ChSTU repository

Зміст 
 
Стор. 
Вступ....................................................................................................................4 
1 Обґрунтування необхідності проектування на підставі критичного 
аналізу існуючих аналогів.............................................................................................6 
2 Обґрунтування технічного завдання............................................................12 
3 Розробка структурної та принципової схеми системи та їх розрахунки..14 
3.1 Розробка структурної схеми системи…………………………………....14 
3.2 Розробка структурної схеми модуля контролера.....................................17 
3.3 Розробка електричної принципової схеми модуля контролера..............22 
3.4 Розробка центрального процесора модуля контролера...........................27 
3.5 Розробка схеми послідовного інтерфейсу і системного таймера.......... 33 
3.6 Розробка контролера переривань...............................................................37 
3.7 Розрахунок основних показників надійності модуля контролера……..38 
4 Спеціальний розділ……………………………………………………….....41 
4.1 Технологічний розділ……………………………………………………..41 
4.2 Економічний розділ…………………………………………………..…..48 
4.3 Загальні вимоги щодо охорони праці для виробництв хімічної 
промисловості…………………………………………………………………………50 
Висновок............................................................................................................63 
Список використаної літератури.....................................................................64 
Додаток А Відомість технічного проекту………………………….………..65 
Додаток Б Перелік нормативної документації………………….…..………68 
Додаток В Перелік елементів………………………………………………...70 
Додаток Г Документація на технологічний процес складання друкованої 
плати блоку контролера …………………………………………………..……….…73 
Додаток Д Результати розрахунку друкованої плати блоку контролера …84 
СКРС83.022.405.002ПЗ 
Изм. Лист № докум. Подп. Дата 
 Разраб. Жарун О.В. Інформаційно-вимірювальна система Лит. Лист Листов 
 Пров. Гальченко В.Я. хіміко-технологічного процесу з 3 87 
  сигналізацією температури. 
 Н. Контр. Тичков В.В. Пояснювальна записка ЧДТУ 
 Утв.  
Вступ 
 
Метою вимірів є одержання достовірної інформації про  чи стан якості 
об'єкта контролю. Фізичні величини, що характеризують об'єкт контролю, у 
більшості випадків перетворяться у величини електричні як найбільш зручні для 
передачі, порівняння і точного відтворення виміру. Тому в розвитку сучасної 
інформаційно-вимірювальної техніки переважне значення придбав розвиток 
засобів виміру електричних величин. 
Інформаційно-вимірювальні системи забезпечують автоматичний вимір 
великого числа величин, обробку інформації і реєстрацію результатів вимірів. 
Характерні риси інформаційно-вимірювальних систем доцільно розглядати у 
взаємодії з об'єктом контролю, при цьому в загальному випадку при контролі 
великого числа параметрів у системах автоматичного контролю застосовуються 
спеціалізовані обчислювачі. Сполучення цих пристроїв з функціональними 
елементами системи виконується за допомогою АЦП і ЦАП, а також комутаторів. 
Узагальнений алгоритм комплексних вимірів, що характеризує взаємодія 
інформаційно-вимірювальної системи й об'єкта контролю, включає операції 
видачі параметрів, вимір поточних первинних параметрів і обробку первинної 
інформації для оцінки результуючих властивостей контрольованого об'єкта. 
При комплексних вимірах виникає необхідність одержання, 
нагромадження й обробки великих масивів обмірюваної інформації. Кількість 
інформації на вході інформаційно-вимірювальної системи в процесі вимірів 
багатопараметрових об'єктів залишається великим. Тому для забезпечення 
необхідної вірогідності оцінки властивостей об'єкта при комплексних вимірах 
необхідне застосування інформаційно-вимірювальних систем з високим рівнем 
автоматизації процесів виміру й обробки одержуваної інформації. Такими 
властивостями володіють інформаційно-вимірювальні системи, побудовані на 
основі мікропроцесорів. 
З цією метою і розробляється вимірювач температури сигналізуючий, 
побудована на базі однокристального мікропроцесора. Основним вузлом даної 
Лист 
СКРС83.022.405.002ПЗ 
Изм. Лист № докум. Подп.  
Дата  4 
 
системи є багатоканальний вимірювальний перетворювач, призначений для 
перетворення вихідних аналогових електричних сигналів первинних 
перетворювачів (датчиків) температури, а також сигналів напруги і сили 
постійного струму в кодований електричний сигнал, що забезпечує обмін 
інформацією з ЕОМ, термінальними і друкувальними пристроями по стандартних 
інтерфейсах. 
Обробка результатів аналого-цифрового перетворення, а також керування 
всіма складовими частинами пристрою здійснюється за допомогою модуля 
контролера, у якому розташований центральний процесор. 
Застосування пропонованого пристрою дозволить збільшити кількість 
вимірів за секунду, точність виміру, зменшити потужність споживання. 
Згідно технічного завдання на курсовий проект розроблений пристрій 
виконаний на сучасній елементній базі з використанням сучасних типів 
мікросхем, що дозволяють значно зменшити розміри друкованих плат і 
відповідно зменшити розміри самого пристрою, а також зменшити 
енергоспоживання і знизити масу пристрою. 
5 
 
1 Обґрунтування необхідності проектування на підставі критичного 
аналізу існуючих аналогів 
 
Існує безліч різних пристроїв, призначених для керування 
багатоканальною вимірювальною системою, що одержали досить широке 
застосування в різних областях промисловості. 
Розглянемо існуючі аналоги пристроїв у даній області. 
У роботі [1] розглянутий пристрій для керування багатоканальною 
вимірювальною системою. 
Винахід відноситься до обчислювальної техніки і може бути використане в 
багатоканальних телеметричних системах автоматичного контролю для керування 
багатоканальною вимірювальною системою. 
Даний пристрій працює в такий спосіб. 
По кожнім сигналі генератора тактових імпульсів 7, що надходить на вхід 
блок керування 5, один з лічильників адрес (6, 81 - 8n-1) вибирає відповідне 
значення з блоку пам'яті 10. З частотами, що відповідають вихідним сигналам 
генератора тактових імпульсів 7, включаються в роботу визначені лічильники 
адрес, що є в даний момент пріоритетним. Саме його вміст, що відповідає номеру 
осередку, у якій зберігається код опитуваного датчика, через мультиплексор 9 
надходить на вхід блоку пам'яті 10. Старші розряди входів мультиплексора 9 
підключені до логічних "0" і "1" таким чином, щоб при встановленні нуля у всіх 
лічильниках і включенні лічильника 6, номер якого від блоку керування 5 
надходить на керуючий вхід мультиплексора 9, на виході мультиплексора 9 був 
код, що відповідає адресі А, а при включеному лічильнику 8 на виході 
мультиплексора 9 - код, що відповідає адресі В и т.д. 
У блоці пам'яті 10 записані коди адрес датчиків, причому з адреси А блоку 
пам'яті 10 записані коди адрес першої групи датчиків, з адреси В блоку пам'яті 10 
- коди адрес другої групи датчиків і т.д. 
 
 
6 
 
9 
4 
   
…… 
6 8 8 
5 
  …… 
3 3 
1 1 
2 
10 
…… 
Рисунок 1.1 – Структурна схема пристрою 
Пристрій, структурна схема якого представлена на рисунку 1.1, містить 
регістр команд 1, дешифратор команд 2, комутатори каналів 3, ИЛИ елемент 4, 
блок керування 5, лічильник адрес 6, генератор тактових імпульсів 7, лічильники 
адрес 8, мультиплексор 9, блок пам'яті 10. 
Блок керування 5 відповідно до  надходять на його вхід сигналами від 
генератора тактових імпульсів 7 відкриває рахунок відповідних лічильників 
адрес. По вмісту лічильників адрес із блоку пам'яті 10 надходять коди адрес 
відповідної групи датчиків на вхід регістра команд 1 і розшифровуються 
дешифратором 2, сигнали з який надходять на входи комутаторів каналів 3. Після 
коду останньої адреси визначеної групи датчиків із блоку пам'яті 10 надходить 
ознака закінчення, що через дешифратор 2 надходить на вхід блоку керування 5. 
Після цього починає працювати наступний лічильник адрес. Цією ознакою є 
7 
 
старший розряд інформації, що надходить із блоку пам'яті 10 на регістр команд 1, 
по якому дешифратор 2 визначає,  чи є інші розряди інформації адресою датчика, 
що підключається, чи ж по вмісту цих розрядів повинний переключатися блок 
керування 5. 
Позитивний ефект від використання пропонованого пристрою полягає в 
підвищенні його швидкодії шляхом опитування датчиків вимірювальної системи 
в будь-якій послідовності й опитування їх по групах з різною частотою, де група 
датчиків може мати частоту опитування значно більшу, ніж інші датчики. 
Відомий пристрій може забезпечувати тільки послідовне опитування 
визначеної групи датчиків з необхідною частотою, але при цьому інші канали 
вимірювальної системи повинні бути відключені. 
У роботі [2] розглянутий пристрій для керування багатоканальною 
вимірювальною системою. 
Винахід відноситься до обчислювальної техніки і може бути використане в 
багатоканальних телеметричних системах автоматичного контролю для керування 
багатоканальною вимірювальною системою. Воно є удосконаленням пристрою, 
описаного в авт. св. № 1149255. Ціль винаходу - підвищення швидкодії роботи 
пристрою. Новим у пристрої є введення в нього блоку керування буферизацією і 
блоку буферної пам'яті, причому вихід блоку буферної пам'яті підключений до 
інформаційного виходу пристрою, а блок керування буферизацією містить два 
інформаційних регістри, два адресних регістри, дешифратор і елемент И. 
Інформаційний вхід першого інформаційного регістра блоку керування 
буферизацією підключений до виходу ИЛИ елемента, інформаційний вхід і вхід 
запису першого адресного регістра блоку керування буферизацією підключені 
відповідно до виходу регістра команд і до виходу ознаки запису адреси 
дешифратора команд, вихід генератора тактових імпульсів підключений до 
першого входу елемента И и к входам запису першого інформаційного регістра і 
другого адресного регістра блоку керування буферизацією, виходи яких 
підключені відповідно до інформаційного входу другого інформаційного регістра 
і до входу дешифратора блоку керування буферизацією, вихід полючи адреси 
8 
 
якого підключений до адресного входу блоку буферної пам'яті, вихід ознаки 
готовності адреси дешифратора блоку керування буферизацією підключений до 
другого входу елемента И цього блоку, вихід якого підключений до входу запису 
другого інформаційного регістра блоку керування буферизацією, вихід якого 
підключений до інформаційного входу блоку буферної пам'яті, вихід першого 
адресного регістра блоку керування буферизацією підключений до 
інформаційного входу другого адресного регістра цього блоку. 
Пристрій, структурна схема якого представлена на рисунку 1.2, містить 
регістр команд 1, дешифратор команд 2, комутатори каналів 3, ИЛИ елемент 4, 
розподільник 5, лічильник адреси 6, генератор тактових імпульсів 7, лічильники 
адреси 8, мультиплексор 9, блок пам'яті 10, блок керування 11, блок буферної 
пам'яті 12, вихід якого підключений до інформаційного виходу пристрою. 
Даний пристрій працює в такий спосіб. 
По кожнім сигналі генератора тактових імпульсів 7, що надходить на вхід 
розподільника 5, один з лічильників адрес (6, 81 - 8n-1) вибирає відповідне 
значення з блоку пам'яті 10. З частотами, що відповідають вихідним сигналам 
генератора тактових імпульсів 7,включаються в роботу визначені лічильники 
адрес, що є в даний момент пріоритетним. Саме його вміст, що відповідає номеру 
осередку, у якій зберігається код опитуваного датчика, через мультиплексор 9 
надходить на вхід блоку пам'яті 10. Старші розряди входів мультиплексора 9 
підключені до логічних "0" і "1" таким чином, щоб при встановленні нуля у всіх 
лічильниках і включенні лічильника 6 (номер якого від розподільника 5 
надходить на керуючий вхід мультиплексора 9) на виході мультиплексора 9 був 
код, що відповідає адресі А, а при включеному лічильнику 8 на виході 
мультиплексора 9 - код, що відповідає адресі В и т.д. 
У блоці пам'яті 10 записані коди адрес датчиків, причому з адреси А блоку 
пам'яті 10 записані коди адрес першої групи датчиків, з адреси В блоку пам'яті 10 
- коди адрес другої групи датчиків і т.д. 
 
