ChSTU repository

Зміст 
 
Стор. 
Вступ ……………………………………………………………….….....….4 
1 Обґрунтування необхідності проектування на основі критичного аналізу 
Інтернет пошуку ………………...…...………………………………………..……5 
2 Обґрунтування технічного завдання…………………………………..13 
3 Розробка структурної схеми………………...………….…….…….…..15 
4 Розрахунок основних елементів пристрою…………………………….17 
5 Спеціальний розділ………………………………………………………28 
5.1 Вибір варіанта технологічного процесу виготовлення фотошаблону 
друкованої плати …………………………………………………………………..28 
5.2 Техніко-економічне обґрунтування дослідження……………………38 
5.3 Аналіз небезпек та шкідливостей, що виникають в приміщенні 
електротехнічного відділу ……………………………………………………..…39 
Висновки……………………………………………………………………50 
Список використаної літератури……………………………………….…51 
Додаток А Відомість технічного проєкту....................................................52 
Додаток Б Перелік нормативної документації............................................53 
Додаток В Документація на технологічний процес монтажу друкованої 
плати ………………………………………………………….…………………….56 
Додаток Г Результати розрахунку друкованої плати................................61 
  
СКМ207.022.414.001ПЗ 
Зм. Лист № докум. Підпис Дата 
 Розроб. Тітаренко О.С. Атомно-абсорбційний Літ. Лист Листів 
 Переов. Тичков В.В. спектрофотометр 3 67 
  
 Н. Контр. Тичков В.В.  Пояснювальна записка ЧДТУ 
 Затв.  
Вступ 
 
Атомно-абсорбційні спектрофотометри використовуються для 
визначення концентрації елементів, в основному, металів, у різних середовищах 
- у водах, у питних, природних та стічних, у харчових продуктах та продовольчій 
сировині, у біологічних об'єктах, повітрі, ґрунтах, у рудах та сплавах, продукції 
різних галузей промисловості. 
Спектрофотометри працюють у лабораторних умовах. 
Управління роботою спектрофотометра, вибір та встановлення 
оптимальних умов вимірювання, обробка та зберігання отриманих результатів, 
як правило, здійснюються за допомогою персонального комп'ютера та 
спеціалізованого програмного забезпечення. 
Атомно-абсорбційний метод аналізу широко поширений, є одним із 
референтних методів аналізу. Кількість нормативних документів для 
застосування методу досить велика. 
Велике поширення набув контролю безпеки, вмісту токсичних металів, 
зокрема ртуті і миш'яку, у питній воді, повітрі, харчових продуктах. 
  
Лист 
СКМ207.022.414.001ПЗ 
4  
Изм . Лист № докум. Подп. Дата 
1 Обґрунтування необхідності проектування на основі критичного 
аналізу Інтернет пошуку 
 
Лінійка атомно-абсорбційних спектрофотометрів компанії Agilent 
відрізняється продуктивністю, зручністю в експлуатації та найвищою 
надійністю. Ці прилади забезпечують чудові аналітичні характеристики, такі 
необхідні дослідникам-аналітикам, але при цьому чудово підходять і для 
лабораторій потокового аналізу, де важливіше надійність і простота 
експлуатації. 
 
 
Атомно-абсорбційний спектрофотометр AA240/280FS 
 
Сімейство рішень у галузі атомно-абсорбційної спектрофотоскопії 
1. Атомно-абсорбційний спектрофотометр Agilent 240 поєднує 
універсальність та надійність обладнання. Це атомно-абсорбційний 
спектрофотометр з високими робочими характеристиками для чутливих до 
витрат користувачів, призначений для повсякденних аналізів у режимі 
5 
 
полум'яної та електротермічної атомізації, а також генерації холодної пари ртуті 
та пари гідридів. 
2. Атомно-абсорбційні спектрофотометри Agilent 240FS/280FS - це 
швидкодіючі та високопродуктивні системи полум'яної атомно-абсорбційної 
спектроскопії. Режим швидкого послідовного аналізу кількох елементів (Fast 
Sequential) дозволяє вдвічі збільшити пробопотік та різко знизити експлуатаційні 
витрати. Ці спектрофотометри дозволяють легко здійснювати багатоелементний 
аналіз і ідеально підходять для лабораторій у харчовій промисловості, 
сільському господарстві та будь-яких інших галузях, що вимагають високого 
пробопотоку. 
3. Атомно-абсорбційні спектрофотометри Agilent 240Z/280Z з графітовим 
електротермічним атомізатором з додатком магнітного поля для корекції 
фонового сигналу на основі ефекту Зеемана відрізняються продуктивністю та 
відтворюваністю результатів, високими характеристиками електротермічного 
атомизатора та точністю корекції фонового сигналу. 
4. Система Agilent Duo дозволяє подвоїти продуктивність, забезпечуючи 
повністю одночасний аналіз з використанням полум'яної та електротермічної 
атомізації без втрат часу, пов'язаних із перемиканням між різними режимами 
роботи спектрофотометра. 
Полум'яна атомно-абсорбційна спектроскопія з режимом швидкого 
послідовного аналізу кількох елементів Атомно-абсорбційні спектрофотометри 
Agilent з режимом швидкого послідовного аналізу кількох елементів (Fast 
Sequential, FS) досягають продуктивності та швидкості аналізу, властивих 
послідовному аналізу в системах з індуктивно зв'язаною плазмою. 
Режим швидкого послідовного аналізу кількох елементів забезпечує 
наступне: 
Підвищення продуктивності та скорочення експлуатаційних витрат. 
• Визначення концентрації всіх елементів за одне введення кожної проби. 
6 
 
 • Зменшення тривалості аналізу вдвічі завдяки скорочення проміжків 
часу між циклами аналізу. 
Зменшення витрати проби за рахунок скорочення проміжків часу між 
циклами аналізу та зниження марних витрат проби. 
• Зменшення трудовитрат та експлуатаційних витрат: чим більше 
елементів визначається за одне введення проби, тим більша економія на газах, 
реагентах та ресурсі ламп. 
 
 
 
Атомно-абсорбційний спектрофотометр Agilent 240 AA 
 
Точні результати: 
• Визначення вмісту 10 елементів у пробі менш ніж за 2 хвилини без 
зниження якості даних. 
• Аналіз повного набору елементів, незалежно від кількості. 
• Підвищення точності та відтворюваності за рахунок використання 
внутрішнього стандарту в онлайн-режимі для поправок на розкид фізичних 
параметрів, похибки під час пробопідготовки або дрейф сигналів. 
7 
 
Спрощення аналізу: 
• Інтуїтивно зрозуміле програмне забезпечення SpectrAA з вичерпним 
асортиментом готових методик дозволяє розробляти методики без зайвих 
емпіричних пошуків. 
• Просте створення методик швидкого послідовного аналізу кількох 
елементів за допомогою засобу налаштування методик із послідовним аналізом. 
• Прискорення розробки методик із підвищеним пробопотоком. 
Оптимізація робочих характеристик полум'яного атомно-абсорбційного 
спектрофотометра 
 
 
Атомізатор Mark 7 від Agilent 
 
Швидке отримання точних результатів та можливість роботи зі 
складними матрицями за допомогою універсального та зручного атомізатора 
Mark 7 від Agilent. 
Можливості системи атомізації Mark 7 компанії Agilent: 
• Висока чутливість – як правило, понад 0,9 од. оптичної щільності при 
аналізі Cu концентрації 5 мг/л. 
• Покращена відтворюваність – відносне стандартне відхилення по десяти 
п'ятисекундних циклах накопичення сигналу становить, як правило, менше 0,5%. 
8 
 
• Зниження інтерференцій при аналізі проб складного складу завдяки 
використанню знімної лопатевої мішалки з двома крильчатками. 
• Зведення до мінімуму ймовірності засмічення пальника завдяки 
оригінальній формі. 
• Корозійностійкі компоненти забезпечують покращену витривалість 
системи, що чудово підходить для роботи з матрицями з високою кислотністю. 
Як працює атомно-абсорбційна спектроскопія із режимом швидкого 
послідовного аналізу кількох елементів? 
• Програмне забезпечення сортує елементи по довжині хвилі та типу 
полум'я. 
• Усі лампи працюють одночасно, щоб усунути втрати часу на 
прогрівання. 
• Дзеркало з електроприводом забезпечує швидкий вибір лампи. 
• Вибір довжини хвилі, що відтворюється, досягається з мінімальними 
затримками за допомогою високошвидкісного приводу монохроматора (до 2000 
нм/хв), що працює під керуванням інтелектуального програмного забезпечення. 
• Автоматичний контроль подачі газів починає миттєво підлаштовуватися 
під запрограмовані величини потоків, забезпечуючи відмінну відтворюваність за 
оптимальних для кожного з елементів характеристик полум'я. 
Точна та чутлива атомно-абсорбційна спектроскопія з 
електротермічною атомізацією. 
Атомно-абсорбційні спектрофотометри Agilent 240Z та 280Z з корекцією 
фонового сигналу на основі ефекту Зеемана відрізняються чудовими робочими 
характеристиками електротермічного атомізатора та забезпечують точність 
корекції фонового сигналу, що дозволяє здійснювати визначення токсичних 
важких металів (наприклад, Pb або C). 
Атомно-абсорбційні спектрофотометри Agilent 240Z/280Z із графітовим 
електротермічним атомізатором із додатком магнітного поля для корекції 
фонового сигналу на основі ефекту Зеемана. 
9 
 
В атомно-абсорбційних спектрофотометрах Agilent 240Z та 280Z 
реалізовано корекцію фонового сигналу з використанням ефекту Зеемана. 
Корекція здійснюється у всьому діапазоні довжин хвиль, дозволяючи усувати 
ефекти структурованого фонового сигналу, спектральних інтерференцій та 
фонового поглинання з високою оптичною щільністю. 
 
