ChSTU repository

Зміст 
 
Стор. 
Технічне завдання……………….……………………………………. 2 
Вступ…………………………………………………………………... 5 
1 Обґрунтування необхідності проектування  на основі  
критичного аналізу аналогів……………………………………….……….. 8 
2 Обґрунтування технічного завдання……………………………… 26 
3 Розробка структурної та електричної принципової схеми  
пристрою ……………………………………………………………..………. 28 
3.1 Розробка структурної схеми ……………………….............…... 28 
3.2 Розробка принципової схеми ……………………………………………..… 31 
4  Розробка та розрахунок основних елементів схеми об’єкта  
проектування ……………………………………………………………………………………. 34 
4.1 Розробка та розрахунок схеми управління……………………… 34 
4.2 Розрахунок дільника напруги та гістерезиса………………….. 38 
4.3 Оцінка надійності……………….………………………………... 43 
5 Технологічний розділ………………………………………………. 49 
5.1 Призначення друкованої плати модуля вторинного джерела  
живлення БПУІ ………………………………….………………………..…. 49 
5.2 Аналіз елементної бази модуля………………………………… 52 
5.3 Обґрунтування вибору варіанта технологічного процесу…….. 54 
5.4 Загальні вимоги до монтажу…………………………………… 55 
5.5 Загальні вимоги на пайки……………………………………….. 56 
5.6 Зальні вимоги до технологічного контролю……………………. 58 
 
 СКРС-83СК.022.201.001ПЗ 
Изм. Лист № докум. Подп. Дата 
 
 Разраб. Тимошенко О.В Лит. Лист Листов 
Вторинне джерело 
 Пров. Філімонов С.О. 
живлення системи 3  
  
 Н. Контр. Тичков В.В. авіаційної навігації ЧДТУ  
 Утв. Пояснювальна записка 
 
 
 
5.7 Загальні вимоги до складання ………………………..…………………. 59 
5.8 Нормування монтажних робіт ……………………………………. 60 
6 Спеціальний розділ............................................................................ 62 
6.1 Економічне обґрунтування  розробки ……………..……………….. 62 
6.2 Охорона праці…………………………………………………….. 66 
Висновок……………………………………………………………… 67 
Список використаної літератури……………………………………. 68 
Додаток А  Відомість технічного проекту ………………………….. 
Додаток Б  Перелік нормативної документації ……………….......... 
Додаток В  Специфікації, перелік елементів……………………..…. 
Додаток Г Комплект документації на технологічний процес 
виготовлення ………………………................................................................. 
Додаток Д  Результати розрахунку на ЕОМ ……………….......…… 
 
 
 
     АРКУШ 
     СКРС-83ск.022.201.001ПЗ 4 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
Вступ 
 
На даний час на Україні розробляються та виготовляютья одні з 
найкращих та найбільших літаків в світі. Щоб завоювати ринок авіаперевезень 
потрібно добитись довіри до надійності перельотів.  
Більшість аварій виникає при відмові або некоректній роботі навігаційних 
приладів. Для вирішення цієї проблеми українські підприємства та 
конструкторські бюро займаються розробкою схем приладів та алгоритмів 
обробки інформації для навігації та автопілотування які б задовольняли 
найвищим мірам якості та надійності. 
Підприємства розробляють і виготовляють унікальну двохсистемну 
ГЛОНАСС/GPS апаратуру для високоточних визначень координат, часу і 
швидкості, яка відповідає останнім досягненням в області створення устаткування 
для GPS-технологій. 
 Основними напрямками розробок є: 
- авіаційне устаткування для пасажирських і транспортних магістральних 
літаків, літаків місцевих повітряних ліній, вертольотів;  
- апаратура тимчасової і частотної синхронізації, що дозволяє отримувати 
високоточний час в шкалі усесвітнього координованого часу по еталону (UTC 
SU), ГЛОНАСС (UTC ГЛОНАСС), США (UTC US), системи GPS (UTC GPS), а 
також - високостабільну частоту;  
Апаратура встановлюється на літаки АН-140, АН-3, АН-38-200, АН-74 ТК-
300, ведуться роботи по установці апаратури СН-3301 на інші літаки серії АН. 
На підприємствах також розробляється апаратура для використання у 
складі пілотажно-навігаційного устаткування літальних апаратів ВПС при 
модернізації існуючого парку літаків. Апаратура забезпечує визначення 
навігаційних параметрів руху по радіосигналах супутникових систем, а також 
прийом інформації (курсу, швидкості, висоти і ін.) від датчиків літака для 
забезпечення надмірності інформації при рішенні навігаційних і спеціальних 
задач. 
     АРКУШ 
     СКРС-83ск.022.201.001ПЗ 5 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
Апаратура "СОНАР" розроблена для використання у складі пілотажно-
навігаційного устаткування (ПНУ) літальних апаратів (ЛА) СУ-17, СУ-25, СУ-27, 
МИГ-25 всіх модифікацій і прицільно-навігаційних комплексів (ПНК) ЛА СУ-17, 
СУ-25. Призначена для здійснення навігації в автономному і автоматичному 
режимі спільно з ПНУ і ПНК ЛА для підвищення бойового використання ЛА. 
Нашими підприємствами була розроблена багатофункціональна апаратура 
автопілоту. 
Апаратура літаководіння багатофункціональна АСМ-148 забезпечує 
можливість керування літаком на всіх етапах польоту, включаючи неточні заходи 
на посадку. АСМ-148 дає можливість ефективно і швидко управляти найбільш 
складними маневрами польоту, збільшуючи їх безпеку. 
АСМ-148 призначена для:  
- рішення задач навігації і управління процесом літаководіння в  
 горизонтальній і вертикальній площинах, зокрема в системі зональної 
 навігації RNAV, з виконанням всіх вимог P-RNAV і B-RNAV, що діють, з 
точністю літаководіння RNP 0,3, RNP 1, RNP 5; 
- централізованого управління системами БРЭО літального апарату в 
автоматичному, автоматизованому і ручному режимах; 
- роботи з різними базами даних (БД): аеронавігаційною, БД летно- технічних 
характеристик літака, метеорологічною БД; - виконання розрахунків для 
оптимізації виконання польоту; 
 - інформаційної підтримки екіпажа при попаданні в нештатні ситуації; 
 - формування і видачі інформації для індикації; 
 - автоматизованого контролю взаємодіючих систем; 
- формування і видачі екіпажу застережливих і аварійних повідомлень і 
команд.  
АСМ-148 виконує завдання: 
 - по навігації; 
 - по плануванню польотів; 
 - по прогнозуванню траєкторії; 
     АРКУШ 
     СКРС-83ск.022.201.001ПЗ 6 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
 - по управлінню устаткуванням літака. 
 АСМ-148 забезпечує ручну, автоматизовану і автоматичну настройку 
радіотехнічних засобів і радіозв'язного устаткування. 
Методи планування і розрахунків параметрів польоту в АСМ-148 
забезпечують пілота найшвидшими і ефективнішими засобами створення плану 
польоту і найзручнішими для пілота методами зміни елементів плану польоту і 
інформаційною підтримкою льотчиків, зокрема в нештатних ситуаціях. При 
розробці АСМ-148 переслідувалася мета – об'єднати найбільший рівень безпеки з 
численними вбудованими засобами захисту, які зменшують кількість натиснень і 
знижують рівень помилок. 
Обчислювальний блок є основним оброблювальним блоком управління 
АСМ-148. Він включає приймач сигналів СНС, центральний процесор і модулі 
введення-виведення для сполучення із зовнішніми (літаковими) системами. 
Для забезпечення надійності роботи всієї системи ї необхідно забезпечити 
 якісним електроживленням. Це забезпечує вторинне джерело живлення від якого 
насамперед залежить надійність роботи системи особливо в нештатних 
(аварійних) ситуаціях. 
     АРКУШ 
     СКРС-83ск.022.201.001ПЗ 7 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
1 Обґрунтування необхідності проектування на основі критичного 
аналізу аналогів 
 
Рішення сучасних задач науки і техніки пов'язане з широким 
застосуванням електронно-обчислювальної апаратури, інформаційно 
вимірювальних комплексів, засобів зв'язку, управління, автоматики і 
телемеханіки, які в більшості випадків отримують електричну енергію від 
промислової мережі змінного струму, а споживана ними потужність лежить, як 
правило, в межах від одного до десяти кіловат. 
Невід'ємною частиною перерахованої радіоелектронної апаратури (РЕА) 
є джерела вторинного електроживлення (ДВЕЖ), що забезпечують її 
електричною енергією необхідного вигляду і якості[2]. 
В даний час увага фахівців в області електроживлення РЭА зосереджена 
на створенні високоефективних ДВЕЖ з бестрансформаторним входом, які 
 будуються на основі високочастотного інвертора напруги. Включення 
інвертора, що працює на частотах 20—100 кГц, в структуру ДВЕЖ забезпечує, 
по-перше, гальванічну розв'язку навантаження від первинної мережі, по -
друге, різко зменшуються масогабаритні показники трансформаторів і дроселів 
і, по-третє, значно підвищується КПД ДВЕЖ за рахунок імпульсного режиму 
роботи потужних транзисторів. 
Питанням проектування і створення ДВЕЖ з безтрансформаторним 
входом останнім часом приділяється велика увага. Це знаходить віддзеркалення 
в матеріалах ряду конференцій і нарад з проблем вторинного електроживлення 
і перетворювальної техніки. Новизна і оригінальність таких джерел 
електроживлення підтверджуються цілим поряд авторських свідоцтв і патентів.  
Щоб зрозуміти необхідність проектування нового приладу було проведено 
критичний аналіз вже існуючих приладів для вимірювання та реєстрації 
температури і їх принципів роботи (цей аналіз проводився з використанням 
патентів та технічної літератури). 
     АРКУШ 
     СКРС-83ск.022.201.001ПЗ 8 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
Аналіз і синтез сучасних схемотехнічних рішень показав, що достаток 
нових понять і термінів затруднюють пошук і використання необхідних даних, що 
викликає дефіцит часу, що гальмує швидке визначення напрямку чи 
удосконалення, створення нової оптимальної морфоструктури розроблюваного 
пристрою. Це приводить до збільшення вартості і зниження конкурентноздатності 
проектованих приладів. Доцільно перед генерацією морфоструктур пристроїв 
визначити види евристично відзначених і цілеспрямованих проблемно 
орієнтованих пристроїв вимірювання та реєстрації, блоків та вузлів обробки 
сигналів та інших елементів, що впливають на значимі параметри приладів. Це 
дозволяє систематизувати об'єкти, полегшує їхнє вивчення, упорядковує 
термінологію і може привести до важливих наукових узагальнень. 
У роботі пропонується коротка характеристика аналогів приладів 
вимірювання, реєстрації і контролю параметрів технологічного процесу. 
Спосіб управління імпульсним перетворювачем постійної напруги із 
 стабілізацією граничного струму. 
Опис винаходу патенту[4]:  
(21), (22) Заявка: 2003114596/09,16.05.2003  
Автор: Черданцев СП. (RU), 
(24) Дата почала дії патенту: 16.05.2003 Гордєєв До Г (RU) 
Винахід відноситься до способів управління імпульсними 
перетворювачами постійної напруги. Технічний результат полягає в зниженні 
погрішності стабілізації вихідного струму перетворювача у разі, коли вихідний 
струм досягає заданого граничного значення і перетворювач переходить з режиму 
стабілізації напруги в режим стабілізації струму. Досягається результат тим, що 
вихідний ШІМ-сигнал управління регулюючим елементом перетворювач 
отримують в результаті кон'юнкції двох ШІМ-сигналів, перший з яких 
формується на основі сигналу розузгодження по напрузі, а другий - на основі 
сигналу розузгодження по струму. При цьому рівень сигналу розузгодження по 
струму коректується залежно від значення вихідного ШІМ- сигналу управління 
регулюючим елементом, що демодулюється. 
     АРКУШ 
     СКРС-83ск.022.201.001ПЗ 9 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
Винахід відноситься до електротехніки, а саме до способів управління 
імпульсними перетворювачами постійної напруги і струму, які широко 
застосовуються для живлення різних пристроїв в багатьох областях техніки. 
 
Рисунок 1.1 – спосіб стабілізації граничного струму 
 
Відомий спосіб стабілізації граничного струму в перетворювачі постійної 
напруги з ШІМ, коли отриманий сигнал розузгодження поточного значення 
 
струму перетворювача і опорного значення струму, задаючого його граничне 
значення, підсумовується з сигналом розузгодження по напрузі. При цьому за 
допомогою нелінійного елементу з односторонньою провідністю виключається 
вплив струмового зворотного зв'язку на роботу перетворювача до тих пір, поки 
його робочий струм не перевищить граничне значення. У режимі стабілізації 
граничного струму на виході підсилювача сигналу помилки формується 
результуючий сигнал розузгодження по струму і напрузі, який за допомогою 
синхронізуючої напруги пилкоподібної форми перетвориться у вихідний сигнал 
ШІМ. Функціональна схема широко-імпульсного модулятора, що реалізовує 
відомий спосіб стабілізації граничного струму, показана на рисунку 1.1, де 1 - 
перший суматор; 2 - підсилювач сигналу помилки; 3 - компаратор; 4 - другий 
суматор; 5 - нелінійний елемент; 6 - генератор пилкоподібної напруги. 
Для коефіцієнта заповнення ШІМ в режимі стабілізації граничного струму 
при цьому способі управління справедливий вираз 
 
     АРКУШ 
     СКРС-83ск.022.201.001ПЗ 10 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
 
 
(1.1) 
 
де К3 - коефіцієнт заповнення (відносна тривалість) імпульсів на виході 
ШІМ;  
UU- поточне значення вихідної напруги; 
UOU - опорне значення сигналу зворотного зв'язку по напрузі; 
UI - напруга, пропорційна поточному значенню вихідного струму; 
UOI - опорне значення сигналу зворотного зв'язку по струму; 
Uпил - амплітуда пилкоподібної напруги;  
КU - коефіцієнт посилення підсилювача сигналу помилки; 
ΔUcm=UU-UOU - статична помилка регулювання вихідної напруги 
перетворювача. 
З (1.1) можна отримати формулу для оцінки точності стабілізації 
 граничного струму при розглянутому варіанті побудови ШІМ 
 
(1.2) 
 
Модифікацією відомого способу стабілізації граничного струму 
перетворювача є випадок, коли сигнал розузгодження по струму через окремий 
підсилювач 40 сигналу помилки і нелінійний елемент підсумовується з посиленим 
сигналом розузгодження по напрузі. 
Приклад реалізації такого способу управління приведений на рисунку 1.2, 
де: 1, 3...6 - те ж, що і на рисунку 1.1; 7 - підсилювач сигналу помилки 
регулювання напруги; 8 -підсилювач сигналу помилки регулювання струму; 9 - 
суматор. 45 Точність стабілізації в цьому випадку можна визначити з виразу 
 
(1.3) 
 
