Репозиторій ЧДТУ

 
 
ЗМІСТ 
                                                                                         
стор. 
Вступ……………………………………..……………………………... 5 
1. Обґрунтування необхідності проектування на основі критичного 
аналізу літературних джерел………………………………………............... 6 
1.1 Аналіз варіантів структурних схем керування пристроїв для 
змішування рідин …………………………………………….………………. 6 
1.2 Вибір способу налагоджування мікроконтролеру ..……………. 11 
2. Аналіз технічного завдання ………….………………………….…. 18 
3. Розробка структурної схеми автоматичного пристрою   
дозованого змішування рідин ……………………………………………….20 
4. Розробка електричної принципової схеми автоматичного 
пристрою дозованого змішування рідин ……………………………………24 
5. Розрахунок основних елементів пристрою …………………………36 
5.1 Розрахунок випрямного діодного моста джерела живлення  
розроблюванного пристрою ….………………….…………………………. 36 
5.2 Розрахунок резонансної схеми індуктора ……………………..…40 
6. Розрахунок точності та надійності ...………………………………. 45 
7. Технологічний розділ…………………………………………………48 
7.1. Технологія виготовлення друкованих плат ……………………48 
7.2. Автоматизація виготовлення друкованих плат ……………… 52 
7.3. Технологія монтажу SMD елементів …………..……………… 54 
7.4. Особливості контролю та ремонту виробів з поверхневим  
монтажем ……………………………………………………………………. 56 
  
ЗП63.022.421.001 ЗП 
Змн Лист № докум. Підпис Дата 
 Роз роб Пендлер Н.Е. Літ. Арк. Аркушів 
 
Перевір Бондаренко Ю.Ю. 98 
Пояснювальна 3 
 
 Т. контр. Бондаренко Ю.Ю. 
 Н. Контр. Тичков В.В. записка ЧДТУ, ЗП-63 
 Затв.  
 
8. Економічний розділ…………………………………….……………..58 
8.1. Організація робіт з розробки автоматичного пристрою   
дозованого змішування рідин ……………………………………………… 58 
8.2. Визначення вартості пристрою змішування ……………….… 60 
8.3. Нормування праці …………………………………..……………62 
8.4. Розрахунок допоміжних витрат .……………………….……….63 
8.5. Розрахунок собівартості виготовлення пристрою змішування 65 
9. Охорона праці та безпека в надзвичайних ситуаціях………………69 
9.1. Аналіз небезпек та шкідливостей, які виникають в   
приміщені експериментального відділу ………………………………..….. 69 
9.2. Модернізація системи пожежної сигналізації відділу …….… 73 
Висновки ……………………………………….……………..…………81 
Список використаних джерел ………………………………...………. 83 
Додатки …………………………………………………………………. 86 
Додаток А. Перелік нормативної документації ……………………… 87 
Додаток Б. Відомість технічного проекту …………………………….89 
Додаток В. Специфікації, переліки елементів до креслень та схем .. 93 
Додаток Г. Комплект документів на технологічний процес  
складання друкованої плати …………………..……………………..…….. 94 
Арк. 
ЗП63.022.421.001 ПЗ 
5 
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата  
 
Вступ 
 
Кваліфікаційна робота бакалавра полягає в розробці автоматичного 
пристрою дозованого змішування рідин.  
Для змішування рідин необхідна насосна станція. Нині існує велика 
кількість насосних станцій. Вони використовуються як у побуті, так і на 
виробництві. Більшість з них потребують значного контролю та 
обслуговування робітником (оператором).  
Рішенням цієї негативної особливості є автоматизація. Автоматизація 
насосної станції дає змогу більш точно та ефективно використовувати 
обладнання з меншими затратами часу та сил [1]. 
Автоматизація підвищує надійність роботи та дає змогу вчасно 
виявляти несправність і запобігати виходу насосної станції з ладу.  
Насосна станція як комплексна система для перекачування рідин з 
одного місця в інше, включає в себе наступне устаткування: насосні агрегати 
(робочі та резервні) - насоси, трубопроводи, датчики та допоміжні пристрої. 
Використовуються в виробництві для розливу рідини в тару. 
Автоматизація насосної станції в даній кваліфікаційній роботі 
забезпечується за допомогою мікроконтролеру, та його керуючої програми. 
На даний час, цей варіант є одним з найкращих, виходячи з швидкодії 
системи  її надійності та гнучкості.  
  
 
 
Арк. 
ЗП63.022.421.001 ПЗ 
6 
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата  
 
1. Обґрунтування необхідності проектування на основі критичного 
аналізу літературних джерел 
 
1.1. Аналіз варіантів структурних схем керування пристроїв для 
змішування рідин 
Аналоги такої станції найчастіше відрізняються керуванням пристрою 
для змішування рідин. Найпоширенішими структурними схемами керування 
пристрою для змішування рідини є  [1]: 
- структурна схема керування пристрою для змішування рідин 
побудована на логічних елементах з резервним живленням, яка показана на 
рисунку 1.1. 
- структурна схема керування пристрою для змішування рідин  
побудована на логічних елементах, яка показана на рисунку 1.2. 
- структурна схема керування пристрою для змішування рідин  без 
захисту, яка показана на рисунку 1.3. 
- структурна схема керування пристрою для змішування рідин без 
індикації, яка показана на рисунку 1.4. 
Розглянемо структурну схему керування пристроєм для змішування 
рідин, побудовану на логічних елементах з резервним живленням, що вказана 
на рисунку 1.1.  
Ця структурна схема має резервне живлення , що з першого погляду є 
суттєвим покращенням схеми, так як вона стає більш незалежною [2]. При 
зникненні напруги в мережі, резервне живлення від акумуляторів дасть змогу 
працювати далі. Але не потрібно забувати що це суттєво вплине на ціну 
пристрою для змішування рідини, а на виробництвах є резервні генератори. 
Наступною проаналізуємо структурну схему керування пристроєм для 
змішування рідин на логічних елементах (рисунок 1.2). 
Ця структурна схема має всі необхідні елементи для нормальної 
роботи пристрою для змішування рідини. Але блок управління в такій схемі 
Арк. 
ЗП63.022.421.001 ПЗ 
7 
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата  
 
побудований на логічних елементах, а не на мікроконтроллері, що підвищить 
ціну реалізації такої схеми [2]. 
 
Рисунок 1.1 - Структурна схема керування пристроєм для змішування 
рідин побудована на логічних елементах з резервним живленням 
 
 
Рисунок 1.2 - Структурна схема керування пристроєм для змішування 
рідин побудована на логічних елементах 
Арк. 
ЗП63.022.421.001 ПЗ 
8 
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата  
 
Також побудова на логічних елементах не дозволить змінювати 
параметри та завдання для керування пристроєм  для змішування рідини, що 
зможе зробити мікроконтролер [3]. Тому ця структурна схема також не 
оптимальна.    
Проаналізуємо структурну схему керування пристроєм для 
змішування рідини без захисту рисунок 1.3. 
 
Рисунок 1.3 - Структурна схема керування пристрою для змішування 
рідини на мікроконтроллері без захисту 
Арк. 
ЗП63.022.421.001 ПЗ 
9 
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата  
 
Ця  структурна схема побудована на мікроконтроллері. Але цій схемі 
не вистачає блоку захисту, а отже схема буде не захищеною, що в разі збою 
може спричинити поломку любого з блоків схеми [3]. 
 
Рисунок 1.4 - Структурна схема керування пристрою для змішування 
рідини без індикації 
Арк. 
ЗП63.022.421.001 ПЗ 
10 
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата  
 
Аналіз структурної схеми керування пристрою для змішування рідини 
без індикації (рисунок 1.4), показав що як і попередня структурна схема 
керування ця схема також виконана на мікроконтроллері. Та на відміну від 
попередньої схеми на цій схемі ми вже бачимо [4] блок захисту, але не 
бачимо блоку індикації. 
Без блоку індикації насосна станція не зможе надавати нам дані про 
операції, що вона виконує, а отже це утруднить роботу оператора.  
В результаті критичного аналізу структурних схем виявлено ряд 
недоліків [4]: 
Структурна схема керування пристрою для змішування рідини 
побудована на логічних елементах з резервним живленням  має акумулятори 
для живлення насосної станції при зникненні напруги в мережі, але 
акумулятори суттєво підвищать ціну пристрою для змішування рідини. Вони 
не обов’язкові, так як на виробництвах, де використовуються такі насосні 
станції, є резервні генератори. 
Структурна схема керування пристрою для змішування рідини 
побудована на логічних елементах має блок управління побудований на 
логічних елементах, а не на мікроконтроллері, що підвищить ціну реалізації 
такої схеми [1, 3]. Також побудова на логічних елементах не дозволить 
змінювати параметри та завдання для керування насосною станцією, що 
зможе зробити мікроконтролер. Тому ця структурна схема також не 
оптимальна.  
Структурна схема керування пристроєм для змішування рідини на 
мікроконтролері без захисту не обладнана блоком захисту, а отже схема буде 
не захищеною, що в разі збою може спричинити поломку любого з блоків 
схеми [4]. 
Структурна схема керування пристроєм для змішування рідини без 
індикації не зможе надавати нам дані про операції, що вона виконує, а отже 
це ускладнить роботу оператора.  
Арк. 
ЗП63.022.421.001 ПЗ 
11 
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата  
 
Виходячи з цього існує потреба в удосконаленні та усуненні цих 
недоліків. 
Для реалізації дипломного проекту вибраний мікроконтролер типу 
АVR,  фірми Atmel, а саме – ATmega 16. Його параметри ідеально підходять 
для реалізації даного проекту: пам'ять, кількість портів, швидкодія, легкість 
налагоджування.  
 
1.2. Вибір способу налагоджування мікроконтролеру 
Для створення керуючої програми необхідно вибрати середовище, в 
якому найефективніше можна буде написати робочу програму, її компіляції 
(створення прошивки ) та відладки керуючого коду [5].  
Програму для МК (мікроконтролеру) зручно створювати у 
спеціальних програмах - так званих компіляторах. Якщо крім компілятора у 
пакеті є емулятор  або програматор, то це вже IDE (інтегроване середовище 
розробки). Компілятор дозволяє написати програму для МК на універсальній 
мові програмування - однакову і для ПК і для різних МК. 
Текст програми в компіляторі називають вихідним кодом (або 
початковим або серцем - англ: source code). Компілятор по команді перевіряє 
відсутність помилок в набраному коді  і, якщо помилок немає, перетворює 
початковий код (компілює його) до спеціального, файл зазвичай з 
розширенням .hex - його називають "прошивкою" [5].  
Прошивку за допомогою програматора записують у FLASH пам'ять 
МК і при необхідності частково в його EEPROM.  
Дуже важко написати програму одразу правильно і без помилок тому 
- найважливішим етапом розробки електронного пристрою є налагодження 
програми МК (програма МК називається - firmware).  
Налагодження МК відбувається так [4]: 
- Включається пристрій з прошитим МК (або емулятор МК);  
Арк. 
ЗП63.022.421.001 ПЗ 
12 
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата  
 
- Знаходяться  відхилення від необхідного алгоритму викликані 
помилками програми; 
- Виявляються різними способами ці помилки;  
- Вносяться відповідні зміни у вихідний текст програми;  
- Знову компілюється;  
- Прошивається новий. hex в МК і знову на верхній пункт цього списку. 
Не завжди допустимо включити пристрій не знаючи напевно чи 
правильно працює програма МК - у деяких випадках можуть відбутися 
серйозні й дорогі пошкодження мікроконтролеру і другої апаратури.  
Іноді потрібно перевірити роботу мікроконтролеру і взагалі будь-якої 
реально побудованої схеми. У цих випадках використовують спеціальні 
програми - емулятори. Емулятор приблизно моделює на ПК роботу 
"прошитого" програмою МК, тобто роботу електронних компонентів навколо 
МК. 
Крім того емулятори дозволяють [5]:  
- Зупиняти програму коли треба - в ручну і автоматично; 
- Виконувати програму по кроках; 
- Бачити, як саме відбувається виконання програми;  
- Спостерігати і змінювати значення в регістрах МК;  
- Спостерігати поточні значення змінних;  
- Використовувати віртуальні вимірювальні прилади з пам'яттю;  
- Емулювати роботу МК з обв'язкою що включає різні електронні 
компоненти і пристрої;  
- Віртуально обмінюватися інформацією з терміналом на ПК.  
Для виконання нашої мети ідеально підходять декілька програм.  
Для написання коду: на мові С – WinAVR, CodeVisionAVR, на мові 
асемблер – AVRstudio. Але в WinAVR не має вмонтованого модулю 
відладки. Програми – емулятори: VMLAB та Proteus. 
Більш конкретний аналіз програмного забезпечення [6].  
Арк. 
ЗП63.022.421.001 ПЗ 
13 
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата  
 
1.  WinAVR являє собою набір інструментальних засобів для роботи з 
мікроконтролерами сімейства AVR фірми ATMEL. До нього увійшли 
наступні компоненти: компілятор мови C avr-gcc, бібліотека компілятора avr-
libs, асемблер avr-as, інтерфейс програматора avrdude, інтерфейс JTAG ICE 
avarice, дебуггер avr-gdb, редактор programmers notepad, і ще багато корисних 
речей. Весь цей набір зібраний в один інсталяційний пакет і призначений для 
встановлення на платформу Windows.  
Поточна версія WinAVR включає до себе компілятор avr-gcc версії 3.3 
і позначається (наприклад) як 20030424 - що являє собою дату виходу.  
Весь цей набір поширюється вільно.  
WinAVR є безкоштовним середовищем, яке має багато переваг. Але є 
досить значні недоліки, які не дозволять лише за допомогою нього якісно 
написати початковий код та провести відладку програми.  
2. AVR Studio це інтегроване середовище розробки (IDE) для 
розробки 8-бітних AVR програм в Windows NT/2000/XP/Vista/7 . 
AVR Studio  забезпечує повний набір функцій, включаючи підтримку 
запуску відладчика в тому числі контроль джерела, і на рівні інструкцій 
активізації - точок зупинки; регістрів,   пам'яті  та цільового налаштування і 
керування, а також повну підтримку в області програмування. 
AVR Studio має 3 визначальні функції [6]: 
- працює з мовою Асемблер; 
-  має модуль  емуляції; 
- Інтегрується з плагіном компілятора GCC.   
Хоча AVR Studion є безкоштовним середовищем, має багато 
необхідних модулів, та додаткових можливостей,  але має значний недолік, 
для реалізації дипломного проекту. А саме складність та розмір написаного 
коду програми на мові assembler. 
CodeVisionAVR (або CVAVR). Компілятор, який має в складі 
зрозумілий і дуже швидкодійний генератор початкового коду програми, по 
Арк. 
ЗП63.022.421.001 ПЗ 
14 
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата  
 
потребам у конфігурації периферії МК AVR,  який називається 
CodeWizardAVR, його діалогове вікно зображене на рисунку 1.5 [7]. 
 