Атомно-абсорбційний спектрофотометр Agilent 240Z AA/280Z AA 
Високі робочі характеристики навіть під час аналізу складних проб: 
• Чудові аналітичні характеристики на рівні мільярдних часток завдяки 
конструкції печі з рівномірним розподілом температури (Constant Temperature 
Zone, CTZ). 
• Висока чутливість та повне усунення інтерференцій. Системи інших 
виробників можуть відрізнятися обмеженими аналітичними можливостями 
внаслідок обмежень на набір елементів або діапазон доступних для аналізу 
довжин хвиль, а також в результаті неоптимальних режимів роботи 
електротермічного атомізатора. 
• У приладах компанії Agilent за рахунок оригінальної форми коливань 
магнітного поля досягається вдвічі більша швидкість корекції фонового сигналу, 
ніж у традиційних приладах, що використовують ефект Зеемана з поздовжньою 
орієнтацією магнітного поля; крім того, використовується поліноміальна 
інтерполяція за трьома точками. 
Простота налаштування та експлуатації: 
• Для точного встановлення висоти внесення проби та перевірки 
оптимальності температури висушування використовується вбудована камера 
Tube-CAM. 
• Програмний помічник оптимізації параметрів роботи електротермічного 
атомізатора, що базується на вивченні поверхні відгуку, дозволяє спростити 
розробку методик та вибрати оптимальні умови аналізу. 
• Простота юстування: потрібне лише одне джерело випромінювання. 
10 
 
Висока чутливість та точна корекція фонового сигналу для 
найскладніших проб 
Ряд органів стандартизації, у тому числі Агентство з охорони 
навколишнього середовища США (US EPA), приймають корекцію фонового 
сигналу на основі ефекту Зеемана як найбільш ефективний спосіб корекції 
фонового сигналу в нормативних аналітичних методиках для екологічного 
контролю. 
Системи компанії Agilent з використанням ефекту Зеемана засновані на 
конфігурації із додатком до атомізатора поперечно орієнтованого модульованого 
змінного магнітного поля, що забезпечує найефективнішу корекцію фонового 
сигналу. 
Такий пристрій дозволяє уникнути втрат у чутливості, характерних для 
систем із постійними магнітами. Поперечна конфігурація підвищує кількість 
випромінювання, що проходить через систему, в порівнянні з поздовжньою, в 
якій торцеві елементи обмежують кількість світла, що проходить через полюсні 
наконечники магніту. В результаті навіть при роботі з пробами зі складною 
матрицею досягаються чудова чутливість і високі робочі показники. 
У приладах компанії Agilent з використанням для автоматичного 
коригування фонового сигналу ефекту Зеемана застосовуються конфігурація з 
поперечно спрямованим магнітним полем та конструкція печі з рівномірним 
розподілом температури (Constant Temperature Zone, CTZ). 
Система Agilent Duo: паралельна робота з полум'яним та 
електротермічним атомізаторами. 
 Лінійка здвоєних систем Duo компанії Agilent пропонує паралельну 
роботу з полум'яним та електротермічним атомізаторами, завдяки чому гранично 
знижується собівартість аналізу. Це ідеальний варіант для лабораторій із 
високим завантаженням. 
Подвоєння продуктивності лабораторії. Системи атомно-абсорбційної 
спектроскопії Agilent Duo пропонують одночасне управління приладами з 
11 
 
полум'яним та графітовим електротермічним атомізаторами з централізованим 
управлінням від одного комп'ютера. 
 
 
Атомно-абсорбційний спектрофотометр AA Duo 
 
Економія часу за рахунок одночасної роботи атомізаторів, кожен з яких 
використовується для своїх типів завдань, що робить непотрібним складне 
настроювання та тривалий перехід між режимами атомізації. Обидва атомізатори 
перебувають у постійно від'юстованому стані та в будь-який момент готові до 
роботи без потреби у повторному юстируванні. 
Аналіз будь-яких проб з найширшим лінійним динамічним діапазоном, 
від вмісту нижче мільярдних часток (з використанням електротермічного 
атомізатора та режиму генерації гідридів) до відсотків (з полум'яним 
атомізатором). 
Зручний програмний інтерфейс забезпечує прискорення налаштування 
приладу, простоту експлуатації та спрощення розробки методик. 
  
12 
 
2 Обґрунтування технічного завдання 
 
Атомно-абсорбційний спектрофотометр поєднує 2 системи корекції 
фону: D2 метод (метод корекції за допомогою дейтерієвої лампи) та SR метод 
(високошвидкісний метод корекції по самонаверненій лінії), даючи можливість 
вибрати відповідний метод для вимірювання зразка.  
Прилад серії АА-7000 підтримує наступні три режими: 
Безперервний полум'яний метод 
Метод мікродозування в полум'я 
Метод із використанням графітової печі  
Конфігурація приладу: 
Полум'яний варіант (можна доповнити електротермічним варіантом) 
Електротермічний варіант, 
Оснащений системою автоматичної зміни атомізатора (опція), дозволяє 
змінювати режим вимірювання шляхом автоматичної установки відповідного 
режиму атомізатора, що змінюється, на оптичний шлях. А також робить 
можливим швидко і легко перемикатися між вимірами в полум'ї та печі. Крім 
того, доступний широкий вибір вимірювальних операцій від ручного дозування 
зразків до автоматичного послідовного вимірювання кількох елементів із 
використанням автодозатора. Це, а також кваліфікація оператора, дають 
можливість скласти відповідну комбінацію з низки елементів та аналізованих 
зразків. 
Програмне забезпечення, що контролює працює з Vista Business / XP 
Professional з використанням Wizard для завдання параметрів, надаючи 
можливість навіть оператору-початківцю легко встановлювати умови 
вимірювань. Крім того, стандартна функція валідації дозволяє контролювати 
якість виконання аналітичної процедури за допомогою атомно-абсорбційного 
спектрофотометра. Ця функція застосовується до відповідних систем 
управління, таких як IQ/OQ або подібних. 
13 
 
Основні технічні характеристики 
Система вимірів  Діапазон довжин 185 – 900 нм.  
хвиль 
Монохроматор  Монохроматор Черні-Тернера з корекцією 
аберації  
Ширина щілини 0.2, 0.7, 1.3, 2.0L нм (4-ступінчасте автоматичне 
перемикання)  
Детектор  Фотоелектропомножувач (185-900 нм)  
Метод Полум'я: Оптичний подвійний промінь 
фотометрування Піч: Електричний подвійний промінь 
Способи корекції Високошвидкісний метод самооберненої лінії 
фону (BGC-SR) (185-900 нм) 
Метод дейтерієвої корекції (BGC - D2) (185-430 
нм) 
Кількість тримачів 6 тримачів ламп, 2 лампи горять одночасно (1 
ламп прогрівається) 
Режими роботи EMISSION (емісія), NON-BGC (без корекції 
фону), BGC-SR (корекція фону за самонаверненою 
лінією), BGC-D2 (корекція фону з дейтерієвим 
коректором).  
 
  
14 
 
3 Розробка структурної схеми 
 
Двопроменевий атомно-абсорбційний спектрофотометр для полум'яного 
та електротермічного атомно-абсорбційного аналізу (ААС), що дозволяє 
проводити високочутливі аналізи та відрізняється компактністю, гнучкою 
конфігурацією, повною безпекою в роботі та зручним керуванням. 
Нова тривимірна, двопроменева оптична схема АА-спектрофотометра з 
використанням цифрових оптичних елементів, що скорочують втрати 
випромінювання, дозволяє досягти максимальної ефективності визначення 
елементів як в полум'ї, так і в печі. Прилад має автоматичну турель на 6 ламп з 
порожнім катодом, юстирування ламп не потрібне. Функція автоматичної 
оптимізації умов визначення будь-якого елемента у специфічних матрицях для 
полум'я та печі забезпечує чудову чутливість та надійність результатів у галузі 
наднизьких концентрацій. 
Електротермічний атомізатор є одним із найчутливіших у світі. 
Конструкція печі, а також цифровий контроль температури та газового 
середовища гарантують довготривалу стабільність графітових кювет. Графітові 
кювети виготовляються із спеціального сорту графіту і відрізняються рекордним 
часом життя: витримують понад 2000 циклів атомізації щодо такого 
високотемпературного елемента, як хром, тобто. за 2700 °С. Межі виявлення при 
визначеннях Pb та Mn становлять величини менше 0,05 мкг/л та 0,01 мкг/л, 
відповідно. 
Полум'яний атомізатор складається з титанового пальника, 
розпилювальної камери з термостійкого та ударостійкого пластику, платино-
іридієвого розпилювача та керамічного імпактора. Завдяки унікальній 
конструкції та матеріалам він практично не схильний до корозії. Оптимальна 
висота пальника може автоматично встановлюватись з кроком 0,5 мм. 
Автодозатор забезпечує можливість роботи як з полум'яним, так і 
електротермічним атомизаторами, а також можливість автоматичного дозування 
15 
 
проби при роботі з ртутно-гідридною приставкою. Він дозволяє виконувати всю 
послідовність вимірювань без участі оператора, включаючи автоматичну 
побудову градуювального графіка та його рекалібрування при виконанні 
вимірювань у полум'ї, у графітовій печі та при використанні генератора гідридів. 
Додаткова функція автоматичного мікродозування в полум'я дозволяє 
аналізувати зразки малого обсягу (від 50 мкл) та розбавляти проби для 
полум'яного аналізу в автоматичному режимі. При вимірюваннях у графітовій 
печі або мікродозуванні в полум'я автодозатор готує набір градуювальних 
розчинів з вихідного і проводить автоматичне розведення проб при виході 
сигналів за межі лінійності калібрувальних графіків. Автодозатор забезпечує 
можливість автоматизованого аналізу до 60 проб. 
Модель має потужну подвійну систему корекції фону: дейтерієвий 
коректор та коректор по самонаверненій спектральній лінії, що дозволяє з 
легкістю компенсувати будь-які перешкоди та спектральні впливи. 
  
