідинну (нерухома фаза - рідина, нанесена на інертний носій). 
Газохроматографічний поділ у таких системах досягається за рахунок 
багаторазово повторюваного процесу розподілу компонентів суміші між  газовою 
фазою, що рухається, і нерухомою твердою чи рідкою фазою, нанесеної на 
інертний носій. Процес поділу заснований на розходженні в розчинності і 
летючості аналізованих компонентів. Швидше через хроматографічну колонку 
рухається той компонент, розчинність якого в нерухомій фазі менше, а летючість 
(пружність пари) при даній температурі більше. 
 63 
 
Застосування розроблювального приладу в системах контролю і 
регулювання технологічних процесів у різних галузях промисловості, дозволить 
автоматизувати хімічний аналіз, підвищити продуктивність. Використання 
полум'яно-іонізаційного, полум'яно-фотометричного детекторів дозволяє робити 
визначення речовин у багатокомпонентних сумішах без їхнього попереднього 
поділу. 
На рисунку [СКРС83.022.413.201СБ] представлене складальне креслення 
та специфікація полум’яно-іонізаційного детектора. 
Принцип роботи полум'яно-іонізаційного детектора заснований на 
виявленні іонів, що виникають унаслідок термічної іонізації при згорянні 
органічних молекул, що вимиваються зі стовпчика. Водневе полум'я поміщають в 
електричному полі, так що  іони, що утворяться, досягають електродів. Водень 
виходить із сопла на кінці стовпчика разом з газом-носієм. Сопло й електроди 
знаходяться в закритому корпусі, у якому подається також повітря, необхідний 
для згоряння водню. 
Основні матеріали для виготовлення полум’яно-іонізаційного детектора 
занесемо в таблицю 6.1. 
 
Таблиця 6.1 – Основні матеріали 
N Назва складальних одиниць та Ціна за Транспортні Всього 
п/п деталей одиницю, витрати, грн. (5 витрати, 
грн. % від ціни) грн. 
1 Кришка 25,00 1,25 25,25 
2 Колодка електроживлення 52,00 2,60 54,60 
3 Корпус 45,00 2,25 47,25 
4 Основа 23,00 1,15 24,15 
5 Стійка 15,00 0,75 15,72 
6 Горілка 156,00 7,80 163,80 
7 Поляризуючий електрод 250,00 12,50 262,50 
 64 
 
8 Колекторний електрод 234,00 11,70 245,70 
Всього витрати на закупку комплектуючих для виготовлення полум’яно-
іонізаційного детектора складає 838,97 грн. 
 
6.3 Аналіз небезпек та шкідливостей, які впливають на працівників 
інформаційно-технічного відділу 
Роботи з дослідження проблем за темою бакалаврської роботи проводяться 
в приміщенні інформаційно-технічного відділу. Проведемо аналіз умов праці 
робітників в приміщенні відділу. 
Приміщення відділу розташовано в п’ятиповерховій будівлі, на другому 
поверсі, в кімнаті, розміри якої: довжина – 5 м, ширина – 3 м, висота – 2,75 м. 
Загальна площа приміщення становить 15 м2, а об'єм 41,25 м3. В кабінеті 
працюють два працівники, за кожним з яких закріплено робочий стіл, кожен  
площею 1,2 м2, стілець, а також персональній комп’ютер та принтер. Згідно з 
ДСанПіН 3.3.2.007-98, площа на одного працюючого, для робочих місць, які 
обладнані персональним комп’ютером, повинна становити не менше 6м2, а об'єм 
не менше 20 м3 . В даному випадку, порівнюючи нормативні значення показників 
та фактичні, бачимо що нормативи дотримано, оскільки площа кабінету, яка 
відведена на одного працівника становить 7,5 м2, а об'єм - 20,625 м3. 
Мікроклімат робочих приміщень регулюється відповідно до ДСН 3.3.6.042-
99 та характеризується такими показниками як: температура повітря, швидкість 
руху повітря, відносна вологість повітря. 
Робітники відділу згідно умов праці відносяться до 1а категорії за важкістю 
виконуваних робіт. Відповідно даній категорії існують відповідні нормативні 
значення температури повітря, вологості повітря та швидкості руху повітря для 
робочої зони. Отже, порівняємо нормативні та фактичні параметри мікроклімату. 
В холодний період року згідно нормативу передбачаються такі показники: 
температура повітря: опт. 22-24 °С, доп. 21-25 °С; відносна вологість: опт. 40-
60%, доп. 75%; швидкість руху повітря: опт. 0,1 м/c, доп. 0,1 м/сек. Фактичні 
 65 
 