 
Рисунок 1.5 - Діалогове вікно CodeWizardAVR 
 
Потрібно просто вибрати МК, частоту такту, потім відкрити ярлики 
тих пристроїв МК які ми будемо використовувати і встановити потрібні 
параметри їх роботи. Потім майстер ("візард") створить файл проекту .Prj і 
файл вихідного тексту програми на мові С з розширенням .с - у ньому вже 
буде містити код на мові С, сконфігурованої програми МК по зробленому 
"замовленню". Потім потрібно додати лише код, який реалізує потрібний нам 
алгоритм роботи пристрою [7]. 
Компілятор CodeVisionAVR має  вбудований програмний модуль для 
прошивки МК і конфігурування фьюзів прямо у схемі. Компанія Atmel 
підказує в додатковій документації до даного програмного забезпечення, як 
почати працювати з цим компілятором С для AVR. Для повного циклу 
розробки коду програми достатньо тільки одного компілятора 
CodeVisionAVR.   
Арк. 
ЗП63.022.421.001 ПЗ 
15 
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата  
 
Проаналалізувавши вибрані початкові програмні засоби компіляції і 
відладки, вибрано саме СodeVisionAVR,  єдиним недоліком якого є 
відсутність вільного безкоштовного розповсюдження. 
Написання програми та отримання файлу прошивки для МК [7]. Для 
того щоб перевірити прошивку зручно використовувати спеціальні програми 
для ПК так звані емулятори. Не маючи МК, не купуючи електронних 
компонентів і без пайки, без ризику спалити щось, можливо перевірити 
роботу не тільки програми завантаженої в модель МК але й роботу моделі 
цілого електронного пристрою. Записати на диск результат його роботи для 
подальшого аналізу, пошуку недоліків.  
Можна використовувати безкоштовний емулятор для AVR – VMLAB 
[8].  
Незважаючи на невеликий розмір (близько 4.2 Мб), програма є 
самостійним засобом розробки ПЗ(програмного забезпечення) для МК 
відразу двох виробників: ATMEL.com і ST.com. Він має ряд важливих 
функцій : 
Мультипроцесорність - це емуляція двох МК у пристрої, у кожного 
своя прошивка і вони працюють не залежно - це дуже корисно якщо 
правильно цим скористатися.  
User-Defined Components – загалом, якщо потрібен якийсь 
електронний компонент відсутній у списку VMLAB або за потребами навіть 
такий, якого не існує в природі, дуже просто можливо створити його самому, 
відповідно до ДШ.  
У постачання VMLAB включено безліч прикладів програм і прошивок 
для негайної симуляції - емуляції пристрою з МК [8].  
Також можна використати пакет для розробки електронних пристроїв 
від схеми до друкованої плати PROTEUS.  
 По-перше PROTEUS може емулювати кілька МК в одному пристрої, 
причому не тільки AVR. 
Арк. 
ЗП63.022.421.001 ПЗ 
16 
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата  
 
По-друге у поставку Proteus входить дуже багато моделей 
компонентів.  
По-третє ми можемо емулювати будь-які електронні пристрої, які не 
містять МК і є дуже складними  електро-механічні системами – що є дуже 
кориснним [8].  
Якщо потрібно перевірити якусь ідею або варіант реалізації чого-
небудь, можливо не паяти, не шукати деталі, не запам'ятовувати дані з 
осцилографу і інших вимірювальних приладів, а просто "зібрати" схему в 
PROTEUS і подивіться як вона буде працювати, якими будуть вихідні 
параметри. PROTEUS - емулює дуже реалістично і головне наочно видна 
робота пристрою, а також напруги і струми в ньому.  
По-четверте PROTEUS - це по суті довідник електронних 
компонентів. Якщо переглядати бібліотеки для додавання компонента на 
схему - відразу показуються його основні властивості і корпус компонента – 
який його розмір  на платі. Для пошуку компонента достатньо ввести у вікно 
кілька символів з його марки чи опису і потім вибрати із запропонованих 
категорій. В пакет включені приклади роботи в PROTEUS, приблизно 60 
пристроїв готових до емуляції, це [8]:  
- Дата логер на жорсткий диск (є модель IDE HDD);  
- Є приклад роботи з графічним LCD дисплеєм;  
- Управління кроковим двигуном;  
- Управління електродвигуном;  
- Радіочастотні схеми, трансформатори, лінії передачі;  
- Звичайно кнопки, індикатори, світлодіоди, зв'язок з ПК, різні 
датчики, пам'ять; 
- Звичайно є віртуальні прилади;  
- Налагодження інтерфейсів UART, i2c, TWI, SPI. 
Хоча обидва емулятори мають необхідні функції, але все таки Proteus 
більш легкий в застосуванню і має якраз необхідні модулі, для реалізації 
Арк. 
ЗП63.022.421.001 ПЗ 
17 
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата  
 
даного дипломного проекту, які відсутні в VMLAB. Тому було вибрано 
Proteus. 
На софт емуляторі буде перевірятися робота програми та при 
необхідності буде корегуватися початкова текст програма на мові C , знову 
компілюватися, і так по колу до досягнення правильної роботи пристрою. 
Цей процес називається - налагодження програми або дебагінн - очищення 
від всього що заважає правильному функціонуванню програми. 
 
Арк. 
ЗП63.022.421.001 ПЗ 
18 
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата  
 
2. Аналіз технічного завдання 
 
Автоматичний пристрій дозованого змішування рідин дає змогу 
змішувати точну кількість рідини. Наприклад, при виготовленні медичної 
суміші з точним вмістом води, насосна станція буде закачувати рівно стільки 
води і добавки, скільки потрібно. 
Автоматизація пристрою для змішування рідин  - це використання 
технічних засобів, спрямоване на часткове звільнення людини від участі в 
технологічному процесі. Таким чином, автоматизація пристрою для 
змішування рідини дозволяє виключити вплив людського фактора на 
особливо важливих і відповідальних етапах експлуатації  пристрою для 
змішування рідини, а отже, підвищити якість процесу. 
Крім того, грамотна автоматизація пристрою для дозованого 
змішування рідини допомагає збільшити продуктивність праці, суттєво 
знизити витрати на процес  закачування  рідини, зменшити час роботи 
обслуговуючого персоналу. Як наслідок, автоматизація пристрою для 
змішування рідини здатна знизити собівартість процесу і зробити її більш 
конкурентоспроможною.  
Автоматизація пристрою для змішування рідини дозволяє зменшити 
трудомісткість і час роботи працівника, так що він може виконувати в цей 
час іншу роботу, якою займався ще один працівник. Крім скорочення фонду 
заробітної плати, автоматизація виробництва в цьому випадку допомагає 
скоротити податки, відрахування в пенсійний фонд і т.д.  
Не менш важливим є те, що автоматизація пристрою для дозованого 
змішування рідини допомагає підвищити безпеку технологічного процесу. 
Адже автоматика постійно перевіряє відповідність всіх даних. І миттєво 
вживає заходів щодо усунення небезпечних показників. В той час як людина 
не може все контролювати постійно і час реакції на небезпеку в людини 
довший. 
Арк. 
ЗП63.022.421.001 ПЗ 
19 
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата  
 
Схема керування повинна бути максимально автоматизованою, 
простою і захищеною.    
Максимальна автоматизація схеми дозованого керування пристрою 
для змішування рідини допоможе збільшити продуктивність праці, суттєво 
знизити витрати на процес закачування  рідини, зменшити час роботи 
обслуговуючого персоналу. Як наслідок, автоматизація пристрою для 
змішування рідини здатна знизити собівартість процесу і зробити його більш 
конкурентоспроможним. 
 Простота схеми керування повинна надати можливість обслуговувати 
насосну станцію оператору з більш низьким розрядом. Швидко та легко 
розбиратися в керуванні пристрою для змішування рідини. При виникненні 
різних неполадок оператор зможе швидко визначити тип та причину 
поломки, це дасть йому змогу усунути цю  несправність. В цьому випадку 
простота схеми керування дає змогу швидко усунути несправність, а отже 
насосна станція буде менше проводити часу в неробочому стані. 
 Схема керування повинна бути максимально надійною. Надійності 
схеми керування можна досягти дотримуючись усіх норм та вимог як до 
окремих елементів схеми керування, так і до всієї схеми в цілому.  
Надійність схеми керування дасть змогу безперебійної роботи 
насосної станції. Також зменшити затрати на обслуговування пристрою для 
змішування рідини - не доведеться витрачати кошти на заміну деталей, які 
вийшли з ладу. А також на заробітну плату ремонтним службам.  
 
Арк. 
ЗП63.022.421.001 ПЗ 
20 
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата  
 
3. Розробка структурної схеми автоматичного пристрою  
дозованого змішування рідин 
 
Проаналізовані структурні схеми аналогічних пристроїв для 
змішування рідин, дали змогу усунення їхніх недоліків та покращення 
роботи схеми загалом. 
Таким чином, було розроблено комбіновану структурну схему 
автоматичного пристрою дозованого змішування рідин, яка зображена на 
рисунку 3.1.   
 
Рисунок 3.1 - Структурна схема керування автоматичним пристроєм 
дозованого змішування рідин 
Арк. 
ЗП63.022.421.001 ПЗ 
21 
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата  
 
На відміну від аналогів, в цій схемі відображені всі блоки які 
необхідні для нормальної роботи пристрою для змішування рідин. На схемі 
відображено, що блок живлення захищений, після чого напруга 
стабілізується проходячи через блок стабілізації. Також на схемі присутні 
блок прийому інформації, що дасть змогу приймати мікроконтроллеру 
приймати та обробляти інформацію з датчиків, які встановлені в пристрою 
для змішування рідин.  
Блок управління дасть змогу мікроконтроллеру керувати процесом 
закачування та зливу рідини. А блок індикації буде відображати процеси, які 
виконуються щоб полегшить роботу оператора. 
Арифметико-логічний пристрій (АЛП), що виконує всі обчислення, 
підключено безпосередньо до 32 робочих регістрів, що об'єднані в 
регістровий файл. Завдяки цьому АЛП виконує одну операцію за один 
машинний цикл. Практично кожна з команд (за винятком команд, у яких 
одним з операндів є 16-розрядна адреса) займає одну комірку пам'яті 
програм.  
У мікроконтролерах AVR реалізована Гарвардська архітектура, яка 
характеризується роздільною пам'яттю програм і даних, кожна з яких має 
власні шини доступу до них. Така організація дозволяє одночасно 
працювати, як з пам'яттю програм, так і з пам'яттю даних. Розділення шин 
доступу дозволяє використовувати для кожного типу пам'яті шини різної 
розрядності, причому способи адресації і доступу до кожного типу пам'яті 
також різні.  
Ще одним рішенням, спрямованим на підвищення швидкодії, є 
використання технології конвейерізаціі. Конвейерізація полягає в тому, що 
під час виконання поточної команди проводиться вибірка з пам'яті і 
дешифрація коду наступної команди. Причому тривалість машинного циклу 
мікроконтролерів AVR складає всього один період тактового генератора.  
Арк. 
ЗП63.022.421.001 ПЗ 
22 
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата  
 
Файл регістрів швидкого доступу містить 32 8-розрядних робочих 
регістрах загального призначення пов'язаних безпосередньо з ALU. За один 
тактовий цикл з файлу регістрів вибираються два операнда, виконується 
операція, і результат знову повертається у файл регістрів.  
Шість із 32 регістрів можуть бути використані, як три 16-розрядних 
регістра, покажчика непрямої адресації адресного простору даних, що 
забезпечують ефективне обчислення адрес. Один з цих покажчиків адреси 
використовується, також, як покажчик адреси для функції безперервного 
перегляду таблиць. Ці 16-розрядні додаткові регістри позначаються як X-
регістр, Y-регістр і Z-регістр.  
На додаток до операцій з регістрами, регістровий файл може 
використовуватися і для звичайної адресації пам'яті. Це пояснюється тим, що 
файл регістрів розташовується по 32 молодшими адресами простору даних, і 
до них можна звертатися, як до звичайних комірок пам'яті.  
Простір пам'яті I /O містить 64 адреси периферійних функцій CPU 
таких як: регістри управління, таймери /лічильники, аналого-цифрові 
перетворювачі та інші I /O функції. До пам'яті I /O можна звертатися 
безпосередньо або, як до осередкам простору пам'яті, відповідним адресами 
файлу  
В процесі обробки переривань, та викликів підпрограм, адреса 
повернення лічильника команд (PC) зберігається в стек. Стек розміщується в 
SRAM даних. Всі користувальницькі програми в підпрограмах повернення 
(перш, ніж підпрограми або переривання будуть виконуватися) повинні 
ініціалізувати покажчик стека (SP).  
AVR архітектура підтримує п'ять різних режимів адресації байт 
SRAM даних.  
Гнучкий модуль обробки переривань має в просторі I /O свій 
керуючий регістр з додатковим бітом дозволу глобального переривання в 
регістрі статусу. Всі переривання мають свої вектори переривання в таблиці 
Арк. 
ЗП63.022.421.001 ПЗ 
23 
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата  
 
векторів переривання, які розташовуються на початку пам'яті програм. 
Пріоритети переривань відповідають положенню векторів переривань - 
переривання з найменшим адресою вектора має найвищий пріоритет. 
Така структурна схема дасть змогу пристрою змішування бути 
максимально автоматизованою, зручною і захищеною.    
 
Арк. 
ЗП63.022.421.001 ПЗ 
24 
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата  
 
4. Розробка електричної принципової схеми автоматичного 
пристрою дозованого змішування рідин 
 
Вибір елементів принципової схеми 
Для керування усіма процесами вибираємо мікроконтроллер  
ATMega-16, він дасть змогу приймати інформацію з зовнішніх датчиків, 
обробляти її, керувати органами управління і видавати інформації про 
виконувані процеси на індикацію. 
Вигляд мікросхеми мікроконтроллера приведена на рисунку 4.1. 
 