16 
 
4 Розрахунок основних елементів пристрою 
 
4.1 Розрахунок перетворювача напруга – частота AD652 
Важливим елементом вимірювального тракту спектрофотометра є 
перетворювач напруги частоту (ПНЧ) з врівноваженням зарядів - мікросхема 
AD652. Така увага до цієї мікросхеми в даній роботі обумовлена тим, що саме 
метричні властивості ПНЧ визначають всі метричні властивості установки, 
оскільки після ПНЧ вся подальша обробка ведеться в цифровому поданні, без 
накопичення похибки. У цій мікросхемі вхідна аналогова напруга 
перетворюється на вихідну імпульсну послідовність, частота якої пропорційна 
вхідної напруги. Це здійснюється електричною схемою, що наведена на рисунку 
1. 
 
 
 
Рисунок 4.1 - Електрична схема ПНЧ AD652 
17 
 
 
Рисунок 4.2 - Діаграма роботи інтегратора 
 
Залежно від вихідного сигналу компаратора імпульси струму фіксованої 
тривалості (тобто з фіксованим приростом заряду) підключаються при кожній 
зміні тактових імпульсів або до підсумовуючого входу, або до землі, що дозволяє 
підтримувати нульовий середній струм на підсумовуванні. Це принцип 
врівноваження (його особливість полягає у застосуванні конденсатора для 
відстеження відношення рівня вхідного сигналу до еталонного: рисунок 4.2). 
Лічильник відстежує кількість імпульсів підключення до підсумовуючого входу 
(не більше 2 млн). Отримане число буде пропорційно до середнього вхідного 
рівня за це число тактових імпульсів. Після того, як сигнал виходу інтегратора 
досягає порога компаратора, вентиль вихід AND переходить у верхній стан. 
Нічого не відбувається, доки нульовий рівень тактового генератора не потрапляє 
на вхід тригера. У цей момент тактовий генератор знаходиться в стані нижнього 
рівня, тому тригер не змінює стан. Коли генератор повертається в одиничний 
стан, тригер також перетворюється на одиничний стан і дає команду перемикачу 
відняти з інтегратора певне наперед задане значення; У цей момент, тригер дає 
команду вентилю AND стати в нижній стан виходу. На наступному негативному 
такті генератора нижній вихідний стан вентиля AND передається на вхід D 
тригера. Коли генератор повертається у верхній стан, вихід тригера 
18 
 
перетворюється на нижній стан і дає команду перемикачу повернутися в режим 
інтегрування. У той же час тригер дає команду на вхід вентилю AND стати в 
режим високого рівня. 
Імпульси скидання, прикладені до інтегратора, мають довжину рівно 
одного періоду генератора, єдиний випадок, коли можуть виникнути відхилення, 
це при нагріванні, тому необхідно якісно підбирати харчування мікросхеми, щоб 
уникнути перегріву. 
Основні характеристики мікросхеми AD652: 
• Крутизна перетворення 200 кГц/В 
• Помилка крутості перетворення 0,25% 
• Максимальна вихідна частота 2 МГц 
• Помилка лінійності 0,01% 
• Вхідний струм 5∙10-9 А 
Розрахунок перетворювача частоти основним принципом дії змішувача 
на польовому транзисторі є нелінійність його стоко-затворної характеристики, 
причому квадратичний характер цієї нелінійності обумовлює найбільш чистий 
процес перетворення. Вибираємо транзистор 2N3332. Вхідні характеристики 
транзистора 2N3332 наведені в таблиці 4.1. 
 
Таблиця 4.1 - Вхідні характеристики транзистора 2N3332 
Найменування Значення 
Максимальна напруга «стік-витік», ��СИмакс -20В 
Порогова напруга, ��3Ипор -4,2В 
Вхідна/вихідна ємність, ��вх ≈ ��вых 3,5 пФ 
Струм затвора, ��ЗИут 3∙ 10−10А 
 
Виконаємо вибір режиму роботи транзистора по постійному струму. 
Вибираємо точку спокою. Приймаємо Eі = 16В, Uсип = 14В, Iсп = 2мА, при 
19 
 
цьому Uзіп = -7,5В. Визначаємо за характеристиками на околиці точки спокою 
П: 
 
∆��
S = ��  = 0,9мА/В 
∆��ЗИ
 
∆��
���� =  ��И   = 40кОм 
∆����
 
Задаємося струмом дільника ��дел = 0,1∆��СП = 0,2мА. У цьому випадку 
струмом затвора можна знехтувати. Проводимо розрахунок елементів 
змішувача, що визначають обраний режим постійного струму. Опір резисторів: 
 
��
��  = ��1 �� −|��
   =  И  СИП| 16−14
1    =    = 1 кОм 
�� −3
СП ��СП 2∙10
 
��
��  = ��3 |�� |+�� 7,5+2
3  =   ЗИП ��1   =  = 47,5 кОм (47кОм) 
�� �� −3
дел дел 0,2∙10
 
�� �� −�� 16−9,5
��2 = ��2 =  И ��3   =  = 32,5 кОм (33кОм) 
�� −3
дел ��дел 0,2∙10
 
Проводимо розрахунок елементів змішувача, що визначають обраний 
режим постійного струму. Опір резисторів:  
�� �� −|�� | 16−14
��1 = ��1   =  И  СИП    =    = 1 кОм 
�� −3
СП ��СП 2∙10
 
��
��  = ��3 |��
 =   ЗИП|+����1 7,5+2
3    =  = 47,5 кОм (47кОм) 
�� �� −3
дел дел 0,2∙10
 
�� �� −�� 16−9,5
��2 = ��2 =  И ��3   =  = 32,5 кОм (33кОм) 
�� −3
дел ��дел 0,2∙10
 
Вхідний опір змішувача: 
20 
 
 
��2�� 47∙33
    ��вхСм = 3    =  = 19,5 кОм 
��2+��3 47+33
 
Визначаємо параметри перетворювача. Необхідна напруга гетеродину 2 
В. Опір навантаження гетеродину: 
 
��н ≈ 1/S = 1/(0,9∙ 10−3) = 1,1 кОм 
 
Вихідний опір перетворювача приблизно 2 рази менше вихідного опору 
транзистора змішувача у точці спокою, тобто. 
 
��выхСм = ����/2 = 20 кОм 
 
Крутизна перетворення: 
 
��Пр ≈ S/2 = 0,9/2 = 0,45мА/В 
 
Відносно мале значення крутості перетворення є недоліком змішувача на 
польовому транзисторі. 
Визначаємо параметри смугового фільтра, що є навантаження 
перетворювача. Резонансний опір першого контуру смугового фільтра за його 
критичного зв'язку з другим контуром ��∙
к.э = 12 кОм. Знаходимо коефіцієнт 
включення першого контуру смугового фільтра в стокову систему змішувача, 
враховуючи, що ��∙ ∙
выхСм = 20 кОм, а необхідний еквівалентний шунтуючий опір 
��ш.э = 33,5 кОм. 
 
��1выхСм = √��выхСм  / ��ш.э   = √20/33,5 = 0,77 
 
Опір навантаження змішувача: 
21 
 
 
��∙
н = ��∙ 2
к.э��1выхСм  = 12∙ 0,772 = 8,2 кОм 
 
Коефіцієнт посилення перетворювача: 
 
�� ∙
Пр ≈ ��Пр��∙
н = 0,45∙8,2 = 3,7 
 
Дійсний коефіцієнт посилення перетворювача при повному підключенні 
другого контуру смугового фільтра до входу УПЧ: 
 
�� ∙
Пр = ��Пр/��1выхСм = 3,7/0,77 = 4,8 
 
Визначаємо параметри вхідного контуру змішувача. При ��∙ ∙
выхСм = 19,5 
кОм за формулою коефіцієнт включення вхідного контуру: 
 
19,5 120
��вх = √ ( − 1) = 0,9 
63 33
 
При чутливості приймача 180 мкВ на вхід перетворювача надходить 
сигнал ��вхСм = 180∙0,9 = 162 мкВ. 
Моделювання схеми у середовищі Multisim 13. 
На рисунку 4.3 представлена схема перетворювача частоти, зібрана на 
транзисторі 2N2608 який є аналогом 2N3332. Останній не використовувався при 
моделюванні, оскільки його не було в основі програмного пакета Multisim 13. З 
використанням частотометра було знято значення проміжної частоти, яке було 
близько до шуканому. Значення частотометра представлено на рисунку 4.4. 
22 
 
 
 
Рисунок 4.3 -  Схема, зібрана у програмі Multisim 13 
 
 
Рисунок 4.4 - Показання частотоміра 
 
Як видно, 800,444 кГц ≈ 800кГц. 
 
