ChSTU repository

Зміст 
 
Стор. 
Технічне завдання……………………………………………………. 2 
Вступ…………………………………………………………………... 5 
1 Обґрунтування необхідності проектування  на основі критичного  
аналізу існуючих аналогів…………………………………………………….. 7 
1.1.Методи вимірювання залишкової товщини виробів……………. 7 
1.2 Види ПЕП…………………………………………………………. 8 
1.3 Діапазон вимірювань товщини луна-імпульсними товщиномірами 16 
1.4 Ультразвукові товщиноміри. Технічні характеристики серійно  
випускаючих приладів………………………………………………………… 18 
1.5 Огляд віхреструмових толщиномірів……………………………. 21 
2 Обґрунтування технічного завдання……………………………… 24 
3 Розробка структурної та електричної принципової схеми………. 25 
3.1 Розробка структурної схеми……………………...……………….. 25 
3.2 Розробка електричної принципової схеми……..……………….…  27 
4 Розрахунок основних елементів схеми об’єкту проектування.…. 31 
4.1 Розрахунок площі друкованої плати……………………………… 31 
4.2 Розрахунок розмірів елементів друкованого рисунку……………... 31 
4.3 Розрахунок ширини друкованих провідників і відстані між ними... 34 
4.4 Розрахунок дільника напруги………………………………………. 38 
4.5 Розрахунок фільтра вихідного сигналу перетворювача…………… 39 
4.6 Розрахунок надійності………………………………………………. 39 
 
 
 
 
 
 СКРС-83ск.022.413.001 ПЗ 
Изм. Лист № докум. Подп. Дата  
 
 Разраб. Панфілов М.М Товщиномір фарбового покриття Лит. Лист Листов 
 Пров. Базіло К.В. металу  3  
  Пояснювальна записка 
 Н. Контр. Тичков В.В. ЧДТУ  
 Утв.  
 
 
5 Технологічний розділ……………………….……………….………. 46 
5.1 Технологія виготовлення друкованої плати 46 
5.2 Аналіз на технологічність 48 
5.3 Розробка технологічного процесу 49 
5.4 Вибір матеріалу 51 
5.5 Розрахунок розмірів заготовки 54 
5.6 Розрахунок часу на виготовлення однієї плати 55 
5.7 Вибір обладнання та інструментів 57 
6 Спеціальний розділ 59 
6.1  Економічне обґрунтування розробки 59 
9 Охорона праці…………………………………………. ……………  
Висновок………...………………………………………………………  
Список використаної літератури…………..………………………….  
Додаток А  Відомість технічного проекту……………………..……..  
Додаток Б  Перелік нормативної документації……………….….…..  
 
Додаток Г  Результати розрахунку на ЕОМ………………………....  
Додаток Д  Комплект документації на технологічний процес………  
  
 
  
     арк 
     СКРС-83ск.022.413.001ПЗ 4 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
Вступ 
 
Розвиток сучасного виробництва в значній мірі визначається станом методів 
і засобів вимірювання і контролю. При високих вимогах до якості продукції, її 
надійності, найбільш перспективними виявляються руйнівні методи контролю, так 
як вони дають можливість контролювати всі 100% випущених виробів або 
матеріалів. 
Серед методів, що дозволяють виробляти такий безконтактний 
високопродуктивний контроль якості продукції, важливе місце займає метод 
вихрових струмів (МВТ). 
Відомо, що при внесенні провідного тіла в електромагнітне поле 
спотворюється первісна картина останнього, а в самому тілі наводяться вихрові 
струми. Розподіл вихрових струмів і обуреного поля залежить від електрофізичних 
параметрів тіла, його геометричної форми і розмірів, наявності різного роду 
дефектів (тріщин, раковин і т. П.). Контроль якості матеріалів і виробів за 
 
допомогою МВТ полягає в тому, що при відомому характері зазначеної вище 
залежності можна, вимірюючи обурене поле або величину реакції, яку 
випробовують джерелом поля, судити про властивості досліджуваного зразка. 
МВТ широко застосовується для неруйнуючої дефектоскопії, безконтактного 
вимірювання електропровідності металів і напівпровідників, вимірювання 
товщини листів, які проводять і непровідних покриттів, діаметрів прутків і труб, 
вимірювання вібрацій і в ряді інших областей контролю і вимірювань[6]. 
Метод вихрових струмів, як метод контролю якості матеріалів і виробів, 
став активно розвиватися в останні 10-15 років. За цей час з'явилася велика 
кількість публікацій, присвячених його теорії, розрахунку основних вузлів 
приладів і методикою проведення експериментальних досліджень. 
ВТМ засновані на порушенні вихрових струмів, а тому застосовуються в 
основному для контролю якості електропровідних об'єктів: металів, сплавів, 
графіту, напівпровідників. Їм властива відносно невелика глибина зони контролю, 
обумовлена глибиною проникнення електромагнітного поля в контрольоване 
     арк 
     СКРС-83ск.022.413.001ПЗ 5 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
середовище. 
ВТМ дозволяють успішно вирішувати завдання контролю розмірів виробів. 
Цими методами вимірюють діаметр дроту, прутків і труб, товщину металевих 
листів і стінок труб при односторонньому доступі до об'єкта, товщину 
електропровідних (наприклад, гальванічних) і діелектричних (наприклад, 
лакофарбових) покриттів на електропровідних підставах, товщину шарів 
багатошарових структур, що містять електропровідні шари. Вимірювані товщини 
можуть змінюватися в межах від мікрометрів до десятків міліметрів. Для більшості 
приладів похибка вимірювання складає 2-5%. Мінімальна площа зони контролю 
може бути доведена до 1 мм 2, що дозволяє вимірювати товщину покриття на малих 
об'єктах складної конфігурації[6]. 
Особливість вихретокового контролю в тому, що його можна проводити без 
контакту перетворювача і об'єкта. Їх взаємодія відбувається зазвичай на відстанях, 
достатніх для вільного руху перетворювачів щодо об'єкта контролю (від часток 
міліметра до декількох сантиметрів). Тому цим методом можна отримати якісні 
 
результати контролю навіть при високих швидкостях руху контрольованих 
виробів[6]. 
Простота конструкцій вихорострумових перетворювачів - ще одна істотна 
перевага електромагнітного методу контролю. У більшості випадків котушки 
перетворювачів поміщають в оберігає корпус і заливають компаундом. Завдяки 
цьому перетворювачі стійкі до механічних і атмосферних впливів, можуть 
працювати в агресивних середовищах в широкому інтервалі температур і тисків. 
На сигнали перетворювача практично не впливають вологість, тиск і забрудненість 
газового середовища, радіоактивні випромінювання, забруднення поверхні об'єкта 
непроводящими речовинами[6]. 
  
     арк 
     СКРС-83ск.022.413.001ПЗ 6 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
1 Обґрунтування необхідності проектування  на основі критичного 
аналізу існуючих аналогів 
 
1.1.Методи вимірювання залишкової товщини виробів 
На даний момент відомий і широко застосовується на практиці цілий ряд 
різних методів, заснованих на взаємодії з вимірюваним виробом електричного 
струму, магнітного поля, рентгенівського випромінювання, а також за допомогою 
високочастотних і низькочастотних ультразвукових коливань. Принциповою 
відмінністю є фізичний ефект, на якому заснована робота толщиномера. 
Принцип дії магнітного товщиноміра заснований на ефекті Холла, тобто при 
приміщенні об'єкта контролю в магнітне поле, в ньому виникає різниця 
потенціалів. Магнітні товщиноміри (наприклад, Magna-Mike 8500) призначені для 
вимірювання товщини неферомагнітних матеріалів: пластикових, скляних, 
алюмінієвих ємностей, композитних деталей, пакувальних матеріалів, 
автомобільних панелей і ін. Також, прилади використовуються і для вимірювання 
 
товщини немагнітних покриттів. Магнітні товщиноміри можна розділити на 
магнітовідривні і індукційні. Робота магнітовідривні товщиномірів заснована на 
вимірі сили відриву магніту від об'єкта контролю. Індукційні товщиноміри 
визначають зміна магнітного опору. Переваги магнітних товщиномірів широкий 
діапазон вимірювань, низька похибка вимірів (2-3%),вихрострумові товщиноміри 
призначені для вимірювання товщини діелектричних матеріалів, тобто тих, які не 
проводять електричний струм. З їх допомогою можна контролювати товщину 
пластмаси, гуми, скла, різних покриттів, нанесених на металеву основу (наприклад, 
товщиномірами серії ТМ). Принцип дії вихорострумових товщиномірів заснований 
на методі вихрових струмів, що полягає в порушенні вихрових струмів в об'єкті 
контролю і реєстрації змін поля вихрових струмів, обумовлених зміною товщини. 
Перевагою таких товщиномірів є виключно малий вплив шорсткості вироби на 
результати вимірювання[2]. 
Найбільш широкого поширення набула ультразвукова товщинометрія. 
Принцип дії полягає в поширенні ультразвукових хвиль в об'єкті контролю. 
     арк 
     СКРС-83ск.022.413.001ПЗ 7 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
Ультразвукові товщиноміри вирішують найбільш широкий спектр завдань: вони 
використовуються для контролю товщини стінок труб, металопрокату, гуми, 
лакофарбових покриттів і ін. Сучасні ультразвукові товщиноміри (такі як MG2XT, 
MG2DL), дозволяють одночасно контролювати як товщину основного металу, так 
і покриття. Товщиноміри мають широкий діапазон вимірювань: від декількох 
міліметрів до десятка сантиметрів; вони компактні і високопродуктивні (час 
контролю 2-3 сек.). При виборі толщиноміра, підприємства найчастіше 
зупиняються саме на ультразвуковий товщиномір. Це пов'язано з невисокою 
вартістю, широким спектром вирішуваних завдань. 
Рентгенівські товщиноміри застосовуються в промисловості для 
вимірювання товщини від 0,3 мм і вище. Принцип дії заснований на тому, що при 
проходженні випромінювання через вимірюваний матеріал відбувається часткове 
поглинання променів. Ступінь поглинання залежить від товщини і властивостей 
матеріалу (його хімічного складу). 
Принцип дії радіоізотопних товщиномірів такий же як і у рентгенівських 
 
товщиномірів, використовуються джерело і приймач радіоізотопного 
випромінювання. Вимірювачі мають менші габарити, невисоку відносну вартість і 
простіше в експлуатації [1]. 
 
1.2 Види ПЕП 
Вибір відповідного перетворювача ґрунтується на необхідному діапазоні та 
вирішенні вимірювань, акустичні властивості матеріалу і геометрії деталі. При 
виборі слід проекспериментувати з тестовими зразками, що представляють 
потрібний діапазон товщини. 
В основному, для отримання прийнятних результатів рекомендується 
використовувати перетворювач з більшою частотою і меншим діаметром. 
Перетворювач з невеликим діаметром легше позиціонується і вимагає меншого 
шару контактної рідини. Більш того, висока частота призводить до скорочення часу 
встановлення луносигналу і, теоретично, до збільшення точності вимірювань. 
З іншого боку, через акустичних властивостей матеріалу і особливостей 
     арк 
     СКРС-83ск.022.413.001ПЗ 8 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
його поверхні може знадобитися низькочастотний перетворювач для подолання 
поганого зчеплення з матеріалом і випадків ослаблення сигналу, що виникають 
через розсіювання або загасання. Іноді досягнення кращого дозволу здійснюється 
за рахунок зниження проникаючої здатності. Таким чином, для покриття 
потрібного діапазону товщини можуть використовуватися два або більше 
перетворювача[10]. 
Незалежно від типу використовуваного перетворювача, важливо, щоб він 
був розроблений спеціально для товщинометрії. Це означає, що вони повинні бути 
широкосмуговими або сильно демпфірованного, іншими словами, повинні мати 
короткий передній фронт. В іншому випадку, амплітудні варіації сигналів можуть 
викликати полуволновой помилки [6]. 
Найбільше застосування в практиці ультразвукової товщинометрії 
отримали: 
- роздільно-суміщені ПЕП; 
- суміщені ПЕП; 
 
- суміщені ПЕП з лінією затримки. 
 
Роздільно-суміщений ПЕП 
Розглянемо більш докладно окремо-суміщений п'єзоелектричний 
перетворювач (Рисунок1.1.), Найбільш часто використовуваний в ультразвуковий 
товщиномір ручного контролю. 
Рисунок1.1 – Роздільно-суміщений ПЕП 
Такий перетворювач має 2 роздільних п’єзоелемента: один для 
випромінювання ультразвукового імпульсу, другий для прийому відбитого. Ці 
п'єзоелементи наклеюються на призми, ретельно електрично і акустично 
     арк 
     СКРС-83ск.022.413.001ПЗ 9 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
екрануються один від одного і встановлюються спільно в одному корпусі. 
Перетворювач також містить роз'єми, до яких підключаються висновки 
п'єзопластин. Розділовий шар між цими двома елементами електроакустичний 
екран повинен забезпечити якомога сильніше згасання ультразвуку. Зазвичай для 
цього екрану використовують такі матеріали як пробка, пінопласт і ряд інших [7, 8, 9]. 
На рисунку 1.2. зображена схема поширення ультразвукового імпульсу і 
його і відображення на кордонах розділу, а також тимчасова діаграма, що ілюструє 
цей процес. 
У момент ��0 ультразвуковий генератор починає формувати ударний імпульс 
збудження ��в(��), збудливий акустичний імпульс ��1(��), що поширюється через 
акустичну лінію затримки в покриття (момент ��1) відбивається від протилежної 
межі (момент ��2), який надходить на другу лінію затримки (момент ��3) і через неї 
на приймальню п'єзопластини (момент ��4). 
Прийшовши на п'єзопластини імпульс ��2(��), перетворюється в електричний 
 імпульс ��пр(��). Часовий інтервал 2��п = ��3 − ��1 пропорційний товщині покриття. 
Товщина покриття в цьому випадку може бути обчислена за формулою: 
ℎ = 0,5 ∙ �� ∙ (2��п) = 0,5 ∙ �� ∙ (��4 - (��1 - ��0) - (��4 - ��3)) = 0,5 ∙ �� ∙ (��4 - τ1 - τ2),  (1.1) 
де ��1 та ��2 час поширення акустичних імпульсів в лініях затримки. 
Момент ��4 спрацьовування компаратора вторинного перетворювача 
відповідає зафіксованим сумарному часу поширення ультразвукового імпульсу. 
Він квантуется імпульсами високої частоти ��кв і одержуваний код ��  = ��кв  ∙ ��∑   
підраховується лічильником і в подальшому обробляється мікроконтролером з 
метою обчислення товщини [10]. 
     арк 
     СКРС-83ск.022.413.001ПЗ 10 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
t t
1 4 
t t  
2 3  
 
 
Рисунок1.2 – Схема поширення ультразвукового імпульсу його і 
 відображення на кордонах розділу для роздільнозміщеного перетворювача (а), а 
також тимчасова діаграма, що ілюструє цей процес (б) 
Роздільно-суміщені перетворювачі виробляють вимірювання товщини за 
першим донного сигналу і мають ряд переваг. Однак, існують і недоліки. 
Одним з недоліків такої конструкції є те, що матеріал електроакустичного 
екрану має низьку стійкість до стирання і при роботі з перетворювачем в першу 
чергу з ладу виходить екран. Це призводить до прямого проходженню акустичного 
сигналу від п'єзоелемента генератора на приймальний п'єзоелемент перетворювача, 
підключеного до підсилювальному входу толщиномера, що призводить до 
практичної неможливості подальшого використання перетворювача. 
Іншим значним недоліком, властивим окремо поєднану перетворювача, є 
відмінність від лінійної залежності часу приходу імпульсу від вимірюваної 
товщини, що виникає внаслідок просторового рознесення передавального і 
приймального п'єзоелементів і помітно проявляється при малих значеннях 
товщини. В роботі [11] досліджується зв'язок між значенням товщини і часом 
приходу відбитого імпульсу і показано, що для отримання похибки вимірювань 
     арк 
     СКРС-83ск.022.413.001ПЗ 11 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
менше 1% для серійного роздільно-суміщеного перетворювача П112-5 на 5 МГц 
користуватися лінійної залежністю часу приходу від товщини можна, починаючи 
тільки з 10 мм. Крім того, способи вирівнювання цієї характеристики вимагають 
знання параметрів конкретного перетворювача, що змінюються в процесі його 
зносу. 
Роздільно-суміщені перетворювачі серійно випускаються товщиномірів 
загального застосування у звичайних випадках мають робочі частоти від 1 МГц до 
10 МГц і призначені для вимірювання залишкової товщини стінок металевих 
виробів в діапазоні від 0,4 мм до сотень мм (швидкість поширення ультразвуку у 
яких від 2200 до 6500 м / с) і ізотропних пластиків (швидкість поширення 
ультразвуку у яких складає 2100 ... 2500 м / с) загального застосування (наприклад 
ABS) в діапазоні від 0,35 мм до десятків мм. Мінімальна забезпечується похибка 
вимірювання при цьому становить, порядку, 0,03 ... 0,1 мм [9]. 
Підіб'ємо підсумок по роздільно-суміщеним ПЕП: 
• Можливість роботи з простої елементної базою приладу. Розділені функції 
 
випромінювання і прийому сигналу, можуть використовуватися прості 
підсилювачі без перевантаження генератора імпульсів. Кероване зміна параметрів 
контролю відповідно до відстанню, досить проста автоматичне регулювання 
посилення (АРУ). 
• Добре підходять для контролю досить тонких виробів (від 1 мм) з 
шорсткою поверхнею, а також для пошуку виразкової корозії, пористості і 
невеликих дефектів. 
• Потрібно внесення поправки на V-схему ходу променів. Поділ елементів 
значно знижує чутливість при контролі тонкостінних матеріалів. Практично яка 
вимірюється мінімальна товщина складає близько 1 мм. 
 