 
9 
 
12 
9 
4  
11 
  
……  
6 8 8 
5 
  …… 
3 3 
1 1 
2 
10 
…… 
Рисунок 1.2 – Структурна схема пристрою 
 
Розподільник 5 відповідно до надходять на його вхід сигналами від 
генератора тактових імпульсів 7 відкриває рахунок відповідних лічильників 
адрес. По вмісту лічильників адрес із блоку пам'яті 10 надходять коди адрес 
відповідної групи датчиків на вхід регістра команд 1 і розшифровуються 
дешифратором 2, сигнали з який надходять на входи комутаторів каналів 3. Після 
коду останньої адреси визначеної групи датчиків із блоку пам'яті 10 надходить 
ознака закінчення, що через дешифратор 2 надходить на вхід розподільника 5. 
Після цього починає працювати наступний лічильник адрес. Цією ознакою є 
старший розряд інформації, що надходить із блоку пам'яті 10 на регістр команд 1, 
по якому дешифратор 2 визначає, є інші розряди інформації чи адресою датчика, 
що підключається, чи ж по вмісту цих розрядів повинний переключатися 
розподільник 5. При цьому адреса опитуваного датчика з регістр команд 1 по 
10 
 
відповідному сигналі дешифратора 2 попадає на перший адресний регістр буфера 
11. По наступній мітці від генератора тактових імпульсів 7 ця інформація 
листується в другий адресний регістр блоку 11. Годиний інтервал між записом 
адреси в перший і другий адресні регістри дорівнює часу проходження інформації 
від комутатора 3 через  ЧИ елемент 4 до входу блоку 11. Таким чином, за часом 
перезапису адреси з першого адресного регістра блоку 11 у другий адресний 
регістр інформація від вимірювальної системи буде знаходитися на вході першого 
інформаційного регістра блоку 11. Після дешифрації адресна інформація з 
першого інформаційного регістра блоку 11 листується в другий регістр і на виході 
блоку 11 з виходу дешифратора блоку 11 адреса блоку буферної пам'яті 12 і 
відповідна йому інформація від багатоканальної вимірювальної системи (вихід 
другого інформаційного регістра), що записується в блок буферної пам'яті 12. 
Таким чином, підвищується швидкодія роботи пристрою, тобто час видачі 
чергового адресного запиту не залежить від обробки вимірюваної інформації. 
У роботі [3] розглянутий пристрій для програмного керування 
технологічним устаткуванням. 
Винахід відноситься до керування циклічними технологічними процесами, 
наприклад, каталітичного одержання чи бутадієну ізопрену у виробництві 
синтетичного каучуку і може бути використане в хімічній, нафтохімічній і іншій 
галузях промисловості. 
11 
 
2 Обґрунтування технічного завдання 
 
Інформаційно-вимірювальна система хіміко-технологічного процесу з 
сигналізацією температури відноситься до засобів вимірів електричних величин і 
призначена як для автономного, так і для системного використання в 
інформаційно-вимірювальних системах, а також автоматичних системах 
керування технологічними процесами в енергетику, металургії, хімічній і іншій 
галузях промисловості. 
Метою даного курсового проекту є розробка модуля контролера, 
призначеного для обробки результатів аналого-цифрового перетворення і 
керування всіма складовими частинами системи. При цьому розроблювальний 
вимірювач температури сигналізуючий повинен відповідати загальним вимогам, 
висунутим до даних пристроїв, а саме: 
- температура навколишнього повітря від 5 до 50 С; 
- відносна вологість до 80 % при 35 С и більш низьких температурах 
без конденсації вологи; 
-  атмосферний тиск від 84 до 106,7 кПа; 
- індукція зовнішніх магнітних постійних і перемінних (частотою 50 
Гц) полів до 0,5 мТл (напруженість до 400 А м). 
Відповідно до нормативу вимірювач температури сигналізуючий повинен 
виконуватися у вибухозахистному виконанні - з іскробезпечними вхідними 
ланцюгами. 
Також вимірювач температури сигналізуючий повинен мати вхідні 
іскробезпечні електричні ланцюги "іa", що відповідають нормативу. 
Вимірювач температури сигналізуючий призначений для роботи з 
термоелектричними перетворювачами, термопреобразователями опору, а також з 
первинними перетворювачами з уніфікованими вихідними сигналами 0-5, 0-20, 4-
20 мА, 0-100, 0-500 мВ. 
Дана мікропроцесорний вимірювач температури сигналізуючий дозволяє 
вимірювати температуру в діапазоні від - 50 до +1300 С. 
12 
 
Клас точності перетворення вхідного сигналу в кодований не нижче 0,5; 
Клас точності перетворення вхідного сигналу у вихідний аналоговий сигнал не 
нижче 0,5. 
Електричне живлення приладу здійснюється від мережі перемінного 
однофазного струму напругою ( 22
220
33 ) В, частотою (500.5) Гц. 
Потужність, споживана приладом від мережі перемінного струму при 
відключених навантаженнях аналогових виходів не більш 60 В А, при 
підключених навантаженнях аналогових виходів не більш 80 В А. 
Маса приладу не більш 22 кг. 
Габаритні розміри багатоканальної системи виміру температури: 
525х270х440 мм.  
Крім загальних вимог розроблювальний модуль контролера повинний 
відповідати вимогам, висунуті до подібним до пристроїв. А саме: 
- забезпечувати високу точність обробки результатів перетворення; 
- забезпечувати висока швидкодія 
- забезпечувати високу надійність. 
13 
 
3 Розробка структурної та принципової схеми системи та їх 
розрахунки 
 
3.1 Розробка структурної схеми системи 
Інформаційно-вимірювальна система хіміко-технологічного процесу з 
сигналізацією температури, структурна схема якох представлена на кресленні 
[СКРС83.022.413.001Е1], являє собою вимірювальну систему контролю і 
регулювання температури. Складовою частиною даної системи є багатоканальний 
вимірювальний цифровий перетворювач, що представляє собою пристрій виміру, 
обробки і перетворення даних. Функціонально перетворювач може бути 
розділений на двох частин: аналогову і цифрову. Аналогова частина включає 6 
модулів з'єднувача, 6 модулів комутатора, модуль АЦП і не показаний на схемі 
для спрощення модуль джерела живлення 2. Інші модулі утворять цифрову 
частину. Аналогова частина приладу електрично ізольована від іншої схеми. 
Сигнали первинних перетворювачів (датчиків) вводяться в прилад через змінні 
модулі з'єднувача групами до 10 сигналів на кожен модуль з'єднувача. Кожен 
модуль з'єднувача стикується з модулем комутатора на 10 каналів. Сигнал з 
паралельно з'єднаних виходів комутатора надходить на вхід АЦП. У свою чергу з 
модуля АЦП модуль комутатора надходить  сигнал, що керував. З виходу АЦП у 
цифрову частину приладу надходить інформація про результат виміру у виді 
послідовності імпульсів, що випливають з частотою 2.5 МГц. Кількість імпульсів 
лінійно залежить від величини постійної напруги, подаваного на вхід АЦП в 
інтервалі виміру даних чергового опитуваного каналу. Крім інформації про 
величину вимірюваного сигналу АЦП формує і передає в цифрову частину 
перетворювача службовий сигнал "Обрив датчика" і сигнали синхронізації. З 
цифрової частини в АЦП передається послідовним способом 8-разряднов керуюче 
слово, що несе інформацію про номер модуля і номер каналу даного модуля, що 
підлягає опитуванню, а також про необхідний діапазон виміру АЦП. Обмін 
інформацією між аналоговою і цифровою частинами здійснюється через 
гальванічний роздільник. 
14 
 
Цифрова частина перетворювача виконана по магістрально-модульному 
принципі. Головним елементом цієї структури є модуль контролера, у якому 
розташований центральний процесор. 
Обмін інформацією з аналоговою частиною приладу здійснюється через 
спеціальний порт, установлений безпосередньо в модуль контролера. Всі інші 
модулі цифрової частини передають модулю контролера чи одержує від нього 
інформацію через загальну магістраль - внутрішньо блоковий інтерфейс (ВБІ). У 
функції модуля контролера входять обробка результатів аналого-цифрового 
перетворення і керування роботою всіх складових частин перетворювача. 
Модуль контролера виконує програму, носієм якої є мікропроцесор. 
Незмінна частина програми (алгоритми обробки даних і керування) зберігається в 
ПЗУ. Змінювана частина програми (програма користувача), що задає режими 
роботи приладу, розміщаються в ОЗУ з енергонезалежним збереженням. 
У модулі контролера розміщаються також схеми послідовного радіального 
інтерфейсу ИРПС і стику З2, що забезпечують зв'язок перетворювача з 
вилученими зовнішніми пристроями введення-висновку даних. 
Поряд з цим до складу перетворювача входить окремий модуль 
рівнобіжного радіального інтерфейсу ИРПР, що володіє в порівнянні з ИРПС 
більш високою швидкодією і розрахованого на роботу з зовнішніми пристроями 
введення-висновку, вилученими від перетворювача не більше ніж на 15 м. 
Алгоритм, по якому модуль контролера виконує функцію керування 
роботою всіх складових частин приладу, описаний при розробці структурної 
схеми модуля контролера. 
Функція, виконувані модулем контролера по обробці результатів аналого-
цифрового перетворення, описується наступним алгоритмом. Періодично, по 
команді модуля контролера вхід АЦП замикається на загальну крапку. 
Одержавши код результату перетворення, модуль контролера визначає 
погрішність зрушення нульового рівня АЦП. Далі до входу АЦП підключається 
джерело каліброваної напруги, величина якого заздалегідь задана. Одержавши 
результат перетворення, модуль контролера визначає погрішність коефіцієнта 
15 
 
передачі АЦП. Якщо як датчики використовуються термоелектричні 
перетворювачі, то по спеціально виділених каналах передається і фіксується в 
модулі контролера інформація про температуру холодних кінців 
термоелектричного перетворювача. Нарешті, останньою підготовчою операцією є 
вимір величини робочого струму, що пропускається через термопреобразователи 
опору, і визначення його відхилення від заданої величини. 
Далі, одержавши дані, що представляють обмірюваний сигнал у якому-
небудь каналі, модуль контролера виконує корекцію результату з урахуванням 
виправлень на погрішності зрушення нульового рівня і коефіцієнта передачі АЦП. 
Потім, у залежності від типу датчика, виробляється компенсація впливу 
температури холодних спаїв і лінеаризація, або корекція робочого струму і 
лінеаризація. Наступна операція масштабування дозволяє за бажанням 
користувача змінювати масштаб представлення вимірюваної величини. 
Отриманий у такий спосіб результат передається на убудований цифровий 
індикатор і через інтерфейсні засобу надходить на зовнішні пристрої. Паралельно 
з цим результат виміру порівнюється з заданими межами, і результат порівняння 
надходить у модулі сигналізації відхилень. Крім того при необхідності 
представлення результату в аналоговій формі виконується нормалізація коду 
відповідно до  заданого користувача масштабом, після чого нормалізований код 
надходить у модуль аналогових виходів. Усі перераховані дії виконуються 
програмним способом з урахуванням параметрів, заданих користувачем. 
Модулі сигналізації відхилень виробляють на підставі отриманих від 
модуля контролера даних позиційні сигнали відхилень у виді замикання 
напівпровідникових ключів, гальванічно не зв'язаних зі схемою перетворювача. 
Модуль аналогових виходів відповідно до  отриманого від модуля 
контролера інформацією формує сигнали постійного струму, що представляють в 
аналоговій формі вимірюваний параметр. 
Модуль пульта оператора містить цифровий індикатор, що відображає 
результати вимірів чи дані програми користувача, органи керування і 
програмування приладу. 
16 
 
Обмін інформацією між модулем контролера і периферійних модулів, крім 
модуля пульта оператора, виробляється за допомогою внутрішньо блокового 
інтерфейсу, що представляє собою скорочений варіант стандартного інтерфейсу 
И41. Обмін інформацією модуля пульта оператора з модулем контролера 
виробляються через модуль інтерфейсу. 
При обміні даними по внутрішньо блоковому інтерфейсі як  задатчик 
виступає завжди модуль контролера, а як  виконавця - один з інших модулів. У 
сукупність сигналів внутрішньо блокового інтерфейсу входять 16 ліній адреси, 8 
ліній даних, 5 ліній керування і 4 лінії запиту переривання. 
 Для адресації комірок пам'яті використовуються всі 16 ліній, для адресації 
портів уведення-висновку (регістрів) використовуються 8 молодших ліній 
"ADR0/" - "ADR7/". Лінії запиту переривання "ІNT0/" - "ІNT7/" використовуються 
для організації пріоритетних переривань у задатчику. Лінія "ІNT0/" має найвищий 
пріоритет.  
 
3.2 Розробка структурної схеми модуля контролера 
Основними функціями модуля контролера є керування всіма складовими 
частинами перетворювача вимірювального цифрового багатоканального й 
обробка результатів аналого-цифрового перетворення. Для забезпечення цих 
функцій до складу модуля контролера входить набір функціональних вузлів - 
центральний процесор, контролер переривань, таймер, буферні пристрої і т.д. 
Поряд з цим блок контролера виконує ряд специфічних функцій визначальних 
включення в його склад додаткових пристроїв, таких як: 
- контролер АЦП, що забезпечує безпосереднє сполучення модуля АЦП із 
модулем контролера без внутрішньо блокового інтерфейсу; 
- пристрій сполучення з послідовним інтерфейсом ИРПС і стиком З2, що 
забезпечує обмін даними між зовнішніми пристроями і модулем контролера; 
- діагностичне ПЗУ з програмами, що полегшують пошук несправностей 
при ремонті. 
17 
 
Структурна схема модуля контролера приведена на рисунку 3.1. Модуль 
контролера підключений до внутрішньо блокового інтерфейсу (ВБИ), інтерфейсу 
радіальному послідовний (ИРПС) чи стику З2 і інтерфейсу АЦП (ИАЦП). 
Центральний процесор реалізує основні функції модуля контролера - 
обробку і керування. З іншими вузлами модуля контролера центральний процесор 
зв'язаний шиною адреси (А) і внутрішньо модульним інтерфейсом (ВМИ), а 
діагностичне ПЗУ підключається до внутрішньої шини центрального процесора - 
шині даних. Сигнал скидання надходить на центральний процесор зі схеми 
циклічного збору.  
Сигнали керування, вироблювані центральним процесором, надходять із 
внутрішньо модульного інтерфейсу безпосередньо на шину керування внутрішньо 
блокового інтерфейсу. Шина даних внутрішньо блокового інтерфейсу й 
аналогічна шина внутрішньо модульного інтерфейсу сполучена через буфер 
даних. Сигнали переривання із шини переривань (ШП) внутрішньоблокового 
інтерфейсу і від зовнішніх пристроїв модуля контролера обробляються 
контролером переривань. Узагальнений сигнал переривання контролер 
переривань видає на центральний процесор. Сигнал адреси із шини А надходить 
на шину адреси (ША) внутрішньоблокового інтерфейсу через буфер адреси. 
Для керування внутрішніми вузлами селектор адреси дешифрує сигнали 
шини А и виробляє сигнали вибірки, що надходять на внутрішньо модульний 
інтерфейс. 
Тумблерный регістр забезпечує збереження в модулі контролера значення 
каліброваної напруги. Контролер АЦП забезпечує зв'язок із блоком АЦП. 
Контролер послідовного інтерфейсу реалізує обмін даними по ИРПС і стику З2. 
Системний таймер використовується для відліку тимгодиних інтервалів, 
необхідних програмі в процесі роботи, і реалізації програмних системних годин, 
що фіксують час виміру. 
Робота програми в реальному масштабі часу заснована на системі 
переривань. Програма працює циклічно. З циклічною роботою програми тісно 
зв'язана функція захисту від випадкових збоїв програми, реалізована модулем 
18 
 