4.2 Оцінка точності та надійності 
Мікропроцесорні системи вимірювання лінійних розмірів ока, як і будь-
які інші вимірювальні системи чи пристрої не позбавлені такого 
розповсюдженого недоліку як похибка вимірювання. 
23 
 
Похибки присутні при будь-яких вимірюваннях і відрізняються лише 
своєю величиною. Створення ідеального вимірювального пристрою є 
неможливим оскільки неможливо врахувати всі фактори, які впливають на її 
появу. Це і недосконалість технологій виробництва, неідеальна чистота 
матеріалів з яких виготовляють ті чи інші сенсори. Існують 2 фактори, які 
знаходяться в протидії один одному. Чим вища точність вимірювання приладу, 
тим вища його ціна і навпаки, прилад який має низьку точність вимірювання буде 
дешевим. 
На даному етапі розвитку науки, техніки та технології ще неможливо 
створити дешевий і в той же час високоточний прилад, похибка вимірювання 
якого була б близька до нуля. Але наука не стоїть на місці, постійно з’являються 
нові способи та методи, які дозволяють підвищити точність вимірювань і 
зменшити витрати на проведення цих вимірювань. Добре сприяє цьому 
інтегральна технологія виконання електронних схем – інтегральні мікросхеми. 
Інтегральні мікросхеми цифрові та аналогові дозволяють створювати 
вимірювальні пристрої які дешевші і мають вищу точність обробки вимірюваної 
інформації. 
Також одним з базових понять при визначенні якості системи є її 
надійність. Під надійністю розуміють властивість пристрою виконувати задані 
функції, зберігаючи свої експлуатаційні показники в заданих межах протягом 
потрібного проміжку часу або потрібного напрацювання при дотриманні 
режимів експлуатації, правил технічного обслуговування, зберігання та 
транспортування. Надійність – це складне комплексне поняття, за допомогою 
якого оцінюють такі важливі характеристики пристроїв, як роботоздатність, 
довговічність, безвідмовність, ремонтопридатність, відновлюваність та ін. 
Надійність є однієї зі складових якості виробу. Вона характеризує 
властивість виробу виконувати задані функції, зберігаючи в часі значення 
встановлених експлуатаційних показників у необхідних межах, що відповідають 
заданим режимам і умовам використання, технічного обслуговування, ремонтів, 
24 
 
збереження і транспортування. Як комплексна властивість, надійність, у 
залежності від призначення об'єкта й умов його експлуатації може включати 
наступні складові: безвідмовність, довговічність, живучість і 
ремонтопридатність. 
Кількісною характеристикою одного чи декількох властивостей 
надійності є показники безвідмовності, довговічності, ремонтопридатності, 
живучості і комплексні показники. 
Показники безвідмовності - імовірність безвідмовної роботи P(t), 
інтенсивність відмовлень (t), середній наробіток до відмовлення,  - 
відсотковий наробіток до відмовлення, середній наробіток до відмовлення, 
параметр потоку відмовлень. 
Імовірність безвідмовної роботи P(t) - імовірність того, що в межах 
заданого наробітку t0 відмовлення не виникає чи, що параметри не будуть 
виходити за межі заданих допусків протягом необхідного інтервалу часу в 
умовах експлуатації: 
 
P(t0) = 1 - F(t0),                                             (4.1) 
 
де F(t0) - функція розподілу наробітку до відмовлення. 
Оцінка показника P(t0) характеризує частку працездатних виробів у 
момент часу t0: 
 
P(t0) = 1 – Ni / N,                                           (4.2) 
 
де t0 - час іспиту; 
m - число інтервалів часу t, через які контролювалася працездатність, m = 
t0/t; 
Nі - число виробів, що відмовили на і-ом інтервалі часу; 
N - загальне число випробуваних виробів. 
25 
 
Інтенсивність відмовлень (t) визначають як умовну щільність 
імовірності виникнення відмовлення невідновленого об'єкта для розглянутого 
моменту часу за умови, що до цього часу відмовлення не виникло: 
 
(t) = f(t) / P(t).                                                  (4.3) 
 
Приблизно (t) = N* / N ∙ t. де N* - число виробів, що відмовили при 
іспитах протягом  інтервалу часу  t; N - число виробів, працездатних до початку 
іспитів. 
Функції P(t), F(t), (t) взаємозалежні, тому для їхнього визначення досить 
знати тільки одну. На практиці перевагу віддають інтенсивності відмовлень, 
тому що її простіше визначити експериментально. 
Для більшості об'єктів (деталей, виробів) залежність P(t) можна зобразити 
кривої [8], що має три ділянки: 0 < t < t1; t1 < t < t2; t > t2. 
Перша ділянка називається періодом  чи приробляння періодом ранніх 
відмовлень. Поява відмовлень у цьому періоді звичайно викликано 
конструктивними чи виробничими дефектами. 
Друга ділянка постійної інтенсивності (t) = const характеризує 
нормальну експлуатацію, на цій ділянці: 
 
P(t) = exp(-  ∙ t).                                        (4.4) 
 
Третя ділянка t - t2 називається періодом відмовлень зносу. 
Середній наробіток до відмовлення tср визначається як математичне 
чекання наробітку до першого відмовлення. Розрахунок надійності будемо 
виробляється для другої ділянки. 
Середній час безвідмовної роботи визначається по формулі: 
 
TСР = 1 / .                                                      (4.5) 
26 
 
 
Інтенсивність відмовлень усієї системи визначається зі співвідношення: 
 
 = .                                                     (4.6) 
 
Для систем, елементи яких працюють в умовах сталості інтенсивності 
відмовлень, імовірність безвідмовної роботи може бути визначена по формулі: 
 
P = n
i=1 П Pi = exp(- t ∙ i) = exp(- ∙ t).                    (4.7) 
 
Як видно з приведених залежностей надійність визначається 
інтенсивністю відмовлень i окремих елементів системи й у період її нормальної 
експлуатації. 
Вихідні дані і результати розрахунків приведені в додатку Д. 
  
27 
 
5 Спеціальний розділ 
 
5.1 Вибір варіанта технологічного процесу виготовлення 
фотошаблону друкованої плати 
Тип виробництва визначає спосіб виготовлення фотошаблонів, побудова 
технологічного процесу і ступінь його деталізації. У залежності від розміру 
виробничої програми, технічних і економічних умов виробництво буває 
одиничне, серійне і масове. 
Одиничне виробництво фотошаблонів характеризується широкою 
номенклатурою і малим обсягом випуску, виготовлення фотошаблонів у 
серійному і масовому виробництвах - застосування устаткування, що дозволяє 
механізувати й автоматизувати виробничі процеси. 
При ухваленні рішення про методи і послідовність виготовлення 
фотошаблонів, необхідно провести оптимізацію варіантів технологічного 
процесу для визначеного типу виробництва. 
Відповідно до стандарту тип виробництва характеризується коефіцієнтом 
закріплення операції: 
 
О
К  ,                                                        (5.1) 
ЗО
 р
 
де О - сума операцій; 
р - сума робочих місць. 
Виходячи з приведеної формули необхідно установити співвідношення 
між трудомісткістю виконання операцій і продуктивністю робочих місць. На 
даному етапі проектування нормування операцій можна виконати, 
використовуючи орієнтовані норми типового технологічного процесу. 
Спираючи на вихідні дані і містячи в розпорядженні штучного чи 
штучно-калькуляційного часу, визначають кількість одиниць оснащення: 
28 
 
N T
ШТІ штк 
m 
i ,                                                   (5.2) 
60  F 
g з.н
 
де N - річна програма випуску; 
ТШТ(К) - штучне чи штучно-калькуляційний час, хв.; 
Fg - відповідної дійсності річний фонд часу, год.; 
З.Н. - нормативний коефіцієнт завантаження оснащення. Завантаження 
оснащення залежить від типу виробництва - можна прийняти середнє значення 
З.Н.=0,8. 
Після розрахунку значень m по всіх операціях установлюють кількість 
робочих місць, округляючи до найближчого більшого цілого числа значення m. 
Для операцій, що не вимагають через міру години, значення m може бути 
значно менше одиниці, Це означає, що номенклатура робіт на таких робочих 
місцях має бути розширена. Кількість операцій, що можна виконувати на кожнім 
робочому місці, визначається за формулою: 
 

з .н.
О  ,                                                         (5.3) 
 .
з .ф .
 