Рисунок 4.1 - Мікросхема мікроконтроллера ATMega-16 
 
Для індикації вибирається LCD-екран LMO16L . Він підходить для 
видачі інформації про виконання процесів насосною станцією.  
Вигляд LCD-екрана LMO16L відображено на рисунку 4.2.  
Також для індикації використовуються світлодіоди типу АЛ3007АМ. 
 Вигляд світлодіода зображений на рисунку 4.3. 
Для видачі кількості зливів використовується семисегментний 
індикатор. Вигляд семисегментного індикатора  АЛС321Б вказано на 
рисунку 4.4. 
Арк. 
ЗП63.022.421.001 ПЗ 
25 
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата  
 
 
Рисунок 4.2 - LCD-екран LMO16L 
 
Рисунок 4.3 – Світлодіод типу АЛ3007АМ 
 
Рисунок 4.4 - Семисегментний індикатор АЛС321Б 
 
Принципова схема індикатора АЛС321Б вказана на рисунку 4.5.  
Для підключення до мікроконтроллера семи сегментного індикатора 
використовується дешифратор КР514ИД2. Вигляд дешифратора КР514 ИД2 
зображений на рисунку 4.6. 
Арк. 
ЗП63.022.421.001 ПЗ 
26 
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата  
 
 
Рисунок 4.5 - Принципова схема індикатора АЛС321Б 
 
 
Рисунок 4.6 - Вигляд дешифратора КР514 ИД2 
 
Для транзисторного ключа вибирається транзистор КТ815А. Його 
вигляд відображений на рисунку 4.7. 
 
Рисунок 4.7 – Транзистор КТ815А 
В пристрої використовуються тумблера типу ТВ1-4. Вигляд тумблера 
ТВ1-4 відображений на рисунку 4.8. 
Арк. 
ЗП63.022.421.001 ПЗ 
27 
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата  
 
 
Рисунок 4.8 – Тумблер ТВ1-4 
 
Для вимірювання рівня рідини в баці використовуються врізні 
датчики рівня рідини типу LMK 331, який зображений на рисунку 4.9. 
 
Рисунок 4.9 – датчик рівня рідини LMK 331 
 
Для перетворення напруги з 220В в 12В і 9В використовується 
трансформатор з двома вторинними обмотками. 
Вигляд трансформатора вказаний на рисунку 4.10. 
В дипломному проекті використовується два кола живлення: на 12В і 
на 5В. Для перетворення та згладження напруги після трансформації 
використовується стабілізатори L7805 для 5В кола живлення і L7812 для 12В 
кола живлення.  
Вигляд цих стабілізаторів наведений на рисунку 4.11. 
Арк. 
ЗП63.022.421.001 ПЗ 
28 
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата  
 
 
Рисунок 4.10 - Трансформатор з двома вторинними обмотками 
220В/12В+5В  
 
Рисунок 4.11 – Стабілізатор напруги 
 
Для захисту пристрою для регулювання рівнем рідини 
використовується автоматичний вимикач тику C10S1. Вигляд автоматичного 
вимикача C10S1 відображений на рисунку 4.12 
 
Рисунок 4.12 – Автоматичний вимикач C10S1 
Вигляд електромагнітного клапана відображено на рисунку 4.13. 
Арк. 
ЗП63.022.421.001 ПЗ 
29 
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата  
 
Для керування закачуванням і зливом рідини використовуюься 
електромагнітні клапани. Електромагнітні клапани прямої дії забезпечують 
відкриття або закриття клапанів за рахунок руху сердечника при подачі 
напруги в 12 В на котушку електромагнітного клапана. 
 
 
Рисунок 4.13 – Електромагнітний клапан 
 
Розробка принципової схеми 
На принциповій схемі автоматичного пристрою дозованого 
змішування рідин відображається підключення до мікроконтроллера 
індикації, яка вміщає в собі три світлодіоди, семи сегментний індикатор і 
LCD монітор. Також підключення до мікроконтроллера виконавчих органів: 
насосу та клапанів заливу і зливу рідини. Підключення блоку прийому 
інформації куди входять кінцеві датчики і датчики потоку та тиску.   
Підключення живлення до мікроконтроллера вказане на рисунку 4.14. 
Арк. 
ЗП63.022.421.001 ПЗ 
30 
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата  
 
 
Рисунок 4.14 – Принципова схема підключення живлення до 
мікроконтроллера 
 
На VCC подається напруга живлення, що відповідає 5В. А на GND 
подаємо землю. 
AVCC - це аналогове живлення для аналого-цифрового 
перетворювача. На AVCC подається напруга через фільтруючий дросель. 
Вхід AREF  це вхід опорної напруги АЦП. Сюди подається напруга 
та, що подавалася на  VCC, при цьому на вхід AREF підключається 
конденсатор, що трохи поліпшить якість опорної напруги АЦП (а від якості 
опорної напруги залежить достовірність показів на виході АЦП).  
Арк. 
ЗП63.022.421.001 ПЗ 
31 
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата  
 
На порти А підключається LCD екран. На якому буде відображатися 
інформація по роботі насосної станції. Підключення LCD екрана 
відображається на рисунок 4.15. 
 
Рисунок 4.15 – Принципова схема підключення LCD екрана до 
мікроконтроллера 
До порту А1 підключається вивід RS. 
До порту А2 підключається вивід RW. 
До порту А3 підключається вивід E. 
До порту А4 підключається вивід DB4. 
До порту А5 підключається вивід DB5. 
До порту А6 підключається вивід DB6. 
До порту А7 підключається вивід DB7. 
Арк. 
ЗП63.022.421.001 ПЗ 
32 
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата  
 
На вивід VSS LCD екрана підключається земля.  
На вивід VDD LCD екрана подається живлення 5В через резистор в 
1кОм. 
На порти С підключається світо діоди «Пуск», «Стоп», «Вода в баці» і 
семи сегментний індикатор. Схема їх підключення приведена на 
рисунку 4.16.   
 
Рисунок 4.16 – Схема принципова підключення світлодіодів і семи 
сегментного індикатора 
 
 На порт С0 підключається зелений світлодіод, який буде відповідати 
за операцію «Пуск». 
 На порт С1 підключається червоний світлодіод, який буде 
відповідати за операцію «Стоп». 
Арк. 
ЗП63.022.421.001 ПЗ 
33 
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата  
 
 На порт С2 підключається жовтий світлодіод, який буде світитися, 
коли  «Вода в баці» . 
На порти С3, С4, С5, С6, С7 підключається дешифратор далі ідуть 
резистори після яких підключається семи сегментний індикатор. Окремо до 
виводів 3, 9, 14 семисегментного індикатора подається живлення в 5В.  
На порти В підключаються органи управління. Схема принципова 
підключення органів управління відображена на рисунок 4.17. 
 
 
Рисунок 4.17 - Схема принципова підключення органів управління 
 
На порт В0 підключається  водяний насос через транзистор. Так, як 
насос у нас буде живитися від 12В, а наша мікросхема може дати лише 5В. З 
допомогою транзисторного ключа  буде виконуватися керування сигналами з 
мікроконтроллера, коли подавати живлення 12В на насос, а коли ні. 
Арк. 
ЗП63.022.421.001 ПЗ 
34 
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата  
 
На порт В1 підключається клапан заливу рідини. Так як він живиться 
від мережі в 12В то для керування ним використовується транзисторний 
ключ, так як і для насосу на порті В1. 
На порт В2 підключається клапан зливу рідини. Підключається так 
само як і клапан заливу. 
На порт В3 підключається кнопка «Пуск». Яка буде відповідати за 
запуск процес. 
На порт В4 підключається кнопка «Стоп». Яка буде відповідати за 
вимкнення процесу. 
На порти D підключається блок прийому індикації. Схема принципова 
підключення датчиків прийому інформації зображена на рисунку 4.18. 
 
Рисунок 4.18 - Схема принципова підключення датчиків прийому 
інформації 
На порт D0 подається інформація про потік. 
На порт D1 подається інформація про тиск.    
На порт D2 підключається нижній датчик набору рідини. Який буде 
вказувати про повний злив води з баку. 
Арк. 
ЗП63.022.421.001 ПЗ 
35 
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата  
 
На порт D3 підключається верхній датчик набору рідини. Який буде 
вказувати про набирання повного баку рідини. І подаватиме сигнал на 
вимикання насосу.  
Блок живлення буде мати вигляд трансформатора напруги , який буде 
перетворювати напругу з 220В в 12В і 5В. Перед трансформатором ставимо 
автоматичний вимикач який буде автоматично вимикатися при 
несправностях в системі керування насосною станцією. Після 
трансформатора встановлюється стабілізатор. 
Стабілізація буде проводитися за допомогою діодних мостів і 
стабілізатора L7812 для живлення в 12В і L7805 для живлення в 5В. 
Стабілізатори будуть підключатися з кондинсоторами в 0,33mF та 0,1mF.  
Блок живлення відображений на рисунку 4.19. 
 
 
Рисунок 4.19 – Схема принципова блоку живлення 
 
Арк. 
ЗП63.022.421.001 ПЗ 
36 
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата  
 
5. Розрахунок основних елементів пристрою 
 
5.1. Розрахунок випрямного діодного моста джерела живлення 
розроблюванного пристрою  
Напівпровідникові діоди в джерелах електроживлення 
використовуються для випрямлення змінної напруги в постійну. При цьому 
діоди працюють в широкому діапазоні напруг і струмів - від часток вольта до 
десятків і сотень кіловольтів і від одиниць мікроамперів до сотень ампер. 
Внаслідок цього в джерелах електроживлення використовується велика 
кількість різних типів діодів, що дозволяють перетворювати змінні напруги в 
постійні з мінімальними втратами і при мінімальних габаритах і масі 
пристроїв [9]. 
Випрямні властивості силових діодів характеризуються рядом 
параметрів, що визначають струми і напруги в прямому і зворотному 
напрямах. Ці параметри визначаються вольтамперною характеристикою 
(ВАХ) діода [9]. 
Пряма гілка ВАХ характеризується наступними параметрами по 
напрузі: Uпр - постійна пряма напруга - значення постійної напруги на діоді, 
обумовлена постійним прямим струмом діода; Uпр.ср - середнє за період 
значення прямої напруги при заданому середньому прямому струмі через 
діод; Uпор - порогова напруга - значення постійної прямої напруги 
випрямного діода в точці перетину з віссю напруг прямої лінії, 
апроксимуючою ВАХ в області великих струмів. 
Параметри прямої гілки ВАХ по струму [10]: Iпр - постійний прямий 
струм діода; Iпр.ср - середнє за період значення прямого струму, Iпр.д - діючий 
прямий струм випрямного діода; Iпр.і.п. - прямий імпульсний струм, що 
повторюється - найбільше миттєве значення прямого струму випрямного 
діода, включаючи перехідні струми, що повторюються; Івп.ср - середній 
Арк. 
ЗП63.022.421.001 ПЗ 
37 
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата  
 
випрямлений струм діода за період, що враховує прямий і зворотний струми 
випрямного діода. 
Динамічний опір діода в прямому напрямі [11]:  
Uпр U
r  пор
дин . 
Іпр
Пряма гілка ВАХ випрямного діода характеризується також 
диференціальним опором rдиф = dUпр / dIпр, є відношенням малого приросту 
напруги діода (dUпр) до малого приросту прямого струму (dІпр) в ньому при 
заданому режимі по струму в прямому напрямі. 
Зворотна гілка ВАХ випрямного діода характеризується наступними 
параметрами: Uзв - зворотною напругою - значенням постійної напруги, 
прикладеної до діода у зворотному напрямі; Uзв.і - робочою імпульсною 
зворотною напругою - найбільшим миттєвим значенням зворотної напруги 
діода без урахування повторюючих та перехідних напруг, що не 
повторюються; Uзв.max - максимальною імпульсною зворотною напругою - 
найбільшим миттєвим значенням зворотної напруги діода, включаючи 
перехідні напруги, що повторюються; Uпроб - пробивною напругою діода - 
значенням зворотної напруги, що викликає пробій переходу діода, при якому 
зворотний струм досягає заданого значення; Ізв – постійним зворотним 
струмом діода; Ізв.і - імпульсним зворотним струмом діода - значенням 
зворотного струму діода, обумовленою імпульсною зворотною напругою, що 
повторюється; Ізв.ср - середнім зворотним струмом - середнім за період 
значенням зворотного струму випрямного діода. 
У момент часу t1, коли відбувається зміна полярності вхідної напруги 
через інерційність носіїв заряду, діод ще якийсь час залишається відкритим і 
через нього у зворотному напрямі протікає зворотний струм Iзв.і, значення 
якого залежить від характеру навантаження випрямляча і тривалості фронту 
вхідної змінної напруги [10]. Інтервал часу t1–t2 називається часом 
Арк. 
ЗП63.022.421.001 ПЗ 
38 
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата  
 
розсмоктування неосновних носіїв заряду в базі діода, а t1–t3 - часом 
зворотного відновлення діода. 
Час зворотного відновлення діода tвід.зв є основним параметром 
випрямних діодів, що характеризує їх інерційні властивості. Він визначається 
як час перемикання діода із заданого прямого струму (Iпр1) на задану 
зворотну напругу від моменту проходження струму через нульове значення 
до моменту досягнення зворотним, струмом заданого значення (Ізв1). 
В блоці електроживлення нашого пристрою як випрямні елементи 
використовуватимуться випрямні діоди малої потужності КД522А, для яких: 
Uзв.і = 50 В; Іпр = 0,1 А; Uпр = 1,1 В; Ізв = 0,002 мА; tвід.зв = 0,004 мс. 
Для орієнтовних розрахунків можна прийняти [11]: 
 I 
tвід.зв  tеф  ln 1
пр
 , 
 Ізв 
де tеф - ефективний час життя нерівноважних носіїв заряду діода, який 
характеризує швидкість убування концентрації нерівноважних носіїв заряду 
діода унаслідок рекомбінації як в об'ємі tоб так і на поверхні напівпровідника 
tпов і визначається із співвідношення: 
1 t
t   від зв
еф , 
1  1  
t зв t Iпр
пов ln 1 І 
 зві 
4 106
tеф   3,7 104  мс. 
 0,1
ln 
1
 2 106 
Потужність, розсіювана діодом в схемі випрямляча, складається з 
потужності втрат в прямому напрямі Pпр.ср, потужності втрат у зворотному 
напрямі Рзв.ср і миттєвої потужності Pвід.зв, розсіюваної при зворотному 
відновленні діода [11]:  
Рд = Рпр.ср + Рзв.ср + Рвід зв. 
Р  = 0,12 + 10-4
д  + 210-8  0,12 Вт. 
Арк. 
ЗП63.022.421.001 ПЗ 
39 
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата  
 