Поєднаний ПЕП 
У порівнянні з роздільно поєднаним перетворювачем прямої суміщений 
п'єзоелектричний перетворювач має більш просту конструкцію (Рисунок1.3) 
 
     арк 
     СКРС-83ск.022.413.001ПЗ 12 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
 
Рисунок1.3 – Поєднаний ПЕП 
Основними елементами перетворювача є: п'єзоелектричний пластина 
товщиною, що відповідає робочій частоті перетворювача, демпфер і протектор. Ці 
компоненти з'єднуються, наприклад, за допомогою клею і поміщаються в корпус. 
Перетворювач може містити також роз'єм, до якого підключаються висновки 
п'єзопластини. Іноді, з метою корекції властивостей перетворювача, вводяться 
додаткові електричні компоненти. П'єзоелемент перетворювача навантажується за 
допомогою демпфера, що дозволяє генерувати короткі ультразвукові імпульси. 
 Різні види сировини демпфера наведені в роботах [7, 8]. Передня частина 
п'єзопластини захищена тонким шаром зносостійкого протектора. 
Завдяки такій конструкції зносостійкість поєднаного перетворювача 
виявляється набагато вище, ніж окремо поєднаного. Крім того, при використанні 
такого перетворювача залежність часу затримки від вимірюваної товщини є 
лінійної у всьому діапазоні товщини. 
Основною проблемою, що виникає при використанні суміщеного 
перетворювача для УЗ товщиномірів, є велика протяжність «мертвої зони», що 
зазвичай призводить до висновку про неможливість використання цих 
перетворювачів при вимірюванні малої товщини [9]. 
Отже, суміщені перетворювачі характеризуються такими параметрами: 
• Прямий шлях ходу ультразвукового променю. 
• Низька біля поверхнева чутливість через час затримки після 
зондуючого імпульсу. Можуть використовуватися для контролю виробів з 
мінімальною товщиною стінки близько 3 мм. 
• Відсутність затримки відбитого сигналу дозволяє використовувати 
     арк 
     СКРС-83ск.022.413.001ПЗ 13 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
ПЕП в широкому діапазоні частот. 
• Сила ультразвукового імпульсу значно послаблюється при контролі з 
великої відстані, що часто вимагає ручного налаштування посилення і застосування 
стробування. 
• Стандартно випускаються з твердої робочою поверхнею стійкою до зносу. 
• Звичайно використовуються з одноелементними товщиномірами для 
контролю товстостінних матеріалів. 
• Контактні суміщені перетворювачі використовуються для вимірювань, 
коли очікувана товщина об'єкта контролю перевищує 2,5 мм [6]. 
 
Поєднаний ПЕП з лінією затримки 
Поєднані п'єзоперетворювачі з акустичною лінією затримки (Рисунок1.4.) 
Найчастіше застосовують для вимірювання товщини нижче 5-10 мм, так як для 
вимірювання великої товщини довелося б різко збільшувати їх габаритні розміри 
за рахунок збільшення довжини лінії затримки. 
 
 
 
 
 
 
Рисунок1.4 – Поєднаний ПЕП з лінією затримки  
Суміщений  перетворювач з лінією затримки дозволяє реалізувати 
імпульсний лунометод вимірювання по багаторазовим донним сигналами 
(перевідбиттів в покритті або виробі). При цьому зазвичай ведуть підрахунок 
сумарного часу пробігу t тимчасових інтервалів між першим і n-ним донними 
сигналами, щоб виключити час пробігу в акустичних лініях затримки. Формула для 
розрахунку товщини покриття (вироби) в цьому випадку буде мати вигляд [10]: 
 
ℎ = 0,5 ∙ �� ∙ ��сум / (�� - 1) .                                    (1.2) 
 
     арк 
     СКРС-83ск.022.413.001ПЗ 14 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
На рисунку 1.5 зображена схема поширення ультразвукового імпульсу і 
його і відображення на кордонах розділу для суміщеного перетворювача з 
лінією затримки, а також тимчасова діаграма, що ілюструє цей процес. 
 
 Рисунок1.5 – Схема поширення УЗ імпульсу і часова діаграма 
Перевагою перетворювача є простота конструкції і незалежність результату 
від товщини шару контактної рідини, недоліком - необхідність випромінювання і 
прийому коливань одним п'єзоперетворювачем. 
Прямі суміщені перетворювачі з лінією затримки серійно випускаються 
товщиномірів загального застосування мають робочі частоти від 10 МГц до 20 МГц 
і призначені для вимірювання товщини стінок металевих, скляних і пластикових 
плоскопаралельних виробів з малою шорсткістю в діапазоні від десятків мкм до 
декількох десятків мм з мінімальною забезпечується похибкою на рівні 0,01 ... 0,03 мм. 
Підіб'ємо підсумок по поєднаним ПЕП з лінією затримки: 
• Прямий шлях ходу ультразвукового променю - не потрібно внесення 
поправки на V-схему ходу променів. Придатні для контролю тонкостінних 
матеріалів (аж до товщини близько 0,2 мм). 
• Внутрішнє відбиття сигналу обмежує максимально корисну вимірювану 
товщину матеріалу часом рівним довжині лінії затримки, яка зазвичай дорівнює 25 
мм. 
     арк 
     СКРС-83ск.022.413.001ПЗ 15 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
• Стандартно постачаються зі змінними призмами, можуть комплектуватися 
притертими призмами для контролю викривлених поверхонь. 
• Перетворювачі з лінією затримки використовуються для вимірювань 
товщини тонких об'єктів з товщиною від 0,2 мм, при цьому поверхні повинні бути 
чистими і паралельними. 
 
1.3 Діапазон вимірювань товщини луна-імпульсними товщиномірами 
Діапазон, товщини, що піддаються вимірюванню за допомогою 
ехоімпульсного товщиномірів, залежить від багатьох факторів, які можна розбити 
на дві основні групи: фактори, що обмежують діапазон в бік вимірювання малої 
товщини, і фактори, що обмежують діапазон вимірювань в бік великої товщини. 
Діапазон вимірювань в області малих товщин обмежується мертвою зоною 
перетворювачів і роздільною здатністю електроакустичного тракту, під яким 
будемо розуміти генератор збуджуючих імпульсів, пьезопреобразователь, що 
вимірюється виріб, підсилювач луна-імпульсів і схемні вузли, що погоджують 
 
підсилювач і генератор в разі використання суміщених п'єзоперетворювачів [4]. 
Хід ультразвукових променів в акустичному тракті з роздільно поєднаним 
пьезопреобразователем показаний на рисунку 1.6. Максимум чутливості, або 
максимум амплітуди А відбитого сигналу, знаходиться приблизно в районі точки 
перетину акустичних осей випромінює І і прийомного П п'єзоперетворювачів. 
Рисунок 1.6 – Акустичний тракт з роздільно-суміщеним 
п'єзоперетворювачем 
 
     арк 
     СКРС-83ск.022.413.001ПЗ 16 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
 
Корисно відзначити, що зі зменшенням товщини вимірюваного вироби 
амплітуда першої напівхвилі луна-імпульсу падає набагато швидше амплітуди 
інших напівхвиль. Це викликає небезпеку втрати хвилі навіть тоді, коли амплітуда 
сигналу в цілому може бути досить великою або навіть дещо зрости. 
Сказане наочно ілюструється рисунком 1.7, На якому показані графіки 
зміни максимальної амплітуди A max і першої напівхвилі луна-імпульсу роздільно-
сполучених п'єзоперетворювачів в залежності від товщини H вимірюваного 
вироби. Характер кривих для перетворювачів на 2,5 і 5 МГц вельми близький, 
однак для вимірювання товщини нижче 5-10 мм слід використовувати частоту 5 
МГц, так як при цьому вдвічі знижується методична похибка через більш крутого 
переднього фронту луна-імпульсів. 
 
 
Рисунок1.7 – Залежність максимальної амплітуди і амплітуди першого 
напівперіоду луна-імпульсу в роздільно-суміщеному п'єзоперетворювачі від 
товщини зразка: а-на 2,5 МГц; б-на 5 МГц 
Обмеження товщини, що піддаються вимірюванню за допомогою 
роздільно-сполучених п'єзоперетворювачів по максимуму, в основному 
     арк 
     СКРС-83ск.022.413.001ПЗ 17 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
визначається рівнем власних перешкод перетворювача, його чутливістю в дальній 
зоні, амплітудою імпульсу збуджуючого генератора і коефіцієнтом посилення 
приймального підсилювача. 
Однак тут нерідко істотну роль грає коефіцієнт загасання ультразвуку в 
матеріалі конкретного виробу, і максимальна товщина може виявитися на практиці 
багато менша за ту, яка визначається попередніми міркуваннями. 
Виходячи з цих міркувань, для розширення діапазону вимірюваних товщин 
в більшу сторону доцільно зменшувати робочу частоту ультразвукових коливань, 
так як зі зниженням частоти загасання ультразвуку різко знижується практично у 
всіх матеріалах. Це відноситься до всіх типів п'єзоперетворювачів [4]. 
 
1.4 Ультразвукові товщиноміри. Технічні характеристики серійно 
випускаючих приладів 
Для того, щоб скласти вимоги до розробляється товщиноміри, була складена 
порівняльна характеристика технічних параметрів існуючих на ринку 
 
ультразвукових товщиномірів, що працюють по луна-імпульсного методу. У 
Таблиці 1.1. представлені п'ять ультразвукових луна-імпульсних товщиномірів як 
вітчизняного (УДТ-40, Булат 1S), так і зарубіжного (45MG, T-Mike EL, DM5E) 
виробництва. Дані товщиноміри обрані з умови найбільшої затребуваності серед 
фахівців, що займаються неразрушающим контролем виробів, в ході 
маркетингового аналізу за 2015 рік. 
Дана порівняльна характеристика дозволяє висунути такі вимоги для 
розроблюваного товщиноміра: 
- вимірювання товщини виробів проводяться на ділянках з 
еквідистантним поверхнями (листи, стінки труб і т.д.), а також на ділянках, що 
мають гладкі, грубі, ознаки корозії або пофарбовані поверхні з шорсткістю 
поверхні до Rz 320; 
- вироби можуть бути виконані з різних матеріалів, таких як сталь, титан, 
алюміній, пластик, кераміка, скло і т.д. 
- товщиномір може експлуатуватися в лабораторних, цехових і польових 
     арк 
     СКРС-83ск.022.413.001ПЗ 18 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
умовах, в т.ч. в умовах впливу низьких температур; 
- діапазон вимірюваних товщин (по сталі) становить: нижня межа не 
більше 1 мм, верхня межа - не менше до 300 мм; 
- основна похибка вимірювання приладу не перевищує: в діапазоні від 1 
мм до 9,99 мм ± 0,1 мм; в діапазоні від 10,0 мм до 99,9 мм 
± 0,2 мм і в діапазоні від 100 мм до 300,0 мм ± 1 мм. 
- дискретність індикації результатів вимірів 0,01 мм; 
- діапазон перебудови швидкості ультразвуку: нижня межа не більше 
1000 м / с, верхня межа - не менше 10000 м / с; 
- вибір робочої частоти залежить від діапазону товщини вимірюваних 
об'єктів. Якщо потрібно вимірювати дуже тонкі вироби (десяті частки мм) 
вибираємо високу робочу частоту. Якщо ж потрібно прилад з досить великим 
діапазоном вимірюваних товщин, що володіє великою областю лінійної залежності 
зміни частоти від товщини напилюваного покриття вибирають відносно низьку 
робочу частоту. 
 
 
Таблиця 1.1 – Порівняльна характеристика технічних параметрів 
товщиномірів 
параметр УДТ-40 Булат 1S 45MG T-Mike EL DM5E 
Вироб- StressTel 
Кропус Константа Olimpus Krautkremer 
ник (USA) 
 
  
 
Зовнішній 
 
вигляд 
 
 
 
Ціна 20000  12000  40000  35000  30000  
 
     арк 
     СКРС-83ск.022.413.001ПЗ 19 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
 
 
Продовження таблиці 1.1 
 
Вимірювання 
немає Так 0,5-75 Так Так Так 
під шаром 
діапазон 
темпера- -20 ... + 55 -20 ... + 50 -10 ... + 50 -18 ... + 55 -10 ... + 50 
тур, град 
Діапазон 
вимірювання 3 ... 300 0,6 ... 600 1 ... 635 1 ... 510 0,6 ... 300 
по сталі, мм 
Основна 
До 10 мм 
похибка, не     
± (0,005Н + 0,05) 
більше 
Діапазон 
швидкостей 1000-9999 1000-9999 508-18000 від 2500 508-18600 
УЗ 
 Розміри 160x225x45 150 × 80 × 30 91,1х162х41,1 64х152х32 138х32х75 
вага 2,2 кг 220 г 430 г 400 г 223 г 
Робота від 8 ч (4 NiMh) 
150 ч 20-36 ч 40 ч 60 ч 
акумулятора 5 Ватт 
ЕЛД 240 х 
Дисплей  QVGA LCD ЖК 
128 
А-скан є немає є немає немає 
По-скан є немає є є є 
Совмещ, РС, 
ПЕП Совмещ, РС Совмещ, РС РС Совмещ, РС 
високотемп. 
частоти, 
0,5-15 2,5-10 0,5-30 1-10 2-7,5 
мГц 
Дана порівняльна характеристика дозволяє висунути такі вимоги для 
розроблюваного товщиноміра: 
- вимірювання товщини виробів проводяться на ділянках з 
еквідистантним поверхнями (листи, стінки труб і т.д.), а також на ділянках, що 
мають гладкі, грубі, ознаки корозії або пофарбовані поверхні з шорсткістю 
     арк 
     СКРС-83ск.022.413.001ПЗ 20 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
поверхні до Rz 320; 
- вироби можуть бути виконані з різних матеріалів, таких як сталь, титан, 
алюміній, пластик, кераміка, скло і т.д. 
- товщиномір може експлуатуватися в лабораторних, цехових і польових 
умовах, в т.ч. в умовах впливу низьких температур; 
- діапазон вимірюваних товщин (по сталі) становить: нижня межа не 
більше 1 мм, верхня межа - не менше до 300 мм; 
- основна похибка вимірювання приладу не перевищує: в діапазоні від 1 
мм до 9,99 мм ± 0,1 мм; в діапазоні від 10,0 мм до 99,9 мм 
± 0,2 мм і в діапазоні від 100 мм до 300,0 мм ± 1 мм. 
- дискретність індикації результатів вимірів 0,01 мм; 
- діапазон перебудови швидкості ультразвуку: нижня межа не більше 
1000 м / с, верхня межа - не менше 10000 м / с; 
- вибір робочої частоти залежить від діапазону товщини вимірюваних 
об'єктів. Якщо потрібно вимірювати дуже тонкі вироби (десяті частки мм) 
 
вибираємо високу робочу частоту. Якщо ж потрібно прилад з досить великим 
діапазоном вимірюваних товщин, що володіє великою областю лінійної залежності 
зміни частоти від товщини напилюваного покриття вибирають відносно низьку 
робочу частоту. 
 