де З.Ф. - коефіцієнт фактичної завантаженості оснащення, 
 
m
 
з.ф. .                                                       (5.4) 
p
 
Після розрахунків кількості робочих місць і кількості операцій за 
формулою (5.1) визначають кЗ. О.. 
При масовому і крупносерійному виробництвах кЗ.О.. = 1  10, при 
середньосерійному кЗ.О. = 10  20, при малосерійному кЗ.О..= 20  40, при 
одиничному виробництві кЗ. О.. не регламентується. 
29 
 
 
Первинний фотошаблон одержують хімічною обробкою експонованих 
фотопластинок, проконтролювавши спочатку температуру робочих розчинів 
термометром. Відлік часу обробки проводять за секундоміром. 
Для виготовлення робочого фотошаблону використовують первинний 
фотошаблон. Робочий фотошаблон одержують копіюванням первинного 
фотошаблона на контактно-копіювальному верстаті і подальшій хімічній 
обробці матеріалу. Перед копіюванням первинний фотошаблон необхідно 
протерти з боку підкладки серветкою, змоченої в етиловому спирті для виділення 
пилу, бруду, жирових плям. Стекло контактно-копіювального верстата 
необхідно протерти антистатичною серветкою. Копіювання, а також висвітлення 
для копіювання й обробки пластин і фототехнічної плівки виконуються за 
допомогою фото ліхтаря з червоним світлофільтром. Діазографічні плівки 
копіюють і обробляють при звичайному висвітленні, не допускаючи висвітлення 
матеріалу сонячними чи променями ультрафіолетовим випромінюванням. При 
копіюванні первинний фотошаблон і матеріал додають один до одному і 
переносять до контактно-копіювального верстата, причому емульсійний шар 
первинного фотошаблона і світлочутливий шар матеріалу повинні 
безпосередньо стикатися. 
Експонування проводять через первинний фотошаблон на 
світлочутливий матеріал. Виготовлення робочого фотошаблону на 
фототехнічній плівці ФТ-41П здійснюється шляхом експонування на контактно-
копіювальному верстаті крапковим джерелом білого світла і хімічної обробки 
експонованого матеріалу. 
Виготовлення робочого діапозитива на діазографічній плівці ТМ 
здійснюється в такий спосіб. Після експонування діазографічна плівка 
обробляється в проявочному пристрої в парах аміаку до максимального 
насичення кольору фото зображення. 
30 
 
Стабільність і точність пристрою забезпечується базовою гранітною 
плитою, гранітними напрямними по осях Х и У і газовими направляючими, що 
не піддаються тертю і зносу. 
Фотоголівка з модуляторним джерелом світла з 12 окремих оптичних 
систем, укладених у єдиний блок, дозволяє одержати однакову оптичну 
щільність ліній, масок, зображень. Вакуумним притиском фотоматеріалу в 
сполученні з автоматичним піджимом досягається базування світлочутливого 
шару до поверхні креслення. 
Пристрій працює від промислової мережі стиснутого повітря, має 
індивідуальну систему очищення повітря. В умовах експлуатації пристрій, що 
фоторозраховує, повинен знаходитися в темному приміщенні, а система 
керування - у світлому. 
Пристрій допускає роботу в три зміни й обслуговується одним 
оператором. 
 
Таблиця 5.1 – Параметри пристрою 
№ Назва параметра Одиниця Величина 
п/п виміру 
1 Напруга мережі перемінного струму 50 Гц В 380/220 
2 Розміри креслення мм 380х400 
3 Швидкість переміщення по координатах X і Y м/с 0,4 
4 Прискорення по координаті X м/с 3 
5 Прискорення по координаті Y м/с 6 
6 Хід столу мм 420х500 
7 Похибка позиціонування мм  0,01 
8 Похибка повторного позиціонування мм  0,005 
9 Кількість масок шт. 12 
10 Загальна кількість символів шт. 44 
11 Мінімальна товщина лінії мм 0,125 
31 
 
12 Розміри контактних площадок мм 1,3х3,5 
13 Розміри символів мм 2х1 
14 Обсяг внутрішньої пам'яті керуючої програми кбайт 64 
15 Тиск підводимого повітря кПа 500...600 
16 Потужність кВт 2 
17 Маса пристрою кг 600 
18 Маса ЭЧПУ "Микролид" кг 300 
19 Зовнішній канал уведення програми з  вищого 
перфострічки чи ЕОМ  рангу 
20 Ручне введення і редагування програми  перфорато
р чи ЕОМ 
21 Буквено-цифрова індикація на електронно- знаків 512 
променевій трубці (16х32). 
 
Пробка фіксуючих отворів здійснюється на спеціальному пристрої, що 
має два орієнтуючих знаки, рознесених на відстань, рівна відстані між 
реперними знаками фотошаблона. Фотошаблон розміщають у пристрої для 
пробки. Здійснюють вакуумний притиск фотошаблона і пробивають отвору, 
притискаючи пуансон пристрою. 
Оскільки фотошаблон має лінійні деформації, обумовлені частковим 
роздубленням фотографічної емульсії під час фотохімічної обробки, зміною 
температури і вологості в приміщенні, то відстань між реперними знаками може 
не збігатися з відстанню між знаками пристрою, що орієнтують. У такому 
випадку вибирають середнє значення. Для цього горизонтальні штрихи реперних 
і настановних знаків зміщають, а відстань між прямовисячими штрихами 
вирівнюють між собою зрушенням фотошаблону. 
Фотографічне зображення в межах поля друкованої плати (ДП) повинне 
бути різким, границі зображення повинні бути чіткими, без розмитостей і 
ореолів. 
32 
 
Фотошаблон повинний мати два чи більш реперні знаки, 
використовуваних для пробивання фіксуючих отворів у робочих фотошаблонах. 
Несполучення двох робочих фотошаблонів однієї плати повинне бути не 
більш 0,24 мм плат класу I і 0,14 мм плат класу II. 
Зазор між елементами провідного рисунка на фотошаблоні повинний 
бути не менш 0,325 мм. 
Первинний фотошаблон повинний бути отриманий на автоматизованому 
пристрої, що розкреслює, методом розкреслювання. Відхилення центрів 
контактних площадок від вузлів координатної сітки складає: 
- для первинних фотошаблонів ± 0,10 мм плат класу І, ± 0,05 мм плат 
класу II; 
- для робочих фотошаблонів ± 0,12 мм плат класу І, ± 0,07 мм плат класу 
II. 
Розміри елементів топології фотошаблона і відстані між ними повинні 
відповідати вимогам технічного завдання на друковану плату з урахуванням 
технологічних допусків на виготовлення друкованої плати. 
Технологічні допуски на виготовлення друкованої плати встановлює 
підприємство - виготовлювач друкованих плат у залежності від застосовуваної 
технології. 
Граничні відхилення розмірів елементів топології фотошаблона в 
залежності від класу точності друкованої плати за стандартом приведені в 
таблиці 5.2. 
 
Таблиця 5.2 - Граничні відхилення розмірів елементів топології 
фотошаблона в залежності від класу точності друкованої плати 
Клас точності друкованої плати 1 2 3 4 5 
Граничні відхилення розмірів  0,10  0,05  0,03  0,02  0,01 
елементів топології фотошаблона 
 
33 
 
Граничні відхилення розмірів елементів топології фотошаблона, 
зазначені в таблиці 5.2, є підставою для розрахунку технологічного допуску на 
виготовлення еталонного фотошаблона. 
Позиційні допуски розташування елементів топології фотошаблона в 
діаметральному вираженні в залежності від класу точності друкованої плати 
представлені в таблиці 5.3. 
 
Таблиця 5.3 - Позиційні допуски розташування елементів топології 
фотошаблона в діаметральному вираженні в залежності від класу точності 
друкованої плати 
Клас точності друкованої плати 1 2 3 4 5 
Позиційні допуски розташування 0,15 0,10 0,07 0,05 0,03 
елементів топології фотошаблона, мм 
 
Якість сполучення комплекту фотошаблонів визначається значенням 
несполучення по контактних площадках. Значення несполучення комплекту 
фотошаблонів у залежності від класу точності друкованої плати не повинне 
перевищувати значень, зазначених у таблиці 5.4. 
 
Таблиця 5.4 - Величина несполучення комплекту фотошаблонів 
Клас точності друкованої плати 1 2 3 4 5 
Величина несполучення комплекту 0,15 0,10 0,07 0,05 0,03 
фотошаблонів, мм 
 
Ширина технологічного полючи, розташованого по контурі робочої зони 
фотошаблона, не повинна бути більш 30 мм. 
Оптична щільність емульсійних фотошаблонів повинна бути не менш 3,0 
на непрозорих ділянках і не більш 0,1 на прозорих ділянках. 
34 
 
Копіювальна щільність діазотипних фотошаблонів на довжині хвилі 437 
нм повинна бути не менш 3,0 на непрозорих ділянках і не більш 0,1 на прозорих 
ділянках. 
Розміри дефектів зовнішнього бачення - (проколи, крапки, подряпини) у 
робочій зоні фотошаблона нс повинні бути більш 0,05 мм для друкованих плат 
1, 2 і 3-го класів точності і більш 0,02 мм для друкованих плат 4 і 5-го класів 
точності. 
Розміри дефектів зовнішнього вигляду в робочій зоні фотошаблона з 
розмірами провідників і відстаней між ними від 0,05 до 0,08 мм не повинні бути 
більш 0,01 мм. 
Фотошаблони варто поставляти комплектами з паспортом на кожен 
комплект фотошаблонів. 
Маркування фотошаблона повинне містити: умовну позначку 
фотошаблона; дату виготовлення; порядковий номер зміни провідного рисунка. 
Маркування фотошаблона варто розташовувати на робочій поверхні 
фотошаблона поза робочою зоною. 
Маркування фотошаблона повинне бути виконане автоматизованим 
способом. 
У технічно обґрунтованих випадках допускається виконувати 
маркірування вручну. Цифри і букви маркувального напису повинні бути чітко 
позначені. 
Технологічний процес і режими виготовлення фотошаблонів друкованих 
плат представлені в таблиці 5.5. 
Виготовлення фотошаблонів способом фотографічного зменшення 
оригіналу рисунка плати, виконаного вручну, не задовольняє вимогам 
підвищеної точності в зв'язку зі зростанням щільності друкованого монтажу, 
кількості типів плат на виріб, появою багатошарових плат. 
 
