67657

ПЕРЕНОСНА ЗВУКОВА СТАНЦІЯ

Дипломная

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

В даному дипломному проекті виконано аналіз різних видів звукових станцій та розроблено власну переносну звукову станцію. Нова розробка має ряд переваг над своїми аналогами. Її простота перш завсе заклечається в тому що майже всі блоки зв’язані між собою по І2С шині.

Украинкский

2014-09-13

4.19 MB

10 чел.

Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України

Вінницький національний технічний університет

Інститут радіотехніки зв’язку та приладобудування

Факультет радіотехніки та телекомунікацій

ЗАТВЕРДЖУЮ

Завідувач кафедри ТКСТБ

д.т.н., проф. В.М.Кичак

“___” ___________ 2011 р.

ПЕРЕНОСНА ЗВУКОВА СТАНЦІЯ

Пояснювальна записка

до дипломного проекту за спеціальністю

7.090703 – Апаратура радіозвязку, радіомовлення і телебачення

0834.ДП.004.00.000 ПЗ

Керівник дипломного проекту:

к.т.н., доцент Кононов С.П.

______________________

“___” ___________ 2011 р.

Розробив  студент гр. ОТЗім-10

Леньков І.С.

______________________

“___” ___________ 2011 р.

Вінниця ВНТУ 2011


       ПОГОДЖЕНО                                                          ЗАТВЕРДЖУЮ

Керівник  Назва підприємства                           Завідувач кафедри ТКСТБ

               д.т.н., професор                 Підпис  Ініціали та прізвище             В.М.Кичак                                      „__” ____________ 20__ р.               “__” ____________ 2011 р.

(заповнюється для проектів (робіт),

що виконуються на замовлення

сторонніх організацій)

ЗАВДАННЯ

на дипломний проект зі

спеціальності 7.090703 – Апаратура радіозв’язку, радіомовлення і телебачення

студенту групи ОТЗім-10 Ленькову Івану Сергійовичу

       Тема проекту (роботи): Переносна звукова станція 

 

 

       Вихідні дані:  Діапазон відтворюваних частот: 20 – 20000 ГЦ; вихідна потужність: 4 36 Вт; споживана потужність не більше: 160 ВА; коефіцієнт гармонік не більше: 0,5 %; маса розробки не більше: 5 кг; живлення від побутової мережі 220 В. 

        Короткий зміст частин проекту

  1.  Графічна

    1.1 Структурна схема  

    1.2 Структурна схема аудіопроцесора TEA6320 

    1.3 Схема електрична принципова 

    1.4 Топологія друкованої плати   

    1.5 Складалоне креслення   

    1.6 Комп’ютерне моделювання   

Текстова (пояснювальна записка) Анотація. Перелік скорочень. Вступ. Техніко-економічне обґрунтування доцільності розробки. Типи звукових систем. Розробка структурної схеми переносрої звукової станції. Електричні розрахунки. Комп’ютерне моделювання. Конструкторський розрахунок. Охорона праці. Цивільна оборона. Економічна частина. Висновки. Список літератури. Додатки


АНОТАЦІЯ

Анотація

УДК 621.396

Леньков І. С. / Переносна звукова станція / Дипломний проект /

м. Вінниця: ВНТУ, 2011.

Бібліографій     , ілюстрацій     , таблиць    .

В даному дипломному проекті виконано аналіз різних видів звукових станцій та розроблено власну переносну звукову станцію. Нова розробка має ряд переваг над своїми аналогами. Її простота перш завсе заклечається в тому що майже всі блоки зв’язані між собою по І2С шині. Управління даного приладу здійснюється мікроконтролером компанії Atmel – Atmega48. В даній розробці відсутні змінні резистори весь спектр регулювання і настройки звукової станції здійснює мікроконтролер по шині І2С.

В роботі також було проведено моделювання розробленого пристрою на ЕОМ в пакеті моделювання Proteus 7 Professional.

У розділі з цивільної оборони проведено: аналіз впливу іонізуючого та електромагнітного випромінювань на радіоелектронні системи; визначення області працезлатності пристрою в умовах дії іонізуючих та електромагнітних випромінювань.

Розглянуто питання безпеки життєдіяльності: гігієнічна характеристика умов праці; небезпечні та шкідливі виробничі фактори; дія на людину небезпечних та шкідливих виробничих факторів, їх нормування та обгрунтування вибору захисних заходів; загазованість, запиленість; нормування освітлення; мікроклімат; шум та вібрація; вимоги норм пожежної безпеки та розрахунок місцевого освітлення монтажних столів.

Зроблені  економічні  розрахунки: розрахунок ціни реалізації виробу, розрахунок експлуатаційних витрат, розрахунок виробничої собівартості. Розроблена і виконана графічна частина проекту.


ЗМІСТ


Додаток А (обов'язковий) – Технічне завдання

Додаток Б (обов'язковий) – Відомість дипломного проекту

Додаток В (обов'язковий) – Структурна схема  

Додаток Д (обов'язковий) – Структурна схема аудіопроцесора TEA6320

Додаток Е (обов'язковий) – Схема електрична принципова

Додаток Ж (обов'язковий) – Перелік елементів

Додаток К (обов'язковий) – Топологія друкованої плати

Додаток Л (обов'язковий) – Складальне креслення

Додаток М (обов'язковий) – Корпус  

Додаток Н (обов'язковий) – Комп’ютерне моделювання  

Додаток П (обов'язковий) – Програмне забезпечення пристрою


Перелік скорочень

АЧХ – амплітудно-частотна характеристика;

ПК – підсилювальний каскад;

ТЗ – технічне завдання;

ОП – операційний підсилювач;

ВЧ високі частоти;

НЧнизькі частоти;

СЧсередні частоти

БЖД – безпека життєдіяльності;

ЕОМ – електронно-обчислювальна машина;

ГЕ – графічний еквалайзер;

ПЕ – параметричний еквалайзер;

ІМС – інтегральна мікросхема;

ТЧ – тактова частота;

ІЧ – інфра-червоний;

ПЗЧ – підсилювач звукової частоти;

ІМ – інтерфейс «INTERMETAL».


Вступ

В даному дипломному проекті було проведено розробку переносної звукової станції. Вона може бути використана як для звукового супроводу кінофільмі, різного роду презентаці, так і для домашнього прослуховування музики.

Метою дипломного проекту було створити досить дешевий, відносно якісний і зручний пристрій. Зручність даної розробки заклечається в тому, що керувати нею можна звичайним інфра-червоним пультом керування (налаштування певної моделі пульта здійснюється за допомогою підключення необхідної бібліотеки по програмного забезпечення звукової станції). В розробці була використана досить сучасна елементна база компанії Philips (NXP semiconductor), а саме аудіопроцесор TEA6320 та п’ятисмуговий стерео еквалайзер ТЕА6360.

У наш час однією із самих швидко розвиваючихся і перспективних галузей науки та техніки є електроніка. Зараз практично неможливо знайти яку-небудь галузь промисловості у якій би не використовувалися електронні вимірювальні прилади, пристрої автоматики й обчислювальної техніки. Але всього цього не було б без винаходу напівпровідних пристроїв, у тому числі транзисторів і діодів, які є тими елементарними цеглинками, з яких і будується сучасний будинок електроніки. Спочатку, транзистор був розроблений саме як підсилювальний прилад, покликаний замінити громіздкі електронні лампи, а вже пізніше став використовуватись як основний елемент логічних схем. З тих пір практично всі електронні підсилювачі та активні фільтри виконуються на основі транзисторів або інтегральних схемах.


1 Техніко-економічне обґрунтування вибору оптимального варіанта рішення основної задачі роботи

1.1 Суть технічної проблеми, що виникла на сучасному етапі розвитку переносних звукових станцій.

Переносна звукова станція є актуальною розробкою на сьогодні. На ринку є безліч аналогів звукових станцій та різного типу звукових систем, але досить часто вони мають деякі недоліки.

На даному етапі розвитку науки і техніки основними направленнями розвитку галузі по виробництву РЕА є: мінітюаризація пристроїв (як за рахунок зменшення габаритів елементної бази так і за рахунок підвищення щільності монтужу); покращення естетичного вигляду; зниження цін на прилади та пристрої РЕА. Ще одною проблемою можна вважати складність виконання друкованих плат при заданому рівні щільності монтажу.

Промислові звукові системи мають ряд недоліків таких як завищена ціна та не висока якість відтворення звуку, а також в деяких випадках і низька потужність системи. Тому в подальшій розробці будуть враховано дані недоліки.

Головною метою дипломного проекту є розробка переносної звукової станції з використанням сучасної елементної бази та новітніх технологій. А також з високою якістю відтворення звуку, відносно великою потужністю та не великими габаритами для легкого її транспортування.

1.2 Обґрунтування і вибір базового варіанта (аналога)

В таблиці 1.1. приведено основні технічні параметри проектованого пристрою.

Таблиця 1.1 - Основні технічні параметри аналога і нової розробки

Показники

Одиниця виміру

Звукова станція

Technics SU-22

Звукова станція

що проектується

Відношення параметрів нова система / аналог

Діапазон відтворюваних

частот

Гц.

20 – 20 000

20 – 20 000

1

Кількість

вихідних

каналів

Шт.

2

4

2

Потужність одного каналу

Вт.

22

36

1,64

Вага

Кг.

5

3

1,66

З таблиці 1.1 видно, що звукова станція, яка розробляється, в більшості випадків не поступається аналогу за технічними параметрами, а деякі його показники значно кращі.

Використовуючи сучасні напівпровідникові елементи, інтегральні мікросхеми можливо досягти необхідних результатів з мінімально можливими затратами. Так в даному випадку значно зменшуються масогабаритні показники (в порівнянні з існуючими зразками).

1.3 Технічні вимоги до об’єкта проектування.

Технічні вимоги

- напруга живлення пристрою – 220 В;

- Діапазон відтворюваних частот 20 – 20 000 Гц;

- споживана потужність − 150 Вт;

- Кількість вихідних каналів − 4 шт.;

- Потужність одного каналу – 36 Вт.

1.4 Прогноз величини попиту на проектований пристрій

Передбачається, що дана звукова станція може використовуватися в якості звуковідтворювального вузла к домівках пересічних громадяни. Розрахунок ємності ринку та цільового ринку здійснюється, виходячи із аналізу статичних даних про споживання аналогічної продукції, кількості населення на певній території та його вікового складу, потреб населення та ступеня їх задоволеності, професійного та кваліфікаційного складу працюючих в даному регіоні, доходів на душу населення, а також багатьох інших чинників[11].

На даний час в Україні існує як найменше 450 студій звукозапису, 10000 диско студій і 570 студій ТРК. Ще близько 20 навчальних закладів мають спеціальності, при вивченні яких може стати в пригоді розроблювальний прилад. Таким чином ми маємо 475 потенційних споживачів даної продукції.

Таким чином виходить, що реально вдасться продати близько 12000 приладів.

Середній термін заміни звукової станції становить близько 8 років. Тому щорічно потенційними покупцями дешифраторів можуть бути (так званий оптимістичний прогноз (ОП):

(шт.)

Окрім цього не всі студії і лабораторії, навіть якщо в них і є потреба в придбанні звукової станції, будуть його купувати. Домовимося що таких покупців 30%. Також деякі студії уже мають звукові станції. Домовимося що таких покупців 10%. Тоді песимістичний обсяг ринку ПО буде:

(шт.)

Реалістичний прогноз РП може бути визначений як середнє арифметичне оптимістичного та песимістичного прогнозів, тобто:

(шт)

Таким чином, реалістичний прогноз попиту на дану звукову станцію в даному регіоні України буде складати приблизно 930 шт. на рік.

Якщо урахувати, що підприємство, на якому буде впроваджена нова розробка, може охопити 20% ринку звукових станцій, то величина цільового ринку (ЦР) для даного підприємства складає:

(шт)

Таким чином, при розрахунку економічного ефекту можна оперувати величиною продажу звукової станції даної розробки в межах від 930 до       186 шт/рік.

1.5 Розрахунок величини попиту на нову розробку та визначення потенційних споживачів розробки в регіонах країни і за кордоном

Визначення ціни нової розробки.

Економічну доцільність можна довести шляхом співвідношення капітальних вкладень і експлуатаційних витрат аналога та нового технічного рішення.

Визначимо собівартість приладу шляхом питомої ваги [1]

   (1.1)

 

де ВП – величина однієї із статей прямих витрат, яка вибрана за основу, грн.;

П – питома вага однієї із прямих статей витрат в собівартості аналога,

КН – коефіцієнт, який ураховує конструктивні та технологічні особливості нової розробки, КН = 11,2.

Дані про вартість комплектуючих взято з прас-листа фірми «Космодром» (Україна, м. Харків) на квітень 2011 року [5]. За Вп обрано ціну мікросхеми, яка дорівнює 34 грн. і складає 9% від собівартості

(грн).