контролера. Початок циклу задається перериванням від схеми циклічного 
скидання. Запит на переривання від схеми циклічного скидання формується 
періодичним сигналом "Мітка", що надходить з модуля АЦП по лінії "флаги". У 
нормальних умовах програма обробляє переривання, знімає запит від схеми 
циклічного скидання і приступає до виконання чергового циклу програми. 
Порушення в роботі програми типу "зациклення" чи "останов", що цілком 
порушують роботу приладу, приведуть до того, що запит від схеми циклічного 
скидання не буде оброблений до приходу з АЦП сигналу "Циклічне скидання". У 
такому випадку по цьому сигналі схема циклічного скидання сформує сигнал 
"Скидання ЦП", що забезпечує нормальне продовження роботи приладу після 
випадкового збою в роботі  чи апаратури програми. 
При несправності апаратури, коли схема циклічного скидання не виконує 
перезапуск приладу, спрацьовує пристрій сигналізації несправності, видаючи на 
зовнішнє рознімання перетворювача сигнал несправності. 
Важливої для надійної роботи вимірювального перетворювача є функція 
обробки ситуації "аварія живлення". Ця функція реалізується модулем контролера 
з використанням сигналів внутрішньоблокового інтерфейсу ІNІ/ (початкова 
установка) і ІNT0/ (переривання по аварії живлення). По сигналі ІNІ/ схема 
циклічного скидання формує сигнал "Скидання ЦП", тобто робота центрального 
процесора блокується цим сигналом на час перехідних процесів у системі 
електроживлення при включенні/вимиканні приладу і при "провалах" мережного 
живлення. Сигнал ІNT0/ перериває нормальну роботу програми за 2 мс до появи 
сигналу ІNІ/. За цей час підпрограма обробки аварії живлення зберігає в 
енергонезалежному ОЗУ блоку пам'яті інформацію, що буде використана після 
появи живлення для відновлення стану вихідних сигналів і поновлення 
нормальної роботи вимірювального перетворювача. 
Для завдання тимгодиних інтервалів у межах циклу програми 
використовується системний таймер. Програма запускає системний таймер на 
необхідні тимгодині інтервали, після закінчення яких системний таймер формує 
19 
 
запит на переривання. Годинник у приладі реалізуються програмно і працюють 
від синхронізуючих сигналів АЦП. 
Крім трьох розглянутих вище переривань, на контролер переривань 
надходять два запити переривання по внутрішньо блоковому інтерфейсі від 
модуля інтерфейсу (по введенню і висновку) і два переривання від контролера 
послідовного інтерфейсу, також по введенню і висновку. Ця група запитів 
дозволяє реагувати на дію зовнішніх пристроїв, підключених до інтерфейсів 
приладу. 
У процесі роботи, у визначені моменти часу, через контролер АЦП у 
модуль АЦП передається керуюче слово в супроводі сигналу синхронізації. 
Передача відбувається через двухбитный порт висновку контролера АЦП, один 
розряд якого служить для передачі керуючого слова, а іншої - для передачі 
сигналу синхронізації керуючого слова. Послідовна передача організується 
програмно. Програма по черзі записує у відповідні розряди порту один за іншим 
біти керуючого слова і біти синхронізації. 
По лінії "флаги" з модуля АЦП, крім тимгодиної мітки, надходить 
інформація про стан лінії датчика (сигнал "Обрив"). Ці два сигнали, що надходять 
по одній лінії, розрізняються програмою за часом їхньої появи. 
Результати аналого-цифрового перетворення, передані у виді число-
імпульсного коду, контролер АЦП приймає в лічильник. Програма зчитує стан 
лічильника після циклу виміру, а потім скидає лічильник, чим підготовляє його до 
прийому наступного результату. 
Контролер послідовного інтерфейсу здійснює необхідну буферизацією і 
перетворення даних, узгодження рівнів сигналу. Обмін через ИРПС і стик З2 
реалізований по перериваннях, запити на переривання виробляє контролер 
послідовного інтерфейсу. Відповідно до вимог ИРПС у контролері послідовного 
інтерфейсу реалізована гальванічна розв'язка вхідного сигналу. Вихідний ланцюг 
контролера послідовного інтерфейсу містить генератор струму і дозволяє 
працювати з живленням лінії від внутрішнього джерела живлення при струмі 20 
мА на лінію з опором до 750 Ом (включаючи навантаження).  
20 
 
Тумблерный регістр дозволяє програмі зчитувати встановлений за 
допомогою вимикачів двоїчно-десятковий код каліброваної напруги в 
мікровольтах конкретного модуля АЦП. Отримане значення програма 
використовує для корекції результату перетворення АЦП. 
Центральний процесор є джерелом керуючих сигналів для всієї цифрової 
частини вимірювального перетворювача. Робота центрального процесора 
складається з послідовності елементарних операцій. Під час кожної з них 
центральний процесор виконує визначену операцію на інтерфейсі, єдину для 
внутрішньо модульного і внутрішньоблокового інтерфейсів. Існує п'ять типів 
таких операцій: читання з пам'яті, запис у пам'ять, читання з порту, запис у порт, 
підтвердження переривання. Останній тип операції виконується тільки на 
внутрішньо модульним інтерфейсі. При читанні центральний процесор спочатку 
встановлює адреса, потім установлює сигнал на шину керування (MRDC/ - при 
звертанні до пам'яті, ІORC/ - при читанні з порту). Пристрій, до якого звертається 
центральний процесор, після одержання сигналу керування видає дані на шину 
даних. Центральний процесор фіксує дані в шині даних у своєму внутрішньому 
регістрі, потім знімає сигнал керування, а через якийсь час змінює адреса. На 
цьому операція читання на інтерфейсі закінчується. 
При записі центральний процесор після установки адреси встановлює дані 
для запису, а потім формує сигнал керування (MWTC/ - для пам'яті, ІOWC/ - для 
порту). Адреса і дані центральний процесор змінює тільки після закінчення дії 
сигналу керування, тобто після фактичного завершення операції запису.  
При виконанні операції читання порту будь-якого пристрою, підключеного 
до внутрішньо модульного інтерфейсу спеціальний сигнал селектора адреси 
блокує роботу буфера даних, оскільки по сигналах читання буфер даних 
переключається на передачу даних із внутрішньо модульного інтерфейсу на 
внутрішньо блоковий інтерфейс. Розподіл адрес у блоці контролера приведено в 
таблиці 3.1. 
 
 
21 
 
Таблиця 3.1 - Розподіл адрес у модулі контролера 
Пристрій Адреса 
1. Тумблерный регістр 04Н…07Н 
2. Таймер 0СН…0FH 
3. Схема циклічного скидання 10Н 
4. Послідовний інтерфейс 18Н, 19Н 
5. Контролер переривань 1СН, 1DH 
При виконанні діагностичних робіт під час ремонту приладу вимикачем S2 
може бути включене діагностичне ПЗУ. У цьому режимі робота центрального 
процесора на внутрішньо модульному інтерфейсі виглядає як звичайно, але при 
читанні пам'яті в діапазоні адрес від 0000Н до 03FFH центральний процесор 
використовує дані (команди) не з внутрішньо модульного інтерфейсу, а з 
діагностичного ПЗУ. Такий режим дозволяє центральному процесору виконувати 
діагностичну програму і формувати всі сигнали для інтерфейсів при 
несправностях на внутрішньо блоковому і внутрішньо модульному інтерфейсах. 
Вибір однієї з восьми можливих діагностичних програм здійснюється за 
допомогою 3-розрядного вимикача S1. 
 
3.3 Розробка електричної принципової схеми модуля контролера 
Принципова схема модуля контролера приведена в 
[СКРС83.022.413.102Е3]. Центральний процесор утворений з'єднанням 
генератора (DD10), мікропроцесора (DD12) і системного контролера (DD14), 
зв'язаних внутрішньою шиною. До цієї шини також підключене діагностичне ПЗУ 
(DD13). На елементах DD1.4, DD4.2, DD8.2, DD15.2, S6, R45, R48, C4 реалізована 
схема, що забезпечує можливість підключення діагностичного ПЗУ на внутрішню 
шину центрального процесора.  
 
 
 
 
22 
 
ИРПС, С2 ИАЦП 
Контролер Контролер Тумблерний 
послідовного 
АЦП регістр 
інтерфейсу 
 
 S2 
Пристрій 
Системний сигналізації Селектор 
несправності адреси 
таймер  
 
 
 
 
 Діагностичне 
Схема  
циклічного ПЗУ 
скидання  
 
 S1 
 
 
Центральний  
процесор 
 
 ВМИ 
 
 
 
 
  
Контролер 
Буфер Буфер 
переривання 
даних адреси 
 
ША 
ШП ШД 
 ШУ 
 ВБИ 
 
Рисунок 3.1 – Структурна схема модуля контролера 
 
23 
 
 
Сигнал читання пам'яті MRDC установлюється на виході RDМ системного 
контролера по приходу системного строба CSA на його вхід. У мікропроцесорі 
дані фіксуються під час дії сигналу RC на виході 17 DD12. По задньому фронті 
сигналу RC на вході 4 DD14 сигнал читання пам'яті знімається. У плині всього 
часу присутності сигналу високого рівня на вході 4 DD14 шина цієї мікросхеми 
транслює сигнали із шини даних внутрішньоблокового інтерфейсу на внутрішню 
шину даних центрального процесора. 
Буфер адреси реалізований на інверторах DD18, DD19 DD9.2. При 
виконанні мікропроцесором команд уведення-висновку старший байт адреси 
дублює молодший. Селектор адреси використовує старші розряди адреси і 
виконаний на мікросхемах DD16, DD1.5, DD2.5 сполученим для діагностичного 
ПЗУ і портів. 
Буфер даних - шинний формувач DD17 - вибирається низьким рівнем 
сигналу по входу 9 у випадку, якщо немає операції читання внутрішнього порту 
модуля контролера (DD4.4 і DD8.3). Якщо не виконується операція читання  чи 
пам'яті порту (на входах DD8.4 сигнали високого рівня), буфер даних транслює 
сигнали з модуля контролера на внутрішньо блоковий інтерфейс, що задається 
високим рівнем сигналу на вході 11 DD17. Під час операцій читання по низькому 
рівні сигналу на цьому вході буфер даних переключається на введення даних із 
внутрішньоблокового інтерфейсу на модуль контролера. 
 
Таблиця 3.1 - Джерела запитів багатоканального вимірювального 
перетворювача 
Рівень запиту Причина виникнення запиту Джерело запиту 
0 Аварія живлення Джерело живлення (ІNT0/) 
1 Поява сигналу на лінії Модуль контролера (схема 
"флаги" АЦП циклічного скидання) 
2 Довершений відлік Модуль контролера 
тимгодиного інтервалу (системний таймер) 
24 
 
3 Прийнятий байт даних по Модуль контролера 
ИРПС (контролер послідовного 
інтерфейсу) 
4 Довершена передача байта Модуль контролера 
даних по ИРПС (контролер послідовного 
інтерфейсу) 
5 Прийнятий байт даних по Модуль інтерфейсу (ІNT5/) 
ИРПР 
6 Довершена передача байта Модуль інтерфейсу (ІNT6/) 
даних по ИРПР 
 
Контролер переривань реалізований на БИС DD11 пріоритетного 
контролера переривань. Інвертори DD 9.1 і DD2.4 погодять активний рівень 
запитів переривань внутрішньоблокового інтерфейсу і DD11. У таблиці 3.1 
зазначені джерела запитів і їхній розподіл по рівнях. Вищий рівень пріоритету - 
нульової. 
ЗА допомогою рівнобіжного програмувального периферійного адаптера 
(DD5) програма зчитує стан сигналів на лініях ІNT/ (положення перемикача 
режимів, ця лінія не використовується для переривання центрального процесора), 
"Режим" (зарезервований для додаткових функцій), "Швидкий.0" і "Швидкий. 1" 
(задається за допомогою зовнішніх перемичок швидкість послідовного обміну), 
переривання 0 і 2, а також 18 вимикачів S1 - S5 (значення каліброваної напруги). 
Системний таймер реалізований на першому таймері мікросхеми DD6. 
Таймер працює в нульовому режимі - при завантаженні в таймер коду 
тимгодиного інтервалу на його виході встановлюється низький рівень напруги. 
По завершенню відліку заданого числа тактових імпульсів рівень вихідного 
сигналу стає високим, з'являється запит переривання. Стан вихідного сигналу 
таймера програма опитує через вхід РС5 програмувального периферійного 
адаптера. 
25 
 