де КI - коефіцієнт посилення підсилювача сигналу помилки регулювання 
струму; 
     АРКУШ 
     СКРС-83ск.022.201.001ПЗ 11 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
КU - коефіцієнт посилення підсилювача сигналу помилки регулювання 
напруги. 
Очевидно, що при КU=КI виразу (1.2) і (1.3) рівнозначні. В той же час 
другий спосіб більш універсальний, оскільки дозволяє проводити роздільну 
настройку контурів регулювання напруги і струму. 
Аналіз виразів (1.2) і (1.3) показує, що обом розглянутим способам 
управління властивий недолік - погрішність стабілізації граничного струму 
перетворювача, обумовлена залежністю регульованого значення струму, по-
перше, від сигналу розузгодження по напрузі (ΔUcm) і, по-друге, від вхідних 
збурюючих дій (враховується коефіцієнтом К3, який є функцією вхідної напруги, 
опору навантаження і опору силового ланцюгу перетворювача). 
Запропонований винахід вирішує задачу зменшення погрішності 
стабілізації граничного значення вихідного струму перетворювача постійної 
напруги. 
 Поточні значення сигналів зворотного зв'язку перетворювача по напрузі і 
струму порівнюють з опорними значеннями. На підставі результатів порівняння 
виробляють сигнали розузгодження по напрузі і по струму. За допомогою сигналу 
розузгодження по напрузі і сигналу пилкоподібної форми формують перший 
ШІМ-сигнал, який використовують для управління регулюючим елементом 
перетворювача у той час, поки значення його вихідного струму знаходиться в 
допустимому робочому діапазоні (режим стабілізації напруги). За допомогою 
сигналу розузгодження по струму і пилкоподібної напруги формує другий ШІМ-
сигнал таким чином, що відбувається модуляція однойменних фронтів отриманих 
ШІМ-сигналів. Вихідний ШІМ-сигнал, керуючий регулюючим елементом 
перетворювача, формується в результаті кон'юнкції першого і другого ШІМ-
сигналів. Отриманий вихідний ШІМ-сигнал, що керує, демодулюють і отриманий 
сигнал корекції підсумовують з сигналом розузгодження по струму. 
Приклад, в якому реалізується запропонований спосіб управління, 
показаний на рисунку 1.3. У даному ШІМ умовно можна виділити канали 
регулювання напруги і струму. Канал регулювання напруги складається з 
     АРКУШ 
     СКРС-83ск.022.201.001ПЗ 12 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
суматора 1, який на підставі порівняння сигналу зворотного зв'язку по напрузі UU 
і опорного сигналу UOU виробляє сигнал розузгодження по напрузі, підсилювача 
сигналу помилки регулювання напруги 7 і компаратора 11, на виході якого 
формується перший ШІМ-сигнал UШІМ1. Канал регулювання струму включає 
суматор 4, який на підставі порівняння сигналу зворотного зв'язку по струму UI, і 
опорного сигналу Uо.I виробляє сигнал розузгодження по струму, суматор 10, який 
додає до сигналу розузгодження по струму сигнал корекції UK, що формується 
демодулятором 14, компаратор 12, на виході якого формується другий ШІМ-
сигнал UШІМ2- Для формування обох ШІМ-сигналів використовується загальний 
генератор синхронізуючої напруги пилкоподібної форми 6. ШІМ-сигнали 
поступають на входи логічного елементу 13, який виконує операцію кон'юнкції. 
На рисунку 1.4 представлені часові діаграми, що пояснюють суть 
запропонованого способу управління. З рисунка 1.4 видно, що в режимі 
стабілізації напруги рівень сигналу на "негативному" вході компаратора 12 каналу 
 регулювання струму UP.І, умовно розділеного на складові Uo.І, UІ і UK, знаходиться 
нижчим за пилкоподібну напругу. Тому сигнал на виході компаратора 12 UШІМ2 
рівний логічній "1" і на вихід ШІМ через логічний елемент 13 проходить перший 
ШІМ-сигнал UШІМ1. У міру зростання вихідного струму сигнал Upi потрапляє в 
зону пилкоподібної напруги, і у момент рівності UI і UOI перший і другий ШІМ-
сигнали виявляються рівними (граничний режим). Подальші зовнішні дії, 
наприклад, зменшення опору навантаження перетворювача, приводять до 
переходу схеми в режим стабілізації струму. У цьому режимі із-за зниження 
вихідної напруги перетворювача ШІМ-сигнал UШІМ1 стає рівним логічною "1" і не 
впливає на роботу ШІМ, сигнал на виході ШІМ визначається тільки роботою 
каналу регулювання струму. Вихідний струм, пропорційний UI, зберігається 
постійним. 
У режимі стабілізації напруги коефіцієнт заповнення вихідних імпульсів 
ШІМ не залежить від роботи каналу регулювання струму і рівний 
 
 (1.4) 
     АРКУШ 
     СКРС-83ск.022.201.001ПЗ 13 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
 
У режимі стабілізації струму коефіцієнт заповнення вихідних імпульсів 
ШІМ не залежить від роботи каналу регулювання напруги і рівний 
 
(1.5) 
 
Точність стабілізації струму можна оцінити з формули 
 (1.6) 
 
У режимі стабілізації струму без додаткової корекції на виході ШІМ був би 
присутній модульований по тривалості сигнал різниці поточного і опорного 
значень струму перетворювача. Демодулятор, що виконує функцію, зворотну 
широко-імпульсному модулятору, формує на своєму виході сигнал корекції, 
рівний початковому (вхідному) сигналу ШІМ. Тобто: 
(1.7) 
  
напруга, пропорційна поточному значенню струму перетворювача без 
сигналу корекції. Підставивши (1.7) в (1.6), отримаємо: 
(1.8) 
 
Зіставляючи вираз (1.6) для пропонованого способу управління з виразами 
(1.2) і (1.3) можна зробити висновок, що завдяки формуванню окремого ШІМ-
сигналу для регулювання струму по приведеному алгоритму вдається виключити 
вплив статичної помилки стабілізації напруги на значення струму, що 
стабілізується. Введення в контур регулювання струму сигналу, що коректує, що є 
функцією коефіцієнта заповнення ШІМ, дозволяє компенсувати дію на роботу 
перетворювача в режимі стабілізації струму зовнішніх дестабілізуючих чинників, 
вплив яких відбивається на коефіцієнті заповнення. Найбільш значущі з них зміна 
вхідної напруги перетворювача і зміна опору навантаження. В результаті 
значення струму перетворювача, що стабілізується, постійне і рівне заданому 
граничному значенню.  
     АРКУШ 
     СКРС-83ск.022.201.001ПЗ 14 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Рисунок 1.2 - Спосіб стабілізації граничного струму перетворювача 
 
 
  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Рисунок 1.3 - Функціональна схема ШІМ 
 
     АРКУШ 
     СКРС-83ск.022.201.001ПЗ 15 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
 
 
Рисунок 1.4 – Часові діаграми 
 
Двотактний перетворювач напруги[4] 
Заявка: 2004109192/09,26.03.2004  
Дата публікації заявки: 10.10.2005  
Заявник: Мінін Олексій Леонідович (RU) (43) 
Автор: Мінін Олексій Леонідович (RU) 
     АРКУШ 
     СКРС-83ск.022.201.001ПЗ 16 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
Двотактний перетворювач напруги, що містить двотактний підсилювач 
потужності з вихідним трансформатором, пов'язаним з керуючим блоком логічної 
обробки сигналів, який сполучений із задаючим генератором, підключеним до 
широко-імпульсного модулятора, і вузлом захисту від несиметрії, виходом 
підключеним через пороговий пристрій до одного з входів RS-трігера, а іншим 
входом приєднаний до виходу задаючого генератора, а вихід - до першого входу 
логічного елементу І, вихід якого приєднаний до блоку логічної обробки сигналів, 
що управляють, що відрізняється тим, що у вузол захисту від несиметрії включена 
вимірювальна індуктивність, що перемагнічується згідно вихідному 
трансформатору, і датчик струму намагнічення, підключеного до входу 
порогового пристрою, вхід вузла захисту від несиметрії сполучений з виходом 
блоку логічної обробки сигналів, що управляють. 
 
Перетворювач напруги і спосіб управління ним[4] 
 Заявка: 2003100565/09,08.01.2003   
Автор: Пикапов В.А.  
Дата почала дії патенту: 08.01.2003 Світличний У В  
Дата публікації заявки: 27.08.2004  
Опубліковано: 10.05.2005  
Винахід відноситься до області електротехніки і може бути використаний в 
статичних перетворювачах електричної енергії. Технічним результатом 
справжнього винаходу є зниження втрат як на ключових елементах інвертора 
завдяки синусоїдальному характеру комутованого струму. У перетворювачі 
напруги і способі управління їм організація в силовому ланцюзі, що містить 
послідовний LC-контур, стійкого режиму резонансного збудження 
синусоїдального електричного струму, частота якого співпадає з тактовою 
робочою частотою перетворювача. Для цього в схему управління інвертором 
включений вузол автоматичного підстроювання його робочої частоти і фази, 
синхронної з власними коливаннями послідовного LC-резонансного контура, 
     АРКУШ 
     СКРС-83ск.022.201.001ПЗ 17 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
утвореного розділяємою ємністю і індуктивністю розсіювання силового 
трансформатора.  
Винахід відноситься до області електротехніки, зокрема до статичних 
перетворювачів напруги джерела постійного струму одного рівня в постійну 
напругу іншого рівня з гальванічною розв'язкою між ними. 
Відомий "Перетворювач з послідовним резонансом" патент Японії 
№701017084, Н 02 М 3/335 (Винаходи країн світу. Вип.107 № 18/98). Проте 
представлений перетворювач не забезпечує гальванічної розв'язки перетвореної 
напруги. 
Суть цього патенту, судячи по його опису, полягає в тому, що при 
провалах напруги для підтримки живлення навантаження за рахунок реактивної 
енергії, запасеної в резонансному контурі, ключі інвертора переводяться в режим 
комутації резонансного струму контура. Але з причини відсутності зворотного 
зв'язку резонансного контура з передбачуваною схемою управління не 
 забезпечується стійка синхронна робота ключів інвертора на частоті резонансу. 
Відомий також мостовий перетворювач напруги з послідовним 
резонансним контуром в діагоналі змінного струму моста. Такі перетворювачі 
об'єднані загальною ознакою: реалізація в них перехідних процесів, близьким до 
синусоїдальних (Журнал "Електронні компоненти" № 6, 2002 р., стаття, Набродів 
А. "Вибір силових транзисторів для перетворювачів напруги з резонансним 
контуром"). Але процес управління ключами інвертора інший. Частота комутації 
ключів не співпадає з резонансною частотою LC-контура і завжди нижче, а 
управління середнім значенням вихідної напруги перетворювача проводиться 
зміною тривалості паузи між серіями комутації ключів інвертора. Як наслідок цієї 
паузи, для забезпечення безперервності струму в навантаженні необхідний фільтр 
індуктивно-ємнісний після вихідного випрямляча. Резонансні коливання в періоді 
серій комутацій в цьому перетворювачі використовуються для зменшення 
динамічних втрат на ключах інвертора. 
     АРКУШ 
     СКРС-83ск.022.201.001ПЗ 18 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
Найбільш близьким по технічній суті є джерело електроживлення 
імпульсної дії (Березін O.K., Костіков В.Г., Шахнов В.А. "Джерела 
електроживлення радіоелектронної апаратури". Москва, 2000 р.) 
Перетворювач енергії постійного струму на вході в енергію постійного 
струму на виході з гальванічною розв'язкою від первинного джерела, що 
складається з транзисторного мостового інвертора, в діагональ змінної напруги 
якого включені послідовно сполучені розділова місткість і первинна обмотка 
силового трансформатора, до вторинної обмотки якого підключений 
двонапівперіодний вихідний випрямляч, до виходу якого підключені 
згладжуючий дросель і конденсатор вихідного фільтру, при цьому пристрій 
управління по входу ШІМ-регулювання підключений до виходу перетворювача, а 
своїм виходом підключено до входу попереднього підсилювача потужності, вихід 
якого підключений до входів, що управляють транзисторним мостом інвертора; 
допоміжною напругою пристрій управління і попередній підсилювач потужності 
 забезпечує додаткове джерело електроживлення. 
Проте в даному рішенні відсутній режим резонансного збудження 
синусоїдального електричного струму, частота якого співпадає з тактовою 
робочою частотою перетворювача. 
Відомий спосіб управління перетворювачем постійної напруги одного 
рівня в постійну напругу іншого рівня, здійснюваний таким чином: переривають з 
фіксованою частотою напругу первинного джерела за допомогою електронного 
комутатора, випрямляють отриману змінну імпульсну напругу двонапівперіодним 
випрямлячем і усереднюють за допомогою фільтру індуктивно-ємнісним, при 
цьому зміну рівня отриманої постійної напруги здійснюють шляхом широтно-
імпульсної модуляції тривалості відкритого стану ключів комутатора. Спосіб 
описаний в статті Березін O.K., Костиков В.Г., Шахнов В.А. "Джерела 
електроживлення радіоелектронної апаратури". Москва, 2000 р., гл.3.2. 
Ключовим елементом новизни способу управління перетворювачем є 
організація в силовому ланцюзі, що містить послідовний LC-контур, шляхом 
автоматичного підстроювання стійкого режиму резонансного збудження 
     АРКУШ 
     СКРС-83ск.022.201.001ПЗ 19 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
синусоїдального електричного струму, частота якого співпадає з тактовою 
робочою частотою перетворювача. 
Завданням винаходу є створення перетворювача енергії постійного струму, 
що забезпечує зниження втрат на ключових елементах інвертора і діодах 
випрямляча. 
 Поставлене завдання вирішується завдяки тому, що в схему управління 
інвертором додатково включений вузол автоматичного підстроювання робочої 
частоти перетворювача, синхронної з власними коливаннями послідовного LC-
резонансного контура, утвореного розділовою ємністю і індуктивністю 
розсіювання силового трансформатора. Послідовно з розділовою ємністю і 
первинною обмоткою трансформатора додатково включений дросель, що знижує 
комутаційні втрати від перезаряду паразитної ємності цієї обмотки, а також що 
створює індуктивність, доповнюючу індуктивність розсіювання трансформатора.  
Пристрій управління побудований на основі мікропроцесора або із 
 застосуванням спеціалізованих мікросхем, наприклад 1156ЕУ2, TL494CN. 
Пристрій управління видає сигнали управління на вхід попереднього 
підсилювача потужності і має контур зворотного зв'язку "а" з виходом 
перетворювача по ШІМ-регулюванню вихідної напруги. 
У схему управління перетворювачем введено два додаткові контури 
зворотного зв'язку. Перший з них замикається з пристроєм управління через вузол 
автопідстроювання частоти і фази. 
Вузол фазового автопідстроювання частоти (ФАПЧ) побудований по одній 
з схем, вживаних в телевізійній техніці і апаратурі радіозв'язку. В даному випадку 
проводиться порівняння фази комутації ключів інвертора по сигналу з виходу 
пристрою управління з фазою струму в силовому ланцюзі, контрольованому за 
допомогою датчика струму. Як варіант, можлива інтеграція напруги на вторинній 
обмотці трансформатора в інтервалі закритого стану ключів інвертора. Дія на 
тактову частоту комутації ключів інвертора проводиться шляхом підключення 
виходу вузла ФАПЧ до частотозадаючому входу пристрою управління. Таким 
     АРКУШ 
     СКРС-83ск.022.201.001ПЗ 20 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
чином проводиться захоплення тактової частоти перетворювача частотою 
резонансних коливань струму в LC-контурі. 
Для поліпшення динамічних характеристик перетворювача, що визначають 
швидкість реакції на збурюючі дії по вхідній напрузі і по навантаженню, 
утворений другий додатковий ланцюг зворотного зв'язку "с" через вузол 
перемикання режиму рекуперації з датчиком струму біс виходом пристрою 
управління. Вихід пристрою перемикання режиму підключений до входу 
попереднього підсилювача потужності в точці управління парою, наприклад, 
нижніх транзисторів в різних плечах моста інвертора. 
Один з двох режимів - режим з частковою рекуперацією енергії 
резонансного струму в силовому контурі. У моменти, коли в процесі роботи 
інвертора всі ключі закриті, струм контура протікає через шунтуючі діоди в 
первинне джерело назустріч його напрузі. 
Другий режим характерний відсутністю фази рекуперації, при якому ключі 
 інвертора підключають силовий контур синфазним коливанням його струму або 
до напруги первинного джерела (фаза відбору енергії від джерела), або замикають 
струм контура через себе, зберігаючи його енергію. 
При різкому скиданні навантаження або стрибкоподібній зміні задаючого 
параметра можливий перехідний процес з перерегулюванням, обумовлений 
енергетичною інерційністю коливального контура, що характеризується 
декрементом загасання. 
Вузол перемикання режиму рекуперації формує сигнал переходу з 
першого режиму в другий і назад. При пуску і при зниженій потужності, що 
віддається в навантаження, перетворювач працює в режимі з рекуперацією. 
При збільшенні навантаження, що виражається в збільшенні струму в 
силовому контурі, і, відповідно, сигналу датчика струму, вузол перемикання 
режиму рекуперації виробляє сигнал пристрою управління про перехід в режим 
роботи без рекуперації, при якому верхня пара ключів інвертора управляється по 
колишньому широтний-модульованими сигналами, а нижня пара комутується по 
сигналах датчика струму 6 синфазного з напрямом струму в силовому контурі на 
     АРКУШ 
     СКРС-83ск.022.201.001ПЗ 21 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
тактовій частоті перетворювача аналогічно тому, як це виконано в прототипі. Для 
цієї пари ключів в режимі без рекуперації коефіцієнт заповнення широтний-
модульованих імпульсів, що визначають відкритий стан ключів інвертора, рівний 
одиниці (К=1). 
При різкому скиданні навантаження на перетворювачі ШІМ-регулятор 
реагує на це зменшенням ширини імпульсу до мінімуму. Це служить сигналом 
для переходу в перший режим роботи з рекуперацією, при якому відбувається 
повернення енергії в первинне джерело. Повернення в другий режим роботи 
перетворювача відбувається автоматично по алгоритму, описаному вище. 
Управління режимом, власне, полягає в перемиканні коефіцієнта 
заповнення широтний-модульованих сигналів, керуючих в даному випадку 
нижньою парою ключів, з поточного значення, ідентичного з модуляцією сигналів 
верхньої пари, на К=1 і назад. 
Живлення вузлів ФАПЧ і перемикання режиму рекуперації, так само, як 
 пристрої управління і попереднього підсилювача потужності, забезпечує 
додаткове джерело електроживлення (ДДЕЖ), гальванічно не пов'язане з 
первинним джерелом живлення  
Еквівалентна електрична схема силового ланцюга перетворювача і 
діаграми напруги на ділянках ланцюга в цьому режимі представлені на рисунках 
1.5, 1.6 , де: 
П - генератор двохполярних імпульсів напруги з внутрішнім опором, 
рівним внутрішньому опору первинного джерела з урахуванням падіння напруги 
на відкритих ключах інвертора і його зворотних діодах в стані провідності; 
С1 - резонансна місткість; 
L1 - індуктивність розсіяння трансформатора, сумарна з доповнюючою 
індуктивністю; 
VD1 - двонапівперіодний випрямляч; 1, 2, 3 - характерні точки 
еквівалентної схеми. 
     АРКУШ 
     СКРС-83ск.022.201.001ПЗ 22 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
Між крапками 2 і 3 представлений еквівалент вторинної сторони 
трансформатора, приведеній через коефіцієнт трансформації до первинної 
сторони, де: 
С2 - еквівалент ємності вихідного фільтру 
RH - еквівалент навантаження; 
la - синусоїдальний струм в силовому ланцюзі; 
Ua - двохполярна напруга в діагоналі змінного струму моста інвертора; 
Ua1 - напруга, відповідна відкритому стану одній і іншої пари силових 
ключів, широтний-модульована по тривалості; 
Ua2 - напруга, відповідна стану прямої провідності зворотних діодів моста 
інвертора (фаза рекуперації струму силового ланцюга); 
UB - напруга між крапками 2-3 в цій схемі. 
Через послідовний LC-контур протікає синусоїдальний струм резонансної 
частоти струми непарних гармонік, у багато разів ослаблені індуктивністю 
 контура. Тактова частота інвертора визначається основною гармонікою контура. 
Напруга цієї частоти з частотного спектру еквівалентного генератора на самому 
контурі між крапками 1-2 в міру його добротності мало і падає на випрямлячі і 
навантаженні. 
Напруга UB є симетричний двохполярний меандр, що є характерним 
результатом роботи перетворювача в режимі резонансного збудження силового 
контура на тактовій частоті інвертора. 
На діаграмах рисунок 1.6 видно роль вузла ФАПЧ, що контролює і 
синхронізує переходи через нуль струму la і напруга Ua в точках фазування Iф. 
Величина напруги меандра на трансформаторі залежить від амплітуди 
синусоїдального струму в силовому контурі, яка модулюється відповідно до 
широко-імпульсної модуляції відкритого стану ключів інвертора. Широко-
імпульсна модуляція здійснюється зміною тривалості паузи напруги інвертора в 
двотактній схемі перетворювача при постійності частоти перетворення. 
     АРКУШ 
     СКРС-83ск.022.201.001ПЗ 23 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
Регулювальна характеристика перетворювача - залежність вихідної 
напруги U2 від коефіцієнта модуляції при розімкненому ланцюзі зворотного 
зв'язку - представлена на рисунку 1.7, де U1 - вхідна напруга перетворювача. 
Точка "к" на характеристиці Y відповідає рівності енергії, що поступає в 
силовий контур на кожному періоді (напівперіоді) коливань його струму з 
первинного джерела, і енергії, повертаємої в джерело у фазі рекуперації. Лінія X 
на рисунку 1.7 зображає регулювальну характеристику перетворювача при роботі 
без рекуперації струму резонансного контура. Як видно з графіка, управління 
вихідною напругою перетворювача в режимі з рекуперацією динамічніше за 
рахунок більшої крутизни характеристики Y в порівнянні з X. 
Справжній спосіб управління енергетичними перетвореннями з 
використанням резонансу в силовому ланцюзі і ФАПЧ для синхронізації процесів 
в ключовому перетворювачі застосовний як при повномостовій, так і при півмості 
схемі інвертора. 
 Виготовлено декілька експериментальних зразків з рівнями 
перетворюваної напруги від 28 В до 400 В потужністю до 1,5 кВт. Для управління 
інвертором застосовані контроллери на основі спеціалізованих мікросхем, 
зокрема 1156ЕУ2. 
Технічним результатом справжнього винаходу є зниження втрат на 
ключових елементах інвертора завдяки синусоїдальному характеру комутованого 
струму. За відсутності дроселя у вихідному фільтрі і синусоїдальному струмі в 
силовому контурі комутація діодів випрямляча відбувається при нульових 
значеннях струму (див. діаграми рисунок 1.6). Випробування експериментальних 
зразків показали більш ніж двократне зменшення втрат енергій в перетворювачі в 
порівнянні з прототипом при використанні однакової елементної бази. 
 