1.5 Огляд віхреструмових толщиномірів 
Віхреструмові товщиноміри застосовують для вимірювання питомої 
електропровідності матеріалів, вимірювання товщини захисних і декоративних 
покриттів, що наносяться на струмопровідний матеріал, а також для визначення 
розмірів дефектів. Лідерами ринку портативних вихорострумових товщиномірів є 
моделі ВТ-201, ТМ-3 и МВП-2М[10]. 
МВП-2М Ферритометр. 
Прилад МВП-2М призначений для реалізації різних завдань контролю 
матеріалів вихровими струмами: вимірювання вмісту феритної фази в виробах із 
сталей аустенітного і перлітного класів, вимірювання питомої електропровідності 
     арк 
     СКРС-83ск.022.413.001ПЗ 21 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
матеріалів, вимірювання товщини захисних і декоративних покриттів, що 
наносяться на струмопровідний матеріал, а також для визначення розмірів дефектів 
вихрострумовий методом. 
 Технічні характеристики дефектоскопа[10]: 
- - Діапазон вимірювань феритної фази від 0. 1% до 80%; 
- - Діапазон вимірювань питомої електропровідності від 0. 5 до 70 МСМ; 
- - Діапазон вимірювань товщини покриттів від 0 до 15 000 мкм; 
- - Діапазон вимірювань глибини тріщин від 200мкм; 
- - Живлення вбудована Li-ion батарея або зовнішній блок живлення 220 В AC; 
- - Час роботи від батарей не менше 50 годин; 
- - Діапазон робочих температур від -10 C до +50 C; 
- - Розмір електронного блоку (В x Ш x Д) 150 мм x 80 мм x 40 мм; 
- - Маса з акумулятором 270 м Ціна приладу 45000 рублів. 
 
ТМ-3 товщиномір покриттів. 
 
Прилад призначений для локального вимірювання товщини гальванічних 
покриттів таких як цинк, кадмій або хром на стали, а так само таких як срібло або 
мідь на титані і подібних. 
Товщиномір має пам'ять на 5000 результатів вимірювань (50 файлів по 100 
результатів), інтерфейс RS232 для підключення до ПК, режим вибіркового 
усереднення результатів і можливість програмування до 10 апроксимаційних шкал, 
як з клавіатури приладу, так і з персонального комп'ютера. 
 Технічні характеристики дефектоскопа[10]: 
- Діапазон вимірюваних товщин від 0 до 100 мкм; 
- Дискретність показань 1, 0. 1, 0. 01 або 0. 001 - задається при програмуванні 
шкали; 
- Точність вимірювання в межах 3% від показань; 
- Тип екрану графічний РКІ з регульованим підсвічуванням і контрастністю; 
- Розмір екрану (В х Ш) 21 х 56 мм; 
- Пам'ять результатів 5000 результатів (50 файлів по 100 результатів); 
     арк 
     СКРС-83ск.022.413.001ПЗ 22 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
- Програмне забезпечення Dlogger Scale; 
- Живлення 3 елементи "АА"; 
- Час роботи не менше 50 годин; 
- Діапазон робочих температур від -10 C до +50 C; 
- Розмір електронного блоку (В x Ш x Т) 170 мм x 85 мм x 30 мм; 
- Вага 350 р 
 
Вихрострумовий товщиномір покриттів ВТ-201. 
Вихрострумовий вимірювач товщини покриттів ВТ-201 призначений для 
вимірювання товщини неметалічних покриттів (лаки, фарби, пластик, емаль і т. П.), 
Нанесених на металеву немагнітне підставу, (алюміній, мідь, титан). У 
товщиномірів використовується мікропроцесор, за допомогою якого 
здійснюється управління роботою всіх елементів схеми і вимір. Діапазон 
вимірюваних товщин покриттів від 5 до 1100 мкм. Товщиномір може 
застосовуватися в лабораторних і цехових умовах підприємств машинобудування, 
 
енергетики, радіоелектроніки та ін. Газузій[10]. 
 Технічні характеристики дефектоскопа: 
- Діапазон вимірюваних товщин 5.. . 1100 мкм; 
- Основна похибка 3%; 
- Живлення 1 батарея типу "Крона"; 
- Струм, споживаний від батареї не більше 12 мА; 
- Час безперервної роботи від однієї батареї 25 годин; 
- Діапазон робочих температур 0.. . 40 ° C; 
- Довжина кабелю, що з'єднує перетворювач з товщиноміром не менше 600 мм; 
- Габаритні розміри (без перетворювача) 156x83x30 мм. ; 
- Маса толщиноміра без джерела живлення не більше 300 м 
  
     арк 
     СКРС-83ск.022.413.001ПЗ 23 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
2 Обґрунтування технічного завдання 
 
Метою даної роботи є: 
- розробка і конструювання малогабаритного вихретокового вимірювача 
товщини, призначеного для контролю товщини деталей з конструкційних 
феромагнітних сталей, бронзи, латуні і дюралюмінію, а також вимірювання 
товщини захисних і декоративних покриттів (фарби, лаки і т.д), що наносяться на 
електропровідні підстави заданої товщини; 
- проведення експериментів зі зміни параметрів вимірювальної системи від 
товщини виробу, від питомої електричної провідності вироби і від відстані до 
виробу. 
Основні об'єкти контролю - електропровідні листи, плівки, пластини. 
Основним завданням є знаходження найбільш раціональних рішень, 
дозволяють підвищити надійність приладу, зменшити його похибка, ціну і 
габарити. Прилад повинен бути простий у виконанні, мати невелику вартість і 
 
малі габарити, в порівнянні з наявними на ринку. 
Пристрій повинен мати можливість доповнення різними сервісними 
функціями, такими як пам'ять результатів, програмування шкал, усереднення і т.д  
     арк 
     СКРС-83ск.022.413.001ПЗ 24 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
3 Розробка структурної та електричної принципової схеми 
 
3.1 Розробка структурної схеми 
Вихрострумовий метод неруйнівного контролю заснований на аналізі 
взаємодії зовнішнього електромагнітного поля з електромагнітним полем вихрових 
струмів, що наводяться збудливою котушкою в електропровідному об'єкті. На 
рисунку 3.1 показана узагальнена блок-схема пристрою. Блок управління приладом 
(1) задає параметри генерується імпульсу, після чого блок генерації сигналу (2) 
створює синусоїдальний сигнал на збудливою обмотці перетворювача (5). 
Інформація про зовнішній електромагнітному полі надходить в блок обробки сигналу 
(3) через вимірювальну обмотку ВТП, після в блок виведення інформації (4). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Рисунок 3.1 - Узагальнена блок-схема пристрою 
На рисунку 3.3 показані розміри ВТП. Кількість витків збудливою обмотки 
одно 700, кількість витків вимірювальної обмотки одно 700. 
Збільшення кількості витків дозволить збільшити чутливість приладу, а 
зменшення кількості витків її істотно знизить. Діаметр перетворювача 13 мм 
оптимальний для вимірювання товщини електропровідних пластин і об'єктів 
складної форми. Збільшення діаметра ускладнить процес контролю товщини, а 
зменшення не дозволить реалізувати необхідну кількість витків. Діаметр проводів 
обмоток повинен бути не більше 0.05мм для забезпечення необхідної кількості 
витків. В отвір діаметром 9 мм поміщається ферит, що виконує роль 
феромагнітного сердечника. Перетворювач рекомендується залити компаундом 
     арк 
     СКРС-83ск.022.413.001ПЗ 25 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
або епоксидною смолою, для захисту перетворювача від механічних впливів. 
 
 
Рисунок 3.2 – Вихровий перетворювач 
 
 
 
 
 
 
1-клавіатура;  2-цифровий індикатор; 3-мікроконтролер Atmega 16; 
 4-вимірювач імпедансу AD5934; 5-вихрострумовий перетворювач. 
 
Рисунок 3.3 - Структурна схема пристрою 
На рисунку 3.3 приведена структурна схема, яка пояснює принцип дії 
вимірювача. 
Дані про параметри генерується сигналу передаються мікросхемі AD5934 
     арк 
     СКРС-83ск.022.413.001ПЗ 26 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
через інтерфейс TWI (I2C) від мікроконтролера Atmega16. 
За допомогою мікросхеми AD5934 генерується сигнал на збудливою 
обмотці ВТП. Сигнал з вимірювальної обмотки надходить назад в мікросхему. 
Через інтерфейс TWI (I2C) дані про реальну і уявну частини комплексного опору 
передаються на мікроконтролер Atmega16. Після обробки сигналу дані виводяться 
на цифровий індикатор 
 
 
3.2 Розробка електричної принципової схеми 
Блоки генерації і обробки сигналу. 
Як генератор сигналу була обрана мікросхема AD5934, яка також дозволяє 
виміряти комплексне опір вимірювальної котушки. 
Це цікаве інтегральне рішення, нещодавно з'явилося на ринку і дозволяє 
швидко і компактно вирішити питання створення вихретокового приладу в 
мініатюрному виконанні з універсальними можливостями. 
 
AD5934 - мікросхема для вимірювання імпедансу, яка комбінує внутрішній 
генератор сигналу синусоїдальної форми 250 kSPS і аналого цифровий 
перетворювач (АЦП) (рисунок 4.1). Генератор сигналу синусоїдальної форми, що 
працює від зовнішнього тактового імпульсу, збуджує сигнал заданої частоти. 
Сигнал відповіді від імпедансу перетворюється вбудованим АЦП, і за допомогою 
дискретного перетворення Фур'є обробляється внутрішнім цифровим сигнальним 
процесором (ЦСП). Алгоритм ЦСП дозволяє вимірювати амплітуду та фазу 
сигналу відповіді і видавати інформацію про реальну (Re) і уявної (Im) складової 
вимірюваного опору. 
Величина повного опору імпедансу = (Im2 + Re2) 0.5 [5]. (3.1) Фаза сигналу 
відповіді від імпедансу = tan-1 (Im / Re) [5]. (3.2) 
 
 
 
 
 
     арк 
     СКРС-83ск.022.413.001ПЗ 27 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Рисунок 3.4 - Структурна схема вимірювача імпедансу AD5934. 
 
 Основні характеристики мікросхеми ad5934: 
- розмах генерується сигналу - від 200мВ до 2В; 
- максимальна частота генерується сигналу - 100 кГц; 
- можливість програмування сигналу через послідовний інтерфейс I2C 
 
(TWI); 
- вимір імпедансу коливається від 1 кОм до 10 MОм; 
- здатність вимірювання малих опорів від 100 Ом до1 кОм з додатковою 
схемою підключення; 
- здатність вимірювання фази; 
- частота вибірки внутрішнього АЦП - 250 тасяч вибірок в секунду; 
- розрядність АЦП - 12 біт; 
- максимальна частота зовнішнього тактового генератора - 16.776 МГц. 
- системна точність - 0.5%; 
- напруга живлення - від 2.7 В до 5.5 В; 
- струм споживання в нормальному режимі (при харчуванні 5.5 В) - 20 мА; 
- струм споживання в режимі Power-Down (при харчуванні 5.5 В) - 8 мкА; 
- діапазон робочих температур - -40 ° C до + 125 ° C. 
Дана мікросхема дозволяє одночасно генерувати сигнал синусоїдальної 
форми необхідної частоти і отримувати інформацію про реальну і уявну частини 
     арк 
     СКРС-83ск.022.413.001ПЗ 28 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
комплексного опору перетворювача, що зменшує кількість елементів електричної 
схеми та підвищує надійність приладу. 
Мікросхема AD5934 має низьке енергоспоживання і широкий діапазон 
робочих температур. 
Блок виведення інформації. 
Як індикатор інформації про параметри перетворювача був обраний 
алфавітно-цифровий індуцирующий ЖК модуль JA-CB16202 на основі контролера 
HD44780. 
Алфавітно-цифрові РКІ-модулі являють собою недороге і зручне рішення, 
що дозволяє заощадити час і ресурси при розробці нових виробів, при цьому 
забезпечують відображення великого обсягу інформації при хорошій розрізнення і 
низькому енергоспоживанні. Можливість оснащення РКІ-модулів заднім 
підсвічуванням дозволяє експлуатувати їх в умовах зі зниженою або нульовою 
освітленістю, а виконання з розширеним діапазоном температур (- 20 ... + 70) в 
складних експлуатаційних умовах, в тому числі в переносний, польовий і навіть 
 
бортової апаратури. 
Контролер HD44780 потенційно може керувати 2-мя рядками по 40 
символів в кожній, при матриці символу 5х7 точок. 
Управління блоками генерації обробки сигналу і виведення інформації. 
Для управління мікросхемою AD5934 був обраний мікроконтролер AVR 
сімейства MEGA фірми ATMEL-AТmega16. Мікроконтролер дозволяє регулювати 
параметри генерується сигналу і отримувати дані про комплексне опір 
вимірювальної обмотки, що зберігаються у відповідних регістрах (Real data register 
і Imaginary data register) мікросхеми AD5934, через послідовний інтерфейс I2C 
(TWI). Це одна з основних причин вибору даного типу контролера. 
Мікроконтролер дозволяє генерувати тактовий імпульс внутрішнього АЦП 
мікросхеми AD5934 за допомогою широтньо-імпульсної модуляції. 
Завдяки великій кількості незалежних портів введення / виводу 
мікроконтролера можлива одночасна передача даних в блок виведення інформації. 
Також застосування мікроконтролера в системі дозволяє зробити її гнучкою і 
     арк 
     СКРС-83ск.022.413.001ПЗ 29 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
перебудовується, з безліччю сервісних функцій, при цьому залишивши її недорогий 
і простий в експлуатації. 
 Даний мікроконтролер відрізняється низькою ціною і великими 
обчислювальними здібностями. Велика кількість висновків мікросхеми дозволяє 
одночасно задавати параметри генерується сигналу, отримувати інформацію про 
параметри перетворювача і виводити її на індикатор, що істотно зменшує кількість 
елементів схеми приладу. 
Вибір даної мікросхеми дозволяє збільшити надійність приладу і зменшити 
його ціну. 
Необхідно забезпечити достатній струм в навантаження, якої є 
вихрострумовий перетворювач. Для цієї мети добре підходить операційний 
підсилювач AD8532 (D2), включений за схемою повторювача, що дозволяє 
збільшити вхідний струм перетворювача до 250мА. 
Операційний підсилювач AD8532 (D1) включений за схемою повторювача, 
що дозволяє зменшити навантаження на вимірювач імпедансу, завдяки великому 
 
вхідному опору елемента. 
Конденсатор С3 (0.1 мкФ) і резистор R6 (20 кОм) включені для відсічення 
постійної складової збудливого сигналу. 
Резистори R3 (10кОм) та R4 (10кОм) необхідні для організації передачі 
даних по інтерфейсу TWI. 
За допомогою резистора R11 (23.7 кОм) можлива зміна яскравості РК-дисплея. 
Опору R1 (1кОм) і R2 (5.1кОм) підключені до внутрішнього підсилювача 
мікросхеми AD5934. Коефіцієнт посилення сигналу: 
 
K = R2 / R1 = 5.1кОм / 1кОм = 5.1                         (3.1) 
 
Електролітний конденсатор С7 (1000 мкФ) фільтрує живить сигнал. 
Конденсатори С2, С4 і С5 (по 0.1мкФ) фільтрують живлення мікросхем. 
Рекомендується розташовувати конденсатори гранично близько до 
відповідних висновків мікросхем.  
     арк 
     СКРС-83ск.022.413.001ПЗ 30 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
4 Розрахунок основних елементів схеми об’єкту проектування 
 