Більшість функцій контролера послідовного інтерфейсу виконує 
мікросхема програмувального універсального синхронно-асинхронного 
прийомного передавача DD7. Швидкість передачі задається програмно-керованим 
дільником частоти, виконаному на нульовому таймері мікросхеми DD6 (режим 3).  
Токовий вихід ПД+, ПД- інтерфейсу ИРПС 20 мА забезпечується схемою, 
що погодить, на елементах DD1.2, DD1.3, VT9, R25, R26. Вихід стику З2 (лінія 
103) забезпечується елементами V5, VT6, VT7, R27, R28, R60, R63. На елементах 
V8.2, VD3, R14, R15 виконаний вхід приймача ИРПС (лінії Прд+, Прд-), а на 
елементах V8.1, VD2, R13 - вхід приймача стику З2 (лінія 104), при цьому 
загальний для обох інтерфейсів формувач прийнятого сигналу виконаний на 
елементах DD2.3, R29. 
Мікросхема DD7 також виконує частину функцій контролера АЦП. Її 
виходи 23 і 24 використовуються для передачі в модуль АЦП керуючого слова. 
Інвертори DD1.1 погодять виходи DD7 по навантажувальній здатності з 
оптронами, розташованими в модулі АЦП. 
Прийом число-імпульсного коду з модуля АЦП здійснюється в лічильник, 
молодшим розрядом якого служить тригер DD3.2, а старшими розрядами - другий 
таймер мікросхеми DD6. Стан тригера зчитується через вхід 22 DD7 і поєднується 
програмою зі станом старших розрядів, що зчитується з таймера.  
Передній фронт сигналу, що надходить по лінії "флаги", установлює 
тригер DD3.1 схеми циклічного скидання в одиничне стани при цьому виникає 
запит переривання, і цим же сигналом дозволяється проходження сигналу 
циклічного скидання на центральний процесор. У процесі обслуговування 
переривання центральний процесор виконує операцію "Запис у порт 10Н", чим 
скидає тригер по входу 13. Якщо в результаті якого-небудь збою програми тригер 
DD3.1 не скинутий до моменту приходу імпульсу "Циклічне скидання", то цей 
імпульс пройде через елементи DD2.1, DD4.1, DD8.1 і скине центральний 
процесор, пере запускаючи прилад. 
Для сигналізації про несправність, при якій виконання програми 
неможливо, служить пристрій сигналізації несправності, виконаний на мікросхемі 
26 
 
DD20 з вихідним формувачем на елементах V4, VD1, R61, R62. При включенні 
живлення обидва тригери DD20 установлюються сигналом у стан "1", при цьому 
оптронний ключ V4 замикає зовнішній ланцюг сигналізації. По закінченні дії 
сигналу ІNІ/ починається виконання програми, при цьому одночасно зі скиданням 
схеми циклічного скидання скидаються і тригери DD20, припиняючи видачу 
сигналу несправності. У кожнім циклі АЦП "Циклічне скидання" тригер DD20.1 
встановлюється в стан "1", а потім скидається програмою одночасно зі схемою 
циклічного скидання. При збої схема циклічного скидання пере запускає прилад, 
при цьому програма також скидає тригер DD20.1. Якщо в результаті несправності 
програма не виконується, те скидання тригера DD20.1 не відбувається, і 
наступний сигнал "Циклічне скидання" встановлює в стан "1" тригер DD20.2, при 
цьому оптронний ключ V4 замикає зовнішній ланцюг сигналізації несправності. 
 
3.4 Розробка центрального процесора модуля контролера 
Схема центрального процесора приведена на рисунку 3.1. Вона містить три 
мікросхеми: мікропроцесор Intel i8080A, генератор тактових імпульсів Intel 8224 і 
системний контролер Intel 8228PC, застосування яких гарантує компактність 
центрального процесора при повному збереженні усіх функціональних 
можливостей мікропроцесора [5, 7]. 
Мікросхема Intel i8080A являє собою функціонально закінчений 
однокристальний рівнобіжний 8-розрядний мікропроцесор з фіксованою 
системою команд. Мікропроцесор має роздільні 16-розрядний канал адреси і 8-
розрядний канал даних. Виконання команди мікропроцесор здійснює по 
машинних циклах, яких у залежності від типу команди може бути від одного до 
п'яти. 
У свою чергу машинні цикли виконуються по машинних тактах, тривалість 
яких дорівнює періоду тактової частоти.  
Для початкової установки мікропроцесора вхід 2 RESІ генератори 
тактових імпульсів підключається до виходу схеми порівняння, реалізованої на 
мікросхемі DD8.1. На вхід 5 DD8.1 подається сигнал початкової установки ІNІ/, 
27 
 
що надходить з модуля джерела живлення 2, а на вхід 4 - вихідний сигнал схеми 
циклічного скидання. Наявність гістерезису на вході RESІ гарантує швидке 
переключення схеми в момент досягнення порога переключення. У результаті на 
виході 1 SR установиться сигнал логічної "1", що надходить на вхід 12 
мікросхеми Intel i8080A. 
 DD12
 
+12 B  
CPU A0 
 +5 B 
 . 
-5 B 
  . 
 . к буферу адреса 
  . DD14 
HOLD 
  . CO 
SC 
 . RDM DB0 
 TR 
A15  
RC 
INT 
 C1 DD10  
D0 D0 
 CCLK  
BQ1   BQ1 GN C   
 
C1   
 C1 DB7 
 
BQ2   
C2 C2 
XACK 
 
 SR SR   WRM 
SR D7 D7 RDM 
+5  B RDN RDY RDY INTA 
SYN WRIO 
 SYN RDIO 
STB CSA 
 
 
 Рисунок 3.1. – Схема центрального процесора 
 
Період проходження синхросигналів С1, С2 мікропроцесори Intel i8080A 
визначається кварцовим резонатором BQ1. При виборі й установці кварцового 
резонатора варто забезпечити мінімальний опір зовнішнього ланцюга генератора 
BQ1-BQ2. З боку кварцового резонатора генератор представляє індуктивний 
елемент, що приводить до зниження робочої частоти. Для компенсації даного 
ефекту при частоті резонатора більш 10000 кГц рекомендується послідовно з 
кварцовим резонатором з боку висновку BQ2 уключити конденсатор ємністю 3-10 
пФ. 
28 
 
Розрахуємо період проходження синхросигналів С1, С2, а також їхньої 
тривалості. 
Період проходження синхросигналів С1, С2 вибирається з умови 
максимальної швидкодії, тобто період проходження повинний бути мінімальним, 
при якому можлива усталена робота мікропроцесора. Для мікропроцесора Intel 
i8080A період проходження імпульсів тактових сигналів С1, С2 дорівнює Тс = 480 
нс [6]. Для більш надійної роботи системи приймемо Тс=500 нс. 
Період проходження тактових сигналів С1, С2 для мікросхеми Intel 8224  
визначається по формулі [6]: 
 
9
T  ,                                                        (3.1) 
c
f
оп
 
де fОП - опорна частота генератора тактових імпульсів. 
З формули (3.1) знаходимо вираження для визначення опорної частоти fОП 
генератора тактових імпульсів: 
 
9
f  ,                                                           (3.2) 
оп
Т
с
 
9
f   18 МГц
оп . 
9
500 10
 
Для забезпечення розрахованої опорної частоти fоп=18 МГЦ вибираємо 
кварцовий резонатор типу CRYSTAL 18PF SMD (-20..+70°C) із номінальною 
частотою 18000 кГц. Тому що номінальна частота резонатора більше 10 МГЦ, те 
послідовно з ним включаємо конденсатор С1 = 10 пФ типу 10 FU 0702. 
Тривалість позитивного імпульсу фази С1 визначається по формулі [6]: 
 
29 
 
2 T
c
t   20 нс                                              (3.3) 
C1
9
 
2  500
t   20  91 нс
C1 . 
9
 
Тривалість позитивного імпульсу фази С2 визначається по формулі [6]: 
 
5 T
c
t   35 нс                                                     (3.4) 
C 2
9
 
5  500
t   35  243 нс
C 2 . 
9
 
Тому що тактові сигнали С1 синхронні з фазою С2, то тривалість 
позитивних імпульсів цих сигналів дорівнює тривалості позитивних імпульсів 
фази С2 [6], тобто t = t2 =243 нс. 
Крім синхросигналів С1, С2 генератор формує також системний сигнал 
CCLK (струм навантаження IOL<15 мА) і сигнал системного скидання SR (ІOL<15 
мА). Сигнал SR призначений для початкової установки системи у вихідний стан. 
Він реалізується при наявності сигналу на вході RESІ генератора. 
Лінію ХАСК у малих системах зі швидкодіючими пристроями 
рекомендується використовувати з високим рівнем активності. Процесор працює 
в синхронному режимі без тактів чекання з максимальної для нього швидкістю. 
У даній схемі центрального процесора використовується системний 
контролер типу КР580ВК28. Для визначення типу поточного машинного циклу 
використовується слово стану SW, що видається мікропроцесором на початку 
кожного машинного циклу і фіксується в регістрі стану по стробу CSA. Занесене в 
регістр стану це слово використовується системним контролером для формування 
керуючих сигналів MRDC/, MWTC/, ІORC/, ІOWC/, ІNTA/. Тривалість 
стробирующего імпульсу CSA визначається по формулі [6]: 
30 
 
T
c
t   15 нс                                                       (3.5) 
CSA
9
 
500
t   15  40,5 нс
CSA . 
9
 
Навантажувальна здатність вихідних командних ліній наступна: ІOL < 10 
мА, СL < 100 пФ.  
Системний контролер забезпечує також двонаправлену буферизацію шини 
даних мікропроцесора без інверсії, доводячи ІOL до 10 мА і СL до 100 пФ. 
Додаткова затримка в шині даних близько 40 нс. 
Адресна шина мікропроцесора Intel i8080A забезпечує струм навантаження 
ІOL = 1,8 мА і ємність навантаження СL до 100 пФ. Цієї навантажувальної 
здатності не досить для побудови мікропроцесорного комплексу відкритого типу. 
Для розширення мікропроцесорної системи потрібно додаткова буферизація 
адресної шини, що реалізована на інверторах. Буферизація адреси дозволяє 
збільшити максимальні значення ІOL до 32 мА і СL до 300 пФ. Разом з цим у шині 
з'являється додаткова затримка 35 нс [6, 7].  
Для читання пам'яті мікропроцесор виробляє сигнал RC, що надходить на 
вхід RC системного контролера DD14, що формує керуючий сигнал MRDC/. 
Вхідний сигнал RС системного контролера незначно подовжений за рахунок 
затримки на ланцюжку R48-C4. 
Розрахуємо дану інтегруючу ланцюжок [8]. 
Напруга на конденсаторі при його заряді описується наступним рівнянням: 
 
t

U U (1  e  )
C вх ,                                                (3.6) 
 
де UВХ - максимальна вхідна напруга, UВХ = 5 В; 
t - тривалість імпульсу; 
 = R·C - постійна інтегрування. 
31 
 
З вираження (5.6) тривалість імпульсу визначається: 
 
U
 C
t    ln(1  )                                                        (3.7) 
и
U
ВХ
 
Тому що UВХ = 5 В, а UС = 1,5 В (гранична напруга для мікросхем ТТЛШ), 
те підставляючи в (3.7) ці значення одержимо: 
 
1,5
t    ln(1  )  0,357  
и  
5
 
чи з обліком того, що =R·C 
 
tи=0,357·R·C.                                                (3.8) 
 
Тривалість імпульсу не повинна перевищувати 100 нс. 
 
Приймемо R48 =3,9 кОм, тоді 
t
и
C                                                       (3.9) 
0,357  R
 
9
100 10
C   71,8 пФ
4 . 
3
0,357  3,9 10
 
За нормативом приймаємо С4 =68 пФ. 
Вибираємо резистор R48 : MF - 0,125 - 3,9 кОм ± 5 % [14]; конденсатор С4: 
X7R - 7В - М75 - 68 пФ ± 5 % [15]. 
 
 
 
32 
 
3.5 Розробка схеми послідовного інтерфейсу і системного таймера 
Послідовний інтерфейс розроблювального модуля контролера складається 
з контролера послідовного інтерфейсу і  схеми, що погодить, що перетворить 
стандартні вихідні рівні напруги і струму мікросхем ТТЛШ у стандартні рівні 
напруги і струму радіального послідовного інтерфейсу і навпаки. Радіальний 
послідовний інтерфейс передбачає однобічну послідовну передачу даних словами 
по 5 - 8 біт зі швидкостями 1200, 2400, 4800, 9600 і 19200 біт/с.  
ЯК  контролер послідовного інтерфейсу використовується мікросхема 
програмувального універсального синхронно-асинхронного прийомопередавача 
AS15-G [6, 7]. Мікросхема універсального синхронно-асинхронного 
прийомопередавача перетворить рівнобіжний код, одержуваний від центрального 
процесора, у послідовний потік символів зі службовими бітами і видає цей потік у 
послідовний канал зв'язку з різною швидкістю, а також виконує зворотне 
перетворення: послідовний потік символів - у рівнобіжне 8-розрядне слово. 
Програмування мікросхеми на той чи інший режим роботи виконується 
записом у відповідні регістри слів інструкції режиму, службових синхросимволів 
і інструкції команди. Мікросхема може працювати в двох режимах: синхронному 
й асинхронному.  
Швидкість передачі/прийому інформації з послідовного каналу при 
синхронному режимі роботи чисельно дорівнює частоті синхронізації 
передачі/прийому. При цьому повинне бути забезпечене наступне співвідношення 
між загальною частотою синхронізації мікросхеми і частотою синхронізації 
передачі/прийому: 
 
f f
f  C ; f  C ,                              (3.10) 
TxC 30 RxC 30
 
де fC - загальна частота синхронізації мікросхеми; 
fC - частота синхронізації передачі/прийому. При дотриманні даних умов 
забезпечується швидкість передачі/прийому інформації v=Tx(Rx)=0÷64К. 
33 
 
Асинхронний режим має три подрежима, що відрізняються друг від друга 
різним співвідношенням чисельних значень частот синхронізації 
передачі/прийому до швидкості передачі: 
подрежим 1:1 - співвідношення частот загальної синхронізації мікросхеми 
і синхронізації передачі/прийому, а також швидкість передачі аналогічні 
синхронному режиму; 
підрежим 1:16: 
 
f
 TxC
v   0  19,2К бод ;                                         (3.11) 
Tx
16
 
f
RxC
v   0  19,2К бод ;                                       (3.12) 
Rx
16
 
підрежим 1:64: 
 
f
TxC
v   0  9,6К бод ;                                                (3.13) 
Tx
64
 
f
RxC
v   0  9,6К бод .                                              (3.14) 
Rx
64
 