Витрати потужності в діоді в прямому напрямі [11]: 
 U 
Р пор
пр.ср  0,5  Iпр.ср Uпр.ср  1 U  , 
 пр.ср 
де    Іпр.ср = 0,1 А - середнє за період значення прямого струму; 
Uпр.ср = 1,1 В - середнє за період значення прямої напруги при заданому 
середньому прямому струмі через діод; 
Uпop = 1,3 В - порогова напруга діода. 
 1,3 
Ðï ð.ñð  0,5 0,11,1 1   0,12 Вт. 
 1,1 
При наближених розрахунках з погрішністю не більше 10...20% у бік 
завищення [9], статичні втрати в діоді в прямому напрямі можуть 
обчислюватися по формулі [11]: 
Рпр.ср = І .
пp.cp Uпр.ср; 
Рпр.ср = 0,1.1,1 = 0,11 Вт,  
що складає 91% від 0,12 Вт. 
Втрати потужності в діоді у зворотному напрямі орієнтовно 
визначаються по формулі [11]: 
Р .
зв.ср = Ізв Uзв , 
де    Ізв = 0,002 мА – постійний зворотний струм діода; 
Uзв = 50 В – зворотна напруга діода. 
Рзв.ср = 2.10-6.50 = 10-4 Вт. 
Втрати в діоді на етапі відновлення зворотного опору визначаються по 
формулі: 
Р . . .
від.зв = 0,5 Іпр.ср Uпр.ср tеф, 
де tеф = 0,00037 мс - ефективний час життя нерівноважних носіїв заряду 
діода. 
Рвід.зв = 0,5.0,1.1,1.3,7.10-7 = 2.10-8 Вт. 
З другого боку, потужність втрат Рд, є максимальною постійною або 
середньою за період потужністю, розсіюваною діодом, при якій він може 
Арк. 
ЗП63.022.421.001 ПЗ 
40 
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата  
 
тривало працювати, не змінюючи своїх параметрів за рахунок підвищення 
температури його переходу Тп. Для кремнієвих діодів Тп = 150...200 °С. 
Зв‘язок між гранично допустимою температурою переходу Тпmах, при 
перевищенні якої діод втрачає свої випрямні властивості, температурою 
корпусу Тк і потужністю, що виділяється, для випрямних малопотужних 
діодів, що працюють без радіатора [11]: 
Т T
Р  п max c
д , 
Rп.с
де   Тс = 22 С - температура навколишнього середовища; 
Тпmах = 180 С - гранично допустима температура переходу для даного 
кремнієвого діода; 
R . -1
п.с = 23,4 Ом К  - тепловий опір р-n кремнієвого діоду переходу. 
180  22
 Рд   6,75 Вт. 
23,4
Максимальна потужність втрат на одному з шести випрямних діодів 
складає Рд = 6,75 Вт, а загальна потужність втрат на випрямному пристрої  
Р = 6.6,75 = 40,5 Вт.  
Таким чином, якщо врахувати той факт, що максимальні теплові втрати 
потужностей в пристрої відбуваються в блоці живлення, а саме – на 
випрямних елементах блоку живлення, а максимальна потужність пристрою 
200  40,5
– 200 Вт, ККД пристрою складає 100%   79% . 
200
 
5.2. Розрахунок резонансної схеми індуктора  
В якості основного елементу резонансної схеми обираємо варікап 
1N5140. Кремнієві варікапи призначені для електронної настройки і генерації 
гармонік. Як і усі твердотільні прилади, вони відрізняються підвищеною 
надійністю в порівняні з механічними пристроями [12]. Сімейство таких 
Арк. 
ЗП63.022.421.001 ПЗ 
41 
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата  
 
варикапів має граничну зворотну напругу 60 В, що відповідає керуючій 
напрузі в схемі [12].  
На рисунку 2.3 показана паралельна резонансна схема.  
 
Рисунок 2.3 - Схема, що настроюється в резонанс за допомогою варікапа 
 
Необхідно вибрати варікап VD1 для настройки в резонанс котушки 
індуктора L1.  
Котушка з сердечником дозволяє змінювати індуктивність в діапазонах  
6,5...9,5 Гн. Керуюча напруга за допомогою потенціометра R1 варіюється в 
межах від 2 до 45 В, при цьому схема може перебудовуватися з мінімальної 
частоти близько 16 кГц до максимальної 20 кГц і вище. При коливаннях 
температури навколишнього середовища від 25 до 50 ºС резонансна частота 
не повинна змінюватися більше ніж на 1%. Добротність котушки L1 складає 
125, а добротність схеми повинна бути не нижче 100 [13]. 
Конденсатор С1 не пропускає постійний струм. Його ємкість достатньо 
велика, щоб для змінного струму він був коротко-замкнутим і не впливав на 
настройку, при цьому резонансна частота задається виразом [12]: 
1
f  , 
2    L1 Cд Спар 
де Сд - ємність діода VD1. 
Коли керуюча напруга зміщує діод VD1 у зворотному напрямі, зростає, 
збільшується товщина збідненого шару поблизу р-n-переходу, і, таким 
чином, ємність зменшується. 
З останнього рівняння індуктивність [12]: 
Арк. 
ЗП63.022.421.001 ПЗ 
42 
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата  
 
1
L1 , 
4  2  f 2  Cд Спар 
і номінальна ємність [12]: 
1
Cд  С . 
4  2  f 2 L1 пар
де f = 18 кГц – резонансна частота індуктора; 
L1 = 8 Гн – індуктивність індуктора; 
Спар = 2 пФ – ємність CS. 
1
C 12
д  2  2 10  7,8  пФ. 
4 3,142  18 103  8
Варікап 1N5140 має приблизно таку ж ємкість, але його ще потрібно 
перевірити за граничних умов. Максимальна ємкість при Uзв = 4 В складає 10 
пФ±10%, тобто граничні значення дорівнюють 9 і 11 пФ відповідно. (При   
Uзв < 4 В виходять декілька великі значення ємкості, але добротність стає 
нижче вказаної) [13]. 
Схему потрібно набудувати за допомогою котушки індуктивності на 
мінімальну частоту 16 кГц при обох граничних значеннях ємкості. При Сд = 9 
пФ визначимо індуктивність [12]: 
1
L1  9  Гн, 
2
4 3,142  16 103   9  2 1012
якщо ж Сд = 11 пФ, то: 
1
L1  7,6  Гн. 
4 3,142 2
 16 103   11 2 1012
Обидва ці значення знаходяться в межах діапазону перебудови 
котушки індуктору L1 (від 6,5 до 9,5 Гн). Здатність Сд настроювати схему на 
верхню граничну частоту 20 кГц шляхом зміни керуючої напруги можна 
перевірити при нижніх граничних значеннях індуктивності L1 i ємності Сд. 
Арк. 
ЗП63.022.421.001 ПЗ 
43 
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата  
 
Найвища резонансна частота відповідає керуючій напрузі 45 В. Із 
технічних характеристик варікапа очевидно, що при цьому ємкість Сд 
зменшується з 9 приблизно до 3,6 пФ. При цьому резонансна частота [12]: 
1
f   22,4  кГц, 
2 3,14  9  3,6 2 1012
що значно вище, ніж необхідно. 
Відзначимо, що розрахунок проводився для нижніх граничних значень 
С. У разі номінальних або верхніх граничних значень діапазон перебудови 
буде ще більший, оскільки паралельне поєднання (Сд+Спар) зміниться 
більшою мірою. 
Вказаний в технічних характеристиках коефіцієнт перекриття по 
ємкості на практиці досягти нереально. Для цього потрібно, щоб керуюча 
напруга Uзв була доведена до максимально допустимого для діода значення. 
Фактично напругу Uзв потрібно підтримувати істотно нижче вказаного 
максимального значення, враховуючи допуски і забезпечуючи необхідний 
запас [10]. 
Добротність схеми, на яку впливають добротності котушки 
індуктивності QL, і діода QC визначається у вигляді [12]: 
Q Q
Q  L C . 
QL QC
Добротність діода QС на частоті 50 кГц складає 300. З джерела [13] 
виходить, що на частоті 20 кГц вона зростає приблизно удвічі і стає рівною 
600. Якщо температура навколишнього середовища виявляється рівною 
верхньому граничному значенню Т = 50 °С, то добротність зменшується на 
10% і складає 540. Тоді, добротність схеми: 
540 125
Q  101. 
540125
Таким чином, добротність схеми перевищує необхідне значення, 
причому це якнайгірше значення (при Uзв = 4 В), оскільки в межах більшої 
Арк. 
ЗП63.022.421.001 ПЗ 
44 
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата  
 
частини діапазону перебудови частоти QС значно вище. При цьому 
добротність розділового конденсатора C1 велика і на схему впливу не надає. 
Зміна резонансної частоти залежно від температури відображає 
температурний коефіцієнт ємності діода, рівний 300 млн-1/°С [12]. При зміні 
температури навколишнього середовища на 25 ºС зміна ємкості  
ΔСд = 5.300.10-6 = 1500.10-6 = 1,5%. Оскільки резонансна частота залежить від 
квадратного кореня з Сд, зміни частоти виявляються в 2 рази менше і 
складають 0,75%. 
Параметри потужності розсіювання і постійного прямого струму не 
розглядаються, оскільки діод завжди знаходиться в назад-зміщеному стані. 
Зворотний струм має значення тільки в тому випадку, якщо повний опір R1 
джерела керуючої напруги дуже великий.  
Арк. 
ЗП63.022.421.001 ПЗ 
45 
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата  
 
6. Розрахунок точності та надійності 
 
Надійність – властивість виробу виконувати задані функції у 
визначених умовах експлуатації протягом визначеного часу при збереженні 
експлуатаційних характеристик у припустимих межах [14]. Надійність є 
комплексною властивістю, що обумовлюється безвідмовністю, 
довговічністю, ремонтопридатністю та схоронністю. 
Основними кількісними показниками надійності є [15]: 

 імовірність безвідмовної роботи за визначений час Р(t); 

 середній наробіток до першого відмовлення Тcр; 

 наробіток на відмовлення tср; 

 інтенсивність відмовлень λ(t) 

 коефіцієнт готовності Кг; 

 коефіцієнт вимушеного простою Кп. 
Основні критерії надійності поділяються на дві групи: 

 критерії надійності виробів,що не відновлюються; 

 критерії, що характеризують надійність відновлюваних виробів. 
Невідновлюваними називаються такі вироби, які в процесі виконання 
своїх функцій не допускають ремонту. До них відносяться вироби, що не 
підлягають ремонту (електрорадіоелементи, модулі, мікросхеми), вироби 
разової дії (електронне обладнання, що встановлене на керованих 
аеропристроях, штучних супутниках Землі), вироби багаторазової дії, 
перерва у роботі яких зриває операцію, що виконується, та її необхідно 
розпочинати знову, якщо можливе усунення відмовлення (системи ППО, 
системи керування повітряним рухом, системи керування хімічними, 
металургійними та іншими відповідальними технологічними процесами) 
[16]. 
Відновлюваними називаються ті вироби, які в процесі виконання 
своїх функцій припускають ремонт (радіоприймачі, телевізори, блоки 
Арк. 
ЗП63.022.421.001 ПЗ 
46 
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата  
 
живлення тощо). Якщо відбудеться відмовлення такого виробу, то воно 
викличе припинення функціонування тільки на період усунення відмовлення 
[15]. 
Відмовлення, які виникають в електронному обладнанні, є 
випадковими подіями. Тому основні показники надійності мають 
ймовірнісний характер і кількісно оцінюють не кожний зразок або виріб, але 
й дають середню характеристику виробу такого типу. Так що в реальних 
умовах деякі вироби мають показники "нижче середнього", а інші - "вище 
середнього". 
 Виконується попередній розрахунок надійності (визначається середнє 
напрацювання до першого відмовлення та ймовірність безвідмовної роботи 
протягом 50 годин) виробу, що складається з 56 елементів, середня 
інтенсивність відмовлень яких λср=0,32•10-6 1/год [16]. 
Розрахунок. 
Інтенсивність відмов розраховується за формулою [19]: 
 
 = N.
сер = 56•0,32•10-6=17,92•10-6    1/год.                         (6.1) 
 
За наступною формулою розраховується ймовірність безвідмовної 
роботи [19]: 
 
Р (85) =е-16 0,00001 56
пр  = е-0,009 ≈ 0,99                          (6.2) 
 
(значення е-х визначається за таблицею). 
Середній наробіток до першого відмовлення розраховується так [19]: 
 
Т  = -1
сер   ≈ 5580 год.                                       (6.3) 
 
Розрахунок потужності споживання [19]: 
 
Рсп =U∙Iсп∙n,  мВт                                                    (6.4) 
 
Арк. 
ЗП63.022.421.001 ПЗ 
47 
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата  
 
де U – напруга джерела живлення, В; Iсп – споживаний струм мікросхеми 
(довідникові дані), мА; n – кількість мікросхем одного типу. 
Розрахунки потужності споживання заносяться до таблиці 6.1. 
 