 
35 
 
Таблиця 5.5 - Технологічний процес і режими виготовлення 
фотошаблонів друкованих плат 
Порядок операцій і їхнє Тривалість обробки, хв. 
фототехнічної плівки 
найменування 
прямим методом 
методом звертання 
1. Прояв 220,5 1 5 4 6 
2. Промивання в проточній воді 1822 - 0,250,5 0,250,5 68 
3. Зупинка прояву 1822 2 0,51 - - 
4. Відбілювання 1822 3 - - 34 
5. Засвічування* - - - - - 
6. Промивання в непротічній воді 1822 - - - 57 
7. Промивання в проточній воді 1822 - - - 23 
8. Освітлення 1822 4 - - 1,52 
9. Промивання в проточній воді 1822 - - - 23 
10. Прояв 1822 1 - - 34 
11. Промивання в проточній воді 1822 - 0,250,5 - 0,51 
12. Фіксування 1822 5 1015 810 810 
13. Промивання в непротічній воді 1822 - 57 57 57 
14. Ослаблення (при необхідності, 1822 6 - - візуально 
для видалення загальної вуалі) 
15. Промивання в проточній воді 1822 - 1520 1520 1520 
16. Змочування в ОП-7 чи ОП-10      
17. Сушіння ** - У В підвішеному стані 
вертикальн
ому 
18. Контроль  -    
положенні 
 
Прагнення задовольнити вимогам підвищеної точності, зберігати і навіть 
скоротити терміни виготовлення фотошаблонів плат вимагає нових методів 
роботи. 
Автоматизоване виготовлення фотошаблонів включає: автоматизоване 
креслення світловим променем (М 1:1) рисунка фотошаблона по робочій 
36 
 
Температура 
С 
№ розчину 
фотопластин 
програмі травлення; напівавтоматизовану підготовку і виготовлення цих 
програм керування. 
Фотошаблони виготовляються в залежності від щільності провідного 
рисунка або однократним, або подвійним, або потрійним кресленням, тобто 
провідні спробні рисунки плати викреслюються на фотопапері, а потім 
контрольний рисунок плати на фотопластинці чи фототехнічній плівці.  
Для формування елементів друкованого монтажу використовується 
магазин масок, що включає №- масок - світлових плям. Геометричні розміри 
масок для розкреслення провідного рисунка повинні враховувати технологічні 
припуски і допуски, що забезпечують виготовлення ДП на конкретному 
виробництві. 
Для нанесення елементів провідного рисунка, розташованого не в кроці 
1,25, допускається виготовлення масок, зміщених щодо центра в магазині масок. 
 
Таблиця 5.6 – Параметри провідного рисунка 
Елементи Форма Розміри, мм 
провідного 
рисунка 
Контактні Квадрат 1,51,5; 2,02,0; 2,92,9 
площадки Коло 1,90;  3,40 
Восьмикутник 2,70 
Провідники Квадрат 0,35; 0,50 
Восьмикутник 0,75; 1,00; 1,50 
Шипи й екрани Два однакових за формою і розміром, 2,50 
але орієнтованих по-різному щодо 2,700,40 
Цифри Оцетн 0т рдао м 9а сок 02,4,012,,700  
Букви C, R, K, A, V, B, L, E, Z, D, T, E 2,01,0 
Знак " + " 2,02,0 
 
Комплект документів на технологічний процес виготовлення друкованої 
представлений в Додатку Г. 
37 
 
5.2 Техніко-економічне обґрунтування дослідження 
У великому арсеналі сучасних методів аналізу шкідливих речовин у 
навколишньому середовищі, що застосовуються в сучасному аналітичному 
приладобудуванні, оптична спектрофотомерія займає далеко не останнє місце. 
Спектрофотометричний метод аналізу – один із найпоширеніших методів як 
кількісного, так і якісного аналізу у сучасному екологічному контролі. Те саме 
стосується і стічних вод. Використання спектрофотометрів дозволяє кількісно та 
якісно оцінювати склад домішок, що містяться в аналізованій пробі. Основа 
методу – здатність хімічних сполук взаємодіяти із випромінюванням, 
поглинаючи його. У процесі спектрофотометричного дослідження знаходить 
застосування випромінювання ультрафіолетової (довжина хвилі 200-400 нм), 
видимої (400-760 нм) та інфрачервоної (760 і більше нм) областей спектра. 
Спектрофотометри проводять дослідження як рідких, і твердих зразків. 
Пропонований метод дозволяє досліднику точно встановлювати елементний 
склад сплавів та металевих виробів з них. 
При використанні спектрофотометра для контролю складу стічних вод 
виникає потреба у створенні лабораторії, оскільки деякі аналізи вимагають 
попередньої підготовки проб. Крім того, здатність таких приладів до точного 
визначення навіть слідових кількостей речовин може дозволяти контроль з дуже 
високим ступенем точності, необхідною для підприємств, що працюють з 
важкими металами, а також іншими високотоксичними і небезпечними для 
навколишнього середовища хімікатами. 
 
Матеріали і радіоелементи на основі SMD технології 
Резистор шт. 82 0,75 6 5 0,30 5,30 
Мікросхема шт. 36 3,50 70,00 5 3,50 73,50 
Конденсатор шт. 115 0,72 1,44 5 0,01 1,45 
Діод шт. 42 0,50 0,50 5 0,01 0,51 
38 
 
Резонатор шт. 1 1,50 1,50 5 0,08 1,58 
кварцовий 
Провід м 3 6,90 20,70 5 1,04 20,74 
Склотекстоліт кг 0,5 60,00 30,00 5 1,50 31,50 
Фторопласт кг 0,2 90,00 18,00 5 0,90 18,90 
Всього 254,21 
 
5.3 Аналіз небезпек та шкідливостей, що виникають в приміщенні 
електротехнічного відділу 
В даній роботі проводиться розробка спектрофотометра, проектування 
якого проводиться інженером в приміщенні електротехнічного відділу з 
використанням сучасної комп’ютерної техніки.  
Робочі місця трьох працівників відділу знаходяться в окремому кабінеті. 
Проаналізуємо фактори, що впливають на здоров'я і працездатність робітників 
під час виконання роботи.  
Площа кабінету дорівнює 20.8 м2 (5.24 м), найбільша чисельність 
працюючих - 3 особи. Звідси площа, що припадає на одного робітника, дорівнює 
6.95 м2, що відповідає ДБН В.2.2.28-2010. Висота стелі дорівнює 3.3 м, що більше 
мінімальної норми в 3,2 м. Виходячи з цих даних, об’єм  приміщення складає 
68.6 м3. Звідси об'єм, що припадає на одну людину, складає 22.87 м3. Нормативне 
значення цього об’єму складає 20 м3. З цих даних очевидно, що дане приміщення 
задовольняє вимогам ДБН В.2.2.28-2010 та НПАОП 0.00-7.15-18. 
Шум є одним з важливих факторів виробничого середовища, що може 
мати  негативний вплив на працівника. Шум може тимчасово активізувати або 
постійно пригнічувати психічні процеси в організмі людини. Шум не лише 
погіршує самопочуття людини і знижує продуктивність праці, але нерідко 
призводить до професійних захворювань. Відповідно ДСН 3.3.6.037-99 
«Державні санітарні норми виробничого шуму, ультразвуку та інфразвуку» для 
даного виду трудової діяльності та приміщення нормативне значення рівня шуму 
39 
 
становить 50 дБА. Зафіксований рівень шуму в приміщенні відділу становить 40-
42 дБА, що не перевищує нормативного значення. 
Природне освітлення в приміщенні відділу здійснюється через вікна 
(бічне освітлення). Нормування природного освітлення проводиться за 
допомогою коефіцієнта природної освітленості (КПО), вираженого в процентах. 
Показники, що характеризують зорову роботу в приміщенні відділу, мають такі 
значення: 
- об'єкти розрізнення класифікуються за ІІІ розрядом зорової праці; 
- контраст об'єкта спостереження з фоном є середнім; 
- робоча поверхня є світлою, отже, коефіцієнт відбиття робочої  
   поверхні дорівнює 50%. 
Виходячи з даних показників, коефіцієнт природного освітлення в 
приміщенні відділу, повинен складати 1,2% при бічному освітленні. 
Нормативний рівень штучного освітлення робочої поверхні, повинен складати 
400 лк. 
У приміщенні відділу величина штучного освітлення робочої поверхні 
становить 420 лк, що задовольняє вимогам ДБН В.2.5-28-2018 «Природне та 
штучне освітлення». В якості джерел світла при штучному освітленні 
використовуються люмінесцентні лампи Т5, встановлені в світильники ЛПО 02. 
Рівень природного освітлення на робочих місцях працівників відділу становить 
30-32%, що також відповідає нормативним вимогам. 
Мікроклімат приміщення значно впливає на робітника. Відхилення 
окремих параметрів мікроклімату від рекомендованих значень знижують 
працездатність, погіршують самопочуття робітника і можуть призвести до 
фахових захворювань.  
У теплий період року (температура зовнішнього повітря плюс 10 С і 
вище) фактичні параметри мікроклімату наступні: 
- температура повітря – 22-28С; 
- відносна вологість – 40-50 %; 
40 
 