 
4.1 Розрахунок площі друкованої плати 
Спроектуємо друковану плату для вузла блоку управління сервоприводами. 
Для вибору розмірів плати визначимо площу монтажної поверхні. 
1. Визначення площі монтажу деталей[20]: 
Sз = (Sел +Sел + ...+Sел ) K  (4.1) 
1 2 n
Sз = 3264.138 3 = 9792.414  мм2, 
де Sел +Sел + ...+Sел - сума площ кожного елементу; а К – коефіцієнт запасу 
1 2 n
по площі; N - кількість різних елементів; 
Виберемо габаритні розміри ДП і її конфігурацію. Згідно переліку 
стандартних лінійних розмірів за ГОСТ 10317-79 і з урахуванням площі монтажної 
поверхні ДП вибираємо прямокутну форму плати з наступними лінійними 
розмірами ДП: Ш=70мм, Д=165мм. Отже, SМП= 70165 = 11550 мм, що задовольняє 
 
розрахованим умовам монтажної площі ДП. 
В якості матеріалу ДП було обрано односторонній фольгований 
склотекстоліт СФ-1-35 із товщиною фольги 35 мкм. Товщину друкованої плати 
обираємо 1,5 мм. 
За рекомендаціями, приймаємо: 
класс точності ДП – третій; 
класс щільності ДП – другий (середній); 
 
4.2 Розрахунок розмірів елементів друкованого рисунку 
Крок координатної сітки візьмемо 2,5 мм. Навісні елементи мають виводи 
прямокутного або круглого перетину. Діаметр отвору під вивід вибирають з умови 
отримання зазору між виводом і внутрішньою поверхнею отвору, що забезпечує 
капілярне проникнення припою в процесі пайки. 
В процесі розрахунку контактних площадок визначимо номінальні значення 
діаметрів монтажних отворів і мінімальні діаметри контактних площадок для всіх 
     арк 
     СКРС-83ск.022.413.001ПЗ 31 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
типів радіоелементів. Здійснюючи розрахунок контактних площадок необхідно 
керуватися ГОСТ 23751-86, ОСТ 4.010.022 та рекомендаціями виробників ЕРЕ для 
ПМ. 
Для елементів в корпусах типу 0805 розрахунок проводиться за наступною 
методикою [24]: 
Вихідні дані (рисунок 4.1): 
L = 2 мм - довжина компонента; 
L1= 1 мм - довжина компонента без ширини металізації виводів; В = 1,25 
мм - ширина компонента; 
H = 1 мм - висота компонента; 
D = 0,15 мм - допуск відхилення розміру компонента по довжині; М = 0,5 
мм - ширина металізації виводу. 
 
Рисунок 4.1 – Для елементів в корпусах типу 0805 
Форма контактних площадок для корпусів типу 0805 наведена на               
рисунку 4.2 
 
 
 
 
 
 
Рисунок 4.2 – Форма контактних площадок для корпусів типу 0805 
Розміри контактних площадок визначаються: 
X = k + M + D;  (4.2) 
 
     арк 
     СКРС-83ск.022.413.001ПЗ 32 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
Y = B + 0.2H ;  (4.3) 
 
Z = 2k + L,  (4.4) 
де k - коефіцієнт, що враховує лінійні розміри ЧІП-компонента; 
k = 0,3 при L<3 мм, k = 0,35 при 3<L, k = 0,4 при L>5 мм. Отже 
X = 0.3+ 0.5+ 0.15 = 0.95 (мм) 
Y =1.25 + 0.2 1=1.45 (мм) 
Z = 2 0.3+ 2 = 2.6 (мм) 
Для транзисторів у корпусах типу SOT 23 розміри контактних площадок, 
рекомендовані виробником фірмою Philips, наведені на рисунку 4.2.3. 
 
 Рисунок 4.3 – Розміри контактних площадок 
Для планарних ІМС із кроком виводів 1,25 мм виробниками рекомендовано 
використовувати контактні площадки розміром 1,5×0,5 мм. (Рисунок 4.4) 
 
Рисунок 4.4 – Для планарних ІМС із кроком виводів 1,25 мм 
Для інших компонентів, що встановлюються на поверхню, контактні 
площадки конструюються з таким розрахунком, щоб ширина контактної площадки 
була на 0,125 мм більша за ширину виводу. 
При розрахунку контактних площадок необхідно, щоб провідники що 
підводяться до контактної площадки були за шириною не більше половини розміру 
контактної площадки. Якщо така ширина недостатня по потужності, до площадки 
з різних сторін можна підвести декілька провідників шириною не більш зазначеної 
     арк 
     СКРС-83ск.022.413.001ПЗ 33 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
(рисунок 4.5). 
 
Рисунок 4.5 – Контактна площадка 
Після остаточного розрахунку розмірів контактних площадок потрібно 
закруглити їхні кути, як показано на рисунку 4.6. 
 
 
 
 
Рисунок 4.6 – Скруглення площадок  
Це дозволяє заощаджувати паяльну пасту, поліпшує процес 
самоцентрування і зменшує електромагнітні випромінювання. Розміри контактних 
площадок для всіх типів ЕРЕ 
 
 
4.3 Розрахунок ширини друкованих провідників і відстані між ними 
Номінальне значення ширини провідника у вузькому місці плати[20]: 
tB = tminB + tH .B  (4.5) 
 
tB = 0.45+ 0.1= 0.55 мм, 
де tmin В - мінімально припустима ширина провідника у вузькому місці; 
tН В - нижнє відхилення ширини провідника. 
Номінальне значення відстані між сусідніми провідниками провідного 
рисунку дорівнює[20]: 
sB = sminB + tB.B  (4.6) 
 
sB = 0.45+ 0.15 = 0.6 мм, 
де Smin В - мінімальна відстань між провідниками у вузькому місці; 
     арк 
     СКРС-83ск.022.413.001ПЗ 34 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
tВ.В - верхнє відхилення ширини провідника. 
Визначаємо мінімальну ширину друкованого провідника по постійному 
струму за формулою: 
I
t = max  
min (4.7) 
Hф  JВ max
 
1.2
t  мм, 
min = 1.7
0.035 20
де Imax - максимальний струм, що протікає через провідник, А; 
JВmax - максимально допустима густина струму у друкованому провіднику 
2
(20А/мм ); 
Hф - товщина фольги провідника, мм; 
Визначаємо мінімальну ширину друкованого провідника, виходячи з 
допустимого падіння напруги на ньому за формулою: 
Imax    l
 bmin 2 =  (4.8) 
U ДОП  t
 
1.2 0,0175 0,075
bmin 2  0,0145 мм, 
0.6 1,8
 2
 - об'ємний питомий опір матеріалу провідника (0,0175 Ом·мм /м); 
l - довжина провідника, м; 
UДОП- припустиме падіння напруги, не повинне перевищувати 5% від 
напруги живлення. 
Після розрахунку елементів друкованого монтажу, проводиться трасування 
плати. 
Не існує максимально оптимальної відстані між компонентами на 
друкованій платі - чим більше, тим краще. Однак деякі проекти вимагають якомога 
більш щільного розміщення компонентів на друкованій платі, тому часто 
доводиться знаходити якийсь компроміс. Приклад мінімальних рекомендованих 
відстаней представлений на рисунку 4.7. 
     арк 
     СКРС-83ск.022.413.001ПЗ 35 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
  
Рисунок 4.7 –  Мінімальні рекомендовані відстані між компонентами  
Після розрахунків параметрів друкованого монтажу проводиться 
розміщення ЕРЕ на ДП і трасування друкованих провідників. 
При розміщенні ЕРЕ, що монтуються на поверхню, слід враховувати те, що 
геометричні центри встановлення елементів повинні розміщуватись у вузлах 
координатної сітки. Геометричний центр встановлення елементу знаходиться на 
перетині його осей симетрії. Відстань між корпусами та контактними площадками 
сусідніх елементів має бути не менше 1,25 мм. [11] 
Операції розміщення та трасування виконуються вручну, а також за 
допомогою САПР. Використання САПР зменшує час і трудомісткість розробки 
РЕЗ, виключає можливість появи помилок. Їх доцільно застосовувати при розробці 
складних конструкцій та топологій. Для розробки топології ДП проектованого 
пристрою можна застосувати ручний метод з використанням програми Laiout. Ця 
програма дозволяє вручну прокладати провідники будь-якої конфігурації на 
монтажній зоні ДП з нанесеною координатною сіткою. Всі розміри елементів 
     арк 
     СКРС-83ск.022.413.001ПЗ 36 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
друкованого монтажу можна змінювати. 
З'єднання на кресленні виконують відрізками прямих ліній, які співпадають 
з осями координат складають з ними кут, кратний 15°. [6] 
При трасуванні уточнюють взаємне положення ЕРЕ, домагаючись 
рівномірної щільності друкованих провідників. Не варто, якщо це можливо, 
створювати на платі вузькі місця - ділянки, на яких ширина друкованих провідників 
і зазори між ними мінімально припустимі, але також нераціонально залишати 
великі ділянки, не зайняті ні провідним малюнком, ні ЕРЕ. 
Варіант розведення виконаний за допомогою програми Laуout із 
застосуванням координатної сітки з кроком 1,25 мм. ДП також має чотири отвори 
діаметром 3,2 мм для закріплення її до корпусу. 
Крім того, не слід розміщувати компоненти занадто близько до краю 
друкованої плати - відстань між компонентом і краєм плати повинно бути не менше 
1,25 мм (50 mil). 
Для проектів, що використовують традиційні компоненти вивідного 
 
монтажу, рекомендується сітка 2,55 мм (100 mil), для більш щільного розміщення, 
при використанні поверхневого монтажу, сітку розміщення можна зменшити до 
1,25 мм (50 mil) або навіть до 0,63 мм (25 mil). Застосування більш дрібної сітки 
часто буває невиправдано. 
Результати розведення плати приведені на рисунку 4.8 
 
Рисунок 4.8 – Розведення передавача 
 
 
 
 
     арк 
     СКРС-83ск.022.413.001ПЗ 37 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
4.4 Розрахунок дільника напруги. 
За допомогою операційного підсилювача AD8532 (D4) і двох опорів (R7, R8) 
номіналом 20кОм реалізується схема дільника напруги (рисунок 4.9). Дана схема 
використовується для отримання двополярного сигналу при однополярному 
живленні. 
 
 
Рисунок 4.9 - Схема подільника напруги. 
 Вихідна напруга при   
Необхідна похибка вихідної напруги.  
Струм споживання навантаження: Iнагр=60пА.  
 
 
Отримана похибка менше необхідної, завдяки великому вхідному опору 
операційного підсилювача AD8532. Для меншого навантаження джерела живлення 
рекомендується брати опору від 10кОм 
 
     арк 
     СКРС-83ск.022.413.001ПЗ 38 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
4.5 Розрахунок фільтра вихідного сигналу перетворювача 
Для фільтрації перешкод вихідного сигналу перетворювача 
використовується фільтр низьких частот першого порядку. Конденсатор C1 (4НФ) 
підключається паралельно опору зворотного зв'язку внутрішнього операційного 
підсилювача (ОУ) мікросхеми AD5934 (рисунок 4.10). 
 
Рисунок 4.10 – Схема фільтра низьких частот першого порядку.  
  
 Ємність вибирають таким чином, що б її реактивний опір на робочій частоті 
дорівнювало опору зворотного зв'язку ОУ. 
Робоча частота дорівнює fраб = 7кГц. Опір зворотного зв'язку R2 = 5. 1кОм. 
Ємність конденсатора повинна бути рівною [18] 
 
 
Найближча ємність зі стандартного ряду 4ПФ. 
Верхня гранична частота смуги пропускання дорівнює [18] 
 
 
4.6 Розрахунок надійності  
Надійність – це властивість об’єкта зберігати у часі в установлених межах 
значення всіх параметрів, що характеризують здатність об’єкту виконувати певні 
     арк 
     СКРС-83ск.022.413.001ПЗ 39 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
функції в заданих режимах та умовах експлуатації. 
До поняття надійності відноситься дуже багато різноманітних властивостей 
об’єкта. Це, наприклад: безвідмовність, довговічність, ремонтоздатність, 
збереженість. 
Надійність схеми являється одним з найголовніших параметрів при розробці 
приладів промислової та побутової техніки. Надійність “закладається” в процесі 
розробки та виробництва. Вона залежить від якості елементів, що 
використовуються та їх захищеності конструктивними методами; структурної 
захищеності, що забезпечує їх функціонування при наявності відмов; вірного 
вибору коефіцієнтів відмов і т.п. 
Існує ряд методів оцінки надійності. Найпоширенішим серед них являється 
наближений метод розрахунку надійності [16]. Його суть полягає в представленні 
пристрою у вигляді структурних схем, складовими елементами яких є елементи 
надійності (модулі, деталі, пристрої і т.д.), які мають кількісні характеристики 
надійності (інтенсивність відмов, можливість безвідмовної роботи і т.д.), також 
 
враховуються елементи монтажу, пайка, мікромодулі і т.д. 
Послідовною називається схема, у якій відмова будь-якого елемента 
надійності призводить до відмови всього блоку вона зображена на рисунку 6.1. 
Розрахунок такої схеми зводиться до урахування сумісності подій, що полягають в 
безвідмовності всіх елементів надійності, що входять в досліджуваний об’єкт: 
n
P(t) =Pj (t) ,                                              (4.9) 
j=1
де P(t) – імовірність безвідмовної роботи досліджуваного об’єкта; 
Pj(t) – імовірність безвідмовної роботи його j-того елемента; 
n – кількість елементів надійності, що входять в досліджуваний об’єкт. 
 
Рисунок 4.11 – Схема послідовного з’єднання елементів надійності 
     арк 
     СКРС-83ск.022.413.001ПЗ 40 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
Інший вид структурних схем надійності відображають об’єкти, в які введена 
надлишковість елементів в цілях підвищення надійності об’єктів в цілому. Така 
схема представляється у вигляді паралельного або змішаного з’єднання елементів 
надійності. Метод підвищення надійності об’єкта введенням надлишковості 
називається резервуванням. Розрізняють загальне та роздільне резервування 
об’єкта. Схема загального зображена на рисунку 4.12. 
P1i(t) P1j(t) 
 
 
Рисунок 4.12 – Схема загального резервування 
Відмова об’єкта з загальним резервуванням відбувається при відмові всіх 
його навантажених (приєднаних) гілок[15]: 
m
Q(t) =QBi (t) ,                                             (4.10) 
j=1
де Q(t) – імовірність відмови об’єкта; 
QBi(t) – імовірність відмови його і-ї гілки; 
m – кількість паралельно ввімкнутих гілок об’єкта. 
Імовірність безвідмовної роботи і-ї гілки об’єкта визначається за формулою: 
n
PBi (t) =Pij (t)  ,                                                    (4.11) 
j=1
де Pij – імовірність безвідмовної роботи j-го елемента і-ї гілки об’єкта; 
n – кількість елементів надійності і-ї гілки. 
З урахуванням того, що імовірність безвідмовної роботи та імовірність 
     арк 
     СКРС-83ск.022.413.001ПЗ 41 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
відмови об’єкта є подіями протибічними, маємо[15]: 
n
QBj =1−Pij (t) .                                                 (4.12) 
j=1
Підставивши це значення в 4.10, отримаємо: 
m  n 
Q(t) =1−Pij (t)  .                                           (4.13) 
i=1  j=1 
Переходячи від імовірності відмови до імовірності безвідмовної роботи 
об’єкта, запишемо формулою для визначення імовірності безвідмовної роботи 
об’єкта з загальним резервуванням: 
m  n 
P(t) =1−1−Pij (t)  .                                          (4.14) 
i=1  j=1 
Взагалі всі гілки об’єкта складаються з однакових елементів надійності, 
тому: 
n m
P(t) =1− 1− (Pij (t))   .                                           (4.15) 
Схема роздільного резервування об’єкта зображено на рисунку 4.13. Для 
 
розрахунку його надійності знайдемо імовірність відмови одного, j-го ряду 
елементу: 
m
Qi (t) =Qij (t) .                                                (4.16) 
i=1
З цього слідує, імовірність безвідмовної роботи j-го ряду елементів 
надійності об’єкта складатиме[15]: 
m
Pi (t) =1−(1− Pij (t)).                                        (4.17) 
i=1
Оскільки в об’єкті є n таких рядів елементів, оскільки імовірність 
безвідмовної роботи об’єкта визначається добутком: 
n  m
P(t) =1−( 
1− P )
ij (t)   .                                       (4.18) 
j=1  i=1 
При однакових елементах надійності об’єкта отримаємо: 
 ( m n
P(t) = 1− 1− Pij (t))  ;                                            (4.19) 
     арк 
     СКРС-83ск.022.413.001ПЗ 42 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
 
Рисунок 4.13 – Схема роздільного резервування 
Роздільне резервування об’єкта дає більший виграш в порівнянні з 
загальним резервуванням, однак внаслідок супроводжувального змінення 
параметрів об’єкта при відмові його елементів воно застосовується рідко. Якщо 
замість резервуючих електрорадіоелементів використовувати більш крупні 
 
елементи надійності, наприклад блоки, то вартість об’єкта значно збільшиться і він 
стане економічно невигідним. 
Часто реальний об’єкт має таке з’єднання елементів надійності, яке можна 
представити схемою їх змішаного з’єднання. 
Так, стосовно до схеми, зображеної на рисунку 4.14, послідовність 
розрахунку її надійності наступна: 
Імовірність безвідмовної роботи паралельного з’єднання елементів 
надійності[15]: 
 
P2,3 (t) =1− (1− P2 (t))(1− P3 (t)) .                                  (4.20) 
 
Імовірність безвідмовної роботи об’єкта: 
 
P(t) = P1(t)1− (1− P2 (t))(1− P3 (t))P4 (t) .                            (4.21) 
     арк 
     СКРС-83ск.022.413.001ПЗ 43 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
  
Рисунок 4.14 – Схема змішаного з’єднання елементів надійності 
В даному випадку розрахунку надійності приладу доцільніше підрахувати 
кількість елементів одного типу та помножити на відсоток їх відмови, а потім 
просумувати їх та знайти загальний відсоток відмови приладу. 
Сумарна інтенсивність відмов[10]:  
Λ = ∑ λ = 11.32·10-6 1/ч.  
Сумарне напрацювання на відмову [10]: 
T = 1 / Λ = 88400ч. 
 
