44014

Разработка электронного регистратора пульсовых колебаний

Дипломная

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Мембрана изготовлена из тонколистовой бронзы толщиной около 003 мм. Катодами в ванне служат листы из меди или коррозионностойкой стали помещенные в чехлы из хлориновой ткани. Медная фольга защищается от возможных повреждений при хранении транспортировании и сверлении отверстий медным или алюминиевым листовым протектором толщиной 50 75 мкм. В наши дни весьма актуальна подготовка специалистов...

Русский

2013-11-09

2.07 MB

28 чел.

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ ТА НАУКИ УКРАЇНИ

УКРАЇНСЬКА ИНЖЕНЕРНО-ПЕДАГОГИЧНА АКАДЕМИЯ

Кафедра автоматики та радіоелектроніки

ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА

ДО ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТУ НА ТЕМУ:

„Розробка електронного регістратора пульсовіх коливань” 

Дипломник                               ______________                          Коваль А.В.

Керівник проекту                    ______________                           Рапін В.В.

КОНСУЛЬТАНТИ:

______________                          Горбач В.А.

______________                          Брюханова Н.О

______________                          Гріцай А.К.

Завідуючий кафедрою            ______________                           Бітченко О.М

Харків 2005 р.


СОДЕРЖАНИЕ

Введение                                                                                                           

1 Обзор устройств для измерения параметров пульсовых колебаний

1.1 Принципы построения электронных устройств неинвазивного

контроля параметров пульсаций                                                                  

1.2 Анализ измерительных преобразователей пневмосигнала

1.3 Обзор промышленных приборов              

2 Разработка электронного регистратора пульсовых колебаний

2.1 Разработка структурной схемы

2.2 Разработка схемы электрической принципиальной

2.3 Выбор элементной базы

2.4 Расчет электрических характеристик каскадов

3 Разработка конструкции

3.1 Технология изготовления печатной платы

3.2 Расчет надежности

4 Экономический раздел

4.1 Выбор базы для сравнения

4.2 Определение уровня качества изделия

4.3 Планирование технологической подготовки

4.4 Расчет себестоимости и цены проектируемого изделия

4.5 Расчет ожидаемой экономической эффективности

проектируемого изделия

4.6 Определение уровня конкурентоспособности проектируемого

изделия

4.7 Выводы

5 Педагогическая часть

5.1 Проектирование программы профессиональной подготовки

рабочего

5.2 Проектирование технологии обучения

6 Охрана труда и окружающей среды

6.1 Техника безопасности

6.2 Гигиена труда

6.3 Пожарная безопасность

6.4 Экологическая оценка

Заключение

Список литературы

Приложение А – Перечень элементов

Приложение Б - Программа для микроконтроллера PIC16C76


ВВЕДЕНИЕ

Развитие кардиологии в последние десятилетия обусловлено широким внедрением в медицину современных достижений в области физики, химии, электроники. Использование ряда точных приборов и устройств позволили глубоко проникнуть в сущность клинических проявлений болезни, объективизировать функциональные и структурные нарушения различных органов и систем, в том числе сердечно-сосудистой, определить их количественные и качественные характеристики.

В процессе поликардиографических исследований одним из наиболее эффективных методов получения диагностической информации о состоянии сердечно-сосудистой системы является контроль параметров пульсовых колебаний. Сигнал, представляющий собой колебания стенки артерий во время сердечного цикла отражает характер притока и оттока крови в артериальной системе, поэтому форма этого сигнала несет объективную информацию о функциональном состоянии этой системы.

Большое значение в медицине имеет развитие микропроцессорной техники. Это однокристальные системы, ориентированные на использование в функциях управления разными приборами контроля. Количество микроконтроллеров, выпускаемых сегодня, почти в 10 раз превышает количество традиционных микропроцессоров (МП).

По функциональным возможностям и техническим характеристикам микроконтроллеры ориентированы в основном на реализацию управления разными устройствами и приборами. Их используют как составляющие устройства системы управления технологическими процессами, информационно-измерительных и контрольно-диагностических систем. Широкие функциональные возможности, высокие технические параметры, относительно низкая стоимость контроллеров удовлетворяют запросы потребителей-разработчиков разновидной аппаратуры.

Изготовление и использование микроконтроллеров быстро увеличивается. Например, за последние 5 лет их выпуск в мире возрос приблизительно в три раза и приблизился к уровню 2 млрд штук в год.

Поэтому разработка контрольно - измерительных устройств на базе микроконтроллеров является актуальной задачей.

Современнй микроконтроллер - это сложная цифровая система, размещённая на кристалле, в состав которой входят 8-, 16- или 32-разрядный процессор, внутренняя память программы (десятки килобайт), широкий набор интерфейсных и периферийных приборов, в частности портов ввода - вывода, таймеров, аналого-цифровых преобразователей и др.


  1.  ОБЗОР УСТРОЙСТВ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ПУЛЬСОВЫХ КОЛЕБАНИЙ

1.1 Принципы построения электронных устройств неинвазивного контроля параметров пульсаций

В практике медицинских исследований находят применение как прямые инвазивные, так и косвенные неинвазивные системы измерения и регистрации параметров пульсограммы [   ]. При прямом инвазивном контроле в артерию вводят гидропере дающие трубчатые каналы игольчатого типа, которые соединяются с прибором контроля изменения артериального давления (АД). Благодаря более высокой антисептической безопасности процедуры контроля значительно чаще в клинической практике применяются неинвазивные методы контроля ПАД, основанные на регистрации пульсаций кожного покрова определенных частей тела, вызванных изменением АД во времени.

Сфигмография

Пульсовые колебания сосудистой стенки регистрируются в виде кривой (сфигмограмма) аппаратом — сфигмографом. В этих аппаратах используются специальные датчики, с помощью которых механические колебания стенки артерии улавливаются и преобразуются в электрические сигналы, которые усиливаются и регистрируются. В качестве усилителя и регистратора этих сигналов может служить электрокардиограф.

Различают прямую и объемную сфигмографию. При прямой сфигмографии регистрируются колебания сосудистой стенки любой поверхностно расположенной артерии, для чего на исследуемый сосуд накладывают пелот или воронку. Объемная сфигмография регистрирует суммарные колебания сосудистой стенки, преобразованные в колебания объема участка тела (обычно конечности). Регистрируется объемная сфигмограмма с помощью манжеты, накладываемой на конечность.

Рисунок. 1.1 - Нормальная сфигмограмма сонной артерии (в), зарегистрированная одновременно с ЭКГ (а) и ФКГ (б).

Кривые, получаемые при прямой и объемной сфигмографии, существенно не отличаются друг от друга. На форму пульсовой кривой влияет отдаленность артерии от сердца, поэтому различают сфигмограммы центральные и периферические. К первым относятся сфигмограммы сонных и подключичных артерий, ко вторым — сфигмограммы лучевой, бедренной артерий, объемные сфигмограммы конечностей.

Нормальная сфигмограмма. У здорового человека как на центральной, так и на периферической сфигмограммах (рисунок 2.1) отмечается крутое восходящее колено — анакрота, вершина кривой, и более пологое нисходящее колено — катакрота. На катакроте периферических сфигмограмм регистрируются мелкие добавочные зубцы, из которых один выражен больше других. Этот зубец называется дикротическим; его происхождение объясняют отбрасыванием крови от сомкнувшихся створок аортального клапана в начале диастолы сердца. Центральные сфигмограммы отличаются от периферических наличием преанакротического колебания, более крутой анакротой, выраженной инцизурой на катакроте, соответствующей моменту закрытия аортального клапана, и малой дикротической волной. При оценке сфигмограммы обращают внимание на форму пульсовых волн, быстроту подъема анакроты и падения катак-роты, величину амплитуды колебания пульсовой волны, величину дикротической волны и др.

Одномерная эхокардиография

Методика исследования. Предварительно выбирают правильное положение пациента и оптимальные точки для датчика. Чаще всего больной лежит на спине. При этом головной конец кушетки поднят на 30е. В случаях, когда сердце прикрыто легкими, которые значительно ограничивают глубину проникновения ультразвука в тело, а нередко затрудняют исследование, угол подъема увеличивают, а иногда пациента переводят в положение сидя. Если это мероприятие неэффективно, обследуемого поворачивают на левый бок (леволатеральная позиция).

Ультразвуковой датчик помещают на участках грудной клетки, где ее мягкие ткани прилегают к сердцу — во втором — пятом межреберье на 2—3 см кнаружи от левого края грудины. Если датчик расположен над ребром или грудиной, ультразвуковые колебания будут полностью отражаться от костной ткани, что исключает возможность получить изображение сердца. При астенической конституции больного и вертикальном расположении сердца датчик помещают в четвертом-пятом межреберье. У больных с гиперсте-ническим телосложением, короткой грудной клеткой и горизонтальным расположением сердца его помещают во втором-третьем межреберье по левому краю грудины. У лиц с низко расположенной диафрагмой локацию можно проводить из надчревной области. Реже датчик располагают над грудиной у правого ее края.

Из надчревной области лоцируют нижнюю полую вену и правое предсердие. При расположении датчика в правом подреберье можно оценить поперечный размер полости правого и левого предсердий, определить характер движения межпредсердной перегородки и ее состояние. Эта информация представляет интерес потому, что форма движения межпредсердной перегородки определяется разницей давлений между предсердиями и эхографическая кривая смещения перегородки в сердечном цикле аналогична кривой градиента давления между этими камерами.

Одновременно с выбором оптимальных точек датчика и положения обследуемого производят регулировку прибора. Устанавливают правильный уровень отсечки низкоамплитудных отражений, с помощью кривой «глубинной компенсации» определяют степень усиления дальних и ближних сигналов. Как недостаточное, так и избыточное усиление дальних или ближних сигналов может значительно ухудшить качество получаемого изображения.

Рисунок 1.2 Сагиттальное сечение сердца вдоль левого края грудины

Пунктирными линиями обозначены стандартные направления ультразвукового луча:

1 — аорта;

2 — легочная артерия;

3 — левое предсердие;

4 — левый желудочек;

5 — правый желудочек.

Общепринятых положений регуляторов усиления нет, в каждом случае усиление подбирают индивидуально. Помимо регулировки основных параметров, необходимо выбрать оптимальный масштаб изображения на экране осциллографа, скорость развертки луча по экрану и скорость лентопротяжки в регистраторе. Путем изменения угла наклона датчика лоцируют различные структуры сердца вдоль его длинной оси. При этом выделяют несколько стандартных позиций (рисунок 1.2).

1.1.3 Реография

Сущность реографии заключается в графической регистрации изменения электропроводности ткани, зависящей от кровенаполнения сосудов при пульсовых колебаниях крови. Показателем изменения кровенаполнения служат пульсовые колебания импеданса (полного электрического сопротивления) изучаемого органа. Величина кровенаполнения исследуемой области тела определяется прежде всего объемом притекающей к ней крови и соответственно отражается на амплитуде реографической кривой. Во время каждой систолы в артериальную систему поступает определенное количество крови (ударный объем), что вызывает ускорение кровотока в артериях и увеличение объема тканей. Так как кровь обладает большей электропроводностью, чем остальные ткани организма, то в систолу электропроводность органов и тканей увеличивается, а в диастолу уменьшается. Нельзя также полностью исключить влияния колебаний венозной крови, лимфы и тканевой жидкости на переменную величину электрического сопротивления тканей. Однако из физиологии известно, что скорость течения этих жидкостей в нормальных условиях во много раз меньше скорости течения артериальной крови. Следовательно, влияние этих факторов является минимальным.

Кривая, отражающая такие пульсовые колебания электрического сопротивления, называется реограммой (электроплетизмограм-ма, импедансная плетизмограмма). Ее регистрируют с помощью реографа, который состоит из генератора переменного тока и измерительного устройства. Для записи кривой обычно применяется записывающая система электрокардиографа.

Электрическое сопротивление на измеряемом участке зависит от скорости движения крови. На электропроводность влияет динамика расположения эритроцитов в движущемся столбике крови, так как плазма и гемолизированная кровь не изменяют своего сопротивления при движении. Влияние скорости на величину электропроводности, как и максимум разности между электрическими параметрами жидких сред и тканей организма, проявляется больше при использовании токов низкой частоты.

Методика реографии и определения ее показателей. Из существующих' вариантов метода прекардиальной реографии (реокардиографии) чаще всего используют интегральную и трансторакальную тетраполярную реографию. Регистрацию реограммы целесообразно выполнять в положении больного лежа на спине. При этом головной конец кушетки несколько приподнят.

                                       

Рисунок 1.3. Схема подсоединения электродов при регистрации

интегральной реокардиограммы

Интегральная реография отражает суммарное пульсовое изменение объема главных продольных артериальных стволов. Она основана на реографической регистрации суммарной пульсовой электропроводности всего тела человека при пропускании измерительного тока в последовательной цепи: руки — туловище — ноги. Кривую записывают на реографической приставке (РГ-1—01 или 4 РГ-1). Два электрически накоротко соединенные электрода накладывают на полярные поверхности дистальных отделов предплечий и два — на дистальные отделы голеней (рисунок 1.3).

  1.  Апекскардиография

Апекскардиография — это графический метод исследования низкочастотных (до 10 Гц) движений верхушки сердда, который объективно отражает колебания прекардиальной зоны, обусловленные сочетанием ряда факторов. Главными из них являются: движение сердца, изменения его объема и плотности, а также пульсация крупных сосудов.

Диагностические возможности апекскардиографии значительно расширились благодаря использованию для записи кривой датчика пульсовых колебаний с большой постоянной времени и ее дифференцирования с целью получения первой производной. Последняя позволяет составить представление о скорости изменения апекс-кардиограммы в единицу времени. Для этого в схему регистрирующих апекскардиограмму поликардиографов введено дифференцирующее устройство.

1.2.Анализ измерительных преобразователей пневмосигнала

Регистрация пульсовых колебаний производится с помощью измерительных преобразователей пульсограммы. Перемещение участка поверхности кожного покрова воспринимается специальным регистрирующим устройством - первичным преобразователем (датчиком) ПАД, в котором происходит преобразование перемещения в изменение одной из физических величин (давления, механического напряжения, электрической емкости, параметров оптического луча). Далее с помощью измерительного преобразователя (ИП) физической величины в параметры электрического сигнала (частоту, напряжение или ток) осуществляется трансформация управляющего воздействия в электрический сигнал, регистрация которого производится аналоговым или цифровым регистрирующим устройством (РУ)  [    ].

Являясь одним из основных узлов электрической схемы для измерения неэлектрических величин, первичный преобразователь - датчик - во многом определяет точность измерения. Основными требованиями, предъявляемыми к датчикам пульсовой волны (волны давления), являются следующие положения: линейная градуировочная характеристика, высокая собственная частота, малые амплитудно-частотные и фазо-частотные искажения, малая температурная погрешность в интервале от 0 до 40 С, малое влияние на контролируемые параметры объекта исследования, способность работать в комплексе с аппаратурой, предназначенной для измерения не только переменной, но и постоянной составляющей сигнала [   ]. Первичные преобразователи в приборах неинвазивного контроля пульсаций АД имеют различное устройство и принцип действия. Так, в первичном преобразователя типа «пелот» с помощью штока, контактирующего с пульсирующей кожной поверхностью, приемник передают смещение участка кожного покрова на чувствительный элемент ИП; в емкостных приемниках изменяют емкость конденсатора, образованного пульсирующей кожной поверхностью и металлическим плоским электродом, расположенным на некотором расстоянии над этой поверхностью. Преобразование изменения параметров оптического луча, предварительно направленного под определенным углом на пульсирующий участок кожного покрова, в изменение величины лучистого потока, падающего на чувствительную площадку фотоприемника осуществляется в оптоэлектронных датчиках. В пневматических камерах формируют пропорциональные пульсациям кожного покрова пневмосигналы. Такое преобразование характерно для приемника пульсограммы типа "воронка" и окклюзионная манжета [    ].

В настоящее время наиболее широко 'распространение получили ППАД типа "воронка" и окклюзионная манжета. Это объяснятся тем, что эти приемники пульсограмм накладываются на участки тела, где отмечаются достаточно интенсивные пульсации кожного покрова под действием АД, и плотный контакт их рабочих поверхностей с телом позволяет существенно уменьшить влияние на результаты контроля параметров ПАД таких артефактов, как мышечный тремор, перемещение тканей вследствие дыхательных процессов, взаимное смещение в пространстве приемника и тела пациента и т.п. Сформированные в пневматических датчиках пневмосигналы передаются затем с помощью соединительных гибких рубок в камеры давления измерительных преобразователей пневмосигналов в электрические сигналы (ИП ПЭС). Приемная камера, соединительные трубки, камеры давлений и элементы пневмо-соединений в виде штуцеров образуют в целом пневмотракт передачи сформированного пневмосигнала на чувствительный элемент-ИП ПЭС.

Анализ существующих на сегодняшний день измерительных преобразователей ПАД в параметры электрического сигнала показывает, что наиболее распространенными являются оптические, тензометрические, емкостные и пьезоэлектрические датчики, что обусловлено их хорошим сопряжением с измерительными электрическими схемами. В последнее время получили развитие высокочувствительные датчики давления с частотным ходом, в которых подвижная мембрана, воспринимающая изменения давления в камере, размещена плоскопараллельно на некотором расстоянии по отношению к плоской грани кварцевого пьезоэле-мента, на противоположную грань которого напылен неподвижный электрод. При изменении давления варьируется зазор между мембраной и пьезоэлементом, в результате чего происходит модуляция частоты последовательного резонанса пьезоэлектрического резонатора. При включении такого резонатора в автогенераторную измерительную схему реализуется кварцевый автогенераторный измерительный преобразователь с модулируемым межэлектродным зазором (КАИП ММЗ).

Регистрация     пульсовых     колебаний     производится     с     помощью измерительных  преобразователей   ПАД,  обобщенная  схема классификации которых представлена на рисунке 1.4. Перемещение участка поверхности кожного покрова воспринимается приемником   ПАД, в котором происходит   преобразование перемещения в    изменение одной  из физических  величин (давления, механического


Рисунок 1.4  Обобщенная схема классификации приборов контроля параметров пульсаций артериального

давления


напряжения, электрической емкости, параметров оптического луча). Далее с помощью ИП физической величины в параметры электрического сигнала (частоту, напряжение   или ток) осуществляется трансформация управляющего воздействия в  электрический  сигнал, регистрация которого проводится аналоговым или цифровым регистрирующим устройством (РУ). В случае применения цифрового РУ, производится оцифровка сигнала с помощью аналого - цифрового преобразователя (АЦП).

1.2 Обзор промышленных приборов

С развитием техники в настоящее время приборы для измерения пульса применяются не только в медицинских учреждениях, но и при занятии спортом. Для этого некоторые фирмы производители выпускают приборы для измерения пульса в виде наручных часов (рисунок 1.5). Данная конструкция проста и удобна в применении и не доставляет никаких неудобств. Кроме того, эти часы могут оснащены радиоприемником, проигрывателем МР3 музыки, счетчиком калорий и секундомером. Также возможно подключение к компьютеру.

Рисунок 1.5 – Samsung YP-60H


Еще одна модель представленная в виде наручных часов фирмы
OREGON (рисунок 1.6). Выполнена в пластмассовом корпусе. Кроме измерения пульса в своем составе имеет встроенный: барометр, альтиметр, будильник и возможность предсказания погоды.

Рисунок 1.6 – OREGON Scientific RC109

Тонометр фирмы SEIN (рисунок 1.7) предназначен для измерения пульса и артериального давления. Измерение происходит при помощи манжеты, которая накладывается на запястье. Погрешность измерения таких приборов в режиме измерения пульса ±5%. При измерении артериального давления погрешность составляет ±3%.

Рисунок 1.7 – SEIN SE-5000


2 РАЗРАБОТКА ЭЛЕКТРОННОГО РЕГИСТРАТОРА ПАРАМЕТРОВ ПУЛЬСОВЫХ КОЛЕБАНИЙ

2.1 Разработка структурной схемы

Устройство предназначено для диагностики состояния сердечно-сосудистой системы организма человека по параметрам пульсовых колебаний. Структурная схема которого изображена на рисунке 2.1. Посредством специальных приемников пульсации артериального давления пульсации периодически через воздушную среду воздействуют на резонатор. При этом производится модуляция межэлектродного зазора, поскольку один из электродов является подвижным.  Этот резонатор входит в состав автогенератора1. Т.е. эти два блока представляют собой кварцевый генератор, частота колебаний которого меняется в соответствии с изменением межэлектродного зазора. Для индикации наличия ЧМ модуляции и контроля исправности устройства служит детектор частотно-модулированных сигналов  и индикатор ЧМ сигнала.

Более точные измерения производятся с помощью фазогенераторного преобразователя, в состав которого входят автогенератор1, как источник сигнала, буферный каскад, преобразователь напряжение - ток, автогенератор2 и фазовый детектор. Сигнал автогенератора 1 с узкополосной ЧМ модуляцией посредством буферного каскада и преобразователя напряжение-ток поступает в виде тока в контур автогенератора 2. В этом случае сигнал автогенератора синхронизирует колебания автогенератора2. Эти автогенераторы начинают работать на одной частоте. Основное свойство таких автогенераторов состоит в том, что малые изменения частоты сигнала синхронизации  преобразуются в большие изменения сдвига фазы между сигналами автогенераторов 1 и 2.