- швидкість руху повітря - 0,2-0,3 м/с. 
У холодний період року (температура зовнішнього повітря плюс 10 С і 
нижче) фактичні параметри мікроклімату наступні: 
- температура повітря – 21-22 С; 
- відносна вологість – 45-50 %; 
- швидкість повітрообміну - до 0,2 м/с. 
Вищевказані параметри відповідають вимогам ДСН 3.3.6.042-99. 
Приміщення відділу оснащене системами опалення і вентиляції, що 
забезпечують постійне і рівномірне нагрівання, циркуляцію, а також очищення 
повітря від пилу і шкідливих речовин згідно з ДБН В.2.5.67-2013.  
Згідно санітарних норм на кожного робітника повинно бути подано 
свіжого повітря не менше 30 м3/год, якщо обсяг приміщення не менше 20 м3. 
Проаналізуємо параметри робочого місця працівника відділу. Ширина 
столу 1,2 м, усі предмети, що знаходяться на ньому розташовані на відстані не 
більш 80 см від працівника, отже вони знаходяться в зоні повної доступності. 
Висота столу 74 см; висота стільця 45-55 см. З огляду на ріст працюючого, який 
складає 160-170 см можна сказати, що положення, яке він займає при роботі з 
ПК відповідає інструкціям і рекомендаціям по роботі з персональним 
комп'ютером. Окрім положення монітора ПК, оскільки світло, що падає з вікна, 
знаходиться в полі зору працюючого і засліплює його, ускладнюючи процес 
сприйняття інформації з монітору. 
Відповідно НПАОП 0.00-7.15-18 та ДНАОП 0.00-1.21-98 приміщення 
відділу, відноситься до приміщень без підвищеної небезпеки ураження 
електричним струмом, згідно аналізу ознак, що впливають на ймовірність 
ураження людини електричним струмом:  
- підлога є дерев'яною (паркет), отже така, що не проводять  електричний 
струм; 
- відносна вологість повітря не перевищує 60 %, отже, приміщення є 
сухим; 
41 
 
- температура повітря не перевищує + 30 С, отже, не є підвищеною; 
- можливості одночасного доторку людини до корпусів технологічного 
устаткування,   що   мають   з'єднання   із  землею, й інших заземлених частин, з  
однієї  сторони, і  до металевих корпусів електроустаткування, або  
струмоведучих частин, з іншої сторони, не існує (при гарній ізоляції проводів, 
тому що напруга не перевищує 1000 В); 
- хімічно активні речовини відсутні. 
Обладнання, яке було встановлене у відділу живиться від мережі 
напругою 220 В і споживає потужність менше ніж 2500 Вт. В приміщенні 
передбачена магістраль захисного заземлення, відповідно ДБН В.2.5.27-2006. 
Відповідно до ДСТУ Б В.1.1-36:2016 дане приміщення відноситься до 
приміщень категорії В пожежної небезпеки (тверді горючі речовини і матеріали 
в холодному стані), оскільки є наявність горючих речей та матеріалів: дерев'яні 
стіл і стілець, віконна рама; приміщення сухе,  відносна вологість не перевищує 
60 %. 
Дане приміщення містить тверді і волокнисті  горючі речовини, які не 
виділяють пил або волокна. Отже, це приміщення може бути віднесене до класу 
П-ІІа згідно ДНАОП 0.00-1.32-01. 
Стосовно можливості утворення вибухонебезпечних сумішей або 
горючих пилів чи волокон із переходом їх у зважений стан, дане приміщення 
може бути класифіковано як вибухобезпечне, оскільки умови для утворення 
таких вибухонебезпечних продуктів відсутні. 
На випадок пожежі крім головного виходу існує запасний евакуаційний 
вихід, що виходить на сходову клітку. Ширина шляху евакуації становить не 
менше 1 м, а дверей евакуаційного виходу – не менше 0,8 м при висоті проходу 
не менше 2 м. Над дверима написано слово «Вихід». Евакуаційні шляхи 
утримуються вільними та не захаращеними, відповідно ДБН В.1.1.7-2016. 
Для протипожежного захисту приміщення застосовується пожежна 
автоматика. В приміщенні відділу встановлені теплові автоматичні сповіщувачі 
42 
 
ИП-105. Для ліквідації невеликих осередків пожежі в установі передбачені 
первинні засоби пожежогасіння, встановлений протипожежний щит, який 
розміщений в легкодоступному місці. В якості засобів пожежогасіння 
передбачені: один повітряно-пінний та один вуглекислотний вогнегасники, на 
щитах - ящик з піском, азбестове полотно, лом, сокира. В приміщенні де 
проводиться робота з ПК передбачений один вуглекислотний вогнегасник ВВК-
5. 
Отже, серед недоліків даного приміщення можна відмітити недостатність 
загального штучного освітлення, тобто потрібно провести модернізацію системи 
загально штучного освітлення та системи пожежної сигналізації, замінюючи 
теплові сповіщувачі ИП-105 на димові, для більш швидкого та надійного 
сповіщання про початок загоряння.  
Система пожежної сигналізації в даному приміщенні технічно і морально 
застаріла і не відповідає сучасним вимогам щодо протипожежного захисту 
робочих приміщень. Тому ця система потребує модернізації. 
Пожежі спричиняють великі матеріальні збитки та, в деяких випадках, 
супроводжуються загибеллю людей. Тому захист від пожеж є важливим 
обов’язком кожного члена суспільства і проводиться в загальнодержавному 
масштабі. 
Метою протипожежного захисту є знаходження найбільш ефективних, 
економічно доцільних і технічно обґрунтованих способів і засобів попередження 
пожеж та їх ліквідації з мінімальними втратами при найбільш раціональному 
використанні сил та технічних засобів гасіння. 
Пожежна безпека – це стан об’єкта, при якому виключається можливість 
пожежі, а в випадку її виникнення використовуються необхідні міри по 
усуненню негативної дії небезпечних факторів пожежі на людей, споруди та 
матеріальні цінності. 
Пожежна безпека повинна бути забезпечена заходами пожежної 
профілактики і активного пожежного захисту. Пожежна профілактика містить 
43 
 
комплекс засобів, направлених на попередження пожежі або зменшення її 
наслідків. Активний пожежний захист – заходи, що забезпечують успішну 
боротьбу з пожежами чи вибухонебезпечною ситуацією.  
Системи сигналізації повинні відповідати наступним технічним вимогам: 
повинні мати мінімальну інерційність спрацювання, забезпечувати задану 
достовірність інформації, відсутність помилкового включення; бути надійними 
в роботі при всіх умовах експлуатації, забезпечувати автономне ввімкнення 
сигналу тривоги. 
Призначення системи пожежної сигналізації визначає її загальну 
структуру, а точніше наявність трьох складових системи, які виконують різні 
функції: 
 виявлення пожежі здійснюється автоматичними пожежними 
оповісниками з різними принципами виявлення і різними  методами обробки і 
обміну інформацією; 
 обробка інформації, що поступає з оповісника, і видача результатів 
оператору виконуються центральною станцією та пультом управління; 
 виконання дій для оповіщення персоналу і пожежної частини для 
усунення пожежі виконується центральною станцією, а також швидке та точне 
реагування підрозділів пожежної частини і локальних постів пожежної охорони. 
Пропонується використати наступні елементи пожежної сигналізації: 
1) Сповіщувач пожежний димовий ДИП-46 (ИП 212-46). 
Сповіщувач ДИП-46 (ИП 212-46) призначений для виявлення загорання, 
яке супроводжується виникненням диму в замкнутих приміщеннях різних 
будівель і споруд, формування електричного сигналу  про пожежу що виникла і  
передачі його на приймально-контролюючі пристрої. Сигналізація здійснюється 
зменшенням внутрішнього опору оповісника ДИП-46 (ИП 212-46) і ввімкненням 
оптичного індикатора реагування. 
44 
 
 
 
Рисунок 5.1 - Сповіщувач пожежний димовий ДИП-46 (ИП 212-46) 
 
Сповіщувач ДИП-46 (ИП 212-46) відноситься до виробів з періодичним 
обслуговуванням. 
Основні параметри сповіщувача: 
 діапазон робочих температур від –30 до +50 0С. 
 можливість використання для підвісних стель в комплекті з монтажним 
кільцем. Сучасний дизайн. 
 чуттєвість сповіщувача відповідає задимленості навколишнього 
середовища, що ослаблює світловий потік. В межах не менше 0,05 і не більше 
0,2 дБ/м. 
 живлення здійснюється постійною напругою від 9 до 27 В. 
 струм що використовується 150 мкА. 
 середній строк служби оповісника не менше 10 років. 
2) Прилад приймально-контрольний охоронно-пожежний «Дунай-8L» 
Прилад приймально-контрольний охоронно-пожежний (ППКОП) 
«Дунай-8L»призначений для прийому сповіщень по шлейфах сигналізації від 
сповіщувачів (охоронних та пожежних), перетворення сигналів, видачі 
сповіщень для безпосереднього сприйняття людиною і (або) подальшої передачі 
сповіщень на пульт централізованого спостереження (ПЦС) «Дунай-ПРО» або 
«Дунай-XXI» на «Драйвер КОП і Р1000» в режимі протоколу «Дунай-128». 
45 
 