У підрежимах 1:16 і 1:64 повинні виконуватися умови: 
 
fTxC <fC /4,5;                                                       (3.15) 
 
fRxC <fC /4,5;                                                     (35.16) 
 
У розроблювальному пристрої швидкість передачі/прийому задається 
програмно-керованим дільником частоти, виконаному на нульовому таймері 
мікросхеми триканального програмувального пристрою i8253 [5,6]. Нульовий 
34 
 
таймер даної мікросхеми запрограмований на роботу в режимі 3 - режим 
генератора меандру, - програмування якого здійснюється шляхом запису в регістр 
режиму керуючого слова, а в лічильник - запрограмованого числа байтів. 
У режимі 3 тривалість позитивного і негативного напівперіодів вихідного 
сигналу для парних чисел дорівнює: 
 
T  n
C
t  ,                                                     (3.17) 
n
2
 
для непарних чисел n позитивний напівперіод дорівнює: 
 
T (n  1)
C
t  ,                                                    (3.18) 
n
2
 
а негативний напівперіод: 
 
T  (n  1)
C
t  ,                                                    (3.19) 
o
2
 
де ТС - період тактових імпульсів; п - число, завантажене в лічильник. 
Відповідно до ИРПС біти послідовної інформації передаються по лініях 
зв'язку односпрямовано імпульсами струму. У так називаної "20-мА струмовій 
петлі" номінальна амплітуда імпульсів струму при передачі стану логічної 
одиниці "1" дорівнює 20 мА [9]. Тому для забезпечення необхідного рівня 
амплітуди вихідних імпульсів струму використовується схема сполучення, 
реалізована на елементах DD1.2, DD1.3, VT9, R25, R26. Вихід стику С2 (лінія 103) 
забезпечується елементами V5, VT6, VT7, R27, R28, R60, R63. Відповідно до 
вимог на стик С2 вхідні і вихідні ланцюги даного інтерфейсу повинні мати 
гальванічну розв'язку. Це досягається шляхом використання транзисторної 
оптопары типу 4N29-4N33 Vishay, DIP-6 з наступними параметрами [13]: 
 1). Вхідна напруга при Івх = 40 мА, не більш  1,8 В; 
35 
 
 2). Тік витоку на виході при максимальній вихідній напрузі, 10 мкА; 
 3). Опір ізоляції при Uиз=500 В, не менш 1011 Ом; 
 4). Вхідний постійний струм   40 мА; 
 5). Вхідна зворотна напруга  0,5 В; 
 6). Вихідна  напруга, що комутується,  30 В; 
 7). Вихідний постійний струм   32 мА; 
Для нормальної роботи оптрона V5 необхідно між висновками 6 і 4 
підключити резистор опором 100 кОм.  
На елементах V8.2, VD3, R14, R15 виконаний вхід приймача ИРПС (лінії 
Прд+, Прд-), а на елементах V8.1, VD2, R13 - вхід приймача стику З2 (лінія 104), 
при цьому загальний для обох інтерфейсів формувач прийнятого сигналу 
виконаний на елементах DD2.3, R29. Для гальванічної розв'язки використовується 
транзисторна двоканальна оптопара типу 4N29-4N33 Vishay, DIP-6 з наступними 
параметрами [13]: 
 1). Вхідна напруга при Івх=15 мА, не більш  1,7 В; 
 2). Тік витоку на виході при максимальній вихідній напрузі, 10 мкА; 
 3). Опір ізоляції при Uиз=500 В, не менш 1011 Ом ; 
 4). Вхідний постійний струм   20 мА ; 
 5). Вхідна зворотна напруга  1,5 В ; 
 6). Вихідна  напруга, що комутується,  15 В; 
 7). Вихідний постійний струм   5 мА ; 
Системний таймер, реалізований на першому таймері мікросхеми 
триканального програмувального пристрою i8253, використовується для завдання 
тимгодиних інтервалів у межах циклу програми. Таймер працює в нульовому 
режимі - режимі переривання термінального рахунка. Послідовність роботи 
мікросхеми i8253 у режимі 0 наступна. Після запису керуючого слова в регістр 
режиму обраного каналу на виході OUT установлюється напруга низького рівня. 
Завантаження лічильника не змінює стану виходу. При подачі на  вхід, що 
дозволяє, СЕ напруги високого рівня включається лічильник і число, завантажена 
в нього, декрементується. По закінченні відліку числа на виході каналу 
36 
 
формується напруга високого рівня. Завантаження лічильника новим числом 
змінює стан виходу - установлюються стан низького рівня. 
 
3.6 Розробка контролера переривань 
Для роботи програми в реальному масштабі часу використовується 
система переривань. З цією метою для обробки переривань, що надходять від 
зовнішніх пристроїв, до складу мікропроцесорної системи введений контролер 
переривань. Даний функціональний вузол реалізований мікросхемі 
програмувального контролера переривань 8259, Intel Corp [5,6]. Мікросхема 8259, 
Intel Corp обслуговує до восьми запитів на переривання мікропроцесора. Це 
дозволяє скоротити засобу програмного забезпечення і реальні витрати часу при 
виконанні переривань у системах із пріоритетами багатьох рівнів. Алгоритм 
завдання пріоритету встановлюється програмним шляхом. Пріоритети, закріплені 
за зовнішніми пристроями, можуть бути змінені в процесі виконання програм. 
Мікросхема програмувального контролера переривань 8259, Intel Corp 
реалізує два методи переривання програм: переривання з опитуванням і 
переривання по векторі (обслуговування по запиті). Вибір методу переривання 
встановлюється програмно. 
У режимі обслуговування по запиті програмувальний контролер 
переривань, одержуючи запити від периферійного пристрою, запам'ятовує їх, 
виділяє запит з вищим рівнем пріоритету, порівнює його за рівнем пріоритету з 
обслугованими запитами, зареєстрованими в регістрі обслугованих запитів, і, 
якщо рівень пріоритету виділеного запиту виявляється вище, ніж у 
зареєстрованих, видає сигнал ІNT для мікропроцесора. Після одержання з боку 
мікропроцесора сигналу підтвердження переривання ІNTA програмувальний 
контролер переривань виробляє вектор переривання, тобто початкова адреса 
підпрограми обслуговування того пристрою, що викликало видачу ІNT. Це 
здійснюється шляхом посилки в мікропроцесор трибайтової команди CALL. По 
останньому сигналі ІNTA мікросхема посилає на шину даних сформована адреса 
підпрограми. 
37 
 
3.7 Розрахунок основних показників надійності модуля контролера 
Надійність є однієї зі складових якості виробу. Вона характеризує 
властивість виробу виконувати задані функції, зберігаючи в часі значення 
встановлених експлуатаційних показників у необхідних межах, що відповідають 
заданим режимам і умовам використання, технічного обслуговування, ремонтів, 
збереження і транспортування. Як комплексна властивість, надійність, у 
залежності від призначення об'єкта й умов його експлуатації може включати 
наступні складові: безвідмовність, довговічність, сохраняемость і 
ремонтоздатність. 
Кількісною характеристикою одного чи декількох властивостей надійності 
є показники безвідмовності, довговічності, ремонтоздатності, сохраняемости і 
комплексні показники. 
Показники безвідмовності - імовірність безвідмовної роботи P(t), 
інтенсивність відмовлень (t), середній наробіток до відмовлення,  - відсотковий 
наробіток до відмовлення, середній наробіток до відмовлення, параметр потоку 
відмовлень. 
Імовірність безвідмовної роботи P(t) - імовірність того, що в межах 
заданого наробітку t0 відмовлення не виникає, чи що параметри не будуть 
виходити за межі заданих допусків протягом необхідного інтервалу часу в умовах 
експлуатації: 
 
P(t )  1 F (t )
0 0 ,                                             (3.1) 
 
де F(t0) - функція розподілу наробітку до відмовлення. 
Оцінка показника   характеризує частку працездатних виробів у момент 
часу t0: 
 
m
N
P(t )  1 i
0  ,                                       (3.2) 
N
i1
38 
 
де t0 - час іспиту; m-число інтервалів часу t, через які контролювалася 
працездатність, m = t0/t; 
Nі - число виробів, що відмовили на  і-ом інтервалі часу; 
N - загальне число випробуваних виробів. 
Інтенсивність відмовлень (t) визначають як умовну щільність імовірності 
виникнення відмовлення невостановленного об'єкта для розглянутого моменту 
часу за умови, що до цього часу відмовлення не виникло, 
 
f (t) 1 d 1 d
 (t)    P(t)  F (t) .                        (3.3) 
P(t) P(t) dt 1 F (t) dt
 
Приблизно 
 
N
 (t)  * ,                                                  (3.4) 
(Nt)
 
де N* - число виробів, що відмовили при іспитах протягом інтервалу часу 
t; 
N - число виробів, працездатних до початку іспитів. 
Функції P(t), F(t), (t) взаємозалежні, тому для їхнього визначення досить 
знати тільки одну. На практиці перевагу віддають інтенсивності відмовлень, тому 
що її простіше визначити експериментально. 
Для більшості об'єктів (деталей, виробів) залежність P(t) можна зобразити 
кривої, що має три ділянки: 
 
0 ≤ t ≤ t1;  t1 < t ≤ t2;  t > t2. 
 
Перша ділянка називається періодом приробляння чи періодом ранніх 
відмовлень. Поява відмовлень у цьому періоді звичайно викликано 
конструктивними чи виробничими дефектами. 
39 
 
Друга ділянка постійної інтенсивності  (t) = const характеризує нормальну 
експлуатацію, на цій ділянці: 
 
P(t) = exp(- λt)                                        (3.5) 
 
Третя ділянка t > t2 називається періодом зносових відмовлень. 
Середній наробіток до відмовлення tср визначається як математичне 
чекання наробітку до першого відмовлення. 
Розрахунок надійності будемо робити для другої ділянки. 
Інтенсивність відмовлень усієї системи визначається зі співвідношення: 
 
n
                                                        (3.6) 
i
i1
 
Для систем, елементи яких працюють в умовах сталості інтенсивності 
відмовлень, імовірність безвідмовної роботи може бути визначена по формулі: 
 
n n
t
P(t)  P (t) 
i  e                                     (3.7) 
i1 i1
 
Тоді середній час безвідмовної роботи дорівнює: 
 
TСР = 1 /                                             (3.8) 
Як видно з приведених залежностей надійність визначається інтенсивністю 
відмовлень окремих елементів системи й у період її нормальної експлуатації.  
Вихідні дані і результати розрахунків приведені в додатку . 
40 
 
4 Спеціальний розділ 
 
4.1 Технологічний розділ 
Технологічність конструкції друкованих плат - пристосованість 
конструкції друкованої плати 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 друкованої плати визначається трудомісткістю 
виготовлення. Експлуатаційна технологічність друкованої плати оцінюється 
контролездібністю і взаємозамінністю. 
У даному розділі розглядається пристрій - багатоканальний цифровий 
вимірювальний перетворювач, - невід'ємною  частиною якого є модуль 
контролера. Даний пристрій є складовою частиною багатоканальної системи 
виміру температури і призначений для контролю і регулювання температури 
будь-якого технологічного процесу. Безпосередньо модуль контролера зібраний 
на окремій друкованій платі [СКРС83.022.405.102СБ, СКРС83.022.405.102.01], 
розробленої відповідно до технічного завдання. Основне призначення друкованої 
плати модуля контролера - керування складовими частинами приладу й обробка 
результатів аналого-цифрового перетворення відповідно до принципової схеми 
[СКРС83.022.405.102Э3]. 
Реалізація основних, а також специфічних функцій модуля контролера 
здійснюється за допомогою мікропроцесорної системи, виконаної на базі 
мікросхем серії КР580. Застосування мікропроцесорного комплекту серії КР580 
обумовлено його відносно високою швидкодією, помірним споживанням 
потужності, великим вибором периферійних мікросхем різного призначення, а 
також більш простою організацією в порівнянні з іншими мікропроцесорними 
комплектами. 
41 
 
Основним джерелом керуючих сигналів є центральний мікропроцесор, що 
утворений з'єднанням генератора тактових імпульсів КР580ГФ24, 8-розрядного 
мікропроцесора КР580ВМ80А и системного контролера КР580ВК28. 
Як контролер послідовного інтерфейсу використовується мікросхема 
універсального синхронно-асинхронного прийомопередавача КР580ВВ51А. 
Системний таймер реалізований на мікросхемі КР580ВИ53. 
Як буфер даних використовується мікросхема шинного формувача з 
інверсією КР580ВА87, що володіє підвищеною навантажувальною здатністю. 
Контролер переривань реалізований на БІСА пріоритетного контролера 
переривань КР580ВН59. 
Інші функціональні вузли модуля контролера виконані на мікросхемах 
ТТЛШ серії ДО555,що по входах і виходам сумісні з мікросхемами серії КР580, а 
також мають більш високу швидкодію і менше споживання потужності у 
відмінності від мікросхем ТТЛ серії ДО155. 
Вибір резисторів, використовуваних у даній схемі, а саме метало 
діелектричні типу МЛТ - обумовлений тим, що це один з високо стабільних типів 
резисторів, що характеризуються високою стабільністю величини опору, низьким 
рівнем власних шумів,  високою точністю опору. 
Транзистори, використовувані в схемі (КТ352Б) працюють у ключовому 
режимі, тому критерії їхнього вибору обумовлені насамперед умовами 
розрахунку. 
Вибір конденсаторів обумовлений припустимим відхиленням ємності від 
номінальної, високими електричними показниками, порівняно невеликою 
вартістю, максимальним опором ізоляції, високим температурною стабільністю. 
Таким чином, керамічні конденсатори ДО10-7В  задовольняють усім висунутим 
вимогам.  
У цілому інші радіоелементи були обрані з умов задоволення 
технологічному і радіо електричному розрахунку. 
42 
 