показники такі: температура повітря 21-23 0С; відносна вологість повітря 58-60%; 
швидкість руху повітря 0,1-0,2 м/с. 
В теплий період року, згідно з ДСН 3.3.6.042-99, передбачаються такі 
показники: температура повітря: опт. 23-25 °С, доп. 22-28 °С; відносна вологість: 
опт. 40-60 %, доп. 52-55 %; швидкість руху повітря: опт. 0,3 м/c, доп. 0,2 м/с. 
Фактичні показники такі: температура повітря 24-25 0
 С; відносна вологість 
повітря 55-60%; швидкість руху повітря 0,15-0,2 м/с. 
Отже, відповідно до наведених нормативних і фактичних значень 
параметрів, можна зробити висновок, що фактичні величини параметрів 
мікроклімату відповідають ДСН 3.3.6.042-99.  
Процес використання електроприладів, які підключаються до мережі 
змінного струму напругою 220 В впливає на стан електробезпеки в кабінеті 
відділу. В установі застосовуються заходи щодо дотримання правил 
електробезпеки, зокрема, захисне заземлення персональних комп’ютерів, згідно з 
ДСТУ Б В.2.5-82-2016 та впроваджена система допусків при виконанні ремонтних 
робіт. Відповідно до категорій приміщень за електробезпекою,  приміщення 
відділу відноситься до приміщень без підвищеної небезпеки ураження 
електричним струмом, згідно ПУЕ-17. 
Рівень шуму регулюється відповідно до ДСН 3.3.6.037-99 «Державні 
санітарні норми виробничого шуму, ультразвуку та інфразвуку». Згідно даного 
документу допустимий рівень шуму для даної сфери діяльності  становить 50 
дБА. 
Основним джерелом шуму в даному кабінеті є обладнання, яке 
застосовується співробітниками: комп’ютери, принтер тощо. Оскільки дані 
пристрої працюють постійно, то в приміщенні відділу фактичний рівень шуму 
становить 47-50 дБА. Порівнюючи нормативні та фактичні показники можна 
зробити висновок, що рівень шуму на робочих місцях відділу є допустимим. 
Персональні комп’ютери, з якими працюють робітники даного відділу 
також є  джерелами електромагнітного випромінювання. Відповідно до ДСН 
3.3.6.096-2002 «Державні санітарні норми і правила при роботі з джерелами 
 66 
 
електромагнітних полів» фактичний рівень електромагнітного випромінювання в 
робочій зоні знаходиться в оптимальних значеннях. 
На робочому місці персонал може знаходиться під впливом 
електростатичного поля (ЕП). Відповідно до НАОП 0.03-3.05-77, визначається 
ступінь впливу ЕП на працівника, в залежності від напруженості ЕП і часу 
перебування працівника в ньому. Згідно з нормативом гранично допустимою 
вважається напруженість електростатичного поля даної категорії працюючих, при 
9 годинному робочому дні не повинна перевищувати 20 кВ/м. Фактичній 
показник електростатичного впливу на робочому місці працівника відділу кадрів 
становить менше 0,1 кВ/м. Отже, вплив електростатичного поля на працівника є 
допустимим. 
Природне освітлення в кабінеті відділу забезпечується крізь вікно, розміром 
210 х 140 см. Джерелом штучного освітлення є світильник, який має три лампи 
розжарювання (лампи по 75 Вт, з прозорою колбою і стандартним цоколем Е27). 
Нормованим параметром природного освітлення є коефіцієнт природного 
освітлення (КПО). КПО встановлюється в залежності від розряду виконуваних 
зорових робіт, згідно з ДБН В.2.5-28-2018 «Природне і штучне освітлення». 
Робота працівника відділу відноситься до робіт високої точності (ІІ розряд зорової 
праці, мінімальний розмір об'єкту розрізнення – 0,15-0,3мм), для яких при 
використанні бокового освітлення нормативним КПО=1,5%. Для штучного 
освітлення нормованим параметром виступає Емін – мінімальний рівень 
освітленості, та Кп - коефіцієнт пульсації світлового потоку, який не повинний 
бути більшим ніж 20%. Мінімальна освітленість встановлюється в залежності від 
розряду виконуваних зорових робіт.  Для ІІ розряду зорової праці нормована 
освітленість становить 500 лк. Фактичний рівень штучного освітлення на робочих 
місцях працівників відділу – 260-280 лк.  
Для створення оптимальних умов зорової праці слід враховувати не лише 
кількість та якість освітлення, а й кольорове оточення. При світлому 
пофарбуванні інтер'єру завдяки збільшенню кількості відбитого світла рівень 
 67 
 