Таблиця 6.1 – Потужності споживання елементів 
Напруга Споживаний Потужність 
№ Кіль-
Найменування живлення струм споживання 
п/п кість 
U, В Iсп, , мА Р, мВт 
Інтегральний 
1 стабілізатор напруги 1 5 80 400 
7865A 
2 Мікроконтролер 1 5 60 300 
АТ89С2051 
3 Мікросхема 1533ИД7 1 5 60 300 
4 Мікросхема 1533АП6 1 5 60 300 
5 Тирістор КУ201Л 1 36 50 1800 
Індикаторна 
6 світлодіодна матриця 1 5 340 1700 
ТОТ-3351АН-JN 
7 Оптопара АОТ127Б 1 5 500 2500 
8 Трансформатор пони- 1 40 1200 48000 
жуючий ТС-220/40 
9 Колекторний двигун 2 36 3000 216000 
ДП40-250-3-27-Р09 
 
Загальну потужність, що споживається автоматичною системою 
керування розрахуємо за формулою [19]: 
 
Рзаг = Рсп1 + Рсп2 +.....+Рсп5                                             (6.5) 
 
Рзаг = 400 + 900 + 1800 + 1700 + 2500 + 48000 + 216000 = 271300 мВт 
 
Таким чином, система керування споживає потужність 271,3 Вт. 
7. Технологічний розділ 
 
Арк. 
ЗП63.022.421.001 ПЗ 
48 
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата  
 
7.1. Технологія виготовлення друкованих плат 
Перші виготовленні друковані плати автоматизованим методом були 
виготовлені фірмою Multiwire. За минулий період за кордоном та і Україні 
розроблені нові методи друковано-дротового монтажу, основані на різних 
принципах прокладки трас з ізольованих дротів і способів отримання між 
сполучень в платах. Розрізняють два методи виготовлення друкованих плат: 
метод стежкового монтажу і метод прямих відрізків [20]. 
Метод стежкового монтажу («Аракс») використовують в промисловості 
в двох варіантах: з поділом процесу монтажу проводів на платі на окремі 
операції і з об'єднанням операцій в один процес [20]. При цьому методі 
друкованим способом отримують базову одно-або двосторонню плату з 
постійною топологією рисунку. У першому варіанті базову плату 
встановлюють на паперову маску і прокладки з еластичного матеріалу, а 
потім відповідно до заданої схеми прошивають її і прокладки через отвори 
пустотілої голкою, всередині якої проходить тонкий ізольований провід. 
Після прошивки дроти притискають до плати, видаляють еластичні 
прокладинки з петель, утворених з ізольованих проводів голкою, лудять 
петлі припоєм, знімають з петель маску і припаюють їх до плати. У другому 
варіанті на автоматі прошивають плату дротом, одночасно лудячи і 
припаюють петлі з дроту до контактних майданчиків [21]. В результаті 
отримують плату, еквівалентну за функціональними можливостями 
багатошарової друкованої плати, але з більш високою ремонтопридатністю і 
меншою вартістю. 
 Автоматизоване проектування друкованих плат. Однією з основних 
задач в системі автоматизованого проектування плат є оптимізація з'єднань 
між елементами схем [21]. Залежно від обраної конструктивно-технологічної 
бази ця задача може мати різну ступінь складності і відповідно може сильно 
впливати на трудомісткість проектування друкованих плат. При 
автоматизованому розроблені друкованого монтажу, в тому числі і 
Арк. 
ЗП63.022.421.001 ПЗ 
49 
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата  
 
багатошаровою, необхідно оптимізувати ряд критеріїв (факторів якості), 
таких як загальна довжина всіх зв'язків, число зв'язків між елементами схеми, 
наприклад ІС, що знаходяться в сусідніх позиціях на монтажному полі, число 
перетинань між зв'язками, число ланцюгів з якнайбільш простою 
конфігурацією [21]. Оптимізація такого числа факторів якості, будучи 
складним завданням самої по собі, вимагає врахування ряду конструктивних 
властивостей плати. До них можна віднести: розмір монтажного поля, 
мінімально допустиму ширину друкованих провідників і відстань між ними, 
число монтажних шарів, способи переходу з одного шару на інший, 
розташування виводів елементів і ланцюгів на монтажному полі, число 
ділянок, заборонених для прокладинки провідників (технологічні отвори, 
місця для позначень, заздалегідь прокладені стандартні друковані провідники 
та ін.) [20]. Отримати оптимальний варіант друкованих з'єднань при 
відповідності всіх умов досить важко. Тому, по суті, жоден з методів 
автоматизованого проектування багатошарової друкованої плати не гарантує 
трасування всіх з'єднань. Задовільними вважаються результати, коли 
автоматично трасуються 90-95% зв'язків [22]. Решта з'єднання вимагають 
неавтоматизованої або автоматизованої доопрацювання шляхом зміни 
конфігурації раніше прокладених зв'язків, що значно підвищує 
трудомісткість проектування монтажних плат. 
Переваги та недоліки стежкового методу. Стежковий монтаж в 
порівнянні з багатошаровим друкованим монтажем дозволяє наступне [21]: 
- Знизити трудомісткість конструкторських робіт у кілька разів, причому, 
чим більше номенклатура друкованих плат, тим ефективніше стежковий 
монтаж. 
-  Скоротити трудомісткість автоматизованого проектування друкованих 
плат більш ніж в два рази. 
-  Знизити вартість матеріалів в три рази. 
-  Скоротити трудомісткість виробництва вузлів друкованих плат на 30%. 
Арк. 
ЗП63.022.421.001 ПЗ 
50 
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата  
 
-  Підвищити ремонтопридатність друкованої плати та оперативність 
внесення змін до монтаж. 
- Скоротити терміни розробки апаратури у зменшити технологічний цикл 
проектування і виробництва друкованих плат. 
- Виключити металізацію в отворах друкованої плати. 
- Знизити кількість шкідливих стоків при виробництві друкованих плат. 
- Зменшити масу друкованих плат, збільшити вихід придатних друкованих 
плат. 
До недоліків стежкового методу монтажу необхідно віднести [22]: 
- Одностороннє розташування на платі. 
- Потреба в ретельному контролі інформативного матеріалу при 
автоматизованому проектуванні друкованих плат. 
- Збільшення габаритів друкованих плат викликає майже пропорційний ріст 
трудомісткості монтажу. 
- Не конкурентоспроможність з одно-і двосторонніми друкованих плат по 
трудомісткості в серійному виробництві, не рахуючи етапу макетування. 
- Складність застосування друкованих плат дротового монтажу для 
елементів між виводами (необхідна планарна формовка виводів). 
 Метод прямих відрізків. Метод полягає в тому, що друкованим 
монтажем виготовляють типову друковану плату з постійною типологією 
малюнка і наскрізними металізованими отворами. Типову друковану плату 
встановлюють на стіл монтажного автомата і за заданою програмою 
розводять зв'язку прямими відрізками з ізольованого дроту, обрізаючи його в 
заданих точках [22]. При цьому ізольований дріт автоматично без 
попереднього лудіння ділянки жили, що припаюється, без видалення ізоляції 
з нього поєднується з контактною площадкою. Причому дріт може 
укладатися на контактну площадку під будь-яким кутом по відношенню до її 
осі [22]. Після суміщення з'єднувальних елементів розщеплений електрод 
опускається на дріт і з заданим зусиллям притискає його до гальванічного 
Арк. 
ЗП63.022.421.001 ПЗ 
51 
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата  
 
олов'яно-свинцевого покриттю контактної площадки, а потім на електрод 
подається розігріваючий імпульс струму. Розігрітий до значення температури 
973...1073 К (700...800 С) електрод непрямим шляхом передає тепло з 
з'єднуються з елементам. В результаті ізоляція на дроті оплавляється і таким 
чином забезпечується електричний контакт електроду з житловою дроти. 
Потім на електрод подається другий імпульс струму, який розігріває дріт на 
ділянці обмеженій зазором в розщепленому електроді. При постійно 
призначеному тиску розігрітий електрод і розігріта жила проводу передають 
тепло гальванічному покриттю контактного майданчика [20]. При цьому 
покриття розплавляється, і жила проводу занурюється в розплав. Після 
закінчення дії імпульсу електрод піднімається, а розплавлене покриття, 
охолоджуючись, кристалізується і таким чином відбувається формування 
з'єднання. 
На стабільність процесу, а отже, і на якість з'єднань при цьому 
впливають такі чинники [21]: 
- Ступінь відповідності нанесеного гальванічного покриття евтектичному 
складу сплаву олово-свинець і похибка його товщини по всьому полю 
плати, від яких залежить температура розплаву покриття. 
- Похибка тиску електродів на провід, від якої залежить ступінь деформації 
жили в зоні з'єднання і відповідно механічна міцність з'єднання. 
- Стабільність площі контакту електрода з жилою дроту, яка впливає на 
щільність струму і температуру нагрівання сполуки припою. 
 
Арк. 
ЗП63.022.421.001 ПЗ 
52 
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата  
 
7.2. Автоматизація виготовлення друкованих плат 
Загальним недоліком обох методів виготовлення друкованих плат є 
необхідність покриття заготовок перед свердлінням для захисту від 
механічних пошкоджень друкованих провідників [21]. Сушка лаку і його 
видалення після свердління й хімічного міднення отворів збільшують 
трудомісткість процесу і тривалість технологічного циклу, порушують його 
безперервність. Тому не можна створити автоматичної потокової лінії 
виробництва друкованих плат [22]. 
При ручному виготовленні зазначений порядок проходження операцій 
повинен зберігатися, тому що шар фоторезиста і освітлений їм рисунок 
друкованих провідників вказують на розташування отворів. Отже, рисунок 
повинен створюватися до свердління. Операція свердління отворів є 
процесом трудомістким, оскільки число отворів, наприклад, на платі 
середнього розміру становить кілька сотень, а на платах з ІМС в корпусах зі 
штирьковими виводами – більше тисячі. Таким чином, виникає проблема 
автоматизації свердління отворів, рішення якої можна досягти 
використанням верстатів з числовим програмним управлінням (ЧПУ) [22]. 
Використання ЧПУ для свердління отворів в друкованих платах 
спрощує весь процес, роблячи його більш пристосованим для подальшої 
автоматизації. У цьому випадку отвори свердлять і металізують до покриття 
заготовок шаром фоторезиста і формування малюнка друкованих 
провідників, що виключає такі операції, як покриття плат захисним шаром 
лаку і його видалення після хімічного мідніння. Для отримання рисунку 
схеми просвітлені на платі отвори суміщають з їх зображеннями на 
фотошаблон, тому даний метод отримав назву "метод базового отвори" [22]. 
Подальшу обробку плати виробляють звичайним способом, тобто на 
провідники та контактні площадки гальванічно осаджують мідь і наносять 
захисне покриття, після чого видаляють шар фоторезиста і стравлюють 
Арк. 
ЗП63.022.421.001 ПЗ 
53 
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата  
 
фольгу. Всі операції можна виконувати безперервно на автоматичній 
потокової лінії. 
В даний час розроблені плівкові фоторезисти, повністю змінили 
технологію нанесення світлочутливого шару на заготівлю друкованої плати 
[21]. Вони складаються з трьох шарів [21]: запобіжної плівки, плівки 
фотополімерного резиста і прозорої поліефірної плівки для 
ультрафіолетового випромінювання. Запобіжну плівку видаляють перед 
нанесенням фоторезисту на заготовку. Коли плівковий фоторезист 
притискають валиком, він приклеюється до поверхні заготовки липким 
шаром. 
Експонування виробляють через захисну поліефірну плівку, на яку 
накладають фотошаблон. Потім захисну плівку видаляють з поверхні 
світлочутливого шару механічним відшаровуванням і виявляють її. 
Використання плівкового фоторезисту знижує трудомісткість операцій 
формування захисного рельєфу і скорочує виробничий цикл виготовлення 
друкованих плат приблизно на 20-30% [22]. Завдяки рівномірній товщині 
шару фоторезиста утворений їм захисний рельєф має рівні й чіткі краю, а 
розміри ліній на заготовці після експонування точно відповідають розмірам 
на фотошаблонів. Для автоматизації хімічних і гальванічних процесів при 
виготовленні друкованих плат застосовують агрегатовані автоматичні лінії з 
ЧПУ. Щоб підвищити універсальність таких ліній, їх будують за модульним 
принципом, який дозволяє складати різні лінії, які відповідають тому чи 
іншому базовому технологічному процесу. Модулі для гальванічних процесів 
мають штанги для підвішування виробів. Завантаження та вивантаження 
модулей, а також передачу заготовок з однієї позиції на іншу здійснює 
автооператор, керований від ЕОМ. Продуктивність подібних ліній становить 
400-500 друкованих плат в зміну [21]. 
 
Арк. 
ЗП63.022.421.001 ПЗ 
54 
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата  
 
7.3. Технологія монтажу SMD елементів 
Конструктивною ознакою вузла поверхневого монтажу (ПМ) є 
приєднання виводів радіоелементів до контактного майданчика, 
розташованому на поверхні комутаційної плати [21]. Технологія 
поверхневого монтажу (ТПМ) включає технологію виготовлення 
комутаційних плат і радіоелементів для ПМ, технологію виконання ПМ, а 
також обладнання для ПМ, випробування, контроль та ремонт виробів, 
виконаних за даною технологією [22]. 
Проте широке впровадження ТПМ при виготовленні РЕА, у тому числі й 
побутової, стримується в силу певних причин: недостатнього розвитку 
елементної бази ПМ; складнощі з обладнанням; труднощі освоєння нових 
технологічних процесів; дуже високих вимог до точності виконання 
монтажних операцій. Тому для більшості конструкцій електронних виробів 
використовують змішаний монтаж, характерний для переходу від технології 
традиційного монтажу до ТПМ [22]. 
Елементи вузлів поверхневого монтажу. До основних елементів вузлів 
ПМ відносяться друкована плата і радіоелементи. На друкованій платі є 
контактні площадки для монтажу радіоелементів при чистому ПМ або 
контактні площадки і отвори для змішаного монтажу, а також комутаційні 
доріжки. Друковані плати для ПМ зазвичай називають комутаційними 
платами. При їх виготовленні необхідно враховувати наступні фактори [22]: 
розміри плати; ефективне використання площі плати; варіанти ПМ; число 
комутаційних шарів плат; ширину і крок комутаційної доріжки; застосування 
міжшарових переходів; електричні характеристики; відведення теплоти. 
Зі збільшенням розмірів комутаційних плат підвищуються їх 
функціональні можливості (виключаються проміжні сполуки плат), але 
ускладнюється монтаж і збільшується вартість. 
Ефективне використання площі комутаційних плат (щільність монтажу) 
залежить від варіанту ПМ (чистий, змішаний), числа комутаційних шарів 
Арк. 
ЗП63.022.421.001 ПЗ 
55 
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата  
 
плати (одношарові, багатошарові), ширини і кроку комутаційних доріжок 
[21]. Для ПМ стають звичайними комутаційні доріжки, що мають ширину і 
крок 0,203 мм (0,008 дюйма) і навіть 0,127 мм (0,005 дюйма), що збільшує 
щільність монтажу, але технологія їх отримання дорога. Тому, перевагу 
віддають доріжках шириною 0,254 мм (0,01 дюйма), що дозволяє 
здійснювати і змішаний монтаж [22]. Щільність монтажу також збільшується 
за рахунок застосування двосторонньої монтажу, вертикальної установки 
декількох комутаційних плат на загальну несучу плату, використання 
багатошарових комутаційних плат. Багатошарові плати автоматично 
зменшують труднощі розведення, але при цьому ускладнюється технологія їх 
виготовлення. В якості ізоляційних матеріалів і підстав для комутаційних 
плат використовують пластмаси, керамічні та композиційні матеріали [22]. 
Провідні шини, провідники, контактні площадки виготовляють з мілини або 
інших провідних матеріалів. При цьому в багатошарових платах один шар 
служить сигнальної шиною (розведення комутаційних доріжок по сигналу), 
другий шар – шиною заземлення, третій – шиною живлення [21]. 
Коротка характеристика технологічного процесу ПМ. При 
автоматизованому ПМ на комутаційну плату впливають високі температури 
(особливо при паянні), і тому для збільшення її термостійкості проводяться 
додаткові (підготовчі) операції. До таких операцій належать розплавлення і 
нанесення паяльної маски. Паяльна маска збільшує термостійкість, а 
розплавлення покращує паяльність і продовжує термін друкованої плати. 
Технологічний процес ПМ включає наступні основні операції [22]: 
1. Селективне нанесення припайних паст і клею (наприклад, за допомогою 
трафаретного друку, дозаторів). 
2. Монтаж компонентів. Він є центральною операцією технологічного 
процесу ПМ, і для проведення цієї операції монтажна машина повинна 
відрізнятися високою точністю. При цьому в монтажних машинах 
застосовуються пристрої автоматичного розпізнавання зразків, 
Арк. 
ЗП63.022.421.001 ПЗ 
56 
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата  
 
юстирування плати, суміщення виводів компонентів з контактними 
майданчиками. 
3. Пайка. У техніці ПМ можуть використовуватися такі автоматизовані 
способи пайки: хвилею припою; інфрачервоним (ІК) випромінюванням; в 
паровій фазі; імпульсна групова; лазерна. 
4. Очищення (відмивання флюсу). 
5. Контрольні операції. При ПМ використання традиційного візуального 
контролю сильно ускладнено через малі розміри компонентів, великої 
насиченості ними. Тому, застосовують методи автоматизованого 
відеоконтролю на базі пристроїв розпізнавання зразків, а також методи 
об'єктивного контролю якості пайки на базі лазерної техніки. 
 