Для друкованої плати вибирається наступна схема технологічного процесу 
зборки і монтажу радіоелементів: зборка і монтаж вузлів одноплатної конструкції 
з ручною установкою радіоелементів при використанні методу групової пайки. 
1. Заготівельні операції 
- підготовка ЭРЭ до монтажу; 
- зборка друкованої плати. 
2.  Зборка і монтаж вузлів. 
3.  Операції пайки монтажних з'єднань на друкованій платі. 
4.  Контроль. 
Типові операції зборки і монтажу радіоелементів на друкованій платі 
мають визначену структуру. 
Операції підготовки радіоелементів до зборки: 
1.  Контроль радіоелементів по номіналах "непридатний - придатний". 
2.  Рихтування висновків. 
3.  Підрізування висновків. 
4.  Загинання висновків. 
5.  Вкладання радіоелементів у технологічні касети. 
6.  Лудіння висновків радіоелементів. 
7.  Формування висновків радіоелементів. 
Операції зборки друкованої плати: 
1.  Установка на плату контактів. 
2.  Установка на плату перемичок. 
3.  Установка на плату штирів. 
4.  Установка на плату радіоелементів. 
5.  Підготовка висновків радіоелементів 
6.  Доробка плати. 
7.  Контроль правильності і якості установки радіоелементів. 
Операції пайки монтажних з'єднань на друкованій платі: 
1.  Знежирення плати. 
2.  Флюсування місць пайки. 
43 
 
3.  Пайка з'єднань на платі. 
4.  Допайка з'єднань. 
5.  Промивання плати. 
6.  Сушіння плати. 
Елементи при закріпленні їхніх висновків повинні бути по можливості 
розташовані так, щоб напис на друкованій платі їхнього  маркірування була добре 
видна з однієї сторони. 
Проводи не повинні мати ушкоджень при монтажі (підпалів, надрізів). 
Проводу перетином 0.35 мм і менш варто кріпити з виконанням повного 
обороту навколо контактного пелюстка, проводу перетину понад 0,35 мм - не 
менше оборот. 
На якість паяних з'єднань істотно впливають не тільки технологічні умови 
проведення процесу пайки, але і правильний вибір матеріалів: флюсів, припоїв, 
очисних рідин. 
Вибір флюсу проводиться виходячи з потрібної хімічної активності, що 
повинна бути найбільшої в інтервалі температур  плавлення припою. Він 
повинний швидко і рівномірно розтікатися по матеріалі, добре проникати в зазори 
і віддалятися з них, легко витиснуться розплавленим припоєм. Для пайки 
монтажних з'єднань РЭА використовують переважно низько - і середньо - 
температурні припої з температурою плавлення Тпл < 450 C. Основними 
компонентами припоїв є олово і свинець, до яких для забезпечення спеціальних 
якостей можуть додаватися палісадники сурми, срібла, вісмуту, кадмію. 
 До технічних вимог на паяні з'єднання відносять: достатню механічну 
міцність і пластичність; задану теплопровідність і електричні характеристики; 
коефіцієнт термічного розширення (КТР) близький до КТР паяного металу; 
корозійну стійкість як у процесі пайки, так і при експлуатації. 
Пайка монтажних з'єднань повинна забезпечуватися надійністю 
електричного контакту і необхідною механічною міцністю. 
Кількість флюсу, що наноситься на місце пайки, повинне бути мінімально. 
Не допускається рясне змочування флюсом місць пайки. 
44 
 
Монтажні з'єднання варто лудити і паяти. Необхідно уникати зайвого 
перегріву монтажних виробів електронної техніки. 
Місце пайки повинне бути досить прогріте за допомогою паяльника з 
забезпеченням повного розтікання розплавленого припою. Після пайки спаяне 
місце необхідно остудити при цьому спаяні вироби повинні бути нерухомі. 
Тривалість пайки висновків виробів електронної техніки повинна бути мінімально 
необхідної (не більше 3 с.). 
Поверхня монтажних з'єднань повинна мати глянсовий вид без видимих 
пір, забруднень і напливів. Припій повинний заливати місце з'єднання виробів 
електронної техніки з усіх боків, заповнювати щілини і зазори між проводами і 
контактами.  
Температуру жала паяльника необхідно контролювати приладом 4-703 
МГ2.821.Э1649 чи МПП-254М. 
Загальна структура контрольних операцій включає візуальний контроль 
монтажу, автоматичний контроль правильності монтажних з'єднань, 
функціональний контроль зібраних плат. 
Шляхом зовнішнього огляду і порівняння зі зразками перевіряють тип, 
номінальне значення, маркірування, якість лудіння висновків, відсутність 
подряпин, відколів, тріщин корпуса й ушкодження написів. 
Механічну міцність монтажних з'єднань допускає перевіряти вибірково, 
але не більш разу в процесі прийому монтажу. Зусилля повинне бути спрямоване 
уздовж осі припаяного проводу і не повинне перевищувати 0,5 кг. В окремих 
випадках допускає перевірка пінцетом, на губки якого повинні бути надеты 
ізоляційні трубки. 
Контроль правильності електричних з'єднань є необхідною операцією 
перед настроюванням. В одиничному і дрібносерійному виробництві цю операцію 
виконують вручну за допомогою універсальної вимірювальної апаратури по 
картах опорів і монтажній схемі. 
У масовому виробництві широко використовують автоматичні тестери, що 
працюють за принципом неврівноваженого моста. Плата через з'єднувачі 
45 
 
підключається до тестера, що по розробленій програмі перевіряє омічний опір 
кожної електричної ділянки і визначає його стан. Плати, що не пройшли 
перевірку монтажу надходять на ділянку ремонту. Придатні плати надходять на 
функціональний контроль, де перевіряють логічні зв'язки елементів за допомогою 
діагностичних тестів. Плати, що мають відхилення вихідних параметрів 
надходять на регулювання, а несправні - на ремонт. 
Якість паяного з'єднання проводів перетином 0,12 мм2 і менше повинно 
перевірятися візуально. 
При контролі якості монтажу забороняється перегинати провід біля пайки. 
Перевірену пайку контролер повинний відзначати кольоровим лаком, що 
наноситься на місце спаю у виді невеликої акуратної крапки.  
До монтажної роботи допускаються обличчя, що атестовані по операціях 
даного технологічного процесу. 
Робітник при виконанні будь-якої виробничої задачі відповідає за якість 
виконання роботи і при здачі продукції майстру повинний відокремити придатну 
продукцію від шлюбу. 
Зборка і монтаж друкованої плати в міру необхідності робітник повинний 
вести по індивідуальних технологічних картах і еталонних зразках. Зборка 
компонентів на друкованій платі складається з подачі їх до місця установки, 
орієнтації висновків щодо монтажних отворів чи контактних площадок, 
сполучення зі складальними елементами і фіксації в потрібному положенні. 
Використання ручної зборки економічно доцільно при виробництві не більше 15 
тис. плат у рік партіями по 100 штук. На кожній платі повинне бути розміщено не 
більш 100 елементів, у тому числі 20 інтегральних мікросхем. Істотною 
перевагою ручної зборки є можливість постійного візуального контролю, що 
дозволяє використовувати відносно великі допуски на розміри висновків, 
контактних площадок і монтажних отворів.  
Нормування монтажних робіт виконують на підставі карт технологічних 
процесів, що визначають порядок виконання операцій, використання приладів, 
46 
 
інструментів, матеріалів, а також режимів обробки і нормативів часу. Розрахунок 
норм штучного часу на операцію (хв.) визначається по формулі: 
 К 
Т  Т 
ШТ ОП 1  ,                                       (4.1) 
 100 
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, К = 14  %. 
Оперативний час на виконання монтажних операцій приведено в таблиці 
4.1. 
 
Таблиця 4.1 - Оперативний час на виконання операцій по монтажі 
друкованої плати 
№ Кількість, Оперативний ТОП, 
Назва роботи 
п/п шт. час, ТОП, хв. хв. 
1 Лудіння  резисторів 63 0,179 11,28 
2 Лудіння  конденсаторів 18 0,179 3,22 
3 Лудіння діодів і транзисторів 6 0,179 1,07 
4 Лудіння  мікросхем   23 0,179 4,12 
Формування виводів виробів 
5 131 0,105 13,76 
електронної техніки 
Зачищення виводів виробів 
6 352 0,155 54,56 
електронної техніки 
Обрізання виводів виробів 
7 126 0,074 9,32 
електронної техніки 
8 Установка резисторів 63 0,168 10,58 
47 
 
9 Установка конденсаторів 18 0,138 2,48 
Установка діодів і 
10 6 0,148 0,89 
транзисторів 
11 Установка мікросхем 23 0,808 18,58 
Пайка кінців виводів виробів 
12 553 0,164 90,69 
електронної техніки 
Всього   216,43 
 
Відповідно до формули (4.1): 
 
14
Ò  216 ,43  (1 )  246 ,43
ØÒ  хв. 
100
 
У додатку Г приведений комплект документів на технологічний процес 
монтажу виробів електронної техніки на друковану плату згідно складального 
креслення і креслення деталі друкованої плати [СКРС83.022.405.102СБ, 
СКРС83.022.405.102.01] відповідно. 
 
4.2 Економічний розділ 
На підприємстві, що випускає різноманітний асортимент електронних 
вимірювальних приладів, проведений комплекс заходів щодо модернізації 
багатоканального вимірювального перетворювача, призначеного для виміру 
температури. Виконано необхідні науково-дослідні роботи, розроблена 
конструкторська і технологічна документація, виготовлений досвідчений зразок, 
проведені його іспити. Результати іспитів підтвердили очікуване поліпшення ряду 
експлуатаційних показників у порівнянні з базовим зразком приладу:  
збільшилися продуктивність і термін служби приладу, зменшилися витрати часу і 
засобів на технологічне і ремонтне обслуговування, енергетичне споживання, 
покращилися ергономічні характеристики виробу. 
48 
 
На рисунку [СКРС83.022.405.102СБ] представлене складальне креслення 
та специфікація друкованої плати контролера. 
Основними функціями модуля контролера є керування всіма складовими 
частинами перетворювача вимірювального цифрового багатоканального й 
обробка результатів аналого-цифрового перетворення. Для забезпечення цих 
функцій до складу модуля контролера входить набір функціональних вузлів - 
центральний процесор, контролер переривань, таймер, буферні пристрої і т.д. 
Поряд з цим блок контролера виконує ряд специфічних функцій визначальних 
включення в його склад додаткових пристроїв, таких як: 
- контролер АЦП, що забезпечує безпосереднє сполучення модуля АЦП із 
модулем контролера без внутрішньо блокового інтерфейсу; 
- пристрій сполучення з послідовним інтерфейсом ИРПС і стиком З2, що 
забезпечує обмін даними між зовнішніми пристроями і модулем контролера; 
- діагностичне ПЗУ з програмами, що полегшують пошук несправностей 
при ремонті. 
Принципова схема модуля контролера приведена на рисунку 
[СКРС83.022.405.102Э3]. Модуль контролера підключений до внутрішньо 
блокового інтерфейсу, інтерфейсу радіальному послідовний чи стику З2 і 
інтерфейсу АЦП. 
Основні матеріали для виготовлення друкованої плати АЦП занесемо в 
таблицю 4.1. 
 
Таблиця 4.1 – Основні матеріали 
N Назва деталей та їх кількість, Ціна за Транспортні Всього 
п/п шт. одиницю, витрати, грн. витрати, 
грн. (5 % від ціни) грн. 
1 Конденсатор - 18 1,60 1,44 30,24 
2 Мікросхема - 20 5,28 5,28 110,88 
3 Резистор - 63 1,20 3,78 79,38 
4 Резонатор - 1 50,23 2,52 52,75 
49 
 
5 Діод, стабілітрон, випрямляч - 3 4,73 0,71 14,90 
6 Транзистор, оптрон - 6 7,52 2,26 47,38 
7 Роз’єм, вилка, розетка, штир - 3 5,62 0,85 17,71 
8 Склотекстоліт, кг 0,12 0,30 6,30 
9 Припій ПОС-60, кг 0,47 1,78 37,51 
Всього витрати на закупку комплектуючих для виготовлення друкованої 
плати АЦП складає 397,05 грн. 
 