У таблиці 4.1 наведені ймовірності безвідмовної роботи для деяких 
проміжків часу. 
Таблиця 4.1 Імовірність безвідмовної роботи для деяких проміжків часу. 
 
     арк 
     СКРС-83ск.022.413.001ПЗ 44 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
 
Рисунок 4.15 - Імовірність безвідмовної роботи для деяких проміжків часу   
 
     арк 
     СКРС-83ск.022.413.001ПЗ 45 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
5 Технологічний розділ 
 
5.1 Технологія виготовлення друкованої плати. 
В даному дипломному проекті розглянута технологія виготовлення 
друкованої плати електронного блоку електрокардіографа. 
Друкована плата – найпоширеніший метод створення електричних 
ланцюгів в радіоелектронних приладах. Плата являє собою плоску діелектричну 
основу, на якій з однієї або з обох сторін містяться провідники відповідно до 
потрібної електричної схеми. Провідники виготовляють у вигляді смужок металу – 
фольгованого та можливо напиленого покриття. Вони  забезпечують з’єднання 
елементів електричного ланцюга[19]. 
На платі просвердлені монтажні отвори, в які закріплюються виводи 
електрорадіоелементів при монтажі. Металізовані отвори, що служать для 
з'єднання провідників, розташованих на обох сторонах плати, називають 
перехідними. 
 
Основні типи друкованих плат : 
Одностороння друкована плата - це плата, в якій провідниковий малюнок 
розміщений на одній стороні. 
Рельєфна друкована плата - виконується з малюнком на одній стороні і 
монтажем електрорадіоелементів на іншій стороні. 
Двостороння друкована плата - виконується з провідниковим малюнком 
на обох сторонах. Основа діелектрик, рідко метал. 
Багатошарова друкована плата - електричний зв'язок між шарами 
забезпечується об'ємними деталями (штифти) і хіміко-гальванічною металізацією. 
Плати застосовуються в обчислювальній техніці. 
Всі види плат виготовляються з допомогою друкованого монтажу: 
Друкований монтаж - монтаж на друкованій платі, що має систему 
друкованих провідників, які забезпечують електричне з'єднання елементів схеми 
або екранування. 
     арк 
     СКРС-83ск.022.413.001ПЗ 46 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
Суть друкованого монтажу полягає у тому, що всі контактні з'єднання, 
призначені для паяння виведені в одну площину і роль монтажних дротів виконує 
провідниковий металевий малюнок, закріплений на ізоляційній платі відповідно до 
принципової схеми.  
До друкованих плат  (за стандартом ГОСТ 23752-79) ставлять ряд вимог по 
точності розташування провідникового малюнка, по величині опору ізоляції 
використовуваного діелектрика, механічної міцності та ін. Однією з основних 
вимог є забезпечення здатності до пайки, що досягається відповідним вибором 
гальванічного покриття і технологією металізації, тому у виробництві плат 
особлива увага приділяється хіміко-гальванічним процесам[19] 
Основним напрямом при розробці і створенні друкованої плати є широке 
застосування автоматизованих методів проектування з використанням ЕОМ, що 
значно полегшує процес розробки і скорочує тривалість всього технологічного 
циклу. 
Друковані плати служать для монтажу на них радіоелементів за допомогою 
 
напівавтоматичних і автоматичних установок з наступною одночасною пайкою 
всіх РЕ зануренням у розплавлений припій чи на хвилі рідкого припою ПОЄ-б0. 
Перед розробкою технології складання і монтажу необхідно вивчити 
принцип дії, призначення окремих деталей, вузлів та ланцюгів передбаченого до 
запуску в серійне виробництво радіотехнічного устаткування. Це дозволить 
правильно вирішити питання, які виникають при проектуванні технології, 
наприклад, розташування монтажних проводів, об’єднання проводів в джгути, 
правильне використання корпусних пелюстків і т.ін. 
При вивченні зразка приладу необхідно проаналізувати особливості 
конструкції, розташування і кріплення вузлів у деталей, особливості монтажу з 
точки зору придатності до виробництва, при цьому слід виявити можливість 
спрощення складення та монтажу і поліпшення технологічності конструкції. 
Застосування друкованого монтажу в радіоапаратурі підвищує її надійність 
і забезпечує повторюваність параметрів від зразка до зразка, дозволяє полегшити 
     арк 
     СКРС-83ск.022.413.001ПЗ 47 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
настроювання апаратури і виключити можливість помилок при її монтажі, сприяє 
механізації і автоматизації виробничих процесів. 
Для повнішої реалізації переваг друкованого монтажу рекомендується при 
розробці плат всіх типів, у тому числі і багатошарових, передбачати в конструкції 
виробу малогабаритні друковані плати. Також бажано зменшувати із збільшенням 
габаритів плати густину друкарського монтажу. 
Переваги монтажу[19]:  
- збільшення густини монтажу і можливість мікромініатюризації виробів; 
- уніфікація і стандартизація конструктивних і технологічних рішень; 
- стабільність і повторюваність електричних характеристик (провідність, - 
паразитичні ємності, індуктивність); 
- збільшення надійності і підвищення якості; 
- поліпшення механічних характеристик і характеристик міцності; 
- можливість застосування сучасних методів автоматизації і механізації 
монтажних, складальних, контрольних і регулювальних робіт; 
 
- зниження трудомісткості, собівартості і матеріаломісткості; 
- підвищена стійкість до кліматичних і механічних впливів; 
- можливість комплексної автоматизації монтажно-складальних робіт. 
Недоліки[19]: 
- обмеження по ремонту; 
- ускладнення можливості зміни конструкції. 
 
Виготовлення друкованих плат (ГОСТ 20406-75) здійснюється багатьма 
способами (в залежності від місця використання виробу, умов експлуатації, 
економічної вигідності та ін.). Основними і найбільш розповсюдженими серед них 
є фотохімічний, хімічний, електрохімічний і комбінований способи. 
 
5.2 Аналіз на технологічність 
Технологічність конструкції виробу - це сукупність властивостей 
конструкції які визначають її пристосованість для досягнення оптимальних витрат 
     арк 
     СКРС-83ск.022.413.001ПЗ 48 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
на виробництві, в експлуатації та ремонті для заданих якості, об'єму випуску і умов 
виконання робіт. 
Існує велика кількість різних технологічних процесів одержання підстав 
друкованого монтажу.   
Основні технологічні принципи виготовлення друкованих плат[19]: 
- субтрактивний; 
- адитивний; 
- полу адитивний, що сполучить переваги субтрактивного й адитивного 
методів; 
- комбінований. 
У всіх випадках для формування малюнка на поверхні плати необхідно 
нанести шар полімеру, який визначить розташування на ній провідників. 
Нанесення цього шару може проводитися: офсетним способом, фотодруком, 
світографією. 
Субтрактивний метод найбільш освоєний і розповсюджений для простих і 
 
дуже складних конструкцій друкованих плат. З нього історично починалася 
індустрія друкованих плат. Як вихідний матеріал використаються ізоляційні 
матеріали. Після переносу малюнка друкованих провідників у вигляді стійкою до 
розчинів травлення плівки на фольговану основу, незахищені нею місця хімічно 
стравлюються. Захисну плівку наносять методами поліграфії: фотолітографією, 
трафаретної печатки й ін. При використанні фотолітографії, захисна плівка 
формується з фоторезисту матеріалу. При трафаретній печатці використають 
спеціальну, хімічно стійку фарбу, називану трафаретної. 
 
5.3 Розробка технологічного процесу 
Метод виготовлення друкованої плати робить істотний вплив на знімно-
конструктивні і експлуатаційно-економічні характеристики плати. Вибір методу 
виготовлення проводять вже на ескізній компоновці приладів, в результаті якої 
визначаються габарити плати і плотність друкарського монтажу. Одним з основних 
методів виготовлення друкарської плати в даний час  є фотохімічний метод. 
     арк 
     СКРС-83ск.022.413.001ПЗ 49 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
Фотохімічний метод (фотохімічний друк) полягає в нанесенні спеціальних 
світлочутливих матеріалів – фоторезистів (Рис. №1) на поверхню фольгованих 
заготовок, ці матеріали при дії світлової енергії і подальшої хімічної  і фізичної 
обробки, а також утворюють на поверхні шар з тією або іншою захисною здатністю. 
Для отримання малюнка світлочутливий шар експонують через фотошаблон 
безпосередньо на заготовку.  
Фотохімічний друк дає вищу точність малюнка і роздільну здатність 
грануванню з іншими методами. Застосування цього методу стає все ширше  не 
дивлячись на його відносно високу трудомісткість. Останнім часом трудомісткість 
вдалося понизити створенням автоматичних ліній, що виконують весь процес в 
комплексі. 
Перспективи фотохімічного  друку пов'язані  перш за все з подальшим 
збільшенням роздільної здатності світлочутливих матеріалів-фоторезистів  і  
застосуванням  електронного і лазерного променя для експонування (в цьому 
випадку не потрібні фотошаблони). 
 
 
Технологічний процес. 
а) Свердлимо отвори в двухсторонній діелектричній заготовці та зачищаємо 
місця отворів. 
б) Видаляємо солі на поверхні для створення провідного шару, зменшивши 
опір поверхневої фольги.  
в) Металізуємо поверхневий шар діелектричної заготовки (нанесення 
хімічним способом метал – Cu, приблизно H = 35 мкм. 
 г) Після підготовки металічного покриття заготовки наносимо 
фоторезистивне покриття приблизно F = 50 мкм.  
д) Травлення рисунку схеми соляною кислотою HCl*.  
* Після створення захисного малюнка на фольгованій заготовці необхідно 
видалити з незахищених ділянок металізований шар( 4 * F ) – затравити поверхню. 
3
Процес травлення, як правило, веде до погіршення роздільної здатності і обмежує 
     арк 
     СКРС-83ск.022.413.001ПЗ 50 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
мінімальну ширину друкарських провідників - 2 * H . Операціями травлення і 
3
видалення захисного шару звичайно закінчується виготовлення односторонньої 
друкарської плати (Рис №2). У двосторонньої друкарської плати провідники 
розташовані на різних сторонах плати і вони повинні бути сполучені між собою. 
Необхідно виконати додаткові операції по забезпеченню таких з'єднань.  
З'єднання провідників здійснюється через отвори в платі або по торцю 
плати. Для сполучення   елементів можна використовувати дротяні перемички, що 
припаюються до друкарських провідників; штирі, що щільно вставляються в 
отвори  і припаюються до контактних майданчиків; розвальцьовані порожнисті 
заклепки; струмопровідні фарби і термопасти, що заповнюють отвір.  
Для з'єднань провідників застосовують також металізацію стінок отвору і 
країв друкарських провідників. Цей спосіб набув в даний час найширше 
поширення. Для виготовлення металізованих отворів відомі варіанти 
технологічного процесу із застосуванням металізації у вакуумі, металізації з 
 розкладанням неорганічних солей і металоорганічних звязків, але краще всього 
освоєний процес хімічної металізації з наступним гальванічним осадженням 
додаткового покриття (електрохімічний процес). 
 
5.4 Вибір матеріалу 
Діелектрики - матеріали для виготовлення друкованої плати, що 
складаються з наповнювача і зв'язуючої речовини, в ролі якої найчастіше 
виступають термореактивні і термопластичні смоли, а також кераміка і металеві 
матеріали[22].  
Вибір матеріалу визначається електроізоляційними властивостями, дією 
агресивних середовищ, механічною міцністю і стабільністю параметрів. 
Діелектрики фольговані випускають з покриттям міді, іноді алюмінію або 
нікелю, причому для поліпшення міцності зчеплення міді з основою воно з одного 
боку оксидоване або покрито шаром хрому завтовшки 1,3 мкм. Фольга має 
стандартизовану товщину: 5, 18, 37, 70, 105 мкм і характеризується чистотою міді 
99,5%, пластичністю, висотою мікронерівностей 0,4…0,5 мкм. Основа шаруватих 
     арк 
     СКРС-83ск.022.413.001ПЗ 51 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
пластиків - електроізоляційний папір, бавовняна тканина, склотканина. 
Фольгованні діелектрики випускаються у вигляді листів 400..1100 мм і завтовшки   
0,06…3 мм. 
Матеріали наведені в таблиці 5.1 : 
Таблиця 5.1 – перелік матеріалів для виконання друкованих плат 
 Товщина Товщина 
Назва матеріалу ГОСТ ,ТУ 
матеріалу, фольги, мкм 
Гетинакс ГФ-1-50 м1,м0  - 3,0 50 
фольгований ГФ-2-50 ГОСТ 10316-70 1,5 – 3,0 50 
 ГФ-1-35 1,5 – 3.0 35 
СГФФ--21--3355  10,,58  ––  33,,00  3355  
СФ-2-35 0,8 – 3,0 35 
Склотекстоліт 
СФ-1-50 ГОСТ 10316-70 0,5 - 3,0 50 
фольгований 
СФ-2-50 0,5 - 3,0 50 
СФ-1Н-50 0,8 – 3,0 50 
 
Фольгований ФДТ-С1Ф - ТУ ИЖ47-64 0,8 – 03,,50  5500  
діелектрик тонкий Ф2НД-Т5-02  
Фольгований 
ФДМЭ-1 ТУ ИЖ54-67 0,1 35 
діелектрик для 
мФіоклрьогеолвеакнтирйо нної 
адпіеалреакттурриик  для ФДМ-1 0,20 
ТУ ИЖ51-66 35 
багатошарового ФДМ-2 0,25 
друкованого монтажу 
 
 
 
 
 
 
 
 
     арк 
     СКРС-83ск.022.413.001ПЗ 52 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
 
Продовження таблиці 5.1 
Фольгований 
діелектрик для 0,10 
багатошарового ФДМТ-1 ТУ ИЖ67-70 0,20 35 
друкованого монтажу, 0,25 
з затравкою 
Склотканина СП-1 ТУ 16503085- 0,025 
— 
прокладочна СП-2 71 0,060 
Склоткань 
ТУ 16503085- 0,060 
прокладочна, СПТ-3 — 
71 0,025 
з затравкою 
 
З таблиці 5.1 вибираємо матеріал Склотекстоліт фольгований СФ-2-35 
 (ГОСТ 10316-70) (Позначення: Ф – фольгований; цифра)  
Склотекстоліт - використовується для складних кліматичних умов -
60...+150 0С, низьке вологопоглинання, слабко коробиться, високе значення 
поверхневого і об'ємного опору.  
Параметри склотекстоліта: 
1. Товщина фольги: 0,08..0.3 мм.  
2. Товщина основи: 1,5..1,6 мм.  
3. Стабільність розмірів: не менше 0,009 на м2.  
4. Температура оскляння: 140 0С.  
Марки склотекстоліта: 
СТІК - з адгезіонним шаром, 
СТАМ - з каталізатором, 
СФО - вогнестійкий, 
ДФС - самозатухаючий, 
ФДМ1А - тонкий, 
ФТС-1 - що затравлюється, 
     арк 
     СКРС-83ск.022.413.001ПЗ 53 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
СТПА1 - з тонкою фольгою, 
СТНФ - вогнестійкий,  
СТОФаміт - спеціального призначення. 
Склотекстоліт - особливо використовується в приладах військового 
призначення. Він зарекомендував себе добре як в умовах високої вологості так і в 
умовах  при дуже високих та низьких температурах.  
 