освітленості підвищується на 20-40% (при тій же потужності джерел світла), 
різкість тіней зменшується, покращується рівномірність освітлення.  
Стіни приміщення відділу оздоблені шпалерами світло бежевого кольору та 
мають матову поверхню, стеля пофарбована в білий колір, таким чином за 
рахунок даного интер`єру створюється сприятлива робоча атмосфера. 
Отже, можна зробити висновок, що фактичний рівень освітлення не 
відповідає  нормативному значенню. Тому необхідною є модернізація системи 
загального штучного освітлення відділу. 
За своєю конструкцією будівля, в якій знаходиться відділ, побудована  із 
збірних залізобетонних конструкцій каркасного типу. Саме тому ці конструкції 
відносяться до II ступеню вогнестійкості за ДБН В.1.1-7-2016. 
В приміщенні знаходяться один переносний вуглекислотний вогнегасник 
ВВК-5 (використовуються для гасіння легкозаймистих та  горючих рідин, твердих 
горючих речовин та матеріалів, електропроводок, що знаходяться під напругою 
до 1000 В), що відповідає Правилам експлуатації вогнегасників, згідно якого на 
кожні 20 м2 площі приміщення повинен припадати 1 вогнегасник. 
Для попередження пожежі в приміщенні відділу використовується система 
пожежно-охоронної сигналізації «Лунь-9Р» та 4 димових пожежних оповісника 
ИП-212-54Р, відповідно до ДБН В.2.5.56-2014. 
З працівниками установи проведені інструктажі з техніки електробезпеки 
працівників (вступний, первинний, повторний, позаплановий, цільовий), з 
врахуванням ДНАОП 0.00-1.21-98 «Правила безпечної експлуатації 
електроустановок споживачів», відповідно до НПАОП 0.00-4.12-05. Біля даного 
кабінету в коридорі розміщено « План евакуації при пожежі». Наявні шляхи 
евакуації забезпечують безпечну евакуацію людей і відповідають вимогам ДБН 
В.1.1-7-2016. 
Відповідно до Наказу МОЗ України № 246 від 21.05.07 працівники відділу  
проходять медогляд раз в два роки. 
Отже, детальний аналіз умов праці працівників відділу та безпосередньо 
робочих місць показав, що всі фактори робочого середовища, крім рівня 
 68 
 