 
 
 
 
     АРКУШ 
     СКРС-83ск.022.201.001ПЗ 24 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
 
 
 
 
 
Рисунок 1.5 Електрична схема силового ланцюга перетворювача 
 
 
 
 
 
 
 
 
  
 
Рисунок 1.6 - Еквівалентна електрична схема силового ланцюга 
перетворювача 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Рисунок 1.7 - Регулювальна характеристика перетворювача 
  
     АРКУШ 
     СКРС-83ск.022.201.001ПЗ 25 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
2 Обґрунтування технічного завдання 
 
Вторинне джерело живлення блоку БПУІ системи супутникової авіаційної 
навігації, далі по тексту - ВДЖ БПУІ. 
Розробка є вторинним джерелом живлення БПУІ апаратури літаководіння 
багатофункціональної системи супутникової авіаційної навігації. 
ВДЖ БПУІ призначений для вироблення напруги живлення необхідних 
БПУІ для виконання функцій по призначенню. ВДЖ БПУІ повинен відповідати 
наступним вимогам: 
- живлення від літакової системи електропостачання постійного 
струму 27В з якістю електроживлення по ГОСТ 19705-89 для приймачів першої 
категорії; 
- При перервах електроживлення до 80 мс (нормальний режим) 
повинна бути забезпечена підтримка обчислювального процесу – підтримка 
 вироблення напруги 3,3 вольт, при струмі не менше 3 А; 
Вхідна напруга – 27 вольт; 
Вихідна напруга: 
– 3,3 В ± 5 %, рівень пульсацій не більше 40 мВ, струм навантаження 
не менше 8 А; 
– 5 В ± 5 %, рівень пульсацій не більше 40 мВ, струм навантаження 
не менше 0,2 А 
– +12 У ± 5 %, рівень пульсацій не більше 100 мВ, струм 
навантаження не менше 2 А; 
– - 12 В ± 5 %, рівень пульсацій не більше 100 мВ, струм 
навантаження не менше 0,5 А; 
– + 27 В ± 5 % рівень пульсацій вихідної напруги не більше 200 мВ, 
струм навантаження не менше 0,5 А. 
Пристрій управління повинен виробляти наступні сигнали управління 
захисним ключем: 
     АРКУШ 
     СКРС-83ск.022.201.001ПЗ 26 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
- сигнал «включення» (подача напруги живлення), видача сигналу 
проводиться при перевищенні вхідною напругою порогу 20 В., Зняття сигналу 
проводиться при зниженні вхідної напруги нижче порогу 10 В на якийсь час 
більше 250 мс; 
- сигнал обмеження напруги виробляється при перевищенні вхідною 
напругою порогу 36 В. При подальшому підвищенні вхідної напруги, напруга що 
поступає на перетворювачі не повинна перевищувати 36 вольт. 
Пристрій управління повинен виробляти сигнал «аварія живлення» за 
наступних умов:  
- зняття сигналу (установка в пасивний стан) проводиться при 
переході вхідною напругою порогу 21 вольт (при підвищенні напруги), тобто 
напруга живлення вважається нормальною при вхідній напрузі тих, що 
перевищують 21 вольт. 
- Установка сигналу (установка в активний стан) проводиться при 
 зниженні напруги живлення до рівня менше 20 вольт. 
Пристрій управління виробляє сигнал управління накопичувачем (сигнал 
підключення накопичувача до перетворювачів напруги) виробляється: 
- при зниженні вхідної напруги (після захисного ключа) до рівня 12 
вольт виробляється сигнал на підключення накопичувача. 
 
     АРКУШ 
     СКРС-83ск.022.201.001ПЗ 27 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
3 Розробка структурної та електричної принципової схеми приладу 
 
 
3 Розробка структурної схеми 
Структурна схема ВДЖ БПУІ приведена на рисунку 3.1 
3,3 В 
Накопичувач Перетворювач  
енергії 3,3 В 
+27 Вхідний Захисний Перетворювач +5 В 
В фільтр ключ +5В 
+12 
Схеми Перетворювач 
В 
порівняння 
+12/-12 В 
-12 В 
 
Перетворювач 
ВДЖ +27 В +27 В 
БПУІ 
Сигнал  
«авария 
Рисунок 3.1 – Структурна схема ВДЖ БПУІ 
питания» 
 
Опис структурної схеми і робота ВДЖ БПУІ. 
Вхідний фільтр. Вхідний фільтр призначений для запобігання попаданню 
перешкод в ланцюзі живлення. Вхідний фільтр розміщується в безпосередній 
близькості до роз'єму живлення, є самостійним пристроєм і розробляється по 
окремому ТЗ. 
Захисний ключ. Захисний ключ призначений для переривання подачі 
вхідної напруги на перетворювачі при зниженні вхідної напруги нижче межі 
робочого діапазону напруги і для обмеження вхідної напруги при перевищенні 
     АРКУШ 
     СКРС-83ск.022.201.001ПЗ 28 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
межі робочого діапазону вхідної напруги. Управління захисним ключем 
проводиться по сигналах, що виробляються схемами порівняння. 
Накопичувач енергії призначений для підтримки роботи перетворювача 
+3,3 В при короткочасних провалах вхідної напруги (провали напруги живлення 
до 0 В на якийсь час до 80 мс); 
Накопичувач енергії є конденсаторною батареєю великої ємності з 
схемами заряду і схемами підключення (ключем) до перетворювачів напруги.  
Схема заряду повинна бути обмежена струмом заряду, обмежена напругою 
заряду і захисним діодом призначений для виключення розряду зарядженої 
батареї при зниженні вхідної напруги нижче напруги зарядженої конденсаторної 
батареї. 
Ключ призначений для підключення накопичувача до входів 
перетворювачів напруги.  
Схеми порівняння (пристрій управління) призначені для вироблення 
 наступних сигналів: 
• сигналів управління захисним ключем; 
• сигналу аварії живлення; 
• сигналів управління накопичувачем енергії; 
• сигналів управління роботою перетворювачів напруги. 
 
Пристрій управління повинен виробляти наступні сигнали управління 
захисним ключем: 
• сигнал «включення» (подача напруги живлення), видача сигналу 
проводиться при перевищенні вхідною напругою порогу 20 В., Зняття сигналу 
проводиться при зниженні вхідної напруги нижче порогу 10 В на якийсь час 
більше 250 мс; 
сигнал обмеження напруги виробляється при перевищенні вхідною 
напругою порогу 36 В. При подальшому підвищенні вхідної напруги, напруга, що 
поступає на перетворювачі не повинна перевищувати 36 вольт. 
     АРКУШ 
     СКРС-83ск.022.201.001ПЗ 29 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
Пристрій управління повинен виробляти сигнал «аварія живлення» за 
наступних умов:  
• зняття сигналу (установка в пасивний стан) проводиться при переході 
вхідною напругою порогу 21 вольт (при підвищенні напруги), тобто напруга 
живлення вважається нормальною при вхідній напрузі тих, що перевищують 21 
вольт. 
Установка сигналу (установка в активний стан) проводиться при зниженні 
напруги живлення до рівня менше 20 вольт. 
Пристрій управління виробляє сигнал управління накопичувачем (сигнал 
підключення накопичувача до перетворювачів напруги) виробляється: 
• при зниженні вхідної напруги (після захисного ключа) до рівня 12 
вольт виробляється сигнал на підключення накопичувача; 
• при підвищенні вхідної напруги (після вхідного ключа) до рівня 18 
вольт сигнал підключення накопичувача знімається, тобто накопичувач 
 відключається від перетворювачів. 
Пристрій управління виробляє наступні сигнали управління 
перетворювачами: 
• сигнали управління перетворювачем +3,3 вольт виробляються з 
вимогами за логікою роботи і рівням включення, аналогічним з вимогами що 
пред'являються до сигналу управління захисним ключем. 
Сигнали управління перетворювачами +12 В -12 В +27 В виробляються з 
вимогами за логікою роботи і рівням включення, аналогічним з вимогами що 
пред'являється до сигналу «аварія живлення». 
Перетворювачі енергії призначені для перетворення вхідної напруги в 
стабілізовану вихідну напругу. Перетворювачі напруги побудовані по однотипній 
схемі двотактного перетворювача з гальванічною розв'язкою вхідної напруги від 
вихідного. 
     АРКУШ 
     СКРС-83ск.022.201.001ПЗ 30 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
3.2 Розробка принципової схеми 
Захисний ключ 
Захисний ключ призначений для переривання подачі вхідної напруги на 
перетворювачі при зниженні вхідної напруги нижче межі робочого діапазону 
напруги і для обмеження вхідної напруги при перевищенні межі робочого 
діапазону вхідної напруги. Управління захисним ключем проводиться по 
сигналах, що виробляються схемами порівняння. В склад захисного ключа також 
входить схема попередньої стабілізації для живлення схем порівняння та 
перетворювачів. 
Захист від зворотнього руху струму при вимиканні навантаження виконана 
на елементах VT1, VD1, C5, R1.  
Схема попередньої стабілізації виконана по принципу компенсаційного 
стабілізатора на елементах VT2, VT3, VD3, R4, R6, R7, R13, R14, C11, C15. Так як 
більшість елементів схеми використовує напругу живлення 5 В, тому додатково 
 був встановлений стабілізатор напруги на ітегральній мікросхемі DA2 фірми ON 
Semiconductor LM317AEMP.  
Захисні ключі від перенапруги та падіння напруги нижче 10 В виконані на 
елементах VT4-VT6, VD4, R5, R9-R12, C13. Основний силовий ключ виконаний 
на транзисторі фірми MOTOROLA MTD20P06HDL. Сигнал обмеження напруги 
при перевищенні критичного рівня вихідних напруг формується на виході 
транзистора VT4 фірми PHILIPS BC856. При перевищенні напруги сигнал з схеми 
порівняння відкриваючи транзистор VT9 зменшує напругу на базі транзистора 
VT4 який в свою чергу керує транзистором VT6. 
При зменшенні напруги нижче 10 В сигнал з схеми порівняння відкриває 
транзистор VT5 який в свою чергу закриває транзистор VT6. 
 