5.5 Розрахунок розмірів заготовки 
Плату, що розробляється, рекомендується виконувати правильної, 
прямокутної форми. Конфігурацію плати, на відміну від прямокутної, слід 
використовувати тільки при необхідності для зручності та компактності 
розміщення в приладі. 
Розміри плат, що розробляються, не повинні перевищувати: 
- для одно- і двосторонніх плат 240×360 мм (великогабаритні); 
- для багатошарових плат 200×240 мм (середньогабаритні). 
 
Рекомендовані співвідношення сторін 1:1; 1:2; 2:3; 2:5. 
Плати всіх розмірів рекомендується виконувати з плотністю монтажу, 
відповідної класу А. Плотність монтажу, відповідну класу Б, слід використовувати 
на малогабаритних платах (до 130×180 мм). Допускається в технічно 
обгрунтованих випадках використовувати густину монтажу класу Б на 
середньогабаритних платах (до 200×240 мм). Великогабаритні плати (до 240×360 
мм) слід виконувати тільки по класу А. 
Рекомендуються плати завтовшки 0,8; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0 мм.  
Може використовуватися проміжна товщина. 
 Рекомендовані граничні відхилення товщини плат: 
±0,15 мм - при товщині до 1 мм включно; 
±0,20 мм - при товщині плати від 1 мм до 2 мм включно; 
±0,30 мм - при товщині плати від 2 мм до 3 мм включно; 
Товщину плат слід вибирати з урахуванням методу виготовлення, виходячи 
з механічних вимог, що ставляться до конструкції друкованого вузла.  
     арк 
     СКРС-83ск.022.413.001ПЗ 54 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
Товщина плат забезпечується: 
• для одно- і двосторонніх плат підбором матеріалу по відповідних 
технічним умовам і стандартам; 
• для багатошарових друкованих плат підбором товщини матеріалів 
друкованих шарів і товщини склеюючих прокладок. Сумарна товщина склеюючих 
прокладок рекомендується не менше двох товщин провідників, розташованих на 
внутрішніх шарах. 
Заготовку отримують вирубкою чи відрізанням на роликових чи 
гільйотинних ножицях. Стандарт нормує ширину технологічного поля для ОПП і 
ДПП - до 15 мм, для БПП - 35 мм.  
Розміри заготовки ( АЗ ) потрібно визначити по формулі[20]: 
АЗ = АП + 2 Н     (5.1) 
де АП  - довжина чи ширина ПП що обробляється відповідно робочого    
креслення, мм; 
 Н - ширина технологічного поля, мм. 
Довжина ПП що обробляється відповідно робочого креслення АП = 90 мм, а 
ширина технологічного поля  Н=150 мм.   
Aз = 150 + 2 350 = 850 мм.  
 
5.6 Розрахунок часу на виготовлення однієї плати 
Норми[21]  
Т ШТ = ТОП  (1+ k /100) ,                                                (5.2) 
де ТОП  - оперативний час;  
k – коефіцієнт часу на організацію технологічного обслуговування робочого 
місця, в %. 
Розрахунок ТОП  для одночасної обробки 13 плат приведений в таблиці 5.2 
 
 
 
     арк 
     СКРС-83ск.022.413.001ПЗ 55 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
 
Таблиця 5.2 - Розрахунок ТОП  
№ 
Операція Час Т , хв 
операції 
Підготовка (нарізання плат, свердління базових 
1 7,02 
отворів) 
2 Обробка поверхні соляною кислотою 0,31 
3 Промивка, сушіння 0,56 
4 Зачищення поверхні 0,56 
5 Перевірка якості зачистки 0,21 
6 Знежирення поверхні заготовки 0,33 
7 Хімічне міднення 0,58 
8 Промивка 0,45 
9 Сушіння 0,25 
 10 Нанесення фоторезестивного шару 0,37 
11 Експонування зображення 1,29 
13 Проявлення 2,39 
13 Травлення міді 2,25 
14 Промивка, сушіння 0,56 
15 Видалення фоторезистивнго шару 1,17 
16 Перевірка якості і точності малюнка 0,27 
17 Повторна зачистка поверхні 0,38 
18 Промивка 0,13 
19 Сушіння 0,25 
20 Обробка контура плати 0,38 
21 Маркування і перевірка якості 0,5 
22 Нанесення захисного покриття 0,57 
Всього  21,77 
 
Топ=21,77 хв 
     арк 
     СКРС-83ск.022.413.001ПЗ 56 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
Вибір і розрахунок k приведено в таблиці 5.3. 
Таблиця 5.3 - Розрахунок робочого часу - k 
Найменування елементів витрат робочого часу - k в % від ТОП  
Розкладання регулювання промивки інструментів на початку і в 0,9 
кінці зміни 
Підготовка матеріалу протягом зміни 0,95 
Прибирання робочого місця протягом зміни а також по її 1,5 
закінченні 
Відпочинок і особисті потреби 5,8 
Всього 9,15 
З урахуванням фізичної зарядки (одна перерва на 10 хв.) 3,6 
Всього 13,75 
 
Т ШТ = ТОП  (1+ k /100) = 8,957  (1+12,75 /100) = 10,099хв. 
Т ШТ = 10,099хв  
 
 
5.7 Вибір обладнання та інструментів 
Рекомендації щодо вибору обладнання[21]: 
1. Вибір обладнання обумовлюється типом виробництва і заданою 
програмою випуску виробів, тому необхідно враховувати продуктивність 
обладнання у відповідності до програмного завдання 
2. Вибрати обладнання означає вказати тип верстата, його модель, 
а в окремих випадках, і завод, який його випускає. Вибір ведеться таким чином, 
щоб верстат відповідав деталі, яку обробляють по розмірах. 
3. Верстат повинен забезпечувати задану точність обробки. 
4. Продуктивність верстата повинна відповідати річній програмі 
випуску деталі. 
5. Потужність верстата повинна відповідати найбільшій 
потужності, яка споживається.   
     арк 
     СКРС-83ск.022.413.001ПЗ 57 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
Для свердління склотекстоліту СФ-2-35 обираємо свердло, матеріалом 
різальної частини якого є твердий сплав, з діаметром 3мм. 
Також для виготовлення плати використовуємо наступне обладнання: 
- Установка підготовки поверхні ДП Billeo 
- Автооператорна лінія для хімічного міднення Module-R 
- Ванна у.о. 
- Установка експонування Du Pont  
- Конвеєрна установка струйного типу для проявки фоторезиста Processor-C 
- Дистилятор для регістрації розчинів С-100 
- Конвеєрна установка фоторезисту Stripping 
- Ванна для освітлення сплаву олова Pb 
  
 
     арк 
     СКРС-83ск.022.413.001ПЗ 58 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
6 Спеціальний розділ 
 
 
6.1  Економічне обґрунтування розробки 
В даний час у всіх галузях промисловості широко використовуються різні 
види покриттів, такі як захисні, декоративні, декоративно-захисні металеві та 
неметалеві, лакофарбові. Одним із основних показників якості покриття, що 
впливає на роботу об'єктів, є його товщина, від вибору якої залежить ефективність 
захисної функції покриття. По-перше, потрібно забезпечити необхідну товщину 
покриття, при якій її захисні, функціональні властивості будуть найбільш 
ефективні в роботі, а по-друге, важливо зменшити витрати нанесення покриття і 
зберегти при цьому основні функції покриття, такі як захист поверхні від 
руйнування (корозії , гниття), надання декоративного вигляду (задоволення 
естетичних вимог). 
Товщина покриття - це відстань між поверхнею покриття і поверхнею, що 
 фарбується [1]. 
Товщина покриття у звичайному житті для людей не така важлива, а ось у 
промисловості є невід'ємною частиною якості продукції, тому є потреба у вимірі 
цього параметра. 
Для контролю товщини покриттів використовують товщиноміри, які 
ґрунтуються на різних принципах дії. Велике різноманіття можливих поєднань 
матеріалів основи та покриття, і затребуваність у промисловості призвело до 
створення значної кількості різних товщиномірів покриттів, більша частина яких 
з'явилася ще у сімдесятих роках минулого століття. Різновид товщиномірів 
щорічно збільшується більш ніж на 3000 екземплярів. 
Одним з методів товщини покриттів є вихрострумовий метод з 
використанням накладних перетворювачів. Основна перевага цього методу в 
порівнянні з іншими методами неруйнівного контролю полягає в тому, що при 
невеликих габаритах приладу, він забезпечує можливість проведення 
стовідсоткового безперервного контролю виробів, що випускаються. При цьому 
     арк 
     СКРС-83ск.022.413.001ПЗ 59 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
мініатюрні накладні вихрострумові перетворювачі забезпечують високу 
локальність контролю. 
Серед загального числа товщиномірів покриттів частка магнітних 
товщиномірів покриттів становить близько 60%, тому розробка та вдосконалення 
нормативної бази для цієї великої групи товщиномірів є актуальним завданням. 
Визначення вартості пристрою  
Метою даного розділу є обґрунтування економічної доцільності і 
ефективності  пристрою контролю товщини лакофарбового покриття в 
автофарбувальній майстерні. При цьому, за рахунок використання сучасного 
мережевого обладнання і нових технічних рішень, збільшується продуктивність, 
пропускна спроможність і надійність сортувального обладнання, зменшуються: 
витрати часу і засобів на обслуговування.  
Далі будуть приведені розрахунки, що дозволяють кількісно визначити 
економічні показники проектування та виготовлення  пристрою. 
Розрахунок прямих витрат на розробку та виготовлення пристрою контролю 
 
товщини лакофарбового покриття. 
Таблиця 6.1- Розрахунок вартості основних матеріалів 
Одиниця Кіль- Сума 
№ п/п Назва обладнання, матеріалів 
виміру кість витрат грн. 
1. Перелік обладнання: 
1.1 Радіоелементи  та матеріали  шт - 529 
Всього: 529 
Загальна вартість матеріалів 529грн. 
 
Розрахунок допоміжних витрат 
Для розрахунку допоміжних витрат використовуються дані таблиці 6.2. 
 
 
 
 
     арк 
     СКРС-83ск.022.413.001ПЗ 60 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
Таблиця 6.2 - Нормування допоміжних витрат  
№ Назва Одиниця Сума витрат, грн. 
Кількість 
П/П матеріалів виміру За одиницю Загальна 
1 Припій кг 0,07 25 1,75 
2 Флюс , Ф3 л 0,192 40 7,84 
3 Спирт л 0,05 5 0,25 
4 Хлорне залізо Упаковка 1 27 27 
5 Лак л 0,05 50 0,25 
    Всього : 37,09 
 
Розраховується вартість електроенергії що споживається в процесі обробки 
плати[25]. 
Визначаються витрати електричної енергії на освітлення по формулі (6.1) . 
W місце.осв. = Р освітлення × Т витр.    (6.1) 
 W місце.осв. = 0,24 × 13,17 = 3,16 кВт×год. 
Р освітлення = 0,24 кВт 
Т витр. – час витрачений з приладом. 
Визначаються витрати електричної енергії на електричний дриль по 
формулі (6.2) . 
Wел.дриль = Р освітлення × Т витр.   (6.2) 
Wел.дриль = 0,9 × 1.239= 1,1151 кВт×год 
Р ел.дрелі = 0,9 кВт 
Т витр. – час витрачений з приладом. 
Визначаються витрати  електричної енергії на паяльник по формулі (6.3) 
Wел.паяльн. = Р освітлення × Т витр.      (6.3) 
 Wел.паяльн. = 0,04 × 3,008 = 0,12 кВт × год 
 Р паяльника  = 0,04 кВт 
Т витр. – час витрачений з приладом. 
Загальні витрати електричної енергії визначаються по формулі (6.4)  
 Wзаг.= Wміс.осв.+Wел.дрел.+Wел.паяльн.                  (6.4) 
     арк 
     СКРС-83ск.022.413.001ПЗ 61 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
Wзаг.= 3,16+1,1151+0,12=4,431 кВт 
Визначається вартість використаної електричної енергії по формулі (6.5) 
Вел.ен= Wзаг × Тел. енергії.                              (6.5) 
де Тел.енергії - тариф за ел. енергію 0,9 грн./кВт × год. 
Вел.ен =4,431 × 0,9 =3,98грн. 
 
Для визначення собівартості виготовлення  пристрою контролю товщини 
лакофарбового покриття в автофарбувальній майстерні необхідно виконати 
розрахунок прямих та інших витрат, пов’язаних з виробництвом. 
Розрахунок прямих витрат виконуватимемо за даними таблиці 6.3.  
 