штучного освітлення відповідають своїм нормативним значенням. Тому 
необхідною є модернізація загального штучного освітлення відділу для 
забезпечення нормативного рівня освітлення, тобто величина штучного 
загального освітлення повинна складати не менше 500 лк. 
Для нормальної зорової роботи необхідно створювати такі умови, щоб не 
виникали професійні захворювання або виробничий травматизм. Освітлення має 
відповідати встановленим нормативам та характеру зорової виробничої 
діяльності: 
1) забезпечувати достатню рівнозмінність та постійність освітлення; 
2) не створювати сліпучої дії від джерела світла і предметів, що знаходяться 
в полі зору; 
3)  не створювати на робочих поверхнях різких та глибоких тіней, бути 
рівномірним на площині, що освітлюється. 
Раціонально виконане освітлення виробничих приміщень надає позитивного 
психофізіологічного впливу на працюючих, сприяє підвищенню якості продукції 
та продуктивності праці, забезпеченню її безпеки, знижує втому і травматизм на 
виробництві, зберігає високу працездатність в процесі праці. 
Розрахунок штучного освітлення виконується за методом коефіцієнту 
використання світлового потоку. Основною задачею розрахунку штучного 
освітлення є визначення необхідної кількості світильників для забезпечення 
нормативного рівня штучного освітлення. 
Вибір величини штучного освітлення залежить від найменшого об’єкту 
розрізнення. Оскільки робота пов’язана з використанням ПК, то найменшим 
об’єктом розрізнення є крапка на екрані монітора, розмір якої приблизно 
знаходиться в межах 0,15-0,3 мм. Контраст об’єкта з фоном – великий, оскільки 
він переважно буде між білим та чорним кольором. Фон – поверхня, на якій 
розглядається найменший об’єкт розрізнення буде світлим (ρ > 0,4).  
Згідно з ДБН В.2.5-28-2018 «Природне і штучне освітлення» робота 
працівника відповідає ІІ розряду зорової праці, саме тому нормативний рівень 
загального штучного освітлення має бути не менший ніж 500 лк. 
 69 
 
Відповідно до приміщення для загального штучного освітлення обираємо 
світлодіодний світильник з підвищеним світловим потоком типу L-office 100 
Premium. Призначений для установки в офісних і інших громадських 
приміщеннях (підприємства, установи, торговельні центри, торговельні точки та 
ін). Світильник підходить для застосування в приміщеннях з підвищеними 
вимогами до освітленості. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Рисунок 6.1 - Світильник  L-office 100 Premium «TURBO» 
 
Суцільнометалевий корпус світильника з листової сталі, покритий білою 
(стандарт) порошковою фарбою, розроблений спеціально під світлодіоди. 
Товщина світильника складає всього 4 см, а вага 3 кг. Світлодіоди в світильнику 
L-office встановлені за світлорозсіюючим склом (не мутніючий з часом оптичний 
світлостабілізований пластик-дифузор) забезпечує рівномірне освітлення на 
поверхні і комфортний не засліплює світло. 
 
Таблиця 6.1 - Технічні параметри світильника L-office 100 Premium 
«TURBO» 
Назва технічного параметра Значення 
Напруга живлення, В 140 – 265 
Частота, Гц 50 ± 10 % 
Робочий струм світлодіодів, мА 150 
Коефіцієнт потужності  сos  ≥ 0,95 
Потужність, що споживається, Вт 55 
 70 
 
Марка світлодіода OSRAM DURIS E 5 
Світловіддача з одного світлодіода, лм 56 
Кількість світлодіодів, шт. 100 
Діаграма розподілу світлового потоку Д (косинусна) 
Загальний світловий потік, лм 5050 
Колірна температура, ºК 5000 
Габаритні розміри, мм (Д×Ш×В) 595x595х45 
Маса, кг 3 
Температура експлуатації, ºС від 0 до + 55 
Степінь захисту світлодіодного модуля ІР40 
 
Визначимо індекс приміщення і: 
 
A B 5 3
i    0,96,                  (6.1) 
(H  0,8)  (A  B) (2,75  0,8)  (5  3)
 
де А, В і Н – довжина, ширина та висота приміщення, м 
Коефіцієнт використання світлового потоку  в залежності від групи 
світильника та індексу приміщення буде дорівнювати η=0,53. 
Розрахунок кількості світильників для загального штучного освітлення NЗ: 
 
E  S  z K
Н З 500 15 0,8 1,5
N    3,36
З                             (6.2) 
F  5050 0,53
Л
 
де  ЕН – нормоване загальне штучне освітлення, лк (ДБН В.2.5-28-2018); 
КЗ – коефіцієнт запасу, який враховує зниження освітлення в процесі 
експлуатації (для заданих приміщень КЗ = 1,5); 
S=AB – площа приміщення, що освітлюється; 
z – коефіцієнт мінімального освітлення; 
FЛ – світловий потік лампи; 
 – коефіцієнт використання світлового потоку, відн. од. 
 71 
 
Отриману кількість N округлюємо до цілого значення в більшу сторону, 
тобто: 
 
NЗ = 3,36 ≈ 4 світильників. 
 