Схема порівняння 
Схеми порівняння (пристрій управління) призначені для вироблення 
наступних сигналів: 
• сигналів управління захисним ключем; 
     АРКУШ 
     СКРС-83ск.022.201.001ПЗ 31 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
• сигналу аварії живлення; 
• сигналів управління накопичувачем енергії; 
• сигналів управління роботою перетворювачів напруги. 
Схема побудована на компараторах по принципу порівняння вихідних 
напруг з внутрішньою опорною напругою. Рівень спрацювання рівний 
контрольним точкам напруг, які зводяться до опорної напруги за допомогою 
дільників напруг, які виконані на резисторах R15-R30. Для виключення точки 
невизначеності, при якій відбувається високочастотна зміна стану компаратора, 
використовують зворотній від’ємний гістерезисний зв’язок. Він забезпечує вікно 
для спрацювання компаратора, що виключає можливість самозбудження і 
підвищує чіткість спрацьовування компаратора. Зворотній від’ємний 
гістерезисний зв’язок виконаний на резисторах R31-R34. Для забезпечення умов 
спрацювання захисних ключів використовуються також тригери на мікросхемі 
DD3. Для індикації стану роботи схеми порівняння застосовані світлодіоди 
 HL2,HL3. 
 
Перетворювачі напруги 
Перетворювачі напруги призначені для перетворення вхідної напруги в 
стабілізовану вихідну напругу[7]. Перетворювачі напруги побудовані по 
однотипній схемі двотактного перетворювача з гальванічною розв'язкою вхідної 
напруги від вихідної. Схема побудована на високочастоних тероїдних 
трансформаторах. Струм подається на дві первинні обмотки трансформатора 
почергово за допомогою транзисторів VT13,VT14. Керуються транзистори за 
допомогою мікроконтролера DA3, завдяки чому отримується широтно-імпульсна 
модуляція вхідної напруги. На виході трансформатора отримується змінна 
напруга яка випрямляється діодами VD8, VD10. Випрямлена напруга 
згладжується дроселем LL3. Для стабілізації напруги використаний стабілізатор 
напруги DA4, який подає керуючий сигнал на контролер. Для повної гальванічної 
     АРКУШ 
     СКРС-83ск.022.201.001ПЗ 32 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
розв’язки використано оптопару VU1. Індикацію роботи схеми забезпечує 
світлодіод HL4.  
Наступні схеми перетворювачів однотипні. 
 
Накопичувач енергії 
Накопичувач енергії призначений для підтримки роботи перетворювача 
+3,3 В при короткочасних провалах вхідної напруги (провали напруги живлення 
до 0 В на якийсь час до 80 мс). 
Накопичувач енергії являється батареєю конденсаторів С66-С75. Для 
обмеження струму заряду використовуються транзистори VT23-VT32. 
Стабілізацію напруги забезпечує мікросхема DA10.  
Ключ, який вмикає накопичувач енергії по сигналу схеми порівняння, 
реалізований на двох транзисторах VT33, VT34, та мікросхемі DD4. 
 
 
     АРКУШ 
     СКРС-83ск.022.201.001ПЗ 33 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
4 Розробка та розрахунок основних елементів схеми об’єкта 
проектування 
 
4.1 Розробка та розрахунок схеми управління 
Схема управління служить для контролю вхідної напруги та вихідної 
напруги що отримується з перетворювачів напруги та управлінням 
накопичувачем енергії. 
Схеми управління (пристрій порівняння) призначені для вироблення 
наступних сигналів: 
• сигналів управління захисним ключем; 
• сигналу аварії живлення; 
• сигналів управління накопичувачем енергії; 
• сигналів управління роботою перетворювачів напруги. 
 
 Пристрій порівняння повинен виробляти наступні сигнали управління 
захисним ключем: 
• сигнал «включення» (подача напруги живлення), видача сигналу 
проводиться при перевищенні вхідною напругою порогу 20 В., Зняття сигналу 
проводиться при зниженні вхідної напруги нижче порогу 10 В на якийсь час 
більше 250 мс; 
• сигнал обмеження напруги виробляється при перевищенні вхідною 
напругою порогу 36 В. При подальшому підвищенні вхідної напруги, напруга, що 
поступає на перетворювачі не повинна перевищувати 36 вольт. 
Пристрій управління повинен виробляти сигнал «аварія живлення» за 
наступних умов:  
• зняття сигналу (установка в пасивний стан) проводиться при 
переході вхідною напругою порогу 21 вольт (при підвищенні напруги), тобто 
напруга живлення вважається нормальною при вхідній напрузі тих, що 
перевищують 21 вольт; 
     АРКУШ 
     СКРС-83ск.022.201.001ПЗ 34 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
• установка сигналу (установка в активний стан) проводиться при 
зниженні напруги живлення до рівня менше 20 вольт. 
Пристрій управління виробляє сигнал управління накопичувачем (сигнал 
підключення накопичувача до перетворювачів напруги) виробляється: 
• при зниженні вхідної напруги (після захисного ключа) до рівня 12 
вольт виробляється сигнал на підключення накопичувача; 
• при підвищенні вхідної напруги (після вхідного ключа) до рівня 18 
вольт сигнал підключення накопичувача знімається, тобто накопичувач 
відключається від перетворювачів. 
Пристрій управління виробляє наступні сигнали управління 
перетворювачами: 
• сигнали управління перетворювачем +3,3 вольт виробляються з 
вимогами за логікою роботи і рівням включення, аналогічним з вимогами що 
пред'являються до сигналу управління захисним ключем. 
 Сигнали управління перетворювачами +12 В -12 В +27 В виробляються з 
вимогами за логікою роботи і рівням включення, аналогічним з вимогами що 
пред'являється до сигналу «аварія живлення». 
Вибір компаратора 
Для реалізації поставлених вимог використовується компаратор. 
Встановлення точки спрацювання компаратора відбувається за допомогою 
еталоної (опорної) напруги. Так, як нам потрібно мати 8 різних точок 
спрацювання то зовсім недоцільно встановлювати 8 різних опорних напруг. В 
даному проекті використано одну опорну напругу, а вхідні тестуючі напруги 
підводяться до точок спрацювання за допомогою дільників напруги. 
Для швидкодіючих компараторів, перш за все, характерний малий час 
затримки перемикання. Прецизійні компаратори відрізняються від інших типів 
компараторів підвищеною точністю порівняння напруги. Це досягається шляхом 
зменшення напруги зсуву нуля, вхідних струмів зсуву і різниці вхідних струмів 
двох плечей, а також помітного збільшення коефіцієнта посилення. Поліпшення 
     АРКУШ 
     СКРС-83ск.022.201.001ПЗ 35 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
вказаних параметрів, зазвичай, досягається ціною зниження швидкодії 
компаратора. 
При проектуванні малопотужних (мікропотужних) компараторів акцент 
робиться на зниження струмів споживання від джерел живлення. Слід зазначити, 
що поліпшення цього параметра неодмінно пов'язане із збільшенням затримки 
перемикання, що затрудняє їх використання в схемах, де потрібна висока 
швидкодія при обробці вхідних сигналів. 
Розглянемо компаратори, що випускаються відомими світовими 
виробниками мікросхем, таких як Analog Devices, MAXIM, Texas Instruments, 
Linear Technology та інші. 
Скорочено, обмежимося декількома характерними параметрами 
компараторів. 
У таблиці  4.1 представлені параметри надшвидкодіючих прецизійних 
компараторів[9]: 
 Таблиця  4.1 – Параметри надшвидкодіючих прецизійних компараторів 
AD TL MАX LT 
Параметр 
790 3016 3116 974 913 1011A 1017 
Напр. зм.нуля, 
0,25 0,5 0,5 1 0,8 0,75 1 
мВ 
Вхідний струм, 
3500 6000 700 500 3000 35 100 
нА 
Різн. вх. 
150 100 100 40 300 3 10 
струмів, нА 
Коеф підсил., 
- - - 3 3,5 200 100 
В/мВ 
Дрейф напр. зм., 
- -4,8 -2,5 2 2 15 40 
мкВ/С 
Затр. перекл., нс 45 7,8 9,9 5,5 10 - - 
ТТЛ, 
Вихідна логіка ТТЛ ТТЛ TTЛ ТТЛ ТТЛ ТТЛ 
КМОП 
 
     АРКУШ 
     СКРС-83ск.022.201.001ПЗ 36 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
Компаратор AD790 фірми Analog Devices є одинарний компаратор. Може 
працювати як від однополярного джерела +5В, так і від двохполярного джерела 
+15В. Причому при роботі від однополярного джерела входи компаратора можуть 
приєднуватися до нульового потенціалу. Максимальна диференціальна напруга на 
вході складає 15В. Компаратор має особливий вихідний каскад, що запобігає 
кидкам струмів, які мають місце в схемах ТТЛ або КМОП. Компаратор може 
працювати в синхронному режимі, для чого передбачений вхід того, що стробує. 
Виконаний за біполярною технологією[9]. 
Компаратори TL3016 і TL3116 фірми Texas Instruments мають вихідний 
стробований каскад. Мають вихідну логіку ТТЛ незалежно від того, від якого 
джерела живлення вони працюють: двохполярного +5В або від однополярного 
+5В. 
Компаратор MAX913 фірми MAXIM спеціально розроблений під логіку 
ТТЛ незалежно від того, від якого джерела живлення він працює: двохполярного 
 +5В або від однополярного +5В. MAX913 є малопотужним компаратором– струм 
споживання 6мА. 
Компаратор MАX974 є малопотужним (струм споживання 900мкА) 
надшвидкодіючим прецизійним компаратором з однополярною напругою 
живлення, що змінюється в діапазоні 4,5.5,5В. 
Компаратор LT1011 фірми Linear Technology є повністю сумісним по 
висновках з моделлю LT111. Проте має значно кращі вхіді характеристики (див. 
таблицю). Температурний дрейф напруги зсуву складає 15 мкВ/С. Він може 
працювати від однополярного джерела живлення +3В і від двополярного аж до 
+18В. На виході компаратор має транзистор з відкритим колектором, який 
забезпечує струм до 50 мА. 
У компараторі LT1017/1018 застосований вдосконалений вихідний каскад, 
що дозволяє працювати на навантаження, підключене до позитивного джерела 
живлення, як це можуть робити схеми з відкритим колектором, але цей каскад є 
економнішим[9]. 
     АРКУШ 
     СКРС-83ск.022.201.001ПЗ 37 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
З представлених таблиць можна зробити вивід, що вимогам 
надшвидкодіючого прецизійного компаратора відповідає тільки МАХ974. 
Причому час затримки перемикання вимірювався при опорній вхідній напрузі 
100мВ і напруга перезбуджування 5мВ, що неприпустимо при проведенні 
фізичних експериментів. Таким чином, для забезпечення характеристик, 
необхідних у фізичних експериментах, потрібне створення спеціального 
надшвидкодіючого прецизійного компаратора, час затримки перемикання якого 
був би менший 5нс, при опорній вхідній напрузі 30мВ і напруга перезбуджування 
5мВ, напруга зрушення компаратора не перевищувала б 0,5мВ, а девіація вхідного 
сигналу не перевищувала 50пс. 
 
 
 
Рисунок  4.1 – Схема компаратора МАХ 974 
 
4.2 Розрахунок дільника напруги та гістерезиса 
При роботі системи від батареї важливо знати, коли напруга батареї 
знижується нижче за допустимий рівень. Зазвичай для цього використовується 
модуль PLVD (Programmable Low Voltage Detect). Проте, якщо його немає складі 
периферії контролера, то можна побудувати просту схему на основі вбудованого 
компаратора і декількох зовнішніх елементів.  
     АРКУШ 
     СКРС-83ск.022.201.001ПЗ 38 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
 
Рисунок  4.2 – Схема компаратора з дільником напруги. 
На один з входів подається опорна напруга, а на інший через дільник 
напруги контрольована напруга. Дільник напруги повинен бути розрахований так, 
щоб контролююча напруга в критичній точці була рівна опорній напрузі. 
Для розрахунку дільника напруги використовується формула[10]:  
 
V
R DD
1 = R2 − R2                                             ( 4.1) 
VIn
 
 
де VDD – контрольована напруга; 
 VIn – опорна напруга; 
 R1, R2 – резистори дільника напруги. 
На рисунку  4.3 представлена схема контролю вхідної напруги критичними 
точками якої являються 10 В, 12 В, 20 В, 22 В.  
Розраховуємо резистори дільників напруги по формулі  4.1: 
при VNO=20 В приймаємо R16=1000 Ом, тоді 
V
R = NO R16 20 1000
15 − R16 = −1000=15920Ом, зі стандартного ряду 
VREF 1.182
вибираємо номінал 16 кОм; 
при VNO=10 В приймаємо R1=1000 Ом, тоді 
VNO R18 10 1000
R17 = − R18 = −1000= 7460Ом, зі стандартного ряду 
VREF 1.182
вибираємо номінал 7,5 кОм; 
при VNO=22 приймаємо R20=910 Ом, тоді 
     АРКУШ 
     СКРС-83ск.022.201.001ПЗ 39 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
V R 22 910
R19 =
NO 20 − R20 = − 910 =16027 Ом, зі стандартного ряду 
VREF 1.182
вибираємо номінал 16 кОм; 
при VNO=12 приймаємо R22=1000 Ом, тоді 
V R 12 1000
R = NO 22
21 − R22 = −1000= 9152Ом, зі стандартного ряду 
VREF 1.182
вибираємо номінал 9,1 кОм. 
 