Таблиця 6.3 - Розрахунок прямих витрат 
№ п/п Назва статей витрат Сума витрат, грн. Примітка 
 Сировина, матеріали 529 Таблиця 6.1 
  Допоміжні матеріали 37,09 Таблиця 6.4 
 Електроенергія 3,98 Вел.ен. 
                                   Всього: 570,07 
 
Отже, прямі витрати на виготовлення товщиноміра фарбового покриття 
металу складають 570,07 грн. 
     арк 
     СКРС-83ск.022.413.001ПЗ 62 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
6.2 Охорона праці 
Аналіз небезпек та шкідливостей, що виникають при роботі в 
радіотехнічній лабораторії 
В даному розділі проводиться аналіз умов праці інженера-розробника в 
радіотехнічній лабораторії. Приміщення лабораторії знаходиться у виробничій 
будівлі на першому поверсі триповерхового будинку. Розміри приміщення 6х5х3 
м, площа, відповідно, становить 30 м2, об’єм 90 м3. В приміщенні розташовано 
чотири робочих місця. Розміри приміщення відповідають вимогам ДБН В.2.2.28-
2010. 
З усіма працівниками перед допуском до роботи проводять вступний та 
первинний інструктажі згідно типового положення про навчання з питань охорони 
праці (ДНАОП 0.00-4.12-05). Допуск до роботи відбувається після проведення 
перевірки знань із вступного та первинного інструктажів. Перевірка здійснюється 
згідно затвердженим керівником установи переліком запитань. 
Вступний інструктаж з питань охорони праці проводиться з усіма 
 
працівниками, які щойно прийняті на роботу (постійну або тимчасову) незалежно 
від їх освіти, стажу роботи за цією професією або посади; студентами перед 
початком трудового і професійного навчання в лабораторії. Первинний інструктаж 
проводиться з працівниками та студентами на робочому місці до початку роботи. 
Запис про проведення вступного інструктажу робиться у спеціальному 
журналі. 
Повторний інструктаж проводиться на робочому місці з усіма працівниками 
та студентами: на роботах з підвищеною небезпекою – 1 раз у квартал, на інших 
роботах – 1 раз на півріччя. 
Стіни і стеля лабораторії мають світлий пастельний колір з матовою 
фактурою. Для зручності прибирання приміщення стіни на 2 м від підлоги 
пофарбовані масляною фарбою а підлога вкрита світлим лінолеумом. 
Природне і штучне освітлення нормується згідно ДБН В.2.5-28-2018 в 
залежності від характеристики зорової праці, найменшого розміру об'єкта 
розрізнення, розряду і підрозряду зорової роботи, фону і контрасту об'єкта з фоном. 
     арк 
     СКРС-83ск.022.413.001ПЗ 63 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
Згідно цього в лабораторії передбачені наступні види виробничого освітлення: 
природне, штучне і сумісне. 
Природне освітлення бічне - світло проникає в приміщення через два вікна 
приблизними розмірами 1,5х2 м. Відповідно фактичний КПО становить 10-17%, 
що задовольняє умови ДБН В.2.5-28-2018 для ІІ розряду зорової праці. 
Штучне освітлення застосовується при недостатності природного 
освітлення або відсутності його (у темний час доби). За призначенням штучне 
освітлення належить до робочого. 
Характер зорової праці відноситься до дуже високої точності, найменший 
розмір об’єкту розрізнення 0,15-0,3 мм, контраст об’єкту з фоном та 
характеристика фону середня, що відповідає ІІ розряду та підрозряду – в. Згідно 
ДБН В.2.5-28-2018 штучна загальна освітленість при даній роботі повинна бути не 
менша 500 лк, а комбіноване 750 лк. Загальне штучне освітлення створюється 
штучними джерелами світла: люмінесцентними світильниками. Кількість 
світильників – 9 шт. Лампа в світильнику має потужність 18 Вт її світловий потік 
 
рівний 1200 лм при напрузі 220 В. Світильники створюють на робочих місцях 
фактичний рівень освітлення - 520 лк, що повністю відповідає ДБН В.2.5-28-2018. 
Окрім цього, в темну пору року на кожному робочому місці передбачене місцеве 
освітлення в вигляді настільної лампи.  
На двох робочих місцях знаходяться лабораторні стенди та вимірювальні 
прилади для проведення досліджень. В приміщенні лабораторії знаходиться 
холодильний апарат, шафа з вимірювальними приладами та документацією.  
Для зберігання, обробки та аналізу даних в лабораторії розміщені два 
персональних комп’ютера та копіювальний апарат. Кожен із працівників 
лабораторії працює за комп’ютером незначний час (не більше 2-3 годин за робочий 
день). Монітор розміщено так, щоб світлові відблиски з вікна не заважали роботі. 
Відстань від екрану монітора до очей становить не менше 70 см. Поза працюючого 
за комп’ютером вільна, що забезпечується регулюванням висоти та нахилом робочого 
крісла. Робота за комп’ютером ведеться відповідно ДСанПіН 3.3.2-007-98.  
Для живлення обладнання (персональний комп’ютер, копіювальна техніка, 
     арк 
     СКРС-83ск.022.413.001ПЗ 64 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
холодильний апарат та ін. електроприлади) передбачена електрична мережа 
напругою 220 В. Для цього на висоті 90 см від підлоги обладнанні 4 розетки. Над 
розетками розміщені попереджувальні надписи з зазначенням напруги в розетці. 
Параметри електробезпеки лабораторії відповідають вимогам ПУЕ-17 та ДНАОП 
0.00-1.32-01. 
На робочих місцях лабораторії витримуються необхідні параметри 
мікроклімату: температура у холодний період року становить 21-23 ºС, в теплий – 
22-24 ºС; відносна вологість повітря залежно від температури знаходиться у межах 
55-65 %; швидкість руху повітря знаходиться в межах 0,1-0,2 м/с, що відповідає 
ДСН 3.3.6.042-99.  
Для дотримання оптимальних параметрів мікроклімату в приміщенні 
передбачена природна вентиляція (згідно ДБН В.2.5.67-2013) отвір якої 
знаходиться над дверима. 
Для попередження небезпечного впливу на здоров’я, працівники щорічно 
проходять медичний огляд; в лабораторії два рази на добу проводиться вологе 
 
прибирання, а раз на місяць дезінфікують все приміщення. Категорично 
забороняється на робочих місцях вживати їжу та напої, для цього є спеціально 
обладнане приміщення.  
В приміщенні лабораторії існує невеликий рівень шуму від системного 
блока комп´ютера, копіювального апарату та інших електричний приладів. 
Фактичний рівень шуму 48-50 дБА не перевищує нормативний в 60 дБА відповідно 
ДСН 3.3.6.037-99. 
На працівників лабораторії впливають також деякі психофізіологічні 
чинники, зокрема нервово-психічні перевантаження (монотонність роботи, 
розумове перенапруження, тощо).  
Для зниження негативного впливу рекомендується протягом робочого дня 
через кожен час роботи за комп´ютером робити п’яти хвилинні перерви. 
Працівники, що працюють з комп´ютером, обов’язково раз на рік проходять 
медичний огляд у офтальмолога. 
Відповідно до НАПБ А.01.001-2014 «Правила пожежної безпеки в Україні» 
     арк 
     СКРС-83ск.022.413.001ПЗ 65 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
в установі розроблені відповідні заходи щодо забезпечення пожежної безпеки: 
- визначені обов’язки посадових осіб щодо забезпечення пожежної безпеки; 
- призначені відповідальні, які пройшли навчання і перевірку знань з 
пожежної безпеки, за пожежну безпеку окремих приміщень; 
- встановлений протипожежний режим та визначені місця для куріння, 
застосування нагрівальних електроприладів; 
- розроблені й затверджені загальнооб’єктові інструкції про заходи 
пожежної безпеки; 
- розроблена схема евакуації людей із установи на випадок пожежі. Схеми 
евакуації розміщені на кожному поверсі будівлі (ДБН В.1.1.7-2016). 
Усі працівники при зарахуванні на роботу, безпосередньо на робочому місці 
та щороку за місцем роботи проходять відповідно вступний, первинний та 
повторний протипожежний інструктажі. Запис про проведення проти пожежного 
інструктажу робиться в журналі, після чого дозволяється приступити до роботи.  
За характеристикою пожежної небезпеки приміщення лабораторії 
 
відноситься до категорії В (у приміщенні знаходяться негорючі та важкогорючі 
матеріали) відповідно ДСТУ Б В.1.1-36:2016. 
На випадок пожежі крім головного виходу існує запасний евакуаційний 
вихід, що виходить на сходову клітку. Ширина шляху евакуації становить не менше 
1 м, а дверей евакуаційного виходу – не менше 0,8 м при висоті проходу не менше 
2 м. Над дверима написано слово «Вихід». Евакуаційні шляхи утримуються 
вільними та не захаращеними. 
Для забезпечення більш надійного протипожежного захисту приміщення 
необхідно застосування пожежної автоматики. Тому у приміщенні лабораторії 
вкрай необхідно встановити систему пожежної сигналізації, відповідно ДБН В.2.5-
56-2014. Для ліквідації невеликих осередків пожежі в установі передбачені 
первинні засоби пожежогасіння - вогнегасники ВП-2 та ВП-5У, встановлені 
спеціальні щити які розміщені в легкодоступних місцях. 
В результаті проведеного аналізу можна зробити висновок, що умови праці 
на робочих місцях в лабораторії за більшістю показників відповідають 
     арк 
     СКРС-83ск.022.413.001ПЗ 66 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
оптимальним параметрам режиму роботи. Для забезпечення повноцінного 
надійного протипожежного захисту лабораторії необхідно розробити та 
змонтувати в ній систему пожежної сигналізації. 
 
Розробка системи пожежної сигналізації в приміщенні лабораторії 
Система пожежної сигналізації призначена для своєчасного виявлення 
місця загорання й формування керуючих сигналів для систем оповіщення про 
пожежу й автоматичне пожежегасіння.  
Вітчизняні нормативні документи по пожежній безпеці суворо 
регламентують перелік будинків і споруд, що підлягають оснащенню 
автоматичною пожежною сигналізацією (ДБН В.2.5-56-2014). У цей час весь 
перелік організаційно-технічних заходів на об'єкті під час пожежі має одну головну 
мету - порятунок життя людей. Тому на перше місце виходять завдання ранішнього 
виявлення загорання й оповіщення персоналу.  
Основні функції пожежної сигналізації забезпечуються різними технічними 
 
засобами. Для виявлення пожежі слугують оповісники, для обробки й 
протоколювання інформації й формування керуючих сигналів тривоги - 
приймально-контрольні пристрої й периферійні пристрої.  
Для забезпечення пожежної безпеки в приміщенні лабораторії пропонується 
застосувати мережеву адресну систему пожежної сигналізації Simplex, яка 
скдадається з приймально-контрольного приладу Simplex 4100U та різноманітних 
оповісників (датчиків). 
В якості пожежних датчиків пропонується використати адресні комбіновані 
пожежні датчики Simplex для раннього виявлення пожежі з захистом від 
помилкових тривог. 
 
 
     арк 
     СКРС-83ск.022.413.001ПЗ 67 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
 
 
Рисунок 6.1 – Адресний комбінований оповісник Simplex TrueAlarm 4098-
9754  
із захистом від помилкових тривог 
 
 
 
Рисунок 6.2 – Адресний тепловий оповісник Simplex серії TrueAlarm 
 
максимальної та максимально-диференційної дії 
 
Комбіновані пожежні датчики Simplex 4098-9754 із серії TrueAlarm 
поєднують в собі фотоелектричний датчик диму і термісторний датчик 
температури. Для аналізу показників датчиків використовується запатентована 
технологія Simplex TrueSens, яка забезпечує раннє виявлення пожежі та високий 
рівень захисту від помилкових тривог. Ці пожежні датчики підключаються до 
приймально-контрольного приладу Simplex 4100U через шлейфи двухпровідної 
лінії зв'язку IDNet і можуть встановлюватися на стандартні бази, бази зі звуковою 
сигналізацією та бази з ізолятором. Як і інші датчики Simplex, оповісники 4098-
9754 мають вбудовану функцію магнітного тестування. 
Налагодження чутливості комбінованого пожежного датчика виконується 
через приймально-контрольний прилад пожежної сигналізації, при цьому можливо 
запрограмувати автоматичну зміну чутливості датчиків (підвищення днем і 
зниження вночі) і поетапну активацію тривоги в залежності від ступеня задимлення 
     арк 
     СКРС-83ск.022.413.001ПЗ 68 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
і температури навколишнього середовища (при низьких значеннях видається 
попередження, при високих - сигнал тривоги). Завдяки використанню спеціальних 
типів точок пожежний оповісник 4098-9754 може передавати дані від димового і 
теплового сенсора, використовуючи тільки одну адресу IDNet. При цьому дані про 
задимлення і температуру, що приходять з комбінованого датчика можуть 
програмно оброблятися як в сукупності так і окремо. Існує можливість 
підключення до одного шлейфу до 250 пожежних датчиків TrueAlarm. 
Для спільної роботи пожежних датчиків Simplex з ПКП 4100U 
використовуються протокол IDNet. При цьому в один двухпровідний шлейф класу 
А (кільцева структура) або В (деревоподібна структура) можна об'єднати до 250 
датчиків і адресних пристроїв. При інсталяції системи пожежної сигналізації в ці 
шлейфи можна включити не тільки пожежні датчики, а й адресні модулі ізоляції 
коротких замикань, командні і моніторні модулі. Для прокладки шлейфів 
використовується як екранована, так і неекранована кручена пара, а загальна 
довжина проводів при цьому може складати до 3 км. 
 
Робота димового датчика заснована на контролі оптичної щільності 
навколишнього середовища, коли пожежний датчик з певною частотою порівнює 
амплітуди імпульсів відбитого від часток диму інфрачервоного випромінювання. 
Імпульси формуються ІЧ-випромінювачем, змонтованим в димової камері 
пристрою, що знаходиться там же. Фотоприймач орієнтований так, щоб при роботі 
в штатних умовах ІЧ випромінювання ним не фіксувалося. При попаданні частинок 
диму в оптичну камеру пожежного датчика на них відбувається хаотичне 
розсіювання випромінювання діода і частина цього випромінювання потрапляє на 
фотоприймач, збуджуючи електричний сигнал. Чим вище концентрація диму в 
повітрі, тим вище рівень електросигналу і при перевищенні ним певного 
порогового значення датчик диму формує повідомлення про пожежну тривогу. 
Для налагодження оптичного датчика пропонується 7 рівнів чутливості в 
діапазоні від 0,2 до 3,7% концентрації диму. Завдяки конструкції головки у вигляді 
жалюзі, пожежний датчик може реагувати на надходження диму з будь-якого боку, 
а використання фотоелектричної технології виявлення димових частинок дозволяє 
     арк 
     СКРС-83ск.022.413.001ПЗ 69 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
пристрою коректно працювати при швидкості повітряного потоку до 10 м / с. 
Вбудований в пожежний датчик Simplex 4098-9754 теплової сенсор може 
ідентифікувати пожежу як при досягненні температурою навколишнього 
середовища заздалегідь заданого значення, так і на підставі швидкості росту цієї 
температури. Одночасне відстеження відразу двох параметрів допомагає уникнути 
помилкового спрацьовування датчика при швидкій зміні температури в 
нормальних умовах, наприклад, при відкритті вхідних дверей або при включенні 
опалювальних приладів. Крім ідентифікації пожежі, теплові датчики можуть 
працювати як датчики поточної температури для систем кондиціонування та 
опалення. 
Всі повідомлення пожежний датчик Simplex 4098-9754 передає в 
цифровому форматі на панель пожежної сигналізації 4100U, де виконується 
інтелектуальна оцінка даних. При цьому пожежна панель дозволяє виконувати 
наступні функції: 
 - індивідуальний вибір чутливості для кожного пожежного датчика; 
 
- моніторинг чутливості оповісників; 
- реєстрація максимальних значень температури для точного аналізу і 
настройки чутливості; 
- автоматична індивідуальна перевірка датчиків, виконувана раз в хвилину, 
забезпечує надійність роботи пожежних оповісників; 
- автоматична компенсація змін зовнішніх умов; 
- використання технології TrueSense для спільного аналізу показань датчика 
диму і датчика температури; 
- можливість перегляду і друку інформації про стан оповісника; 
- інформація про чутливості датчика диму виводиться на дисплей у 
відсотках, а значення температури в градусах Цельсія. 
     арк 
     СКРС-83ск.022.413.001ПЗ 70 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
 
Рисунок 6.3 – Приймально-контрольний прилад Simplex 4100U 
 
І димовий, і тепловий пожежні датчики комбінованого оповісника Simplex 
передають дані на панель пожежної сигналізації 4100U для оцінки наступних 
параметрів: поточного значення температури, швидкості її підйому і ступеня 
 
задимленості. Далі всі ці параметри обробляються і корелюються з використанням 
функції TrueSense. При цьому виконується зіставлення показань димового і 
теплового сенсорів із застосуванням протестованої ковариаційної матриці, що 
забезпечує визначення ознак пожежі на більш ранньому етапі, ніж при 
використанні показань кожного датчика окремо. В результаті, завдяки технології 
TrueSense, протипожежна система стає чутлива як до уповільнених пожеж з 
відносно низькою температурою, так і до таких, що швидко розвиваються 
(високотемпературних пожеж). 
Комбіновані пожежні датчики Simplex можуть бути протестовані 
безпосередньо на місці установки за допомогою магніту. При тому, що при 
піднесенні магніту до корпусу датчика під дією магнітного поля відбувається 
замикання контактів вбудованого в пристрій геркону, після чого справний датчик 
відразу ж переходить в тривожний стан, і світлодіодний індикатор на його корпусі 
загоряється. Якщо пожежний датчик несправний, то індикатор спочатку блимає, а 
потім загоряється. При цьому інформація про стан будь-якого датчика може бути 
     арк 
     СКРС-83ск.022.413.001ПЗ 71 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
виведена на екран пожежної панелі 4100U. 
Використовуючи спеціальні корпуси, димові датчики Simplex можна 
встановлювати у вентиляційні труби. В цьому випадку вони виявлятимуть 
наявність частинок диму в повітряних потоках системи вентиляції. Для монтажу у 
повітроводи пожежні датчики кріпляться до корпусу, а потім через монтажний 
отвір поміщаються в трубу, після чого корпус фіксується на трубі гвинтами. На 
зовнішній панелі корпусу знаходиться світлодіодний індикатор, який показує, в 
якому стані знаходиться димовий датчик. Компанія Simplex поставляє корпуси для 
монтажу пожежних датчиків у повітроводи круглого і квадратного перетину.  
 