Розрахуємо штучне місцеве освітлення на робочих місцях 
Визначимо параметри для розрахунку мінімального необхідного світлового 
потоку світильників для місцевого штучного освітлення FЛ. 
За площу освітлюваної ділянки приймемо площу робочого столу, габаритні 
розміри якого дорівнюють: ширина – 1,2 м та глибина – 1,0 м, отже  
 
2
S  А  В  1,2 1,0  1,2 м ,
                              (6.3) 
 
ЕН = 250 лк; 
z – коефіцієнт мінімального освітлення, який для люмінесцентних ламп 
дорівнює z=1,1); 
КЗ – коефіцієнт запасу, який враховує зниження освітлення в процесі 
експлуатації (для заданих приміщень КЗ = 1,5); 
 – коефіцієнт використання світлового потоку, який для даного 
приміщення становить η=0,53. 
Визначимо мінімальний необхідний світловий потік для одного робочого 
місця: 
 
E  S  z K
Н З 250 1,2 1,11,5
F    1121 лм.
Л  
N  10,44                          (6.4)
Приймаємо настільний світильник типу mtl-02 black, що має досить гнучку 
конструкцію тобто може регулюватися як в горизонтальній так і у вертикальній 
площині. Технічні параметри приведені в таблиці 6.2. 
 
 
 72 
 
Таблиця 6.2 - Технічні параметри світильника MTL-02 Black 
Назва технічного параметра Значення 
Напруга живлення, В 220 
Частота, Гц 50 
Максимальна потужність, Вт 20 
Світловий потік, лм 1200 
Кількість ламп 1 
Тип цоколя Е27 
Габаритні розміри, мм (Ш×В×Д )  165×365×145 
 
 
 
Рисунок 6.2 - Загальний вигляд світильника місцевого освітлення моделі 
MTL-02 Black 
 
Вибір перетину дроту для освітлювальної мережі  
Для живлення освітлювальної мережі використовується напруга 220 В. 
Перетин дроту повинен задовольняти таким вимогам: 
- дроти повинні допускати протікання по ним розрахункового струму 
освітлювального навантаження, не нагріваючись вище допустимої температури; 
- напруга на джерелах світла повинна бути не нижче мінімальних значень; 
- механічна міцність дротів повинна бути достатньою для даного типу 
електропроводки.  
Розрахуємо встановлену потужність освітлення як суму потужностей усіх 
світильників (загального і місцевого штучного освітлення).  
 73 
 
 
n
P  P  P  N  55 4  220 Вт ,
ВЗ i З З  
i1                                 (6.5)
n
P 
ВМ  P  Р  N  20 2  40 Вт.
i М М  
i1                                 (6.6)
 
де    PЗ – потужність світильника загального освітлення, 
        NЗ – кількість світильників загального освітлення, 
        PМ – потужність світильника місцевого освітлення, 
        NМ – кількість світильників місцевого освітлення. 
Розрахункове навантаження освітлювальної мережі визначили за 
формулою: 
 
Pp  Pв K c .
                                                  (6.7) 
 
Так як коефіцієнт попиту, для невеликих виробничих приміщень KС = 1, то 
РР = РВ, РРЗ = РВЗ = 220 Вт, а РРМ = РВМ = 40 Вт. 
Визначимо розрахунковий струм світильників загального та місцевого 
освітлення за формулою: 
 
P 220
I  РЗ   1,1 А,
РЗ                                  (6.8) 
U  cos  220  0,95
ф
P
РМ 40
I    0,2 А.
РМ                                    (6.9) 
U  cos  220  0,95
ф
 