C1 6        R3  3      
GN  D         
R3  4      
R1 5      
VN  O         
R1 6        DD  1       
GN  D         5    2    
IN  A    +     OU  T   A        
4    
R1 7        IN  A    -     
VN  O         
7    
OU  T   B        1     R1 8        IN  B   +       
GN  D         6    
IN  B   -       
R1 9        
VN  O         1 1    IN  C   +       OU  T   C      1 6        
1 0       
R2  0         IN  C   -       
GN  D         
 1 3       
R2  1       IN  D   +       OU  T   D       1  5        
VN  O         12        
IN  D   -       
R2  2         
GN  D         8    3    
RE  F      V+     
9    
V-     GN  D         1 4       
GN  D         
R3  1    
R3  2      
 
Рисунок  4.3 – Схема контролю вхідної напруги 
 
На рисунку представлена схема контролю вихідної напруги критичними 
точками якої являються 3,3 В, 12 В, 27 В. 
     АРКУШ 
     СКРС-83ск.022.201.001ПЗ 40 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
V   R2  3       
+ 3 , 3         
R2  4         DD  2         
GN  D         5    
I N A    +      OU  T   A        2     
4    
R2  5       I N A    -      
+ 12    V      
7    
R2  6         IN  B   +       1    
OU  T   B         
GN  D         6    
I N B   -       
R2  7         
+ 2 7         11     16        
I N C   +       OU  T   C       
10        
R2  8         I N C   -       
GN  D         
13     15     
R2  9         I N D   +       OU  T   D         
-1 2    V        12        
I N D   -       
V5     R3  0      
8    
RE  F      V+    3     
9   V -     GN  D         14        
GN  D         
 
Рисунок  4.4 – Схема контролю вихідної напруги 
 
Розраховуємо резистори дільників напруги за формулою  4.1: 
при VNO=3,3 В приймаємо R24=1000 Ом, тоді 
VNO R
 24 3,3 1000
R23 = − R24 = −1000=1800Ом, зі стандартного ряду 
VREF 1.182
вибираємо номінал 2 кОм; 
при VNO=12 В приймаємо R26=1000 Ом, тоді 
VNO R
R = 26 12 1000
25 − R26 = −1000= 9150Ом, зі стандартного ряду 
VREF 1.182
вибираємо номінал 9,1 кОм; 
при VNO=27 приймаємо R28=1000 Ом, тоді 
V R 27 1000
R NO 28
27 = − R28 = −1000 = 21800Ом, зі стандартного ряду 
VREF 1.182
вибираємо номінал 22 кОм. 
Всі резистори дільників напруги однотипні - 2312 165 1 BC Component але 
мають різний номінал. 
Коли на входах компаратора напруги близькі один до одного, можуть 
відбуватися небажані багатократні перемикання стану компаратора під впливом 
шумів і перешкод. Для виключення цього ефекту для компаратора вводиться 
     АРКУШ 
     СКРС-83ск.022.201.001ПЗ 41 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
схема гістерезису. Ця схема зміщує рівні спрацьовування компаратора для 
виключення впливу шумів і перешкод. 
 У компараторів, що не мають входу управління гістерезисом, він може 
бути легко заданий методом позитивного зворотного зв'язку за допомогою 
резистора (рисунок  4.5).  
 
Рисунок  4.5 – Компаратор з гістерезисом 
Нижче приведений порядок розрахунку зовнішніх компонентів для 
задавання гістерезису[10]:  
 R1 RR = 2  V
 DD 
3  −1                                             ( 4.2) 
R1 + R 2 VTH − V 
TL 
де VDD – контрольована напруга; 
 VTH – максимальна критична точка; 
 VTL – мінімальна критична точка; 
 R1, R2 – резистори дільника напруги. 
На схемі резисторами, що задають гістерезис являються R31 – R34 =RHYST. 
16000 1000  10 
RHYST =   −1 = 93176Ом, зі стандартного ряду 
16000+1000 10.05 − 9.95 
вибираємо номінал 91 кОм. Резистори вибираємо типу 2322 730 xx 513 фірми 
PHILIPS. 
 
 
 
 
     АРКУШ 
     СКРС-83ск.022.201.001ПЗ 42 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
4.3 Оцінка точності і надійності 
 
Оцінка надійності 
Надійність – це властивість об’єкта зберігати у часі в установлених межах 
значення всіх параметрів, що характеризують здатність об’єкту виконувати певні 
функції в заданих режимах та умовах експлуатації[12]. 
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 будь-яких видів 
колориметрів “закладається” в процесі їх розробки та виробництва. Вона залежить 
від якості елементів, що використовуються та їх захищеності конструктивними 
методами; структурної захищеності колориметрів, що забезпечує їх функціювання 
при наявності відмов; вірного вибору коефіцієнтів відмов і т.п. 
 
Існує ряд методів оцінки надійності. Найпоширенішим серед них являється 
наближений метод розрахунку надійності. Його суть полягає в представленні 
колориметра 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 (рисунок 4.6). Розрахунок такої 
схеми зводиться до урахування сумісності подій, що полягають в безвідмовності 
всіх елементів надійності, що входять в досліджуваний об’єкт[12]: 
n
P(t) =Pj (t)  ,                                                    4.3 
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. 
     АРКУШ 
     СКРС-83ск.022.201.001ПЗ 43 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
P1(t) Pj(t) Pn(t) 
.… .… 
Рисунок 4.6 – Схема послідовного з’єднання елементів надійності 
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 (рисунок 4.7). 
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 (рисунок 6.2)[12]. 
P1i(t) P1j(t) P1n(t) 
.… .… 
Pij(t) 
…………………… …………………… 
Pmi(t) Pmj(t) Pmn(t) 
.… .… 
Рисунок 4.7– Схема загального резервування 
Відмова об’єкта з загальним резервуванням відбувається при відмові всіх 
його навантажених (підєднаних) гілок[15]: 
     АРКУШ 
     СКРС-83ск.022.201.001ПЗ 44 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
m
Q(t) =QBi (t) ,                                                  4.4 
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[15]: 
n
PBi (t) =Pij (t)  ,                                                      4.5 
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 
відмови об’єкта є подіями протибічними, маємо: 
n
QBj =1−Pij (t) .                                                      4.6 
j=1
 
Підставивши це значення в 6.2, отримаємо 
m  n 
Q(t) =1−Pij (t) .                                             4.7 
 
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)                                                    4.8 
 
i=1  j=1 
Взагалі всі гілки об’єкта складаються з однакових елементів надійності, 
тому: 
n m
P(t) =1− 1− (P )
ij (t)   .                                                 4.9 
Схема роздільного резервування об’єкта зображено на рисунку 6.3. Для 
розрахунку його надійності знайдемо імовірність відмови одного, j-го ряду 
елементу: 
     АРКУШ 
     СКРС-83ск.022.201.001ПЗ 45 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
m
Qi (t) =Qij (t) .                                                    4.10 
i=1
З цього слідує, імовірність безвідмовної роботи j-го ряду елементів 
надійності об’єкта складатиме: 
m
Pi (t) =1−(1− Pij (t)).                                        4.11 
i=1
Оскільки в об’єкті є n таких рядів елементів, поскільки імовірність 
безвідмовної роботи об’єкта визначається добутком: 
n  m 
P(t) =1−(1− P )
ij (t)   .                                 4.12 
j=1  i=1 
При однакових елементах надійності об’єкта отримаємо: 
m n
P(t) = 1− (1− Pij (t))  ;                                     4.13 
P1i(t) P1j(t) P1n(t) 
.… .… 
 
Pij(t) 
…………… .… .… …………… 
Pmi(t) Pmj(t) Pmn(t) 
.… .… 
Рисунок 4.8 – 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. 
     АРКУШ 
     СКРС-83ск.022.201.001ПЗ 46 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
Часто реальний об’єкт має таке з’єднання елементів надійності, яке можна 
представити схемою їх змішаного з’єднання (рисунок 4.9). 
 Так, стосовно до схеми, зображеної на рисунку 4.9, послідовність 
розрахунку її надійності слідуюча: 
імовірність безвідмовної роботи паралельного з’єднання елементів надійності[15] 
P2,3 (t) =1− (1− P2 (t))(1− P3 (t)) ;                                  4.14 
 імовірність безвідмовної роботи об’єкта 
P(t) = P1(t)1− (1− P2 (t))(1− P3 (t))P4 (t) .                          4.15 
P2(t) 
P1(t) P4(t) 
P3(t) 
 
Рисунок 4.9 – 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. 
Розрахунок на надійність був проведений з використанням ЕОМ [додаток 
Г]. Результати розрахунку приведені нище. 
Середній час безвідмовної роботи: 
для максимальної інтенсивності відмов 7.336757153E+04 годин; 
для середньої інтенсивності відмов 9.493971328E+04 годин; 
для мінімальної інтенсивності відмов 1.344809037E+05 годин; 
інтенсивність відмов ЕВА при середньому рівні інтенсивностей відмов елементів 
1.053300000E-05 1/год. 
 
     АРКУШ 
     СКРС-83ск.022.201.001ПЗ 47 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
Оцінка точності 
В процесі розробки апаратури завжди намагаються досягти найбільшої 
точності. Але враховуючи те, що прилад складається із реальних модулів, які 
мають практичні точності параметри, можна говорити про досягнену точність. Її 
оцінюють за формулою[15]: 
n
 2
пр =  i  ,                                                           4.16 
i=1
де δі – точність модуля приладу. 
Модуль вторинного джерела живлення складається з блоків, що пов’язані з 
електронікою. Отже точність таких вузлів висока. 
Розпишемо усі блоки, які входять до модуля вторинного джерела 
живлення, та проаналізуємо їх точність. 
Таблиця 4.2. Аналіз модуля вхідного підсилення 
Назва блоку Похибка, % 
 Блок джерела струму 0,1 
Блок перетворювачів напруги  0,1 
Схема управління 0,1 
Накопичувач енергії 0,5 
 
Підраховуємо сумарну похибку блоків, що входять до модуля вторинного 
джерела живлення. 
 2
пр = 0,1 + 0,12 + 0,12 + 0,52 = 0,5 % . 
Так як допустима похибка приладу 1%, то в даному розрахунку приладу на 
точність при його експлуатації задовольняє поставлену задачу у технічному 
завданню. Таким чином, задана точність досягнена. 
 
     АРКУШ 
     СКРС-83ск.022.201.001ПЗ 48 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
5. Технологічний розділ 
 
Покращити якість роботи електронних систем з одночасним підвищенням 
надійності, зменшенням маси, габаритних розмірів і використання енергії при 
мінімальних затратах можливо за рахунок використання методів і засобів 
мікроелектроніки і комплексної мініатюризації. 
Для мікроелектронної апаратури характерно збільшення кількості вузлів, 
виконаних на основі цифрових схем, котрі виготовлені засобами 
напівпровідникової або гібридної технології. 
Однією з особливостей проектування мікроелектронної апаратури 
являється розширення можливостей стандартизації схемних рішень. 
При функціонально-вузловому проектуванні гостро постає питання 
електричного, конструктивного і технологічного узгодження інтегральних схем і 
мікрозборок, відмінних конструктивним виконанням, напругою живлення, рівнем 
 вхідних та вихідних сигналів[18]. 
Технологічність конструкції друкованих плат (ДП) - пристосованість 
конструкції ДП до обмеженої витрати трудових, матеріальних і енергетичних 
ресурсів на підготовку виробництва і промисловий випуск у заданій кількості по 
вищій категорії якості (виробнича технологічність) і при технологічному 
обслуговуванні і ремонті (експлуатаційна технологічність). Виробнича 
технологічність ДП визначається трудомісткістю виготовлення. Експлуатаційна 
технологічність ДП оцінюється контролездатністю і взаємозамінністю[18]. 
 
5.1 Призначення друкованої плати модуля вторинного джерела 
живлення БПУІ 
Даному модулі розташований захисний ключ. Захисний ключ призначений 
для переривання подачі вхідної напруги на перетворювачі при зниженні вхідної 
напруги нижче межі робочого діапазону напруги і для обмеження вхідної напруги 
при перевищенні межі робочого діапазону вхідної напруги. Управління захисним 
ключем проводиться по сигналах, що виробляються схемами порівняння. В склад 
     АРКУШ 
     СКРС-83ск.022.201.001ПЗ 49 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
захисного ключа також входить схема попередньої стабілізації для живлення схем 
порівняння та перетворювачів. 
Захист від зворотнього руху струму при вимиканні навантаження виконана 
на елементах VT1, VD1, C5, R1.  
Схема попередньої стабілізації виконана по принципу компенсаційного 
стабілізатора на елементах VT2, VT3, VD3, R4, R6, R7, R13, R14, C11, C15. Так як 
більшість елементів схеми використовує напругу живлення 5 В, тому додатково 
був встановлений стабілізатор напруги на ітегральній мікросхемі DA2 фірми ON 
Semiconductor LM317AEMP.  
Захисні ключі від перенапруги та падіння напруги нижче 10 В виконані на 
елементах VT4-VT6, VD4, R5, R9-R12, C13. Основний силовий ключ виконаний 
на транзисторі фірми MOTOROLA MTD20P06HDL. Сигнал обмеження напруги 
при перевищенні критичного рівня вихідних напруг формується на виході 
транзистора VT4 фірми PHILIPS BC856. При перевищенні напруги сигнал з схеми 
 порівняння відкриваючи транзистор VT9 зменшує напругу на базі транзистора 
VT4 який в свою чергу керує транзистором VT6. 
При зменшенні напруги нижче 10 В сигнал з схеми порівняння відкриває 
транзистор VT5 який в свою чергу закриває транзистор VT6. 
В модулі розташована схема порівняння. Схеми порівняння (пристрій 
управління) призначені для вироблення наступних сигналів: 
• сигналів управління захисним ключем; 
• сигналу аварії живлення; 
• сигналів управління накопичувачем енергії; 
• сигналів управління роботою перетворювачів напруги. 
Схема побудована на компараторах по принципу порівняння вихідних 
напруг з внутрішньою опорною напругою. Рівень спрацювання рівний 
контрольним точкам напруг, які зводяться до опорної напруги за допомогою 
дільників напруг, які виконані на резисторах R15-R30. Для виключення точки 
невизначеності, при якій відбувається високочастотна зміна стану компаратора, 
     АРКУШ 
     СКРС-83ск.022.201.001ПЗ 50 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
використовують зворотній від’ємний гістерезисний зв’язок. Він забезпечує вікно 
для спрацювання компаратора, що виключає можливість самозбудження і 
підвищує чіткість спрацьовування компаратора. Зворотній від’ємний 
гістерезисний зв’язок виконаний на резисторах R31-R34. Для забезпечення умов 
спрацювання захисних ключів використовуються також тригери на мікросхемі 
DD3. Для індикації стану роботи схеми порівняння застосовані світлодіоди 
HL2,HL3. 
Стабілізація напруги забезпечується за допомогою перетворювачів 
напруги. Перетворювачі напруги призначені для перетворення вхідної напруги в 
стабілізовану вихідну напругу. Перетворювачі напруги побудовані по однотипній 
схемі двотактного перетворювача з гальванічною розв'язкою вхідної напруги від 
вихідної. Схема побудована на високочастоних тероїдних трансформаторах. 
Струм подається на дві первинні обмотки трансформатора почергово за 
допомогою транзисторів VT13,VT14. Керуються транзистори за допомогою 
 мікроконтролера DA3, завдяки чому отримується широтно-імпульсна модуляція 
вхідної напруги. На виході трансформатора отримується змінна напруга яка 
випрямляється діодами VD8, VD10. Випрямлена напруга згладжується дроселем 
LL3. Для стабілізації напруги використаний стабілізатор напруги DA4, який подає 
керуючий сигнал на контролер. Для повної гальванічної розв’язки використано 
оптопару VU1. Індикацію роботи схеми забезпечує світлодіод HL4.  
Наступні схеми перетворювачів однотипні. 
Для стабільності роботи використовується накопичувач енергії. 
Накопичувач енергії призначений для підтримки роботи перетворювача +3,3 В 
при короткочасних провалах вхідної напруги (провали напруги живлення до 0 В 
на якийсь час до 80 мс). 
Накопичувач енергії являється батареєю конденсаторів С66-С75. Для 
обмеження струму заряду використовуються транзистори VT23-VT32. 
Стабілізацію напруги забезпечує мікросхема DA10.  
Ключ, який вмикає накопичувач енергії по сигналу схеми порівняння, 
реалізований на двох транзисторах VT33, VT34, та мікросхемі DD4. 
     АРКУШ 
     СКРС-83ск.022.201.001ПЗ 51 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
5.2 Аналіз елементної бази модуля 
Відповідно до схеми електричної принципової модуля вторинного джерела 
живлення (СКРС-83ск.022.201.001Э3) у якості елементної бази використовуються 
такі вироби електронної техніки[10]: 
➢ Резистори 2322 730 фірми PHILIPS із різноманітним номінальним 
опором, але з однаковим допустимим відхиленням опору від номінального  1 %, 
що дає можливість поліпшити роботу пристрою при різноманітних режимах 
роботи; 
➢ Резистори 2312 165 фірми BC Component із різноманітним номінальним 
опором, але з однаковим допустимим відхиленням опору від номінального  1 %, 
що дає можливість поліпшити роботу устрою при різноманітних режимах роботи; 
➢ Резистори CRL 1220 R15TD фірми MEGGITT ELECTR. COMP із 
різноманітним номінальним опором, але з однаковим допустимим відхиленням 
опору від номінального  1 %, що дає можливість поліпшити роботу устрою при 
 різноманітних режимах роботи; 
➢ Конденсатори постійної ємності TPSD337K006R045 фірми AVX-
KYOCERA з допустимим відхиленням ємності від номінальної  5 %; 
➢ Конденсатори постійної ємності 2222 93 1 X 1 5 45 фірми PHILIPS з 
допустимим відхиленням ємності від номінальної  5 %; 
➢ Конденсатори постійної ємності GRM55ER72A475KA01L фірми Murata з 
допустимим відхиленням ємності від номінальної  5 %; 
➢ Конденсатори постійної ємності 2222 891 X6 6 54 фірми PHILIPS з 
допустимим відхиленням ємності від номінальної  5 %; 
➢ Конденсатори постійної ємності 2222 580 X6 6 41 фірми PHILIPS з 
допустимим відхиленням ємності від номінальної  5 %; 
➢ Діоди MMSZ4697ET1 фірми ON Semiconductor, який має пластмасовий 
корпус та напругу живлення 10В; 
➢ Діод BAS32L фірми PHILIPS, який має пластмасовий корпус та напругу 
живлення 10В; 
     АРКУШ 
     СКРС-83ск.022.201.001ПЗ 52 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
➢ Діоди MURS120T3 фірми MOTOROLA, який має пластмасовий корпус 
та напругу живлення 10В; 
➢ Діоди MBRS140T3 фірми MOTOROLA, який має пластмасовий корпус 
та напругу живлення 10В; 
➢ Транзистор MTD20P06HDL фірми MOTOROLA, який має пластмасовий 
корпус та напругу живлення 70 В; 
➢ Транзистор MJD112 фірми Fairchild Semic, який має пластмасовий 
корпус та напругу живлення 50 В; 
➢ Транзистор BC846 фірми PHILIPS, який має пластмасовий корпус та 
напругу живлення 25 В; 
➢ Транзистор BC856 фірми PHILIPS, який має пластмасовий корпус та 
напругу живлення 50 В; 
➢ Транзистор Si4488DY фірми Vishay Siliconix, який має пластмасовий 
корпус та напругу живлення 50 В; 
 ➢ Транзистор IRF7822 фірми IR, який має пластмасовий корпус та напругу 
живлення 50 В; 
➢ Мікросхеми інтегральна MAX974ESE фірми MAXIM, що має 
прямокутний пластмасовий корпус типу SMD з напругою живлення  5…  20 В; 
➢ Мікросхема інтегральна 74AC74SC фірми NATIONAL 
SEMICONDUCTOR, що має прямокутний пластмасовий корпус типу SMD з 
напругою живлення 36 В; 
➢ Мікросхема інтегральна LM317AEMP фірми ON Semiconductor, що має 
прямокутний пластмасовий корпус типу SMD з напругою живлення 36 В; 
➢ Мікросхема інтегральна MC78L05ABD фірми MOTOROLA, що має 
прямокутний пластмасовий корпус типу SMD з напругою живлення 5 В; 
➢ Мікросхема інтегральна UCC28084D фірми Texas Instruments, що має 
прямокутний пластмасовий корпус типу SMD з напругою живлення 5 В; 
➢ Мікросхема інтегральна TL431AID фірми ON Semiconductor, що має 
прямокутний пластмасовий корпус типу SMD з напругою живлення 5 В; 
     АРКУШ 
     СКРС-83ск.022.201.001ПЗ 53 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
Всі вироби електронної техніки (ВЕТ) працюють в однаковому тепловому 
експлуатаційному режимі від -50 до +60 С при номінальному електричному 
навантаженні і від -50 до + 115 С при зниженні електричного навантаження до 
0,2 РН. Мінімальний наробіток на відмову всіх ВЕТ 20000 часів. Термін зберігання 
14 років. 
 