4.3 Загальні вимоги щодо охорони праці для виробництв хімічної 
промисловості 
Усі будівлі, споруди, транспортні, енергетичні та інші інженерні 
комунікації, розміщені на території підприємства, згідно із Законом України «Про 
охорону праці» повинні відповідати затвердженій проектній документації. 
Підприємства основної хімічної промисловості повинні мати затверджені у 
встановленому порядку: проектну документацію; технологічні регламенти; 
паспорти (сертифікати) на технологічне устаткування; інструкції з ведення 
технологічних процесів, ремонту та очищення устаткування; нормативні акти з 
охорони праці, які чинні на підприємстві і розробляються відповідно до «Порядку 
опрацювання і затвердження власником нормативних актів про охорону праці, що 
діють на підприємстві», затвердженого наказом Державного комітету України по 
нагляду за охороною праці від 21.12.93 №132 (НПАОП 0.00-6.03-93); перелік 
чинних законодавчих актів, стандартів та інших нормативно-правових актів, 
необхідних для забезпечення безпечної та безаварійної роботи підприємства.  
Опрацювання та введення в дію нових, перегляд та скасування чинних 
інструкцій з охорони праці на підприємствах здійснюються відповідно до вимог 
«Положення про розробку інструкцій з охорони праці», затвердженого наказом 
Комітету по нагляду за охороною праці Міністерства праці та соціальної політики 
України від 29.01.98 №9 (НПАОП 0.00-4.15-98).  
50 
 
На підприємствах розробляється ПЛАС відповідно до «Положення щодо 
розробки планів локалізації та ліквідації аварійних ситуацій і аварій» (НПАОП 
0.00-4.33-99). 
Обов'язкове страхування цивільної відповідальності об'єкта страхування за 
шкоду, яка може бути заподіяна пожежами та аваріями на об'єктах підвищеної 
небезпеки, включаючи пожежовибухонебезпечні об'єкти та об'єкти, господарська 
діяльність яких може призвести до аварій екологічного і санітарно-
епідеміологічного характеру, здійснюється відповідно до «Порядку і правил 
проведення обов'язкового страхування цивільної відповідальності суб'єктів 
господарювання за шкоду, яка може бути заподіяна пожежами та аваріями на 
об'єктах підвищеної небезпеки», включаючи пожежовибухо-небезпечні об'єкти та 
об'єкти, господарська діяльність на яких може призвести до аварій екологічного і 
санітарно-епідеміологічного характеру, затверджених постановою Кабінету 
Міністрів України від 16.11.2002 №1788.  
Роботодавець повинен мати дозвіл на початок виконання робіт підвищеної 
небезпеки та початок експлуатації (застосування) машин, механізмів, 
устаткування підвищеної небезпеки відповідно до Закону України «Про охорону 
праці».  
Відповідно до «Переліку робіт з підвищеною небезпекою», затвердженого 
наказом Державного комітету України з нагляду за охороною праці від 26.01.2005 
№15 (НПАОП 0.00-8.24-05), роботодавцем розробляється і затверджується 
відповідний перелік робіт з підвищеною небезпекою, для проведення яких 
працівникам необхідно пройти спеціальне навчання і щорічну перевірку знань з 
питань охорони праці.  
На підприємстві має бути складений та затверджений роботодавцем перелік 
робіт, виконання яких потребує професійного добору, згідно з «Переліком робіт, 
де є потреба у професійному доборі», затвердженим наказом Міністерства 
охорони здоров'я України Державного комітету України по нагляду за охороною 
праці від 23.09.94 №263/121.  
51 
 
Роботодавець повинен забезпечити своєчасне і якісне проведення атестації 
робочих місць за умовами праці, де технологічний процес, використовуване 
обладнання, сировина та матеріали є потенційними джерелами шкідливих і 
небезпечних виробничих факторів, що можуть несприятливо впливати на стан 
здоров’я працюючих, а також на їх нащадків як тепер, так і в майбутньому, 
відповідно до вимог «Порядку проведення атестації робочих місць за умовами 
праці».  
Усі види виробничого обладнання та/або КВПіА, які містять джерела 
іонізуючого випромінювання, мають відповідати вимогам Державних гігієнічних 
нормативів «Норми радіаційної безпеки України (НРБУ-97)» (ДГН 6.6.1-6.5.001-
98), затверджених наказом Міністерства охорони здоров'я України від 14.07.97 
№208 та введених у дію постановою головного державного санітарного лікаря 
України від 01.12.97 №62, Державних санітарних правил «Основні санітарні 
правила забезпечення радіаційної безпеки України» (ДСП 6.177-2005-09-02), 
затверджених наказом Міністерства охорони здоров'я України від 02.02.2005 
№54.  
Під час прийняття на роботу та в процесі роботи на підприємствах основної 
хімічної промисловості працівники проходять навчання, інструктаж і перевірку 
знань з питань охорони праці згідно з вимогами «Типового положення про 
порядок проведення навчання і перевірки знань з питань охорони праці», 
затвердженого наказом Державного комітету України з нагляду за охороною 
праці від 26.01.2005 №15 (НПАОП 0.00-4.12-05).  
Відповідно до Типового положення про службу охорони праці, 
затвердженого наказом Державного комітету України з нагляду за охороною 
праці від 15.11.2004 №255 (НПАОП 0.00-4.21-04), з урахуванням специфіки 
виробництва та видів діяльності, чисельності працівників, умов праці 
роботодавець розробляє і затверджує положення про службу охорони праці 
відповідного підприємства, визначає структуру служби охорони праці, її 
чисельність, основні завдання, функції та права її працівників відповідно до 
законодавства.  
52 
 
До роботи на підприємствах основної хімічної промисловості допускаються 
працівники, які пройшли медичний огляд згідно з «Порядком проведення 
медичних оглядів працівників певних категорій», затвердженим наказом 
Міністерства охорони здоров'я України від 21.05.2007 №246.  
Працівники підприємств основної хімічної промисловості на роботах із 
шкідливими та небезпечними умовами праці, а також роботах, пов'язаних із 
забрудненням або здійснюваних у несприятливих температурних умовах, 
забезпечуються спеціальним одягом, спеціальним взуттям та ЗІЗ згідно з 
«Нормами безплатної видачі спеціального одягу, спеціального взуття та інших 
засобів індивідуального захисту працівникам хімічних виробництв (Частина 1)», 
затвердженими наказом Державного комітету України з нагляду за охороною 
праці від 07.09.2004 №194 (НПАОП 24.0-3.01-04), та «Нормами безплатної видачі 
спеціального одягу, спеціального взуття та інших засобів індивідуального захисту 
працівникам хімічних виробництв. Частина 2», затвердженими наказом 
Державного комітету України з промислової безпеки, охорони праці та гірничого 
нагляду від 13.12.2007 №305 (НПАОП 4.0-3.03-07). 
Засоби індивідуального захисту мають відповідати чинним національним 
стандартам та вимогам «Технічного регламенту засобів індивідуального захисту», 
затвердженого постановою Кабінету Міністрів України від 27.08.2008 №761, на 
відповідний вид виробів і бути придатними за розмірами згідно з «Положенням 
про порядок забезпечення працівників спеціальним одягом, спеціальним взуттям 
та іншими засобами індивідуального захисту», затвердженим наказом 
Державного комітету України з промислової безпеки, охорони праці та гірничого 
нагляду від 24.03.2008 №53 (НПАОП 0.00-4.01-08).  
Технологічні процеси треба розробляти на основі вихідних даних щодо 
технологічного проектування відповідно до вимог ДСТУ 3273-95 «Безпечність 
промислових підприємств. Загальні положення та вимоги». 
Показники мікроклімату в межах робочої зони виробничих приміщень під 
час виробництва на підприємствах основної хімічної промисловості мають 
відповідати вимогам «Санітарних норм мікроклімату виробничих приміщень», 
53 
 
затверджених постановою головного державного санітарного лікаря України від 
01.12.99 №42 (ДСН 3.3.6.042-99). 
Граничне значення температури гарячих поверхонь, доступних для дотику, 
технологічного обладнання та машин не повинно перевищувати 43 °С згідно з 
вимогами ДСТУ EN 563-2001 (EN 563:1994, IDT) «Безпечність машин. 
Температура поверхонь, доступних для дотику. Ергономічні дані для 
встановлення граничних значень температури гарячих поверхонь» та «Правил 
технічної експлуатації теплових установок і мереж», затверджених наказом 
Міністерства палива та енергетики України від 14.02.2007 №71.  
Внесення змін до технологічної схеми, апаратурного оформлення, системи 
ПАЗ здійснюється лише за наявності нормативно-технологічної та проектної 
документації, узгодженої з організацією розробником технологічного процесу і 
організацією - розробником проекту.  
Технологічні процеси зі застосуванням горючих рідин, здатних утворювати 
вибухонебезпечні суміші з повітрям, повинні проводитися в герметичному 
технологічному обладнанні, яке унеможливлює утворення небезпечних 
концентрацій цих речовин у навколишньому середовищі у будь-якому режимі 
роботи. Такі технологічні процеси має бути оснащене: системами автоматичного 
або автоматизованого регулювання; засобами контролю параметрів, показання 
яких визначають вибухонебезпечність процесу; ефективними швидкодіючими 
системами приведення технологічних параметрів до регламентованих значень або 
зупинення процесу. 
Для технологічних процесів із застосуванням вибухопожежо-небезпечних 
продуктів має бути передбачено системи аварійного спорожнювання, які 
комплектують швидкодіючими запірними пристроями. 
Для аварійного спорожнювання технологічного обладнання від продуктів 
необхідно використовувати обладнання технологічних установок або спеціальні 
системи аварійного спорожнювання. 
Спеціальні системи аварійного спорожнювання повинні: бути в постійній 
готовності; унеможливлювати створення вибухопожежонебез-печних сумішей, а 
54 
 
також розвиток аварій; забезпечувати мінімально можливу тривалість 
спорожнювання; оснащуватися засобами контролю та керування. Заборонено 
використовувати їх з іншою метою. 
Місткість цієї системи розраховують згідно з кількістю горючих продуктів, 
яку визначають умовами безпечного зупинення технологічного процесу. 
Горючі рідини треба направляти до закритих систем подальшої утилізації 
або до системи організованого спалювання.  
Для всіх приміщень, будинків та зовнішнього устаткування має бути 
визначено категорію щодо вибухопожежної та пожежної небезпеки відповідно до 
вимог ДСТУ Б В.1.1-36:2016 «Визначення категорій приміщень, будинків та 
зовнішніх установок за вибухопожежною та пожежною небезпекою», яку 
необхідно позначити на вхідних дверях до приміщення. 
Клас вибухонебезпечних зон приміщень, згідно з яким здійснюють вибір і 
розміщення електроустановок, визначають проектні організації відповідно до 
законодавства.  
Під час експлуатації на підприємствах основної хімічної промисловості 
технологічного устаткування, що працює під тиском, а також експлуатації, 
зберігання і транспортування балонів із стисненими газами треба дотримуватися 
вимог «Технічного регламенту з підтвердження відповідності безпеки 
обладнання, що працює під тиском», затвердженого наказом Державного комітету 
України з питань технічного регулювання та споживчої політики від 31.12.2003 
№279. 
Обслуговування та ремонт технологічного обладнання підприємств 
основної хімічної промисловості повинні проводити кваліфіковані працівники, які 
мають досвід роботи, навички, вміння та знання для виконання цих робіт.  
Організація виробничих процесів, пов'язаних із застосуванням шкідливих і 
токсичних речовин, і використовуване при цьому устаткування мають 
унеможливлювати контакту працівників із цими речовинами в процесі 
обслуговування устаткування та під час виробничих процесів і операцій. 
55 
 
Виробничі процеси, пов'язані із застосуванням або утворенням шкідливих і 
токсичних речовин, необхідно проводити в герметично закритій апаратурі або під 
вакуумом (якщо це допускається технологією) переважно потоковим безперервно 
замкнутим циклом з автоматизацією окремих операцій. Рідини і суспензії мають 
переміщуватися трубопроводом. Окремі процеси (зливання продукції, 
вивантаження і завантаження твердих і пастоподібних речовин), які на цій 
технологічній операції не можуть бути герметизовані, має бути механізовано з 
повним усуненням ручних операцій.  
Виробничі приміщення має бути обладнано припливно-витяжною 
вентиляцією відповідно до вимог ДБН В.2.5-67:2013. 
Місця виділення токсичних речовин у вигляді пари, газу або пилу необхідно 
обладнувати відсмоктувачами місцевої витяжної вентиляції. 
Шкідливі і токсичні речовини, утворені під час проведення технологічного 
процесу, має бути вловлено й очищено перед викиданням їх у атмосферу.  
Виробничі приміщення, в яких періодично або раптово можуть 
утворюватися небезпечні концентрації шкідливих речовин, треба розміщувати в 
будинках з достатньою кількістю виходів назовні (евакуаційні виходи) і 
обладнувати аварійною вентиляцією.  
Устаткування, що використовується для вироблення особливо токсичних 
речовин, необхідно розміщувати в боксах з управлінням процесами з пультів 
керування, які знаходяться в окремому приміщенні. У цьому випадку в 
приміщення, де знаходяться пульти та органи керування процесами, треба 
подавати чисте повітря в обсязі, який забезпечує повітрообмін згідно з вимогами 
ДБН В.2.5-67:2013.  
Виробниче устаткування і оснащення підприємств з виробництв продукції 
основної хімічної промисловості повинно відповідати вимогам ДСТУ 7234:2011, 
СНиП 3.05.05-84 та інших нормативних документів.  
Гідроприводи та мастильні системи устаткування мають відповідати 
нормативним вимогам. 
56 
 
Система змащення механізмів, розташованих у небезпечних для працівників 
місцях, має бути автоматичною або дистанційною.  
Пневмоприводи мають відповідати вимогам нормативних документів, що 
визначають загальні вимоги з безпеки монтажу, випробуванням та експлуатації.  
У процесі проектування, будівництва, реконструкції вибухопожежо-
небезпечних технологічних систем, обладнання та трубопроводів, які під час 
експлуатації піддаються вібрації, треба передбачати заходи для її зменшення та 
унеможливлення аварійної руйнації обладнання й розгерметизації систем. 
Допустимі рівні вібрації для окремих видів обладнання та його вузлів, 
деталей, методи та засоби контролю цих величин і засоби зниження її рівня мають 
відповідати ДСН 3.3.6.039-99 «Санітарні норми виробничої загальної та локальної 
вібрації», затверджених постановою Головного державного санітарного лікаря 
України від 01.12.99 №39.  
Вимоги до шумових характеристик мають відповідати ДСН 3.3.6.037-99 
«Санітарні норми виробничого шуму, ультразвуку та інфразвуку», затверджених 
постановою Головного державного санітарного лікаря України від 01.12.99 №37.  
Вибираючи обладнання відповідно до вимог чинних нормативних 
документів, треба враховувати умови забезпечення мінімального рівня 
нормативних документів. 
Вибираючи обладнання за показниками надійності та рівня 
пожежовибухозахищеності, треба враховувати категорії пожежовибухо-
небезпечності технологічних систем (об'єкта). 
Не допускається експлуатація обладнання в разі невідповідності паспорта 
заводу-виробника вимогам проектних, технологічних, чинних нормативних 
документів.  
Для основного технологічного обладнання встановлюють граничний 
технічний строк експлуатації (ресурс) з урахуванням конкретних умов роботи. 
Дані щодо ресурсу роботи має бути наведено в паспортах на обладнання.  
57 
 