По чувствительности такие преобразователи на два порядка превосходят чувствительность мостовых и резонансных методов измерения. Кроме этого они обладают высокой помехоустойчивостью. Выходное напряжение фазового детектора  пропорционально пульсовым колебаниям и через полосовой фильтр поступает на вход микроконтроллера. Обработка сигнала организована программным способом. На индикацию выводятся средняя частота пульса, неравномерность пульса, амплитуда пульсаций, и спектральный состав.

Рисунок 2.1 – Структурная схема электронного регистратора параметров пульсовых колебаний


2.2 Разработка схемы электрической принципиальной

Работа прибора осуществляется следующим образом. Входное устройство ZQ1 представляет собой пьезорезонансный датчик который работает с помощью окклюзионной манжетой, который в свою очередь накладывается на руку человека. За счет изменения зазора пьезорезонансного датчика происходит изменение резонансной частоты автогенератора 1, собранного на элементах С1, С2, R1, R2, VT1 (емкостная трехточка) с заземленным коллектором по высокой частоте. Где С1 и С2 задают частоту 10,7 МГц, на которой работает автогенератор 1. Далее частотно модулированный сигнал поступает на вход фазового детектора, буферный каскад и частотный детектор.

Частотный детектор 1, предназначен для контроля наличия входного сигнала, детектирует частотно модулированный сигнал в импульсы частотой 0,5-5 Гц. Цепочка С9-С12, ZQ2 задает резонансную частоту частотного детектора. Где С11 предназначен для постройки частоты в случае ее отклонения. С выхода частотного детектора сигнал через низкочастотный фильтр R22,С14,С15 (настроенного на частоту среза 10Гц) подается на вход усилителя.

Усилитель VT4 включен по схеме эмитерного повторителя и предназначен для усиления импульсов. С выхода усилителя сигнал через VD3,VD4 поступает на вход аналого-цифрового преобразователя. Где:

- VD3, VD4 пропускают положительную полуволну импульса;

- R35, С30 задает время задержки выключения светодиодов (инерционность индикатора);

- R39 регулирует зажигание последнего светодиода;

- R40 регулирует яркость свечения светодиодов;

- R41 регулирует зажигание первого светодиода.

Светодиоды VD5-VD16 в виде столбика индицируют наличие входного сигнала (пульса) и контролирует в свою очередь работу автогенератора1 и частотного детектора.

Буферный каскад, собранный на DA3.3, R19-R20 предназначен для усиления частотно модулированного колебания автогенератора 1, до требуемой амплитуды. R20 предназначен для регулировки коэффициента усиления буферного каскада.

С выхода буферного каскада усиленный сигнал поступает на преобразователь напряжение-ток VT5, R30, C19. Делитель напряжения R24 предназначен для регулировки амплитуды сигнала, а соответственно и силы тока на выходе преобразователя. Преобразователь напряжение-ток предназначен для синхронизации работы автогенератора 1и2.

Автогенератор собран на элементах VT6, R34, R32, C20, L1. Где C20, L1 представляет собой колебательный контур автогенератора 2, настроенный на частоту 10,7МГц, что необходимо для правильной работы фазового детектора. Для контроля работы автогенератора 2 в схему внесен милливольтметр РV1, через DA3.4, C25, R44, R43, отображает амплитуду колебаний. Синусоидальный сигнал выпрямляется диодным мостом VD17-VD20, поскольку частота велика 10,7 МГц, то исключается потребность в сглаживающей емкости.

Фазовый детектор предназначен для преобразования малых изменений частоты в большие изменения сдвига фаз между сигналами автогенератора 1 и автогенератора 2, за счет синхронизации, это значительно повышает чувствительность. Фазовый детектор состоит из фазового звена R6-R8, C6, DA3.1, Дифференциального усилителя R9-R12, DA3.2 и транзисторного ключа VT3, с выхода которого сигнал в виде импульсов поступает на активный  RC фильтр.

Фильтр состоит из фильтра нижних частот и фильтра высоких частот включенных последовательно, и представляют собой полосовой фильтр. Фильтр низкой частоты R14-R18, C7, C8, C13, DA4.1, DA4.2  построен по схеме Батерворта и настроен на частоту среза 5Гц. Фильтр высокой частоты R25-R27, C16-С11, R33, R34, DA4.2, DA4.3  построен по схеме Батерворта и настроен на частоту среза 0,5Гц. С выхода фильтра сигнал без помех через делитель напряжения R45 поступает на аналоговый вход микроконтроллера. R45 - предназначен для регулировки амплитуды импульсов.

После обработки входного сигнала, микроконтроллер выдает в виде кода информацию, которая в свою очередь поступает на светодиодный семисегментный индикатор. Транзисторные ключи VT7-VT10 и ограничительные резисторы по току R47-R58 необходимы из-за того, что микроконтроллер нельзя нагружать более чем 50 мА на один выход. Режим индикации микроконтроллера - динамический. При использовании статической индикации потребовалось бы применение нескольких микроконтроллеров.

Режимы работы микроконтроллера задаются кнопками:

- SA1- режим измерения частоты пульса;

- SA2 – режим измерения амплитуды пульса;

- SA3 – режим измерения неравномерности пульса (девиации);

- SA4-SA5 – режим измерения спектрального состава пульсовых колебаний, соответственно с 1 по 4 гармонику пульса.

Цепочкой ZQ3, C29, C28 задается частота работы микроконтроллера. Высокая частота кварцевого генератора  необходима из-за выполнения сложных программ.

Питание устройства осуществляется от стабилизированного источника питания ±12В и +5В. За счет стабилитрона VD1 происходит стабилизация напряжения на уровне 5,6 В для стабильной работы автогенератора 1 и частотного детектора, поскольку напряжение питания частотного детектора находится в пределах от 6±0,6В.

На автогенератор 2, напряжение поступает через разделительный резистор и конденсаторы С21 и С22, это необходимо для того, чтобы  предотвратить помехи по питанию. К микроконтроллеру непосредственно на выводы питания подключен конденсатор С27 для подавления высокочастотных помех.

 


  1.   Выбор элементной базы

2.3.1Выбор датчика контроля артериального давления.

Проведем анализ элементной базы и особенностей применения наиболее приемлемых для аппаратуры контроля параметров пульсаций артериального давления (ПАД) тензометрических, пьезоэлектрических, емкостных и пьезорезонансных датчиков - преобразователей.

Тензометрические    датчики     основаны     на     изменении     величины сопротивления тензорезисторов под влиянием механического напряжения, возникающего     в     мембранах,     воспринимающих     пневмосигнал. Тензометрические датчики используются преимущественно в лабораторных условиях, что связанно с их основными недостатками: малой чувствительностью, трудностью определения собственной частоты колебаний, сложностью измерительной схемы, необходимостью применения специального усилителя, а также трудностью настройки и малой механической прочностью.

Датчик артериального пульса АР-1  фирмы "Цвениц"  представляет пьезоэлектрический преобразователь с выходящим наружу кнопочным пелотом из пластины. Полоса пропускания от 0,1 до 200 Гц; вес - около 55г; размеры - 30x18x115 мм. Датчик пульса фирмы "Атлас-Верке" основан на воздушной передаче пьезокристаллу колебаний артериальной стенки. Открытая воронка датчика прикладывается и удерживается рукой в области исследования.

На (рисунке 2.1 , а)  приведена  конструкция  пьезоэлектрического  датчика давлений, силовая схема которого показана на (рисунке 2.1,  б). Измеряемое давление воздействует на фигурную мембрану (4) и преобразуется в силу, изгибающую чувствительный элемент, выполненный    в    виде    тонкого пъезокерамического    кольца    с    посеребренными    поверхностями,    жестко закрепленного   по   периметру. При   изгибе   кольца   возникают   поперечные напряжения продольного сжатия. Датчик обладает высокой чувствительностью (при использовании осциллографа С1-4 она составляет ~ 60мв/мм.рт.ст.)   и имеет   линейную    градуировочную   характеристику.    Среднеквадратическая случайная погрешность  градуировки   <±1%.  Постоянная времени датчика ~1мс., диапазон измерения: 0...2,5; 0...7; 0...10; 0...20 мм рт. ст.

а) б)

а) общий вид; б) силовая 1- корпус; 2 - крышка; 3 - металлическая шайба; 4 - мембрана с жестким конусообразным центром из латуни толщиной 0,1 мм; 5 - металлическая шайба; плоская мембрана; 7 - мембрана из пьезокерамики ЦТС - 19 толщиной 0,25 мм, d= 8мм, 8 - текстолитовое кольцо

Рисунок 2.1 Датчик давления с ПЭ, работающим на изгиб

Пьезоэлектрические датчики просты и удобны в работе, но обладают малой   механической   прочностью   и   чувствительностью,   а   для   получения  линейной   характеристики   преобразования   в   области   частот   0,1... 10   Гц параллельно   подключается   емкость,   которая   весьма  значительно   снижает чувствительность пьезоэлектрического датчика. Кроме того регистрируемый сигнал представляет собой первую производную по времени регистрируемого процесса, и значительно зависит от величины и формы пьезокристалла.

Емкостные датчики основаны на изменении емкости конденсатора при изменении  зазора  между  его  обкладками,  одна из  которых,  как  правило, подвижная,  а  вторая   -  подвижная  (например,  мембрана)  воспринимает изменение   давления. Емкостные   датчики   включаются   в соответствующую измерительную схему, где происходит преобразование силы или давления в частоту.

Емкостной   датчик   фирмы   "Инфратон"  (рисунок 2.2)   разработан   для регистрации  ПАД  центральных  и  периферических  артерий  и  представляет собой небольшой   эластический   конденсатор   емкостью   105   пФ,   обкладки которого   пересыпаны   тончайшим   изолирующим   порошком.   Собственная частота датчика  около  500Гц,  а  его  частотная  характеристика линейна в пределах 0,2…200Гц.  Чувствительность датчика в  зависимости  от условий работы составляет 0,003 ..0,03 мВ/мм. рт. ст. Этот датчик удобен и прост в обращении, но механически непрочен, боится вибраций, ударов и сильных давлений.

Ёмкостной датчик конструкторского бюро "Биофизприбор" основан на сочетании   воздушной   передачи   пульсовых   колебаний   кожного   покрова, возникающих при прохождении волны давления по исследуемой артерии с манометрическим конденсатором (рисунок 2.3). Колебания поверхности воспринимаются "воронкой" в замкнутом рабочем объеме и преобразуются в изменение давления Это изменение давления через резиновые трубки, соединяющие "воронку" с камерой давления датчика, подаются на упругий элемент датчика - мембрану. Пропорционально прогибу мембраны изменяется емкость,   которая   включается   в   соответствующую   измерительную   схему.

Мембрана изготовлена из тонколистовой бронзы толщиной около 0,03 мм. Емкость конденсатора около 50-60 мкФ. Частотная характеристика этого датчика линейна в широком диапазоне частот. Чувствительность составляет 0,08 мА/мм рт.ст. Датчик устойчив к механическим перегрузкам на входе.

1 и 5 -воздушные зазоры; 2 - внешнее резиновое покрытие; 3 - серебряное покрытие; 4- внутреннее резиновое покрытие; 6 - специальные обкладки конденсатора; 7-стержень; 8 - пелот 

Рисунок 2.2 Схема внутреннего устройства датчика "Инфратон"

а - манометрическая камера; б - вспомогательная камера для дифференциальных измерений; в и г - штуцеры; 1 - мембрана; 2 - 3 -зажимные кольца; 4 - изолятор; 5 - неподвижный электрод; 6 – кольцевой нож

Рисунок 2.3 Схема устройства емкостного электроманометрического датчика

СКТБ "Биофизприбор"


В таблицах 2.1 приведены параметры датчиков недифференциального типа, принцип действия которых основан на изменении емкости под действием механических величин (силы, давления). Датчики имеют охлаждаемый корпус и отличаются габаритами, конструкцией и, размерами мембраны, а также конструкцией приемной части. Величины измеряемых ими давлений позволяют говорить о возможности применения этих устройств в аппаратуре контроля ПАД.

Таблица. 2.1 Параметры и технические характеристики емкостных датчиков

Тип датчика

Толщина

мембраны, мм

Часчота

собствен- ных коле-

баний,

Гц

Верхний

предел

измер.

давления

, мм рт.

ст.

Частотный

диапазон работы,

Гц

с погрешностью

основная

в месте

проточки

1%

5%

1

2

3

4

5

6

7'

ЕДМО

0,7

-

2500

736

0...250

0...560

ЕДН

0,1

-

1100

7,36

0...110

0..240

ЕДО с плоской

мембраной

0,05

-

7000

588

0...700

0...1600

ЕДО-2 (с противо-

давлением) с плоской

мембраной

0,05

-

2900

588

0...290

0...670

Проведенный анализ емкостных датчиков показал, что они обладают удовлетворительными   точностными   характеристиками,   но   их   габариты диапазоны   измеряемых давлений не  всегда соответствуют требованиям использования в аппаратуре контроля ПАД.

Пьезорезонансный датчик с модулируемым межэлектродным зазором был разработан для измерения артериального давления с помощью окклюзионной манжеты. В основе данного датчика положена способность пьезоэлемента изменять резонансную частоту в зависимости от вариаций расстояния между электродами, один из которых или оба отделены от ПЭ зазором . На (рис.2.4) показаны кинематическая (а) и электрическая эквивалентная (б) схемы пьезорезонансного датчика модулируемого межэлектродным зазором (ПРД ММЗ).

Пневмосигнал   подается   в   закрытую  рабочую   камеру  пьезорезонансного датчика  ММЗ  и воздействует на подвижный электрод,Э1, изменяя зазор между ним и ПЭ, а соответственно, и величину емкости С,. Подвижный электрод данного датчика

Рисунок 2.4  Кинематическая (а) и электрическая (б) схемы ПРД ММЗ

представляет   собой   гофрированную   мембрану,   изготовленную   из   сплава 36НХТЮ    (ЭИ720),   толщиной    70мкм.    

Пьезорезонансный датчик ММЗ включается в колебательную систему автогенератора и модулирует частоту генерируемых колебаний. Характеристика преобразования этого датчика показана на (рисунке2.5). На первом участке (межэлектродный зазор изменяется от 0 до 50 мкм) она существенно нелинейна, хотя крутизна ХП составляет (52...12)1/м  ; на втором ХП более линейна, но имеет существенно меньшую крутизну  (8,5...2) 1/м. С целью уменьшения уровня нелинейных искажений следует работать на практически линейном участке ХП, но при этом чувствительность ПРД ММЗ снижается более чем в два раза.

          

 Рис. 2.5 Модуляционная характеристика ПРД ММЗ

Пьезорезонансный датчик ММЗ предназначен для измерения пульсаций давления в пределах 0...300 мм рт.ст., основная погрешность <0,2%, температурная погрешность в интервале рабочих температур (+10...+50)°С <0,3%, частота резонатора 1ОО1ОкГц, изменение частоты от измеряемого давления 10,7кГц, габариты (44x44х17)мм. Данный датчик является наиболее перспективным из всех рассмотренных    ранее    для    применения    в    аппаратуре    контроля    ПАД. Чувствительность аналогового измерительного канала ПАД на базе данного ПРД ММЗ составляет ~42мв / мм. рт. ст., при этом рабочая точка ХП выбрана   на   нелинейном   участке, что   не   соответствует   требованию по уменьшению нелинейных искажений сигналов ПАД.


2.3.2  Выбор микроконтроллера

Однокристальные микроконтроллеры (ОМК) позволяют существенно расширить интеллектуальные возможности разного рода устройств и систем. Они представляют собой специализированные однокристальные микро ЭВМ, которые имеют в себе для связи с внешней средой, вмонтированные периферийные узлы, набор которых определяет собой их функциональные возможности и область применения. Последнее вызвало возникновение большого количества разных типов ОМК, которые выпускают в наше время такие фирмы, как Intel, Motorola, Zilog, National, Mitsubisi, Elektric, Atmel, Microchip, Sceix и ряд других. Однокристальные микроконтроллеры стали сегодня одними из самых распространенных элементов программной машины. Более двух третей мирового рынка микропроцессорных средств составляют в наше время именно однокристальные микроконтроллеры.

Микроконтроллеры (МК) это сложное программно управляемое устройство в микроэлектронном исполнении изготовленное в виде интегральной микросхемы большой (БИС) или сверхбольшой степени интеграции. По этому оно описывается множеством параметров, свойственных как электронным приборам (быстродействие, потребляемая мощность, габариты и масса, количество уровней питания, надёжность, стоимость, тип корпуса, температурный диапазон и др.), так и вычислительным средствам (архитектура процессорного ядра, разрядность команд и данных, цикл выполнения команд, число внутренних регистров, памяти состав резидентного программного обеспечения и т.д.). Микроконтроллеры классифицируют по наиболее существенным из перечисленных характеристик с целью выбора эффективной среды применения.

Однокристальные микроконтроллеры получают при реализации  всех аппаратных средств контроллера в виде одной БИС или СБИС. Все операции выполняемые ими, определяются набором команд МК. В состав однокристального МК входят: арифметико-логическое устройство (АЛУ) или центральный процессор (ЦП), постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) или перепрограммируемое ПЗУ (ГТПЗУ), оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), блок регистров общего назначения (РОИ), специальные регистры, схемы управления, магистрали данных (МД),адрес (МА), и управление (МУ),порты ввода вывода, таймеры, счётчики и другие периферийные устройства [  ].

В структуре ОМК семейства РІС возможны много различных функциональных особенностей что делает их на сегодняшний день одними из самых продуктивных, малопотребляющих, помехозащищённых, программируемых пользователем 8-ми битных микроконтроллеров. Благодаря этим особенностям ОМК семейство РІС могут обрабатывать аппаратно-программным способом как дискретные, так и аналоговые сигналы, формировать разного рода управляющие сигналы, а также осуществлять связь

Фирмой Microchip осуществляется мощная программная, оперативная и информационная поддержка своих изделий через сеть Internet и широко разветвленную во всем мире дилерскую сеть.

Микроконтроллеры серии K1816(MCS-51) имеют традиционную принстонскую архитектуру, в которой команды и данные передаются по одной мине, требуют одного источника питания +5В, рассевают мощность приблизительно 1,5 Вт и работают в диапазоне температур от 0 до 70°С. По входном и выходам МК серии 1816 электрически совместимы с интегральными микросхемами ТТЛ. Микроконтроллер МК48 может работать в диапазоне частот синхронизации от 1 до 6 МГц, а минимальное время выполнения команды составляет 2,5 мкс. Микроконтроллер МК 51 может работать в диапазоне частот от 1,2 до 12 МГц, при этом минимальных ЦИК выполнение команды составляет мкс, а быстро действие равно одному миллиону операций за секунду.

Микроконтроллеры РІС обеспечивают более чем в 5-10 раз продуктивность в сравнении с большинством наиболее распространенных 8-битных микроконтроллеров аналогичного класса.  


Таблица 2.2 Сравнительные характеристики
PIC16C7X

Характеристики PIC16C7X

72

73

73A

74

74A

76

77

Память программ (ЭППЗУ) x 14

2K

4K

4K

4K

4K

8K

8K

Память данных (байт) x 8

128

192

192

192

192

368

368

Линий ввода / вывода

22

22

22

33

33

22

33

Параллельный Slave-порт

-

-

-

есть

есть

-

есть

Модулей захвата/сравнения/ШИМ

1

2

2

2

2

2

2

Таймеры

3

3

3

3

3

3

3

Каналов АЦП

5

5

5

8

8

5

8

Последовательный интерфейс

SPI/I2C

SPI/I2C, USART

SPI/I2C, USART

SPI/I2C, USART

SPI/I2C, USART

SPI/I2C, USART

SPI/I2C, USART

Программирование на плате

есть

есть

есть

есть

есть

есть

есть

Сброс при падении напряжения

есть

-

есть

-

есть

есть

есть

Источников прерываний

8

11

11

12

12

11

12


Исходя из данных приведенных в таблице 2.2. Наиболее подходящим микроконтроллером является РІС16С76, поскольку имеет вход АЦП и высокую память данных (байт) x 8, что наиболее важно для программного обеспечения по обработки входного сигнала в режиме:

- измерения частоты пульса;

- измерения амплитуды пульса;

-  измерения неравномерности пульса (девиации);

-  измерение спектрального состава пульсовых колебаний до четвертой гармоники.  

Обозначение выводов РІС16С76 и его условное графическое изображение приведено на рисунке 2.6 а обозначение выводов и их функциональное назначение приведены таблице 2.3.