5.3 Обґрунтування вибору варіанта технологічного процесу 
Для друкованої плати вибирається наступна схема технологічного процесу 
складання і монтажу радіоелементів. 
Складання і монтаж вузлів конструкції з ручним встановленням 
радіоелементів при використанні методу індивідуальної пайки. 
1. Заготівельні операції[19] 
- підготовка ЕРЕ до монтажу; 
 - складання друкованої плати. 
 2.  Складання і монтаж вузлів. 
3.  Операції пайки монтажних з’єднань на ДП. 
4.  Контроль. 
 Типові операції складання і монтажу апаратури на ДП мають 
визначену структуру. 
 Операції підготовки радіоелементів до складання[19]. 
1.  Контроль радіоелементів по номіналам «придатний-непридатний». 
2.  Рихтовка виводів. 
3.  Підрізка виводів. 
4.  Загинання виводів. 
5.  Вкладка радіоелементів в технологічні касети. 
6.  Лудження виводів радіоелементів. 
7.  Формування виводів радіоелементів. 
Операції складання ДП[19]. 
1.  Встановлення на плату пустотілих заклепок-пістонів. 
     АРКУШ 
     СКРС-83ск.022.201.001ПЗ 54 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
2.  Встановлення на плату контактів. 
3.  Встановлення на плату перемичок. 
4.  Встановлення на плату штирів. 
5.  Встановлення на плату радіоелементів. 
6.  Підготовка виводів радіоелементів. 
7.  Доскладання плати. 
8.  Контроль правильності і якості встановлення радіоелементів. 
Операції пайки монтажних з’єднань на ДП. 
1.  Обезжирення плати. 
2.  Флюсування місць пайки. 
3.  Пайка з’єднань на платі. 
4.  Допайка з’єднань. 
5.  Промивка плати. 
6.  Висушування плати. 
  
 5.4 Загальні вимоги до монтажу 
 Елементи при закріпленні їхніх виводів повинні бути по можливості 
розташовані так, щоб напис їхнього номіналу і маркірування були добре видні з 
однієї сторони та були зручні для читання. 
 Проводи не повинні мати ушкоджень при монтажі (підпалів, надрізів і 
т.п.), що знижують їх механічну або електричну тривкість. 
 Провідники перерізом 0,35 мм і менше варто кріпити з виконанням 
повного обороту навколо контактного пелюстка, проводи перетином понад 0.35 
мм - не менше обороту. 
 Всі закріплені на пелюстках кінці монтажних проводів повинні бути 
щільно обжаті. 
 При кріпленні проводів до контактних пелюстків необхідно ввести жилу в 
отвір пелюстка і загнути її по радіусі з утворенням гачка. 
 
 
     АРКУШ 
     СКРС-83ск.022.201.001ПЗ 55 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
5.5 Загальні вимоги на пайки 
На якість паяних з’єднань суттєво впливають не тільки технологічні умови 
проведення процесу пайки, але і правильний вибір матеріалів: флюсів, припоїв, 
очисних рідин. 
Флюси, утворюючи рідину і газоподібну зони, які оберігають поверхню 
металу і розплавленого припою від окислення, розчиняють і видаляють вже 
існуючі плівки оксидів і забруднень з поверхні, покращують змочування металу з 
припоєм. Вибір флюсу проводиться виходячи з потрібної хімічної активності, яка 
повинна бути найбільшою в інтервалі температур, який визначається 
температурами плавлення припою. Він повинен швидко і рівномірно розтікатися 
по паяючих матеріалах, добре проникати в зазори і видалятися з них, легко 
витіснюватися розплавленим припоєм, бути термічно стабільним, не виділяти 
шкідливих для здоров’я газів, не викликати корозію паяючих металів і 
припоїв[18]. 
 В якості припоїв використовуються різні кольорові метали та їх сплави, які 
мають більш низьку температуру, ніж з’єднувані метали. Виходячи із 
температури плавлення припої поділяються на низько-, середньо- і 
високотемпературні. Для пайки монтажних з’єднань РЕА використовують 
переважно низько- і середньо температурні припої Тпл< 450 C. Основними 
компонентами припоїв є олово і свинець, до яких для надання спеціальних 
якостей можуть добавлятися присадки сурьми, срібла, вісмута, кадмія. Так срібло 
і сурма підвищують, а вісмут і кадмій зменшують температуру плавлення і 
затвердіння припою. Вибір марки припою визначається призначенням і 
конструктивними особливостями виробів, типом основного металу і 
технологічного покриття, максимально допустимою температурою при пайці, а 
також технічних і технологічних вимог до паяних з’єднань. До технічних вимог 
відносяться: достатня механічна міцність і пластичність; задані теплопровідність і 
електричні характеристики; коефіцієнт термічного розширення (КТР) близький до 
КТР паяючого металу; корозійна стійкість як в процесі пайки, так і при 
експлуатації[18]. 
     АРКУШ 
     СКРС-83ск.022.201.001ПЗ 56 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
Технологічні вимоги до припою передбачають добру змочуваність 
з’єднуваним ним металів, високі капілярні якості, малий температурний інтервал 
кристалізації для виключення появи пор і тріщин в паяних з’єднаннях. 
Пайка монтажних з'єднань повинна забезпечуватися надійністю 
електричного контакту і необхідною механічною тривкістю. 
Кількість флюсу, який наноситься на місце пайки, повинний бути 
мінімальним. Не припускається багате змочування флюсом місць пайки. 
Монтажні з'єднання варто лудити і паяти. Необхідно дотримуватися 
обережності від зайвого перегріву монтажних виробів, оплавлення ізоляції 
проводів і ізолюючих трубок, ослаблення або відпаювання контактних пелюстків, 
планарних або круглих виводів виробів електронної техніки. 
Місце пайки повинне бути достатньо прогрітим за допомогою паяльника з 
забезпеченням повного розтікання розплавленого припою і відсутністю 
можливості появи помилкової пайки. Після пайки спаяне місце необхідно 
 остудити при цьому спаяні вироби повинні бути нерухомими. Тривалість пайки 
виводів виробів електронної техніки повинна бути мінімально необхідною і бути 
не більш тривалості вказаної в ТВ на дані вироби електронної техніки або в 
технологічних рекомендаціях на пайку елементів. Якщо така вказівка відсутня, то 
орієнтовна тривалість пайки повинна бути не більше 5 с. 
Поверхня монтажних з'єднань повинна мати глянсовий вид без видимих 
пор, забруднень, напливів, гострих опуклостей припою, сторонніх вкраплень або 
окислів. Припой повинен заливати місце з'єднання виробів електронної техніки з 
усіх боків, заповнювати щілини і зазори між проводами і контактами. Кількість 
припою для пайки монтажних з'єднань повинно бути мінімальним. 
Паяння повинне забезпечувати при зовнішньому огляді розташування 
контурів підпаяних проводів. 
При монтажі штепсельного роз’єму припускається незначний наплив 
припою на зовнішню поверхню контакту. Не припускаються каплевидні і 
шиповидні напливи. 
     АРКУШ 
     СКРС-83ск.022.201.001ПЗ 57 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
Монтаж проводити за допомогою паяльних станцій ST-25, ST-45, MBT-201 
фірми PACE (США). 
 
5.6 Зальні вимоги до технологічного контролю 
Змонтовані плати піддаються технічному контролю. Загальна структура 
контрольних операцій включає візуальний контроль монтажу, автоматичний 
контроль правильності монтажних з’єднань, функціональний контроль зібраних 
плат[18]. 
Шляхом зовнішнього огляду і порівняння із зразками провіряють тип, 
номінальне значення, маркування, якість лудження виводів, відсутність подряпин, 
сколів, тріщин корпуса і пошкодження надписів.  
 Всі контрольні операції повинні бути виконані відповідно до технічних 
умов і вимог і без погіршення якості монтажу. 
 Надійність монтажних з'єднань перевіряється при зовнішньому огляді. 
  Механічну тривкість монтажних з'єднань припускається перевіряти 
вибірково, але не більш одного разу в процесі приймання монтажу. Зусилля 
повинно бути спрямоване уздовж осі припаяного проводу і не повинно 
перевищувати 0,5 кг. В окремих випадках припускається перевірка пінцетом, на 
губки якого повинні бути надягнуті ізоляційні трубки. 
 Контроль правильності електричних з’єднань є необхідною операцією 
перед настройкою. В одиничному і дрібносерійному виробництві цю операцію 
виконують вручну за допомогою універсальної вимірювальної апаратури по 
картам опорів і монтажній схемі. 
 В масовому виробництві широко використовують автоматичні тестери, які 
працюють по принципу неврівноваженого моста. Плата через з’єднувачі 
підключається до тестера, який по розробленій програмі перевіряє омічний опір 
кожної електричної ділянки і визначає її стан. Плати, які не пройшли перевірку 
монтажу поступають на ділянку ремонту. Годні плати поступають на 
функціональний контроль, де перевіряють логічні зв’язки елементів за допомогою 
     АРКУШ 
     СКРС-83ск.022.201.001ПЗ 58 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
діагностичних тестів. Плати, які мають відхилення вихідних параметрів 
поступають на регулювання, а несправні - на ремонт. 
Якість паяного з'єднання проводів перетином 0,12 мм2 і менше повинно 
перевірятися візуально[19]. 
 При контролі якості монтажу забороняється перегинати провід біля пайки. 
Перевірену пайку контролер повинний відзначати кольоровим лаком, що 
наноситься на місце спаю у виді невеличкого акуратної точки, що не мішає 
подальшому контролю пайки. Зафарбування лаком усієї пайки не припускається. 
Позначка повинна завдаватися відразу ж після перевірки кожної пайки. 
 При об'ємному монтажі на друкованих платах припускається за 
узгодженням із замовником не робити нанесення що перевіряються паянь лаком. 
 
 5.7 Загальні вимоги до складання 
 До виконання роботи зі складання ДП припускаються особи, що атестовані 
 по операціях даного технологічного процесу. 
 Робітник при виконанні будь-якої виробничої задачі відповідає за якість 
виконання роботи і при здачі продукції майстру повинен відокремити придатну 
продукцію від браку. 
 Складання і монтаж ДП у міру необхідності робітник повинен вести по 
індивідуальних технологічних картах і еталонних зразках. Складання компонентів 
на ДП складається із подачі їх до місця установки, орієнтація виводів відносно 
монтажних отворів чи контактних площадок, спряження із складальними 
елементами і фіксація в потрібному положенні. Воно в залежності від характеру 
виробництва може виконуватися вручну, механізованим чи автоматизованим 
методами. Використання ручного складання економічно доцільно при 
виробництві не більше 15 тис. Плат в рік партіями по 100 штук. На кожній платі 
повинно бути розміщено не більше 100 елементів, в тому числі 20 інтегральних 
мікросхем. Суттєвою перевагою ручного складання є можливість постійного 
візуального контролю, що дозволяє використовувати відносно великі допуски на 
розміри виводів, контактних площадок і монтажних отворів.  
     АРКУШ 
     СКРС-83ск.022.201.001ПЗ 59 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
 Всі операції необхідно робити з дотриманням вимог по техніки безпеки, 
виробничої санітарії й охороні праці. 
 Технологічні витримки, що вказуються в технологічному процесі, повинні 
фіксуватися в спеціальному журналі і технологічному паспорті. Час 
технологічних витримок необхідно контролювати по часах відповідно до ГОСТ 
3309. 
 При перерві виробництва більше одного місяця необхідно робити 
складання контрольної групи складальних одиниць і виробів по технологічному 
процесі в кількості не менше 5 штук під спостереженням технолога цеху. 
 При складанні і здачі виробів необхідно додержуватися вимоги відповідно 
до СТП-803-78-87. 
 Припускається використання технологічний тари АЛ7890-3054, АЛ1056-
3190. 
 