ППКОП забезпечує автономне або централізоване застосування. 
Автономне застосування використовується для охорони локальних 
об'єктів без передачі сповіщень про тривогу на пульт централізованого 
спостереження. 
Централізоване застосування забезпечує роботу ППКОП в складі систем 
тривожної сигналізації з використанням GPRS-каналу зв'язку для передачі 
сповіщень на ПЦС про тривогу. Доступні команди з ПЦС для ППКОП: 
«Опитування», «Перевірка зв'язку», «Приписати», «Відписати». Після команди 
«Відписати» прилад не надсилає на ПЦС ніяких повідомлень, до моменту 
наступної «приписки». 
ППКОП «Дунай-8L» може приймати повідомлення від автоматичних і 
ручних пожежних сповіщувачів по двохпровідній сполучній лінії. 
Всі органи управління і індикації розміщені на передній панелі. 
Взяття/зняття груп шлейфів під охорону може здійснюватися за 
допомогою: 
- вбудованої клавіатури на дверцятах ППКОП; 
- виносної клавіатури «Дунай-КА» (або аналогічної, виконавчим 
елементом якої є контакти реле), до двох клавіатур; 
- контактних електронних ключів iButton DS1990A (Dallas Touch 
Memory), безконтактних радіочастотних ідентифікаторів (карт, брелоків) 
формату EM-Marin (125kHz), введення цифрового коду з клавіатури при 
підключенні до ППКОП пристрою управління охоронного взяття-зняття «Дунай-
TRL». 
46 
 
 
Рисунок 5.2 - Прилад приймально-контрольний охоронно-пожежний 
«Дунай-8L» 
 
Таблиця 5.1- Технічні характеристики ППКОП «Дунай -8L» 
Кількість шлейфів  8 
Реакція на розрив шлейфа:  
- Формується оповіщення при порушенні шлейфа тривалістю, не 
350 
менше, мсек  
- Відсутній при порушенні шлейфа тривалістю, не більше, мсек  100 
Кількість програмуємих груп шлейфів 8 
Кількість користувачів (ключів доступу) для доступу до управління 
взяттям / зняттям груп  24 
(розмір Pin-коду – 4 цифри)  
Параметри шлейфу:  
- Опір дротів шлейфу (без опору виносного резистора), не більше, 
330 
Ом  
- Опір витоку між дротами і кожним дротом і землею, не менше:  
- Для охоронного шлейфу, кОм  20 
- Для пожежного шлейфу, кОм  50 
Опір виносного резистора, Ом 2.7 
Постійний струм в шлейфі з урахуванням опору витоку, мА  1 - 8 
47 
 
Кількість вихідних реле, шт  2 
Час технічної готовності, не більше, сек  30 
 
 
Рисунок 5.3 – Зовнішній вигляд системного модуля ППКОП «Дунай-8L» 
 
1–Імпульсне джерело живлення RS-25-15; 2–Тримач резервної SIM-
карти; 3–Держатель основної SIM-карти; 4– Внутрішній зумер; 5–Роз'єм для 
підключення модуля клавіатури і світлодіодів; 6–Роз'єм для підключення модуля 
«Дунай-МП-1»; 7–Мінусовій провід акумуляторної батареї (АКБ) (чорний); 8–
Плюсовий провід АКБ (червоний); 9,10–Реле; 11–USB роз'єм для 
конфігурування ППКОП; 12–Антена; 13–Індикатор поточної активної SIM-
карти (Вимкнений – активна карта SIM1; Ввімкнено – активна карта SIM2); 14–
Індикатор «Net» для відображення стану модему SIM800F; 15–Кнопка пуску 
ППКОП при відсутності мережевої напруги і живленні від АКБ; 16–Клема +15В 
джерела живлення; 17–Клема -15В джерела живлення; 18–Клема заземлення 
ППКОП; 19-220В - N (AC); 20-220В - L (AC). 
 
48 
 
 
Рисунок 5.4 – Зовнішній вигляд панелі індикації ППКОП «Дунай-8L» 
 
1–Індикатор «Підтвердження взяття» відображає підтвердження від ПЦС 
про взяття об'єкта під охорону (Індикатор червоного кольору); 
2–Індикатор використовується для відображення стану групи «Взято» 
(Індикатор червоного кольору); 
3–Індикатор використовується для відображення стану групи «Знято» 
(Індикатор зеленого кольору); 
4–Індикатор відображає наявність у «пам'яті» ППКОП тривог; 
5–Індикатор відображає режим роботи джерел живлення (Індикатор 
зеленого кольору, якщо живлення ППКОП в нормі – включений. Якщо в 
живленні ППКОП є несправності – блимає); 
6–Індикатор відображає несправності джерел живлення і/або зарядного 
пристрою (Індикатор жовтого кольору. Ввімкнений при наявності 
несправностей. Вимкнений при відсутності несправностей); 
7–Індикатор відображає наявність зв'язку з ПЦС (Індикатор жовтого 
кольору. Якщо є зв'язок з ПЦС – блимає. Вимкнений, якщо немає зв'язку з ПЦС); 
8–Індикатори стану шлейфів (Індикатори червоного кольору). 
 
  
49 
 
Висновки 
 
Серед сучасних методів дослідження важливу роль відіграє спектральний 
аналіз. Він належить до фізико-хімічних методів якісного й кількісного 
визначення атомного та молекулярного складу речовин, ґрунтується на 
дослідженні спектрів, що поглинаються або випромінюються речовинами, які 
аналізують. В основу цих методів покладено принцип вимірювання зміни 
інтенсивності світлового потоку. 
Спектрофотометрія, або, у ширшому розумінні, колориметрія, — 
вимірювання інтенсивності забарвлення розчину досліджуваної речовини 
відносно інтенсивності забарвлення еталонного розчину з достовірно відомою 
концентрацією. 
Власне спектрофотометрія — це вимірювання поглинання (і 
пропускання) прозорих розчинів в ультрафіолетовій, видимій та інфрачервоній 
ділянках спектра (220—1100 нм). 
  
50 
 
Список використаної літератури 
 
1. Петрук В. Г. Спектрофотометрія світлорозсіювальних середовищ. – 
Вінниця : УНІВЕРСУМВінниця, 2000. – 207 с. 
2. Мельничук Д.О. Аналітичні методи досліджень. Спектроскопічні 
методи аналізу: теоретичні основи і методики: навчальний посібник для 
підготовки студентів вищих навчальних закладів / Д.О. Мельничук, С.Д. 
Мельничук, В.М. Войціцький та ін.: за ред. акад. Д.О. Мельничука. – К.: ЦП 
«Компринт», 2016. – 289 с. 
3. Інструментальні методи хімічного аналізу [Електронний ресурс] : 
навч. посіб. для студ. спеціальності 161 «Хімічні технології та інженерія» 
спеціалізації «Хімічні технології неорганічних керамічних матеріалів»/ КПІ ім. 
Ігоря Сікорського; уклад.: Л.М. Спасьонова, В.Ю. Тобілко, І.В. Пилипенко. – 
Електронні текстові данні (1 файл: 1,85 Мбайт). – Київ : КПІ ім. Ігоря 
Сікорського, 2019. – 69 с. 
4. Жаровський Ф.Г., Піліпенко А.Т., П’ятницький І.В. Аналітична 
хімія. – К.: Вища школа, 1982. – 544 с. 
5. Супрунович В.І., Плаксієнко І.Л., Федорова Н.Г., Шевченко Ю.Г. 
Аналітична хімія в аналізі технологічних та природних об’єктів. Навчальний 
посібник – Дніпропетровськ: УДХТУ, 2003. – 152 с. 
6. Топоров С. В. Фізико-хімічні методи дослідження речовин та 
матеріалів: метод. вказівки для студентів ф-ту хімії та фармації першого 
(бакалавр.) рівня освіти, спеціальності 102 «Хімія» / С. В. Топоров, Р. Є. Хома, 
О. М. Чеботарьов. – Одеса : Одес. нац. ун-т ім. І. І. Мечникова, 2021. – 74 с. 
7. Габ А.І., Шахнін Д.Б., Малишев В.В. Аналітична хімія та 
інструментальні методи аналізу. – К.: Університет “Україна”, 2018. – 396 с. 
8. Зінчук В.К., Левицька Г.Д., Дубенська Л.О. Фізико-хімічні методи 
аналізу: Навчальний посібник. – Львів: Видавничий центр ЛНУ імені Івана 
Франка, 2008. – 362 с. 
51 
 
9. Тимошук О.С., Тимошук С.В., Врублевська Т.Я., Пацай І.О. Основи 
електроаналітичної хімії: навчальний посібник. – Львів: Видавничий центр ЛНУ 
імені Івана Франка, 2018. – 438 с. 
10. Юрченко О.І., Бугаєвський О.А., Дрозд А.В., Мельник В.В., Холін 
Ю.В. Аналітична хімія. Загальні положення. Якісний та кількісний аналіз: 
навчальний посібник. – Харків: ХНУ імені В. Н. Каразіна, 2013. – 344 с. 
11.  Левицька Г.Д., Дубенська Л.О. Електрохімічні методи аналізу: 
навчальний посібник. – Львів: Видавничий центр ЛНУ імені Івана Франка, 2011. 
– 273 с.  
12. Болотов В.В., Свєчнікова О.М., Колісник С.В., Жукова Т.В., Сич 
Ю.В., Динник К.В., Зареченський М.А., Микитенко О.Є., Гризодуб О.І., Терно 
І.С. Аналітична хімія: Навчальний посібник для фармацевтичних ВУЗів та 
факультетів 3-4 рівня акредитації – Харків: Оригінал, 2004. – 480 с. 
 
 
52