Рисунок 2.6 -Микроконтроллер РІС16С76

Таблица 2.3 - Обозначение выводов PIC16C76 и их функциональное назначение

Обозначение

Нормальный режим

Режим записи EEPROM

RA0-RA3, RA5

Двунаправленные линии ввода/вывода. Входы АЦП

-

RA4

Вход синхронизации

RB0/INT

Двунаправленная линия ввода/вывода или внешний вход прерывания. Уровни ТТЛ

RB1-RB5

Двунаправленные линии ввода/вывода Уровни ТТЛ

-

RB6

Двунаправленные линии ввода/вывода. Уровни ТТЛ

Вход тактовой частоты             для EEPROM

RB7

Двунаправленные линии ввода/вывода. Уровни ТТЛ

Вход/выход EEPROM данных

RС0- RС

Двунаправленная линия ввода/вывода или внешний вход прерывания. Уровни ТТЛ

RС1- RС7

Двунаправленные линии ввода/вывода Уровни ТТЛ

/MCLR/VPP

Низкий уровень на этом входе генерирует сигнал сброса для контроллера. Активный низкий

Сброс контроллера.      Для режима EEPROM VPP

OSC1/CLKIN

Для подключения кварца, RC, или внешней тактовой частоты

OSС2/CLKOUT

Генератор, вход тактовой частоты в режиме RC генератора, в остальных случаях - для кварца

_

Idd

Напряжение

Напряжение

Vss

Общий

Общий


2.3.3  Выбор микросхемы частотного детектора

ИМС К174УР3 и К174 УР7 представляют собой усилитель промежуточной частоты. Работают от однополярного источника питания 6±0,6 В. В своей структуре (рисунок 2.7) содержат усилитель-ограничитель промежуточной частоты А1, частотный детектор Д1 и предварительный усилитель звуковой частоты А2.

Рисунок 2.7 Структурная схема ИМС К174УР3

По структуре К174УР7 имеет те же самые блоки что и  К174УР3, но усилитель-ограничитель промежуточной частоты А1, частотный детектор Д1 и предварительный усилитель звуковой частоты между собой не соединены. Из за этого ИМС содержит 16 выводов.

К174УР3 в предварительном усилителе имеет электронный аттенюатор, позволяющий дистанционно регулировать уровень выходного сигнала. Работает ИМС следующим образом, входной сигнал поступает на усилитель-ограничитель, который состоит из восьми последовательно связанных дифференциальных усилителей и двух выходных эмиттерных повторителей. Усилитель-ограничитель охвачен глубокой ООС, что обеспечивает подавление паразитной амплитудной модуляции (40дБ) в широком динамическом диапазоне уровней входных сигналов.

С выхода каскадов усиления ограниченный сигнал подается на вход частотного квадратурного детектора, который представляет собой балансный модулятор. Чтобы получить сдвинутый по фазе относительно входного сигнал. К выводам 2,6, должен быть подключен внешний параллельный контур, настроенный на частоту 10,7МГц.

Сигнал электронной регулировки усиления подают на вывод 7. Так как ЗЧ сигнал не проходит по цепи регулировки громкости, он не подвержен влиянию фоновых наводок. Внутренний стабилизатор, выполненный на распределенных транзисторах, уменьшает влияние изменения напряжения питания на параметры ИМС.

 Таблица 2.3 Сравнительные характеристики ИМС К174УР3 и К174УР7

ИМС

Напряжение питания, В.

Гарантированная наработка на отказ, ч.

Срок хранения. лет.

Число элементов

Количество выводов

К174УР3

6±0,6

22 000

10

86

14

К174УР7

6±0,6

18 000

8

114

16

Из таблицы 2.3 можно сделать вывод, что наиболее подходящей и надежной ИМС является К174УР3.

2.3.4 Выбор операционного усилителя

В настоящее время промышленностью выпускается довольно большой выбор операционных усилителей. Но проблема выбора состоит в том, чтобы миниатюризировать печатную плату. Исходя из этого выбираем ИМС содержащая в своем корпусе четыре операционных усилителя. Сравнительные характеристики таких ИМС приведены в таблице 2.4. Все приведенные ИМС по напряжению питания и коэффициенту усиления удовлетворяют нашим требованиям. Что касается частоты среза, то по заданному условию, прибор работает на частоте 0,5-5 Гц. При это, чтобы усилитель не самовозбуждался, остановим свой выбор на операционном усилителе КР1446УД1 фирмы АНГСТРЕМ, у которого частота среза 0,07 МГц.

Таблица 2.4 – Сравнительные характеристики операционных усилителей

ИМС

Напряжение питания, В

Частота среза, МГц

Коэффициент усиления, дб

КР1446УД1

±2…±15

0,07

96

К1401УД1

±2,5…±18

1

100

КМ1401УД4

±2…±18

2,5

110

TL085CN

±3…±15

3

90

TL084IN

±3…±15

3

70

AN9102

±2…±3.5

0,75

86

2.3.5 Выбор семисегментного индикатора

Семисегментный индикатор с общим катодом фирмы «Kingbright» CC56-12GMR. Матрица содержит четыре индикатора, их одноименные сегменты соединены между собой внутри блока. Первый вывод матрицы маркируется единичкой, которую видно под слоем герметика. Эти индикаторы приятного желто-зеленого цвета свечения, имеют большие размеры цифр (высота цифры 15 мм) и малый ток потребления.

Данный семисегментный индикатор наиболее подходящий из-за того что, он специализирован для динамической индикации. По сравнению с некоторыми отечественными индикаторами (АЛС314, АЛС321) для которых необходимо разрабатывать печатную плату и объединять одноименные сегменты. Индикатор CC56-12GMR наиболее подходит по эргономическим и эстетическим показателям.


2.4 Расчет Электрических характеристик каскадов

2.4.1 Режим синхронизации автогенератора 2

Задаем следующие параметры автогенератора 2:

f0=10,7 МГц, ε=1,7 10-3, R=7,5 к Ом, К=0,16, δ=1/α=0,0213, В=0,0106, α=0,08.

Проходная динамическая характеристика:

i=1.538+1.302Uc-0.356Uc2-0.502Uc3-0.098Uc4 mA;

Uc=U+U0;

U0=-1В – напряжение смещения.

Как известно автогенератор в режиме синхронизации описывается системой уравнений (2.1):

     (2.1)

    

где:

-сигнал синхронизации;

- сигнал автогенератора;

y=A/A0 -безразмерная амплитуда,

А и А0 – напряжение на затворе транзистора в режиме синхронизации и автономном режиме,

ω0 – резонансная частота контура, В=Ic/Iо,

І0=А/(R*K),      

R – резонансное сопротивление контура,

К – Коэффициент положительной обратной связи,

- безразмерное время,

 θ=φ-φc – сдвиг фазы

При работе автогенератора в автономном режиме (i=0), при этом

     

Поскольку нужна максимальная чувствительность, то работаем на малых сигналах синхронизации. Тогда безразмерная амплитуда y≈1.

Рассчитываем автогенератор только по фазовому уравнению.

Принимаем диапазон рабочих фазовых сдвигов ±30о.

2.4.2 Стационарный режим автогенератора 2

Исходим из второго уравнения системы (2.1). В стационарном режиме оно имеет вид:

      (2.2)

На верхней граничной частоте ωсв> ω0, ∆ω>0, тогда θ < 0,  θ = 90о.

Из этого следует:

,

Для вышеприведенных значений параметров получим

0,11*10-3

На нижней граничной частоте ωсн< ω0, ∆ω= ωсн- ω0<0,

тогда θ > 0,  θ = 90о.  

Рисунок  2.8 -  Фазовая характеристика.

Подставим значения в уравнение (2.2), получим:

-0,11*10-3

Фазовая характеристика синхронизации автогенератора описывается соотношением (2.2) и графически представлена на рисунке 2.8.

2.4.3 Расчет погрешности представления фазового сдвига

В виду малых сигналов синхронизации амплитуда колебаний автогенератора меняется мало и ее можно считать постоянной, это позволяет не учитывать первое уравнение системы 2.1.

Поскольку используется линейный участок зависимости сдвига фазы от частотной расстройки в фазовом уравнении системы 2.1 sinθ можно заменить на θ. При этом уравнение принимает вид

Определим погрешность замены sinθ на θ. Для этого представим sinθ в виде ряда макларена:

sin x = x-(x3/3!)+(x5/5!) …      

Погрешность суммы нескольких членов ряда не превосходит величины первого отброшенного члена для знакопеременных рядов.

∆≤ x3/3!

При максимальном фазовом сдвиге рабочего диапазона равного ±30о (0.5 рад).

δ=∆/х=0,52/6*100%=4,1%

Теперь фазовое уравнение системы (2.1) принимает вид:

      (2.3)

При девиации частоты полезного сигнала 1кГц

∆ω/ω0=103/10,7*106=0,9*10-4,

при такой девиации фазовый сдвиг

От сюда следует что, фазовый сдвиг обусловленный полезным сигналом пределах фазовой характеристики, регулировка его осуществляется, регулировкой амплитуды сигнала синхронизации. Таким образом производится подстройка рабочего диапазона.

2.4.4 Оценка динамических характеристик синхронизированного автогенератора

Поскольку результаты принятых допущений синхронизированный автогенератор описывается линейным дифференциальным уравнением (2.3) то динамику его можно охарактеризовать амплитудно-частотной характеристикой.

Перепишем вышеупомянутое уравнение в виде:

;

где ∆ω*Х(t);

Тогда, используется преобразование Лапласа, переходим к комплексному выражению:

;

где - Кст - коэффициент передачи в статике.

Теперь, как известно АЧХ можно представить в виде:

2;

;

На граничной частоте =С, или

Ωгр=ωо εВ/2α= ωо εВ/2Q= ωо δВ/2= 10,7 106*0,0107*0,0213*2*3,14

= 0,769 104рад/сек.

fгр= Ωгр/6,28=0,769 104/6,28=1224 Гц.

Полученный результат говорит о том, что спектр полезного сигнала будет воспроизводиться без искажений, поскольку его верхняя граничная частота равняется 30 Гц, а верхняя граничная частота коэффициента передачи составляет 1224Гц

2.4.5 Расчет колебательного контура автогенератора 2

Параметры элементов контура автогенератора определим из соотношения

      (2.4)

где f –резонансная частота колебательного контура, f=10,7 МГц;

С- емкость контура (примем С=270 пФ).

Из уравнения (2.4) определяем индуктивность L.

2          (2.5)

Подставим значения в уравнение (2.5), получим:

L= 1/(270*10-12*(6.28 *10.7*106)2)= 0,1*10-6 Гн

2.4.6 Определение параметров цепи смещения автогенератора 2

Резистор R32 в цепи истока транзистора генератора, находим используя коэффициенты разложения импульса тока. Для угла отсечки 900 коэффициент а0=0.318, а коэффициент а1=0.5.

Определяем амплитуду первой гармоники импульса тока:

 I1=A0/(RК)          (2.6)

Подставим значения в уравнение (2.6), получим:

I1=0.9/(7.5 103* 0.16)=0.75 mA.

Исходя из этой амплитуды находим амплитуду импульса тока усилительного элемента автогенератора:

Iимп=0.75/0.5=1.5 mA.

Теперь находим постоянную составляющую импульса тока:

 mA.

Величина резистора R32 составляет:

R= U0/I0          (2.7)

где U0 =1 В.

Подставим значения в уравнение (2.7), получим:

R =1 /0.477 mA=2 кОм.

Параллельно этому резистору находится конденсатор.  Его величина выбирается из условия, чтобы его сопротивление должно быть гораздо меньше сопротивления резистора на частоте автогенератора Хс << R.

Определим емкость С17 в цепи смещения автогенератора 2.

С = 1/ (Хс ω)         

где  ω – частота автогенератора, (ω=10.7 МГц);

Хс – Емкостное сопротивление конденсатора С17, (Хс= 10 Ом)

Из этого следует, что:

С = 1/(10*10.7 106) = 9,3 10-9 Ф.

Принимаем С17 = 10 нФ.

2.4.7 Расчет автогенератора 1

На VТ1 собран автогенератор 1 на биполярном транзисторе (емкостная трехточка). Емкость конденсаторов С1 и С2 (в пикофарадах) выбирается примерно равной длине волны (в метрах). Длина волны описывается уравнением:

         (2.8)

где С – скорость света, (С=3 108 м/с);

 f – частота генератора, (f=10.7 МГц).

Подставим значения в уравнение (2.8), получим:

λ= 3 108/10.7 106 = 28,03 м

Принимаем С1 = С2 =27 пФ.

2.4.8 Расчет широкополосного фильтра.

Широкополосный фильтр получаем путем последовательного включения ФНЧ и ФВЧ. Поскольку кроме подавления помех он еще и обеспечивает снижение уровня высших гармоник. Используем фильтры Батерворта с наклоном характеристики АЧХ – 60 дб/декаду.

Для расчета ФНЧ Выбираем частоту среза ƒср (в данном случае ωср=30 Гц из расчета прохождения до шестой гармоники)

Полагаем R1=R2=R3=R (обычно 10кОмR100кОм). Выбираем R=100кОм.

где, Rос1= 2R;

 Rос2 = R3;

Из этого следует что, Rос1=200 кОм, Rос2 = 100 кОм,

Емкость конденсаторов фильтра определяется по формуле:

C3=;            (2.9)

При этом  С1=С3/2, С2=2С3.

         

 По формуле (2.9) производим расчет С3 :

                     С3=-6 Ф; принимаем 0,05 мкФ

 Из этого следует что С1 = 0,025мкФ, С3=0,1мкФ примем С3=0,68мкФ.

При расчете ФВЧ (рисунок  2.10 ), выбираем частоту среза ωср или ƒср (в данном случае ωср=0,5Гц)      

Полагаем С1=С2=С3=С (обычно 0.05мкФС0.25мкФ). Выбираем С=0.1мкФ.

Сопротивление резисторов фильтра определяется по формуле:

          R3=;                 R2=;                       R1=2R3;                                                                

 Производим расчет R3 :     

 R3=1,3М Ом; принимаем 1,2М Мом,

 Производим расчет R2:

                            R2=600кОм; принимаем 580к Ом                                                                                    

 Производим расчет R1 :

                             R1=Ом; принимаем 2,4 М Ом  

 Для минимизации сдвига по постоянному току  выбираем Rос1=R1; Rос2=R3; т.е. Rос1=2,4МОм, а Rос2=1,2МОм

Промоделировав схему ФНЧ и ФВЧ в программе Electronics Workbench, получаем АЧХ фильтра нижних и высоких частот.

Из АЧХ приведенной на рисунке 2.11 и 2.12 видно что частота среза fср=30 Гц ФНЧ и fср=0,5 Гц ФВЧ примерно находится на уровне 3дб (0,707) отклонение моделированных параметров от расчетных составила ±20%.


Рисунок 2.9 - Фильтр нижних частот  Батерворта.

             Вых

 Вх

Рисунок 2.10 - Фильтр высоких частот Батерворта.


Рисунок 2.11 - Амплитудно-частотная характеристика ФНЧ по Батерворту.

Рисунок 2.12 - Амплитудно-частотная характеристика ФВЧ по Батерворту.


3 РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ

3.1 Технология изготовления печатной платы

Рассмотрим существующие методы изготовления печатных плат.

По опыту одного из предприятий защита проводников от обслуживания при пайке выводов радиоэлементов осуществляется посредством их химического пассивирования (хроматирования), так как хроматная пленка на меди предотвращает смачивание ее припоем. Защита контактных площадок от пассивирования достигается путем нанесения на них через сетчатый трафарет маски состава (масс, доли %): канифоль — 100; этиловый спирт — 35; вазелин медицинский — 35. защитная маска на контактных площадках служит затем флюсом при пайке на волне припоя.

Главным преимуществом данного метода является исключение из технологии операции нанесения маски из эпоксидной смолы, представляющей большую профессиональную вредность

Вариант Б применяется весьма редко и ограничивается обычно изготовлением полосковых плат. В качестве гальванического покрытия при этом служит серебро с толщиной слоя (9... 12) мкм.

Платы с односторонним или двусторонним расположением проводников без металлизации отверстий могут быть изготовлены способами штамповки, переноса а также нанесения токопроводящих красок (паст).

Способ штамповки рекомендован для массового производства, при этом в качестве основания служит любой диэлектрик, в том числе и картон. Медная фольга толщиной 35 мкм, смотанная в рулон, с одной стороны покрыта адгезионным слоем. Этим слоем фольга накладывается на диэлектрик, при штамповке вырубка проводников бинируется с их прижимом к диэлектрику. Ненужная часть фольги удаляется [   ].

Затем  платы  подвергаются нагреву в  прессованном состоянии для полимеризации адгезионного слоя с целью получения прочного сцепления проводников с основанием. Метод эффективен для плат массового производства с относительно простой схемой проводников.

Операция травления не применяется, поэтому медь расходуется по прямому назначению, а отходы меди используются для переплавки. Данный способ самый дешевый по расходу материалов и наименее трудоемкий.

Способ переноса заключается в получении проводящего рисунка на временном металлическом основании и затем переноса его на диэлектрик. В качестве временного основания служит пластина из коррозионно-стойкой стали типа 18ХН9Т. На пластине получают защитный рисунок, как и при позитивном процессе, т. е. пробельные места закрыты фоторезистом или краской. Затем пластину подвергают гальваническому меднению в кислых электролитах и на ней образуется проводящий рисунок из меди толщиной (35...50) мкм. Фоторезист или краска удаляется, а пластина с проводящим рисунком прижимается к диэлектрику (стеклотекстолиту), на поверхность которого нанесен клеевой слой.

Проводящий рисунок легко отделяется от поверхности коррозионно-стойкой стали и приклеивается к диэлектрику вследствие очень слабого сцепления электроосажденной меди с коррозионно-стойкой сталью. Как и в предыдущем случае, платы подвергаются нагреву в прессованном состоянии для полимеризации клеевого соединения.

Если положить металлическую пластину с медными проводниками в пресс-форму, с помощью которой прессуются пластины из различных пластмасс, например АГ-4, ДСВ и т. п., то проводящий рисунок будет впрессован в диэлектрик «заподлицо». Этот способ рекомендуется для изготовления переключателей, кодовых дисков и т. д. Преимуществом данного метода является возможность получения проводников различной толщины, что в сочетании с возможностью использования самых разнообразных материалов в качестве основания платы открывает широкие перспективы его применения.

Метод переноса целесообразен в условиях опытного и мелкосерийного производства при отсутствии очистных сооружений и условий для утилизации меди из травильных отходов. Технологический процесс представляет собой пример безотходной технологии.

Способ получения проводящего рисунка с помощью электропроводных красок или паст еще не получил широкого применения в промышленности из-за отсутствия соответствующих материалов необходимого качества, однако он является весьма перспективным и экономичным для получения плат широковещательной аппаратуры.

Электрохимический способ получения печатных плат. Этот способ осуществляется посредством следующих основных операций: резки заготовок, сверления отверстий, подлежащих металлизации; подготовки поверхности; химического меднения; усиления меди гальваническим меднением; нанесения защитного рельефа на пробельные места; гальванического меднения; гальванического покрытия сплавом олово—свинец; удаления защитного рельефа; травления меди с пробельных мест.

Исходным материалом служит нефольгированный стеклотекстолит марок СТЭФ-1-2ЛК (ТУ АУЭО.037.000) или СТЭК-1,5 (ТУ 16-503.201—80). На обе стороны этих материалов нанесен адгезионный слой из эпоксидно-каучуковой композиции.

Подготовка поверхности диэлектрика заключается в ее химической обработке смесью хромовой и серной кислот, в результате которой на поверхности образуются микровпадины, обеспечивающие хорошую адгезию металлизированного слоя и хорошую смачиваемость водными растворами. Операция травления в данном процессе характеризуется очень малой продолжительностью (до 1 мин), так как вытравливанию, подлежит весьма тонкий слой химически осажденной и усиленной гальванически до толщины (5...7) мкм меди. При вытравливании такого тонкого слоя меди эффект бокового подтравливания практически отсутствует, что позволяет получать очень узкие проводники шириной до 0,15 мм и с таким же зазором между проводниками.

Таким образом, технологический процесс изготовления печатных плат электрохимическим (полуаддитивным) способом освобождает от необходимости применять фольгированные медью диэлектрики и обеспечивает повышенную плотность монтажа на платах, что обусловливает возможность в ряде случаев заменить сложные в производстве многослойные печатные платы на двусторонние.

Для удаления продуктов реакции промывку водой чередуют с промывкой в солянокислом растворе гидроксиламнна (20 г/л) и щелочном растворе трилона Б. Поверхность адгезионного слоя после травления приобретает равномерный матовый оттенок вследствие создания микрошероховатости.

Сверление отверстий, подлежащих металлизации, осуществляют с помощью твердосплавных сверл.

Операции химического меднения предшествует обезжирование в щелочных растворах с добавками ПАВ, а затем активация в совмещенном растворе и химическое меднение в одном из растворов.

Рекомендуется заготовки плат перед активацией промывать в растворе соляной кислоты (50 г/л) во избежание разбавления раствора — активатора водой Усиление меди гальваническим меднением лучше производить в ваннах без добавок блескообразователей в любых электролитах. Толщина слоя меди при этом должна составлять (5... 7) мкм.

Существует несколько видоизмененный процесс, названный дифференциальным травлением. В, этом процессе нет операции гальванического покрытия сплавом олово—свинец, которое служит металло-резистом, а при травлении тонкого слоя меди с пробельных мест одновременно вытравливается (5...7) мкм меди с проводящего рисунка. Для того чтобы сохранить заданную техническими условиями толщину проводника, при гальваническом меднении увеличивают толщину меди на (7... 10) мкм с учетом вышеуказанного травления металла.