 7.4. Особливості контролю та ремонту виробів з поверхневим 
монтажем 
Як було описано вище, контроль якості ПМ викликає певні труднощі. 
Крім автоматизованого відеоконтролю на базі пристроїв розпізнавання 
зразків і контролю якості пайки лазерної технікою застосовуються 
випробувальні зонди, а також спеціальні схеми самотестування [22]. 
Вбудованої випробувальної схемою, яка працює за відповідною програмою, 
перевіряють функціональні параметри виробу. Основним недоліком такого 
способу випробувань є ускладнення конструкції плати і зниження 
ефективності використання її площі [21]. Зазвичай автоматичний контроль 
реалізується на таких основних етапах технологічного процесу: нанесення 
припойні пасти; позиціонування компонентів перевірки після пайки. При 
ремонті апаратів найчастіше доводиться виконувати операції демонтажу 
дефектного компонента з наступним монтажем. Найпоширеніший інструмент 
- це паяльник (мікропаяльнік), з його допомогою можна проводити демонтаж 
і монтаж при ПМ пасивних компонентів і при застосуванні захоплень 
спеціальної форми - простих активних елементів (корпусу типу SOT). Але 
Арк. 
ЗП63.022.421.001 ПЗ 
57 
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата  
 
при виконанні роботи необхідно бути дуже уважним, щоб не пошкодити інші 
компоненти, комутаційні доріжки, контактні площадки [20]. 
Демонтаж і монтаж складних компонентів ПМ проводити за допомогою 
паяльника дуже важко, а часто неможливо. У таких випадках може 
застосовуватися пристосування, оснащене нагрівальними капілярами (для 
розігріву місць пайки) зі змінними наконечниками, розрахованими на 
компоненти різних форм і розмірів. Видалення дефектного компонента і 
установка на його місце справного виробляються за допомогою вакуумного 
присоса [22]. Може використовуватися і мікроскоп, який забезпечує 
контроль точності позиціонування встановлюваного компонента. Демонтаж і 
монтаж дефектних компонентів можна проводити за допомогою інших 
методів пайки, що застосовуються в ТПМ. Виправлення дефекту, по суті, 
зводиться до повторного виконання певної частини складально-монтажних 
операцій. У тих випадках, коли вартість мікрозбірок ПМ невелика, простіше і 
дешевше їх замінити. При ремонті виробів з ПМ необхідні ретельний 
контроль і керування процесом усунення шлюбу, щоб виключити можливість 
пошкодження придатного компонента, сусідніх компонентів та інших 
елементів комутаційної плати [22]. 
Арк. 
ЗП63.022.421.001 ПЗ 
58 
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата  
 
8. Економічний розділ 
 
8.1. Організація робіт з розробки автоматичного пристрою 
дозованого змішування рідин 
Перед початком розробки даної системи в першу чергу організували 
діяльність по виконанню всіх робіт пов'язаних  з розробкою і виготовлення 
автоматичного пристрою дозованого змішування рідин. 
Матрична система дає можливість гнучко маневрувати людськими 
ресурсами за рахунок перерозподілу їх між проектами, але за умови 
збереження їх адміністративної належності відповідно функціональними, 
відділам. Розробляємо план кваліфікаційної роботи: 
1. Управління КРБ: 
1.1   Створення команди; 
1.2  Інтеграція команди; 
1.3  Планування; 
1.4  Закриття; 
2. Розробка документації КРБ по створенню пристрою: 
2.1 Розробка технічної документації; 
3. Закупівля сировини для виготовлення пристрою; 
4. Виконання реконструкції і монтажу: 
4.1 Виготовлення деталей пристрою; 
4.2 Підготовка до монтажу; 
4.3 Монтаж пристрою; 
5. Запуск проекту: 
5.1 Отримання допуску; 
5.2 Перевірка роботи пристрою; 
5.3 Проведення регульованих робіт; 
6. Контроль за виконанням. 
Арк. 
ЗП63.022.421.001 ПЗ 
59 
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата  
 
Переходимо до планування робіт у часі. Насамперед побудуємо сіткову 
модель процесів реалізації проекту по створенню системи контролю [23]. 
Сіткова модель процесів реалізації проекту зображена на рисунок 8.1. 
 
Рисунок 8.1 - Сіткова модель процесів реалізації проекту 
 
Розрахунок трудомісткості робіт по монтажу пристрою. 
 
Таблиця 8.1 – Опис робіт та вимог до ресурсів  
Код Довготривалість 
Робота (процес) Ресурси 
процесу процесу, днів 
1. Створення команди проекту 1-2 1 К 
2. Інтеграція команди проект 2-3 1 К 
3. Розробка технічної документації 3-4 2,3 ЗО 
4. Закупівля сировини 4-5 0,3 ЗО 
5. Підготовка до монтажу 5-6 0,5 ЗО 
6. Монтаж пристрою 6-7 2,7 ЗО 
7. Отримання допуску 7-8 2 ЗО 
8. Перевірка роботи пристрою 8-9 0,8 ЗО 
9. Завершення проекту 9-10 1 ЗО 
10. Контроль виконання робіт 1-10 Протягом всіх робіт КН 
К – керівник проекту; КН – консультанти з розділів; ЗО – здобувач. 
 
Отже збудувавши сітковий графік бачимо, що для виконання кваліфі-
каційної роботи по створенню автоматичного пристрою дозованого 
змішування рідин затрачено 11,6 дн. 
 
Арк. 
ЗП63.022.421.001 ПЗ 
60 
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата  
 
8.2. Визначення вартості пристрою змішування  
Метою даного розділу є обґрунтування економічної доцільності і 
ефективності автоматичного пристрою змішування. При цьому, за рахунок 
використання сучасного мережевого обладнання і нових технічних рішень, 
збільшується продуктивність, пропускна спроможність і надійність 
сортувального обладнання, зменшуються: витрати часу і засобів на 
обслуговування [23].  
Далі будуть приведені розрахунки, що дозволяють кількісно визначити 
економічні показники проектування та виготовлення автоматичного 
пристрою дозованого змішування рідин. 
Розрахунок прямих витрат на розробку та виготовлення автоматичного 
пристрою змішування [23]. 
 
Таблиця 8.2- Розрахунок вартості основних матеріалів 
Одиниця Кіль- Сума витрат 
№ п/п Назва обладнання, матеріалів 
виміру кість грн. 
1 2 3 4 5 
1. Перелік матеріалів: 
1.1 Стабілізатор напруги 7865A шт 1 95 
1.2 Мікроконтролер АТ89С2051 шт 1 235 
1.3 Мікросхема 1533ИД7 шт 1 15 
1.4 Мікросхема 1533АП6 шт 1 35 
1.5 Індикаторна світлодіодна матриця  шт 1 85 
ТОТ-3351АН-JN 
1.6 Оптопара АОТ127Б шт 1 45 
1.7 Транзистор силовий КТ (ТО-92)  шт 9 18 
1.8 Конденсатор К50-6 шт 4 8 
1.9 Конденсатор КМ-6 шт 3 3 
1.10 Тирістор КУ201Л шт 1 30 
 
 
Арк. 
ЗП63.022.421.001 ПЗ 
61 
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата  
 
1 2 3 4 5 
1.11 Термометр цифровий DS18B20 шт 1 80 
1.12 Діод силовий шт 8 8 
1.13 П'єзорезонатор кварцовий НС-49SM шт 1 30 
1.14 Роз'єм XTR.19.COM1 шт 1 15 
1.15 Трансформатор понижуючий ТС-220/40 шт 1 310 
1.16 Запобіжник ПП-3А-250В шт 1 5 
1.17 Колекторний двигун ДП40-250-3-27-Р09 шт 2 1700 
1.18 Резистор ОМЛТ шт 21 21 
1.19 Резистор СП2 шт 1 3 
2. Перелік програм: 
2.1 Програма «P-CAD» шт 1 800 
2.2 Програма «A-CAD » шт 1 9500 
Всього: 13041 
Загальна вартість матеріалів 13041 грн. 
Виготовлення передбачає види робіт, які вказані в таблиці 8.3. 
 
Таблиця 8.3 - Витрати часу 
№ Кількість, Норма часу на одини- Загальні вит-
Назва матеріалів 
з/п шт. цю роботи люд./год. рати часу, год 
1 Розробка пристрою 1 40 40 
2 Розробка плати 1 16 16 
Нанесення зображення на 
3 1 2 2 
плату 
4 Травка плати, промивка 1 2,32 2,32 
5 Підготовка ніжок елем. 534 0,01 5,34 
6 Лудіння плати 1 2 2 
7 Лудіння ніжок елем. 534 0,01 5,34 
8 Монтаж елементів 118 0,004 0,47 
9 Пайка плати 534 0,02 10,68 
10 Перевірка плати 1 15,33 15,33 
Всього: 99,48 
 
На виготовлення друкованої плати затрачуємо 99,48 годин. 
Арк. 
ЗП63.022.421.001 ПЗ 
62 
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата  
 
8.3. Нормування праці 
Нормування праці - це один з основних напрямів наукової організації 
праці. Воно передбачає впровадження міжгалузевих і галузевих норм і 
нормативів, для нормування праці робочих, інженерно-технічних працівників 
і службовців. Нормування праці є однією із складових частин наукової 
організації праці і має своїй на меті встановлення міри витрат у вигляді 
технічно обґрунтованих норм часу і норм вироблення [23]. 
 
Таблиця 8.4 – Баланс робочого часу 
Показники Одиниці виміру Тривалість 
Кількість днів у році дні 365 
Кількість неробочих днів, у тому числі: дні 114 
святкових дні 10 
вихідних дні 104 
Номінальний фонд робочого часу дні 251 
Невиходи на роботу у тому числі: дні 40,36 
чергових і додаткових відпусток дні 28,07 
лікарняних дні 10,03 
навчальних відпусток дні 0,93 
інші невиходи дозволені законодавством дні 0,43 
невиходи з дозволу адміністрації дні 0,5 
прогули  дні 0,3 
цілоденні простої дні 0,1 
Кількість робочих днів у році дні 210,64 
Середня тривалість робочого дня години 7,81 
Корисний фонд робочого часу одного робітника (ЕРФр) години 8269,73 
  
При виготовленні пристрою використовується робітник другого 
розряду.  
Для визначення годинну тарифну ставку робітника другого розряду 
використовуємо формулу [24]: 
         СII  С .
І К II , (грн год)                                      (8.1) 
Арк. 
ЗП63.022.421.001 ПЗ 
63 
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата  
 
де KІІ – перевідний коефіцієнт робітника 2-го розряду, який становить 1.11. 
ЗП
       C  мін , (грн.
I год)                                     (8.2) 
ЕРФ
см
де ЗПмін – мінімальна заробітна плата яка становить 6500 грн. 
ЕРФсм – ефективний робочий фонд середньомісячний розраховується з 
таблиці 8.3 по формулі [24]:           
ЕРФ
  р
ЕРФсм    (год)                                          (8.3) 
11
8269,73
ЕРФсм   751,79 (год) 
11
Знаходиться годинна тарифна ставка робітника першого розряду [24]: 
6500
CI   8,65 . (грн.год) 
751,79
Знаючи годинну тарифну ставку робітника першого розряду 
знаходиться годинну тарифну ставку робітника другого розряду [24]: 
СІІ = 8,65 × 1,11 = 9,60. (грн.год) 
Визначається заробітна плата робітника другого розряду по формулі 
[24]: 
 ЗПтар. = Ст2 × Т = 9,6 × 90,71 = 870,95 (грн)                       (8.4) 
Визначається не прямі витрати по формулі [24]: 
        П = ЗП × %П = 870,95 × 0,2 = 174,19 (грн).                           (8.5) 
де %П – візьмемо 20 % (прямої) 
Визначається заробітна плата загальна по формулі  [24]: 
ЗПзаг. = ЗПтар + П = 870,95 + 174,19 = 1045,14 (грн).                 (8.6) 
Знаходиться відрахування до фондів по формулі [24]: 
       В = 0,363 × ЗПзаг. = 0,363 × 1045,14 = 379,39 (грн).                 (8.7) 
 
8.4. Розрахунок допоміжних витрат 
Для розрахунку допоміжних витрат використовуються дані таблиці 8.4. 
 