  5.8 Нормування монтажних робіт 
 Нормування монтажних робіт виконують на підставі карт технологічних 
процесів, що визначають порядок виконання операцій, використання приладів, 
інструментів, матеріалів, а також режимів опрацювання і нормативів часу. При 
використанні вищевказаних даних можна розрахувати норми часу на різноманітні 
технологічні варіанти процесів. 
Розрахунок норм штучного часу на операцію (хв.) визначається по 
формулі[18]: 
Тшт = Топ  (1+К/100)                                            ( 5.1) 
де Тшт – норма штучного часу, хв.; 
 Топ – оперативний час, хв.; 
 К – час на організаційно-технологічне обслуговування робочого місця, 
відпочинок і власні потреби у відсотках від оперативного часу, маємо 14 %. 
Відповідно до складального креслення ДП приладу (СП11.006.201.101СБ) 
монтаж виробів електронної техніки на ДП має такі наступні переходи, що 
приведені в таблиці  5.1. 
     АРКУШ 
     СКРС-83ск.022.201.001ПЗ 60 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
Таблиця 5.1 – Оперативний час на виконання операцій по монтажу 
друкованої плати 
№ Назва роботи Кількість Оп, год, t, хв 
п/п елементів, Топ, хв. 
шт. 
1 Лудження резисторів 130 0,179 23,27 
2 Лудження конденсаторів 65 0,179 11,635 
3 Лудження мікросхем 12 0,839 10,068 
4 Лудження транзисторів 22 0,211 4,642 
5 Лудження діодів  25 0,179 4,475 
 6  Вирівнювання виводів виробів  
718 0,105 75,39 
електронної техніки 
 7  Зачищення виводів виробів  
718 0,155 111,29 
електронної техніки 
 8  Обрізання виводів виробів  
718 0,074 53,132 
електронної техніки 
9  Установлення резисторів 130 0,168 21,84 
 10  Установлення конденсаторів 65 0,138 8,97 
 11  Установлення інтегральних мікросхем 12 0,336 4,032 
12 Установлення транзисторів 22 0,185 4,07 
13 Установлення діодів 25 0,168 4,2 
 10  Пайка кінців виводів виробів  
718 0,164 117,752 
електронної техніки 
Всього   454,766 
Tшт = Tоп К                                                    ( 5.2) 
Тшт = 454,766  (1+14/100) = 518,4 хв. 
В додатку д наведений комплект документів на технологічний процес на монтаж 
виробів електронної техніки на дп модуля вторинного джерела живлення.
     АРКУШ 
     СКРС-83ск.022.201.001ПЗ 61 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
6 Спеціальний розділ 
 
6.1 Економічне обґрунтування розробки  
Розроблений в даній роботі модуль вторинного джерела живлення для 
системи супутникової авіаційної навігації використовується в системах навігації 
та автопілотування для пасажирських і транспортних магістральних літаків, 
літаків місцевих повітряних ліній, вертольотів. 
Отже, основними споживачами такої продукції можуть стати 
літакобудівельні підприємства у нашій державі та за кордоном, а саме АНТК ім. 
О.К.Антонова. 
Так як попит на системи супутникової авіаційної навігації безпосередньо 
залежить від розвитку літакобудування та попиту на авіаперевезення, то можна 
вважати що для насичення внутрішнього ринку буде достатньо близько року.  
З питання періоду насичення ринку можна виділити наступне. Так як 
 основними споживачами в Україні являються харківський АНТК ім. 
О.К.Антонова та безпосередньо самі авіакомпанії, то для забезпечення їх 
приладами потрібно близько 300 штук. Так, потрібно менше року для насичення 
ринку України подібними приладами. Надалі будемо вважати, що системи 
супутникової авіаційної навігації виготовляється на державному підприємстві 
„Оризон – Навігація”8.1 Організація робіт з розробки системи супутникової 
авіаційної навігації 
Далі будуть приведені розрахунки, що дозволяють кількісно визначити 
економічні показники проектування та виготовлення модуль вторинного джерела 
живлення. 
 
 
 
 
 
     АРКУШ 
     СКРС-83ск.022.201.001ПЗ 62 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
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 - 643,26 
2. Перелік програм: 
2.1 Програма «Proteus» шт 1 6190 
Всього: 6 833,26 
Загальна вартість матеріалів 6 833,26 грн. 
 
Розрахунок допоміжних витрат 
Для розрахунку допоміжних витрат використовуються дані таблиці 6.2. 
Таблиця 6.2 - Нормування допоміжних витрат  
№ Назва Одиниця Сума витрат, грн. 
 Кількість 
П/П матеріалів виміру За одиницю Загальна 
1 Припій кг 0,07 1750 122,5 
2 Флюс , Ф3 л 0,192 360 69,12 
3 Спирт л 0,05 140 7 
4 Хлорне залізо Упаковка 1 120 120 
5 Лак л 0,05 450 22.5 
    Всього : 341,12 
 
Розраховується вартість електроенергії що споживається в процесі обробки 
плати. 
Визначаються витрати електричної енергії на освітлення по формулі (6.1) . 
 
W місце.осв. = Р освітлення × Т витр.    6.1) 
 
     АРКУШ 
     СКРС-83ск.022.201.001ПЗ 63 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
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) 
 
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) 
     АРКУШ 
     СКРС-83ск.022.201.001ПЗ 64 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
де Тел.енергії - тариф за ел. енергію 0,9 грн./кВт × год. 
 
Вел.ен =4,431 × 0,9 =39,88грн. 
 
Розрахунок прямих витрат виконуватимемо за даними таблиці 6.3.  
 
Таблиця 6.3 - Розрахунок прямих витрат 
№ п/п Назва статей витрат Сума витрат, грн. Примітка 
1 Прямі матеріальні витрати   
1.1 Сировина, матеріали 6 833,26 Таблиця 8.1 
1.2 Допоміжні матеріали 341,12 Таблиця 8.4 
1.3 Електроенергія 39,88 Вел.ен. 
                                   Всього: 7 214,26 
 
 Отже, прямі витрати на розробку та виготовлення акустичного 
профілографа складають 7 214,26грн. 
     АРКУШ 
     СКРС-83ск.022.201.001ПЗ 65 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
6.2 Охорона праці  
Аналіз умов праці дослідника при роботі над проектом в технічній 
лабораторії 
В даній роботі проводиться розробка джерела живлення системи авіаційної 
навігації. Робота над цим проектом полягає в проведенні складних системних 
розрахунків, які проводять із застосуванням сучасної комп’ютерної техніки.  
Робота інженера-проектувальника з комп’ютером пов’язана з 
довготривалим сидінням на одному місці майже нерухомо перед монітором 
комп’ютера. Для ефективної організації роботи спеціаліста у приміщенні 
технічної лабораторії необхідно проаналізувати всі прямі та побічні фактори 
впливу навколишнього середовища на працівників. 
За рівнем фізичних навантажень робота працівників лабораторії 
відноситься до категорії Іа.  
Кімната лабораторії розрахована на 4 постійних робочих місця. 
 Лабораторія має такі розміри: довжина 8 м, ширина 4,5 м, висота 3 м. Площа 
кімнати складає 36 м2, об’єм – 108 м3. Це складає 9 м2 площі та 27 м3 об’єму на 
одне постійне робоче місце, що відповідає вимогам ДБН В.2.2.28-2010 
«Адміністративні та побутові будівлі». 
Для роботи з комп’ютерами використовується приміщення з однобічним 
природним освітленням, північно-західною орієнтацією вікон. Природне 
освітлення здійснюється через вікна. Розміри двох вікон приміщення однакові і 
становлять 1,402,0 м. Робочі столи розташовані так, що вікна знаходяться збоку 
робочих місць. Вікна обладнані шторками, які розсіюють світло. При цьому у полі 
зору працюючого  забезпечується оптимальне співвідношення яскравості робочих 
та навколишніх поверхонь.  
Найменшим об’єктом розрізнення виступає «крапка» тексту на фоні 
монітора (в текстових редакторах та математичних прикладних програмах це 
текст чорного кольору і білий колір робочого поля). Найменший об’єкт 
розрізнення – 0,25 мм, що відповідає дуже високому ступеню точності зорової 
     АРКУШ 
     СКРС-83ск.022.201.001ПЗ 66 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
праці. Розряд зорової праці – II, підрозряд – г. Контраст об’єкту розрізнення з 
фоном - великий.   
Згідно з ДБН В.2.5-28-2018 нормування природного освітлення 
проводиться за допомогою коефіцієнта природної освітленості (КПО), 
вираженого в відсотках, який для даного типу зорової праці складає 1,5%. 
Фактичне значення КПО знаходиться в межах 40-48%. Отже, рівень природного 
освітлення є достатнім. 
Для темного часу доби передбачене штучне освітлення. При штучному 
освітленні нормується величина освітленості в люксах (Лк), яка вибирається в 
залежності від характеристик зорової праці з урахуванням найменшого розміру 
об'єкта розрізнення, фону, контрасту об'єкта розрізнення з фоном. 
Лабораторія обладнана шістьма світильниками типу ЛСП 02В - 2×40, 
розташованими безпосередньо над робочими місцями на стелі приміщення. 
Кожний світильник має дві люмінесцентні лампи денного світла. Для даного типу 
 зорової праці необхідна величина штучного загального освітлення складає 300 Лк. 
Фактичне значення даного параметра складає більше 330 Лк. Отже рівень 
штучного освітлення на робочому місці є достатнім відповідно до ДБН В.2.5-28-
2018 «Природне і штучне освітлення». 
В кімнаті в холодний період року функціонує система централізованого 
водяного опалення, яка не відповідає ДБН В.2.5.67-2013 «Опалення, вентиляція та 
кондиціювання». Система опалення складається з 5-ти секційного чавунного 
радіатору типу М-140-АО, встановленого під вікном. 
Важливе значення мають фактори мікроклімату в робочому приміщенні, 
так як вони безпосередньо впливають на здоров’я та самопочуття працівника. 
Згідно з ДСН 3.3.6.042-99 нормативні значення основних факторів мікроклімату 
наступні: 
1. Температури повітря: 
− в теплий період року – 23 - 25 °С (допустима – 20 - 28 °С). ; 
− в холодний період року – 22 - 24 °С  (допустима – 21 - 25 °С). 
2. Вологість повітря: 
     АРКУШ 
     СКРС-83ск.022.201.001ПЗ 67 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
− в теплий період року – 40 - 60 %; 
− в холодний період року – 40 - 60 %. 
3. Швидкість руху повітря: 
− в теплий період року – 0,1 м/с (допустима – 0,1 - 0,2 м/с) ; 
− в холодний період року –  0,1 м/с (допустима –  менше 0,1 м/с) . 
Фактичні значення даних параметрів мають такі значення:  
1. Температури повітря в теплий період року становить – 25 - 27 °С, в 
холодний період року – 17 - 19 °С . 
2. Вологість повітря має різні значення але знаходиться в допустимих 
межах – 40 - 60 %. 
3. Швидкість руху повітря як в теплий так і в холодний період року не 
перевищує 0,1 м/с.  
Таким чином, параметри повітря в теплий період року задовольняють 
прийнятим стандартам і нормам, тому немає необхідності встановлення системи 
 кондиціювання, а температура в холодний період року – нижче за нормативну. 
Тому, необхідно модернізувати систему водяного опалення лабораторії. 
В даному приміщенні передбачена неорганізована природна вентиляція. 
Повітря просочується через нещільності у вікнах та дверях. Також здійснюється 
провітрювання приміщення при відкриванні вікон та кватирок.  
З вище наведених значень параметрів мікроклімату в робочому 
приміщенні можна зазначити, що система опалення, яка застосовується, повністю 
забезпечує належні умови праці (температуру повітря) в холодний період року.  
Одним з негативних факторів є підвищене зорове напруження, що 
пов'язане із спостереженням за інформацією на екрані монітора. Спеціаліст 
втомлюється від постійного ефекту миготіння кадрової розгортки монітора (тому 
використовуються сучасні плоскі монітори), нестійкості та нечіткості зображення, 
необхідності частої переадаптації очей до рівня освітлення екрану дисплея та 
загального освітлення приміщення.  
     АРКУШ 
     СКРС-83ск.022.201.001ПЗ 68 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
Інженер-проектувальник проводить велику кількість часу поряд із 
системним блоком комп’ютера, в якому вентилятор охолодження створює шум. 
Це також являється важливим фактором виробничого середовища. Додатковий 
рівень шуму створює принтер, який знаходиться в дальньому кутку кімнати. 
Згідно з ДСН 3.3.6.037-99 «Санітарні норми рівнів шуму на робочих 
місцях» нормативне значення еквівалентного рівня шуму при даному видові 
діяльності та типу робочого місця складає 50 дБА. Рівень шуму на робочих місцях 
в даному приміщенні становить 45-47 дБ, що не перевищує норми.  
Відповідно до ДСН 3.3.6.096-2002 напруженість ЕМП у діапазоні частот 
60кГц-3МГц на робочих місцях персоналу протягом робочого дня не повинна 
перевищувати 50 В/м. Фактичне значення даного параметра складає менше 0,2 
В/м. Отже, рівень електромагнітного випромінювання знаходиться в межах 
норми. 
Умови праці спеціаліста при роботі з комп'ютером визначаються 
 характеристиками устаткування, якістю робочих матеріалів у робочій зоні, 
конструкцією робочих меблів та її розмірними характеристиками. Робоче місце 
співробітника є постійним і складається зі столу, на якому установлений 
персональний комп'ютер, та спеціального м’якого стільця. Монітор розміщені так, 
щоб відстань від очей користувача до екрану складала не менше 70 cм, кут огляду 
30о. Руки користувача розташовуються на робочому столі в горизонтальному 
положенні. Ширина столу 1,2 м, усі предмети, що знаходяться на ньому 
розташовані на відстані не більш 75 см від працівника, отже вони знаходяться в 
робочій зоні. Висота столу 74 см. Параметри робочого місця відповідають ДСТУ 
8604:2015 та ДСанПіН 3.3.2.007-98. 
З точки зору психологічного навантаження доцільно віднести роботу 
інженера до роботи з великим обсягом інформації та великою розумовою 
активністю. Однотипність даних на екрані та очікування закінчення розрахунків 
може привести до додаткового виснаження, швидкого стомлення, значного 
зниження працездатності. 
     АРКУШ 
     СКРС-83ск.022.201.001ПЗ 69 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
При великому рівні психологічних навантажень спеціаліст змушений 
довгий час перебувати у нерухомому стані, практично без фізичних навантажень, 
що негативно відображається на фізичному стані та вимагає додаткових вольових 
зусиль, які виснажують людину. 
Електропроводка в досліджуваному приміщенні прихованого типу, що 
захищає працюючих в аудиторії від дотику до оголених проводів напругою 220 В 
при механічному руйнуванні проводки. Приміщення відноситься до 3 типу: 
приміщення без підвищеної небезпеки, відповідно ПУЕ-17, оскільки в приміщенні 
немає таких небезпечних факторів як: високої відносної вологості повітря 
(перевищення 75% протягом тривалого часу); високої температури повітря 
(більше 350С протягом тривалого часу); струмопровідного пилу; струмопровідної 
підлоги; хімічно активного середовища. Обладнання, встановлене в приміщенні 
живиться напругою 220В і споживає потужність менше ніж 2 кВт. Системний 
блок ПК, має металевий корпус, тому згідно ДСТУ Б В.2.5-82:2016 ці корпуси 
 під'єднано до загальної системи захисного заземлення. 
З працівниками установи регулярно проводиться інструктаж з техніки 
безпеки, який складений з врахуванням вимог необхідних нормативних 
документів з гігієни праці та техніки безпеки. 
Приміщення лабораторії відноситься до приміщень з категорією 
пожежобезпеки типу В (горючі та важкогорючі рідини, тверді горючі та 
важкогорючі речовини і матеріали (в тому числі пил та волокна), речовини та 
матеріали, здатні при взаємодії з водою, киснем повітря або одне з одним горіти, 
за умови, що приміщення, в яких вони знаходяться (використовуються), не 
належать до категорії А та Б) згідно з ДСТУ Б В.1.1-38:2016, оскільки в 
приміщенні існують дерев'яні меблі, велика кількість паперу та інші матеріали.  
Існуючі в установі інструкції на випадок пожежі складенні відповідно до 
НАПБ А.01.001-2014 «Правила пожежної безпеки в Україні».  
План евакуації розміщений на стіні з вільним доступом до нього. 
Приміщення обладнане порошковим вогнегасником ВП-5У, який закріплено в 
     АРКУШ 
     СКРС-83ск.022.201.001ПЗ 70 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
місці вільного доступу у випадку виникнення пожежі (відповідно до Правил 
експлуатації вогнегасників). 
В результаті проведеного аналізу можна зробити висновок, що 
температура повітря в холодний період року не відповідає нормативним вимогам. 
Отже, система водяного опалення лабораторії потребує модернізації.  
 