Для трубопроводів та арматури проектна організація має встановити 
розрахунковий строк експлуатації, який має бути зазначено в проектній 
документації та паспорті на трубопровід.  
Фланцеві з'єднання на трубопроводах для гарячих та лужних розчинів треба 
закривати захисними кожухами. 
Не допускається фланцеві з'єднання трубопроводів замуровувати у стіни, 
перекриття або фундаменти.  
Обертові і рухомі частини устаткування, привідних механізмів, двигунів 
має бути надійно огороджено або розташовано так, щоб унеможливити 
травмування працівників.  
Запобіжні клапани, які встановлено на апарати, що працюють під тиском, 
мають відповідати вимогам ДСТУ ГОСТ 12.2.085:2007 «Посудини, що працюють 
під тиском. Клапани запобіжні. Вимоги щодо безпеки».  
Експлуатація устаткування підвищеної небезпеки, яке відпрацювало 
встановлений ресурс, допускається за результатами експертного обстеження 
експертної організації за її висновками відповідно до вимог «Порядку проведення 
огляду, випробування та експертного обстеження (технічного діагностування) 
машин, механізмів, устаткування підвищеної небезпеки», затвердженого 
постановою Кабінету Міністрів України від 26.05.2004 №687.  
Виготовляти технологічне обладнання мають спеціалізовані підприємства. 
Якість виготовленого технологічного обладнання та трубопроводів має 
відповідати нормативним вимогам, паспортним даним та документу заводу-
виробника, що засвідчує якість виготовлення.  
Конструкція та надійність теплообмінних елементів технологічного 
обладнання мають унеможливити взаємне проникнення теплоносія та продукту, 
що нагрівається. 
Вимоги до обладнання, виготовлення, надійності, порядок випробування, 
контролювання стану та експлуатації теплообмінних елементів визначено 
чинними нормативними документами.  
58 
 
Виробниче обладнання треба розміщувати раціонально, щоб його 
експлуатація, ремонт та обслуговування були зручними й безпечними, 
забезпечували неперервність технологічного процесу. 
Експлуатувати устаткування, що не відповідає санітарно-гігієнічним 
нормам і правилам та технічним вимогам, не допускається. 
Технічне обслуговування та ремонт обладнання треба виконувати 
відповідно до вимог щодо технічного обслуговування і ремонту техніки (ДБН 
В.2.8-4-96)  
Монтаж технологічного обладнання та трубопроводів проводять відповідно 
до вимог СНиП 3.05.05-84 та чинного законодавства.  
Не допускається розташовувати технологічне обладнання вибухопоже-
жонебезпечних виробництв: зверху або знизу допоміжних приміщень; знизу 
естакад технологічних трубопроводів з горючими, їдкими та 
вибухопожежонебезпечними продуктами; зверху майданчиків незахищених 
насосних та компресорних установок, крім випадків використання герметичних 
безсальникових насосів або в разі вживання спеціальних заходів безпеки, що 
унеможливлюють попадання вибухопожежонебезпечних речовин на встановлене 
нижче обладнання.  
Не допускається застосовувати обладнання й трубопроводи, матеріали та 
комплектувальні вироби, якщо не мають документів, що засвідчують якість їх 
виготовлення та відповідність вимогам чинних нормативних документів.  
Не допускається зварювати трубопроводи та резервуари, що перебувають 
під тиском, незалежно від того, чим їх заповнено. 
Під час виконання зварювальних робіт на сталевих трубопроводах на місцях 
монтажу трубопроводів I категорії, які входять до складу блоків I категорії 
вибухонебезпечності, проводять 100% контроль зварних з'єднань неруйнівними 
методами (ультразвук).  
Для герметичного з'єднання рухомих частин технологічного обладнання, 
яке працює у контакті з ЛЗР і ГР, використовують ущільнення торцевого типу.  
59 
 
Усі тепловипромінювальні апарати, паропроводи та устаткування повинні 
мати ефективну та надійну теплову ізоляцію згідно з вимогами СНиП 2.04.14-88, 
температура поверхонь не повинна перевищувати 43 °С згідно з вимогами ДСТУ 
EN 563-2001. 
За потреби розташування теплоізоляції на зовнішній поверхні 
технологічних апаратів та трубопроводів передбачають заходи захисту від 
попадання на теплоізоляцію горючих продуктів.  
На кожному підприємстві, у відділенні має бути схема розташування та 
взаємозв'язку технологічного обладнання і трубопроводів, виконана в умовних 
кольорах, із зазначенням запірної та регулювальної арматури, КВПіА.  
Розміщення технологічного обладнання та засобів вибухопожежо-захисту в 
виробничих приміщеннях та на відкритих майданчиках має забезпечувати зручну 
і безпечну їх експлуатацію, можливість проведення ремонтних робіт та організації 
оперативних заходів щодо запобігання аварійним ситуаціям або локалізації 
аварій.  
Резервуари і ємності, призначені для зберігання скраплених вуглеводневих 
газів і ЛЗР з температурою кипіння нижче ніж 45 °С, має бути розраховано на 
тиск, не нижчий від пружності пари цих рідин за температури 50 °С, а також на 
вакуум або має бути забезпечено захист цього устаткування від утворення в 
ньому вакууму. У разі утворення вакууму в систему допускається вводити тільки 
інертні гази, пару, газові суміші продуктів виробництва. 
Зазначена вимога не поширюється на ємнісне устаткування, що 
використовується під час ізотермічного або напівізотермічного зберігання цих 
речовин.  
Монтувати та експлуатувати системи контрольно-вимірювальних приладів і 
автоматики (КВПіА), виробничих процесів, системи протиаварійного 
автоматичного захисту (ПАЗ), а також зв'язку і сповіщення про аварійні ситуації 
на підприємствах основної хімічної промисловості треба, враховуючи вимоги 
затвердженої проектної документації, НАПБ А.01.001-2014, СНиП 3.05.07-85, 
60 
 
Правил безпечної експлуатації електроустановок споживачів (НПАОП 40.1-1.21-
98) та НПАОП 40.1-1.01-97.  
Місце розташування засобів автоматизації, які використовують відповідно 
до ПЛАС, має бути позначено в технологічному регламенті та інструкціях з 
охорони праці, розроблених згідно з НПАОП 0.00-4.15-98 і затверджених 
роботодавцем.  
Системи КВПіА, управління та ПАЗ, а також зв'язку і сповіщення маркують 
з нанесенням відповідних написів.  
У випадку відключення електрики або припинення подавання стисненого 
повітря для живлення систем КВПіА та управління системи ПАЗ треба 
забезпечити переведення технологічного об'єкта в безаварійний режим роботи.  
Повітря для компресорів та систем КВПіА має бути очищеним від мастила, 
вологи, пилу. Якість стисненого повітря має відповідати ДСТУ 4169-2003 
«Стиснене повітря. Частина 1. Забруднювачі та класи чистоти» (ISO 8573-1:2001, 
MOD) та бути не нижче 1 класу забрудненості.  
Не допускається використовувати інертний газ для живлення систем 
КВПіА.  
Не допускаються ведення технологічних процесів та робота обладнання з 
несправними або вимкнутими системами контролю, керування і ПАЗ.  
Не допускається проводити монтажні, налагоджувальні та ремонтні роботи 
в умовах загазованості.  
Перевірку й випробовування КВПіА та автоматичних пристроїв потрібно 
проводити згідно з ДСТУ 3400-2006 «Метрологія. Державні випробування засобів 
вимірювальної техніки. Основні положення, організація, порядок проведення і 
розгляду результатів».  
Система електроживлення КВПіА має забезпечувати необхідну надійність 
живлення, належну якість електроенергії, зручність і безпеку експлуатації.  
Конструкція, виконання, спосіб встановлення і клас ізоляції приладів, 
апаратів та інших засобів автоматизації мають відповідати умовам навколишнього 
середовища і номінальній напрузі мережі.  
61 
 
Для живлення КВПіА треба використовувати розподільчі пристрої, до яких 
не підключено потужне виробниче устаткування, включення якого може 
спричинити різку зміну навантаження (електродвигуни, електропечі).  
Підлога в приміщеннях, де розташовано розподільчі пристрої, повинна бути 
неструмопровідною. Під час ремонту електроапаратури розподільчих пристроїв 
на підлозі перед ними обов'язково має бути діелектричний гумовий килимок.  
Не допускається прокладати через приміщення, де розташовано розподільчі 
пристрої, пожежні водопроводи та розташовувати в них шафи для пожежних 
кранів і рукавів. Для пожежогасіння у цих приміщеннях треба застосовувати 
вуглекислотні та порошкові вогнегасники.  
Залишати розподільчі пристрої КВПіА незамкненими не допускається.  
У приміщеннях, де розташовано розподільчі пристрої, має бути повітряне 
опалення.  
 
62 
 
Висновок 
 
У кваліфікаційній роботі  була проведена модернізація інформаційно-
вимірювальної системи хіміко-технологічного процесу з сигналізацією 
температури.. 
Спочатку була обґрунтована необхідність удосконалення існуючих 
аналогів. Далі була розроблена структурна схема системи і зроблений короткий 
опис її складових частин і принцип роботи вимірювача. Також розроблена 
структурна схема одного з блоків модернізованого вимірювача, а саме модуля 
контролера.  
У наступному розділі розроблена принципова електрична схема модуля 
контролера, проведений аналіз елементної бази. Далі проведена розробка 
основних функціональних вузлів принципової схеми модуля контролера, а також 
виконані необхідні при цьому розрахунки.  
У цілому розроблювальна інформаційно-вимірювальна система хіміко-
технологічного процесу з сигналізацією температури відповідає усім вимогам, що 
пред'являються до апаратури даного класу складності, має високий рівень 
надійності і зручність в експлуатації. 
63 
 
Список використаної літератури 
 
1. А.С. №1365868, СССР. Устройство для измерения температуры. 
В.М.Горбачев, С.К. Никифоров, А.П. Бараненко, Е.И. Фандеев. Опубл. 
23.05.90.Бюл. №19. МКИ G 01 J 5/00. 
2. А.С. №1533459, СССР. Способ определения температуры. Ю.В. 
Иванов, А.В.Крупенчиков, Ю.В. Осипов, Е.А. Васильев. Опубл. 30.09.90. Бюл. 
№36. МКИ G 01 J 5/00. 
3. А.С. №1602147, СССР. Способ пирометрических измерений объектов 
с изменяющейся температурой. Е.Д. Глазман, И.И. Новиков, Л.И. Дубсон. Опубл. 
15.05.91. Бюл. №18. МКИ G 01 J 5/00. 
4. Справочник. Температурные измерения. Под ред. А.С.Геращенко. АН 
УССР. Ин-т проблем энергосбережения. – К.: Наукова думка, 1989. 
5. Головко, Д. Б. Автоматика і автоматизація технологічних процесів 
[Текст]: підручник для студ. втузів / Д. Б. Головко, К. Г. Рего, Ю. О. Скрипник. – 
К. : Либідь, 1997. – 232 с. – Бібліогр.: с. 228.  
6. Зайцев, В. Ф. Теорія автоматичного управління [Текст] : підруч. для 
студ. Вищих навч. закл. / В. Ф. Зайцев, В. К. Стеклов, О. І. Бріцький; За ред. проф. 
Г. Ф. Зайцева. – К.: Техніка, 2002. – 688 с. – Бібліогр.: с. 673–676.  
7. Кожухар, В. Я. Автоматичні системи керування хіміко–
технологічними процесами [Текст] : навч. посіб. для студ. хім.-технол. спец. / В. 
Я. Кожухар, В. В. Брем, Ю. Ф. Каверін ; Одеський національний політехнічний 
ун-т. Хіміко-технологічний факультет. – Одеса: Екологія, 2005. – 224 с.: рис. – 
Бібліогр.: с. 221.  
8. Кубрак, А. І. Компʼютерне моделювання та ідентифікація 
автоматичних систем [Текст] : навч. посіб. для студ. вищ. навч. закладів, які 
навчаються за напрямом «Автоматизація та компʼютерно-інтегровані технології» / 
А. І. Кубрак, А. І. Жученко, М. З. Кваско ; Національний технічний ун-т України 
«Київський політехнічний ін-т». – К.: Політехніка, 2004. – 424 с. – Бібліогр.: с. 
409–416. 
64 
 
9. Лукінюк, М. В. Технологічні вимірювання та прилади [Текст] : навч. 
посіб. Для студ. вищ. навч. закл. ; Національний технічний ун-т України 
«Київський політехнічний ін-т». – К.: ІВЦ “Видавництво «Політехніка»”, 2007. – 
436 с. : іл. – Бібліогр.: с. 427–428.  
10. Лукінюк, М. В. Автоматизація типових технологічних процесів: 
технологічні обʼєкти керування та схеми автоматизації [Текст] : навч. посіб. для 
студ. вищ. навч. закл., які навчаються за напрямом «Автоматизація і компʼют.-
інтегр. технології / М. В. Лукінюк; Національний технічний ун-т України 
«Київський політехнічний ін-т». – К.: НТУУ «КПІ», 2008. – 236 с.  
11. Остапенко, Ю. О. Ідентифікація та моделювання технологічних обʼєктів 
керування [Текст] : Підручник для студ. вищих закл. освіти за напр. «Автоматизація та 
компʼютерно-інтегровані технології». – К.: Задруга, 1999. – 424 с. 
12. Попович, М. Г. Теорія автоматичного керування [Текст] : підруч. для 
студ. вищих технічних навч. закл. – 2-ге вид., перероб. і доп. / М. Г. Попович, О. 
В. Ковальчук. – К.: Либідь, 2007. – 656 с.  
13. Промислові засоби автоматизації [Текст] : навч. посібник: У 2 ч. Ч. 1. 
Вимірювальні пристрої / А. К. Бабіченко, В. І. Тошинський, В. С. Михайлов та ін. 
; За заг. ред. А. К. Бабіченка. – Харків: НТУ «ХПІ», 2001. – 470 с. 
14. Стеклов, В. К. Проектування систем автоматичного керування [Текст] 
: навч. посіб. / В. К. Стеклов. – К.: Вища школа, 1995. – 231 с.  
65