Таблиця 6.5- Основні технічні характеристики на адресні димові датчики 
Simplex  
Параметри Значення 
Напруга живлення: 24 – 40 В пост. струму 
Швидкість потоку 
 0-610 м/мін. 
повітря: 
Площа покриття: 90 м2 
Прокладка проводів Вита пара 1,5 – 0,75 мм2 
Струм в черговому 
0,1 мА, 24 В пост. струму 
режимі: 
Струм в тривожному 
24 мА, 24 В пост. струму 
стані: 
Робочі умови: 0 - 95%, 0 - 50°С 
Колір корпусу: Білий 
Габарити: D 124 мм х 54 мм (з підставою) 
  
 Приймально-контрольний прилад Simplex 4100U дозволяє об'єднати в одну 
систему пожежну сигналізацію і цифрову або аналогову систему сповіщення. При 
виникненні тривожних ситуацій система сповіщення передає раніше записані або 
     арк 
     СКРС-83ск.022.413.001ПЗ 72 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
призначені для користувача оголошення про тривогу або евакуацію персоналу, 
використовуючи підсилювачі на 50 або 100 Вт. Основу системи сповіщення складає 
вбудований в розширювальне шасі ПКП аудіо контролер, а трансляція може 
одночасно здійснюватися по 3-8 каналам у разі використання цифрової системи або 
по 1-2 каналам в системі аналоговій. Для екстреного зв'язку з пожежною командою 
на об'єкті можна розвернути систему пожежних телефонів, що складається з 
центрального комутуючого апарату і видалених телефонів. 
На базі контрольного приладу Simplex 4100U на об'єкті може бути 
розгорнена не тільки пожежна сигналізація, але і система сповіщення з можливістю 
роботи в автоматичному або ручному режимі. У автоматичному режимі трансляція 
по зонах екстреного повідомлення проводиться у разі надходження сповіщення про 
тривогу, а в ручному диспетчер може сам передавати екстрені оголошення з 
мікрофонного блоку системи сповіщення Simplex або запускати заздалегідь 
записані повідомлення у вибрану зону сповіщення. За відсутності пожежної 
тривоги подібна система може використовуватися для трансляції музики або 
 
передачі оголошень рекламного або службового характеру в торгових центрах і 
офісних будівлях. 
Для організації системи сповіщення в розширювальне шасі контрольної 
панелі 4100U додатково вбудовується цифровий або аналоговий аудіо контролер, 
плати розширення зон сповіщення, плати для видаленого сповіщення, мікрофонні 
консолі і пожежний телефон. Також система комплектується цифровими або 
аналоговими підсилювачами. Відзначимо, що об'єднання системи сповіщення з 
пожежною сигналізацією дозволяє скоротити кількість проводів для прокладки 
ліній комутацій, а так само число шаф в диспетчерській оскільки підсилювачі 
системи можуть бути рознесені по об'єкту, а отже, і витрати на інсталяцію і 
обслуговування всієї системи в цілому. 
Централізоване управління сповіщенням в мережі з декількох ПКП 
окрім голосового, звукового і світлового сповіщення про евакуацію, пожежна 
система Simplex забезпечує оперативний зв'язок центрального поста з пожежною 
командою через внутрішній телефон. Якщо на об'єкті організована система 
     арк 
     СКРС-83ск.022.413.001ПЗ 73 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
пожежної сигналізації, що складається з декількох ПКП, об'єднаних в мережу, то 
зберігання голосових або звукових повідомлень і їх розподіл по аудіо системах 
окремих контрольних приладів проводить центральний аудіо контролер, 
встановлений на центральній станції. Такий підхід забезпечує швидкий пошук 
необхідного повідомлення і його трансляцію на інші панелі мережі, що позбавляє 
від необхідності встановлювати аудіо контролери в кожну пожежну панель. 
У заводській комплектації аудіо контролер системи сповіщення має 
вбудовану карту пам'яті, куди можна записати повідомлення тривалістю 2 хвилини 
з нормальною якістю або 1-хвилинний ролик з високою якістю. Розширивши 
вбудовану пам'ять, можна записати на аудіо контролер повідомлення тривалістю 
до 32 хвилин. При цьому для завантаження звукових файлів в систему 
використовується вбудований порт контролера. Крім того, підключивши до нього 
2 додаткових модуля аудіо входів, можна розширити систему сповіщення до 6 
виносних мікрофонів і 11 різних аудіо входів. 
Для пожежних панелей 4100U Simplex поставляє два типи аудіо контролерів 
 
– аналогові і цифрові, при цьому система сповіщення може бути або тільки 
аналоговою, або тільки цифровою, застосування змішаних систем неприпустимо. 
Аналоговий контролер може передавати звукові повідомлення поодинці або двом 
каналам одночасно, в цьому випадку в системі сповіщення використовуються 
аналогові підсилювачі і аналогові лінії трансляції повідомлень. Цифровий аудіо 
контролер одночасно передає повідомлення більш ніж по двох каналах (від 3 до 8) 
по одній витій парі, і до нього можуть бути підключені цифрові підсилювачі і лінії 
трансляції. 
При організації одноканальної системи сповіщення можна виконати 
трансляцію тільки одного повідомлення воднораз часу. Таким чином, під час 
вступу сигналу «Пожежа» система автоматично відключає всі поточні 
повідомлення і запускає екстрене оголошення про евакуацію. Наприклад, воно 
автоматично транслюється на поверх пожежі і на поверхи вище і нижче за пожежу. 
У разі двоканальної системи сповіщення одночасно можна транслювати відразу два 
повідомлення воднораз часу, і під час вступу сигналу «Пожежа» проводиться 
     арк 
     СКРС-83ск.022.413.001ПЗ 74 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
евакуація з поверхів пожежі, вище і нижче, а на решту поверхів будівлі подається, 
наприклад, сигнал попередження. 
Мультиканальна система сповіщення Simplex дозволяє транслювати до 8 
різних повідомлень воднораз часу. При цьому, окрім повідомлень про евакуацію і 
попереджень, що подаються на всі не евакуйовані поверхи, оператор може зробити 
оголошення з мікрофону, не перериваючи трансляції. Завдяки можливості 
прив'язки сповіщення до різних подій в системі пожежної сигналізації і організації 
затримок трансляції, можна реалізувати складні алгоритми евакуації людей на 
крупних об'єктах, наприклад, у висотних будівлях. 
Ще одна ланка системи сповіщення – підсилювачі потужності звукового 
сигналу. Спільно з ПКП 4100U можуть використовуватися двоканальний 
підсилювач потужністю 50 Вт і одноканальний підсилювач 100 Вт, які, залежно від 
моделі, мають цифровий або аналоговий вхід. До виходів підсилювачів 
підключаються шлейфи гучномовців, що мають кільцеву або деревовидну 
структуру. Для резервування вихідного голосового сигналу у разі переривання 
 
трансляції повідомлення з аудіо контролера кожен підсилювач системи сповіщення 
має можливість формування звукового сповіщення (сирена 500 Гц). При цьому 
контроль за поточним станом підсилювачів, напругою і електрострумом, що 
подається на пристрої, виконується центральним процесором, а всі кількісні 
показники відображаються на дисплеї оператора. 
В екстрених ситуаціях, коли радіозв'язок відсутній або є ненадійною, 
двосторонній зв'язок в системі сповіщення забезпечують пожежні телефони, що 
дозволяє реалізувати систему сповіщення 5-типа (тобто із зворотним зв'язком). 
Вони можуть використовуватися не тільки під час гасіння пожеж, але і в ході 
пошуку причини пожежної тривоги або під час тестування системи пожежної 
сигналізації. У базовому варіанті телефонна система складається з центрального 
апарату, встановленого на ПКП 4100U, і видалених телефонних трубок. При 
прийомі виклику черговий оператор системи сповіщення може комутувати між 
собою різні телефонні лінії або організувати їх роботу в режимі конференц-зв'язку. 
 
     арк 
     СКРС-83ск.022.413.001ПЗ 75 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
Таблиця 6.6 - Основні технічні характеристики системи сповіщення на базі 
панелі Simplex 4100U: 
Джерела живлення 
Системне джерело живлення Мах 4 A, 102 - 132 В,  
Моделі 120 В 
(SPS) 60 Гц 
Додаткове джерело живлення 
(XPS) Мах 2 A, 204 - 264 В, 50/60 Гц; 
Видалене джерело живлення окремі 
Моделі 220-240 В 
(RPS) відгалуження для 220/230/240 
Блок живлення підсилювача 100 В 
Вт 
Підсилювачі 
Вбудовані звукові сигнали Сигнал «сирена» 500 Гц з тимчасовою схемою, ініціюється 
системи сповіщення при відключенні підсилювачів від аудіо контролера 
19 - 35 В  
Джерело живлення 
від окремого джерела живлення 
425 мА  
Споживаний струм при контролі силового каскаду 
тривоги 82 мА  
в режимі зниженої потужності 
 5,55 A з Значення 
безперервним використовується для 
Підсилювачі Flex-50 звуковим розрахунку 
Споживаний струм сигналом навантаження 
тривоги з повною  джерела живлення 
вихідною Значення 
потужністю 2,27 A – середнє використовується для 
 значення по розрахунку 
тимчасовій схемі навантаження 
 резервного живлення 
від батареї 
Сумарна потужність 
Максимум 300 Вт 
підсилювачів в одній шафі 
Характеристики аудіо контролера системи сповіщення 
Аналоговий контролер; 
225 мА режим очікування і тривоги 
Споживання струму 
Цифровий контролер; 
75 мА режим очікування і тривоги 
 
 
 
     арк 
     СКРС-83ск.022.413.001ПЗ 76 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
Продовження таблиці 6.6 
Вимоги до проводки 
аналогової, мережевої лінії 3050 м (10000 ft), екранованою витою парою 18 
сповіщення з видаленими AWG (0,82 мм 2) 
панелями 
Вимоги до проводки 
цифрової, мережевої лінії 760 м (2500 ft), витою парою (неекранованою) 18 
сповіщення з видаленими AWG (0,82 мм 2). 
панелями 
Характеристики пожежного телефону 
Вимоги до проводки 2300 м (7500 ft) до найвіддаленішого телефону, 
екранованою витою парою 18 AWG (0,82 мм 2). 
Зарядний пристрій, системне і видалене джерело живлення 
6,2 А/год - 50 А/год; вибір за допомогою 
Ємність батареї налаштування для батареї до 18 А/год; SPS 
 сертифікований UL для зарядки виносних батарей до 110 
А/год 
Температурна компенсація, повна зарядка батареї 
Характеристики і робота 
за 48 годин відповідно до стандарту UL 864, до 70% за 12 
зарядного пристрою 
годин відповідно до стандарту ULC S527 
Зовнішні умови 
 Робоча температура 0°- 49° C (32° - 120°F) 
Вологість до 93% при 32° C (90° F) 
 
Центральний телефон підключається безпосередньо до телефонного 
контролера панелі 4100U, а для вибору телефонної лінії системи сповіщення 
використовуються вбудовані в панель модулі управління. Також центральний 
телефон можна безпосередньо підключити до входу аудіо контролера для 
трансляції повідомлень без використання мікрофону. Видалені телефони системи 
сповіщення можуть бути переносними, які підключаються до відповідної 
телефонної розетки, або стаціонарними, такими, що встановлюються в спеціальні 
кожухи для видалених пристроїв сповіщення. 
Один телефонний контролер панелі 4100U може працювати з трьома 
телефонними лініями системи сповіщення, забезпечуючи при цьому підключення 
центрального телефону і мережевий зв'язок з видаленими панелями. На крупних і 
висотних об'єктах в розширювальне шасі контрольної панелі можна вбудовувати 
додаткові модулі телефонних контролерів. Для всіх телефонних ліній, підключених 
     арк 
     СКРС-83ск.022.413.001ПЗ 77 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
до пристрою, виконується контроль обриву, короткого замикання і 
перевантаження. Якщо відбувається переривання зв'язку між телефонним 
контролером і центральною панеллю, всі телефони системи сповіщення 
автоматично підключаються до лінії зв'язку, що дозволяє зв'язатися з будь-яким 
іншим телефоном просто знявши трубку або підключившись до розетки. 
 
Рисунок 6.4 – Настінний світлозвуковий пожежний оповісник Simplex 
моделі 4903-94ХХ 
 
  
  
     арк 
     СКРС-83ск.022.413.001ПЗ 78 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
Висновок 
 
Був сконструйований прилад, що дозволяє отримувати інформацію про 
комплексному опорі вимірювальної обмотки перетворювача при взаємодії 
електромагнітного поля, створеного збудливою обмоткою, з полем, створюваним 
вихровими струмами в електропровідних пластинах різних сплавів і товщини. 
Апроксимувати отримані результати, прилад дозволяє визначати товщину 
бронзових, латунних алюмінієвих і дюралюмінієвих виробів, а також визначати 
товщину неметалевих покриттів (лаки, фарби, пластик і т. П.), Нанесених на дані 
вироби відомої товщини. Прилад має високу похибкою вимірювання. Для 
зменшення похибки вимірювання можливе застосування програмних методи 
усереднення отриманих даних, а також цифрову фільтрацію сигналу ВТП. 
Вибір трансформаторного / диференціального / накладного перетворювача 
дозволив знизити залежність вихідного сигналу від температури, компенсувати 
вихідна напруга перетворювача, зробити його зручнішим для вимірювання 
 
товщини виробів з плоскими поверхнями і об'єктів складної форми. Завдяки 
феромагнітного осердя магнітне поле витісняється в робочу зону, підвищується 
абсолютна чутливість перетворювача і зменшується зона контролю за рахунок 
локалізації магнітного потоку. 
Для вимірювання параметрів перетворювача була обрана мікросхема 
AD5934, яка дозволяє одночасно генерувати сигнал синусоїдальної форми 
необхідної частоти і отримувати інформацію про реальну і уявну частини 
комплексного опору, що зменшує кількість елементів електричної схеми та 
підвищує надійність приладу. Мікросхема має низьке енергоспоживання і широкий 
діапазон робочих температур. 
Управління мікросхемою AD5934 здійснюється за допомогою 
мікроконтролера AVR сімейства MEGA фірми ATMEL-AТmega16. Даний 
мікроконтролер відрізняється низькою ціною і великими обчислювальними 
здібностями. Велика кількість висновків мікросхеми дозволяє одночасно задавати 
параметри генерується сигналу, отримувати інформацію про параметри 
     арк 
     СКРС-83ск.022.413.001ПЗ 79 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
перетворювача і виводити її на індикатор, що істотно зменшує кількість елементів 
схеми приладу. Вибір даної мікросхеми дозволяє зменшити ціну приладу. 
Мікроконтролер AТmega16 дає можливість програмування безпосередньо в 
цільовій системі через послідовні інтерфейси SPI і JTAG. 
Як індикатор інформації про параметри перетворювача був обраний 
алфавітно-цифровий индуцирующий ЖК модуль JA-CB16202 на основі контролера 
HD44780. Алфавітно-цифрові РКІ-модулі являють собою недороге і зручне 
рішення, що дозволяє заощадити час і ресурси при розробці нових виробів, при 
цьому забезпечують відображення великого обсягу інформації при хорошій 
розрізнення і низькому енергоспоживанні. 
 Контроль товщини забезпечується при виконанні наступних умов: 
- відстань від краю перетворювача до досліджуваного виробу повинно бути 
мінімальним; товщина лакофарбового покриття не більше 1 мм; 
  
 
     арк 
     СКРС-83ск.022.413.001ПЗ 80 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата