Репозиторій ЧДТУ

Зміст 
 
Стор. 
Вступ……………………………………………………………………….....5 
1 Обґрунтування необхідності проектування на основі аналізу літературних 
джерел та патентного пошуку……………………………………………………………..6 
1.1 Планшетний сканер……………………………………………………………6 
1.2 Основні характеристики планшетного сканера……………………..…7 
1.3 Регулятор освітленості вузла експонування…………………….….….9 
1.4 Експозиція в електрографічному сканері……………………..……....11 
1.5 Принцип дії типового планшетного сканера………………….………14 
2 Обґрунтування з технічного завдання ………………………………………..…16 
3 Розробка структурної схеми……………………………………………17 
4 Розробка принципової схеми…………………………….…………..…20 
5 Розрахунок основних елементів схем проектування…………………......25 
5.1 Розрахунок мінімального кроку сканування…………………...…….…25 
5.2 Перевірка по рушійному моменту………………………………………29 
5.3 Аналіз точності та оцінка надійності пристрою……………………..31 
6 Спеціальний розділ…………………………………………………….…35 
6.1 Вибір варіанта технологічного процесу виготовлення фотошаблону 
друкованої плати блоку формування відеосигналу планшетного сканера……..35 
6.2 Техніко-економічне обґрунтування розробки друкованої плати блоку 
формування відеосигналу планшетного сканера…………………………………43 
6.3 Аналіз небезпек і шкідливостей, які виникають в приміщенні 
експериментального цеху………………………………………………………….45 
Висновок……………………………………………………………………57 
Список літератури………………………………………………………….58 
 
 СКРС83.022.161.001ПЗ 
Изм. Лист № докум. Подп. Дата 
 Разраб. Х овайба П.О.   Лит. Лист Листов 
 Пров. Гальченко В.Я. Т 3 77 
Планшетний сканер 
   
 Н. контр. Т ичков В.В. Пояснювальна записка ЧДТУ 
 Утв.  
Додаток А Відомість технічного проекту………………………………..60 
Додаток Б Перелік нормативної документації…………………..………61 
Додаток В Специфікації та перелік елементів…………………………...63 
Додаток Г Документація на технологічний процес виготовлення 
друкованої плати блоку формування відеосигналу……………………………….71 
Додаток Д Результати розрахунку друкованої плати блоку формування 
відеосигналу………………………………………………………………………….75 
 
        4 
Вступ 
 
В сучасних умовах економічний і соціальний розвиток України 
здійснюється шляхом розвитку нових принципів проектування і промислового 
виготовлення електронного обладнання, розробки нової елементної бази, 
заснованої на принципах мікроелектроніки, яка відкриває широкі перспективи 
для значного підвищення надійності і покращення габаритно-вагових показників 
електронного обладнання, використання якого - необхідна умова сучасного 
виробництва будь-якої галузі. 
Мета виготовлення будь-якої продукції, основаної на новітніх 
досягненнях – спрощення задач, поставлених перед людиною, збільшення 
продуктивності праці за рахунок нових можливостей, представлених 
досягненнями наукового прогресу. В наш час ця важлива і відповідальна задача 
перекладена на автоматизовані та автоматичні системи до складу яких 
обов'язково входять інформаційно-вимірювальні системи. 
Існує безліч галузей, в яких, за рахунок росту в світі росту об´ємів 
інформації з’являється нагальна проблема її обробки, передачі та збереження, а 
тому і розроблюється велика кількість різноманітних приладів. Одним з 
найбільш поширених процесів, який використовується в ході процесу обробки 
інформації є процес перетворення оптичного зображення в зрозумілий для 
ПЕОМ двійковий код. Наявність інформації про цей процес дає змогу 
охарактеризувати хід подій і, при необхідності внести корективи, а на ПЕОМ 
покладається задача обробки інформації. 
Метою даної роботи є розробка планшетного сканера. 
        5 
1 Обґрунтування необхідності проектування на основі аналізу 
літературних джерел та патентного пошуку 
 
1.1 Планшетний сканер 
Рух скануючої голівки у сканерах такого типу автоматизовано, тому 
переміщувати вам не доведеться нічого. Цей скранер має вигляд великого 
планшета, який розташовується на столі. Щоб відсканувати аркуш із 
зображенням або текстом, вам доведеться покласти цей аркуш на прозору 
скляну площину, під якою рухається скануюча голівка сканера. Зверху прилад 
закривається спеціальною кришкою. А далі сканер все зробить сам - точно так, 
як працює ксерокс. Ось тільки після завершення сканування вийде не паперова, 
а цифрова копія зображення малюнку чи тексту - файл. 
Сканери формату А4, тобто сканери які можуть сканувати зображення з 
аркуша, розмір якого А4 (стандартний принтерний папір) призначені для 
масового ринку. Але існують сканери формату А3 і навіть А2, але їх ціна не 
задовольняє гаманці користувачів. А особливо розміри абсолютно не 
відповідають розмірам вільного місця на столі користувача, адже це розгорнута 
газета в повний розмір.  Та й стандартний сканер формату А4 - пристрій не з 
маленьких, враховуйте його розміри 50 х 30 см. Тож заздалегідь до його покупки 
приготуйте для нього місце. 
        6 
 
Рисунок 1.1 - Вигляд планшетного сканера фірми Epson у відкритому 
вигляді 
 
1.2 Основні характеристики планшетного сканера 
Вид. Який вид сканера ви матимете - ваш вибір. Особисто я надаю 
перевагу планшетним сканерам. Вони дозволяють отримати високу якість 
зображення без зусиль, та позволяють сканувати документи формату А4. 
Присутність спеціальних можливостей. При скануванні текстів 
великого об'єму не зовсім зручно кожен раз вручну міняти листи паперу. 
Набагато зручніше сканери з автоматичною подачею паперу. Вони самі 
піклуються про від сканований лист паперу та про подачу нового. 
А якщо ви - професійний дизайнер і часто працюєте з фотографіями, вам 
не заводить сканер зі слайд - модулем. Ці сканери дають можливість працювати 
зі слайдами та негативами, не вдаючись до стадії друку. 
        7 
Спосіб під'єднання сканера до комп'ютера. Якщо ваша материнська 
плата оснащена портом USB (як правило ним оснащені материнські плати 
зроблені для процесорів Pentium III, Pentium 4, Celeron, Athlon, Athlon XP, Duron, 
Sempron) то вибирайте сканер зі способом під'єднання до комп'ютера через USB 
порт. Данні від комп'ютера до сканера через USB порт передаються на багато 
швидше, ніж через вже застарілий порт LPT. 
Розподільча здатність. Це найголовніша характеристика. Розподільча 
здатність сканера - це величина, яка показує зі скількох точок сканер може 
побудувати зображення. Ця величина як і у принтера вимірюється у dpi. Чим з 
більшою кількістю крапок сканер будує зображення, тим якісніше та чіткіше 
зображення. Перші моделі сканерів мали розподільчу здатність 200 - 300 dpi. 
Для сучасних планшетних сканерів ця величина складає 800 - 1500 dpi і вище. 
Сканер внаслідок сканування документа створює файл графічного 
формату (BMP, TIFF, JPEG, GIF, PNG ). Якщо первинний документ містив текст, 
то файл, отриманий внаслідок сканування, не може бути відкритий програмою 
текстового редактора. Необхідно виконати перетворення файлу в текстовий 
формат. Для цього існують спеціальні програми, що називаються програмами 
оптичного розпізнавання тексту. 
Розрядність. Це також головна характеристика. Розрядність - це 
величина, яка означає кількість інформації, яка потребується для оцифровки 
кожної точки зображення; а ще - це кількість кольорів, які здатен розпізнати 
сканер. Ця величина вимірюється у бітах. 
Перші моделі сканерів були чорно - білими, тобто сприймали лише 
чорний та білий кольори. Сучасні сканери дозволяють розпізнавати мільярди 
відтінків.  
 12 біт = 8,35 млн. кольорів  
 24 біт = 16,7 кольорів  
 30 біт = 1 млрд. кольорів 
Звичайно, реальна кількість таких кольорів у повсякденному житті ніколи 
вам не знадобиться. Справа в тому, що людської чутливості ока не вистачить 
        8 
щоб розрізнити 16 - ти бітний колір від 24 - бітного... Але виробники на останніх 
моделях своїх сканерів заявляють 48 бітне розпізнавання кольорів. 
Фірма - виробник. Найкращими фірмами - виробниками є наступні 
фірми:  
 Hewlett - Packard  
 Canon  
 Mustek  
 UMAX  
 Agfa  
 Epson 
 
Предметом пошуку є планшетний сканер - пристрій для оптичного 
прочитування текстової і графічної інформації з паперових носіїв. 
Нижче представлені деякі матеріали літературного і патентного пошуку, 
що представляють особливий інтерес з даної тематики. 
Даний об'єкт пошуку відноситься до класу МКИ ООЗС 15/00, де (зліва 
направо): G - фізика; 03 - фотографія, кінематографія, аналогове устаткування, 
що використовує хвилі інші, ніж оптичні, електрографія, голографія; С – 
електрографія, електрофотографія, магнітографія; 15/00 – пристрої для 
електрографічних методів, що використовують зображення, утворені 
електротехнічними зарядами. 
 
1.3 Регулятор освітленості вузла експонування 
Застосована освітлювальна система [1] на базі двох кварцевих галогенних 
ламп розжарювання, розташованих на торцях щілистого освітлювача 1, є 
перспективною для електрофотографічних апаратів але пред'являє наступні 
вимоги до більш точного їх управління: 
 можливість стабілізації освітленості по кожному каналу; 
 можливість установки заданого рівня освітленості по кожному 
каналу; 
        9 
 відсутність пульсацій освітленості. 
Аналіз вимог і існуючих класичних схем регулювання дозволив зробити 
висновок про складність практичної реалізації даних схем. У зв'язку з цим були 
виключені варіанти: 
 з датчиками освітленості, що вимагають з одного боку 
емпіричного визначення їх місцерозташування, з іншою - застосування 
багатовимірних регуляторів, зважаючи на виникнення перехресних взаємодій ; 
 регулювання шляхом виключення п-периодів напруги, оскільки це 
призводить до пульсації освітленості через малу інерційність лампи. 
Виходячи з цього був спроектований двоканальний регулятор, який 
забезпечував пред'явлені вимоги і обмеження. Причому регулювання велося по 
напрузі на лампах, які являлись одночасно і датчиками. 
Блок-схема регулятора (один канал) приведена на рисунку 1.2. 
 
4 5 6 7 
 
 30
1 3 
 В 
 
2 
 
Рисунок 1.2 – Блок-схема регулятора освітленості вузла експонування: 1 - 
датчик "освітленості"; 2 - задатчик "освітленості"; 3 - резистивний суматор; 4 - 
генератор пилоподібної напруги ; 5 - диференціальний підсилювач; 6 - силові 
ключі; 7 - галогенна лампа 
Регулятор освітленості стабілізує задану напругу задатчиком 2 на лампі 
7. Сигнал з датчика напруги на навантаженні 1 поступає на вхід резистивного 
суматора 3. На другий вхід резистивного суматора 3 поступає сигнал від 
задатчика 2. Урізнений сигнал з виходу суматора 3 поступає на один з входів 
диференціального підсилювача 5, на другий вхід якого подається напруга з 
генератора пилоподібної напруги 4. Тривалість сигналу з виходу 
диференціального підсилювача 5 пропорційна величині урізненого сигналу з 
        10 
виходу суматора 3. Цей сигнал через підсилювач поступає на силові ключі 6 за 
допомогою яких стабілізується напруга на лампі 7. 
Експериментальна перевірка регулятора на дослідному зразку апарату 
дала добрі результати. При живлячій напрузі ЗО В була можливість отримання 
стабілізованої напруги на лампах в межах 20-24 В при практичній відсутності 
пульсацій освітленості. 
 
1.4 Експозиція в електрографічному сканері 
При лінійній розгортці копійованого оригіналу, застосованій в більшості 
сучасних апаратів, експозиція залежить від освітленості оригіналу, швидкості 
відносного переміщення оригіналу і оптичної системи – швидкості розгортки 
масштабу копіювання, світлосили об'єктиву і втрат в оптичному тракті. Метою 
справжнього розрахунку є виявлення впливу вищеперелічених чинників. Крім 
того буде розглянутий ступінь неоднорідності експозиції вздовж смуги 
розгортки залежно від умов експонування. 
Схема експонування [2] оригіналу на фоторецептор приведена на 
рисунку 1.3. 
        Х 
 
 
  ds1                                                 фоторецептор 
                                        об’єктив 
                                                оптична вісь 
                  
х                                                        kx 
 
                                                            ds2 
                                  S 
 
Рисунок 1.3 – схема експонування оригіналу на фоторецептор 
Смуга розгортки шириною h розташована на оригіналотримачі вздовж осі 
X перпендикулярно площини малюнка. Швидкість розгортки направлена також 
перпендикулярно площині малюнка.  
        11 
Світловий потік dф, потрапляючий від елемента оригіналу ds в об'єктив, 
пропорційний тілесному куту, що опирається на отвір об'єктиву S . 
 
3
S cos 
dф  Е0                                                     (1.1) 
2
4a
 
де Ео - освітленість смуги оригіналу і ρ - коефіцієнт дифузного розсіяння 
елемента оригіналу. Величина а визначається через фокусну відстань f і масштаб 
копіювання k. 
 
1
a  f (1 )                                                        (1.2) 
k
 
Світло, що пройшло через об'єктив, потрапляє на елемент фоторецептора 
ds2 і створює на ньому освітленість: 
 
dф
E   cos ,                                            (1.3) 
ds2
 
де γ - характеристика пропускання оптичної системи, визначуване 
розсіюванням в об'єктиві і на дзеркалах. 
Час експонування рівний відношенню ширини смуги розгортки h і 
швидкості розгортки. Остання залежить від масштабу копіювання і рівна ν/k, де 
k – швидкість поверхні фоторецептора. 
Значення cos  легко визначити з малюнка, а відношення ds1/ds2 при 
масштабі копіювання рівному 1/k2. 
Залежності експозиції від k мають вид кривих з максимумом, які 
досягаються при значеннях kт, що змінюються від 1 до 0,55 при зміні X/f від 0 
до 1. В таблиці.1.1 приведені значення експозиції Н(kх)/Н(1,0) при різних k і х. 
 
        12 
Таблиця 1.1 – Розподіл експозиції Н/Н(1,0) при різних масштабах 
копіювання 
x/k 0 0,25 0,50 0,75 1,00 
kт 1 0,97 0,90 0,81 0,72 
1,60 0,95 0,90 0,79 0,64 0,50 
1,41 0,97 0,93 0,83 0,68 0,54 
1,00 1,00 0,97 0,89 0,77 0,64 
0,71 0,97 0,95 0,89 0,81 0,71 
0,65 0,96 0,94 0,89 0,81 0,72 
 
З таблиці 1.1 видно, що експозиція істотно залежить від відстані 
експонованого елемента оригіналу від головної оптичної вісі і ця залежність 
різна для різних масштабів копіювання. Компенсувати зміну експозиції можна 
задаючи змінну освітленість оригіналу уздовж смуги розгортки. Очевидно, що 
це можна зробити точно лише для якого-небудь одного масштабу копіювання. 
При цьому для інших масштабів експозиція буде змінною. Якщо точно вибрати 
розподіл освітленості для основного масштабу k=1,то 
 
2
 2
 x  
E (x)  E0  1    .                                                   (1.4) 
  2 f
  
 
Тоді замість значень експозиції в табл. 1.1 матимемо нові значення, 
приведені в таблиці 1.2. 
 
Таблиця 1.2 – Експозиція при змінній освітленості оригіналу 
x/f 
0 0,25 0,50 0,75 1,00  
k 
1,60 0,95 0,93 0,89 0,83 0,78 0,17 
        13 
1,41 0,97 0,96 0,94 0,88 0,84 0,13 
1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 0 
0,71 0,97 0,98 1,00 1,05 1,11 0,14 
0,65 0,96 0,97 1,00 1,05 1,12 0,16 
 
В останній колонці таблиці 1.2 приведені різниці між найбільшою і 
якнайменшою експозиціями. З таблиці 1.2 видно, що чим більше масштаб 
відрізняється від 1, тим більше різниця експозицій вздовж лінії розгортки. При 
вибраному розподілі освітленості для масштабів більших одиниці експозиції 
зменшуються при віддаленні від головної оптичної осі, а для масштабів менших 
одиниці навпаки збільшуються. 
 
1.5 Принцип дії типового планшетного сканера 
Оригінал розташовується на прозорому нерухомому склі, уздовж якого 
пересувається каретка, що сканує, із джерелом світла. Сканування зображення 
виконується по рядках. 
Оптична система сканера (складається з об'єктива і дзеркал або призми) 
проектує світловий потік від оригіналу, що сканується, на прийомний елемент, 
що здійснює поділ інформації про кольори. У трьохпрохідних сканерах 
використовуються лампи різних кольорів або ж мінливі світофільтри на лампі 
або CCD-матриці. Прийомний елемент перетворить рівень освітленості в рівень 
напруги (все ще аналогову інформацію). Далі, після можливої корекції й 
опрацювання, аналоговий сигнал надходить на аналого-цифровий перетворювач 
(АЦП). З АЦП інформація виходить вже в "знайомому" для комп'ютера 
двійковому, тобто цифровому, вигляді і, після обробки в контролері сканера 
через інтерфейс із комп'ютером, надходить у драйвер сканера – звичайно це так 
званий TWAIN-модуль. 
Джерело світла. У старих моделях – це звичайна флуоресцентна лампа 
(родинна звичайним лампам денного світла). У сучасних моделях – це лампа з 
холодним катодом, що має кращі параметри і значно більший термін служби. 
        14 
Зараз все частіше можна зустріти сканери, які використовують CIS-датчик, в 
якому джерелом світла є світлодіоди, які разом із чутливими елементами 
розташовані прямо на лінійці, що рухається вздовж сканованої поверхні. 
Відбите від оригінала світло через призму направляється на світлові датчики. 
Оптична система. Світловий потік від оригіналу проектується на 
матрицю CCD (Charge-Coupled Device – це прилад із зарядовим зв'язком), що 
перетворить його в електричний сигнал. Звичайно використовується один 
об'єктив (або лінза), що фокусує і проектує повну ширину області сканування на 
повну ширину матриці CCD. 
Програмне забезпечення. Без власного драйвера сканер працювати не 
зможе, тому що не є стандартним для Windows пристроєм. Для сканерів немає 
"універсальних" драйверів від виробника або з комплекту постачання 
Windows.Тому кожен тип сканера має власний так званий TWAIN-модуль 
(згодом цю назву стали інтерпретувати як  Technology Without An Interesting 
Name-технологія без цікавого імені), із котрим уже взаємодіють прикладні 
програми. 
 
 
        15 
2 Обґрунтування технічного завдання 
 
В умовах зростання в світі об'ємів інформації об'єктом підвищеного 
інтересу останнім часом є нові інформаційні технології, що дозволяють 
збільшити продуктивність її підготовки, обробки і документування. 
Перехід на децентралізоване використовування засобів обчислювальної 
техніки, масове розповсюдження персональних ЕОМ і розширення областей їх 
застосування розширили можливості застосування скануючих пристроїв 
автоматизованого введення текстової і графічної інформації в ЕОМ. Це: 
 введення документів в ЕОМ, зберігання в зжатому вигляді, 
створення архівів; 
 безнабірне введення багатошрифтових текстів і графічних 
зображень в ЕОМ; 
 редагування графічної і текстової інформації; 
 аналіз і синтез зображень; 
 поліпшення якості зображень; 
 розпізнавання графічних образів; 
 автоматичні "перекладачі" з іноземних мов; 
 введення інформації у фототелеграфні, телефаксні системи; аналіз 
зображень структур в матеріалознавстві, зварювальному виробництві, медицині, 
біології; 
 автоматичний контроль розмірів, форм, кольорів об'єктів, 
топологій (у тому числі друкованих плат і фотошаблонів); 
 введення еталонних шаблонів для управління технологічним 
устаткуванням (розкрій тканин, виготовлення кліше для фарбування тканин, 
шпалер і т.д.); 
 автоматичне введення, кодування в стандартах пакетів САПР схем 
електричних принципових, конструкторських документів; 
 графологічні експертизи фінансових і інших документів; 
        16 
 читаючі автомати для систем життєзабезпечення сліпих; 
 екологічний моніторинг. 
Вітчизняний досвід створення скануючих систем порівняно малий, а 
серійне виробництво в нашій країні відсутнє повністю. 
Планшетний сканер (надалі сканер) призначений для оптичного 
зчитування текстової і графічної інформації з паперових носіїв, перетворення її в 
двійковий цифровий код і передачі в персональну електронну обчислювальну 
машину (ПЕОМ). Основні режими роботи сканера: 
 "чорно-білий", при якому кожній точці зображення, що вводиться, 
привласнюється один з двох станів чорне або біле; 
 "сірий", при якому кожній точці зображення привласнюється свій 
рівень яскравості. 
Основні технічні характеристики: 
 формат документа – А4 (210×297 мм); 
 довжина лінії зчитування, мм – 190; 
 розподільча здатність dpi –100, 300, 600; 
 кількість рівнів сірого – 16; 
 час обробки документа формату А4,с – 50...120; 
 інтерфейс зв´язку з ПЕОМ – LPT-1. 
 
        17 
3 Розробка структурної схеми 
 
До складу планшетного сканера, представленого на рисунку 3.1, входять 
наступні блоки. 
ПЗ  П         Ц е  н т   р  а л  ь  н  и  й      
пр  о  ц  е  с  о  р      ОЗ  П         П а р  а  л  е  л  ь  н  и  й      
по  р  т      
К о н  т   р  о л  л  е  р      К о н  т   р  о л  л  е  р      К о н  т   р  о л  л  е  р      Д е ш   и  ф  р  а т   о  р     Ко  н  т   р  о   л  л  е  р      
ін  т   е  р ф   е  й   с  а      Л П  І    вв  о  д  у  -  в  и  в  о  д  у      ад  р  е  с  а      Б У  Ш  Д     
Бл  о к    у  п  р  а  в  л  і н  н  я    с  к  а  н  е  р  о  м       
Бл  о к    у  п  р  а  в  л  і н  н  я      
Бл  о к    с  к  а  н  у  в  а  н  н  я      Бл  о к    ф  о  р  м  у  в  а  н  н  я      
ш а г  о  в  и  м       
л ін  і ї       в ід е  о  с  и  г  н  а  л  а      
д в и  г  у  н  о  м       
Бл  о к    ж  и  в  л  е  н  н  я      Бл  о к    ж  и  в  л  е  н  н  я      
с к а  н  е  р  а      л а м п  и     
 
Рисунок 3.1 – Структурна схема сканера 
 
Пристрій скануючий (ПС), блок формування відеосигналу (БФВ), блок 
управління сканером (БУС), блок живлення сканера (БЖ), блок живлення лампи 
(БЖЛ). 
ПС призначений для автоматичного сканування оптичної інформації і 
проектування оптичного зображення на світлочутливу область мікросхеми 
К1200ЦЛ6. 
БФВ призначений для прийому оптичної інформації, перетворення її в 
електричний сигнал для передачі в БУС. 
БУС виконує наступні функції: 
 прийом інформації з БФВ і перетворення її в чотирьохбітовий 
цифровий код; 
        18 
 цифрову корекцію нерівномірності освітленості лінії 
прочитування, температурних і тимчасових параметрів сигналів БУС і БФВ; 
 прийом і обробку інформації з ПЕВМ; 
 управління переміщенням скануючої голівки; 
 видачу інформації в ПЕВМ через інтерфейс. 
БЖ призначений для перетворення мережної змінної напруги (220 В,   50 
Гц) в оптимальну напругу для живлення всіх складових частин сканера. БЖЛ 
призначений для перетворення постійної напруги 27 В в змінну високочастотну 
напругу для живлення люмінесцентної лампи. 
Принцип роботи сканера полягає в наступному. На документ, поміщений 
в робочу зону сканера, перпендикулярно до його поверхні прямує світловий 
потік, випромінюваний люмінесцентною лампою. Відображений від поверхні 
документа потік світла через систему оптичних елементів потрапляє на 
світлочутливу область мікросхеми К1200ЦЛ6 де перетворюється в електричний  
аналоговий сигнал, модульований по амплітуді. Цей сигнал за допомогою АЦП 
перетворюється в цифровий код, який обробляється сканером для подальшої 
передачі в ПЕВМ. Передача здійснюється через інтерфейс. 
Передача з сканованого об'єкту передається в ПЕВМ построчно і 
нагромаджується на жорсткому магнітному диску. По закінченню обробки рядка 
механізм подачі переміщає скануючу головку на один крок. Мінімальна 
величина кроку переміщення складає (100± 10мкм). 
Скануюча головка переміщується за допомогою механізму подачі з 
високою точністю. Обробка інформації повторюється до кінця документа, або до 
надходження на сканер сигналу закінчення роботи з ПЕВМ. 
        19 
4 Розробка принципової схеми 
 
Блок формування відеосигналу (БФВ) призначений для перетворення 
оптичного сигналу в цифровий код. 
 
3  Z  1  N       
4  Z  2   N        
5    PZ  S         
D 1 P       
6  F  2   P   2        CL  6       
7  F  1  P  2        
8  Z  2   P   2        
9  Z  U   2        
1 0       
Z 3  P   2        
1 1  Z  T   4        Q 1  1  3        
1 2     G   2       
1 4       
Z T  3        
1 9     Z   T  1      
2 1  C  1     
2 2       2 0       
Z T  2        Q 2       
2 3    Z   3   P  1       
2 4     Z   U  1      
2 5       
Z 2  P   1      
2 6     F   1 P  1      
2 7     P      
2 8     F  2   P   1      
2 9     Z   1 P       
3 0     Z   3  N        
 
Рисунок 4.1 – Мікросхема К1200ЦЛ6 
 
До складу блоку формування відеосигналу входять вузел лінійного 
перетворювача частоти (ЛПЧ), і вузел аналогово-цифрового перетворювача . 
Вузол ЛПЧ представляє К1200ЦЛ6 і формувач управляючих сигналів на неї. 
БФВ працює слідуючим чином. Сигнал з блоку сканування лінії поступає 
на вхідну мікросхему DD1 SN7406 Texas Insruments, яка містить 6 елементів 
“або – ні”. Після чого проходить насичення баз транзисторів VT3, VT5, VT7, 
VT9, VT1 (BSX240 TEKTRONIX, INC.). Транзистори VT3, VT5, VT7, VT9, VT1 
в парі з VT4, VT6, VT8, VT10 і VT2 (BC556) являються емітерними 
повторювачами, виконуючі роль насичення затворів транзисторів мікросхеми 
DА1 К1200ЦЛ6. Ця мікросхема представляє собою лінійну фоточутливу 
        20 
мікросхему з зарядовим зв´язком і перетворенням електричного сигналу в 
модульований по амплітуді. 
 
Таблиця 4.1 – Основні параметри мікросхеми К1200ЦЛ6 
Найменування Температура, 
Позначення Норма 
параметра °С 
Напруга насичення, В UН Не менше 1,4 
Коефіцієнт передачі 
КМ Не менше 45  
модуляції % 
Інтегральна 
S Не менше 8·10 -3U  
чутливість, В/лк 
25±10 
Нерівномірність 
інтегральної δ SU Не більше 20 
чутливості % 
Нерівномірність 
δ UT Не більше 25 
темнового сигналу 
 
Параметри, приведені в таблицях 4.1, 4.2, 4.3 відповідають режимам 
вимірювань. 
Частота оновлення кожним регістром fp = 5 Мгц, час накопичення Т = 
1·10-3 с. 
Просторова частота 15 пар лін./мм. 
Блок задання оптичних режимів повинен забезпечити формування на 
робочій поверхні фотоприймача оптичного штрихового зображення світи 
відомого контрасту, просторової частоти і чорно-білого переходу. Похибка 
задання інтенсивності випромінювання в робочій поверхні ± 20 %. 
Нерівномірність оптичного випромінювання в період проведення вимірювань ± 
10 %. Джерело випромінювання – лампа люмінесцентна Osram L18W/77 G13 
Fluora. 
 
        21 
 Т 
 
 
 
  ¼ Т 
 
 tH 
t 
Рисунок 4.1 - Часова діаграма імпульсних напруг 
 
Блок фотоприймача, повинен забезпечувати подачу постійних і 
імпульсних напруг до виходів мікросхеми, проходження оптичного зображення 
до фоточутливої поверхні мікросхеми, зняття вихідного сигналу з мікросхеми і 
екранування останнього від зовнішніх світлових перешкод. Блок фотоприймача 
повинен забезпечувати вимірювання вихідного сигналу мікросхеми. Похибка 
вимірювання вихідного сигналу у всьому діапазоні вимірювальних напруг ± 
15%. 
Передача коефіцієнта модуляції полягає у визначенні відношення 
вихідного сигналу при дії на фоточутливу поверхню мікросхеми нерухомого 
зображення штрихової світи з просторовою частотою 19 пар.лин./мм до 
вихідного сигналу, відповідного сканованого об’єкта. 
Інтегральна чутливість полягає у визначенні напруги вихідного сигналу 
мікросхеми, що калібрується при дії на робочу поверхню мікросхеми оптичного 
випромінювання з відомим рівнем інтенсивності випромінювання. 
Вимірювання нерівномірності темнового сигналу полягає у визначенні 
напруги вихідного сигналу мікросхеми за відсутності оптичного 
випромінювання від поверхні скануємого зображення. 
Суматор DD2 CD4051A складує імпульси. Напруга насичення регулюєма 
плавно R23 насичує базу VT11 BSX24 в результаті чого синхроімпульс з 
амплітудою від -6 до +5 В поступає на контролер вводу-вивода, у вигляді 
поточної строки, для подальшого запису її в ОЗУ. 
        22 
 
 
 U2 U1 
 1 
2 
 
 
 
 U2 
 
Рисунок 4.2 – Осцилограма вихідних напруг: 1 – область чорно-білого 
переходу; 2 – область штрихового зображення міри 
 
Таблиця 4.2 – Значення вихідних напруг 
Функціональне  Буквене Значення напруги, В 
призначення вивода  позначення Нижній рівень Верхній рівень 
(номер вивода) режиму Мін Тип Мак Мін Тип Мак
Затвор третій накопичувача  с с 
UZ3N 0 1,5 5 12 15 20 
(вивід 30) 
Фаза перша регістра першого 
UF1P1 0 5 8 9 12 20 
(вивід 26). 
Фаза перша регістра другого 
UF1P2 0 5 8 9 12 20 
(вивід 7) 
Фаза друга регістра першого 
UF2P1 0 3 9 9 14 20 
(вивід 28) 
Фаза друга регістра другого 
UF2P2 0 3 9 9 14 20 
(вивід 6) 
Затвор відновника потенціалу 
UZU1 0 3 9 7 12 20 
регістра першого (вивід 24) 
Затвор відновника потенціалу 
UZU2 0 3 9 7 12 20 
регістра другого (вивід 9) 
        23 
Затвор другої регістра першого 
UZ2P1 0 4 7 10 14 20 
(вивід 25) 
Затвор другої регістра другого 
UZ2P2 0 4 7 10 14 20 
(вивід 8) 
 
Таблиця 4.3 – Значення постійних напруг 
Функціональне  Буквене 
Значення напруги, В 
призначення виводу  позначенн
(номер виводу) я режиму Мін Тип Макс 
Стік перший (вивід 21)  UC1 15 18 20 
Стік другий (вивід 12) UC2 15 18 20 
Затвор третій регістра першого 
U3ZP1 5 9 16 
(вивід 23) 
Затвор третій регістра другого 
U3ZP2 5 9 16 
(вивід 10) 
Діод перших регістрів (вивід 5) UD1P 20 20 20 
Затвор перший регістрів (вивід 29) UZ1P 0 0 0 
Затвор транзистора четвертого 
UZT4 10 14 20 
(вивід 11) 
Затвор транзистора другого (вивід 
UZT2 10 14 20 
22) 
Затвор перший накопичувача (вивід 
UZ1N 3 7 20 
3) 
Затвор другої накопичувача (вивід 
UZ2N 12 14 20 
4) 
Затвор транзистора першого  (вивід 
UZT1 0 0 0 
19) 
Затвор транзистора третього (вивід 
UZT3 0 0 0 
14) 
        24 
5 Розрахунок основних елементів схем об’єкта проектування 
 
5.1 Розрахунок мінімального кроку сканування 
Мінімальний крок сканування по горизонталі забезпечується оптичною 
системою, яка формує світлову смугу в площині предмету об'єктиву і експонує її 
на світлочутливі елементи мікросхеми в площині зображення (рисунок 5.1). 
Роздільна здатність по горизонталі: 
 
b / 2
R  ,                                                       (5.1) 
Ã
N
 
де b=210 – ширина прочитування документа формату А4; 
N=2048 – число елементів розкладання мікросхеми. 
 
210
R   0,050
à  мм. 
2048  2
 
2ν=108 мм (лінійне поле об’єктива в площині предмета) 
b Площина предмета 
Об’єктив 
Площина зображення 
Мікросхема К1200ЦЛ  
Рисунок 5.1 – Оптична система сканера 
 
        25 
Мінімальний  крок  сканування  по  вертикалі  забезпечується шаговим 
приводом (рисунок 5.2). 
 
С к  а  н   у   ю   ч  а   г  о   л   о   в   к  а        
Ша  г о   в   и   й     е  л   е   к   т   р   о д   в   и  г   у   н       
F u  =   m    a      
1    
2    
5    25  , 4      4    3    Z=  2  0     
Z=  8  0     
 
Рисунок 5.2 – Кінематична схема приводу 
 
Кутове переміщення барабана 4 визначається по формулі: 
 
z
   1 ,                                                     (5.2) 
6 Ø
z
2
 
де ш=108  ́– номінальний крок електродвигуна 1; 
z1=20 – число зубів шестерні 2; 
z2=80 – число зубів зубчатого колеса 3. 
 
20
  108   27 
6  
80
 
Мінімальний крок сканування по вертикалі відповідає лінійному 
переміщенню скануючої голівки, тобто роздільна здатність по вертикалі: 
 
        26 
d 
R  á á
â ,                                                  (5.3) 
360  60
 
де dб=25,4 мм – діаметр барабана 4. 
 
3,14159  25,4  27
R   0,0997  0,100 ( ìì )  
â
360  60
 
Кутова кінематична похибка приводу визначається тільки кінематичною 
похибкою зубчатої передачі Δφк , оскільки зубчате колесо 2 має виборку 
мертвого ходу. 
Кутова кінематична похибка зубчатої передачі 
 
 F
  к 2    3,44 2 F
кз .п. к3  3,44 3 ,                   (5.4) 
і mz 2i mz 2i
 
де Δφк2 – кутова похибка ведучого колеса 2; 
Δφк3 – кутова похибка відомого колеса 3; 
δFΣ2 – кінематична похибка ведучого колеса 2; 
δFΣ3 – кінематична похибка відомого колеса 3; 
z
i  3  4  – передаточне відношення зубчатої пари; 
z2
m = 0,6 мм – модуль зубчатих коліс. 
Враховуючи, що зубчаті колеса виготовлені у відповідності з 7-им 
ступенем точності, для колеса з z2 = 20 маємо δFΣ2 = 30 мкм, з z3 = 80 δFΣ3 = 42 
мкм. 
Тоді: 
 
30 42
кз.п.  3,44  3,44  5,16 . 
0,6  20  4 0,6  0,8
 
        27 
Кутова похибка барабана 4  відповідає кутовій  кінематичній погрішності 
зубчатої передачі: 
 
Δφб = Δφкз.п.= 5,16 .́                                              (5.5) 
 
Тоді кінематична похибка сканування на всій довжині визначатиметься 
по формулі: 
 
d 
R  á á ,                                                              (5.6) 
360  60
 
3,14  25,4  5,16
R   0,019 мм. 
360  60
 
При виконанні одного кроку похибка сканування буде визначаться тільки 
допуском на похибка зуба f f , рівним 10 мкм, оскільки кут повороту зубчатих 
коліс значно менше кута рівного 360°/z. 
Тоді кутова похибка барабана 4 на одному кроці: 
 
f f
f 2 f 3
  3,44  3,44
áø ,                                                (5.7) 
mz i mz i
2 3
 
3,44 10 3,44 10
    1,43  
áø
0,6  20  4 0,6 80
 
Тоді кінематична похибка сканування одного кроку буде: 
 
d
R  áø
ø ,                                                   (5.8) 
360  60
 
3,14  25,4 1,43
R   0,005
ø мм. 
360  60
        28 
що складає 5%. 
 
5.2 Перевірка по рушійному моменту 
При виконанні приводом одиничних кроків максимальне навантаження 
кроковий електродвигун випробовує на ділянці розгону. 
 
 а,м/с 
 
 
 
t,с 
 
t розг 
 t імп 
 
Рисунок 5.3 – Графік моменту навантаження на валу двигуна 
 
Сумарний момент навантаження, приведений до валу крокового 
електродвигуна, визначається моментом сил інерції скануючої голівки Мсг і 
динамічним моментом частин приводу Мд, що обертаються 
 
Ми = Мсг+ Мд,                                                   (5.9) 
 
де Mcг=Fur(z2/z3)= rб(z2/z3) 
m = 1,5 кг - маса скануючої голівки; 
а - прискорення скануючої голівки в момент розгону; 
rб = 12,7 мм - радіус барабана. 
Прискорення а визначимо з формули S =(at2
p)/2, тобто: 
 
а = 2S/t2
p,                                                     (5.10) 
 
де S- шлях розгону скануючої голівки. Приблизно рівний 0,3Rв. 
        29 
tp - час розгону двигуна. Приблизно рівний 0,4tu, 
При мінімальному значенні заданого часу відробітку формату А4 за 20с 
частота проходження імпульсів 
 
297
f  150 ³ìï  . 
u
0,120 ñ
 
Тоді: 
 
0,4
t p   0,0027 (c)
150
3
2  0,3  0,1 10
a   8,2м   
2
0,0027 с
20
М сг  1,5 8,2  0,0127   0,039(Н  м)
80
 
Динамічний момент частин приводу що обертаються: 
 
Mд=Ju ·ε,                                                        (5.11) 
 
де J=14,7·10 -7 кг·м – приведений момент інерції частин, що обертаються, 
до валу двигуна; 
ε = ω /tp - кутове прискорення (ω - кутова швидкість обертання). 
 
f
  u ,                                                  (5.12) 
360  a
ø
 
150 1
   0,75îá  4,7ñ   
360 1,8 ñ
 
Тоді: 
 
        30 
Мд=14,7·10 -7·1740=0,0026(Н·м). 
 
Отже, сумарний момент навантаження 
 
Мн=0,039+0,0026=0,0416(Н·м) 
 
Мн= Мш тах 
 
де Мш тах=0,07Н·м - допустимий максимальний момент навантаження 
крокового двигуна. 
 
5.3 Аналіз точності та оцінка надійності пристрою 
Розподільча здатність. Це найголовніша характеристика. Розподільча 
здатність сканера - це величина, яка показує зі скількох точок сканер може 
побудувати зображення. Ця величина як і у принтера вимірюється у dpi. Чим з 
більшою кількістю крапок сканер будує зображення, тим якісніше та чіткіше 
зображення. Перші моделі сканерів мали розподільчу здатність 200 - 300 dpi. 
Для сучасних планшетних сканерів ця величина складає 800 - 1500 dpi і вище. 
Сканер внаслідок сканування документа створює файл графічного 
формату (BMP, TIFF, JPEG, GIF, PNG ). Якщо первинний документ містив текст, 
то файл, отриманий внаслідок сканування, не може бути відкритий програмою 
текстового редактора. Необхідно виконати перетворення файлу в текстовий 
формат. Для цього існують спеціальні програми, що називаються програмами 
оптичного розпізнавання тексту. 
Розрядність. Це також головна характеристика. Розрядність - це 
величина, яка означає кількість інформації, яка потребується для оцифровки 
кожної точки зображення; а ще - це кількість кольорів, які здатен розпізнати 
сканер. Ця величина вимірюється у бітах. 
Перші моделі сканерів були чорно - білими, тобто сприймали лише 
чорний та білий кольори. Сучасні сканери дозволяють розпізнавати мільярди 
        31 
відтінків.  
 12 біт = 8,35 млн. кольорів  
 24 біт = 16,7 кольорів  
 30 біт = 1 млрд. кольорів 
Звичайно, реальна кількість таких кольорів у повсякденному житті ніколи 
вам не знадобиться. Справа в тому, що людської чутливості ока не вистачить 
щоб розрізнити 16 - ти бітний колір від 24 - бітного... Але виробники на останніх 
моделях своїх сканерів заявляють 48 бітне розпізнавання кольорів. 
Похибки присутні при будь-яких вимірюваннях і відрізняються лише 
своєю величиною. Створення ідеального вимірювального пристрою є 
неможливим оскільки неможливо врахувати всі фактори, які впливають на її 
появу. Це і недосконалість технологій виробництва, неідеальна чистота 
матеріалів з яких виготовляють ті чи інші сенсори. Існують 2 фактори, які 
знаходяться в протидії один одному. Чим вища точність вимірювання приладу, 
тим вища його ціна і навпаки, прилад який має низьку точність вимірювання 
буде дешевим. 
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, живучість і 
ремонтопридатність. 
Кількісною характеристикою одного чи декількох властивостей 
надійності є показники безвідмовності, довговічності, ремонтопридатності, 
живучості і комплексні показники. 
Показники безвідмовності - імовірність безвідмовної роботи P(t), 
інтенсивність відмов (t), середній наробіток до відмова,  - відсотковий 
наробіток до відмова, середній наробіток до відмова, параметр потоку відмов. 
        32 
Імовірність безвідмовної роботи P(t) - імовірність того, що в межах 
заданого наробітку t0 відмова не виникає чи, що параметри не будуть виходити 
за межі заданих допусків протягом необхідного інтервалу часу в умовах 
експлуатації: 
 
P(t0) = 1 - F(t0),                                             (5.13) 
 
де F(t0) - функція розподілу наробітку до відмова. 
Оцінка показника P(t0) характеризує частку працездатних виробів у 
момент часу t0: 
 
P(t0) = 1 – Ni / N,                                           (5.14) 
 
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 відмов (t) визначають як умовну щільність імовірності 
виникнення відмова невідновленого об'єкта для розглянутого моменту часу за 
умови, що до цього часу відмова не виникло: 
 
(t) = f(t) / P(t).                                                  (5.15) 
 
Приблизно (t) = N* / 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 відмов, тому що 
її простіше визначити експериментально. 
        33 
Для більшості об'єктів (деталей, виробів) залежність P(t) можна зобразити 
кривої [8], що має три ділянки: 0 < t < t1; t1 < t < t2; t > t2. 
Перша ділянка називається періодом  чи приробляння періодом ранніх 
відмов. Поява відмов у цьому періоді звичайно викликано конструктивними чи 
виробничими дефектами. 
Друга ділянка постійної інтенсивності (t) = const характеризує 
нормальну експлуатацію, на цій ділянці: 
 
P(t) = exp(-  ∙ t).                                        (5.16) 
 
Третя ділянка t - t2 називається періодом відмов зносу. 
Середній наробіток до відмова tср визначається як математичне чекання 
наробітку до першого відмова. Розрахунок надійності будемо виробляється для 
другої ділянки. 
Середній час безвідмовної роботи визначається по формулі: 
 
TСР = 1 / .                                                      (5.17) 
 
Інтенсивність відмов усієї системи визначається зі співвідношення: 
 
 = .                                                     (5.18) 
 
Для систем, елементи яких працюють в умовах сталості інтенсивності 
відмов, імовірність безвідмовної роботи може бути визначена по формулі: 
 
P = n
i=1 П Pi = exp(- t ∙ i) = exp(- ∙ t).                    (5.19) 
 
Як видно з приведених залежностей надійність визначається 
інтенсивністю відмов i окремих елементів системи й у період її нормальної 
експлуатації. 
Вихідні дані і результати розрахунків приведені в додатку Д. 
        34 
6 Спеціальний розділ 
 
6.1 Вибір варіанта технологічного процесу виготовлення 
фотошаблону друкованої плати блоку формування відеосигналу 
планшетного сканера 
Тип виробництва визначає спосіб виготовлення фотошаблонів, побудова 
технологічного процесу і ступінь його деталізації. У залежності від розміру 
виробничої програми, технічних і економічних умов виробництво буває 
одиничне, серійне і масове. 
Одиничне виробництво фотошаблонів характеризується широкою 
номенклатурою і малим обсягом випуску, виготовлення фотошаблонів у 
серійному і масовому виробництвах - застосування устаткування, що дозволяє 
механізувати й автоматизувати виробничі процеси. 
При ухваленні рішення про методи і послідовність виготовлення 
фотошаблонів, необхідно провести оптимізацію варіантів технологічного 
процесу для визначеного типу виробництва. 
Відповідно до стандарту тип виробництва характеризується коефіцієнтом 
закріплення операції: 
 
О
К  ,                                                        (6.1) 
ЗО
 р
 
де О - сума операцій; 
р - сума робочих місць. 
Виходячи з приведеної формули необхідно установити співвідношення 
між трудомісткістю виконання операцій і продуктивністю робочих місць. На 
даному етапі проектування нормування операцій можна виконати, 
використовуючи орієнтовані норми типового технологічного процесу. 
Спираючи на вихідні дані і містячи в розпорядженні штучного чи 
штучно-калькуляційного часу, визначають кількість одиниць оснащення: 
        35 
 
N T
ШТІ штк 
m 
i ,                                                   (6.2) 
60  F 
g з.н
 
де N - річна програма випуску; 
ТШТ(К) - штучне чи штучно-калькуляційний час, хв.; 
Fg - відповідної дійсності річний фонд часу, год; 
З.Н. - нормативний коефіцієнт завантаження оснащення. Завантаження 
оснащення залежить від типу виробництва - можна прийняти середнє значення 
З.Н.=0,8. 
Після розрахунку значень m по всіх операціях установлюють кількість 
робочих місць, округляючи до найближчого більшого цілого числа значення m. 
Для операцій, що не вимагають через міру години, значення m може бути 
значно менше одиниці, Це означає, що номенклатура робіт на таких робочих 
місцях має бути розширена. Кількість операцій, що можна виконувати на кожнім 
робочому місці, визначається за формулою: 
 

з .н.
О  ,                                                         (6.3) 
 .
з .ф .
 
де З.Ф. - коефіцієнт фактичної завантаженості оснащення, 
 
m
 
з.ф. .                                                       (6.4) 
p
 
Після розрахунків кількості робочих місць і кількості операцій за 
формулою (6.1) визначають кЗ. О.. 
При масовому і крупносерійному виробництвах кЗ.О.. = 1  10, при 
середньосерійному кЗ.О. = 10  20, при малосерійному кЗ.О..= 20  40, при 
одиничному виробництві кЗ. О.. не регламентується. 
        36 
Первинний фотошаблон одержують хімічною обробкою експонованих 
фотопластинок, проконтролювавши спочатку температуру робочих розчинів 
термометром. Відлік часу обробки проводять за секундоміром. 
Для виготовлення робочого фотошаблону використовують первинний 
фотошаблон. Робочий фотошаблон одержують копіюванням первинного 
фотошаблона на контактно-копіювальному верстаті і подальшій хімічній 
обробці матеріалу. Перед копіюванням первинний фотошаблон необхідно 
протерти з боку підкладки серветкою, змоченої в етиловому спирті для 
виділення пилу, бруду, жирових плям. Стекло контактно-копіювального 
верстата необхідно протерти антистатичною серветкою. Копіювання, а також 
висвітлення для копіювання й обробки пластин і фототехнічної плівки 
виконуються за допомогою фото ліхтаря з червоним світлофільтром. 
Діазографічні плівки копіюють і обробляють при звичайному висвітленні, не 
допускаючи висвітлення матеріалу сонячними чи променями ультрафіолетовим 
випромінюванням. При копіюванні первинний фотошаблон і матеріал додають 
один до одному і переносять до контактно-копіювального верстата, причому 
емульсійний шар первинного фотошаблона і світлочутливий шар матеріалу 
повинні безпосередньо стикатися. 
Експонування проводять через первинний фотошаблон на 
світлочутливий матеріал. Виготовлення робочого фотошаблону на 
фототехнічній плівці ФТ-41П здійснюється шляхом експонування на контактно-
копіювальному верстаті крапковим джерелом білого світла і хімічної обробки 
експонованого матеріалу. 
Виготовлення робочого діапозитива на діазографічній плівці ТМ 
здійснюється в такий спосіб. Після експонування діазографічна плівка 
обробляється в проявочному пристрої в парах аміаку до максимального 
насичення кольору фото зображення. 
Пристрій на базі двокоординатного столу призначено для високоточного 
автоматичного креслення фотошаблонів друкованих плат на різних плівкових і 
скляних фотоматеріалах по будь-яких траєкторіях у площині. 
        37 
Стабільність і точність пристрою забезпечується базовою гранітною 
плитою, гранітними напрямними по осях Х и У і газовими направляючими, що 
не піддаються тертю і зносу. 
Фотоголівка з модуляторним джерелом світла з 12 окремих оптичних 
систем, укладених у єдиний блок, дозволяє одержати однакову оптичну 
щільність ліній, масок, зображень. Вакуумним притиском фотоматеріалу в 
сполученні з автоматичним піджимом досягається базування світлочутливого 
шару до поверхні креслення. 
Пристрій працює від промислової мережі стиснутого повітря, має 
індивідуальну систему очищення повітря. В умовах експлуатації пристрій, що 
фоторозраховує, повинен знаходитися в темному приміщенні, а система 
керування - у світлому. 
Пристрій допускає роботу в три зміни й обслуговується одним 
оператором. 
Пробка фіксуючих отворів здійснюється на спеціальному пристрої, що 
має два орієнтуючих знаки, рознесених на відстань, рівна відстані між 
реперними знаками фотошаблона. Фотошаблон розміщають у пристрої для 
пробки. Здійснюють вакуумний притиск фотошаблона і пробивають отвору, 
притискаючи пуансон пристрою. 
Оскільки фотошаблон має лінійні деформації, обумовлені частковим 
роздубленням фотографічної емульсії під час фотохімічної обробки, зміною 
температури і вологості в приміщенні, то відстань між реперними знаками може 
не збігатися з відстанню між знаками пристрою, що орієнтують. У такому 
випадку вибирають середнє значення. Для цього горизонтальні штрихи 
реперних і настановних знаків зміщають, а відстань між прямовисячими 
штрихами вирівнюють між собою зрушенням фотошаблону. 
Фотографічне зображення в межах поля друкованої плати (ДП) повинне 
бути різким, границі зображення повинні бути чіткими, без розмитостей і 
ореолів. 
Фотошаблон повинний мати два чи більш реперні знаки, 
        38 
використовуваних для пробивання фіксуючих отворів у робочих фотошаблонах. 
Несполучення двох робочих фотошаблонів однієї плати повинне бути не 
більш 0,24 мм плат класу I і 0,14 мм плат класу II. 
Зазор між елементами провідного рисунка на фотошаблоні повинний 
бути не менш 0,325 мм. 
Первинний фотошаблон повинний бути отриманий на автоматизованому 
пристрої, що розкреслює, методом розкреслювання. Відхилення центрів 
контактних площадок від вузлів координатної сітки складає: 
- для первинних фотошаблонів ± 0,10 мм плат класу І, ± 0,05 мм плат 
класу II; 
- для робочих фотошаблонів ± 0,12 мм плат класу І, ± 0,07 мм плат класу 
II. 
Розміри елементів топології фотошаблона і відстані між ними повинні 
відповідати вимогам технічного завдання на друковану плату з урахуванням 
технологічних допусків на виготовлення друкованої плати. 
Технологічні допуски на виготовлення друкованої плати встановлює 
підприємство - виготовлювач друкованих плат у залежності від застосовуваної 
технології. 
Граничні відхилення розмірів елементів топології фотошаблона в 
залежності від класу точності друкованої плати за стандартом приведені в 
таблиці 6.2. 
 
Таблиця 6.2 - Граничні відхилення розмірів елементів топології 
фотошаблона в залежності від класу точності друкованої плати 
Клас точності друкованої плати 1 2 3 4 5 
Граничні відхилення розмірів  0,10  0,05  0,03  0,02  0,01 
елементів топології фотошаблона 
 
Граничні відхилення розмірів елементів топології фотошаблона, 
зазначені в таблиці 6.2, є підставою для розрахунку технологічного допуску на 
        39 
виготовлення еталонного фотошаблона. 
Позиційні допуски розташування елементів топології фотошаблона в 
діаметральному вираженні в залежності від класу точності друкованої плати 
представлені в таблиці 6.3. 
 
Таблиця 6.3 - Позиційні допуски розташування елементів топології 
фотошаблона в діаметральному вираженні в залежності від класу точності 
друкованої плати 
Клас точності друкованої плати 1 2 3 4 5 
Позиційні допуски розташування 0,15 0,10 0,07 0,05 0,03 
елементів топології фотошаблона, мм 
 
Якість сполучення комплекту фотошаблонів визначається значенням 
несполучення по контактних площадках. Значення несполучення комплекту 
фотошаблонів у залежності від класу точності друкованої плати не повинне 
перевищувати значень, зазначених у таблиці 6.4. 
 
Таблиця 6.4 - Величина несполучення комплекту фотошаблонів 
Клас точності друкованої плати 1 2 3 4 5 
Величина несполучення комплекту 0,15 0,10 0,07 0,05 0,03 
фотошаблонів, мм 
 
Ширина технологічного полючи, розташованого по контурі робочої зони 
фотошаблона, не повинна бути більш 30 мм. 
Оптична щільність емульсійних фотошаблонів повинна бути не менш 3,0 
на непрозорих ділянках і не більш 0,1 на прозорих ділянках. 
Копіювальна щільність діазотипних фотошаблонів на довжині хвилі 437 
нм повинна бути не менш 3,0 на непрозорих ділянках і не більш 0,1 на прозорих 
ділянках. 
Розміри дефектів зовнішнього бачення - (проколи, крапки, подряпини) у 
        40 
робочій зоні фотошаблона нс повинні бути більш 0,05 мм для друкованих плат 1, 
2 і 3-го класів точності і більш 0,02 мм для друкованих плат 4 і 5-го класів 
точності. 
Розміри дефектів зовнішнього вигляду в робочій зоні фотошаблона з 
розмірами провідників і відстаней між ними від 0,05 до 0,08 мм не повинні бути 
більш 0,01 мм. 
Фотошаблони варто поставляти комплектами з паспортом на кожен 
комплект фотошаблонів. 
Маркування фотошаблона повинне містити: умовну позначку 
фотошаблона; дату виготовлення; порядковий номер зміни провідного рисунка. 
Маркування фотошаблона варто розташовувати на робочій поверхні 
фотошаблона поза робочою зоною. 
Маркування фотошаблона повинне бути виконане автоматизованим 
способом. 
У технічно обґрунтованих випадках допускається виконувати 
маркірування вручну. Цифри і букви маркувального напису повинні бути чітко 
позначені. 
Технологічний процес і режими виготовлення фотошаблонів друкованих 
плат представлені в таблиці 6.5. 
 
Таблиця 6.5 - Технологічний процес і режими виготовлення 
фотошаблонів друкованих плат 
Порядок операцій і їхнє Тривалість обробки, хв. 
фототехнічної плівки 
найменування 
прямим методом 
методом звертання 
1. Прояв 220,5 1 5 4 6 
2. Промивання в проточній воді 1822 - 0,250,5 0,250,5 68 
3. Зупинка прояву 1822 2 0,51 - - 
4. Відбілювання 1822 3 - - 34 
        41 
Температура 
С 
№ розчину 
фотопластин 
5. Засвічування* - - - - - 
6. Промивання в непротічній воді 1822 - - - 57 
7. Промивання в проточній воді 1822 - - - 23 
8. Освітлення 1822 4 - - 1,52 
9. Промивання в проточній воді 1822 - - - 23 
10. Прояв 1822 1 - - 34 
11. Промивання в проточній воді 1822 - 0,250,5 - 0,51 
12. Фіксування 1822 5 1015 810 810 
13. Промивання в непротічній воді 1822 - 57 57 57 
14. Ослаблення (при необхідності, 1822 6 - - візуально 
для видалення загальної вуалі) 
15. Промивання в проточній воді 1822 - 1520 1520 1520 
16. Змочування в ОП-7 чи ОП-10      
17. Сушіння ** - У В підвішеному стані 
вертикальн
ому 
положенні 
18. Контроль  -    
 
Виготовлення фотошаблонів способом фотографічного зменшення 
оригіналу рисунка плати, виконаного вручну, не задовольняє вимогам 
підвищеної точності в зв'язку зі зростанням щільності друкованого монтажу, 
кількості типів плат на виріб, появою багатошарових плат. 
Прагнення задовольнити вимогам підвищеної точності, зберігати і навіть 
скоротити терміни виготовлення фотошаблонів плат вимагає нових методів 
роботи. 
Автоматизоване виготовлення фотошаблонів включає: автоматизоване 
креслення світловим променем (М 1:1) рисунка фотошаблона по робочій 
програмі травлення; напівавтоматизовану підготовку і виготовлення цих 
програм керування. 
Фотошаблони виготовляються в залежності від щільності провідного 
рисунка або однократним, або подвійним, або потрійним кресленням, тобто 
провідні спробні рисунки плати викреслюються на фотопапері, а потім 
        42 
контрольний рисунок плати на фотопластинці чи фототехнічній плівці. 
Для формування елементів друкованого монтажу використовується 
магазин масок, що включає №- масок - світлових плям.  
Геометричні розміри масок для розкреслення провідного рисунка повинні 
враховувати технологічні припуски і допуски, що забезпечують виготовлення 
ДП на конкретному виробництві. 
Для нанесення елементів провідного рисунка, розташованого не в кроці 
1,25, допускається виготовлення масок, зміщених щодо центра в магазині масок.  
 
Таблиця 6.6 – Параметри провідного рисунка 
Елементи Форма Розміри, мм 
провідного 
рисунка 
Контактні Квадрат 1,51,5; 2,02,0; 2,92,9 
площадки Коло 1,90;  3,40 
Восьмикутник 2,70 
Провідники Квадрат 0,35; 0,50 
Восьмикутник 0,75; 1,00; 1,50 
Шипи й екрани Два однакових за формою і 2,50 
розміром, але орієнтованих по- 2,700,40 
різному щодо центра масок 0,402,70 
Цифри От 0 до 9 2,01,0 
Букви C, R, K, A, V, B, L, E, Z, D, T, E 2,01,0 
Знак " + " 2,02,0 
 
6.2 Техніко-економічне обґрунтування розробки друкованої плати 
блоку формування відеосигналу планшетного сканера 
Розроблений в даній роботі планшетний сканер, призначений для 
оптичного зчитування текстової і графічної інформації з паперових носіїв, 
перетворення її в двійковий цифровий код і передачі в персональну електронну 
        43 
обчислювальну машину (ПЕОМ). 
Отже споживачами такої продукції можуть стати великі установи, 
організації та підприємства, специфіка роботи яких – обробка великого обсягу 
інформації, створення баз даних, набору друкованого тексту. 
Для доведення інформації до споживачів про даний прилад необхідно 
використовувати певні рекламні заходи. Найбільш доцільною, на мій погляд, є 
реклама у вигляді рекламних проспектів, буклетів, а також висвітлення 
інформації про пристрій через статті у спеціалізованих виданнях (наукових 
газетах та журналах). 
Складальне креслення друкованої плати блоку формування відеосигналу 
планшетного сканера наведена на рисунку [CКРС83.022.161.101СК].  
Основні матеріали для виготовлення друкованої плати блоку формування 
відеосигналу планшетного сканера наведено в таблиці 6.7. 
 
Таблиця 6.7 – Основні матеріали 
N Назва та кількість деталей, шт. Ціна за Транспортні Всього 
п/п одиницю, витрати, грн. витрати, 
грн. (14 % від ціни) грн. 
1 Резистор SMD - 18 0,23 0,58 4,72 
2 Конденсатор SMD - 12 2,5 4,2 34,20 
3 Мікросхема SMD - 3 3,40 1,5 11,63 
7 Роз’єм, вилка, контакт - 2 9,9 2,78 22,58 
8 Транзистор SMD - 11 4,5 6,93 56,43 
9 Склотекстоліт з порізкою 14,70 2,06 16,76 
10 Провід монтажний, м 13,00 1,82 14,82 
11 Припій ПОС-60, набір 49,00 6,86 55,86 
12 Трубка 305ТВ-40, 2, 5 – 0,2 м 84,41 2,37 19,25 
 
Всього витрати на закупку комплектуючих для виготовлення друкованої 
плати планшетного сканера складає 236,25 грн. 
        44 
6.3 Аналіз небезпек і шкідливостей, які виникають в приміщенні 
експериментального цеху 
В даній роботі розробляється проект планшетного сканера. Подібний 
пристрій містить різноманітні блоки та вузли, що виконують різноманітні 
функції. Для виготовлення складових цього пристрою використовують складне 
обладнання багатьох ділянок підприємства. 
Для виготовлення корпусу сканера необхідно використовувати 
різноманітні матеріали, зокрема, пластики, обробляючи які необхідно 
дотримуватись правил техніки безпеки при холодній обробці матеріалів. 
Важливим чинником, який погіршує умови праці в механічних цехах, є шум, 
який випромінюється працюючим устаткуванням. Відповідно ДСН 3.3.6.037-99 
допустимий рівень шуму в приміщенні цеху, де відбувається збірка, монтаж, 
повинен складати 80 дБА. 
При роботі обладнання, зокрема розпиловочних верстатів, рівень шуму 
досягає 95-100 дБА. Тому працівники, які працюють з цим обладнанням, 
використовують засоби індивідуального захисту від шуму: антифони та 
«беруші». Інше обладнання не випромінює шум більше ніж 70-75 дБА.  
При виготовленні друкованих плат блоків керування системи 
використовується хімічне очищення, яке проводиться розчинами фосфатів, 
натрієвої соди і іншими. При постійній роботі з розчинами, можливі різні 
хронічні захворювання шкіри. Дуже небезпечне попадання на шкіру навіть малої 
кількості їдкого натру. Для захисту відкритих ділянок шкіри використовується 
спецодяг, відповідно до чинних нормативних документів. 
В процесі хімічного міднення плат в складі різноманітних розчинів 
містяться шкідливі речовини, зокрема, сірчана, соляна, азотна кислоти, хлорна 
мідь, хлористий паладій, трихлоетилен. Для витравляння міді з елементів плат 
використовуються ряд травників: хлорне залізо, персульфат амонію, хлорна 
мідь, сплав «Розі», хромовий ангідрид з сірчаною кислотою. До роботи з цими 
травниками допускаються особи, навчені безпечним прийомам роботи і які 
пройшли  інструктаж на робочих місцях з роботи зі шкідливими і отруйними 
        45 
речовинами. 
 Роботу з травниками слід проводити в спецодягу (халат, фартух, 
поліетиленові, бавовняні і гумові рукавички Тип КР) і захисних окулярах ДСТУ 
EN 166:2017. 
Одним з найшкідливіших технологічних процесів є процес монтажу 
друкованої плати. Він полягає в установці радіоелементів на друковану плату і 
паяння паяльником або паяльною станцією. Для своєчасного видалення диму і 
парів припою, шкідливих і токсичних речовин - робочі місця повинні бути 
обладнані витяжною вентиляцією для своєчасного їх видалення. Вентиляція 
побудована за принципом системи витяжної вентиляції на кожному робочому 
місці з об'єднанням, потім, в загальний вентиляційний потік. Процес паяння 
супроводжується забрудненням повітряного середовища, робочих поверхонь, 
одягу і шкіри рук, що працюють з свинцем. Це може привести до свинцевих 
отруєнь організму і викликати зміни складу крові, нервової системи і судин. З 
метою попередження отруєння свинцем, ділянки паяння обладнуються 
відповідно вимог НПАОП 28.52-1.32-2014 «Правила охорони праці під час 
паяльних робіт». 
В приміщеннях, де проводиться паяння пропоєм, який містить свинець, 
для запобігання попадання свинцю в організм не дозволяється берегти особисті 
речі, приймати їжу, палити, а також стирати робочий одяг удома. Робоче місце 
монтажника обладнується місцевою витяжною вентиляцією, яка забезпечує 
концентрацію свинцю в робочій зоні не більше ГДК – 0,01 мг/м3. Для 
запобігання опіків і забруднення свинцем шкіри рук працюючих, їм видані 
серветки для видалення зайвого припою з жала паяльника, а також пінцети для 
підтримки дроту, який припаюється, і для подачі припою до місця паяння, якщо 
відсутня автоматична подача. 
При монтажних роботах, пов'язаних з небезпекою засмічення опіку або 
очей, передбачена видача працюючим окулярів за ДСТУ EN 166:2017. Для 
захисту від окислення місць паяння застосовують флюси, каніфольно-
спиртовий, хлористий цинк при паянні і при лудінні припоями ПОС. Каніфоль 
        46 
подразнює шкіру, може викликати сип, а хлористий цинк може викликати 
сильне подразнення, пропалити шкіру і слизові оболонки. 
Після паяльних робіт, виконаних вручну паяльником і для попередження 
професійних захворювань необхідно після закінчення роботи полоскати руки 
однопроцентним розчином оцтової кислоти, мити їх гарячою водою з милом, 
прополіскувати рот, чистити зуби і приймати теплий душ. Для знежирювання 
деталей застосовуються органічні або поверхнево-активні речовини-добавки. 
При використанні легкозаймистих рідин (ЛЗР) в процесі виготовлення 
деталей системи, вентиляція повинна бути виконана у вибухонебезпечному 
виконанні, що здорожує проект в цілому. Використання місцевої витяжної 
вентиляції засновано на уловлюванні шкідливих речовин і видаленні їх 
безпосередньо у джерела їх утворення. ДСТУ-Н Б А.3.2-1:2007 визначає вимоги 
до змісту речовин в робочій зоні і вплив їх на організм людини. Примусова 
вентиляція забезпечує: 
- досить ефективне відсмоктування пари і токсичних речовин; 
- потік повітря не повинен порушувати комфортність роботи; 
- оптимальна швидкість повітря дорівнює 1,0 м/с. 
Особливе значення також має правильне улаштування робочих місць 
монтажників електромонтажних схем (ЕМС), параметри яких повинні 
відповідати ДСТУ 8604:2015. В механічному цеху основні параметри робочих 
місць наступні: 
- висота робочого місця 730 мм; 
- висота сидіння стільця регулюється залежно від зросту працівників 
цеху; 
- кут нахилу спинки стільця регулюється у межах 0-15 град. 
В результаті проведення ергономічного дослідження цеху можна 
затверджувати, що параметрів робочих місць монтажників значних відхилень 
від допустимих не мають. 
Відповідно до ДСН 3.3.6.042-99 «Повітря робочої зони. Загальні 
санітарно-гігієнічні вимоги» робота монтажників відноситься до 1-й категорії 
        47 
важкості праці, сидячи, стоячи і пов'язаних з ходьбою, але не вимагає 
систематичної фізичної напруги або підняття тяжкості (енерговитрати 
150кал/год). Параметри мікроклімату приміщення цеху, відповідно ДСН 
3.3.6.042-99 мають наступні значення: 
- температура повітря в теплий період року (середньодобова температура 
зовнішнього повітря перевищує 10 градусів) складає +23 градуса по Цельсію, а в 
холодний період року +21 градус по Цельсію; 
- значення вологості повітря 55%; 
- значення швидкості повітря 0,2 м/с. 
Фактичні значення метеорологічних параметрів цеху знаходяться у 
межах допустимих. Тому можна зробити висновок, що при роботі в 
розглянутому цеху параметри його мікроклімату відповідають нормативним.  
Для захисту робітників від ураження електричним струмом, в цеху 
використовуються системи занулення і заземлення. Опір ізоляції 
струмопровідних частин електрообладнання - не менше 0,5 МОм. Опір  системи 
заземлення не перевищує 0,1 Ом, що відповідає ДСТУ Б В.2.5-82:2016. 
Живлення електроустаткування здійснюється від мережі напругою не 
вище 380 В при частоті 50 Гц. Заземлюючі затиски відповідають вимогам 
НПАОП 40.1-1.07-01. Болти і гвинти, які виконують роль кріпильних деталей, не 
використовується для заземлення.  
Болти заземлення встановлюються на виробі в безпечному, зручному для 
підключення провідника місці і в цьому місці встановлюється знак заземлення. 
Оскільки можливе ослаблення контактів між заземлюючим провідником і 
болтом, то для заземлення вживаються наступних заходів: 
- навкруги болта встановлюється контактний майданчик для з'єднання 
заземлюючого провідника; 
- майданчик захищений від корозії і не має поверхневого фарбування; 
- для вибору болта і контактного майданчика враховується величина 
струму замикання; 
- болт для провідника, який заземляє, виконаний з металу, стійкого до 
        48 
корозії або покритий металом, який оберігає його від корозії і не має 
поверхневого фарбування. 
Робочі місця в монтажному цеху розташовані так, що немає можливості 
при роботі одночасного дотику до системи опалення і струмопровідних частин. 
В цеху використовуються додаткові розетки, які розташовані на 
монтажних столах. Дроти підведені до розеток в трубах. 
В цеху використовується природне освітлення разом з штучним. 
Природне освітлення поступає через 8 віконних прорізів розміром 1.5x1.625м. 
Як джерело світла при штучному освітленні використовуються газорозрядні 
люмінесцентні лампи типа ЛБ-40. Кількість світильників  10, вони 
розташовуються в два ряди.  
Оскільки робота монтажників є роботою високої точності (світлий фон, 
не високий контраст об'єкту, розмір від 0,3-0,5 мм), то відповідно санітарних 
норм, норма освітленості для такого цеху 200 Лк. Фактичне значення 
освітленості становить 300 Лк, коефіцієнт природного освітлення складає 40-
45%. Рівень штучного та природного освітлення відповідає ДБН В.2.5-28-2018. 
Для групових освітлювальних мереж застосовують щитки з 
автоматичними вимикачами. Даний цех підключений до системи автоматичного 
відключення освітлення автоматичними вимикачами серії А-3163. Це виконано 
для того, щоб всі освітлювальні мережі були захищені від струмів короткого 
замикання. Дані вимикачі мають відповідну кратність щодо довгостроково 
допустимих перевантажень. 
Монтажний цех підключений до загальної системи автоматичного 
захисного відключення. При короткому замиканні спрацьовує захисне 
відключення. Струм спрацьовування захисних автоматів серії А3100 рівний 25 
А.  
Приміщення механічного цеху відноситься до зони класу П-II-а. За 
вибухопожежонебезпекою ділянка відноситься класу "В" відповідно до ДСТУ Б 
В.1.1-36:2016. Для забезпечення пожежної безпеки цеху допомогою передбачені 
наступні заходи: 
        49 
- для забору води на протипожежні потреби з водопровідної мережі 
встановлені пожежні гідранти (відстань між ними 100 м); 
- для запобігання впливу на людей небезпечних чинників пожежі 
передбачена можливість евакуації працівників з будівлі; 
- для ліквідації вогнища пожежі силами працівників, цех оснащений 
пожежними кранами, з пожежними рукавами завдовжки 20 м, а також є в 
наявності ручні вогнегасники типа ВВК-3,5; 
- для повідомлення про пожежу в цеху встановлена пожежна сигналізація 
з димовими датчиками типа ДІП212. 
Протипожежна безпека в механічному цеху виконана відповідно вимогам 
НАПБ А.01.001-2014. 
З метою підвищення ефективності і продуктивності праці необхідно 
вжити заходів для забезпечення безпечної роботи при збірці і монтажі 
комплексу. Розроблений і проведений комплекс заходів щодо забезпечення 
електро- і пожежної безпеки на робочих місцях і в цеху в цілому. Для 
забезпечення безпечних умов праці, цех для монтажу і збірки друкованої плати 
необхідно обладнати централізованою системою вентиляції. 
Монтажний цех має такі параметри: довжина - 10 м; ширина - 6 м; висота 
- 4 м. В приміщенні є 10 монтажних столів, які необхідно обладнати 
централізованою системою місцевої витяжної вентиляції. Необхідно обладнати 
дані робочі місця витяжними пристроями. Сумарна витрата повітря (М) через 
витяжні пристрої повинна бути не менше трьох об'ємів приміщення (V) в 
годину:  
 
V=abh=1064=240 м3                                              (6.5) 
 
M=V3 =2403=720 м3/год                                            (6.6) 
 
Необхідно розрахувати втрату тиску в системі вентиляції і фільтри. 
Коли переміщуване повітря забруднено пилом або димом, необхідно 
        50 
підтримувати достатньо високу швидкість руху повітря, щоб уникнути осідання 
частинок на внутрішніх стінках повітроводів. Прийнятною вважається 
швидкість - 10-15 м/с. 
Втрата тиску в системі повітроводів може бути понижена за рахунок 
збільшення перетину повітроводів, що забезпечує відносно однакову швидкість 
повітря у всій системі. На рис. 6.1 показано як можна забезпечити відносно 
однакову швидкість повітря в мережі повітроводів при мінімальній втрати 
тиску. Об'єм повітря, що видаляється, одним витяжним пристроєм M1, взятий - 
72 м3/год. 
 
M1=M/10=720/10=72 м3/год                        (6.7) 
 
 
Рисунок 6.1 - Змінний діаметр повітроводу 
 
- на ділянці А об'єм переміщуваного повітря рівний 72 м3/год при його 
швидкості в цьому перетині 11 м/с; 
- на ділянці В об'єм переміщуваного повітря рівний 144 м3/год при його 
швидкості в цьому перетині 11 м/с; 
- на ділянці З об'єм переміщуваного повітря рівний 216 м3/год при його 
швидкості в цьому перетині 11 м/с. 
В системах, об'єднуючих велику кількість місцевих відсмоктувачів, 
доцільно розміщувати вентилятор або повітряний фільтр в середині 
вентиляційної системи. Таке рішення має декілька переваг - з одного боку, 
знижуються втрати тиску, а з другого боку, можна використовувати повітроводи 
меншого перетину.  
 
        51 
 
 
Рисунок 6.2 - Типова вентиляційна система 
 
Розрахунок почнемо зі складання ескізу системи з вказівкою місць 
розташування місцевих відсмоктувань, центрального вентилятора, а також 
довжин ділянок повітроводів між ними (Рис. 6.3), потім визначимо витрату 
повітря через кожну ділянку мережі, враховуючи що витрата повітря через 
кожну повітроприймальну воронку витяжного пристрою рівна 72 м3/год, і 
розрахуємо втрати тиску і діаметри повітроводів для кожної з ділянок 1, 2, 3, 4, 
5, 6, 7, 8, 9, 10 і 1’, 2’, 3’, 4’, 5’, 6’, 7’, 8’, 9’, 10’. 
 
Рисунок 6.3 - Розміщення вентиляції і повітроводів в приміщенні  
 
Визначимо втрати тиску для ділянок 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 і 1’, 2’, 3’, 
4’, 5’, 6’, 7’, 8’, 9’, 10’. 
Скориставшись графіком втрати тиску в круглих повітроводах, 
визначимо необхідний нам діаметр повітроводу і втрату тиску в кожній з 
ділянок схеми, за умови, що необхідно забезпечити швидкість руху 
        52 
забрудненого повітря в межах 10-15м/с, витраті повітря визначаються 
підсумовуванням витрат повітря у всіх попередніх повітроводах. 
- Ділянка 1: довжина повітроводу l1=1,75 м, витрата повітря – 
m1=72 м3/год, вибираємо діаметр повітроводу і визначаємо швидкість: d1=80 
мм, v1=12 м/с, втрата тиску p1=20Па/м 1.75м=35Па. 
- На ділянках 2,3,4,5,1’,2’,3’,4’,5’ – параметри d, v, p вибираються 
рівними відповідним параметрам ділянки 1. 
- Ділянка 6: довжина повітроводу l6=2 м, витрата повітря – 
m6=m1=72 м3/год, вибираємо діаметр повітроводу і визначаємо швидкість: 
d6=80 мм, v6=12 м/с, втрата тиску p6=20Па/м 2м=40Па. 
- Ділянка 7: довжина повітроводу l7=2 м, витрата повітря – 
m7=m1+m2=144 м3/год, вибираємо діаметр повітроводу і визначаємо швидкість: 
d7=80 мм, v7=13 м/с, втрата тиску p7=19Па/м 2м=39Па. 
- Ділянка 8: довжина повітроводу l8=2 м, витрата повітря – 
m8=m1+m2+m3=216 м3/год, вибираємо діаметр повітропроводу і визначаємо 
швидкість: d8=100 мм, v8=11 м/с, втрата тиску p1=18Па/м 2м=36Па. 
- Ділянка 9: довжина повітроводу l9=2 м, витрата повітря – 
m9=m1+m2+m3+m4=288 м3/год, вибираємо діаметр повітроводу і визначаємо 
швидкість: d9=100 мм, v9=12 м/с, втрата тиску p9=15Па/м 2м=30Па. 
- Ділянка 10: довжина повітроводу l10=5 м, витрата повітря – 
m10=m1+m2+m3+m4+m5=360 м3/год, вибираємо діаметр повітроводу і 
визначаємо швидкість: d10=125 мм, v10=11 м/с, втрата тиску p10=14Па/м 
5м=70Па. 
На ділянках 6’,7’,8’,9’,10’ – одержуємо параметри аналогічні ділянкам 6, 
7, 8, 9, 10. 
 
        53 
 
Рисунок 6.4 - Графік втрати тиску в круглих повітроводах 
 
Проведемо розрахунок втрат тиску в з'єднаннях повітроводів. В нашому 
випадку всі з'єднання відбуваються під кутом 900. 
- Відведення 1-6, 2-7, 3-8, 4-9, 5-10, 1’-6’, 2’-7’, 3’-8’, 4’-9’, 5’-10’ 
мають однакові параметри d=80мм, тому скориставшись графіком втрат тиску в 
круглих відведеннях визначаємо р1-6=p2-7=p3-8=p4-9=p5-10=p1’-6’=p2’-7’=p3’-
8’=p4’-9’=p5’-10’=10Па. 
- Відведення 10-10, 10‘-10‘, 10-10‘ також мають однакові розміри 
d=125мм, тому скориставшись графіком втрат тиску в круглих відведеннях 
визначаємо р10-10=p10‘-10‘=p10-10‘=4Па. 
 
 
 
Рисунок 6.5 - Графік втрати тиску в круглих відведеннях 
        54 
 
Тепер складемо всі величини втрати тиску для прямих ділянок 
повітроводів і відведень. Загальна втрата тиску буде рівна сумі втрат тиску у 
всіх повітроводах. 
 
P=p1 + p2 + p3 + p4 + p5 + p6 + p7 + p8 + p9 + p10 + p1’ + p2’ + p3’ + 
+  p4’ + p5’ + p6’ + p7’ + p8’ + p9’ + p10’ + p1-6 + p2-7 + p3-8 + p4-9 + 
+ p5-10 +  p1’-6’ + p2’-7’ + p3’-8’ + p4’-9’ + p5’-10’ + p10-10 + 
+ p10’-10’ + p10-10’     (6.8) 
 
P=35+35+35+35+35+40+39+36+30+70+35+35+35+35+35+40+39+36+ 
+30+70+10+10+10+10+10+10+10+10+10+10+4+4+4=892 Па 
 
Розраховано систему вентиляції, забезпечено однакові швидкості уздовж 
всієї довжини каналів і визначено, що в системі потрібен вентилятор, що 
видаляє 720 м3/год повітря, при опору мережі 892 Па. Враховуючи можливості 
універсального монтажу і характеристик системи, що вимагаються для роботи, в 
системі встановлюється вентилятор ВРАН6-2,8. 
 
 
 
Рисунок 6.6 - Зовнішній вигляд вентилятора ВРАН6-2,8 
 
        55 
 
 
Рисунок 6.7 - Основні геометричні параметри вентилятора ВРАН6-2,8 
 
 
Q, м3/год х 1000 
 
Рисунок 6.8 - Області аеродинамічних параметрів вентилятора 
радіального ВРАН6-2,8 
        56 
Висновок 
В результаті проведеної роботи спроектований планшетний сканер. 
Пристрій відповідає заданим технічним вимогам, дозволяє прочитувати текстову 
і графічну інформацію з паперових носіїв формату А4 з роздільною здатністю 
100 dpi і, перетворюючи її на двійковий код, передавати в ЕОМ. Об'єктиви, які 
використовуються в розробці, - спеціальні ширококутні з маленькою фокусною 
відстанню дозволяють мати систему розгортки без системи дзеркал з нерухомим 
оригінальним тримачем і забезпечують найбільші зручності споживачеві. 
        57 
Список використаної літератури 
 
1. Основи технології складання приладів: Підручник / Під ред. В.О. 
Румбешта. – К.: ІСДО, 1993. – 303 с. 
2. Будіщев М.С. Електротехніка, електроніка та мікропроцесорна 
техніка: Львів, “Афіша”, 2001. – 424 с. 
3. Андронік Буняк. Електроніка та мікросхемотехніка: навчальний 
посібник для вищих учбових закладів. — Київ, Тернопіль: 2001. 
4. Колонтаєвський Ю.П., Сосков А.Г. Промислова електроніка та 
мікросхемотехніка: теорія і практикум. За ред. А.Г. Соскова. — К., Каравела, 
2003. — 368 с. 
5. Стахів П.Г., Коруд В.І. Основи електроніки з елементами 
мікроелектроніки. Магнолія плюс, — Львів: 2006. 
6. Будіщев М.С. Електротехніка, електроніка та мікропроцесорна 
техніка. Підручник. — Львів: Афіша, 2001. — 424 с. 
7. Нормування показників надійності технічних засобів: навчальний 
посібник / О. М. Васілевський, О. Г. Ігнатенко. – Вінниця: ВНТУ, 2013. – 160 с. 
8. Васілевський О.М., Поджаренко В.О. Практикум з метрологічного 
нагляду за засобами вимірювань: Навчальний посібник. – Вінниця: ВНТУ, 2008. 
– 87 с. 
9. Володарський Є.Т., Кошева Л.О. Статистична обробка даних: 
Навчальний посібник. – К.: НАУ, 2008. – 308 с. 
10. Васюра А.С. Елементи та пристрої систем управління і 
автоматики: Навчальний посібник. – Вінниця: ВДТУ, 1999. – 157 с. 
11. Федун І.В. Основи теорії надійності та контролю якості виробів 
електронної техніки. – Вінниця: ВДТУ, 2003. – 71 с. 
12. Румбешта В.О. Технологія складання, регулювання та 
випробування приладів: підручник / В.О.Румбешта; НТУУ «КПІ». - Київ: НТУУ 
«КПІ», 2014. - 364 с. 
        58 
13. Технологические процессы изготовления деталей приборов. Под 
ред. В.А.  Остафьева. - К.: Вища школа. Головное изд-во. 1983. - 208с. 
14. Технологія приладобудування: навчальний посібник для студентів 
напрямку підготовки 6.051003 «Приладобудування» приладобудівного ф-ту / 
Уклад.: Автори: Шевченко В.В., Осадчий О.В., Симута М.О. – К.: НТУУ «КПІ», 
2010. – 128 с. 
15. Економіка підприємства: підручник. / І.М.Бойчик. – К.: Кондор -
Видавництво, 2016. – 378 с.  
16. Пістун І.П. Безпека життєдіяльності: Навчальний посібник.– 
Суми: Видавництво “Університетська книга”, 1999.– 301 с. 
17. Атаманчук П.С., Мендерецький В.В., Панчук О.П., Чорна О.Г. 
Інтегрований курс безпеки життєдіяльності (теоретичні основи): Навч. посіб. - 
Кам'янець-Подільський: Буйницький О.А., 2009. - 200 с. 
18. Атаманчук П.С., Мендерецький В.В., Панчук О.П., Чорна О.Г. 
Безпека життєдіяльності та охорона праці (Практичний курс): Навчальний 
посібник. - Кам'янець-Подільський: "Думка", 2010. - 152 с. 
19. Губський А.І. Цивільна оборона. Підручник для вищих 
навчальних закладів.– К.: Міністерство освіти, 1995.– 216 с. 
 
        59