Модернізація системи водяного опалення лабораторії 
Системи опалення являють собою комплекс елементів, необхідних для 
нагрівання приміщень в холодний період року. До основних елементів системи 
опалення належать: джерела тепла, теплопроводи та нагрівальні прилади. 
Теплоносіями можуть бути нагріта вода, пара чи повітря. Системи опалення 
повинні компенсувати втрати тепла через огороджуючі зовнішні будівельні 
конструкції та підігрівати холодне повітря, яке надходить ззовні через вікна, 
двері, ворота та ін. Для підприємств та організацій проектується, як правило, 
 центральна водяна система опалення низького тиску або система повітряного 
опалення. При проектуванні системи опалення необхідно визначити категорію 
вибухопожежної небезпеки виробництва; внутрішню температуру повітря в 
приміщенні, залежно від категорії роботи (легка, середньої важкості, важка); 
розрахункову зовнішню температуру повітря для даного кліматичного району; 
орієнтовні втрати тепла будинком; тепловиділення від людей, електродвигунів, 
нагрітих поверхонь котлів, сушильних установок, світильників, та іншого 
обладнання; необхідну систему опалення, вид теплоносія, тип опалювальних 
приладів; кількість тепла на опалення приміщень; поверхню нагрівальних 
приладів; кількість елементів секцій в одному нагрівальному приладі, загальну 
кількість секцій; годинні витрати води (повітря) на опалення; необхідну поверхню 
нагріву.  
Але основною метою системи опалення є створення комфортної 
температури у приміщенні, де перебуває та працює людина. Система опалення 
повинна підтримувати температуру повітря в приміщенні на рівні від 20 до 22 °C . 
В залежності від того який теплоносій використовується в опалювальній системі, 
     АРКУШ 
     СКРС-83ск.022.201.001ПЗ 71 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
вона може поділятися на декілька типів: водяна, парова, низького тиску, високого 
тиску.  Водяна та парова системи опалення в залежності від тиску пари чи 
температури води можуть бути низького тиску (тиск пари до 70 кПа чи 
температура води до 100 °С), та високого тиску (тиск пари більше 70 кПа чи 
температура води понад 100 °С). 
Найчастіше використовується водяне опалення низького тиску, яке має ряд 
переваг в порівнянні з паровим опаленням та відповідає основним санітарно-
гігієнічним вимогам. До основних переваг цієї системи можна віднести 
рівномірне нагрівання приміщення; можливість централізованого регулювання 
температури води; підтримання відносної вологості повітря в приміщенні  на 
відповідному рівні; виключення можливості опіків від нагрівальних приладів; 
високий рівень пожежної безпеки. Основний недолік системи водяного опалення 
– можливість її замерзання при аварійному відключенні в зимовий період, а також 
повільне нагрівання великих приміщень після тривалої перерви в опаленні. 
 Парове опалення має низку санітарно-гігієнічних недоліків, тому застосовується 
рідко. Зокрема, внаслідок перегрівання повітря знижується його відносна 
вологість, а органічний пил, що осідає на нагрівальних приладах, підгоряє і 
створює запах гару. Окрім того, існує небезпека пожеж та опіків. Враховуючи 
вищевказані недоліки не допускається застосування парового опалення в 
пожежонебезпечних приміщеннях та приміщеннях зі значним виділенням пилу. 
До опалювальних приладів висувають ряд вимог, за якими їх кла-
сифікують, аналізують ступінь досконалості та проводять порівняння. 
Санітарно-гігієнічні вимоги. Опалювальні прилади повинні мати за 
можливістю більш низьку температуру корпуса для забезпечення непригорання 
пилу та неможливості опіків при доторканні до корпусу, зменшення нейтралізації 
нестійких іонів з негативним зарядом, зниження швидкості руху повітря і 
відповідно швидкості руху пиловидних частинок; мати найменшу площу для 
зменшення відкладання пилу; мати вільний доступ для видалення пилу з корпуса 
та з огороджуючих конструкцій за ним. 
     АРКУШ 
     СКРС-83ск.022.201.001ПЗ 72 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
Економічні. Опалювальні прилади повинні мати найменші приведені 
витрати на виготовлення, монтаж та експлуатацію. Найменшу витрату металу, 
найменшу питому вартість, віднесену до 1 м2 площі поверхні або до 1 кВт 
теплового потоку. 
Архітектурно-будівельні. Зовнішній вигляд (форма, розміри, фарбування) 
опалювальних приладів повинен відповідати інтер'єру приміщення, а їх об'єм, 
віднесений до одиниці теплового потоку, бути якнайменшим. 
Виробничо-монтажні. Повинна забезпечуватись максимальна механізація 
робіт при виробництві та монтажу опалювальних приладів. Опалювальні прилади 
повинні мати достатню механічну міцність. 
Експлуатаційні. Опалювальні прилади повинні пропорційно реагувати на 
автоматичну керованість їх тепловіддачею; забезпечувати пріоритет теплоти у 
приміщенні; бути довговічними, температуростійкими. 
Теплотехнічні. Опалювальні прилади повинні забезпечити найбільшу 
 щільність питомого теплового потоку, віднесену на одиницю площі. 
Побутові. Опалювальні прилади можуть мати додаткове обладнання для 
задоволення потреб споживача – дзеркала, вішалки, зволожувачі повітря тощо. 
За переважним видом тепловіддачі всі опалювальні прилади розділяють на 
три групи, а саме: радіаційні, що передають випромінюванням не менше 50% су-
марного теплового потоку (до них відносять сталеві бетонні опалювальні панелі 
та випромінювачі); конвентивно-радіаційні, що передають конвекцією від 50% до 
75% сумарного теплового потоку (в цю групу включають секційні та панельні 
радіатори, підлогові та стінові опалювальні панелі, гладкотрубні опалювальні 
прилади); конвективні, передають конвекцією понад 75% загального теплового 
потоку (до цієї групи відносять  конвектори та ребристі труби). 
За матеріалом опалювальні прилади розділяють на металеві (чавунні, 
сталеві, алюмінієві, мідні тощо), біметалеві ( сталево-алюмінієві, мідно-
алюмінієві), неметалеві (керамічні, пластмасово-бетонні) та комбіновані 
(металево-керамічні, металево-бетонні тощо). 
     АРКУШ 
     СКРС-83ск.022.201.001ПЗ 73 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
Чавунні секційні батареї – теплові прилади, які відносяться до застарілих 
систем опалення. Мають малу поверхню віддачі тепла й низьку теплопровідність 
металу, роблять нагрівання в основному випромінюванням і близько 20% тепла 
передають повітрю конвекцією. Рух теплоносія в системі відбувається 
гравітаційним шляхом, що сильно сповільнює передачу тепла. Для збільшення 
конвекційної віддачі тепла чавунними радіаторами, їх рекомендують розміщати 
тільки під вікнами, щоб холодне повітря, що опускається з поверхні скла, 
примусово проходило через радіатор.  
Панельні сталеві батареї являють собою дві сталеві пластини, між якими 
циркулює теплоносій. Пластини мають товщину 1,2 мм, з'єднані між собою 
точковим електрозварюванням, містять виштампувані канали, по яких протікає 
вода. Панель розмірами за звичайний чавунний радіатор має товщину 30 мм, але 
вдвічі меншу тепловіддачу. Для підвищення теплової потужності ставлять 
паралельно дві, навіть три панелі. При двох або трьох панелях радіатор передає 
 тепло випромінюванням тільки зовнішніми площинами, тому до всіх внутрішніх 
площин радіатор приварюють ряди П-подібних пластин, які значно збільшують 
поверхню тепловіддачі, тобто внутрішні площини працюють як конвектор. 
Основний недолік такий же, як й в алюмінієвих радіаторах – прискорена корозія.  
Алюмінієві секційні батареї, більш досконала конструкція, у якій 
застосований матеріал з великим коефіцієнтом теплопередачі у вигляді 
алюмінієвого сплаву. Секції алюмінієвого радіатора мають глибину всього 80 -
110 мм. Алюмінієві секційні радіатори більше половини тепла віддають 
випромінюванням, іншу половину – конвекцією. Деякі типи алюмінієвих 
радіаторів можуть  мати сильно розвинену поверхню у вигляді додаткових тонких 
ребер, розміщених усередині секції, при цьому зростає площа нагрівання однієї 
секції. Теплова потужність однієї секції декларується виготовлювачами до 180 
ватів. Завдяки зменшеному обсягу води в секціях алюмінієві радіатори добре 
піддаються регулюванню за допомогою термозапірних клапанів і термочуттєвих 
головок. Теплорегулюючі елементи, якими необхідно постачати всі алюмінієві 
радіатори, дозволяють обмежувати протік гарячої води через радіатор при 
     АРКУШ 
     СКРС-83ск.022.201.001ПЗ 74 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
досягненні заданої температури в кімнаті. Основний і самий великий недолік – 
схильність до електрохімічної корозії. Біметалічні секційні радіатори,  найбільш 
досконала конструкція, що дозволяє використати всі переваги алюмінієвих 
радіаторів, уникаючи їхніх недоліків. Біметалічний радіатор складається з міцного 
й стійкого до електрохімічної корозії сталевого трубопровідного каркаса, 
зовнішні ребра виконані з високоякісного алюмінієвого сплаву методом лиття під 
високим тиском. При цьому утвориться монолітне з'єднання, що виключає 
можливість контакту алюмінію з водою, а значить і корозії. Ці радіатори не 
вимагають спеціальної підготовки води (очищення, зниження кислотності, 
лужності), на відміну від алюмінієвих радіаторів. Радіатори мають корпус без 
гострих кутів, температура на поверхні в 2 рази нижче, ніж усередині, що 
дозволяє навіть по дуже строгих нормах застосовувати їх у дитячих і лікувальних 
установах. При роботі радіатор створює ефект повітряного теплового вентилятора 
й дуже добре перемішує шари повітря в приміщенні. 
 Модернізація централізованого водяного опалення у виробничому 
приміщенні полягає в заміні гладкотрубних опалювальних приладів на сталеві 
секційні радіатори, для забезпечення достатнього рівня температури (t = 21 °C.) на 
робочому місці. Дані секційні радіатори призначені для опалення виробничих та 
житлових приміщень (з робочим тиском у системі до 18 атм). Основними 
перевагами цих радіаторів є надійність, антикорозійна обробка зовнішніх та 
внутрішніх поверхонь методом фосфатування (тому вони не потребують 
спеціальної підготовки води), невисока ціна. 
В приміщенні застосовується схема периметральної двотрубної тупикової 
вітки системи опалення з рухом теплоносія в середині системи за схемою «зверху-
донизу». Кількість тепла, що втрачається будівельною конструкцією QK залежить 
від різниці температур, величини їх значень, площі та виду матеріалу та може 
бути підрахована для плоских поверхонь за формулою: 
Q = k F (t − t )
                                          K k вн зовн                                         (6.6) 
QK = 0,97 54  (22 − (−20)) = 2200  ккал / год.  
     АРКУШ 
     СКРС-83ск.022.201.001ПЗ 75 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
 
де: k – коефіцієнт теплопередачі конструкції огорожі (стін), ккал/год;  
Fк – поверхня огороджувальної конструкції, м2; 
tвн – розрахункова температура (внутрішня) повітря в приміщенні, °C;  
tзовн – розрахункова температура зовнішнього повітря (приймається за  
         кліматичними даними для даного міста), °C. 
Відносні витрати води розраховуються за формулою: 
 
7,98  (t −10)
q =
T  L
                                      прил                                           (6.7) 
85+ 50
7,98  (( − 22) −10)
q = 2 = 0,39
(85− 50) 21,3  ккал/год 
 
де: t – різниця температур між середньою температурою теплоносія в 
 
нагрівальному приладі та температурою в приміщенні, °С;  
 Tприл – перепад температур теплоносія в нагрівальному приладі, °С;  
         L – кількість води, що подається зверху донизу, L=21,3 кг/м2год. 
Температурний перепад в даній системі складає 50-85 °C. 
Значення е. к. м. можна порахувати за формулою: 
 
qе.к.м. = 7,98  (t −10) 
                                                                         (6.8) 
85+ 50
qе.к.м. = 7,98  (( − 22) −10) 0,89 = 252
2  ккал/год 
 
де: α – поправочний коефіцієнт, що залежить від відносної витрати води, 
який згідно довідникової літератури дорівнює α=0,89. 
Необхідну поверхню приладів е. к. м. Fприл можна визначити за формулою: 
     АРКУШ 
     СКРС-83ск.022.201.001ПЗ 76 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
Q
F к
прил. =
q
                                             е.к.м.                                                      (9.9)      
2200
F 2
прил. = = 8,73м .
252           
 
Необхідна кількість секцій радіаторів визначається за формулою: 
Fприл
n = ,
f
                                              е.к.м.                                                    (6.10) 
8,73
n = = 20
0,437  
де, fе.к.м. - для даного типа радіаторів для однієї секції - fе.к.м. = 0,437 м2. 
Отже, в даному приміщенні необхідно встановити 2 радіатори, які 
складаються з 10-и секцій. Серед широкого різноманіття радіаторів обираємо 
радіатор РРЗ-2-570-8. Характеристики обраного радіатора наведені у таблиці 5.1. 
  
Таблиця  6.4 - Основні характеристики радіатора системи опалення 
Модель радіатора РРЗ-2-570-8 
Тип радіатора сталевий секційний 
Об’єм води 0,195 л 
Маса секції 2,75 кг 
Площа поверхні 0,437 м2 
Тепловий потік через секцію 146 Вт 
 
 
 
     АРКУШ 
     СКРС-83ск.022.201.001ПЗ 77 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата 
  
 
 
Висновок 
 
В даному дипломному проекті було розроблене вторинне джерело 
живлення для системи супутникової авіаційної навігації. Модуль розрахований 
для роботи з приладами на основі мікропроцесора. ВДЖ складається з схеми 
управління на основі компараторів, захисних ключів які реалізовані на 
транзисторах, перетворювачів напруги які виконані по принципу імпульсних 
блоків живлення та накопичувач енергії, який являє собою набір конденсаторів 
великої ємності з схемою заряду. 
Розроблені і розраховані вузли системи мають сучасну зарубіжну 
елементну базу з низькими відносними погрішностями їх роботи. Розроблений 
прилад може застосовуватися в більшості систем супутникової авіаційної 
навігації, де використовуються мікропроцесорні елементи. Пристрій має високу 
точність стабілізації напруги та низький рівень пульсацій. Завдяки використанню 
 елементів у корпусах типу SMD було досягнено мінімальних розмірів. 
Прилад має наступні переваги: 
• висока точність стабілізації напруги; 
• малий рівень пульсацій; 
• надійність; 
• малі габарити; 
• дешевий у виготовлені. 
 
     АРКУШ 
     СКРС-83ск.022.201.001ПЗ 78 
Зм. Аркуш № докум. Підпис Дата