Величина капітальних вкладень може бути прогнозована за формулою:

(грн),    (1.2)

де В – коефіцієнт, який ураховує витрати на розробку, придбання, транспортування, монтаж, налагодження, тощо нової розробки (В = 1,5);

А – коефіцієнт, який ураховує прогнозований прибуток, податки, які повинен виплачувати виробник, тощо (А = 2,5);

S – собівартість нової розробки, грн., яка оцінюється приблизним способом;

Ц – ціна реалізації нової розробки, грн.

.

В найбільш спрощеному вигляді величина експлуатаційних витрат в розрахунку за один рік може бути визначена за формулою:

  (1.3)

де Ц – ціна реалізації нової розробки якщо вона була визначена раніше, грн./шт.,

k – коефіцієнт який ураховує витрати на амортизацію, електроенергію, обслуговування, ремонти тощо. В середньому, k = .

А – коефіцієнт який ураховує прогнозований прибуток та податки які повинен сплачувати виробник; .,

S – собівартість нової розробки, яка оцінюється приблизним способом;

β - доля часу який витрачає працівник на обслуговування технічної або інтелектуальної розробки в загальному часі своєї роботи.  = 0,06

(грн/рік)

(грн/рік)


В основу розрахунків покладено співставлення величин капітальних вкладень (
К) та експлуатаційних витрат (Е) для аналога та нового приладу. Величин капітальних вкладень та експлуатаційних витрат розраховуються приблизно, спрощеним методом .

Проведемо співставлення капітальних вкладень та експлуатаційних витрат виходячи з того, що аналог (1) та прилад, що розробляється (2) мають різне значення кількох основних технічних показників. Причому збільшення значення показів відповідає пропорційному зростанню якості об’єкта проекту.

Основні показники аналогу і приладу, що розробляється наведені в таблиці1.2.

Таблиця 1.2 - Основні показники аналогу і приладу, що розробляється

Показники

Одиниці виміру

Варіанти

Аналог (1)

Новий прилад (2)

Капітальні вкладення

грн.

1950

1699,8

Експлуатаційні витрати

грн./рік

12

10,8

Приведений показник якості

1

1,2

Приведений показник якості нового виробу В2 розраховується за формулою:

,     (1.4)

де n – число найважливіших технічних показників, які змінюються і впливають на якість продукції, в нашому випадку n = 3;

- коефіцієнт, який враховує питому вагу одного з важливіших технічних показників.

- відносне значення і-го показника якості нової розробки.

Спочатку розрахуємо питомі капітальні вкладення та питомі експлуатаційні витрати.

Так, питомі капітальні вкладення складуть:

– для аналога:

(грн./шт.),

– для нового варіанта:

(грн./шт.).

Питомі експлуатаційні витрати складуть:

– для аналога:

(грн. /шт.),

– для нового варіанта:

(грн. /шт.).

Для обгрунтування економічної доцільності розробки нового варіанта розрахуємо термін окупності питомих капітальних вкладень для нового варіанта відносно аналога:

(років),     (1.5)

(років).

Ток1/2 < Тнорм , де Тнорм ≤ 5 років, що вказує на те, що новий прилад буде кращим за аналог.

Можна зробити висновок що, нова розробка краща за аналог, тому що термін окупності питомих капітальних вкладень для нового варіанту відносно аналога 3,5 роки.

Отже на основі вище сказаного робимо висновок, що розробка даного типу звукової станції є досить актуальною тому, що її використання є найбільш вигідним.


2 Типи звукових систем

2.1 Функціонально детерміновані системи і системи з вільним доступом

Звуковими системами - називаємо наскрізні електроакустичні тракти, що починаються з джерел електричних сигналів звукової частоти (наприклад, з мікрофонів або магнітофонів) і закінчуються, як правило, гучномовцями. Проміжні ланки складаються в загальному випадку з підсилювачів, апаратури запису і програваннявання звуку, пристроїв для комутації, перетворення та обробки сигналів, а також для модуляції і демодуляції електромагнітних коливань.

Обмежившись звуковими системами, що призначені для передачі натурального звучання, крім того, виключаємо з розгляду телефонні мережі, диспетчерський зв'язок, системи оповіщення та сигналізації і т. п. У всіх перерахованих випадках основні вимоги , що визначають вибір технічного рішення, випливають з умови достатньо високої чіткості передачі, частіше за все (хоч і не обов'язково) мови. Поряд з цим існують і такі системи, відносно яких умову розбірливості жодним чином не можна вважати достатньою. Такі системи, що використовуються в техніці звукового кіно, в грамзаписі, в радіомовленні та телебаченні. Найважливіша особливість, що відрізняє ці системи, заключається в тому, що їх вихідні сигнали підлягають естетичній оцінці. Було б неправильно думати, що позитивний знак такої оцінки забезпечується тільки технічною досконалістю окремих ланок звукової системи - високим ступенем лінійності, широкою смугою частот і т. п. Поняття точності (або краще сказати, правильності) передачі набуває тут більш глибокого сенсу і не повинно пов'язуватися з вимогою ізоморфізму сигналів на вході і на виході звукової системи. Не тільки умова ізоморфізму, але і набагато більш загальні припущення про однозначність функціонального зв'язку між цими сигналами не може і не повинно ставитися системі оцінюваній з естетичного боку.

Специфіка звукових систем які несуть, не тільки семантичну, а й естетичну інформацію, особливо чітко виражаються на прикладі фільму із звуковим супроводом. У цьому випадку слухачу одночасно адресуются два потоки інформації - зображення і звук. Ці два потоки, не незалежні один від одного, проте їх поєднання не має бути обмежене тривіальним зв'язком видимого об'єкта з властивим йому звучанням.

Зорова частина інформації являє собою послідовність монтажних кадрів з чергуванням загальних, середніх та великих планів, зі зміною кутів і точок зору. При композиції кадру режисер і оператор нерідко вдаються до оптичних деформацій різного типу - до розмитості зображення, спотворення пропорцій, незвичайної перспективі, багаторазової експозиції і т. п. Все це відноситься до основних засобів кіномистецтва і навряд чи розумно як умову точності вимагати, щоб глядачеві на екрані було показано те ж саме, що він побачив би, перебуваючи на знімальному майданчику.

Аналогічно конструюється і звукова частина інформації. Композиція одного або декількох вихідних сигналів здійснюється, як правило, в процесі перезапису. Джерелами первинних сигналів є не тільки фонограми, синхронні з зображенням, а й записи, зроблені в іншому місці і в інший час, зокрема взяті з фонотеки. Первинні сигнали або сигнали, отримані шляхом складання первинних, які піддаються різноманітній обробці. В окремих випадках вдаються і до спотворення сигналу, наприклад до транспонування його спектра або до інверсії (обернення в часі). Таким чином звук, відтворений в кінотеатрі, навіть в порядку ідеалізації не можна розглядати як наближено точне відображення будь-якої реально існуючої звукової ситуації. Цей висновок відноситься не тільки до звукового супроводу кінофільму, але в загальному випадку і до музики, записаної на грамплатівці, магнітній стрічці або CD диску, а також до музичної чи літературно-драматичної передачі.

Викладені тут міркування спонукають чітко розмежувати два типи звукових систем. До одного з них належать функціонально детерміновані системи, вихідні сигнали яких визначені акустичною обстановкою на вхідній стороні. До іншого типу відносяться звукові системи з вільним доступом, які використовуються там, де ставиться завдання передати поряд з семантичною ще й естетичну інформацію. При заданому наборі вхідних (первинних) сигналів повинна бути можливість вибору одного з багатьох технічних варіантів композиції сигналів, відтворюваних потім на вихідній стороні. Електроакустична передача натурального звучаня, залишаючись технікою, стає разом з тим мистецтвом не тільки завдяки свободі цього вибору, але і внаслідок того, що різні композиційні рішення далеко не рівноцінні естетично.

Невизначеність вихідних сигналів у системах з вільним доступом знімається в процесі відбору та творчої обробки звукової інформації, яка доступна на вхідній стороні. Таку обробку інформації прийнято називати звукорежисурою. Особу, яка виконує звукорежисуру, називають по-різному: в радіомовленні і телебаченні - звукорежисером, у кінематографії - звукооператором. У багатьох випадках звукорежисура є колективною творчістю; так, наприклад, звуковий супровід кінофільму повинен бути підготовлений спільно з режисером і звукооператором. Будемо користуватися терміном «Звукорежисер».

Відзначимо, що розглядаючи електроакустичну передачу не як пасивне відображення, а як активне конструювання звукового поля, розширюємо цей принцип і на інформацію про розміщення джерел звуку, якщо в ній виникає потреба. Просторова характеристика відтвореного звукового образу в багатоканальних системах з вільним доступом створюється шляхом належної композиції канальних сигналів і не є детермінованим результатом, який випливає безпосередньо із структури стереофонічної системи.

2.2 Загальна схема та класифікація звукових систем 

На рисунку 2.1 зображена загальна схема, яка показує в окремих випадках різні форми звукових систем (як з вільним доступом, так і функціонально детерміновані), які зустрічаються в сучасній технічній практиці.

У лівій частині схеми на вхідній стороні системи показані канали звукоприйому, число Q яких визначається як число взаємно неізоморфних сигналів F1, F2,…,FQ, одержуваних або безпосередньо від микрофонів, або шляхом відтворення записів, а іноді від пристроїв, які перетворють форму сигналу (наприклад, ревербераторів).

Символ Т позначає сукупність пристроїв, за допомогою яких з Q первинних сигналів виділяються N канальних сигналів 1, 2,…,n, що підлягають передачі на вихідну сторону звукової системи. У більшості випадків проміжним етапом є запис цих сигналів на доріжках N-канальної фонограми; при передачі по радіо функція (t) відноситься тільки до модулюючим сигналом. Сукупність Т може містити в собі комутаційні й змішувальні пристрої, регулятори рівня і тембру, ревербератори та ін. Підкреслимо, що у звукових системах з вільним доступом цей доступ реалізується зазвичай через систему Т, причому число Q первинних сигналів більш- менш перевищує число N каналів передачі або запису.

Рисунок 2.1 - загальна схема різних форми звукових систем

У правій частині рис. 2.1 зображені канали відтворення, число n яких визначається як число взаємно неізоморфних сигналів f1, f2,…, fn, що підводяться до динаміків (в деяких спеціальних випадках до головних телефонів). Символ R позначає сукупність пристроїв, за допомогою яких з N канальних сигналів утворюються n відтворюваних. Загалом, числа N і п можуть не збігатися; випадок, коли п = N, а сигнали і та fі - попарно ізоморфні.

Потрібно мати на увазі, що число Q входить в структурну характеристику звукової системи лише остільки, оскільки надані нею технічно-етичні засоби обмежують максимальну кількість первинних сигналів, що обробляються в процесі звукорежисури. Фактичне число первинних неізоморфних сигналів залежить від складу і розміщення джерел сигналу та, звичайно, від характеру звукового матеріалу. На основі загальної схеми рис. 1.1 можна запропонувати наступну класифікацію звукових систем залежно від чисел N та п, що характеризують їх структуру (табл. 2.1).

Таблиця 2.1 – Типи звукових систем

Типи систем

N

п

Типи систем

N

п

Монофонічні 

1

1

Псевдостереофонічні 

2

1

Квазістереофонічні

1

2

Стереофоничні

2

2

Зауважимо, що перераховані в таблиці звукові системи не слід уявляти собі у вигляді якихось структурно незмінних комплексів апаратури і каналів; тут маються на увазі ті чи інші форми використання технічних засобів, обраних відповідно до деякої конкретної задачі. У технічній літературі терміни «псевдостереофонія» і «квазістереофонія» нерідко зустрічаються як синоніми і відносяться звичайно до випадків, коли N ≥ 2 і п = 1. У нашому випадку буде доцільним розрізняти ці терміни у відповідності з запропонованою класифікацією.

2.3 Монофонічні системи 

Монофонічні системи можна визначити як такі, в яких N = п = 1 і ~ f, яке б не було число первинних сигналів і гучномовців, відтворюють один і той самий сигнал на вихідній стороні.

Рисунок 2.2 – Приклад системи монофонічного відтворення

В якості не надто складного, але й не най простішого прикладу на рис.2.2 зображена принципова схема обробки первинних сигналів, що надає звукорежисеру різноманітні можливості вибору оптимальної композиції моносигнала при передачі оркестрової музики. Сигнали F1,. . . , F4 надходять від мікрофонів, розміщення та діаграми спрямованості яких обрані з розрахунком на досить повне охоплення різних груп інструментів. Підбираючи те чи інше, співвідношення рівнів цих сигналів, звукорежисер добивається належного балансу звучання окремих інструментів та виконавців. До загальної суми:

,

звукорежисер може додати перетворену ревербератором Р, суму F5 тих же сигналів, змішаних так, щоб створити бажані акустичні плани (близький, середній або дальній) звучання різних складових складного звукового образу з характерними для кожного з них відтінками тембру.