В производственной практике встречаются другие разновидности технологического процесса, отличающиеся от приведенного выше, но в настоящее время они применяются редко, например при изготовлении полосковых плат из нефольгированных диэлектриков. Характерной особенностью этих процессов является применение жидких фоторезистов, которые наносятся на плату до сверления металлизируемых отверстии.

Одним из вариантов электрохимического (полуаддитивного) процесса является так называемый «тентинг-процесс». В этом варианте заготовка печатной платы, в которой просверлены отверстия, металлизируется полностью химическим, а затем — гальваническим меднением с толщиной слоя 25—30 мкм. Далее с помощью сухого пленочного фоторезиста толщиной 40—60 мкм и фотошаблона-негатива получается защитный рисунок из пленки фоторезиста, перекрывающей вес отверстия и защищающей их от попадания травильного раствора Как и в обычном химическом методе, проводящий рисунок здесь образуется после травления меди.

Проводники, контактные площадки и стенки отверстий облуживаются.сплавом ПОС-60 горячим способом по методу «Левельэр» или ППВ (покрытие припоем с выглаживанием). Тентинг-процесс дает хорошие результаты при изготовлении многослойных плат с внутренними переходами из диэлектрика, обе стороны которого покрыты 5- или 35-микронной медной фольгой. На рисунке 3.1 показана структура платы на металлическом основании.

Весьма перспективно применение электрохимического способа в производстве металлических плат, обеспечивающих повышенную теплопроводность. Основными операциями технологического процесса являются: сверление отверстий; анодирование в 20 %-ном растворе H2SO4 при 1а = 1,5 А/дм2 в течение двух часов для получения оксидной пленки, повышающей    электроизоляционные    свойства    поверхности;     нанесение изоляционного слоя; химическое меднение всей поверхности с «затяжкой» гальваническим меднением. Дальнейшие операции выполняются в последовательности, описанной выше. В качестве изоляционного слоя лучшие результаты получены нанесением четырех слоев краской ПЭП-219 с оплавлением каждого слоя при температуре 180 °С.

   

1— металлическое       основание; 2   —   изоляционный    слой; 3   — металлический слой

Рисунок 3.1 - Структура печатной платы на металлическом основании

Подготовка поверхности перед химическим меднением осуществляется следующим образом. После обезжиривания в растворе тринатрийфосфата следует обработка в ацетоне, разбавленным водой в отношении 2:1, в течение 10 мин для повышения гидрофилыюсти поверхности, а затем подтравливание в растворе следующего состава: хромовый ангидрид (30 г/л), серная кислота (650 мл/л) при температуре 50—60 °С с последующей промывкой и нейтрализацией. С целью обеспечения необходимой прочности цепления проводников с основанием предусмотрено создание микрошероховатости поверхности посредством травления в сернохромовой смеси. Эта операция вызывает серьезные затруднения в производстве, связанные с токсичностью хромовых соединений и необходимостью принятия мер по обезвреживанию отходов.

Большой   интерес   представляет   безотходная  технология   подготовки поверхности с помощью, например коронного разряда В настоящее время ведутся экспериментальные работы в этом направлении. Обрабатываемый диэлектрик в виде пленочного материала помещается между алюминиевой пластиной и эпоксистеклотканью, по наружной поверхности которой совершает возвратно-поступательное движение подвижный электрод из четырех цилиндров.

На подвижный электрод и алюминиевую пластину подается электрическое напряжение от высокочастотного генератора (20— 40) кГц величиной 1,4 кВ. Плотность тока, при которой возникают коронные разряды, составляет 1,5 мА/см2. В результате действия коронных разрядов поверхность становится микро шероховатой.

Технологический процесс электрохимической металлизации заготовок при использовании различных пленочных материалов состоит из операций: очистки (обьиная), сушки, обработки коронным разрядом активации, обработки в растворе «ускорителя», химического меднения и гальванического меднения. Шероховатость поверхности можно создать также гидроабразивной обдувкой, направляя абразивно-водяную пульпу под давлением (0,5...0,6) МПа

Основным способом является комбинированный способ изготовления печатных плат.В зависимости от метода защиты проводящего рисунка при вытравливании меди комбинированный способ может осуществляться в двух вариантах: негативном, когда защитой от вытравливания служат краска или фоторезист, и позитивном, когда защитным слоем служит металлическое покрытие (металлорезист). Названия эти способы получили от фотошаблона, применяемого при создании защитного рельефа: в первом случае при экспонировании рисунка используется негатив печатной схемы, во втором — позитив. Комбинированный метод изготовления печатных плат применяется рядом предприятий с мелкосерийным производством негативный комбинированный способ имеет следующие недостатки:

1) при сверлении отверстий на выходе сверла образуются заусенцы и создаются усилия, направленные на отрыв контактной площадки. Для сохранения контактной площадки в конструкции платы предусматривается увеличение диаметра контактной площадки (ширины пояска) на 0,6—0,8 мм. Это требование приводит снижению плотности монтажа;

в результате вытравливания меди в начале процесса диэлектрик
остается обнаженным для воздействия агрессивных гальванических растворов
и активных физоляции готовых плат на порядок ниже, чем при позитивном
процессе. В связи с тем, что гальваническая металлизация осуществляется в
приспособлениях, закрывающих отверстия с одной стороны, толщина слоя
металла   в   отверстии   очень   неравномерна;   часто   имеют   место   случаи
отслаивания металла при перепайке деталей;

в связи с тем, что гальваническая металлизация осуществляется в
приспособлениях, закрывающих отверстия с одной стороны, толщина слоя
металла  в   отверстии   очень  неравномерна;   часто   имеют   место  случаи
отслаивания металла при перепайке деталей.

Оба способа характеризуются значительной трудоемкостью, так как в технологических процессах имеется много ручных операций, поэтому они могут использоваться лишь в условиях опытного и мелкосерийного производства. Наиболее перспективным является позитивный способ, осуществляемый по так называемому базовому технологическому процессу, структура которого аналогична вышеизложенному полуаддитивному процессу. К основным операциям процесса можно отнести резку заготовок и сверление отверстий, подлежащих металлизации; подготовительные операции; химическое меднение; утолщение слоя меди до (5...7) мкм гальваническим меднением; нанесение защитного рельефа на пробельные места; гальваническое меднение; гальваническое покрытие сплавом олово-свинец; удаление защитного рельефа; травление; обрезку по контуру, оплавление покрытия олово-свинец; маркировку, консервацию, упаковку.

Процесс обеспечивает получение зазоров между проводниками и ширину проводников до 0,2мм. Подготовительные операции перед химическим меднением заготовок плат с просверленными отверстиями могут осуществляться в двух вариантах (таблица 3.1):


Таблица     3.1 Подготовительные    операции    перед    химическим

меднением

Операция

Вариант 1

Вариант 2

Химическое обезжиривание

+

+

Промывка              в горячей и холодной воде

+

Подтравливание

-

+

Механическая зачистка фольги

+

Промывка             в холодной воде

+

Активирование

+

-

Промывка             в улавливателях

+

Промывка             в холодной воде

+

+

Электролитическое полирование

+

Обработка             в растворе «ускоритель»

+

Промывка             в холодной воде

+

+

механическая зачистка с целью удаления заусенцев и дефектов на
поверхности фольги в сочетании с химиическими операциями;

электролитическое полирование. Последовательность операций для
обоих вариантов представлена в таблице, где знаками плюс и минус обозначена
применяемость операции.

Ниже даны основные характеристики отдельных подготовительных операций.

Химическое обезжиривание осуществляется в растворе следующего состава (г/г): тринатрийфосфат— 30—35, сода кальцинированная — 30—35, препарат ОС-20 — 3—5.

В том случае, когда раствор используется в установках струйной обработки, в него вводится пеногаситель, например эмульсия КЭ-10-21 (1—2 г/л). Температура раствора 40—60 °С, продолжительность обработки 2—5 мин.

Подтравливание медной фольги производится в растворе, содержащем 200—250 г/л надсернокислого аммония и 5—7 г/л серной кислоты.

Подтравливание медной фольги производится в растворе, содержащем 200—250 г/л надсернокислого аммония и 5—7 г/л серной кислоты.

Промывки в холодной и горячей воде осуществляются в ваннах с проточной водой. С целью значительного снижения расхода воды рекомендуется устанавливать двухступенчатые ванны каскадного типа

Электролитическое полирование заключается в анодной обработке заготовок, в результате которой растворяются заусенцы, образующиеся при сверлении, а на поверхности фольги создается оксидный слой, препятствующий осаждению меди на поверхности заготовки при химическом меднении. Выполнение этой операции после активирования позволяет удалить с поверхности адсорбированный слой палладия, который при этом растворяется вместе с медью, что также препятствует химическому осаждению меди на фольгу. Электролитом служит раствор ортофосфорной кислоты (1140— 1170 г/л) с добавлением (70... 100) мл/л бутилового спирта (бутанол).

Раствор готовится следующим образом. К бутанолу добавляется равное количество воды, в полученную смесь медленно при постоянном перемешивании добавляется ортофосфорная кислота плотностью (1600... 1700) кг/м3. По достижении плотности раствора (1540... 1550) кг/м3 добавление кислоты прекращают.

Катодами в ванне служат листы из меди или коррозионно-стойкой стали, помещенные в чехлы из хлориновой ткани. Отношение поверхности катода к поверхности анода (заготовки плат) должно быть от 3 :1 до 5 :1.

Процесс электрополирования ведут при комнатной температуре и анодной плотности тока (2...2,5) А/дм2, однако регулирование силы тока на ванне следует производить по напряжению на зажимах ванны, поддерживая его в пределах (1,5...3) В в зависимости от размеров ванны. Рабочее напряжение на ванне должно быть на (0,2...0,3) В меньше того, при котором начинается выделение на полируемой поверхности кислорода Продолжительность операции 15—20 мин. На катодной поверхности вначале выделяется водород, но затем, по мере накопления в электролите меди, начинается ее осаждение в виде порошка Увеличением катодной поверхности можно добиваться получения меди в виде пленки, которая легко снимается с поверхности катода Уровень электролита следует поддерживать, доливая ванну водой или ортофосфорной кислотой в зависимости от плотности раствора, которая составляет (1560... 1600) кг/м3. Бутанол вводится по мере ослабления блеска поверхности или появления растравленных участков полируемой поверхности.

Используя комбинированный метод, можно изготавливать платы с повышенной плотностью монтажа. В этом случае исходным материалом служит стеклотекстолит, фольгированный очень тонкой мед ной фольгой (толщина фольги 5 мкм). Медная фольга защищается от возможных повреждений, при хранении, транспортировании и сверлении отверстий медным или алюминиевым листовым протектором толщиной 50—75 мкм.

3.2 Расчёт надёжности

Надёжность - это свойство изделия сохранять заданные технические условия в процессе эксплуатации. Параметрами надёжности являются:

(t) - интенсивность отказов изделия за единицу времени;

P(t) - вероятность безотказной работы в заданном интервале времени;

Т - время наработки на отказ (время безотказной работы);

O(t) - вероятность отказов в заданном интервале времени;

Кэ - опытно статистический коэффициент, учитывающий влияние комплекса внешних факторов на надёжность работы;

Ку - коэффициент роста надёжности при совершенствовании изделия;

Кн - коэффициент нагрузки, представляющий собой отношение действующей нагрузки элементов к начальной;

Кр - коэффициент режима, характеризующий зависимость надёжности изделия от электрической нагрузки и температуры среды;

Вероятность безотказной работы в заданном интервате времени определяется выражением:

P(t) = exp(-  λ t),      (3.1)

где     λ - интенсивность отказов изделия;

t- заданный интервал времени. Коэффициент нагрузки для резисторов определяется по формуле:

Кн = Ррасч / Рном,      (3.2)

где   Ррасч - расчётная мощность рассеяния; Рном - номинальная мощность рассеяния.

Коэффициент нагрузки для аналоговых и цифровых микросхем принимается равным единице. Интенсивность отказов Xi можно определить по формуле:

λа =λКрКэКз,      (3.3)

где λ - интенсивность отказов однотипных элементов.

Заполним таблицу интенсивности отказов на все элементы электрической принципиальной схемы электронного регистратора пульсовых колебаний на базе микроконтроллера (таблица 3 1).

Время наработки на отказ составит

Т = 1 / λ                    (3.4)

Т = 1/(15,12 *10 -6) = 66 137 час

За 10 000 часов значение вероятности безотказной работы составит: Р(10000) = ехр( - 15,12*10 -6 *10 000) = 0,7786.

Вероятность отказов за то же время:

Q=l-P         (3.5)

Q =l- 0,936130864291= 0,063869135708.

Построим   график   зависимости   безотказной   работы   от   времени наработки.

Р

0.2

 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21

t*10000 часов.

Рисунок 3.3 - Зависимость безотказной работы от времени наработки


Таблица 3.1 - Расчёт

интенсивности отказов

Наименование элемента

п

1/час

Кні

І/час

Микросхемы

5

0,1

1

0,5

Резисторы

66

0,02

1

1,32

Потенциометры

8

0,2

1

1,6

Конденсаторы керамические

30

0,1

1

3

Конденсаторы электролитические

1

0,3

1

0,3

Кнопки

7

0,1

1

0,7

Транзисторы

10

0,2

1

2

Индикатор

1

0,1

1

0,1

Диоды

20

0,2

1

4

Резонатор кварцевый

2

0,2

1

0,4

Печатная плата

1

1

1

1

Паянные соединения

300

0,001

1

0,3

Разьём

2

0,05

1

0,1

Интенсивность отказов изделия

І , J

15,12     

4. ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

4.1 Выбор и обоснование базы для сравнения

Современный этап развития экономики Украины связан с решением сложных задач рыночных взаимоотношений. Для решений вопросов следует использовать принципы и методы маркетинга [   ]. Одной из важных задач маркетинга является исследование рынка, которое проводят по следующим направлениям:

а) изучение товара, его новизны и конкурентоспособности;

б) изучение запросов покупателей;

в) изучение конкурентов и их достижений.

В качестве товара в данной работе рассматривается электронный регистратор пульсовых колебаний.

В таблице 4.1 приведены технико-экономические показатели сравниваемых устройств.

Таблица 4.1-  Технико-экономические показатели

п/п

Наименование показателей

Ед.

Значения показателей

Аналог

Проект

1

1.1

Нормативные

Напряжение питания

В

± 12

± 12

2

2.1

2.2

2.3

2.4

2.5

Технические

Диапазон рабочих частот

Погрешность измерения

Рабочий диапазон температур

Вероятность безотказный работы

Срок службы

Гц.

%

0С

лет

0,5 – 3

≤1,0

-30…+50

6

0,5 – 5

≤0,5

-30…+50

6

3

3.1

Экономические

Цена

грн.

348

290

За базу для сравнения принимаем аналогичное устройство.


4.2 Определение уровня качества изделия

Качество – это совокупность свойств и характеристик продукции, которые придают ей способность удовлетворять обусловленные или предполагаемые потребности.

Номенклатура показателей качества включает 11 групп показателей. первые 10 групп показателей определяют технический уровень. Для оценки технического уровня используются дифференциальный и комплексный методы [   ].

Дифференциальный метод оценки технического уровня и качества изделий - это метод с использованием относительных единичных показателей. Относительный показатель q равен отношению единичного показателя качества оцениваемого изделия Pi к соответствующему показателю базового изделия Piб, т.е. определяется выражением:

                                                                 (4.1)

или

                                                                  (4.2)

Из (4.1) и (4.2) выбирается тот относительный показатель затрат, рост которого соответствует улучшению качества изделия.

Комплексный метод оценки технического уровня изделия - это метод с использованием обобщенных показателей. Для некоторых групп изделий, исходя из их основного назначения, найдены функциональные зависимости обобщенного показателя качества от совокупности единичных показателей. При отсутствии функциональной зависимости обобщенного показателя качества Пк от единичных показателей используется среднезавершенная оценка

                                                       (4.3)

где mi - коэффициент весомости i-го единичного показателя;

qi - относительный единичный показатель;

n - количество единичных показателей, применяемых для оценки данного изделия.

Следует обратить внимание, что коэффициенты весомости mi устанавливаются так, чтобы их сумма была равна единице (). Коэффициенты весомости устанавливаются по группам изделий отраслевыми НИИ на определенный период и отражаются в отраслевых методиках по оценке уровня качества изделий.

Оценка технического уровня сравниваемых изделий производится с учетом данных, приведенных в таблице 4.2, где указаны коэффициенты весомости единичных показателей.

Таблица 4.2 Технический уровень изделий

Технический

параметр

Абсолютные значения по вариантам

Относительный единичный показатель,

qi

Коэффициент весомости единичного показателя,

mi

Относительный показатель с учетом коэффициента весомости,

qi mi

базовое

Проект.

Диапазон рабочих частот, Гц.

0,5 – 3

0,5 – 5

1,66

0,3

0,5

Погрешность измерения, %

 <0,1

<0,5

2,0

0,25

0,5

Рабочий диапазон температур 0С

-30..+50

-30..+50

1,0

0,2

0,2

Вероятность безотказной работы

0,92

0,97

1,05

0,15

0,16

Срок службы, лет

6

6

1,0

0,1

0,1

Итого

1,46

Полученный показатель технического уровня Пк проектируемого устройства равен 1,46. т.е. технический уровень проектируемого устройства превышает уровень базового.

Одной из групп показателей качества является технологичность. Конструкция технологична, если она обеспечивает повышение производительности труда при оптимальном снижении затрат труда, средств, материалов и времени на проектирование, подготовку производства, изготовление, техническое обслуживание, ремонт и прочие заданные показатели качества изделия в определенных условиях производства и эксплуатации.

Уровень технологичности оценивается системой технических и технико-экономических показателей. Для определения показателей технологичности используем данные таблицы 4.3.

Таблица 4.3 – Характеристика унификации

Наименование

Условное обозначение:

Е- сборочная единица;

Д-деталь

Колличество

В том числе

Стандартных

Оригинальных

Микросхемы

Транзисторы

Диоды

Индикаторы

Резисторы

Конденсаторы

Кварц

Разъем

Печатная плата

Корпус

Д

Д

Д

Д

Д

Д

Д

Д

Е

Е

5

10

17

1

61

31

2

2

1

1

5

10

17

1

61

31

2

2

1

1

1

1


Коэффициент унификации описывается формулой: Д
ст=136, Е=4

Ку = (Еу+Ду) / (Е+Д)                                                                            (4.4)

где, Еу – количество унифицированных сборочных единиц;

Ду – количество унифицированных деталей.

Подставим значения в формулу (4.4), получим:

Ку = (2+136) / (4 +136) = 0,98.

Коэффициент унификации деталей:

Ку.д = 136/136 = 1,0.

Коэффициент стандартизации устройства описывается формулой:

Кст = (Ест + Дст) / (Е+Д)                                                                     (4.5)

где, Ест – количество стандартных сборочных единиц;

Дст -  количество стандартных деталей.

Подставим значения в формулу (4.5), получим:

Кст = (2+136) / (4 +136) = 0,98.

Коэффициент сборности устройства описывается формулой:

Ксб = Е/(Е+Д)                                                                                        (4.6)

Отсюда Ксб=4/(4+136)=0,03.

Анализ рассчитанных показателей показывает высокий уровень технологичности проектируемого устройства.


4.3 Планирование технологической подготовки

В современных условиях развития общества характеризуется ростом объема научно-исследовательских, проектно-конструкторских работ. Планирование управление сложными научно-техническими разработками осуществляется на основе сетевых методов планирования и управления (СПУ). Эти методы основаны на построении сетевого графика, расчете его параметров, а затем следует управление ходом его выполнения работ.

Для построения сетевого графика необходимо определить состав и содержание работ, необходимых для достижения цели разработки, а также установить взаимосвязь и продолжительность работ. Продолжительность работ определяют по нормативным данным или экспертным методом.

После построения сетевого графика рассчитывают следующие параметры:

а) ранние (Трί) и поздние (Тпі) сроки завершения события;

б) резервы времени по работам и событиям.

Перечень работ сетевого графика приведены в таблице 4.4.

Таблица 4.4 - Перечень работ сетевого графика

п/п

Наименование работ

Продолжительность

работ,

дней

Шифр работы

i- ί 

Получение технического задания и ознакомление с ним

Выбор базы для сравнения

Проведение информационного поиска

Изучение технической литературы

Составление обзора применяемых изделий

Разработка технического предложения

Разработка структурной схемы

Разработка функциональной схемы

Разработка принципиальной электрической схемы

Выбор и обоснование элементной базы

Разработка печатных плат

Составление спецификации на материалы и покупные изделия

Разработка технологии изготовления печатной платы

Доставка материалов и покупных изделий

Разработка чертежа общего вида

Разработка чертежа корпуса

Изготовление печатных плат

Монтаж печатных плат

Расчет показателей надежности

Изготовление корпуса

Монтаж устройства

Испытания и наладка

Оформление пояснительной записки

Разработка инструкции по эксплуатации

Подготовка технической документации к сдаче заказчику

3

2

5

7

4

5

3

5

7

1

5

2

2

1

2

2

5

5

1

3

3

5

3

4

3

0-1

2-4

1-2

1-3

3-4

-45

5-6

5-7

7-10

6-9

9-12

10-13

12-15

13-17

5-8

8-11

15-16

16-17

17-19

11-14

14-18

18-20

17-21

19-21

20-21

Сетевой график представлен на рисунке 4.1.

Плановая продолжительность разработки устройства соответствует длительности критического пути и равна 43 дня.


СЕТЕВОЙ   ГРАФИК

Условные

обозначения

- событие:                                              - работа;                                         - критический путь.

ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ

Рисунок 4.1 - Сетевой график


4.4 Расчет себестоимости и цены проектируемого устройства

Себестоимость изделия - это выраженные в денежной форме текущие затраты на его производство и сбыт. Группировка затрат по статьям калькуляции и порядок их расчета приведены в табл. 5.

Таблица 5. Калькуляция себестоимости изделия

Наименование статьи калькуляции

Сумма, грн,

Порядок расчета

Сырье и материалы

20,82

Таблица 4.6

Покупные комплектующие изделия

59,33

Таблица 4.8

Основная заработная плата рабочих

64,00

Таблица 4.7

Дополнительная заработная плата

12,80

20%

Отчисления на социальное страхование

28,95

37,7%

Затраты на содержание и эксплуатацию оборудования

25,60

Определяются в 40% от основной заработной платы

Общепроизводственные расходы

18,12

Определяются в 20% от основной зарплаты и затрат на содержание и эксплуатацию оборудования  

Общехозяйственные расходы

7,68

Определяются в 15% от основной зарплаты и затрат на содержание и эксплуатацию оборудования

Производственная себестоимость

237,30

Внепроизводственные затраты

4,77

Определяются в % от производственной себестоимости (2-4%)

Полная себестоимость

242,05

Таблица4.6 – Расчет стоимости материалов

Материалы

Сухая масса, кг

Общая масса, кг

Цена за единицу, грн

Сумма, грн

Стеклотекстолит

Флюс, припой, лак

Сталь лтстовая

0,2

-

0,3

0,2

-

0,3

58,00

-

1,4

11,6

8,00

0,42

Итого

20,02

Транспортно-заготовительные расходы, 4%

0,80

Всего

20,82

 

Таблица 4.4- Расчет тарифной заработной платы

Деталь или узел

Профессия

Разряд

Трудоемкость,

нормо/час

Тарифная ставка, грн

Тарифная зарплата, грн

Корпус

Печатная плата

Сборка и наладка устройства

Слесарь

Слесарь

Гальванщик

радиомонтажник

4

4

4

5

10

3

4

6

2,3

2,3

2,3

2,8

23,0

6,9

10,4

16,8

Итого

64,00


Таблица 4.8 – Расчет стоимости покупных комплектующих изделий

п/п

Наименование

Количество

Цена, грн.

Сумма, грн.

1

2

3

4

5

6

7

8

Микросхемы:

К174УР3

К1003ПП1

Р1С16С76

К1402УД2А

Транзисторы:

КТ315Б

КП305И

Диоды:

КД522

КС156А

АЛ307Б

Индикаторы:

СС56-12GMR

М1691

Резисторы:

МЛТ 0,125

СП 5-2

СП 3-13

Конденсаторы:

К 10-17б

КТ4-25

Кварц:

РК126

Разъем:

ГРПМ-4Ш

1

1

1

2

7

3

4

1

12

1

1

55

3

3

30

1

2

2

1,20

2,00

6,60

0,80

0,70

0,80

0,60

0,50

0,80

3,40

1,30

0,70

0,30

0,25

0,20

0,30

0,50

1,20

1,20

2,00

6,60

1,60

4,90

2,40

2,40

0,50

9,60

3,40

1,30

11,00

0,90

0,75

6,00

0,30

1,00

2,40

Итого

Транспортно заготовительные расходы (4%)

57,05

2,28

Всего

59,33

4.5 Расчет ожидаемой экономической эффективности проектируемого устройства

Расчет экономической эффективности включает определение эффекта в сфере производства и экономического эффекта в сфере эксплуатации новой техники.

Экономический эффект в сфере производства определяется в расчете на годовую программу выпуска по формуле:

Эп = С*А (1-Снал/100)-Ен*Кдоп                                                    (4.7)

где - разность себестоимости;

А – годовой выпуск, шт;

Снал – ставка налога на прибыль, %;

Ен – норма эффективности капитальных вложений;

Кдоп – дополнительные капитальные вложения в сфере производства, грн.

С=290-242,05 = 47,95 грн.

Эп = 47,95*100(1-25/100)=3596 грн.

Годовой экономический эффект в сфере эксплуатации нового устройства определяется по формуле:

Ээ = (Ибаз-Ипр)*(1-Снал/100)-Ен*Кэкс                                             (4.8)

где,  Ибаз, Ипр –издержки от эксплуатации базовой и проектируемой      техники;

Кэкс – дополнительные капитальные вложения в сфере эксплуатации.

К эксплуатационным расходам потребителя относятся:

- расходы на электроэнергию;

- заработная плата обслуживающего персонала;

- амортизационные отчисления;

- затраты на текущий ремонт;

- затраты на материалы связанные с эксплуатацией техники.

Расчет эксплуатационных издержек проводят только по тем статьям, которые изменяются в сравниваемых вариантах.

Расходы на электроэнергию определяются по формуле:

Эс = W*Цэ*Фэ                                                                                   (4.9)

где, W – потребляемая мощность, кВт;

Цэ – стоимость 1кВт/ч, грн;

Фэ – количество часов работы прибора в год.

Подставим значения в формулу (4.9), получим

Эс.пр. = 0,05*0,17*4000=34 грн

Эс.б = 0,10*0,17*4000=68 грн

Заработная плата обслуживающего персонала не рассчитывается, так как не возникает необходимость в дополнительном обслуживающем персонале.

Амортизационные отчисления составляют:

Аотч.б. = 348/6 = 58 грн

Аотч.пр. = 290/6 = 48,33 грн

Затраты на текущий ремонт принимаем 10% от оптовой цены:

Зт.р.б. = 348*10/100 = 34,80 грн

Зт.р.пр. = 290*10/100 = 29,20 грн

Годовые расхода по эксплуатации составляют:

Иб = 68+58+34,80=160,80грн

Ипр = 34+48,33+29,00 = 111,33грн

Экономический эффект в сфере эксплуатации равен:

Ээ = (160,80-111,33)*(1-25/100) = 37 грн

4.6 Определение уровня конкурентоспособности проектируемого изделия

Для количественной оценки уровня конкурентоспособности проектируемого устройства используем интегральный показатель конкурентоспособности:

Qконк = Qнп*Qту/Qэ                                                                            (4.10)

где  Qнп – групповой показатель конкурентоспособности по норматив                      ным параметрам;

Qту - групповой показатель конкурентоспособности по техническому уровню;

Qэ - групповой показатель конкурентоспособности по экономическим параметрам.

Среди технических параметров выделяется группа нормативных. Групповой показатель по нормативным параметрам принимает только два значения: нуль, если изделие не соответствует обязательным для данного рынка нормам и стандартам; и единица, если соответствует. Проектируемое устройство соответствует требованиям рынка Qнп = 1.

Сравнительную конкурентоспособность по экономическим показателям определяем по формуле:

Qэ = Цпотр.пр./Цпотр.б.       (4.11)

где Цпотр.пр.,Цпотр.б. – цена потребления соответственно проектируемого и базового устройства.

Цена потребления:

Ц = К+Нэкс*Тсл        (4.12)

где   К – капитальные вложения потребителя, грн;

Нэкс – годовые расходы по эксплуатации, грн;

Т – срок службы, лет.

Подставим значения в формулу (4.12), получим

Цпотр.б = 348+160,80*6=1313 грн.

Цпотр.пр =290+111,33*6=957,98 грн.

Qэ = 957,98/1313 = 0,73.

Интегральный показатель конкурентоспособности равен:

Qконк = 1*1,46/0,73=2,00

Таким образом проектируемое устройство конкурентоспособно.


4.7 Выводы

На основе ранее выполненных расчетов  производим итоговое заключение о выборе более эффективного варианта конструкции.

Анализ технико-экономических показателей показывает преимущество проектируемой системы (таблица 4.9).

Таблица 4.9 - Технико-экономические показателей

Наименование показателей

Ед. измерения

Значение показателей

Измерение

+рост

- уменьшение

базовое

проект

Диапазон рабочих частот

Погрешность измерения

Вероятность безотказной работы

Срок службы

Рабочий диапазон температур

Себестоимость

Цена

Интегральный показательконкурентоспособности

Гц

%

лет

ОС

грн.

грн.

0,5-3

>1,0

0,92

6

-30...+50

290

348

0,5-5

>0,5

0,97

6

-30..+50

242

290

2,0

+

-0,5

+0,05

-48

-58

Проектируемое устройство имеет выше технический уровень и выше конкурентоспособность.

 


5 ПЕДАГОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

5.1 Проектирование программы профессиональной подготовки рабочего по специальности «Слесарь-сборщик РЭА»

Не проходит и дня без новостей о достижениях научно-технического хозяйства, как связь, телевидение, вычислительная техника, производство бытовой техники и многих других, в которых используется радиоэлектронная аппаратура, ее блоки и узлы.

Поэтому нашему народному хозяйству требуются квалифицированные рабочие,  вооруженные знаниями, необходимыми  для выполнения сборки  и механической регулировки узлов и блоков РЭА.                                                                         

В наши дни весьма актуальна подготовка специалистов «Слесарь-сборщик радиоэлектронной аппаратуры и приборов».

5.1.1 Определение видов деятельности рабочего

Различают следующие виды профессиональной деятельности:

- технологическая – непосредственно выполнения операций по разработке сырья, изготовлению прибора;

- организационная – подготовка бригады, организация инструктажей и т. П.;

- проектно-конструкционная – разработка, проектирование продукта, процесса изготовления;

- научно-исследовательская – разработка принципиально нового оборудование, технологий;

Зависимость видов профессиональной деятельности от образовательно-квалификационного уровней специалиста приведена в таблице 5.1.    


Таблица 5.1. Зависимость видов профессиональной деятельности от образовательно-квалификационного уровней

Уровень образования

Образовательно-квалификационный уровень

Учебное заведение

Виды профессиональной деятельности

Технологическая

Организационная

Проектно-конструкторская

Научно-исследовательская

Средние специальные

Квалификационный рабочий

ПТУ

В рамках узла

В рамках бригады

-

-

Высшее І ступени

Младший специалист

ВПУ

Техникум

В рамках технологического цикла

В рамках участка

элементы

-

Высшее ІІ ступени

Бакалавр

Колледж

В рамках технологического цикла

В рамках участка

элементы

-

Высшее ІІІ ступнни

Специалист

Институт

Академия

Университет

В рамках предприятия

Элементы

Высшее ІV ступени

Магистр

Академия

В рамках отрасли

В рамках предприятия

элементы

Преобладает

Таблица 5.2. Характеристика групп трудовых процессов

Группы трудовых процессов

Основная учебно-производственная характеристика трудовых процессов

Особенности процессов производственного обучения

1 группа. Основные части которых могут быть самостоятельными частями процесса обучения.

Большая повторяемость операций при небольшой их вариативности на разных изделиях. Возможность вычленения, учащения и варьирования операций в производственных условиях.   

Полная возможность организации профессионального обучения при выполнении типичных производственных работ. Необходимы введения учебных объектов для отработки некоторых первоначальных приемов отработки

2 группа. Основные части которых могут быть самостоятельными частями процесса обучения.  

Небольшая повторяемость операций при значительной вариативности в связи c ситуацией. Невозможность, значения, учащения операций в производственных условиях.

 

Изучение основ профессии с применением тренажеров, макетов, схем и т.п., происходит решение технологических ситуационных задач, работа с учебно-производственными алгоритмами.

3 группа занимающая промежуточное положение между 1 и 2 группой.

Большая повторяемость операций при трудности их вычленения в производственных условиях.

Сочетание обучения на основе производственного труда по профессии с выполнением расчетных, лабораторно-практических работ в мастерских.

   


Так как данный специалист занимается и сборкой узлов и блоков РЭА и их регулировкой, и испытанием, то его действия относятся к третьей группе трудовых процессов. Особенностью процесса производственного обучения являются сочетание обучения на основе производственного труда по профессии с практическими работами в мастерских.

Необходимо точно установить места трудоустройства рабочего с тем, чтобы при подготовке специалиста максимально придерживаться реальных условий труда в задачах, примерах, пробных работах (таблица 5.3).

Таблица 5.3 Условия использования специалиста

Виды деятельности

Места использования специалиста

Сборка и регулировка радиоэлектронной аппаратуры

- электрорадиотехнический завод

- лаборатория по РЭА

- спецвузавтоматика

- автоматизированные участки    предприятий

При системном подходе к организации профессиональной деятельности специалиста выделяются функции деятельности, каждая из которых разбивается на функциональные этапы. Затем для каждого этапа определяются предмет, средства, процесс, продукт. А также требования к знаниям и умениям рабочего.

Умения делятся на знакоумственные, предметноумственные, знаковопрактические и предметнопрактические. Знания и умения должны соответствовать функциональной структуре технологической деятельности. Такое соответствие удобно представить таблицей 5.4.


Функция деятельности

Функциональные этапы

Предмет деятельности

Материальные средства деятельности

Процедуры деятельности

Продукт деятельности

Требования к специалисту

Знания

Умения

П

Р

О

И

З

В

О

Д

И

Т

Е

Л

Ь

Н

А

Я

Подготовительный

Паяльник, кусачки, пинцет, отвертка, пассатижи,  круглогубцы, элементы, припой, флюс

-

Размещения на столе инструментов, освещение стола. Подбор деталей и монтажных материалов. Подготовка деталей к монтажу. Рассмотрение схем аппаратуры

Подготовленные к работе предметы деятельности

Знание устройства и правил пользования инструментами, видов и свойств проводов, устройств и приспособлений для выполнения монтажных работ, схем

Умение подготавливать элементы к монтажу, пользоваться инструментами и устройствами(включение, подготовка к работе)

Производительный

Провода, детали, платы, корпуса, изоляционные материалы

Припои, флюсы, паяльник, кусачки, плоскогубцы, шило, пинцет, отертка

Сборка узлов РЭА, соединение деталей, механическая регулировка узлов и блоков, пайка с соблюдением требований чертежа

Собранный узел, механизм, аппарат

Устройство, назначение, принцип  действия используемого оборудования; КИП; правила и приемы выполнения сборочных работ; свойства припоев

Умение работы с паяльником, припоями и флюсами, осуществлять монтаж узлов и блоков РЭА, работать с чертежами

Контрольный

Узел, механизм, аппарат

Вибростенд, контрольно-измерительные приборы

Испытание блоков аппаратуры, проверка собранных узлов, механизмов и аппаратов на соответствие техническим условиям, устранение обнаруженных дефектов  

Собранный, отрегулированный и проверенный узел(механизм, аппарат)

Знание принципа действия используемого оборудования, контрольно- измерительных инструментов;

Сведение по электро- и радиотехнике

Умение проводить испытания аппаратов, пользоваться контрольно-измерительными приборами


Определм квалификационные требования и условия аттестации специалиста. Срок подготовки специалиста –.1год.

Таблица 5.5

Циклы учебных дисциплин

Способы итоговой аттестации

Общеобразовательные:

        -экономика

        -физкультура

        -эстетическое воспитание

        -основы правоведения

Политехнические:

         -электроника

         -радиоматериалы

         -радиоэлектроника

         -чтение чертежей

Специальные:

         -производственное обучение

         -спецтехнология

         -автоматизация производства на основе ЭВ техники

экзамен, ІІ полугодие

экзамен, ІІ полугодие

экзамен, І, ІІ полугодия

экзамен, І, ІІ пологудия

экзамен, ІІ полугодие

экзамен, ІІ полугодие

экзамен, ІІ полугодие 

Предусмотрено технологическая и предвыпускная производственная практика. Технологическая практика происходит в мастерских ПТУ, а предвыпускная – на рабочих местах предприятия.

Цель предвыпускной практики – обучить учащегося самостоятельно выполнять работу по профессии на рабочих местах предприятия в соответствии с квалификационной характеристикой.

Примеры квалификационного задания:

а) блоки простые спецустройств – установка и крепление плат, общая сборка;

б) шасси радиоизмерительных приборов – сборка.

Состав аттестационной комиссии:

- преподаватель спецтехнологии;

- мастер производственного обучения;

- заместитель директора по учебной и воспитательной работе;

- директор;

- председатель от предприятия.

Содержание теоретического обучения специалиста зависит от профессиональной деятельности его в различных отраслях народного хозяйства, составляющих структуру объекта изучения (таблица5.6).

Таблица 5.6 - Темы профессиональной теоретической подготовки специалиста

Структура объекта изучения

Виды деятельности

Обобщенная структура содержания

Набор тем программы профессиональной теоретической подготовки

Техника

Технологическая (монтаж, ремонт)

Виды и конструкция технических систем

Устройство различной радиоаппаратуры

Технология

Технологическая

Общая технология

Конкретная технология

Простые слесарные и монтажные работы, сборка и регулировка РЭА

Организация, управление и экономика

Организационно – управленческая

Экономика и организация производства

Экономика и организация рабочего места

Охрана труда

Организационно-технологическая

Охрана труда и техника безопасности

Охрана труда и техника безопасности при монтажных работах

Экология

Технологоуправленческая

Вопросы экологии отрасли

Пайка, клейка

Правовые вопросы отрасли

Технологоуправленческая

право

Улучшение условий труда, льготы

Научные исследования

Научно - исследовательская

Выберем систему производственного обучения.

Система производственного обучения – это объективное единение содержания, методов, форм и технических средств обучения, благодаря которым осуществляется формирование у обучаемых профессионально – необходимых ЗУН (знаний, умений, навыков).

Содержание составляют трудовые процессы, операции, приемы. К формам относят:

- отдельные операции в мастерских;

- комплексы операций в мастерских;

- комплексы операций на предприятии.

Методы делят на продуктивные и репродуктивные. Средства могут быть проблемные или традиционные.

Рассмотрим элементы СПО в отношении данного специалиста:

а) Содержание СПО:

1) Трудовые процессы: сборка РЭА, ремонт блоков РЭА;

2) Операции: сверление, гибка, лужение, паука, резка, опиливание;

3) Прием: нанесение припоя.

б) Формы СПО:

1) Операции в мастерских: нарезание резьбы, опиливание, пайка, сверление, резка;

2) Комплексные операции: сборка РЭА, регулировка;

3) Комплексные операции на предприятии: сборка и регулировка блоков и узлов РЭА.

в) методы СПО:

1) Продуктивные: чтение электронных схем;

2) Репродуктивные: сборка простых приборов.

г) Средства СПО:

1) Проблемные: образцы блоков, узлов РЭА;

2) Традиционные: чертежи, схемы, плакаты.

Оптимальные результаты подготовки данного рабочего обеспечит использование комбинированной СПО.

Ее суть в том, что обучение начинается с освоения важнейших приемов по специальности, а затем продолжается в процессе изготовления целостных изделий с постепенным нарастанием сложности на рабочем месте.

5.1.2 Сводно-тематический план профессиональной подготовки специалиста

Сводно-тематический план (таблица 5.7) подготовки специалиста отражает содержание теоретического обучения и содержит обязательные для изучения темы по производственному обучению и специальной технологии.


Таблица 5.7 Сводно-тематический план профессиональной подготовки специалиста

Производственное обучение

Специальная технология

п/п

Наименование тем

п/п

Наименование тем

I полугодие

I

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

Обучение в учебных мастерских

Вводное занятие

Безопасность труда т пожарная безопасность в учебных мастерских

Экскурсия на предприятие

Правовые вопросы отрасли

Слесарные работы

Сборочные работы

Электромонтажные работы

Работа с электрорадиоэлементами

Работа с печатными платами

Сборка и монтаж электромеханических узлов и приборов

Комплексная работа.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

Введение

Основы гигиены труда, производственной санитарии и профилактики травматизма

Экология отрасли

Общие сведения о производстве РЭА

Слесарные работы

Допуски. Технические измерения.

Сведения о механизмах и машинах

Сборочные работы

Электрорадиомонтажные работы

Электрорадиоэлементы

Сведения о миниатюризации РЭА

Техническая документация

Электрический монтаж РЭА и приборов

Общие сведения о контроле, регулировке и испытаниях радиоэлектронной аппаратуты и приборов

II полугодие

II

12

13

14

15

Обучение на предприятии

Ознакомление с предприятием, инструктаж по ОТ и ПБ на предприятии.

Сборка и контроль сборочных единиц и изделий.

Предвыпускная производственная практика на рабочих местах предприятия

Выпускные квалификационные экзамены.

15

16

17

18

19

20

Сборка и установка элементов РЭА и приборов

Охрана труда, электробезопасность, пожарная безопасность на предприятии.

Сборка, монтаж и контроль РЭА и приборов

Надежность РЭА и приборов. Общие сведения о стандартизации и контроле качества продукции

Повышение эффективности производства РЭА и приборов.

Прогрессивные формы организаций и стимулирования труда рабочих.

5.2 Проектирование технологий обучения по теме: «Интегральные микросхемы»  курса «Радиоэлектроника»

Дидактическими материалами являются логико-семантическая структура учебного материала, план изложения темы, текст и конспект по теме. В данном случае, принимая во внимание название темы и ее место в подготовке конкретного специалиста, представляется возможным ограничить дидактические материалы планом изложения темы, который и представлен ниже.

План изложения темы «Интегральные микросхемы».

1. Определение интегральной микросхемы.

2. Элементы и компоненты интегральной микросхемы.

3. Виды и особенности исполнения интегральных микросхем.

4. Электрические параметры.

Одним из таких важных условий является наличие у обучаемых базовых знаний и умений в том объеме, который сделает новый материал для них доступным. Перечень базового материала, типы его межтемной связи (МТС), а также способы контроля и формирования базовых знаний представлены в таблице 5.8. После того, как определена технология формирования базовых знаний, выбирается технология формирования новых знаний. Для этого формулируются цели изучения темы «Интегральные микросхем», определяются эталоны действий учащихся в виде условий, результата и критериев оценки, представленные в таблице 5.9. В соответствии с поставленной целью выбираются методы изложения нового материала, закрепления и контроля сформированных знаний и умений, отраженные в таблице 5.10. На следующем этапе осуществляется планирование учебного процесса (таблица 5.11), которое предполагает деление темы на уроки, определение содержательных и организационных характеристик каждого из них. Один из уроков в виде бинарных действий преподавателя и ученика представлен в таблице 5.12.


Таблица 5.8 - Перечень базового материала, способы контроля и формирования базовых знаний у обучаемых специальности «Слесарь-сборщик РЭА и приборов»

Перечень базового материала

Тип межтемной связи (МТС)

Способы контроля базовых знаний

Способы формирования базовых знаний

1. Физика: характеристики различного рода материалов.

Предшествующая по использованию знаний других предметов, единству трактовки понятий.

Метод – опрос. Средства – вопросы:

1. Охарактеризуйте данный вид материала.

2. Перечислите полупроводниковые приборы.

3. Расшифруйте условные обозначения на представленной схеме.

Метод: рассказ-объяснение основных базовых положений темы вначале занятия; пояснение отдельных моментов при изложении новой темы; домашнее задание: заполнить таблицу, включающую наименование элемента схемы и его графическое обозначение.

Средства: плакаты с классификацией элементов автоматики и их структурными схемами.

2. Электротехника: полупроводниковые приборы.

3. Радиоэлектроника: электропроводность полупроводников, полупроводниковые приборы.

4. Черчение: выполнение схем, построение характеристик полупроводниковых приборов

Задание: 1. Перенесите в тетрадь  данную схему.

5. Спецтехнология: сборка РЭА и П

Перспективная

Опрос по материалу текущей темы.

Метод: рассказ-объяснение.


Таблица 5.9-  постановка целей изучения темы „Интегральные микросхемы” выбор эталонов действий учащихся

№ уровня

Цели обучения

Эталоны

Условия

Результат

Критерии оценки

1

2

3

4

5

1

Узнавать элементы и компоненты интегральной микросхемы.  Различать полупроводниковые, пленочные и гибридные интегральные микросхемы, их параметры.

Знание характеристик различного рода материалов, видов, конструкции и функционирования полупроводниковых приборов.

Из ряда определений выбрать те, которые раскрывают соответственно понятия интегральной микросхемы, элемента и компонента микросхемы. Соотнести характеристику и вид интегральной микросхемы.

100% учащихся самостоятельно и на требуемом уровне выполняют все предложенные задания.

2

Формулировать определение интегральной микросхемы, ее элемента и компонента  Перечислять виды микросхем и характеризовать их с точки зрения особенностей исполнения, использования, параметров и т.д.

Наличие умений осуществлять действия первого уровня, а именно:  узнавать элементы и компоненты интегральной микросхемы; различать полупроводниковые, пленочные и гибридные интегральные микросхемы, их параметры.

Перечислить виды интегральных микросхем и охарактеризовать каждую с точки зрения  особенностей исполнения, использования, параметров.

85% учащихся самостоятельно и на требуемом уровне выполняют все предложенные задания, а остальные – с помощью преподавателя.


Таблица 5.10 - Выбор методов обучения по теме «Интегральные микросхемы»

№ уровня

Цели обучения

Методы

Изложения

Закрепления

Контроля

1

2

3

4

5

1

Узнавать элементы и компоненты интегральной микросхемы.  Различать полупроводниковые, пленочные и гибридные интегральные микросхемы, их параметры.

Словесные: рассказ-объяснение.

Наглядные: иллюстрация элементов и характеристик интегральных микросхем.

Работа с книгой: конспектирование основных положений темы.

Контрольно-коррекционная беседа, предполагающая вопросы на узнавание заданных характеристик, схем, параметров.

2

Формулировать определение интегральной микросхемы, ее элемента и компонента  Перечислять виды микросхем и характеризовать их с точки зрения особенностей исполнения, использования, параметров и т.д.

Словесные: рассказ-объяснение с элементами беседы на основе базового материала.

Наглядные: иллюстрация элементов и характеристик интегральных микросхем.

Беседа.

Опрос, содержащий вопросы открытого типа; к/р.


Таблица 5.11 - Перспективно-поурочный план изучения темы «Интегральные микросхемы»

№ урока

Тема урока

Время

Тип урока

Цель урока

Методы обучения

1

2

3

6

4

7

1

Понятие интегральных микросхем. Их элементы и компоненты.

45’

Комбинированный: КД, ООД.

Определить уровень сформированности базовых знаний, сформировать представление об интегральной микросхеме, ее элементах и компоннетах, а также видах микросхем..

Опрос, рассказ-объяснение с элементами беседы, иллюстрация.

2,3

Полупроводниковые интегральные микросхемы.

90

Комбинированный: КД, ООД, ИД.

Определить уровень сформированности знаний на предыдущем уроке; сформировать знания особенностей исполнения и функционирования полупроводниковых интегральных микросхем. Закрепить сформированные знания.

Контрольно-коррекционная беседа, рассказ-объяснение с элементами беседы, иллюстрация, конспектирование.

4

Пленочные интегральные микросхемы.

45

Комбинированный:  КД, ООД, ИД.

Определить уровень сформированности знаний на предыдущем уроке; сформировать знания особенностей исполнения и функционирования пленочных интегральных микросхем. Закрепить сформированные знания.

Опрос, рассказ-объяснение, иллюстрация, беседа.

5,6

Гибридные интегральные микросхемы.

90

Комбинированный:  КД, ООД, ИД.

Определить уровень сформированности знаний на предыдущем уроке; сформировать знания особенностей исполнения и функционирования гибридных интегральных микросхем. Закрепить сформированные знания.

Опрос, рассказ-объяснение, иллюстрация, беседа.

Продолжение табл. 5.11

7,8

Конструктивное исполнение

90’

Комбинированный:  КД, ООД, ИД.

Определить уровень сформированности знаний на предыдущем уроке; сформировать знания конструкции интегральных микросхем; закрепить знания.

Опрос, рассказ-объяснение, иллюстрация, беседа.

9

Электрические параметры.

45’

Формирование новых знаний.

Сформировать знания электрических параметров (наименования, обозначения, допустимых значений) интегральных микросхем.

Рассказ-объяснение, иллюстрация

10

Интегральные микросхемы.

45

Урок контроля

Проконтролировать сформированные знания и умения по теме.

К/р.


Таблица 5.12 Бинарные действия преподавателя и обучаемых на уроке №1 по теме: «Понятие интегральных микросхем. Их элементы и компоненты.»

Структурный элемент урока

Действия

Преподавателя

Учащихся

организационный момент

Приветствие, фиксация отсутствующих; проверка внешней обстановки в аудитории; выявление готовности учащихся к занятию.

Приветствие преподавателя. Подтверждение присутствия в момент переклички, настрой на осуществление учебной деятельности.

подготовка учащихся к восприятию нового материала

Сообщение темы, цели, задач занятия. Мотивация цели путем указания на:

– значение знаний по новой теме в дальнейшей подготовке и для квалифицированного выполнения профессиональной деятельности;

– характер выполняемых в ходе изучения темы заданий и способ их оценки.

Фиксация темы, восприятие цели, задач, мотивации, представление результатов усвоения материала темы и данного занятия, проявление интереса к новому материалу.

актуализация базовых знаний

Проведение контрольно-коррекционной беседы по базовому материалу.

Осмысливание вопросов, формулировка ответов, дополнение ответов одногруппников, восполнение «пробелов» в знаниях.

формирование новых знаний (формирование ООД)

Формирование новых знаний методом «рассказ-объяснение с элементами беседы» в последовательности:

  1.  Понятие интегральных микросхем.
  2.  Элементы интегральных микросхем.
  3.  Компоненты интегральных микросхем.

Восприятие новой информации, соотнесение ее с имеющимися знаниями, понимание, запоминание ее. Ведение конспекта. Анализ вопросов, соотнесение их смысла с гностической базой, поиск и формулировка ответов. Дополнение ответов одногруппников.

подведение итогов

Обобщение усвоенного путем напоминания в обобщенном виде основных вопросов, рассмотренных на занятии.

Восстановление в памяти основных моментов материала занятия.

выдача Д/з

Сообщение домашнего задания: выучить материал данного занятия к следующему занятию.

Восприятие и запоминание задания.


6 ОХРАНА ТРУДА И ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

6.1 Техника безопасности

6.1.1 Общая характеристика лаборатории

Темой дипломного проекта является разработка электронного регистратора параметров пульсовых колебаний. Вопросы раздела охрана труда рассмотрены для рабочего места студента дипломника. Большая часть работы выполнялась с использованием персонального компьютера (ПК). При этом был проведен анализ существующих устройств аналогов и разработана схема электронного регистратора пульсовых колебаний.

Условия работы пользователя ПК характеризуются влиянием на него комплекса неблагоприятных факторов - специфических метеорологических, зрительных, эргономических условий труда, шума, тепловых явлений, электромагнитных, ионизирующих излучений. На пользователя (оператора ПК) влияет темп и ритм работы, режим труда и отдыха, формы руководства дипломным проектированием, социальный микроклимат в коллективе. Неблагополучные условия труда вынуждают организм человека тратить энергию на преодоление влияния вредных факторов, что может привести к заболеванию или травме. [   ]

6.1.2 Электробезопасность

В процессе работы с ПК, настройки и отладки электронного оборудования студент дипломник может прикоснуться к частям, которые находятся под напряжением 220 В, поэтому необходимо обеспечить защиту от поражения электрическим током. Большое значение для устранения электротравм имеет правильная организация работы в лаборатории.

Для питания лабораторного оборудования предполагается использовать трехфазную четырехпроводную электрическую сеть напряжением 220/380 В с глухозаземленной нейтралью, переменного тока, с частотой 50 Гц.

Согласно ПУЭ помещение лаборатории по опасности поражения персонала электрическим током можно отнести к помещениям с повышенной опасностью, так как в нем существует опасность прикосновения человека к имеющим соединение с землей металлоконструкциям зданий (батареям и трубам отопления) с одной стороны и к металлическим корпусам электрооборудования (корпусам приборов, электропаяльник) - с другой.

В качестве защитных мер в лаборатории предусматривается:

применение сплошного ограждения (кожухи, корпуса приборов);

сигнализация наличия напряжения (на приборах, персональном компьютере);

применение малого напряжения.

Безопасность работы персонала лаборатории обеспечивается:

наличие нормальных проходов между оборудованием;

использование розеток на напряжение 220 В с заземленным контактом;

заземление корпусов оборудования и аппаратуры, осветительных приборов.

В сетях с глухозаземленной нейтралью необходимо применять схему заземления типа TN-S или TN-C-S. Согласно ГОСТ 30331.2 сечение нулевого проводника должно быть не менее 10 мм2 (по меди).

Сопротивление защитного заземления - эквивалентное (с учетом естественных и повторных заземлителей) R3 не более 4 Ом [    ]

6.1.3 Окраска помещений и оборудования

Рациональное цветовое оформление производственного оборудования в сочетании с колером окраски стен, потолка и пола помещения значительно снижает утомляемость зрения работающего, уменьшает опасность травматизма, улучшает настроение, повышает производительность работы.

Во время цветного оформления помещения лаборатории необходимо учитывать ориентирование окон помещений относительно сторон света.

Параметры цветового оформления помещения приведены в таблице 6.1

Таблица 6.1 Параметры цветного оформления помещений

Ориентация        окон помещения 

Наименование цвета поверхности 

Характеристика цвета

Длина волны 

Частота 

коэффициент отражения 

Запад 

Светло-желтый (стены) Красновато-оранжевий (пол) 

572±5

600±7

47±10

50±5 

70±7 10±7 

Для исключения попадания отблесков в глаза работающего стены, потолок и пол помещения должны иметь покрытия из материалов с матовой фактурой с коэффициентом отражения стен 40-50 %, потолка 70-80 %, пола 20-30 %, предметов оборудования 40-60 % (рабочего стола 40-50 %, корпуса монитора и клавиатуры 30-50 %). [   ]

6.1.4 Обеспечение безопасности при работе с учебным оборудованием

Во время работ по наладке разрабатываемого устройства необходимо соблюдать следующие требования безопасности:

при монтаже радиоэлектронного оборудования необходимо работатьтолько исправным электроинструментом
(электродрелью, электропаяльником);

электропаяльник применять напряжением не более 24 В;

для понижения сетевого напряжения следует применять понижающий трансформатор;
Запрещается:

проводить пайку и установку деталей в оборудовании находящемся под напряжением;

измерять напряжение и токи переносными приборами с неизолированными проводами и щупами;

подключать блоки и приборы к оборудованию, находящемуся под напряжением;

заменять предохранители на включенном оборудовании.

Проверку работоспособности экспериментального образца проводят не

менее двух человек - инженер с квалификационной группой по технике безопасности не ниже IV и студент дипломник.

К работам на радиоэлектронном оборудовании допускаются:

не имеющие медицинских противопоказаний (заболевания кожи, сердца).

с группой по технике безопасности I - если не требуется производить работы внутри оборудования;

прошедшие предварительное обучение и с которыми были проведены инструктажи.
Виды инструктажей:

вводный - со всеми работниками при поступлении на работу (учебу) инженером по охране труда;

первичный - непосредственно на рабочем месте перед началом производственной практики- проводит завудующий
лабораторией;

внеплановый (перед пробным включением съемных элементов). [    ]

6.1.5 Статическое электричество

Накопление электрического потенциала на поверхности оборудования (как конденсатор), которое может достигать нескольких тысяч вольт (в первую очередь на электронно-лучевой трубке видеотерминала, в частности на экране). При прикосновенье к такому оборудованию может произойти электрический «удар». Для защиты от статического электричества необходимо:

установить нейтрализаторы статического электричества;

поддерживать в помещении относительную влажность воздуха не ниже чем 45-50% путем увлажнения (проводить
влажную уборку помещения);

протирать экран и рабочее место специальной антистатической салфеткой или увлажненной тканью.

несколько раз на день мыть лицо и руки водой.

Напряжение электростатического поля на рабочем месте, в том числе и с видеотерминалами не должно превышать 20кВ/м в соответствии с ГОСТ 12.1.045-84 «ССБТ. Электростатические поля. Допустимые уровни на рабочих местах и требования к проведению контроля». [   ]

6.2 Гигиена труда

6.2.1 Метеорологические условия

Разработка дипломного проекта требует выполнение работы как в положении сидя, так и ходьбы, перемещения из обоих положений разных предметов (массой до 1 кг), т.е. требует определенного физического напряжения. Согласно ГОСТ 12.1.005-88 такую работу можно отнести к категории Па и т. к. она связана с энергетическими затратами 176-232 Вт. См. таблицу 4.2.

Таблица 4.2 Допустимые параметры микроклимата на постоянном рабочем месте в лаборатории

Период года 

Температура воздуха, °С 

Относительная   влажность, % 

Скорость     движения воздуха, м/с 

верхняя граница 

нижняя граница 

Холодный 

23 

17 

75 

Не более 0,3 

Теплый 

27 

18 

65 - при 26 °С 

0,2 - 0,4 

Для поддержания допустимых параметров в холодное время года в лаборатории предусмотрено водяное отопление.

На рабочее место пользователя ПК воздух следует подавать рассредоточено в воздушную зону помещения. Скорость движения воздуха в рабочей зоне должна быть не более 0,3 м/с. Количество подаваемого воздуха не менее 20 MJ/4 на каждого работающего. [           ] 

6.2.2 Освещение

При работе с ПК, учебной и справочной литературой выполняется зрительная работа высокой точности (наименьший размер объекта различения 0,3-0,5 мм). Разряд зрительной работы - III. Контраст объектов различения с фоном -малый, фон - средний. Разряд зрительной работы - Ilia

Уровень освещенности при комбинированном освещении на рабочем месте - 1000 лк. Общее освещение - 300 лк. Освещение лаборатории выполнено светильниками ЛСО 02 с люминесцентными лампами типа ЛБ -30.

Величина коэффициента пульсации освещенности не должна превышать 5%. Коэффициент запаса (К3) для осветительных установок принимается равным 1,4. Следует помнить, что у газоразрядных ламп низкого давления к концу срока службы световой поток уменьшается более чем на 50 %, поэтому своевременная замена ламп позволит поддерживать нормируемую освещенность в помещении.

Коэффициент естественного освещения определяется по формуле

e'v=e"l-m-C, где        (6.1)

е "' - коэффициент естественного освещения III светового пояса, е '"=2 %;

m - коэффициент светового климата, m = 0,9

С - коэффициент солнечности климата, С = 0,75.

elv=2-0,9-0,75=l,35%

Естественное освещение лаборатории - боковое. Чистку светильников и оконных проемов необходимо проводить не реже 2-х раз в год. Для уменьшения бликов на экранах мониторов в лаборатории предусмотрены жалюзи. [       ]

Выполнен расчет искусственного освещения. Для создания нормируемой освещенности на рабочем месте необходимо установить светильники местного освещения с лампой мощностью 100 Вт.


МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ  УКРАИНЫ

УКРАИНСКАЯ  ИНЖЕНЕРНО-ПЕДАГОГИЧЕСКАЯ  АКАДЕМИЯ

КАФЕДРА  ОХРАНЫ  ТРУДА  И  ОКРУЖАЮЩЕЙ  СРЕДЫ

РАСЧЕТ МЕСТНОГО ОСВЕЩЕНИЯ ТОЧЕЧНЫМ МЕТОДОМ

Расчет выполнил – Коваль А.В.                             группа  -7.010104

Консультант        – Грицай А.К.                                        год    -2005

Исходные данные

Наименование 

Размерность 

Числовое значение 

Тип лампы 

_ 

МО 24 - 40 

Рабочее напряжение 

В 

24 

Мощность лампы 

Вт 

40 

Световой поток лампы 

лм 

580 

Минимальная освещенность 

лк 

1000 

комбинированнго освещения 

Минимальная освещенность 

лк 

300 

общего освещения 

Освещенность создаваемая 

лк 

700 

светильником местного 

освещения 

Расчетная высота Нр 

м 

.5 

Расстояние от проекции 

м 

.5 

светящейся точки на плос 

кость до контрольной 

точки 

Результаты расчета

Наименование 

Размерность 

Числовое значение 

Расчетная освещенность в точке d 

лк 

301.48 


МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ  УКРАИНЫ

УКРАИНСКАЯ  ИНЖЕНЕРНО-ПЕДАГОГИЧЕСКАЯ  АКАДЕМИЯ

КАФЕДРА  ОХРАНЫ  ТРУДА  И  ОКРУЖАЮЩЕЙ  СРЕДЫ

РАСЧЕТ МЕСТНОГО ОСВЕЩЕНИЯ ТОЧЕЧНЫМ МЕТОДОМ

Расчет выполнил – Коваль А.В.                              группа -7.010104

Консультант        - Грицай А.К.                                           год -2005

Исходные данные

Наименование 

Размерность 

Числовое значение 

Тип лампы 

_ 

МО 24 - 100 

Рабочее напряжение 

В 

24 

Мощность лампы 

Вт 

100 

Световой поток лампы 

лм 

1740 

Минимальная освещенность 

лк 

1000 

комбинированнго освещения 

Минимальная освещенность 

лк 

300 

общего освещения 

Освещенность создаваемая 

лк 

700 

светильником местного 

освещения 

. 

Расчетная высота Нр 

м 

.5 

Расстояние от проекции 

м 

.5 

светящейся точки на плос 

кость до контрольной 

точки 

Результаты расчета

Наименование 

Размерность 

Числовое значение 

Расчетная освещенность в точке d 

лк 

904.45 


6.2.3 Шум

Источниками шума в помещении лаборатории являются:

понижающий трансформатор;

работа местной вентиляции;

светильники с люминесцентными лампами, персональный компьютер, принтер.

Допустимые значения звукового давления, приведены в таблице 6.3 (согласно ДСН 3.3.6.037-99);

Таблица 6.3 Допустимые уровни звукового давления в октавных полосах частот для тонального шума

Октавные полосы со среднегеометрическими частотами, Гц 

31,5 

63 

125 

250 

500 

1000 

2000 

4000 

8000 

Уровни звукового давления, дБ Конструирование и проектирование 

81 

66 

56 

49 

44 

40 

37 

35 

33 

Для тонального шума (шума от системы вентиляции) допустимые нормы шума на 5 дБ меньше приведенных в ДСН 3.3.6.037-99. Для снижения шума вентилятор соединен с трубопроводом с помощью брезентовой вставки. Вентилятор вынесен за пределы лаборатории. [   ]

6.2.4 Электромагнитные излучения

Источниками электромагнитных излучений высоких частот и ультравысоких частот являются индукторы, конденсаторы, высокочастотные трансформаторы, фидерные линии, мониторы персональных компьютеров и пр.

Так как оборудование работает не постоянно, то уровень электромагнитных излучений в помещении не превышает допустимых значений, в таблице 6.4 приведены значения допустимой напряженности ЭМ полей.

Таблица 6.4 Предельно допустимые напряженности электрических и магнитных полей при времени действия 4 часа

Параметр 

Диапазон частот, МГц 

от 0,06 до 3 

св. 3 до 30 

св. 30 до 300 

Епд,  В/М 

71 

42 

14 

Нпд, А/м 

97,1 

- 

0,42 

Контроль ЭМИ на рабочих местах в соответствии санитарным нормам должен проводиться не реже 1 раза в год. [   ]

6.2.5 Медицинское обслуживание

В здании оборудован медпункт, в лаборатории имеется аптечка первой помощи. Все лица проходят обязательный медицинский осмотр при приеме на работу. Лица до 21 года проходят обязательный ежегодный медицинский осмотр. Работникам проводится исследование крови (лейкоциты, СОЭ), рентгенограмма грудной клетки. [    ]

6.3 Пожарная безопасность

6.3.1 Пожароопасные здания учебного заведения и помещения

Помещение лаборатории находится в кирпичном корпусе. Здание II степени огнестойкости (стены и перегородки не сгораемые).

Потенциальными причинами пожара могут быть:

неисправность электросети;

неисправность электрооборудования;

нарушение правил противопожарной безопасности;

- использование самодельных обогревательных приборов и кипятильников.

Источниками пожара могут быть:

короткое замыкание в сети;

курение в лаборатории;

самовоспламенение промасленной ветоши пр.

По условной высоте помещение техникума относится к многоэтажному зданию (высота более 9 м и менее 26,5 м). Минимальные пределы огнестойкости строительных конструкций приведены в таблице 4.5.

Таблица 4.5 Минимальные пределы огнестойкости строительных конструкций (в минутах) и максимальные пределы распространения огня по ним (см) для II степени огнестойкости.

Стены несущие и лестничные клетки 

Стены внутренние ненесущие (перегородки) 

Марши лестничных клеток 

REI 150 

Е130 

R60 

МО 

МО 

МО 

где,

R - потеря несущей возможности;

Е - потеря целостности;

I - потеря теплоизолирующей возможности;

М - область распространения огня (МО -область распространения огня равна О см).

Согласно ОНТП-24-86 данное помещение относится к категории В (по  пожарной опасности) -помещение, в котором находятся твердые горючие материалы (бумага, кабель). В помещении возможны пожары классов:

класс А - горение твердых веществ, в основном органического происхождения, горение которых сопровождается
тлением (древесина, текстиль, бумага);

класс Е - горение электроустановок под напряжением.

Эвакуация осуществляется через два эвакуационных выхода. Максимальное удаление рабочего места от эвакуационного выхода -75м. [     ]
6.3.2.Средства тушения и обнаружения пожаров

В здании предусмотрен внутренний пожарный водопровод с пожарными кранами и подключенными к ним пожарными рукавами длиной 15 м.

В каждой лаборатории установлен углекислотный огнетушитель типа ОУ-3, который предназначен для тушения твердых материалов и электроустановок под напряжением.

В помещении установлены пожарные извещатели ИП-105, сигнал с которых поступает на основную панель пожарной сигнализации, расположенную у вахтера. Датчики срабатывают на повышении температуры +72°С. [    ]

6.4 Экологическая оценка

При эксплуатации лаборатории в качестве в качестве загрязнений окружающей среды являются люминесцентные лампы, которые относятся к I классу промышленных отходов.

Все промышленные отходы необходимо собирать в специальные контейнеры и периодически вывозить на свалку.

Люминесцентные лампы хранятся в ящиках в специальных помещениях и сдаются на утилизацию фирмам, имеющим разрешение для их утилизации.

Во время работы персонального компьютера окружающая среда загрязняется ионизирующими и неионизирующими электромагнитными излучениями в диапазоне частот 50 Гц- 300 МГц, неиспользуемым рентгеновским излучением. При работе компьютера выделяется тепло. Окружающая среда загрязняется шумом.

Результатом продолжительного влияния ЭМП даже относительно слабого уровня могут быть раковые заболевания, склонность к развитию стрессовых реакций, бессонница, потеря памяти, болезнь Паркинсона бронхит, астма, угнетение половой функции, аритмия, мигрень, хроническая усталость и много других состояний, включая повышения уровня самоубийств в больших городах. Доказано, что влияние ЭМП отрицательно сказывается на кровообращении головного мозга. [    ]


ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В дипломном проекте проведен анализ характеристик, принципа действия и конструкций приборов, выпускаемых промышленностью, для регистрации пульсовых колебаний и на основании проведенного анализа выбран принцип действия прибора, а также рабочие частоты его работы.

Разработана схема электрическая структурная прибора, проведен выбор элементной базы по критерию минимальной цены изделия и миниатюризации прибора. В связи с этим были выбраны операционные усилители, содержащие четыре усилителя в одном корпусе микросхемы. А также применение микроконтроллера позволило разработать прибор отличающийся малыми габаритами. Разработана схема электрическая принципиальная прибора.

Проведены расчеты автогенераторов 1 и 2. Также рассчитаны фильтры нижних и высоких частот, и промоделировав данные схемы в программе Electronics Workbench, получили АЧХ фильтра нижних и высоких частот.

Произвели расчет на надежность. Последний показал, что надежность прибора соответствует требованиям. Время наработки на отказ (безотказной работы) составляет более 66 137 часов, что является отличным результатом.

Разработана конструкция печатной платы, выбран способ ее изготовления и разработан общий вид прибора.

В педагогическом разделе был произведен выбор системы производственного обучения и составлен сводно-тематический план профессиональной подготовки специалиста. Разработан урок на тему «Интегральные микросхемы ».

В экономическом разделе проведены маркетинговое исследование рынка и оценка конкурентоспособности конструкции, выбор и обоснование базовой конструкции оборудования, расчет уровня конкурентоспособности конструкции, определен уровень качества изделия, разработан план технической подготовки производства, проведены расчеты себестоимости и цены проектируемого изделия и ожидаемой экономической эффективности. Расчеты показали, что изделие является конкурентоспособным, экономический эффект составит 290 гривен на единицу продукции.

В разделе «Охрана труда и окружающей среды» рассмотрены вопросы техники безопасности, гигиена труда и производственной санитарии, пожарной безопасности.   Проведена   экологическая   оценка   эксплуатации   прибора Проведен расчет освещения помещения точечным методом.

Разработанный прибор полностью отвечает требованиям технического задания и может применяться в медицинских учреждениях.


СПИСОК
 ЛИТЕРАТУРЫ

  1.  Microchip Data Book РІС 16/17. Microchip Technology Inc., 19%.
  2.  Microchip Embedded Control Handbook.- V. 1. Microchip Technology
    Inc., 1997.
  3.  Азаргаев Л.Н., Воронове В.В., Поплаухин В.Н., Сторчун Е.В. Устройство регистрации пульсовой волны // Медицинская техника. 1999. № 5. С. 28- 32
  4.  Акилов Б. Милливольтметр - наноамперметр // Радио № 2, 1987.- С.
    41-43.
  5.  Атаев Д.И., Болотников В.А. Аналоговые интегральные микросхемы
    для бытовой радиоаппаратуры: Справочник.- М.: Изд
    - во МЭИ, 1991.- 240 с.
  6.  Боровик       И.       Низкочастотный       измерительный       комплекс.
    Микровольтметр
    // Радио № 6,1985.- С.47 - 50.
  7.  Бродин   В.Б.,   Шагурин   И.И.    Микроконтроллеры.    Архитектура,
    программирование, интерфейс. - М.: Эком, 1999.- 400с.
  8.  В.А.   Фролов.   Математические   методы   и   методы   оптимального
    конструирования ЭВА и РЭА -
    X.: Вища школа. Изд-во при ХГУ, 1985. - 136с.
  9.  Валтнерис А.Д. Сфигмография как метод оценки изменения гемодинамики под влиянием физической нагрузки. Рига: Зинатне, 1988. 131 с.
  10.  Витрук С.К. Пособие по функциональным методам исследования сердечно-сосудистой системы. К.: Здоровья, 1990. 226 с.
  11.  Горошков Б.И. Радиоэлектронные устройства: Справочник- М: Радио
    и связь, 1984.- 400 с.
  12.  ГОСТ 12.1.003-83.ССБТШум. Общие требования безопасности.
  13.  ГОСТ 12.1.005-88.ССБТ Воздух рабочей зоны. Общие санитарные и гигиенические требования.
  14.   ГОСТ 12.1.006-84 Электромагнитные поля радиочастот. Допустимые уровни на рабочих местах и требования к проведению контроля.
  15.  ГОСТ 12.1.007-76.ССБТ Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности.
  16.  ГОСТ 12.1.012-90. ССБТ Вибрационная безопасность. Общие требования.
  17.  ГОСТ 12.1.030-81.ССБТ Электробезопасность. Защитное заземление. Зануление.
  18.  Г0СТ 12.4.113-82.ССБТ Работы учебные и лабораторные. Общие требования безопасности.
  19.  Дипломное   проектирование.   Методические   указания   по   расчету
    искусственного освещения промышленных помещений в разделе "Охрана
    труда и окружающей среды" для студентов всех специальностей/ Сост. А. К.
    Грицай, Г.Т. Головченко. - Харьков: УЗПИ,1986. - 38с.
  20.  ДНАОП 0.00-1.29-97 Правила захисту від статичної електрики.
    20.ДНАОП  
    0.03-2.72-87   (ОСП  72/87)  Основные  правила работы  с радиоактивными веществами и другими источниками ионизирующего излучения.
  21.  ДСН 3.3.6.037-99 Санітарні норми виробничого шуму, інфразвуку та ультразвуку.
  22.  ДСН 3.3.6.039-99 Державні санітарні норми виробничої загальної та локальної вібрації.
  23.  Кузмичев В.Е. Законы и формулы физики.- К.: Наукова думка, 1989.-486 c.
  24.  Маркетинг промышленных товаров./ перевод с английского – 2: Прогресс, 1992. – 260с.
  25.  Методика оценки уровня конкурентоспособности промышленной продукции. М.: Прогресс, 1984.-24с.
  26.  Методика и примеры технико-экономического обоснования средств
    автоматизации в дипломных проектах. Лобунец В.И., Олейник Л.У., Пеликов
    Е.Ф., - Харьков:
    Вища школа. Изд-во при Харьк. ун-те., 1984. - 128с.
  27.  Микроконтроллеры. Выпуск 1. Однокристальные микроконтроллеры
    фирм
    Microchip и Mitsubishi Electric PIC17CX и М3820- М.: ДОДЭКА, 1998. -
    384с.
  28.  Микроконтроллеры. Выпуск 2. Однокристальные микроконтроллеры PIC12C5X, PIC12C6X, PIC16C8X, PIC14000, М16С61/62/ Пер с англ. и ред. Б. Я. Прокопенко.-М.: ДОДЭКА, 2001.- 336с.
  29.  НАПБ Б.07.005-86 (ОНТП24-86) Общественные нормы технологического проектирования. Определение категорий помещений и зданий по взрывоопасной и пожарной безопасности.
  30.  Однокристальні мікроконтролери Microchip: РІС 16С5Х./Пер. з англ.// Під ред. А.Н. Владімірова. - Рига: ORMIX, 1996.
  31.  Пароль Н.В., Кайдалов С. А. Знакосинтезирующие индикаторы и их
    применение: Справочник.- М.: Радио и связь, 1989.-128 с.
  32.  Парфенов Е.М. и др. Проектирование конструкций радиоэлектронной аппаратуры: Учебное пособие для ВУЗов/Е.М. Парфенов, Э.Н. Камышная, В.П. Усачев. - М.: Радио и связь, 1989.-272с.
  33.  P.M.   Терещук,   К.М.   Терещук,   С.А.   Седов.   Полупроводниковые приемно-усилительные устройства. Справочник радиолюбителя. - Издание второе, стереотипное. - Киев: Наукова думка, 1982.-672с.
  34.  Ремизевич Т. В. Микроконтроллеры для встраиваемых приложений: от общих подходов к семействам НС 05 и НС 08 фирмы Моторола/ Под ред. Кирюхина И. С. - М: ДОДЭКА, 2000.- 272с.
  35.  Рисований О.М., Соколов CO., Зиков І.С., Скородєлов В.В. Цифрові пристрої та мікропроцесори. Організація та функціонування: Навчальний посібник. / Під ред. Рисованого О.М.- Харків: ХВУ, 2002.- 328 с.
  36.  Савицкий Н.Н. Биофизические основы кровообращения и клинические методы изучения гемодинамики. Л.: Медицина, 1974. 311 с.
  37.  Скородєлов В. В. Проектирование   устройств   на   однокристальных
    микроконтроллерах с
    RISC-архитектурой. В 2 кн. Кн. 2. Разработка и отладка
    программ для ОМК
    РІС: Учебн. пособие. - Харьков: ХГПУ, 1999.-127 с, ил.
  38.  Скородєлов В. В. Проектирование устройств на однокристальных
    микроконтроллерах   с   
    RISC-архитектурой.   В   2   кн.   Кн.   1.   Особенности
    проектирования МКУ и архитектура микроконтроллеров
    РІС: Учебн. пособие.
    - Харьков: ХГПУ, 1999.-120 с, ил.
  39.  Скородєлов В.В. Комплект методических материалов по дисциплине "Проектирование устройств на ШЗС-микроконтроллерах" - http: // www. Kpi. kharkov. ua; http: // users. Kpi. kharkov. ua/ Skor.
  40.  СНиП 181-70 Указания по проектированию цветной отделки интерьеров производственных промышленных предприятий.
  41.  СНиП 2.01.02-85 Противопожарные нормы.
  42.  СНиП 2.04.05-91 Отопление, вентиляция и кондиционирование.
  43.  СНиП Н-4-79 Естественное и искусственное освещение. Нормы проектирования.
  44.  Справочник по охране труда на промышленном предприятии/ К.Н.
  45.  Сташин В. В. и др. Проектирование цифровых устройств на однокристальных микроконтроллерах / В.В. Сташин, А.В. Урусов, О.Ф. Мологонцева.- М: Энергоатомиздат, 1990.- 224 с.
  46.  Типовое положение по планированию, учету и калькулированию себестоимости научно-исследовательских и опытно конструкторских работ. Утверждено постановлением Кабинета министров Украины от 9 февраля 1996 г. №186.
  47.  Технология ЭВА, оборудование и автоматизация: Учебное пособие для студентов ВУЗов специальности "Конструирование и производство ЭВА' Алексеев В.Г., Гриднев В.Н., Нестеров Ю.И. и др. - М.: Высш. шк., 1984 - 392с.
  48.  Ульріх В.А. Микроконтроллеры РІС 16Х7ХХ.- СПб: Наука и Техника, 2002.- 320 с.
  49.  Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы: Справочник/ СВ. Якубовский, Л.И. Ниссельсон, В.И. Кулешова и др.; Под ред. СВ. Якубовского.- М.: Радио и связь, 1990.-496 с.
  50.  Щербаков В.И., Грездов Г.И. Электронные схемы на операционных усилителях: Справочник.- К.: Техника, 1983.- 213 с.
  51.  Фуркало Н.К. Клинико-инструментальная диагностика поражения сердца и венечных сосудов. К.: Здоровья, 1990. 183 с.


Приложение А

(обязательное)

ПЕРЕЧЕНЬ ЭЛЕМЕНТОВ





Приложение Б

Программа для микроконтроллера

PIC16C76


используется кварц частотой 20М гц.

=========================================   

измеряется период (1 или 4) r-ипульсов     

и вычисляется частота пульса по формуле: f - k/n

к = 61475 (fo 23) - константа, записанная в регистры "а".

n - число импульсов за период, записывается в регистры "в".

а/в = с, остаток - в регистрах "d".

"с" переводится в 2_10 код и выводится на индикацию.

rа5 - вход импульсов,

rbo-rb6 - выход сегментов, rao-ra3 - выход анодов.

рс0 - вход кнопки режима 1-4 пульса.

спец регистры.

indf equ оон ;доступ к памяти через fsr.

timero equ 01h ;tmro.

optionr equ 81h /option (rpo = 1).

pc equ 02h /счетчик команд.

status equ озн /регистр состояния алу.

fsr equ 04h /регистр косвенной адресации.

porta equ 05h /порт а ввода/вывода.

portb equ 06h /порт в ввода/вывода.

trisa equ 85h /направления данных порта а.

trisb equ 86h /направления данных порта в.

intcon equ obh /регистр флагов прерываний.

ріе1 equ 8ch /регистр разрешения перефёрийных прерываний.

tmr1l equ oeh /младший регистр таймера 1.

tmr1h equ ofh /старший регистр таймера 1.

t1con equ 10h /регистр управления таймером 1.

tmr2 equ 11h /регистр таймера 2.

t2con equ 12h /регистр управления таймером 2.

; временные регистры.

w_temp    equ 2он /байт сохранения регистра w при прерывании.

STATUSJTEMP EQU  21H  ;БАЙТ СОХРАНЕНИЯ РЕГИСТРА-STATUS ПРИ ПРЕРЫВАНИИ. FSRJTEMP  , EQU  22H  /ВРЕМЕННЫЙ ДЛЯ FSR.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ БИТОВ СОСТОЯНИЯ РЕГИСТРА FLAG.

FLAG     EQU  23H  ;

  1.  > ФЛАГ-ДЕЛИТЕЛЬ НА 2 ПРИ ВЫКЛ. ИНДИКАЦИИ.
  2.  > 1 - ЗАДЕРЖКА ВЫПОЛНЕНА.
  3.  > 1 - РАЗРЕШЕНИЕ СЧЕТА.
  4.  > ФЛАГ-ДЕЛИТЕЛЬ НА 2 ПРИ УСРЕДНЕНИИ.

РЕГИСТРЫ ИНДИКАЦИИ И СЧЕТА.

EDINI EQU 24Н ;ЕДИНИЦЫ ИНДИКАЦИИ.

DESI EQU 25H ;ДЕСЯТКИ ИНДИКАЦИИ.

SOTI EQU 26H ;СОТНИ ИНДИКАЦИИ.        

COUNT EQU 27H /СЧЕТЧИК ЦИКЛОВ.                               

ANOD EQU 28H /РЕГИСТР АНОДА.

SEGD EQU 29H /СЕГМЕНТОВ.                 

COUS -EQU 2AH ;СЧЕТЧИК ДРЕБЕЗГА КОНТАКТОВ.

COUN , EQU 2BH /СЧЕТЧИК УСРЕДНЕНИЙ.                  

CON EQU 2CH /СЧЕТЧИКИ                    

CONI EQU . 2DH /20 СЕКУНД.           

АО EQU ЗОН /МЛАДШИЙ БАЙТ РЕГИСТРА КОНСТАНТЫ.

А1 EQU 31H /СТАРШИЙ ЁАЙТ.      

ВО EQU 32H /МЛАДШИЙ И 'СТАРШИЙ БАЙТЫ РЕГИСТРА

Bl EQU 33H /СЧЕТА ИМПУЛЬСОВ.

СО EQU 34H /РЕГИСТР РЕЗУЛЬТАТА ДЕЛЕНИЯ.

DO EQU 36H /ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЙ РЕГИСТР.

Dl EQU 37H ;

TEMP EQU 38H /ВРЕМЕННЫЙ..    

CN1 EQU 39H /СТАРШИЙ И МЛАДШИЙ РЕГИСТРЫ

CNO EQU 3AH /УСРЕДНЕНИЯ.

/ 1. ПУСК.

ORG О

GOTO INIT

ORG 4

GOTO CONST

/ 2. ИНИЦИАЛИЗАЦИЯ РЕГИСТРОВ.

INIT

BSF   STATUS,RPO                                              /ПЕРЕХОДИМ В БАНК 1.

MOVLW В'ООООООЮ1 /К = 8...10,                                         .
MOVWF OPTION_REG
A80H                         /ПОДТЯГИВАЮЩИЕ РЕЗИСТОРЫ ВКЛЮЧЕНЫ.

MOVLW В'10001000і                      /РАЗРЕШЕНИЕ ПРЕРЫВАНИЯ ПРИ ИЗМЕНЕНИИ СИГНАЛА НА ВХОДЕ.

                                    /'"RB6" '

MOVWF INTCON /И ПЕРИФЕРИЙНЫХ МОДУЛЕЙ.

MOVLW В100001000'                                            /RAO-RA2 - НА ВЫХОД - КАТОДЫ, RA3 - ВХОД КНОПКИ.
MOVWF TRISA"80H

MOVLW В101000000і                                                            ; RBO-RB5, RB7 - НА ВЫХОД СЕГМЕНТЫ, RB6 - ВХОД.
MOVWF TRISB^SOH

BCF   STATUS,RPO /ПЕРЕХОДИМ В БАНК 0.                 .

MOVLW В'001100011                                           /ТАЙМЕР 1 ВКЛЮЧЕН, ПРЕДДЕЛИТЕЛЬ: К = 1:8.

I MOVWF T1CON                  ;ВНУТРЕННЯЯ СИНХРОНИЗАЦИЯ.

[  CLRF  T2CON

f  MOVLW 7

I  MOVWF CMCON ;КОМПАРАТОРЫ ВЫКЛЮЧЕНЫ.

MOVLW  .240 ;FO, ЗАПИСЫВАЕМ В РЕГИСТРЫ "А" КОНСТАНТУ К.

MOVWF  Al

MOVLW  .35 ;23

MOVWF АО ;K = 61475 = FO 23.

CLRF   Dl ;BCE ОБНУЛЯЕМ И УСТАНАВЛИВАЕМ

CLRF   DO

CLRF   BO

CLRF   Bl

CLRF   CO

CLRF   CNO

CLRF   CN1

CLRF   COUN

CLRF   CON

MOVLW  .10

MOVWF  CONI

CLRF   EDINI 

CLRF   DESI 

CLRF   SOTI

CLRF   FLAG

GOTO   IND  


; 3. ТАБЛИЦА СЕГМЕНТОВ ДЛЯ ОБЩЕГО АНОДА.

SEGDATA 7, 6, 5, 4, 3, 2, J., 0.

ADDWF PCL,F G,           F,   E,    D,   С,   В,   А,
                                          АНОД                             КАТОД

RETLW В'ЮОООООО' О В'01111111

RETLW В'101110011 1 В'00001101

RETLW В'ООЮОЮО' 2 В'ЮНОИ1

RETLW B'00110000' 3 B'l00llll1

RETLW  В'000110011 4 ВЧ1001101

RETLW B'00010010' 5 B11101101'

RETLW           B'00000010' 6 ВЧ1111011

RETLW B'101110001 7 B'0000lll'

RETLW B'000000001 8 ВЧ111111'

RETLW B'00010000' 9 B'llOllll'

4. ИНДИКАЦИЯ.

IND

BTFSC FLAG,2 ;ЕСЛИ РАЗРЕШЕН СЧЕТ,

GOTO SDVIGO ;ИДЕМ СЧИТАТЬ.

CLRF ANOD /ОБНУЛЯЕМ АНОД, ЧТОБЫ ОЧИСТИТЬ СТАРШИЕ РАЗРЯДЫ.

BSF INTCON,7 ;ЧТОБЫ НЕ ПРОПУСТИТЬ ПРЕРЫВАНИЕ.

BSF ANOD,0 ;УСТАНОВИМ МЛ. РАЗРЯД АНОДНА.

MOVLW 024H /ЗАПИСЬ НОМЕРА РЕГИСТРА МЛ. РАЗРЯДА

MOVWF SEGD /В РЕРИСТР АДРЕСА РАЗРЯДА.
IND1

MOVWF FSR /В РЕГИСТР КОСВЕННОЙ АДРЕСАЦИИ.

MOVFW INDF /ВЫБИРАЕМ 2-Ю ЗНАЧЕНИЕ.

CALL SEGDATA /ПРЕОБРАЗУЕМ В СЕМИСЕГМЕНТНОЕ ДЛЯ ИНДИКАЦИИ

MOVWF PORTB /В ПОРТ В.

MOVFW ANOD /ЗАГРУЖАЕМ ЗНАЧЕНИЕ АНОДА.

MOVWF PORTA ;B ПОРТ А.

CALL REST ;HA ОТДЫХ.

BCF STATUS,О /ОБНУЛИМ.

RLF ANOD,1 ;+l В РЕГИСТР АНОДА.

BTFSC ANOD,3 /ЗАПИСЬ ЧИСЛА 4.

GOTO IND /ЕСЛИ РАВНО О, ИДЕМ,

INCF SEGD,F /+1 В РЕГИСТР АДРЕСА РАЗРЯДА.

MOVFW SEGD /ЗАГРУЖАЕМ ЗНАЧЕНИЕ

GOTO IND1 /И ИДЕМ.
REST

CLRWDT

DECFSZ CON,1 /СЧЕТЧИКИ ЦИКЛОВ ИНДИКАЦИИ ОБНУЛЯЮТСЯ

GOTO $-H /ЧЕРЕЗ 2560 ЦИКЛОВ.

DECFSZ CONI,1 /ЧЕРЕЗ

GOTO $+2 /21 СЕКУНДУ

GOTO SONI /ИНДИКАЦИЯ ВЫКЛЮЧАЕТСЯ.

MOVLW .10 /ЗАДЕРЖКА В 41 ЦИКЛ.
RESTO

ADDLW -01Н /ВРЕМЯ НА ГОРЕНИЕ СЕГМЕНТА

BTFSS STATUS,2 /64, ЦИКЛА = 7,81 мс.

GOTO RESTO /ЗАЦИКЛИВАЕМСЯ.

RETURN ,„г

 5.   ДЕЛЕНИЕ  А/В  =  С.   А  = 61475 =  FO   23.

SDVIGO

MOVLW .16 / ВОССТАНОВИМ

MOVWF TEMP /ЧИСЛО БИТ = ЧИСЛУ СДВИГОВ.  
SDVIG

CLRWDT

BCF STATUS,С /ОБНУЛЯЕМ БИТ С.

RLF А0,1 /ПЕРЕМЕЩАЕМ БИТ

RLF А1,1 /В РЕГИСТР "D".

RLF 00,1 /ИЗ СТАРШЕГО БАЙТА

RLF 01,1 /В МЛАДШИЙ.

MOVFW B1 /ДЛЯ ПРОВЕРКИ ВЫЧИТАЕМ ДЕЛИТЕЛЬ

SUBWF 01,0 /ИЗ СТАРШЕГО БАЙТА.

BTFSS STATUS,Z /ЕСЛИ ОНИ РАВНЫ,

GOTO SAPOM /МОЖНО ДЕЛАТЬ ДЕЛЕНИЕ.

MOVFW ВО /ПРОВЕРЯЕМ, ЧТОБЫ ДЕЛИМОЕ

SUBWF 00,0 ;БЫЛО БОЛЬШЕ ДЕЛИТЕЛЯ.
SAPOM

BTFSS STATUS,С /ЕСЛИ ЭТО НЕ ТАК,

GOTO ZIKLO /СДВИГАЕМ ЕЩЕ РАЗ ВСЕ РЕГИСТРЫ.

MOVFW ВО /ЕСЛИ ДЕЛИМОЕ БОЛЬШЕ ДЕЛИТЕЛЯ,

SUBWF 00,1 ;ВЫЧИТАЕМ.

BTFSS STATUS,С /ЕСЛИ ЕСТЬ ПЕРЕНОС,

DECF 01,1 /ЗАЙМЕМ ЕДИНИЦУ У СТАРШЕГО БАЙТА.

MOVFW B1 /ВЫЧИТАЕМ

SUBWF 01,1 /ИЗ СТАРШЕГО БАЙТА.

BSF STATUS,С /ПРИ УСПЕШНОМ ВЫЧИТАНИИ, ЗАПИШЕМ 1
ZIKLO

RLF С0,1 /В МЛАДШИЙ РАЗРЯД РЕГИСТРА

DECFSZ TEMP,1 /УМЕНЬШИМ ЧИСЛО ВЫПОЛНЕННЫХ ОПЕРАЦИЙ.

GOTO SDVIG /ИДЕМ НА СДВИГ. /ИЛИ ПЕРЕКОДИРУЕМ.

6. ПЕРЕКОДИРОВКА ИЗ 8 РАЗРЯДНОГО 2-ГО В 3-х РАЗРЯДНОЕ 2-10-Е.

АЛГОРИТМ ПЕРЕКОДИРОВКИ ОСНОВЫВАЕТСЯ НА ПРИБАВЛЕНИИ З В МЛАДШИЙ

И СТАРШИЙ ПОЛУБАЙТЫ. ЕСЛИ РЕЗУЛЬТАТ С ПЕРЕНОСОМ 1 В 3 РАЗРЯД (10 = 7 + 3),

ТО ЗАПИСЫВАЕМ НОВОЕ ЗНАЧЕНИЕ В РЕГИСТР.

ВЫПОЛНЯЕМ 8 РАЗ, СДВИГАЯ БИТЫ РЕГИСТРОВ.

BINDEC

CLRF ВО

CLRF Bl

MOVLW .8 /ЗАПИШЕМ ЧИСЛО СДВИГОВ

MOVWF COUNT /В СЧЕТЧИК.
BIDE

CLRWDT

BCF STATUS,О /ОБНУЛИМ БИТ "С".

RLF С0,1 /СДВИНЕМ ПЕРЕКОДИРУЕМОЕ

RLF В0,1 /В МЛАДШИЙ БИТ РЕГИСТРОВ

RLF B1,1 /РЕЗУЛЬТАТА.

DECFSZ COUNT,! /ЗАФИКСИРУЕМ СДВИГ В СЧЕТЧИКЕ.

GOTO RASDEC /ПРОВЕРИМ ПОЛУБАЙТЫ НА СЕМЕРКУ.

GOTO MESTO /ЕСЛИ СЧЕТЧИК ПУСТ, ЗАПОЛНИМ РЕГИСТРЫ ИНДИКАЦИИ.
RASDEC

MOVLW Bl /ЗАПИШЕМ АДРЕС РЕГИСТРА

MOVWF FSR /В РЕГИСТР КОСВЕННОЙ АДРЕСАЦИИ.

CALL BCD /ПРОВЕРИМ ЗНАЧЕНИЕ РЕГИСТРА НА 7.

MOVLW ВО /АНАЛОГИЧНЫЕ ОПЕРАЦИИ ПРОДЕЛАЕМ

MOVWF FSR /С ДРУГИМ РЕГИСТРОМ.

CALL BCD

GOTO BIDE /ПОЙДЕМ ПОВТОРЯТЬ СДВИГ.
BCD

MOVLW 3 /0000 ООН

ADDWF 0,0 /ПРИБАВИМ 3 К РЕГИСТРУ И РЕЗУЛЬТАТ

MOVWF TEMP /ЗАПИШЕМ ВО ВРЕМЕННЫЙ РЕГИСТР.

BTFSC TEMP,3                    ;ПРОВЕРИМ 3 БИТ И ЕСЛИ ОН РАВЕН НУЛЮ,

MOVWFС                            ;ПРОПУСКАЕМ ЗАПИСЬ РЕЗУЛЬТАТА В РЕГИСТР. (ПО АДРЕСУ FSR) .

MOVLW 30 /48 = ООН 0000

ADDWF 0,0 /ПРИБАВИМ 3 К СТАРШЕМУ ПОЛУБАЙТУ РЕ                 ГИСТРА И РЕЗУЛЬТАТ

MOVWF TEMP ,-ЗАПИШЕМ ВО ВРЕМЕННЫЙ РЕГИСТР.

BTFSC TEMP,7 /ЕСЛИ БИТ ЕДИНИЧНЫЙ,

MOVWF О /ТО ЗАПИШЕМ НОВОЕ ЗНАЧЕНИЕ В РЕГИСТР.

RETURN /ВЕРНЕМСЯ ДЛЯ ЗАГРУЗКИ НОВОГО ЗНАЧЕНИЯ РЕГИСТРА.

7. ИЗВЛЕКАЕМ ПОЛУБАЙТЫ ИЗ РЕГИСТРОВ СЧЕТА В РЕГИСТРЫ ИНДИКАЦИИ.         «

MESTO

MOVLW В'000011111/МАСКИРУЕМ СТАРШИЙ ПОЛУБАЙТ.

ANDWF В1,0 /ВЫДЕЛИМ МЛАДШИЙ ПОЛУБАЙТ И

MOVWF SOTI /ЗАПИШЕМ В РЕГИСТР ИНДИКАЦИИ СОТЕН.

MOVLW В'11110000'/МАСКИРУЕМ МЛАДШИЙ ПОЛУБАЙТ.

ANDWF ВО,О /ВЫДЕЛИМ СТАРШИЙ ПОЛУБАЙТ.

MOVWF DESI /ЗАПИШЕМ В РЕГИСТР ИНДИКАЦИИ ДЕСЯТКОВ И

SWAPF DESI,1 /ПОМЕНЯЕМ МЕСТАМИ ПОЛУБАЙТЫ.

MOVLW B'OOOOllll'/АНАЛОГИЧНО ИЗВЛЕКАЕМ ПОЛУБАЙТЫ

ANDWF1 ВО,О /В РЕГИСТР ИНДИКАЦИИ ЕДИНИЦ.

MOVWF EDINI
MEST01

MOVLW .240 /FO, ЗАПИСЫВАЕМ В РЕГИСТРЫ "А"

MOVWF А1 /КОНСТАНТУ К.

MOVLW .35 /23

MOVWF АО /К = 61475 = FO 23.

CLRF DO

CLRF D1

CLRF CO

CLRF TMRO /ОЧИЩАЕМ ТАЙМЕР 0.

CLRF INTCON /СБРОСИМ ФЛАГИ ПРЕРЫВАНИЙ.

BSF INTCON,5 /РАЗРЕШАЕМ ПРЕРЫВАНИЯ ПО ПЕРЕПОЛНЕНИЮ TMRO.

BCF FLAG,2 /ЗАПРЕЩАЕМ СЧЕТ.

GOTO IND /ПРОИНДИЦИРУЕМ НОВОЕ ЗНАЧЕНИЕ.

8. СОХРАНЕНИЕ И ВОССТАНОВЛЕНИЕ ЗНАЧЕНИЙ РЕГИСТРОВ ПРИ ПРЕРЫВАНИИ.

CONST

MOVWF rt_TEMP /СОХРАНЕНИЕ ЗНАЧЕНИЙ РЕГИСТРОВ W И

MOVFW STATUS /STATUS,

MOVWF STATUSJTEMP /

MOVFW FSR /FSR.

MOVWF FSRJTEMP

BTFSC INTCON,3 /RА5

CALL STOP

BTFSC INTCON,2 /TMRO

CALL FLUS /УСТАНОВИМ ФЛАГ.

CLRF CON /ПЕРЕУСТАНОВИМ

MOVLW .10 /СЧЕТЧИКИ 20 СЕКУНД.

MOVWF CONI

RECONST /ВОССТАНОВЛЕНИЕ СОХРАНЕННЫХ ЗНАЧЕНИЙ.

BCF INTCON,2 /СБРОСИМ ФЛАГИ ПРЕРЫВАНИЯ.

BCF INTCON,0

MOVFW STATUSJTEMP /ВОССТАНОВЛЕНИЕ РЕГИСТРОВ:

MOVWF STATUS /STATUS,

MOVFW FSRJTEMP ; .

MOVWF FSR ;FSR,

MOVFW WJTEMP ;W.

RETFIE /ВОЗВРАТ ИЗ ПРЕРЫВАНИЯ.

9. УСТАНОВКА ФЛАГА РАЗРЕШЕНИЯ ПРЕРЫВАНИЯ ПО TMRO.

FLUS

BSF INTCON,3 /РАЗРЕШАЕМ ПРЕРЫВАНИЯ СО ВХОДА RB6.

BCF INTCON,5 /ЗАПРЕЩАЕМ ПРЕРЫВАНИЯ ПО ПЕРЕПОЛНЕНИЮ TMRO.

BSF FLAG,1 /УСТАНАВЛИВАЕМ ФЛАГ ВЫПОЛНЕННОЙ ЗАДЕРЖКИ.

RETURN

10. ПРЕРЫВАНИЕ ПО ИЗМЕНЕНИЮ СИГНАЛА НА RА5.

STOP

BTFSS FLAG,1 /ЕСЛИ ЗАДЕРЖКА НЕ ВЫПрЦНЕНА,

GOTO STOPO /РАЗРЕШИМ ПРЕРЫВАНИЕЧОТ< TMRO.

MOVFW TMR1L /ПЕРЕПИШЕМ ЗНАЧЕНИЯ ІЕШСТРОВ ТАЙМЕРА 1

MOVWF ВО. /В РЕГИСТРЫ СЧЕТА.    

CLRF TMR1L /ОЧИЩАЕМ ТАЙМЕР 1.

BCF FLAG,1 /СБРОСИМ ФЛАГ ЗАДЕРЖКИ.

BSF FLAG,2 /РАЗРЕШАЕМ СЧЕТ.

BCF INTCON,3 /ЗАПРЕЩАЕМ ПРЕРЫВАНИЯ СО ВХОДА RB6.

BCF INTCON,2

RETURN STOPO

BSF INTCON,5 /РАЗРЕШАЕМ ПРЕРЫВАНИЯ ПО ПЕРЕПОЛНЕНИЮ TMRO.

CLRF TMR1L /ОЧИЩАЕМ ТАЙМЕР 1

CLRF TMR1H

CLRF TMRO /И ТАЙМЕР 2.

BCF INTCON,2 /СБРОСИМ ФЛАГ ПРЕРЫВАНИЯ ПО TMRO.

BCF INTCON,3 /ЗАПРЕЩАЕМ ПРЕРЫВАНИЯ СО ВХОДА RB6.

RETURN

11. ВЫКЛЮЧЕНИЕ ИНДИКАЦИИ И ОЖИДАНИЕ СИГНАЛА.

SONI

MOVLW B'llllllll'               ;ВЫКЛЮЧИМ ИНДИКАЦИЮ,

MOVWF PORTB /ЗАПИСЫВАЯ В ПОРТ ЕДИНИЦЫ.

BTFSC PORTB,6 /ЕСЛИ ПРИШЕЛ КМПУЛЬС ПУЛЬСА,

GOTO $-1

BCF INTCON,0 /TO СБРОСИМ ВОЗМОЖНЫЕ ПРЕДЫДУЩИЕ

BCF INTCON,2 /ФЛАГИ ПРЕРЫВАНИЙ,

BSF INTCON,7 /РАЗРЕШИМ ВСЕ ПРЕРЫВАНИЯ,

GOTO IND /ИДЕМ НА ИНДИКАЦИЮ.

END


Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

Регистрирующее устройство

Регистрирующее устройство

Регистрирующее устройство

ПРИЕМНИК

ПУЛЬСОВОЙ ВОЛНЫ

ОНКОМЕТРИЧЕСКИЙ

Объемные ПАД

ЛОКАЛЬНЫЙ

Прямые ПАД

БЕСКОНТАКТНЫЙ

КОНТАКТНЫЙ

(ВОРОНКА, ПЕЛОТ)

ОККЛЮЗИОННАЯ МАНЖЕТА

ПРЕОБРАЗОВАНИЕ перемещение - давление

ПРЕОБРАЗОВАНИЕ перемещение – механическое напряжение (сила)

ПРЕОБРАЗОВАНИЕ перемещение – электрическая емкость

ПРЕОБРАЗОВАНИЕ перемещение – параметры оптического луча

ЧАСТОТА

НАПРЯЖЕНИЕ

Лист

Дата

УИПА  гр.ЗРЭ-Э9-2

Листов

Лит.

Электронный регистратор пульсовых колебаний

Пояснительная записка

Битченко А.Н

Утверд.

Н. Контр.

Реценз.

Рапин В.В

Провер.

Коваль А.В.

Разраб.

РЕКС52           015001.ПЗ

Лист

Дата

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

Дата

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

                          Фазогенераторный

                            преобразователь

Первичный

преобразователь

Буферный каскад

Индикатор ЧМ сигнала

Детектор ЧМ сигнала

Преобразователь напряжение-ток

Фазовый детектор

Автогенератор 2

Полосовой фильтр

МИКРОКОНТРОЛЛЕР

Клавиатура

СЕМИСЕГМЕНТНЫЙ ИНДИКАТОР

Автогенератор 1

Изм.

Лист

докум.

Подпись

Дата

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Подпись

№ докум.

Лист

Изм.

R2

C2

C1

  М  

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

21

22

23

24

25

26

27

28

11

12

13

14

15

16

17

18

2

3

4

5

6

7

1

20

9

10

8

19

RA0            CPU            RB0

RA1                                RB1

RA2                                RB2

RA3                                RB3

RA4                                RB4

RA5                                RB5

                                      RB6

                                      RB7

MCLP                             RC0

VDD                               RC1

                                       RC2

OSC1                              RC3

OSC2                              RC4

                                       RC5

VSS                                RC6

VSS                                RC7

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

  М  

C3

Roc1

R3

DA1.1

DA1.2

Roc2

R1

1

ZQ3

РК126 – 20МГц

1

ZQ2

РК126 – 10,7МГц

1

ZQ1

ПРД  ММЗ

Резонаторы  кварцевые

1

Х1

ГРПМ-4Ш

Разъемы

2

VT5,VT6

КП305И

1

VT4

КТ315Б

1

VT3

КП103А

2

VT1,VT2

КТ315Б

Транзисторы

4

VD17-VD20

КД522А

12

VD5-VD16

АЛ307БМ

3

VD2-VD4

КД522А

1

VD1

К156А

Диоды

7

SA1-SA7

МП1

Переключатели

15

R51-R65

МЛТ-0,125-200 Ом ±20%

4

R47-R50

МЛТ-0,125-4,7кОм ±20%

2

R43,R46

МЛТ-0,125-1кОм ±20%

Кол.

Примечание