Арк. 
ЗП63.022.421.001 ПЗ 
64 
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата  
 
Таблиця 8.4 - Нормування допоміжних витрат  
№ Одиниця Сума витрат, грн. 
Назва матеріалів Кількість 
з/п виміру За одиницю Загальна 
1 Припій кг 0,07 500 35 
2 Флюс , Ф3 л 0,192 800 156,8 
3 Спирт л 0,05 100 5 
4 Хлорне залізо Упаковка 1 540 540 
5 Лак л 0,05 1000 5 
    Всього : 741,8 
 
Розраховується вартість електроенергії що споживається в процесі 
обробки плати. 
Визначаються витрати електричної енергії на освітлення по формулі 
[24]: 
Wм.осв. = Росв × Твитр.      (8.8) 
Wм.осв. = 0,24 × 13,17 = 3,16, (кВт.год) 
де Росв = 0,24 кВт; Твитр. – час витрачений з приладом. 
Визначаються витрати електричної енергії на електричний дриль по 
формулі [24]: 
Wел.др = Рел.др × Твитр.     (8.9) 
Wел.др = 0,9 × 1,239 = 1,1151, (кВт.год) 
де Рел.др = 0,9 кВт, Твитр. – час витрачений з приладом. 
Визначаються витрати  електричної енергії на паяльник по формулі 
[24]: 
Wел.паял. = Рпаял × Твитр.        (8.10) 
 W .
ел.паял. = 0,04 × 3,008 = 0,12, (кВт год)  
де Рпаял  = 0,04 кВт; Твитр. – час витрачений з приладом. 
Загальні витрати електричної енергії визначаються по формулі [24]:  
 Wзаг.= Wміс.осв.+Wел.др.+Wел.паял.                    (8.11) 
Wзаг.= 3,16 + 1,1151 + 0,12 = 4,431 (кВт) 
Арк. 
ЗП63.022.421.001 ПЗ 
65 
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата  
 
Визначається вартість використаної електричної енергії по формулі 
[24]: 
Вел.ен = Wзаг × Тел.ен                               (8.12) 
де Тел.ен - тариф за ел. енергію 1,68 грн./кВт × год. 
Вел.ен = 4,431 × 1,68 = 7,44 (грн). 
 
Визначається відшкодування зносу інструментів в таблиці 8.5. 
 
Таблиця 8.5 - Відшкодування зносу інструментів 
№ п/п Назва пристрою Вартість пристрою, грн. Примітка 
1. Електродриль 973  
2. Тестер 240  
3. Паяльник 165  
всього 1378  
 
 Відшкодування зносу інструментів приймаємо рівним 0,5% на рік. По 
формулі [24] розраховуємо суму відшкодування зносу інструментів. 
 
 Ввідш. = 0,005×Вінст. = 0,005×1378 = 6,89 (грн).                  (8.13) 
 
8.5. Розрахунок собівартості виготовлення пристрою змішування  
Для визначення собівартості виготовлення автоматичного пристрою 
дозованого змішування рідин необхідно виконати розрахунок прямих та 
інших витрат, пов’язаних з виробництвом [25]. 
Розрахунок прямих витрат виконуватимемо за даними таблиці 8.6.  
А розрахунок загальновиробничих та адміністративних витрат 
здійснюватимемо за формулами 8.14 та 8.15. 
 
Арк. 
ЗП63.022.421.001 ПЗ 
66 
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата  
 
Таблиця 8.6 - Розрахунок прямих витрат 
№ п/п Назва статей витрат Сума витрат, грн. Примітка 
1 Прямі матеріальні витрати   
1.1 Сировина, матеріали 13041 Таблиця 8.2 
1.2 Допоміжні матеріали 741,8 Таблиця 8.4 
1.3 Електроенергія 7,44 Вел.ен. 
2 Прямі витрати на оплату праці   
2.1 Заробітна плата 1045,14 ЗПзаг. 
3. Інші прямі витрати   
3.1 Відрахування у фонд 379,39 В 
3.2 Відшкодування зносу інструментів 6,89 ВВідш 
                                   Всього:           15221,66 
 
Отже, прямі витрати на розробку та виготовлення пристрою 
змішування складають 15221,66 грн. 
Розраховуємо загально виробничі витрати по формулі [25]: 
 ЗВВ = ЗПзаг × 100% = 1045,14 грн.                             (8.14) 
 Розраховуємо адміністративні витрати по формулі [25]: 
 ЗПупр. = (ЗПзаг + В) × 100% = 1424,53 грн.                    (8.15) 
Складається калькуляція в таблиці 8.7. 
Калькуляція – це фінансовий документ який розраховує витрати на 
виготовлення одиниці продукції. 
 
Арк. 
ЗП63.022.421.001 ПЗ 
67 
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата  
 
Таблиця 8.7 – Калькуляція 
Шифр 
Найменування статті продукції Методика розрахунку Сума витрат 
рядка 
1. Сировина і матеріали Таблиця 8.2 13041 
Купівельні напівфабрикати та 
2. комплектуючі вироби. Роботи і Таблиця 8.4 741,8 
послуги виробничого характеру 
3. Енергія Вел.ен 7,44 
4. Зворотні відходи Немає  
Основна заробітна плата 
5. ЗПтар. 870,95 
робітника 
6. Додаткова ЗП П 174,19 
7. Відрахування у фонд В 379,39 
Витрати на утримання та 
8. Ввідш. 6,89 
експлуатацію устаткування 
9. Загальні витрати ЗВВ 1045,14 
10. Витрати від браку Немає  
11. Інші виробничі витрати Немає  
12. Попутна продукція Немає  
Сума рядків  
13. Виробнича собівартість [((1+2+3)-4)+ 15221,66 
+(5+6+7+8+9+10+11)]  
 14. Адміністративні витрати ЗПупр.р.1 1424,53 
15. Витрати на збут Немає  
16. Прибуток Немає  
17. ПДВ Немає  
Сума рядків 
18. Відпускна ціна 16646,19 
(13+14+15+16+17) 
 
Отже, собівартість виготовлення автоматичного пристрою дозованого 
змішування рідин буде становити 16646,19 грн. 
 
Арк. 
ЗП63.022.421.001 ПЗ 
68 
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата  
 
9. Охорона праці  
 
9.1. Аналіз небезпек та шкідливостей, які виникають в приміщені 
експериментального відділу 
В даному розділі розглядаються та аналізуються умови праці в 
приміщенні експериментального відділу, в якому проводяться різноманітні 
роботи з розробки проекту автоматичного пристрою дозованого змішування 
рідин. Цей відділ розташовується на другому поверсі триповерхової цегляної 
будівлі.  
Основна робота з розробки цього проекту полягає в проведенні 
розрахунків з використанням спеціальних прикладних програм, обробці 
інформації, моделювання різноманітних процесів, розробці функціональних 
схем. Устаткування відділу складається з трьох ПК, двох принтерів.  
Кабінет відділу має наступні розміри: довжина 6 м,  ширина 3,5 м,  
висота 3 м.  Приміщення розраховане на трьох одночасно працюючих 
чоловік. Площа, яка припадає на одного працівника – 7 м2, об’єм – 21 м3, що 
відповідає вимогам ДБН В.2.2.28-2010 з розрахунку на одного працівника. 
Робота працівників відділу відноситься до категорії 1-а легких, тому 
що виконується сидячи, не потребує систематичної фізичної напруги або 
підняття і перенесення ваги. Енерговитрати при виконанні такої роботи 
складають приблизно 150 ккал/год, це еквівалентно 172 Дж/сек. 
Мікроклімат у відділі визначається: температурою повітря, відносною 
вологістю повітря, швидкістю руху повітря і інтенсивністю теплового 
випромінювання від нагрітих поверхонь. 
Фактичні значення основних параметрів мікроклімату в приміщенні 
відділу наступні: 
1. Температура повітря: в холодний період року – 19-20°С; в теплий 
період року – 25-30°С. 
Арк. 
ЗП63.022.421.001 ПЗ 
69 
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата  
 
2. Вологість повітря: в холодний період року – 50%; в теплий період 
року – 45%. 
3. Швидкість руху повітря: в холодний період року – 0,05 м/с; в теплий 
період року – 0,1 м/с. 
Нормативні параметри мікроклімату в приміщенні відділу: 
1. Температура повітря: в холодний період року – 22-24°С; в теплий 
період року – 22-28°С. 
2. Вологість повітря: 40-60 %. 
3. Швидкість руху повітря: не більше 0,1м/с; 
Вище наведені фактичні значення задовольняють ДСН 3.3.6.042-99, за 
виключенням температури в холодний та теплий період року. Необхідно 
встановити систему кондиціонування і підігріву повітря, тому що в теплий 
період року температура повітря становить 25-30°С, а в холодний 19-20°С. 
Кабінет відділу відноситься до класу приміщень без підвищеної 
небезпеки ураження електричним струмом (ПЕУ-17), оскільки відповідає 
таким вимогам: 
– відносна вологість повітря 50-60%; 
– кабінет має неструмопровідні дерев'яні поли (паркет); 
– немає утворень пилу, що проводить струм; 
– неможливість одночасного дотику з однієї сторони до металевих   
конструкцій будинку, що мають з'єднання з землею, і з іншої сторони до 
корпусів електроустаткування. 
Вся електрична підводка до столів, де розташовані ПК,  захищена від 
механічних ушкоджень. Для захисту від статичної електрики застосована 
система захисного заземлення відповідно до ДСТУ Б В.2.5-82:2016. 
Наявність шкідливих речовин у повітрі робочої зони регламентує  
ДСТУ-Н Б А.3.2-1:2007. Оскільки при роботі з ПК не відбувається утворення 
і виділення в повітря загально-токсичних, подразнюючих, канцерогенних і 
інших шкідливих речовин, концентрація яких перевищувала б установлені 
Арк. 
ЗП63.022.421.001 ПЗ 
70 
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата  
 
норми і правила, тому повітря робочої зони відповідає вимогам ДСТУ-Н Б 
А.3.2-1:2007 і вимогам до ГДК  шкідливих речовин і пилу. 
При роботі ПК характерні підвищені теплоутворення, що підтверджує 
необхідність системи кондиціонування повітря.  
При роботі з ПК характеристика зорової праці відповідає високій  
точності, тобто найменший розмір об'єкта розрізнення понад 0,3 мм до 0,5 
мм, що відповідає 3 розряду зорової праці, підрозряд в; контраст розрізнення 
об'єкта з фоном - великий, фон світлий. 
Приміщення відділу має бічне природне освітлення через три світлових 
отвори у зовнішній стіні (вікон). Розміри вікна: ширина 1,5 м; висота 2,2 м. 
Нормований коефіцієнт природного освітлення для ІІІ розряду зорової праці 
для території України дорівнює 1.5 %. Площа світлових отворів забезпечує 
необхідний КПО, фактичне значення якого становить 25-30 %, що є 
достатнім рівнем, обумовленим ДБН В.2.5-28-2018. Для темного часу доби 
передбачене штучне освітлення. Приміщення обладнане чотирма 
світильниками, кожний з яких має по дві люмінесцентні лампи денного 
світла, потужністю 60 Вт кожна. Фактичне значення штучного загального 
освітлення складає 360 лк, а нормативне значення – 300 лк. Отже, рівень 
штучного освітлення відповідає ДБН В.2.5-28-2018. 
Джерела вібрації в даній лабораторії відсутні, тому рівень вібрації  
відповідає вимогам ДСН 3.3.6.039-99. 
В даному приміщенні рівень шуму визначається в основному шумом 
від друкувального пристрою (струменевого принтеру) і не перевищує 44-46 
дБА, що відповідає вимогам ДСН 3.3.6.037-99. 
Приміщення розташоване в південній частині будинку, на стінах яких 
поклеєні шпалери блідо-рожевого кольору із коефіцієнтом відбиття 40-60%, 
шпалери мають матову структуру. Робоче місце обладнане відповідно до  
вимог ДСТУ 8604:2015. У даному кабінеті робочі місця розташовані таким 
чином, щоб у поле зору не потрапляли вікна й освітлювальні прилади. Екран 
Арк. 
ЗП63.022.421.001 ПЗ 
71 
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата  
 
монітору  розміщені під кутом 90-105о до вікна, у поле зору не потрапляють 
поверхні з дзеркальним відбиттям. Співвідношення яскравості екрана з 
найближчими поверхнями не перевищує 5:1, покриття столу матове з 
коефіцієнтом відбиття 0,3-0,4. Монітор розміщений так, щоб відстань від 
очей користувача до екрана складала не менше 700 мм, кут зору 30о. Руки 
користувача розташовуються на робочому столі в горизонтальному 
положенні, передбачена  опора для спини. 
Приміщення відділу відноситься до категорії В - пожежонебезпечних 
приміщень, тому що є наявність горючих речовин: дерев'яні столи і стільці, 
дерев'яна підлога, віконна рама; приміщення сухе з відносною вологістю 50-
60% (ДСТУ Б В.1.1-36:2016). Згідно умов експлуатації відповідно до ДБН 
В.2.5-56-2014 приміщення обладнане системою пожежної сигналізації в 
складі автоматичного теплового сповіщувача, який формує сигнал про 
пожежу при виявлені чинника, що супроводжує пожежу – температури. На 
даний момент система застаріла і не працює, тому потребує суттєвої 
модернізації. 
Додатково для гасіння пожежі в приміщенні передбачений ручний 
вуглекислотний вогнегасник типу ВВК-7, призначений для гасіння твердих і 
рідких горючих речовин, а також електроустановок, який знаходиться на 
видному місці при виході з кабінету з лівої сторони (Правила експлуатації та 
типові норми належності вогнегасників). 
При виникненні пожежі люди евакуюються з приміщення шляхом 
виходу в коридор другого поверху, що веде на сходову клітку, яка має вихід 
назовні через вестибюль. 
З усіма працівниками перед допуском до роботи проводять вступний та 
первинний інструктажі згідно типового положення про навчання з питань 
охорони праці (НПАОП 0.00-4.12-05). Допуск до роботи відбувається після 
проведення перевірки знань із вступного та первинного інструктажів. 
Перевірка здійснюється згідно затвердженого переліку запитань. 
Арк. 
ЗП63.022.421.001 ПЗ 
72 
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата  
 
Вступний інструктаж з питань охорони праці проводиться з усіма 
працівниками, які щойно прийняті на роботу (постійну або тимчасову) 
незалежно від їх освіти, стажу роботи за цією професією або посади. 
Первинний інструктаж проводиться з працівниками на робочому місці до 
початку роботи. Запис про проведення вступного інструктажу робиться у 
спеціальному журналі. 
Повторний інструктаж проводиться на робочому місці з усіма 
працівниками: на роботах з підвищеною небезпекою - 1 раз у квартал, на 
інших роботах – 1 раз на півріччя. 
За результатами аналізу умов праці співробітників відділу, можна 
зробити висновок, що всі параметри приміщення відділу відповідають 
вимогам нормативних документів для даного типу роботи. Відхиленням від 
встановлених вимог є відсутність системи кондиціонування і підігріву 
повітря та застаріла система пожежної сигналізації.  Виходячи з цього 
рекомендується в кабінеті встановити систему кондиціонування і підігріву 
повітря та модернізувати систему пожежної сигналізації.  
 