де PР – розрахункове навантаження освітлювальної мережі, Вт; 
    UФ = 220 В – фазна напруга; 
     сos φ – коефіцієнт потужності навантаження, для люмінесцентних та 
світлодіодних світильників cos φ = 0,95. 
Сумарний струм мережі буде визначатися як сума загального та місцевого: 
 74 
 
 
І  І  І  1.1 0,2  1,3А.
С РЗ РМ                            (6.10) 
 
Відповідно значенню розрахункового струму допустимий мінімальний 
перетин дроту з мідними жилами, яким можливо провести з’єднання світильників 
в освітлювальну мережу для забезпечення пожежної безпеки, становить 1,0 мм2. 
За механічною міцністю для з’єднання світильників загального освітлення 
всередині приміщення, рекомендується використовувати дроти перетином не 
менше 0,5 мм2. Тому за механічною міцністю усі дроти перетином 1 мм2 та 
більше є задовільними. 
 75 
 
Висновок 
 
Дана кваліфікаційна робота є продовженням робіт, проведених у 
Черкаському державному технологічному університеті в напрямку створення 
систем контролю розчинів. 
При виконанні роботи проведений аналіз існуючих аналогів аналітичних 
газових хроматографів. Обраний метод виміру - газова хроматографія, дозволяє 
розширити область застосування вимірювача і підвищити надійність і точність 
результатів вимірів. Розроблено електричні структурну і принципову схеми 
аналітичного газового хроматографу, а також його зовнішній вигляд. 
Застосування розроблювального приладу в системах контролю і 
регулювання технологічних процесів у різних галузях промисловості, дозволить 
автоматизувати хімічний аналіз, підвищити продуктивність. Використання 
катарометра, полум'яно-іонізаційного, термоіонного, полум'яно-фотометричного 
детекторів і детектора по теплоті згоряння дозволяє робити визначення речовин у 
багатокомпонентних сумішах без їхнього попереднього поділу. 
 76 
 
Список використовуваної літератури 
 
1. А.С. СССР № 1160297. Газовый хроматограф. С.К. Дитятьев, Д.Н. 
Гурин, В.Л. Луньков и Ю.П. Рыбалченко. Заявлено 27.02.84. Номер заявки 
3704864/23-25. Опубликовано 07.06.85. Бюллетень № 21. G 01 N 31/16. 
2. Многомерная газовая хроматография с безвентильным устройством для 
переключения разделительных колонн. Пресс-информация фирмы Сименс 6.805r-
EGA. 
3. А.С. СССР №  348937. G 01 N 31/00, 1972. 
4. А.С. СССР № 1204033. Газовый хроматограф. А.Э. Венцсль, В.М. 
Пошеманский, Э.П. Скорняков. Заявлено 24.03.82. Номер заявки 3412288/23-25. G 
01 N 31/32. 
5. Патент CШA № 4035168. Кл. 55-67, 1977. 
6. А.С. СССР № 272655. G 01 N 31/08, 1968. 
7. А.С. СССР № 1578643. Детектор по теплопроводности. В.А. Лапин. 
Заявлено 09.06.88. Номер заявки 4438034/25-25. Опубликовано 15.07.90. 
Бюллетень № 26. G 01 N 30/66. 
8. А.С. СССР № 966588. G 01 N 30/66, 1982. 
9. Лисенко О.М., Ковальчук Т.В., Зайцев В.М. Основи газової 
хроматографії. Навчальний посібник. – К.:, 2013.- с.10.  
10. Зорі А.А., Корнеєв В.Д., Хламов Н.Г. Методи, засоби, системи 
вимірювання і контролю параметрів водних середовищ. – Донецьк: РВА ДонДТУ, 
2000. – 368 с. 
11. Аналітичні екологічні прилади та системи. — Монографія. / Під заг. 
ред. В. А. Порєва. — Вінниця: УНІВЕРСУМ-Вінниця, 2009. — 336 с. 
12. Щербань А.Н. Примак А.В., Копейкин В.И. Автоматизированные 
системы контроля запыленности воздуха. — К.: Техника, 1978. — 158 с. 
 
 77