9.2. Модернізація системи пожежної сигналізації відділу 
Пожежна сигналізація являється однією з найпоширеніших видів 
сигналізації. Система пожежної сигналізації весь час удосконалюється, 
винаходяться нові способи виявлення пожежі, знижується відсоток 
помилкових тривог. 
На будь-якому підприємстві, в кожному офісі слід мати пожежну 
сигналізацію. Це продиктовано як бажанням власника забезпечити своє 
майно, життя і здоров'я співробітників, так і державними стандартами і 
нормативними актами. В цілому пожежна сигналізація призначена для 
виявлення пожежі на стадії раннього спалаху, включення систем 
світлозвукового або голосового сповіщення і активного пожежогасіння, а 
також передачі сигналу тривоги на пульт охорони 
Арк. 
ЗП63.022.421.001 ПЗ 
73 
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата  
 
Пожежна сигналізація - це складний комплекс технічних засобів, які 
служать для своєчасного виявлення спалаху в зоні, що охороняється. Як 
правило, робота охоронної сигналізації ефективніша, якщо використовувати 
її в комплексі з останніми системами безпеки приміщення (охоронна 
сигналізація, відеоспостереження, система контролю і управління доступом 
(СКУД), установка пожежогасінні і т. ін.). Більш того, фахівці радять 
інтегрувати охоронну сигналізацію і систему пожежної сигналізації, в одній 
контрольній панелі. Ця інтеграція називається охоронно-пожежна 
сигналізація. 
Наступним кроком в розвитку системи пожежної сигналізації є 
автоматична пожежна сигналізація. Це система швидкої і автоматизованої 
реакції на виникнення вогнища пожежі або задимлення. При виявленні цих 
чинників автоматично спрацьовує система сповіщення про пожежу, 
установка пожежогасіння, система димовидалення, також ліфтове 
господарство і СКУД. 
Пожежна сигналізація складається з таких елементів: контрольна 
панель, блок індикації або автоматизоване робоче місце (АРМ) на базі 
комп'ютера, а також різних типів датчиків (сповіщувачів) і джерела 
безперебійного живлення (ДБЖ). 
Останній винахід в області пожежної сигналізації - це мультисенсорний 
сповіщувач. Стандартний сповіщувач - це датчик, який реагує на появу яких-
небудь ознак пожежі: дим, температура і так далі Розробники вже давно були 
спантеличені проблемою створення датчика, який би розглядав всі ознаки в 
сукупності, а, отже, точніше визначав би наявність пожежі, на порядок, 
зменшуючи помилкові тривоги пожежної сигналізації. Основні чинники, на 
які реагує пожежна сигналізація, - це концентрація диму в повітрі, 
підвищення температури, наявність чадного газу і відкритий вогонь. 
Першими були винайдені мультисенсорні датчики, що реагують на 
сукупність двох ознак: дим і підвищення температури. Але розвиток 
Арк. 
ЗП63.022.421.001 ПЗ 
74 
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата  
 
технологій пожежної сигналізації не зупинився на цьому і тепер уже 
використовуються датчики нового покоління, якою враховують сукупність 
три і навіть всіх чотирьох чинників. На сьогоднішній день, багато фірм вже 
випускають системи пожежної сигналізації з мультисенсорними датчиками. 
Найбільш відомі з них System Sensor, Esser, Bosch Security Systems, 
мультисенсорний димовий детектор Siemens і ін. 
 
Рисунок 9.1 - Структурна схема системи пожежної сигналізації відділу 
 
Для підвищення ефективності роботи пожежна сигналізація як правило 
оснащена також і ручними сповіщувачами. Вони зазвичай мають вигляд 
закритої прозорої коробки з червоною кнопкою і розміщуються на стінах в 
місцях, легко доступних, аби в разі виявлення пожежі працівник без зусиль 
міг оповістити все підприємство про небезпеку. Ручні оповіщувачі 
відносяться до загальних вимог установки пожежної сигналізації на 
підприємствах. 
Серед багатого різноманіття сучасних сповіщувачів пропонується 
використати сучасний бездротовий датчик диму Ajax WS-501.  
Арк. 
ЗП63.022.421.001 ПЗ 
75 
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата  
 
Бездротовий пожежний датчик Ajax WS-501 призначений для 
визначення пожежі в приміщенні, що охороняється. Датчик виявляє дим з 
допомогою інфрачервоного випромінювача і фотоприймача. Елементи 
змонтовані в спеціальній димовій камері. При попаданні частинок диму в 
камеру, фотоприймач виявляє спотворення інфрачервоного світла. Якщо 
диму стає багато, спотворення променю стає сильним, датчик посилає 
повідомлення по радіоканалу (без проводів) про пожежну тривогу на 
центральний блок і включається вбудована в датчик звукова сирена. Датчик 
використовується для виявлення диму в будинку, магазині, готелі, ресторані, 
офісній будівлі, школі, банку, бібліотеці, складі і т.ін. 
 
Рисунок 9.2 - Бездротовий датчик диму Ajax WS-501 
 
• Датчик повністю бездротовий: легко встановлюється і настроюється 
без спеціальних знань; 
• Монтаж датчика не зашкодить ремонту приміщення; 
• Регулярно передає сигнали тестування на центральний блок. У разі 
якщо датчик спробують вкрасти або зламати, інформація про це негайно 
передається на пульт; 
• Передає сигнал про розряд батареї на центральний блок; 
• Передає сигнал по бездротовому протоколу CONQUISTADOR; 
• Передана інформація захищена від перехоплення за допомогою 
плаваючого коду; 
Арк. 
ЗП63.022.421.001 ПЗ 
76 
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата  
 
• Максимальна відстань між брелоком і центральним блоком становить 
550 м (за умови прямої видимості); 
• При передачі використовується авторський алгоритм захисту від 
накладення сигналів, що дозволяє уникнути втрати інформації при 
одночасному спрацюванні декількох датчиків; 
• Передана інформація захищається за допомогою спеціального 
завадостійкого кодування. Це дозволяє передавати сигнал на великі відстані 
навіть при наявності великої кількості радіочастотних перешкод; 
• Працює з приймачем бездротових датчиків Ajax RR-104; 
• Датчик використовує частоту загального призначення 868 МГц для 
передачі сигналу. Вона не потребує ліцензії на використання. 
Технічні характеристики датчика: 
 Тип датчика: бездротовий; 
 Тип сенсора: фотоелектричний; 
 Площа, що покривається: 20м2; 
 Гучність вбудованої сирени: 85 дБ; 
 Максимальна відстань між датчиками і централлю: 400 м; 
 Частота передачі: 868 МГц; 
 Потужність радіопередавача датчиків: 10 мВт; 
 Тип елемента живлення: батарея PP3 (Крона); 
 Термін роботи датчика від одного елемента живлення: до 2 років; 
 Робоча напруга: 9 В; 
 Споживаний струм в режимі бездіяльності/тривоги: 10 мкА/30 мА; 
 Діапазон робочих температур: -10 - +50 С; 
 Гарантія: 12 міс. 
Максимальна відстань між димовими пожежними сповіщувачами, 
сповіщувачем і стіною визначаються за таблицею 9.1, але не повинні 
перевищувати значень, вказаних у технічній документації на сповіщувач. 
Арк. 
ЗП63.022.421.001 ПЗ 
77 
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата  
 
Вибір пожежних сповіщувачів здійснюється в залежності від 
характерних приміщень, виробництв, технологічних процесів відповідно  
ДБН В.2.5-56-2014 «Системи протипожежного захисту». 
 
Таблица 9.1 
Схема квадратного розміщення Схема трикутного розміщення 
Висота сповіщувачів сповіщувачів 
приміщення 
Максимальна відстань, м Максимальна відстань, м 
що 
захищається, між від між від 
м сповіщувачами, сповіщувача сповіщувачами, сповіщувача 
м до стіни, м м до стіни, м 
До 11,0 10,5 5,3 13 3,75 
Понад 11,0 зазвичай за цих висот не застосовують, проте в окремих випадках 
до 25,0 використання  допускають. 
     
Приймач бездротових датчиків Ajax RR-104 призначений для того, щоб 
приєднати бездротові датчики Ajax серії CONQUISTADOR до будь-якої 
провідної охоронної централі. Принцип роботи дуже простий: Ajax RR-104 
оснащений радіоканальним приймачем і НЗ транзисторними виходами. За 
допомогою звичайних проводів виходи приймача з'єднуються з входами 
централі. Таким чином НЗ виходи приймача стають аналогом звичайних 
дротових датчиків для входів централі. При спрацьовуванні бездротового 
датчика, він посилає сигнал на приймач. Приймач приймає його, обробляє і 
розмикає відповідний датчику вихід. Централь у свою чергу сприймає 
розмикання виходу приймача, як розмикання шлейфу датчика і видає 
тривогу. 
Дозволяє зробити будь-яку дротову централь бездротовою. Приймач 
приймає сигнал від радіоканальних датчиків, і за допомогою розмикання 
виходів дає сигнали провідний централі, що підключається. Приймач 
Арк. 
ЗП63.022.421.001 ПЗ 
78 
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата  
 
оснащений 12-ма транзисторними НЗ виходами (підтяжка до землі). 
Максимальний комутований напруга/струм 20В/0,5 A. 8 виходів 
відповідають 8-ми охоронним зонам. До кожної зони можливо приєднати 5 
бездротових пристроїв - датчиків, кнопок брелоків, кнопок клавіатур. У разі, 
якщо приєднаний датчик, що працює в імпульсному режимі - вихід при 
тривозі розмикається на 1 сек, якщо приєднаний датчик, що працює в 
бістабільному режимі - вихід змінює свій стан залежно від стану датчика. У 
разі, якщо приєднані кнопки брелоків і/або клавіатур, які відповідають за 
поставлення/зняття системи з охорони, вихід буде змінювати свій стан 
залежно від натискань. 4 виходи використовуються для передачі сервісних 
сигналів: спрацювання тампера датчика, відсутність сигналу тестування, 
розряд батареї, глушіння радіоканалу. У випадку, якщо відбувається одне з 
сервісних подій - сервісний вихід розмикається.  
Приймач відстежує коректну роботу датчиків в мережі. У разі якщо в 
контрольний проміжок часу сигнал тестування від датчика не отримано, 
видається тривога. Приймач відстежує розряд батареї датчиків. У випадку, 
якщо батарея одного з датчиків розряджається - негайно видається тривога. 
Приймач виявляє глушіння радіоканалу зловмисниками. У разі включення 
глушилки негайно видається сигнал тривоги. Для детектування глушіння 
використовується адаптивний алгоритм, що дозволяє уникнути помилкових 
спрацьовувань із-за природних перешкод у радіоканалі. В приймачі ведуться 
протоколи сервісних і тривожних подій - завжди можна подивитися, в якому 
конкретно датчику спрацював тампер, або сіла батарея, який саме датчик 
відправляв сигнал тривоги. 
Приймач оснащений спеціальним режимом тестування, який дозволяє 
визначити співвідношення сигнал/шум для кожного датчика. Цей режим 
дозволяє вибрати оптимальне місце установки для датчика. 
Підтримує SMA антени для збільшення дальності роботи. 
Арк. 
ЗП63.022.421.001 ПЗ 
79 
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата  
 
Основні технічні характеристики: 
 Дозволяє зробити дротову охоронну централь бездротовою; 
 Приймає сигнал від бездротових датчиків Ajax серії 
CONQUISTADOR; 
 Підключається до провідної централі; 
 12 транзисторних виходів: 8 охоронних зон, 4 сервісних виходи; 
 Підтримує до 40 бездротових пристроїв, до 5-ти в кожній зоні; 
 Контроль бездротових датчиків, детектування глушіння, журнал 
подій; 
 Приймач з цифровим синтезатором частот і кварцовою стабілізацією, 
максимальна відстань між приймачем та передавачем 550 м. 
 
Арк. 
ЗП63.022.421.001 ПЗ 
80 
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата  
 
Висновок 
 
В кваліфікаційній роботі бакалавра було розроблено пристрій для 
проведення ефективного процесу змішування рідин, чим відзначена 
актуальність розробки автоматичного пристрою дозованого змішування 
рідин, що забезпечує високу оперативність та продуктивність такого 
пристрою.  
Проведений аналіз існуючих аналогів, який дав змогу знайти слабкі 
сторони пристроїв дозованого змішування рідин. На основі цього аналізу 
було прийнято рішення побудови автоматичного пристрою дозованого 
змішування рідин на мікроконтролері, оскільки мікроконтролер підвищує 
надійність процесу змішування, та дає змогу вчасно виявити несправності і 
запобігає поломці пристрою. Мікроконтроллер також підвищить швидкодію 
пристрою та надасть йому гнучкості. 
В кваліфікаційній роботі бакалавра була розроблена структурна 
схема, яка включає в себе всі необхідні блоки для нормальної та стабільної 
роботи автоматичного пристрою дозованого змішування рідин. 
Проведений вибір та розрахунок елементної бази пристрою. 
Розроблена та побудована принципова схема на цих елементах. Проведено 
розрахунок основних елементів розробленої схеми, а саме: випрямного 
діодного моста джерела живлення розроблюванного пристрою та резонансної 
схеми індуктора. Спроектована друкована плата, на якій були розташовані 
елементи системи керування. Проведений розрахунок точності та надійності 
та розрахунок споживання енергії.  
Визначено вартість розробленого автоматичного пристрою 
дозованого змішування рідин, що становить 16646,19 грн. Проналізовано 
небезпеки та шкідливі фактори, які виникають на робочому місці оператора 
системи та розглянутий комплекс дій у надзвичайних ситуаціях.  
Арк. 
ЗП63.022.421.001 ПЗ 
81 
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата  
 
Розроблений в кваліфікаційній роботі бакалавра автоматичний 
пристрій дозованого змішування рідин повністю відповідає усім умовам 
технічного завдання.  
Арк. 
ЗП63.022.421.001 ПЗ 
82 
Зм. Арк. № докум. Підп. Дата