Не потрібно думати, що сигнали піддаються звукорежисерській обробці одночасно з виконанням переданого музичного твору. Вишукування оптимального варіанту композиції при цьому потребувало б невиправдано великого числа оркестрових репетицій; в іншому випадку відтворюване звучання могло б виявитися неповноцінним. Набагато кращий результат можна отримати, заготовивши при першому записі досить велике число фонограм, що представляють різні компоненти складного звучання; оптимальне рішення художнього завдання повинно бути знайдено в процесі подальшого перезапису. Якщо розглядати рис.2.2 як схему перезапису, то сигнали F1,. . ., F4 будуть визначати сигнали, що відтворюються з фонограм які вже маються.

2.4 Стереофонічні системи: двоканальна передача і квадрофонія

Розглянутий приклад монофонічної передачі відноситься, до звукової системи з вільним доступом. Переходячи тепер до стереофонічної передачі, виберемо кілька прикладів з числа функціонально детермінованих систем. Справа в тому, що саме такі системи зазвичай є об'єктами теоретичного або експериментального дослідження з метою вибору оптимальної (у світлі того чи іншого критерія) структурної форми.

Одним з прикладів є так звана АВ-система (рис.2.3, а). На її вхідний стороні знаходяться два мікрофони, звичайно з паралельно орієнтованими осями; один з них А приймає сигнали переважно від джерел, розміщених на лівій стороні, інший В виявляє таку ж вибірковість по відношенню до джерел в її правій частині. При двоканальноій передачі відповідні сигнали випромінюються лівим і правим гучномовцем, через що виникає більш-менш вражаюча ілюзія перенесення слухача в первинне звукове поле.

Система, представлена на рис. 2.3, б, також двоканальна, ілюструє інший різновид ефекту переносу. Неізоморфні сигнали F1 і F2, перший з яких несе інформацію, пов'язану головним чином з прямим звуком, а другий відображає переважно дифузну складову первинного поля, відтворюються відповідно фронтальними f1 і розподільчими f2 гучномовцями. При оптимальному співвідношенні рівнів цих сигналів слухач почуває себе наче у великому залі з властивою йому реверберацією.

Рисунок 2.3 – кілька прикладів стереофонічної предачі

Одним з основних недоліків AB-системи, через який вона не отримила визнання в техніці двоканальної стереофонії, стала неможливість задовольнити умови сумісності. Але, як неважко бачити, при додаванні сигналів, прийнятих мікрофонами А та В, неминучі частотні спотворення, пов'язані з різницею ходів звукових хвиль від джерела до кожного з мікрофонів і, отже, з відповідними інтерференційними ефектами. Для ослаблення їхнього впливу (а також і з міркувань більш загального характеру) були розрозроблені так звані суміщені мікрофони, які утворюють можливо більш тісниу пару приймачів з різними або різно оріентованими діаграмами спрямованості.

Звертаючись до схеми, зображеної на рис. 2.3, а можна уявити собі, що замість двох просторово рознесених мікрофонів в первинному полі встановлений суміщений мікрофон, складений з двох приймачів з кардіоїдними діаграмами спрямованості, одна з яких орієнтована своєї акустичної віссю вправо, а інша вліво. Така орієнтація приводить до відповідної вибірковості по відношенню до джерел, що знаходяться в правій і в лівій частині естради. Двоканальна система з використанням суміщеного мікрофона дає приблизно такий же стереофонічно ефект, як і AB-системах, проте з поліпшеною сумісністю, оскільки сигнал від будь-якого джерела практично одночасно приходить до обох приймачів пари.

Використовуючи суміщений мікрофон, можна здійснити не тільки раздільну передачу «правої» і «лівої» інформації, але також поділ прямого та дифузного звуку, як це зроблено в системі рис. 2.3, б.

Припустимо заради конкретизації, що приймачі суміщеного мікрофона мають однакові осьові чутливості і що їхні акустичні осі розгорнуті на ± 45 ° відносно площини симетрії, утворюючи між собою кут 90 °. Можна показати, що при синфазному складанні вихідних напруг суміщених приймачів їх комбінація буде представляти собою однобічно спрямований мікрофон з акустичною віссю, що лежить в площині симетрії, і з діаграмою спрямованості, більш широкою, ніж кардіоїда. При протифазному ж складання результуюча характеристика спрямованості буде мати форму вісімки, причому площина нульової чутливості збігається з площиною симметрії пари.

Якщо в схемі на рис. 2.3, б замінити два мікрофони одним поєднаним і направити акустичну вісь синфазної пари в бік естради, то розвинута нею напруга U + представить переважно прямий звук, що приходить спереду, тоді як напруга, що розвивається при противофазному включенні (U-, буде нести інформацію , пов'язану головним чином з відбитками звуку від бічних стін, оскільки на них спрямовані пелюстки полярної діаграми противофазно працюючої пари. Подаючи напругу U + і U-відповідно на перший і другий канали, реалізуємо двоканальну систему.

Описані властивості суміщеного мікрофона характеризують не тільки розглянутий окремий випадок. У більш загальному випадку акустичні вісі пари можуть бути розгорнуті на більший або менший кут, а діаграма спрямованості не обов'язково повинна бути кардіоїдою.

Прикладом структурно більш складної двоканальної системи, здатної одночасно передавати обидва типи додаткової інформації, може служити стереоамбіофонічна система, запропонована Л. Кейбсом. Схема системи наведена на рис. 2.4 У первинному полі встановлюються два суміщені мікрофона, один з яких знаходиться поблизу від естради, а інший - в достатній мірі відділенні від неї, тобто там, де відбита звукова енергія значно переважає пряму. Найближчий до естради мікрофон працює за схемою XY, так що сигнали що утворюються, F1 і F2 представляють «праву» і «ліву» частини інформації.

Рисунок 2.4 – Приклад стереоамбіонічної системи

З більш віддаленого ХY-мікрофона знімається різниця відтворюваних ним сигналів, що відображає дифузну складову звукового поля. Сигнали F1 і F2 від першого мікрофона подаються на входи каналів передачі з затримкою Т, що компенсує час проходження прямого звуку між мікрофонами. Як видно зі схеми, протифазні сигнали F3 - F4 і F4 - F3 від другого мікрофона, складаючись з сигналами F1 і F2, надають канальним сигналам вигляд:

(знак ~ виражає співвідношення ізоморфізму). При відтворенні з 1 і 2 утворюються чотири сигнали:

Неважко побачити, що сигнали f1 і f2 відповідають випадку стереофонічної передачі по системі XY, яка виходить з розглянутої схеми при вимиканні другого мікрофона та динаміків, які відтворюють сигнали f3 і f4. Представивши ці останні у формі

де SІ і SІІ - різниці сигналів на виході кожного з суміщених мікрофонів, бачимо, що вони представляють практично лише відбитий звук. Відповідні гучномовці розташовані і орієнтовані з розрахунком на розсіювання випромінюваної енергії, причому противофазно ізоморфних сигналів f3 і f4 посилює, як показує досвід, враження дифузності звукового поля.

Суміщені мікрофони отримали досить широке поширення через можливість чисто електричного управління ефектами локалізації та шириною відтвореного звукового образу.

Для роз'яснення цієї можливості розглянемо спочатку моноканал, що починається з односторонньо направленого (або ненаправленного) мікрофона. Нехай на вихідній стороні мікрофонного підсилювача є паралельний канал (рис. 2.5, а), що дозволяє відокремити ту чи іншу частину М', сигналу М як синфазно, так і з інверсією фази. Дійсно, в середньому положенні обох плаваючих контактів М'=0. Але якщо правий контакт перебуває в крайньому верхньому, а лівий - в крайньому нижньому положенні, то М'= М, і навпаки, М'= -М, коли правий контакт займає крайнє нижнє положення, а лівий - крайнє верхнє. При спільному зустрічному переміщенні контактів R з одного крайнього положення в іншу напругу М' змінюється в такій послідовності, як якщо б воно виходило від приймача з діаграмою спрямованості у формі вісімки при переміщенні точкового джерела звуку по дузі півкола, що охоплює обидві пелюстки діаграми (рис.2.6). Таким чином, напруги М і М' можна формально розглядати як сигнали, що видаються поєднаним MS-мікрофоном при тій орієнтації джерела, яка відповідає положенню плаваючих контактів R. Звідси випливає, що при відтворенні суми М + М' можна, змінюючи положення контактів, імітувати переміщення уявного джерела звуку з одного крайнього положення в інше згідно співвідношенням:

Рисунок 2.5 – Моноканал, що                           Рисунок 2.6 – Переміщеня

починається з ненаправленого мікрофона            точкового джерела звуку по

                                                                                  дузі півкола

Повернемося до суміщеного MS-мікрофону (рис. 2.5, б). Коли плаваючі контакти R знаходяться в будь-якому з двох крайніх положень (R повертається на180), сигнал S не проходить на вихідну сторону схеми; при цьому S'=M'=±M і джерело звуку, яка б не була його ширина, при відтворенні локалізується як точка, що збігається з одним із двох гучномовців відтворюючої системи. Якщо ж контакти знаходяться в середньому положенні, то М=0 і S'=αS, де S-сигнал, прийнятий S-компонентом суміщеного мікрофона, α - числовий коефіцієнт, що визначає частку напруги, що знімається з потенціометра Rв. При α = 1 інформація S повністю представлена на вихідний стороні схеми; звуковий образ з кінцевою довжиною по фронту має максимальну ширину, відповідну можливостям обраної MS-системи. Якщо ж за допомогою потенціометра RB зменшувати частку а (це еквівалентно зниженню чутливості S-компоненти суміщеного мікрофона), то при відтворенні звуковий образ буде постійно стягитися в точку, локалізується при α = 0 в центрі бази гучномовців.

Діючи спільно потенціометрами R (регулятор напрямку) і Rв (регулятор ширини), можна керувати обома параметрами з тими лише обмеженнями, що максимальна ширина звукового образу визначена властивостями наскрізної системи і що в будь-якому з крайніх положень цей образ стає точковим.

Описані способи керування напрямком на звуковий образ і його шириною здійсненні за умови, що передана інформація розділена на компоненти М і S. У зв'язку з цим регулятори напрямку і ширини (рис. 2.7) мають перемикач П, що допускає підключення до суміщеного микрофну будь-якого типу (MS або XY). Потрібно відзначити, що при α = 0 можна працювати зі звичайним (не суміщеним) мікрофоном, керуючи локалізацією джерела відьворюваного сигналу але, при відключенні потенціометра RB схема на рис. 2.5, б перетворюється в схему на рис. 2.5, а.

Рисунок 2.7 – Приклад суміщення MS та XY систем

Розробка регуляторів направлення і ширини була викликана насамперед нагальною необхідіності переходу до полімікрофонної техніки не тільки при монофонічній передачі, де вона вже стала звичною, а й у стереофонії. Ця необхідність випливає з тих естетичних вимог, яким не можуть задовольнити функціонально детерміновані системи. При встановленні декількох суміщенийних мікрофонів, закріплених, наприклад, за різними группами інструментів оркестру, потрібно, щоб відповідні звукові образи при програвані були взаємно узгоджені як по ширині, так і по направленню локалізації, нерідко в якості допоміжних використовуються і мікрофони звичайних типів, що включаються на обидва канали, при цьому також необхідне узгодження але напряму локалізації. В усіх таких випадках завдання звукорежисури легко вирішуються за допомогою регуляторів напрямку і ширини

На рис.2.8 зображена частина схеми стереофонічного пульта звуко-режисера, де показані тільки лінії, що починаються з суміщених мікрофонів, регулятори напрямку і ширини РНШ і, крім того, два ревербератора Р, що виробляють некогерентні реверберуючі сигнали для подачі їх на вихідні канали пульта. Немає потреби роз'яснювати той факт, що ця схема є частиною звукової системи з вільним доступом.

Вде досить давно в зарубіжній періодиці з'явилися відомості про нову форму «побутової» стереофонії, якій присвоєно назву квадрофоніі передбачається роль важливого етапу технічного прогресу в галузі електроакустики, не менш значного, ніж перехід від Монофонія до двоканальної стереофонії. Квадрофоння або чотирьохканальна стереофонія проголошується способом майже автентичного відображення звукового нуля концертного залу при відтворенні музики в домашніх умовах з збереженням не тільки просторової картини джерел прямого звуку, але і дифузної акустичної атмосфера залу. Вирішення цієї задачі представляється у такому вигляді.

Рисунок 2.8 – Частина схеми стереофонічного пульта

У концертному залі або студії встановлюються чотири мікрофона, виділяючи площу у формі прямокутника з розмірами, приблизними до площі житлового приміщення, в якому зазвичай здійснюється прослуховування електроакустично переданої музики. Два мікрофони, найближчі до естради, є джерелами правого і лівого фронтальних сигналів; два більш віддалених мікрофона відтворюють правий і лівий тилові сигнали. Звуковідтворення здійснюють чотири гучномовця, розміщені по кутах приміщення, відповідно розстановці мікрофонів в первинному полі. При наявності доброякісної апаратури вторинне поле може з досить гарним наближенням імітувати первинне в тій його області, яка виділена чотирма мікрофонами.

Як стверджують прихильники квадрофоніі, вона переносить слухача з житлової кімнати в концертний зал, тоді як двоканальна Стереофонія в кращому випадку створює ілюзію перенесення первинних джерел звуку в приміщення, де відбувається прослуховування. З цим твердженням можна погодитися в тій мірі, в якій воно підкреслює велике естетичне значення реалістичної передачі акустичного оточення слухачів; до речі сказати, саме цей термін (Surround Sound) фігурує в якості одного з синонімів квадрофоніі.

Технічні завдання, вирішення яких необхідне для якого-завгодно широкого поширення квадрофоніі, пов'язані з розробкою технології радіопередачі чотирьох каналів інформації і особливо їх запису на різного виду носії даних. В США проводилися експериментальні радіопередачі квадрафонічної програми через два одночасно працюючих стереопередавача зовсім не вирішують даної проблеми, так як необність розділеного налаштування двох стереоприймачів і відсутність незайнятих ділянок діапазонів радіочастот створюють важко переборні ускладнення.

В описаній тут формі квадрофонія представляє собою функціонально детерміновану звукову систему. Разом з тим є дані і про такі записи, при виконанні яких звукорежисер, маючи в своєму розпорядженні чотири канали, що закінчуються квадрофонічним комплектом гучномовців, міг на свій розсуд вибрати число і розміщення мікрофонів в первинному полі. Висловлювалися також цікаві міркування про можливість підготовки квадрофонічних фонограм із залученням цифрової обробки звуку, синтезуючи довільно вибраниу звукову обстановку та розміщення первинних джерел звуку.

Зазначені труднощі впровадження квадрофоніі спонукають шукати спосіб передачі чотирьох сигналів при використанні тільки двох каналів передачі або запису. Одна з багатьох запропонованих можливостей пояснюється схемою на рис. 2.9. У первинному звуковому полі мікрофони - лівий (Л), центральний (Ц), правий (П) і тиловий (Т) - видають сигнали, наступним чином розподіляються по двох каналах: центральний сигнал складається (без інверсії фази) з правим і лівим, а тиловий сигнал вводиться в канали противофазно. При відтворенні канальні сигнали Л + Ц + Т і П + Ц - Т випромінюються відповідно лівим і правим динаміками: до центрального гучномовцю підводиться сума канальних сигналів Л+П+2Ц, в якій переважає сигнал Ц, а до тилового - різниця Л-П+2Т, що відображає переважно реверберуюче звучання.

Схема рис. 2.9 задовольняє умові сумісності зі звичайною двоканальною стереофонією. Дійсно, в цьому випадку канальні сигнали Л і П відтворюються відповідно лівим і правим гучномовцями, а центральний випромінює їх суму Л + П. Сигнал Л - П, відтворений тиловим гучномовцем, як стверджують, не погіршує (швидше навіть покращує) стереофонічне звучання музики.

Рисунок 2.9 – Приклад квазіквадрафонічної системи

Як неважко помітити, описану раніше стереоамбіофонічну систему Кейбса також можна вважати квазіквадрафонічною. Дійсно, на вихідній стороні системи з двох переданих сигналів відтворюють чотири, відтворювані двома фронтальними і двома тиловими гучномовцями. Сигнали f1 і f2 (див. рис.2.4) представляють прямий звук, а сигнали f3 та f4 - звукове оточення.


3 Розробка структурної схеми переносної звукової станції

3.1 Загальна структурна схема

Рисунок 3.1 – Загальна структурна схема

3.2 Огляд аналогів та обгрунтування вибору аудіо процесора

Із усього спектру аудіо процесорів візьмемо для розгляду два найрозповсюдженіших аудіо процесора: TEA6360 та LMC1983.

ІМС LMC1983 фірми National Semiconductor представляє собою трьохканальний стереоселектор і регулятор гучності і тембру. Вона має 28 виводів, живиться від напруги 6 - 12 В і вносить в сигнал всього 0,008% нелінійних спотворень. У табл. 3.8 наведені її основні характеристики, на рис. 3.43 показані зовнішній вигляд і цоколевка, а на рис. 3.44 - функціональна схема і призначення висновків ІС LMC1983. Дана ІВ працює наступним чином.

Таблиця 3.1 – Основні характеристики ІМС LMC1983

1

2

Параметр

Значення

Напруга живлення, В

9-16

Споживаний струм, мА

15

1

2

Максимальна вхідна напруга (діюча), В

2,0

(напрузі жмвлення 12 В)

Типове значення КНС,%

0,008 (при вхіднії напрузі 0,3 В)

Розділення каналів, дБ

75

Послаблення рівня гучності при вимкненні гусності, дБ

105

Діапазон регулювання гучності, дБ

80 (з кроком 2 дБ)

Діапазон регулювання нижніх частот

±12 (на частоті 100 Гц, з кроком 2 дБ)

Діапазон регулювання високих частот, дБ

±12 (на частоте 10 кГц, з кроком 2 дБ)

Регулюваня балансу каналів, дБ

0,2

Відношення сигнал / шум, дБ

95 (0 дБ = 1 В, дійсне значення)

Максимальна тактова частота, МГц

5

Внутрішній селектор входів і режимів ІМС LMC1983 діє як перемикач на два положення і чотири напрямки, який може вибрати один з трьох стереофонічних входів або режим вимкнення звуку (нульовий вхід). Він видає буферизований сигнал вибраного входу на виводи 7 і 22 відповідно через перемикач, що дозволяє вибрати стереофонічний або монофонічний (лівий або правий канал) режими. Сигнали, що видаються на виводи 7 і 22, можуть піддаватися зовнішнім перетворенням (наприклад, системою динамічного шумоподавлення) або можуть бути подані через конденсатор на виводи 8 і 21 ІМС. Сигнали, що надходять на виводи 8 і 21, проходять через здвоєний регулятор тембру і незалежні регулятори гучності, до тогож в цій ІМС може включатися тонкомпенсація. Вихідні сигнали через буферні підсилювачі подаються на виводи 13 і 16 ІМС.

Рисунок 3.2 -  Зовнішній вигляд і цоколівка ІМС LMC1983

На рис. 3.3 представлена функціональна схема ІМС LMC1983, а типова схема включення на рис. 3.4. Конденсатори по 8,2 нФ, включені між виводами 8 і 9 (20 і 21) і між виводами 10 і 11 (18 і 19), визначають частотну характеристику, а два RC-кола (56 кОм, 240 пФ, 220 нФ і 1 , 5 кОм), включені між виводами 11 і 12 (17 і 18) і загальним проводом, утворюють корекцію регулятора гучності. Переключення селектора каналів та вимкнення звуку, а також регулювання тембру і гучності здійснюються за допомогою цифрових сигналів, що подаються на виводи 1, 27 і 28 по трипровідній інтерфейсній шині INTERMETAL (IM). При включенні живлення ІМС рівень гучності автоматично задається мінімальним, а регулятори тембру встановлюються в середнє положення (плоска частотна характеристика). Виводи 2 і 3 цифрового входу не є безпосередньою частиною керуючої схеми, вони лише дозволяють зовнішнім пристроям посилати однобітову інформацію до зовнішньої керуючої мікропроцесорної системи через вивід передачі даних 28.

Рисунок 3.3 - Функціональна схема LMC1983

Тут необхідно зазначити, що оскільки ІМС LMC1983 використовує для ккерування мікропроцесор, то вона не підходить для замовних або дрібносерійних систем, а призначена для аудіосистем, що випускаються великими партіями, виробничі витрати при випуску яких (оскільки вони не використовують зовнішні змінні резистори або перемикачі та, взагалі , використовують дуже не велику кількість зовнішніх елементів) будуть зовсім невеликими. Інженери-розробники апаратури, які передбачають серйозну експлуатацію ІМС LMC1983, повинні врахувати таку інформацію, що стосується її цифрового керування.

Керуючі команди посилаються на ІМС LMC1983 у вигляді цифрових сигналів і подаються на виводи 1, 27 і 28 через трипровідну інтерфейсну шину IСM (рис. 3.5). Вивід 28 є входом послідовних даних. Команди надходять на цей вивід у вигляді16-розрядних слів, у яких перші вісім розрядів - це адреса, призначена для вибору ІМС LMC1983 і однією з восьми її основних функцій, а інші вісім розрядів є словом даних, яке встановлює значення обраної функції.

Рис. 3.4 - Типова схема включения ИМС LMC1983

Рисунок. 3.5 - Часова діаграма сигналів інтерфейсної шини INTERMETAL

ИМC LMС1983

Кожний з 16 біт приймається в ІМС по передньому фронту тактового сигналу, що подається на вивід 1, а сигнали на виведенні 27 (ідентифікація) дозволяють ІМС ідентифікувати адресну частину і дані 16-розрядного слова, що надходить на вивід 28, а також команду EOT (кінець передачі ). На рис.3.5 показані часові діаграми інтерфейсної шини INTERMETAL ІМС LMC1983, а в табл.3.2 перераховані 16-бітові коди програмування, що використовуються цією ІМС. Необхідно відзначити, що в розділах табл. 3.2, що стосуються регулювання тембру і гучності, перераховані коди тільки для деяких конкретних значень, а всі проміжні значення можна визначити, виходячи з цих даних. Регулювання тембру і гучності проводиться з кроком 2 дБ, і рівень гучності, наприклад -20 дБ, може бути встановлений при подачі коду ХХ001010 (тобто на десять двійкових ступенів більше, ніж код XX000000, що відповідає величині 0 дБ), а рівень гучності -60 дБ задається кодом ХХ011110 (на тридцять ступенів більше, ніж код, відповідний величині 0 дБ) і т.д.

Таблиця 3.2 - Перелік основних 16-розрядних кодів та їх функцій для інтерфейсу IM, використовуваного для роботи з ІМС LMС1983

Функція

Дані (D7-D0)

Вибранна функція

01000000

Вибір вхідного сигналу

і вимкнення звуку

ХХХХХХ00

Вхід 1

XXXXXX01

Вхід 2

ХХХХХХ10

Вхід 3

XXXXXX11

Вимкнення звука

01000001

Гучність

ХХХХХХХ0

Гучність вимкн.

XXXXXXX1

Гучність вімк.

01000010

Низькі частоти

ХХХХ0000

-12дБ

XXXX0011

-6 дБ

XXXX0110

Лінійна характерист.

XXXX1001

+6 дБ

XXXX11XX

+ 12Б

01000011

Високі частоти

ХХХХ0000

-12дБ

ХХХХ0011

-6 дБ

ХХХХ0110

Лінійна характерист.

ХХХХ1001

+6 дБ

ХХХХ11ХХ

+ 12Б

01000100

Гучність лівого канала

ХХ000000

  0 дБ

ХХ010100

-40 дБ

XX101XXX

-60 дБ

XX11XXXX

-80 дБ

01000101

Гучність правого канала

ХХ000000

  0 дБ

XX010100

-40 дБ

XX101XXX

-60 дБ

XX11XXXX

-80 дБ

01000110

Вибір режима

XXXXX100 

Лівий, моно

XXXXX101

Стерео

XXXXX11X

Правий, моно

01000111

Зчитування коду з цифрових входів 1 аба 2 інтерфейсної шини IM

XXXXXXD1D0

D0 - цифровий вхід 1 D1 - цифровий вхід 2

На цьому розглянення ІМС LMС1983 завершується. Переходимо до розгляду ІМС TЕА6320.

TЕА6320- це інтегральна схема-регулятор звукового сигналу, яка представляє собою звуковий двоканальний (стереофонічний) попередній підсилювач з цифровим керуванням по шині І2С. Використовується в системах Hi-Fi.

Основні функції аудіо процесора TEA6320:

  •   вибір одного з чотирьох стереоканалів або одного моно;
  •   можливість підключення зовнішнього шумоподавлювача;
  •   можливість підключення зовнішнього еквалайзера;
  •   Регулювання гучності і балансу, діапазон регулювання: від -86 дБ до +20 дБ з кроком 1 дБ;
  •   Регулювання рівна тембру високих та низьких частот, діапазон регулювання: від 15 дБ (12 дБ для середніх) до -12 дБ з кроком 1,5 дБ;
  •  Тонкомпенсація при зміні рівня гучності;
  •   Автоматичне вимкнення звуку при зниженні гучності до нуля;
  •   Швидке ввімкнення та вимкнення звуку по шині І2С;
  •   Швидке ввімкнення та вимкнення звуку по виходу MUTE;
  •   Всі функції керування здійснюються по шині І2С;

Основні параметри мікросхеми наведені в таблиці ХХХ

Таблиця 3.3 - Основні параметри мікросхеми TEA6320

Параметр

Познач..

Мін.

Середнє

Макс.

Од. вим.

Напруга живлення

Uживл.

7,5

8,5

9,5

В

Струм споживання (Uживл. = 8,5 В)

Iживл

-

26

-

мА

Максимальна напруга на вході

(Uживл = 8,5 В, Кг< 0,1%)

-

-

2000

-

мВ

Коефіцієнт підсилення

Kпідс

-86

-

+20

дБ

Відношення (Сигнал + Шум)/Шум

(S+N)/N

-

105

-

дБ

Продавлення пульсацій

-

-

76

-

дБ

Розділення каналів

-

90

96

-

дБ

Температурний діапазон

-

-40

-

+85

°С

Призначення виводів мікросхеми ТЕА6320 приведено в таблиці 3.4


Таблиця 3.4 - Призначення виводів мікросхеми ТЕА6320

Познач.

Назва

Рис 3.6нумерація та назва виводів мікросхеми

SDA

Лінія даних шини I2С

GND

Загальний для шини I2С

OUTLR

Тиловий вихід лівого каналу

OUTLF

Фронтальний вихід лівого каналу

TL

Конденсатор фільтра високих частот лівого каналу або вхід зовнішнього еквалайзера

B2L

Конденсатор фільтра нижніх частот лівого каналу або вхід зовнішнього еквалайзера

B1L

Конденсатор фільтра нижніх частот лівого каналу

IVL

Вхід volume I, ліва керуюча частина

ILL

Вхід loudness, ліва керуюча частина

QSL

Вихід селектора входів лівого каналу

IDL

Вхід D, лівий канал

MUTE

Ввімкнення/вимкнення звуку

ICL

Вхід С, лівий канал

IMO

Вхід моно

IBL

Вхід В, лівий канал

IAL

Вхід А, лівий канал

IAR

Вхід А, правий канал

IBR

Вхід В, правий канал

CAP

Електронний фільтр живлення

ICR

Вхід С, правий канал

Vref

Опорна напруга (0,5 Uживл)

IDR

Вхід D, правий канал

QSR

Вихід селектора входів правого каналу

ILR

Вхід loudness правого каналу

IVR

Вхід volume I, права керуюча частина

B1R

Конденсатор фільтра нижніх частот правого каналу

B2R

Конденсатор фільтра нижніх частот правого каналу або вхід зовнішнього еквалайзера

TR

Конденсатор фільтра високих частот правого каналу або вхід зовнішнього еквалайзера

OUTRF

Фронтальний вихід правого каналу

OUTRR

Тиловий вихід правого каналу

Vcс

Напруга живлення

SCL

Лінія синхронізації шини I2C


Керування мікросхемою по шині I
2C — це запис до внутрішніх регістрів мікросхеми певних даних.

Формат керуючого слова має вигляд:

S_SLAVE ADDRESS_A_SUBADDRESS_A_DATA_ A_P,

Де:

       S – стартовий імпульс;

       SLAVE ADDRESS – адреса (код) пристрою. Для процесора ТЕА6360 адреса пристрою – 10000000;

       A – роздільник полів керуючого слова (високий рівень який видається пристроєм як відповідь на правильно прийнятий байт);

       SUBADDRESS – адреса регістра керування параметром;

       DATA – дані установлення величини параметра;

       P – стоповий імпульс, який вказує на закінчення видачі керуючого слова.

Значення байтів наведено в табл. 3.3

Керуюче слово видає контролер кожного разу, коли необхідно змінити той чи інший параметр.

Спочатку відбувається адресація самої мікросхеми. Для цього спочатку по лінії даних передається код пристрою.

Таблиця 3.3 - Перший байт - адреса пристрою

Ст. біт

Мол. біт

1

0

0

0

0

0

1

0

ACK

1 при записі

Наступний крок – адресація внутрішнього регістра ТЕА6320.

Таблиця 3.6 - Другий  байт - субадреса

Функція

Ст. біт

Мол. біт

7

6

5

4

3

2

1

0

Гучність

0

0

0

0

0

0

0

0

Регулятор правого фронта

0

0

0

0

0

0

0

1

Регулятор лівого фронта

0

0

0

0

0

0

1

0

Регулятор правого тила

0

0

0

0

0

0

1

1

Регулятор лівого тила

0

0

0

0

0

1

0

0

Тембр НЧ

0

0

0

0

0

1

0

1

Тембр ВЧ

0

0

0

0

0

1

1

0

Переключення функцій

0

0

0

0

0

1

1

1

Третій байт – це саме те значення яке буде записуватись в регістр що визначився на другому кроці. Значення третього байту наведені в таблиці 3.7.

Таблиця 3.7 - Третій байт

Функція

Біт

Ст. біт

Мол. біт

7

б

5

4

3

2

1

0

Гучність

V

ZCM

LOFF

V5

V4

V3

V2

V1

V0

Регулятор правого фронта

FFR

X

X

FFR5

FFR4

FFR3

FFR2

FFR1

FFR0

Регулятор лівого фронта

FFL

X

X

FFL5

FFL4

FFL3

FFL2

FFL1

FFL0

Регулятор правого тила

FRR

X

X

FRR5

FRR4

FRR3

FRR2

FRR1

FRR0

Регулятор лівого тила

FRL

X

X

FRL5

FRL4

FRL3

FRL2

FRL1

FRL0

Тембр НЧ

ВА

X

X

X

ВА4

ВАЗ

ВА2

ВА1

ВАО

Тембр ВЧ

TR

X

X

X

TR4

TR3

TR2

R1

TR0

Переключення функцій

S

GMU

X

X

X

X

SC2

SC1

SCO

V0-V5 - загальне регулювання гучності. FFR-FFL - регулювання гучності правого і лівого переднього(фронтального) виходу; а FRR-FRL - правого і лівого заднього (тилового) виходу. Чим більше значення регістра , тим вищий рівень гучності. ВАО-ВА4 і TR0-TR4 – регулювання тембру високих та низьких частот відповідно. FCH – вибір каналу регулювання приглушення («1» — фронтальний, «0» - тиловий). MFN – ввімкнення/вимкнення звуку для обраного каналу (фронтальний або тиловий): «0» - звук вимкнений. SC2-SC0 – вибір джерела сигналу. GMU – керування загальним вимкненням звуку на всіх виходах: «0» - звук ввімкнений, «1» - звук вимкнений. ZCM – точка автоматичного вимкнення звуку. LOFF – тонкомпенсація, вмикається коли встановлений «0».

Таблиця 3.8 - Вибір джерела сигналу

Вибраний вхід

SC2

SC1

SCO

Вхід А

1

1

1

Вхід В

1

1

0

Вхід С

1

0

1

Bxід D

1

0

0

Вхід моно

0

X

X

Таблиця 3.9 - Ввімкнення звука

Функція

GMU

ZCM

Звук ввімкнено

0

0

Звук буде ввімкнено після слідуючого перетинання точки 0

0

1

Звук вимкнений

1

0

Звук буде вимкнено після слідуючого перетинання точки 0

1

1

Внутрішня структура аудіо процесора наведена в додатках

З врахуванням всіх переваг та недоліків обох мікросхем обираємо більш функціональну та дешевшу ТЕА6320.

3.3 Оглад аналогів та обгрунтування вибору еквалайзера

Еквалайзер (англ. equalize - «вирівнювати», загальне скорочення - «EQ»), темброблок - пристрій або комп'ютерна програма, що дозволяє вирівнювати амплітудно-частотну характеристику звукового сигналу, тобто коригувати його (сигналу) амплітуду вибірково, залежно від частоти. Перш за все еквалайзери характеризуються кількістю регульованих за рівнем частотних фільтрів (смуг). Спочатку еквалайзери використовувалися відповідно до цього визначення: за часів перших дослідів звукозапису, студії були оснащені низькоякісними мікрофонами і гучномовцями, які спотворювали початковий матеріал, і еквалайзер застосовувався для його частотної корекції. Однак на сьогоднішній день еквалайзер - це потужний засіб для отримання різноманітних тембрів звуку.

Існують еквалайзери з ручним і цифровим керуванням. Перші, у свою чергу, поділяють на графічні, параметричні і пара графічні.

Процес обробки звукового сигналу за допомогою еквалайзера називається «еквалізацією» (Equalization).

Еквалайзери можна зустріти як у побутовій, так і в професійній аудіотехніки. Еквалайзери включені в велику кількість комп'ютерних програми, пов'язані з відтворенням та/або обробкою звуку різні аудіо- і відео-програвачі, редактори і т. д. Різні електромузичні інструменти, інструментальні комбопідсилювачі і педалі ефектів також оснащуються еквалайзерами, хоч і менш функціональними.

Еквалайзери мають широкий спектр застосувань. Основне їхнє призначення зводиться до отримання адекватного (лінійного) звучання вихідного матеріалу, частотна характеристика якого може спотворюватися через недоліки акустичних систем, міжблочних приладів обробки сигналів, параметрів приміщення і т. д.

3.3.1 Графічні еквалайзери

Графічний еквалайзер має певну кількість регульованих за рівнем частотних смуг, кожна з яких характеризується постійною робочою частотою, фіксованою шириною смуги навколо робочої частоти, а також діапазоном регулювання рівня (однаковий для всіх смуг). Як правило, крайні смуги (сама низька і висока) представляють собою фільтри «сходинкового» типу, а всі інші мають «колоколоподібну» характеристику. Графічні еквалайзери, що застосовуються у професійних областях, зазвичай мають 15 або 31 смугу на канал, і нерідко оснащуються аналізаторами для зручності коректування.

Регулювання коефіцієнта передачі в окремих смугах здійснюють змінними резисторами,  наприклад типу СПЗ-23, з лінійним регулятором, так що положення їх рушіїв на панелі регулювань наочно відображає форму АЧХ, це і визначає назву – графічні.

Для побудови графічних еквалайзерів з великим числом частотних смуг найбільш придатними є смугові операційні ланки. Схема ланки другого порядку, яка містить мінімальну кількість елементів, показана на рис. 3.7, а. А на рисунку 3.7, б показаний приклад побудови графічного еквалайзера на основі ланки другого порядку.

Рис. 3.7 - Багатосмуговий еквалайзер

На рис.3.2 та рис.3.3 показані приклади графічних еквалайзерів на спеціалізованих мікросхемах. Типові схеми включення мікросхем BA3822LS фірми ROHM і LS2009 фірми SGS-Thomson, що утворюють п'яти-і десяти смуговий еквалайзери досить прості і не потребують пояснення. Параметри мікросхеми BA3822LS наведені в таблиці 3.10

Рис. 3.8 – Еквалайзер на мікросхемі BA3822LS

Рис. 3.9 – Еквалайзер на мікросхемі LS2009

Таблиця 3.10 - Електричні параметри мікросхеми BA3822LS 

Типова напр. живлення, Uжив., В

Струм спож., Iспож., мА

Вхідний опір,  Rвх, КОм

Рег. Гучн. в межах., dB

Нижня гран. частота, Fг, Гц

Верхня гран. частота, Fг, кГц

Коефіцієнт гармонік, %

Тип корпуса

3,5…14

7

16

±11

20

20

0,1

SIL24

3.3.2. Параметричні еквалайзери.

Параметричний еквалайзер дає набагато ширші можливості коректування частотної характеристики сигналу. Кожна його смуга має три основних регульованих параметри:

  •  Центральна (або робоча) частота в герцах (Гц);
  •  Добротність (ширина робочої смуги навколо центральної частоти, позначається буквою «Q») - безрозмірна величина;
  •  Рівень підсилення або послаблення вибраної смуги в децибелах (дБ)

Таким чином, користувач може набагато точніше підібрати потрібну частоту і більш точно її відрегулювати. Аналогові параметричні еквалайзери зустрічаються досить рідко і мають малу кількість регульованих частотних смуг. Однак досягнення в цифрової обробки звукового сигналу сприяли появі цифрових параметричних еквалайзерів з практично необмеженою кількістю регульованих частотних смуг. Дуже часто параметричні еквалайзери можуть служити в якості одного з блоків обробки цифрових акустичних процесорів. Більш того, в цифрових параметричних еквалайзерах нерідко є додаткові параметри смуг, такі як: тип фільтра, характер кривої і т. д.

3.3.4. Аналогові еквалайзери з електронним керуванням

Є ще один клас еквалайзерів — електронні, такі, що дозволяють встановлювати одну з декількох наперед сформованих АЧХ. Форми таких характеристик для прослуховування звукових програм різного характеру і музичних жанрів які вже склалися. Фірма Sony, наприклад, в своїх виробах використовує такі фіксовані установки АЧХ:

CLASSIC — лінійна АЧХ;

JAZZ — лінійна АЧХ в області нижче 4000 Гц з плавним підйомом високих частот;

POP — відрізняється від JAZZ додатковим підйомом середніх частот в смузі 500... 1000 Гц;

ROCK — підйом частот нижче 200 Гц і вище 4 кГц.

Фірма Philips орієнтується на декілька інший набір:

CLASSIC — лінійна, але не горизонтальна АЧХ, що послаблює низькі і піднімає високі частоти;

JAZZ — підйом низьких і високих частот;

POP — підйом частот в смузі 100...200 Гц і вище 5 кГц;

VOCAL — ослаблення частот нижче 500 і вище 5 кГц;

ROCK — підйом частот нижче 200 Гц.

Практика показує, що більшість власників аудіоапаратури вибирають саме такі установки регуляторів тембру і графічних еквалайзерів. Для реалізації такого набору фіксованих установок АЧХ випущений ряд спеціалізованих мікросхем. Зокрема, це М62412Р фірми Mitsubishi і BA3842F фірми ROHM. Перемикання варіантів АЧХ проводиться в них подачею на входи мікросхеми напруги різного рівня. У кожному із стереоканалов М62412Р форми АЧХ можуть регулюватися роздільно. У мікросхемі BA3842F (на рис. 3.10 показана схема її включення) є блок підйому низьких частот. Вони виділяються спеціальним фільтром і після додаткового посилення додаються в оброблюваний сигнал. Можливі три ступені такого регулювання. Резистори R9, R10 підлягають підбору з метою отримання вказаної на схемі напруги. Випускаються і складніші мікросхеми, що дозволяють вибирати до 15 фіксованих установок АЧХ. Інші типи таких пристроїв надають можливість самому слухачеві формувати три—пять призначених для користувача установок АЧХ нарівні з фіксованими, вибраними при проектуванні мікросхеми. Але всі такі прилади керуються спеціальним мікроконтролером. Прикладом може служити мікросхема ТЕА6360 фірми Philips. Кількість зовнішніх компонентів для неї мінімально, змінні резистори відсутні. Строго кажучи, еквалайзер з такою мікросхемою можна назвати графічним лише в тому випадку, якщо при його регулюванні на табло виводиться форма АЧХ. Відповідне програмне забезпечення мікроконтролера і нові ергономічні індикатори надають такі можливості. У зв'язку з тим, що схема включення мікросхеми ТЕА6360 приведена на рис.3.11.

рис. 3.10 – Типова схема включення мікросхеми BA3842F

рис. 3.11 – Типова схема включення мікросхеми TEA6360

Розглянемо інші технічні характеристики даного типу еквалайзерів.

Смуга пропускання в них, як правило, рівна 20...20 000 Гц. Цей параметр для аудіоапаратури зазвичай вказують одночасно з величиною нерівномірності коефіцієнта передачі в даній смузі, але стосовно еквалайзера подібна характеристика представляється зайвою. Рівень вхідного сигналу рівний 0,2...0,5 і рідко перевищує стандартний 0,8 В. Коэффициент нелінійних спотворень — менше 0,1 %.

Коефіцієнт передачі при середньому положенні регуляторів близький до одиниці. Межі його регулювання складають зазвичай ±11 дБ, хоча в літературі зустрічаються описи конструкцій еквалайзерів з межами регулювання ±15...24 дБ (у одній з них було вказано на можливість розширення цього діапазону до ±40 дБ). При будь-якій зміні підсилення в якій-небудь смузі частот еквалайзер по-новому перерозподіляє енергію вхідного сигналу, підсилюючи або послабляючи інтенсивність складових його гармонік з частотами в межах регульованої смуги. Це означає, що на його виході виникає сигнал з гармонійним складом, що відрізняється від вхідного. Будь-яке відхилення регуляторів від середнього положення приводить до появи фазових спотворень, помітність яких зростає з глибиною корекції коефіцієнта передачі і збільшенням частотного діапазону регулювання. Поява подібних спотворень в сигналі, що пройшов еквалайзер, — плата за можливість глибшого регулювання АЧХ.

Поширена думка, що при зміні підсилення в смугах не більш ніж на ±4...6 дБ виникаючі спотворення цілком допустимі і практично непомітні навіть для людини з музичним слухом. Значні зміни в одній-двох смугах 10—12-смугового еквалайзера також дозволені. Але ширше використання його можливостей викликає поява помітних шарудінь, дзвонів, уривистих призвуків.

У переносній і невисоко-якісній стаціонарній апаратурі зараз найчастіше зустрічаються пасивні двосмугові регулятори тембру з фіксованими точками перегину АЧХ. Можливості цих приладів близькі до еквалайзерів, але еквалайзери виділяються переважно через більшу наочність форми АЧХ. Невисокі характеристики апаратури цього класу дозволяють без особливої втрати якості відтворення звуку використовувати весь діапазон регулювання рівня передачі в смугах.

У апаратурі високого класу застосовують еквалайзери з п'ятьма і більш смугами регулювання. З урахуванням сказаного, робочий діапазон регулювання не повинен перевищувати ±4...6 дБ. Невідємним доповненням такого еквалайзера є аналізатор спектру вихідного сигналу. Доцільність застосування еквалайзера в системах вищого класу (Hi-End) в багатьох джерелах береться під сумнів.

Зупинимося на методах установки АЧХ, які практично не висвітлені в літературі, хоч і відносно складні.

Еквалайзер повинен виправляти недоліки двох видів: що постійно діють (знижений рівень гучності, дефекти АЧХ апаратури, акустичних систем і приміщення), а також що оперативно виникають — коректування неякісних фонограм, підбір бажаного забарвлення звуку. Способи їх виправлення різні.

Коректування погрішності АЧХ потрібне рідко — при установці аудіосистеми в приміщенні, після її ремонту, зміни інтер'єру в приміщенні. Рекомендується почати її з уточнення місця установки акустичної системи з тим, щоб, не порушуючи розмірів зони прояву стереоефекту, максимально зменшити інтенсивність стоячих хвиль в приміщенні, що виявляється в нерівномірності звукового поля на низьких частотах. Для цього слід спробувати перемістити гучномовці в інше місце або розвернути їх по відношенню до слухача. Невеликі зміни розстановки меблів, переміщення дзеркал, картин, фотографій можуть внести істотні зміни до розподілу звукового поля. Регулятори еквалайзера на цій стадії знаходяться в середньому положенні.

Звукове поле (особливо це відноситься до найнижчих частот) повинне бути дифузним його інтенсивність в усіх точках приміщення повинна бути однаковою або рівномірно спадати у міру віддалення від випромінювачів звуку. На практиці можна лише наблизитися до цього ідеалу в межах зони, в якій спостерігається стереоефект і розміщуються слухачі. Можливо, для цього доведеться застосувати додаткові гучномовці.

Потім на частотах, де рівномірність звукового поля не досягнута, її виправляють регулюванням еквалайзера.

Для виконання цієї корекції необхідна вимірювальна апаратура: генератор шуму, мікрофон з відомою АЧХ по звуковому тиску, аналізатор спектру. Еквалайзери високого класу, що випускаються провідними закордонними фірмами, комплектуються такою апаратурою для їх настройки. Якщо немає вказаного набору апаратури, її замінять звуковий генератор і мікрофон з мілівольтметром. Нарешті, можна використовувати касету з вимірювальною магнітною стрічкою, а місцезнаходження точок максимумів (мінімумів) звукового тиску визначати на слух.

Отримане положення регуляторів еквалайзера (їх движки повинні розташовуватися у вигляді плавної кривої) слід розглядати як нульового для даної аудіосистеми в даному приміщенні. Непогано, якщо воно буде як-небудь відмічено на панелі регулювань. Це дозволить легко повертатися до нього після будь-яких змін АЧХ. Оперативне регулювання повинне проводитися лише на якийсь час, для отримання якого-небудь особливого звучання певного музичного твору, і після його закінчення — повертатися до початкового положення регуляторів.

У зв'язку з цим кращим рішенням проблеми регулювання тембру звуку представляється положення, коли в аудіосистемі є два еквалайзери: один — для вдосконалення акустичних властивостей апаратури і приміщення, а другою — для оперативного коректування тембрального забарвлення музичних творів, що прослуховуються. Як перший раціонально встановити 10—12-смуговий октавний ГЕ або п'ятисмуговий ПЕ. Велика кількість органів регулювання у них є перевагою, оскільки дозволяє здійснити точну настройку АЧХ. Як другий краще підібрати простіший пристрій: електронний з фіксованими установками або п'ятисмуговий ГЕ.

Витонченішим способом рішення цієї задачі буде застосування електронного еквалайзера, що формує різноманітні призначені для користувача установки АЧХ. Кожна з них повинна реалізовувати коректування акустичних властивостей апаратури і приміщення, а також накладати на це коректування один з названих раніше звукових ефектів.

Прийнято вважати, що регулювання ГЕ в більшості випадків проводять усліпу, випадковим перебором установок регуляторів, і якнайкраще їх положення зазвичай не досягається. Це в ще більшому ступені відноситься до ПЕ. Полегшити цю роботу, зробити її усвідомленою можна тільки за допомогою вбудованого аналізатора спектру пристрою для вимірювання і відображення рівнів сигналів в декількох частотних смугах. Включений в аудіотракт, він дозволяє контролювати розподіл енергії вхідного сигналу по частоті і об'єктивно управляти цим процесом з метою досягнення оптимального звучання.

Отже врахувавши цсі переваги та недоліки розглянутих еквалайзерів, обираємо еквалайзер компанії Pholips, TEA6360 з цифровим керуванням по шині І2С.

3.4 Обгрунтування вибору необхідного типу мікроконтролера.

Для керування звуковою станцією по шині I2C найкраще підходять мікроконтролери фірми Atmel, виходячи з того, що саме в мікроконтролерах даного типу є в наявності апаратний модуль шини I2C, що в свою чергу полегшує реалізацію керування даним пристроєм. З усього спектру контролерів був обраний контролер ATmega48. Даний контролер повною мірою задовольняє задані вимоги.

ATmega48 - потужний і продуктивний мікроконтролер. В даному пункті описані лише основні його особливості і не розглядається архітектура, так як це дуже об'ємний матеріал. Приклад програми в даному дипломі написаний на мові високого рівня (BASIC), для чого не потрібний глибокий аналіз архітектури. Повний фірмовий опис (datasheet) можна знайти на офіційному сайті компанії Atmel, частина ж datasheet-ту наведена в додатках.

Основні особливості мікроконтролера:

• високопродуктивний восьмибітний мікроконтроллер з низьким електроспоживанням;

• покращена RISC-архітектура:

• 130 керуючих команд, велика частина яких виконуєся за один машинний цикл;

• 32 х 8 регістрів загального призначення;

• до 16 MIPS при 16 МГц;

• вбудований помножувач;

• надійна енергонезалежна пам'ять:

• 8 Кб флеш-пам'яті програм;

• 512Б EEPROM;

• 1 Кб ОЗУ;

• максимальна кількість циклів запису / читання: 10,000 - флеш/100, 000 EEPROM;

• можливість вибирання завантажувального сектору з незалежними бітами захисту;

• можливість програмування прямо на платі;

• можливість одночасного читання /запису;

• двопровідної послідовний інтерфейс (I2C) ;

• програмований послідовний асинхронний інтерфейс;

• SPI-інтерфейс Master / Slave;

• програмований сторожовий таймер з вбудованим генератором імпульсів;

• вбудований аналоговий компаратор;

• автоматичний перезапуск при включенні;

• вбудований генератор;

• внутрішні і зовнішні переривання;

• п'ять режимів очікування;

• 23 програмувальні лінії введення / виводу;

• робоча напруга 4,5-5,5 В;

• частота до 10 МГц;

• споживана потужність при: - активний режим: 3,6 мА; - режим очікування: 1,0 мА; - режим малого споживання: 0,5 мA.

Основні функціональні можливості даного приладу контролю еквалайзера з застосуванням контролера ATMega48:

• можливість управління по шині I2С чотирма пристроями одночасно;

• відображення режимів роботи на дворядковому РК-дисплеї;

• кнопкове та дистанційне керування по ІЧ-каналу з використанням стандартного пульта RC5;

• можливість дистанційного управління контролером по шині UART (послідовний асінхроннний приймач реалізований в даному чіпі апаратно). Розглянемо роботу контролера більш докладно. Порти шини РВ2-РВ7 контролера відведені під обслуговування РК-дисплея. Обмін інформацією з контролером - односторонній, тобто контролер тільки «видає» необхідну інформацію для управління роботою дисплея. Це зроблено, щоб спростити програму і заощадити пам'ять ПЗУ мікроконтролера. Також з метою економії виводів портів мікроконтролера застосований чотирьох-розрядний протокол видачі інформації для дисплея. РВО, РВ1 - реалізація протоколу І2C. Порти шини портуD розподілені наступним чином: PD7 - дистанційне керування контролером. Інформація на нього надходить або з фотоприймача (TSOP1 736) при використанні ІЧ-каналу. PD4 (SDA) - передача даних. PD5 (SCL) - тактовий сигнал, синхронізуючий прийом інформації від мікроконтролера. PD0-PD6 - кнопкове управління контролером.

Принципова схема на базі контролера ATMega48 наведена в  додатках.


3.5 Повна структурна схема

На основі проведеного аналізу стректурних блоків звукової станції було обрано наступну елементну базу для кожного структурного блоку:

  •  Аудіопроцесор – TEA6320;
  •  Уквалайзер – TEA6360;
  •  Мікроконтролер – ATmega48;
  •  Пристрій відображення – РКІ дисплей 162.

Також задля зменшення габаритних розмірів приладу буде доцільним використання ПНЧ на ІМС. А також з урахуванням несумісності звукової техніки з імпульсними блоками живлення, у даній розробці беде використано трансформаторний блок живлення.

Повна структурна схема переносної звукової станції наведена в додатках.

4 Електричні розрахунки

4.1. Розрахунок підсилювача потужності 

Враховуючи розвиток сучасної звукової техніки, підсилювач потужності потрібно розробляти на ІМС. За рахунок цього габаритні розміри переносної станції будуть ще меншими.

Оскільки більшість сечасних ІМС виконані по схемі з диференційним каскадом, вхідний опір яких відносно великий, немає потреби використовувати для розрахунку коефіцієнт підсилення по потужності, а краще використовувати коефіцієнт підсилення за напругою.

Так як для розробки використовуються коефіцієнти підсилення каскадів на ІМС, а не самих мікросхем, то для визначення загального коефіцієнта підсилення по напрузі немає потреби враховувати поправочні коефіцієнти а1, а2, а3 , тому що вони враховуються при розрахунку каскадів.

Підсилювач потужності повинен мати такі параметри: вихідну потужність Pвих = 15 Вт на кожен канал підсилення при опорі навантаження Rн = 4 Ом,  смугу частот fн = 20Гц, fв = 20 кГц.

Згідно висунутих вимог вибирається мікросхема TDA2030А. Основні параметри каскаду кінцевого підсилення на ІМС TDA2030А представлені в таблиці 4.1. Типова схема ввімкнення та інші параметри представленні у на рисунку 4.1.

Загальний коефіцієнт підсилення за напругою усього підсилювача:

     (4.1)

Діюче значення вихідної напруги:

    (4.2)

Діюче значення вхідної напруги : =1 мВ

Тоді коефіцієнт підсилення за напругою:

Таблиця 4.1 – Основні параметри підсилювача потужності на ІМС TDA2030А.

Вихідна потужність Рвих, при опорі навантаження         Rн = 4 Ом, Вт

16

Напруга живлення Uж, В

18

Смуга частот на рівні –3дБ, Гц

20 - 80000

Коефіцієнт підсилення за напругою Ku, дБ

30,5

Коефіцієнт гармонік Кг, %

0,2

Відношення сигнал/шум визначає для першого каскаду вхідну напругу. Для розрахунку потрібно скористатися формулою, що показує яка ж мінімальна вхідна напруга може бути прикладена на вхід підсилювача при заданому відношенні сигнал/шум = 50 дБ = 316:

    (4.3)

Так як вхідна напруга складає 1мВ, що більше , значить вибір ПЗЧ зроблено вірно.

Загальний коефіцієнт гармонік розраховуємо за формулою:

Кг = КгTEA6320 +КгTEA6360 + КгTDA2030А  (4.4)

Коефіцієнт гармонік вносимий аудіо процесором TEA6320 не перевищує 0,1%, коефіцієнт гармонік вностмий еквалайзером TEA6360 не перевищує 0,1%, каскад підсилення потужності на ІМС TDA2030А вносить нелінійні спотворення не більше 0,2%, тоді загальний коефіцієнт гармонік підсилювача складає:

Кг = 0,1 + 0,1 + 0,2 = 0,3%

Схема підсилювача потужності на ІМС TDA2030А зображена на рисунку 4.1.

Рисунок 4.1- Підсилювача потужності на ІМС TDA2030А

Параметри для перевірочного розрахунку:

Кu = 30,5 дБ; Мн = Мв = 0,5 дБ.

Коефіцієнт підсилення по напрузі схеми, підсилювача потужності:

,     (4.5)

Частотні спотворення в області вищих частот:

,     (4.6)

Частотні спотворення в області нижніх частот:

,     (4.7)

4.2 Розрахунок блоку живлення переносної звукової станції

У зв’язку з тим, що розроблюваний прилад належить до звукових приладів, то немає необхідності в використанні досить складних, економічних імпульсних блоків живлення. Імпульсні блоки живлення не повною мірою сумісні з звукотехнікою, вони вносять спотворення в відтворюваний сигнал за рахунок високой частоти претворення. Тому було вирішено для живлення переносної звукової станції обрати конструктивно простий трансформаторний блок живлення. Для спрощення схеми в якості стабілізатора напруги обраний інтегральний стабілізатор напруги LM7805, який має такі параметри:

   - номінальна вихідна напруга 1 – 5 В;

   - діапазон зміни вхідної напруги – 7-25 В;

   - максимальне падіння напруги – 2 В;

   - вихідний опір – 15 мОм;

   - піковий струм – 2.2 А.

Рисунок 4.2.-   Схема принципова блоку живлення

Визначаємо змінну напругу , яка повинна бути на вторинній обмотці трансформатора за формулою:

 (4.8)

де: - постійна напруга на навантаженні;

      В – коефіцієнт, який залежить від струму навантаження, при І =100 мА , В = 0,8.

(В)

(В)

(В)

Таблиця 4.2. Коефіцієнти для розрахунків

Коефіцієнт

Струм навантаження

0,1

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

В

0,8

1,0

1,2

1,4

1,5

1,7

С

2,4

2,2

2,0

1,9

1,8

1,8

Розраховуємо максимальний струм, який протікає через кожний діод випрямного моста

 (4.9)

де: - струм через діод;

     - максимальний струм навантаження, = 0,1 А;

      С – коефіцієнт, який залежить від струму навантаження і визначається з таблиці 2.6, С = 2.4.

1) (мА),

2) (мА),

3) (мА),

Напруга, яка прикладена до кожного діоду випрямляча:

 (4.10)

1)

1)

1)

Вибір діодів випрямляча. Для спрощення розробки друкованої плати доцільно вибрати діодний міст PBU404, який має такі параметри:

  •  максимально допустима зворотня напруга – 1000 В;
  •  максимальний прями струм – 2 А;
  •  максимальне падіння напруги на діодному мості – 2,8 В;
  •  діапазон робочих температур - .

Розраховуємо ємність конденсатора фільтра за формулою:

 (4.11)

де:- ємність конденсатора фільтра, мкФ;

- коефіцієнт пульсацій випрямленої напруги, приймемо  = 0,01.

1)(мкФ).

2)(мкФ).

2)(мкФ).

Визначаємо максимальне значення струму через вторинну обмотку:

 (4.12)

1) (А).

2) (А).

3) (А).

Визначаємо потужність, яку споживає випрямляч від вторинної обмотки трансформатора:

 (4.13)

1) (Вт)

2) (Вт)

3) (Вт)

Розраховуємо струм, який протікає через первинну обмотку трансформатора:

 (4.14)

де:  - розрахована потужність трансформатора;

       - напруга на первинній обмотці трансформатора, яка дорівнює напрузі мережі живлення 220 В.

(А).

Розраховуємо необхідну площу поперечного перерізу магнітопроводу:

 (4.15)

де  - потужність трансформатора.

Визначаємо кількість витків первинної обмотки:

 (4.16)

(витків).

Визначаємо кількість витків вторинної обмотки:

 (4.17)

1)(витка).

2)(витка).

3)(витка).

Визначаємо діаметр проводів обмоток:

 (4.18)

(мм).

Так, як проводу з діаметром 0,0001 мм не існує, то вибір діаметру проводу первинної обмотки буде проводитись із стандартного ряду проводів, тому приймемо =0,1 мм.

 

(мм),

1)(мм),

2)(мм),

3)(мм),


5 Копютерне моделювання

Для моделювання даного пристрою було обрано пакет моделювання Proteus 7 Professional. Зібрану схему показано на рис. 5.1. На усіх наступних рисунках відображається реакція схеми на натискання кнопок.

Рис. 5.1 – Вигляд схеми після початку симуляції

Рис. 5.2 – Реакція на натискання кнопки підєднаної до PD1

Рис. 5.3 – Реакція на натискання кнопки підєднаної до PD3

Рис. 5.4 – Реакція на натискання кнопки підєднаної до PD5


6 Конструкторський розрахунок

6.1 Вибір типу друкованої плати

Плати бувають односторонні, двосторонні (із з’єднанням шарів та без нього) та багатошарові (з послідовним з’єднанням шарів, з попарним з’єднанням шарів і з наскрізними отворами).

Односторонні плати характеризуються:

а) установкою радіоелементів безпосередньо на поверхню матеріалів;

б) можливим використанням додаткових перемичок (до 5%);

в) низькою вартістю і 1-2-ми класами щільності.

Двосторонні плати характеризуються:

а) високими комутативними якостями;

б) підвищеною міцністю з’єднання;

в) більш високою вартістю.

При виборі типу друкованої плати потрібно врахувати техніко-економічні показники. В якості економічного показника використовують зміну трудомісткості виготовлення 1 дм3 площі друкованої плати. Найбільш економічними у виробництві є односторонні плати – 0,5 н.год/дм2, а найбільш дорогими є багатошарові і більше – 2,5 н.год/дм2.

При конструюванні блоків такого рівня розміщення провідників у площинах Х і Y, а це можливо здійснити тільки по двосторонній технології.

Багатошаровий варіант дозволить зменшити площу монтажу приблизно в 1,5 рази, але трудомісткість збільшується в 4 рази.

Оскільки перед нами стоїть задача одержання пристрою з мінімальними витратами і високим рівнем підготовки виробництва, то вибираємо одностороній варіант друкованої плати.

6.2 Вибір класу точності друкованої плати

По точності виконання конструкції друкованих плат діляться на п‘ять класів точності.

Друковані плати першого та другого класів найбільш прості у виконанні. Друковані плати третього класу і вище вимагають використання високоякісних матеріалів, інструментів і устаткування, але мають високу розподільну здатність.

Для даного виробу, з огляду на просте трасування та невисоку щільність монтажу оптимальним варіантом буде вибір 2-го класу точності друкованої плати (що не вимагає використання високоякісних матеріалів, інструменту та обладнання) Габаритні розміри плат даного класу обмежуються розмірами 380380 мм

Даний клас характеризується наступними елементами конструкції

а) ширина провідника в широких місцях - 075 мм;

б) ширина провідника у вузьких місцях - 045 мм;

в) відстань між двома провідниками - 045 мм;

г) гарантійний поясок зовнішнього шару - 02 мм;

д) гарантійний поясок внутрішнього шару - 01 мм

В широких місцях ширина провідника задається наступним класом – для другого це буде перший клас.[5]

6.3 Вибір матеріалу друкованої плати

Проектуючи конструкцію пристрою, необхідно звернути увагу на матеріали, конструктивні форми й розміри деталей.

До матеріалу висуваємо наступні вимоги:

  •  висока технологічність;
  •  високі електрофізичні властивості;
  •  можливість працювати в умовах вакууму;
  •  забезпечення високої адгезії;
  •  мінімальні механічні короблення.

Найчастіше для виготовлення друкованої плати використовують склотекстоліт і гетинакс, марок:

  •  ГФ – фольгований гетинакс;
  •  СФ – фольгований склотекстоліт;
  •  ФГС – склотекстоліт фольгований травильний;
  •  СФПН – склотекстоліт фольгований нагрівостійкий;
  •  СТФ – склотекстоліт теплостійкий.

Товщина ж друкованої плати визначається товщиною вихідного матеріалу і вибирається залежно від елементної бази та навантажень.

Тому обираємо за матеріал для плати склотекстоліт фольгований СФ-1-35-1,5 ТУ16-503.271-86, односторонній, який має товщину фольги 35 мкм, товщина матеріалу з фольгою 1,5 мм, діапазон робочих температур –60...+1200С.[5].

Основні характеристики:

  •  поверхневий електричний опір - не менше 11012Ом;
  •  об‘ємний питомий електричний опір – 1104 Ом·м;
  •  тангенс кута діелектричних втрат при частоті 1 МГц – не більше 0,025;
  •  діелектричний проникність при частоті 1 МГц – не більше 6.

Він найбільше підходить для виготовлення друкованих плат за показниками надійності, технологічності, економічності і собівартості всієї конструкції. Склотекстоліт в якості матеріалу для друкованої плати має переваги над фольгованим гетинаксом та іншими матеріалами, тому що він має більш вищу механічну міцність і жорсткість, електричні та технологічні якості, і до того ж має більш вищі якісні параметри після обробки, ніж гетинакс.

Для кращої герметизації встановлені електрорадіо елементи покриті одним із вологозахисних лаків типу УР-231. Він робить покриття тривким, стійким до вологи, тому що спеціально призначений для вологозахисту текстоліту. Робочі температури від -60 до +150°С, що задовольняє технічному завданню й умовам експлуатації.[6]

5.4 Розрахунок діаметрів контактних площадок

Діаметр контактних площадок розраховується залежно від діаметрів отворів за формулою

DКП = dотв + Δdотв+2·b + tв+tтр+ (Тd2D2+ tнв2),       (6.1)

де dотв- діаметр отвору

    Δdотв- верхній допуск на діаметр отвору;

    b - ширина гарантійного пояска

    tв- верхній допуск на ширину провідника;

   tтр- допуск на підтравлювання діелектрика в отворі;

    Тd - позиційний допуск розміщення отворів

   ТD- позиційний допуск розміщення центрів контактних площадок;

   tнв- нижній допуск на ширину провідника.

Для односторонньої плати другого класу значення параметрів наступні:

Δdотв = 0 мм;  в =  0,1 мм; tв = 0,1 мм; tтр = 0; Тd = 0,08 мм;

ТD = 0,15 мм;  tнв = 0,1 мм,

визначаємо загальний допуск:

ΔDКП = 0 + 2·0,1 + 0,1 + 0 + = 0,5 мм.     (6.2)

Діаметри отворів розраховуються за формулою

d = dвив + (0204),                                         (6.3)

dвив – діаметри виводів радіоелементів

 В даному приладі елементи мають наступні діаметри виводів:

02;  0,4; 0,6; 1 мм

Здійснюємо оптимізацію діаметрів  отворів

d1= 02 + 03 = 0,5 мм;

d2= 04 + 04 = 0,8 мм;

d3= 0,6 + 02 = 8,8 мм,

Маємо два діаметра отворів:

d1 = 0,5 мм;

d2 =0,8 мм.

Знаходимо діаметр контактних площадок:

D1 = 0,5 + 0,5 = 1,0 мм;

D2 = 0,8 + 0,5 = 1,3 мм.

6.5 Розрахунок ширини провідників

Розрахунок ширини провідників проводиться для шин живлення та для інформаційних провідників

Для шин живлення

bmin =                                                     (6.4)

де: jдоп - допустима густина струму для одностороньої плати, виготовленої хімічним методом,  jДОП = 48 А/мм2

      t - товщина провідника, t = 35 мкм

      Iмах - максимальний постійний струм який проходить через провідник, Імах= 0,1 А

bmin = 0,1/(48·0,035) = 0,06 мм = 60 мкм (<450 мкм).

Визначимо мінімальну ширину провідника з умови допустимого падіння напруги

bmin=,                                               (6.5)

де:  - питомий опір провідників, = 005Ом·мм2

    Імах – струм який проходить по провіднику Імах = 0,1 А,

    lмах –максимальна довжина провідника, lмах = 0,027 м

    Uдоп – допустиме падіння напруги (становить 5% від напруги живлення Uдоп = 12·005 = 0,6 В)

    t – товщина провідника

bmin=(0,1·0,05·0,027)/(0,6·0,000035) = 0,064 мм = 64 мкм (<450 мкм).

Розраховане значення ширини провідників не перевищує обраних

6.6 Розрахунок плати на механічні дії

Розрахунок  плати на вібростійкість

Визначаємо частоту власних коливань за формулою

,                                         (6.6)

де: a, b – довжина і ширина плати а = 50 мм b = 92 мм;

     D-циліндрична жорсткість

D = ,                                           (6.7)

де Е – модуль пружності для фольгованого склотекстоліту з друкованою схемою   Е = 32·1010 Н/м2 ;  

h - товщина плати h = 1,5 мм;

v - коефіцієнт Пуассона  v = 022;

М - маса плати з радіоелементами,

- густина склотекстоліту, = 1,9 г/см3

Мел – сумарна маса елементів [7]

М = ·a·b·h + Мел = 1,9·7·7·0,15+60,42= 74,4 г.

D =  = 9,458;

f0= Гц.

f fp ,         50 Гц 618 Гц.

Отже, частота власних коливань не співпадає з резонансною частотою, а співвідношення розмірів плати задовольняють вимогам вібростійкості.

Визначаємо коефіцієнт динамічності за формулою

,                        (6.8)

де: K(x) K(y) – залежність коефіцієнта від коливань Коли обидва краї закріплені  K(x) = K(y) =13 ;

   - коефіцієнт розстроювання:

   = f/fp = 50/506 = 0,09;

- показник затухання = /  0,01;

- декремент затухання = (210)·10-2 .

Маємо:

Кдин=.

Віброзміщення визначається за формулою 

SB = 0 · Кд ,                                          (6.9)

     

де: а0 – віброприскорення згідно технічного завдання, а0  = 2g = 19,8

0=мм,

SB =  мм;

віброприскорення

    аВ  = .

Визначаємо прогин плати

доп = SB - 0

доп = ,

гран = .

Як видно з розрахунків, прогин друкованої плати не перевищує допустимого значення, можна сказати, що вібраційні навантаження не вплинуть на роботу пристрою.

Розрахунок на дію удару

Цей розрахунок здійснюється для перевірки міцності при транспортуванні  (в упакованому вигляді).

Враховуючи те, що максимальну дію створює імпульс прямокутної форми, перевірку умов удароміцності необхідно провести для цього імпульсу.

Умовна частота ударного імпульсу визначається:

= / ,      (6.10)

де:   - тривалість ударного імпульсу  мс.

= 300 с-1

Коефіцієнт передачі при ударі:

Ку = 2sin( / 2V ),   (6.11)

де: V - коефіцієнт розстройки, V = / 2f = 0,09

Ку = 0,6

Ударне прискорення розраховується:

ау = Ну . Ку,      (6.12)

де Ну - амплітуда прискорення ударного імпульсу. Ну = 49 мс.

ау =49·10-3·0,6 = 0,029

Максимальне відносне переміщення визначається:

Zmax = 2Нy / 2f0 sin(/2V),   (6.13)

Для друкованої плати повинна виконуватись умова: Zmax 0,003b

Zmax = 1,02. 10-4 2,1 . 10-3

Провівши розрахунки приходимо до висновку, що обраний спосіб кріплення друкованої плати (чотири гвинти по краях плати) та її товщина  забезпечують найменшу частоту власних коливань, найбільше вібропереміщення при дії вібрації і найменше ударне прискорення при дії ударів. Цей вибір обумовлюється також тим, що дія вібрації відбувається лише під час транспортування приладу.


7 Охорона праці

7.1 Аналіз умов праці

Проектується переносна звукова станція. Розглянемо вимоги з охорони праці до дільниці виготовлення і налагоджування елементів переносної станції. Ремонтні майстерні мають декілька дільниць. Одна з них - дільниця по механічній обробці пластмасових корпусів, металевих каркасів і металевих деталей радіоелектронної апаратури. Розглянемо умови охорони праці на цій дільниці.

Для працюючих, що беруть участь у технологічному процесі складання, обробки різанням, повинні бути забезпечені зручні робочі місця, що не заважають їх діям під час виконання роботи. На робочих місцях повинна передбачатись площа, на якій розміщують стелажі, тару, столи й інші устрої для оснастки, матеріалів, заготовок, напівфабрикатів, готових деталей і відходів виробництва.

На кожному робочому місці біля верстата на підлозі повинні бути дерев'яні решітки на всю довжину робочої зони, а по ширині не менше 0,6 м від виступаючих частин верстата.

При розробці технологічних процесів необхідно передбачати раціональну організацію робочих місць.

Зручне розташування інструмента і пристосувань у тумбочках і на стелажах, заготовок у спеціалізованій тарі, застосування планшетів для креслень, дозволяє знизити стомлення і виробничий травматизм робітника.

При механічній обробці металів пластмас і других матеріалів на верстатах виникає ряд фізичних, хімічних, психофізиологічних  небезпечних та шкідливих виробничих факторів.

Рухомі частини виробничого обладнання, пересуваємі вироби і заготовки.

Стружка при обробці металів та матеріалів.

Осколки інструментів, який зруйнувався під час роботи.

Висока температура оброблюваних деталей та інструментів.

Підвищена напруженість в електричній мережі, замикання якої може відбутись через тіло людини.

Підвищена загазованість і запиленість повітря робочої зони пилом парами і газами, які виділяються в результаті різання матеріалів.

Підвищений рівень шуму і вібрації на робочих місцях від працюючого обладнання і від обладнання яке знаходиться у сусідніх приміщеннях.

Відсутність або недостача природного світла.

Недостатня освітленість робочої зони від світильників штучного освітлення.

Підвищена або знижена температура повітря робочої зони

Підвищена або знижена відносна вологість повітря.

Підвищена або знижена швидкість руху повітря.

Металева стружка , особливо при обробці в'язких сталей, яка має високу температуру (400-600С) і велику кінетичну енергію, викликає серйозну небезпеку не тільки на працюючого за верстатом, але й для осіб, які знаходяться поблизу верстата. Найбільш розповсюдженими у верстатників є травми очей.

При відсутності засобів захисту запиленість робочого середовища в зоні дихання верстатників може перевищувати нормовані гранично-допустимі концентрації.

7.2 Техніка безпеки

Електробезпека

При несправності електрообладнання в аварійних ситуаціях на верстатників може діяти висока напруга і вони можуть отримувати електротравми. Обладнання на дільниці відновлення гільз циліндрів живиться від трифазної, чотирипровідної мережі з заземленою нейтраллю напругою 380/220 В. Клас приміщення по ступеню небезпеки ураження електричним струмом – особливо небезпечне. У приміщенні струмопровідна підлога і є можливість одночасного торкання людини до струмопровідних частин обладнання і металевих корпусів електрообладнання.

Згідно з ГОСТ 12.1.030-81 занулення необхідно виконувати в наступних умовах:

  1.  при номінальній напрузі 380 В і вище змінного струму і 440 В і вище постійного струму у всіх випадках;
  2.  при номінальній напрузі від 42 до 380 В змінного струму і від 110 до 440 В постійного струму при роботі в умовах з підвищеною небезпекою чи особливо небезпечних, а також у зовнішніх установках;
  3.  при всіх напругах змінного і постійного струму у вибухонебезпечних приміщеннях.

Тому для захисту працюючих від ураження електричним струмом на дільниці застосовують занулення. Занулення це навмисне електричне з'єднання з нульовим захисним провідником металевих неструмоведучих частин обладнання, яке може виявитись під напругою.

7.3 Техпроцеси обладнання оснащення

Розробка технологічної документації, організація і виконання технологічних процесів обробки різанням повинні відповідати вимогам системи стандартів безпеки праці ГОСТ 12.3.002-75* «Процеси виробничі. Загальні вимоги безпеки» і ГОСТ 12.3.025-80 «Обробка металів різанням. Вимоги безпеки».

Для забезпечення безпеки роботи режими різання повинні відповідати вимогам стандартів і технічних умов для відповідного інструмента.

Установка оброблюваних заготовок і зняття готових деталей під час роботи устаткування допускається поза зоною обробки, при застосуванні спеціальних позиційних пристосувань (наприклад, поворотні столи), що забезпечують безпеку праці працюючих. При обробці різанням заготовок, що виходять за межі устаткування, повинні бути установлені переносні огородження і знаки безпеки по ГОСТ 12.4.026 - 76*.

Для виключення зіткнення рук верстатників із пристосуваннями , що рухаються , і інструментом при установленні заготовок і знятті деталей повинні застосовуватися автоматичні устрої (механічні руки, револьверні пристосування, бункери й ін.).

Контроль на верстатах розмірів оброблюваних заготовок і зняття деталей для контролю повинні проводитися лише при відключених механізмах обертання або переміщення заготовок, інструмента і пристосувань.

Для охолодження зони різання допускається застосовувати мінеральні мастила з температурою спалаху не нижче 150°С, очищені від кислот і вологи. Змащувально-охолодні рідини (ЗОР) повинні подаватися в зону різання методом розпилення відповідно до гігієнічних вимог, і при циркуляції в зоні охолодження піддаватися очищенню.

Для зниження кількості аерозолей ЗОР у повітрі робочої зони необхідно застосовувати  рекомендуємі ГОСТ 12.3.025-80 конструкції сопел для подачі і розпилення рідини.

Шліфувальний інструмент і елементи його кріплення (болти, гайки, фланці) повинні бути обгороджені кожухами, міцно закріпленими на верстаті. Зазор між зовнішнім діаметром нового круга і кожухом повинен бути не менше 9 мм для кругів з зовнішнім діаметром до 100 мм; 10 мм - для кругів 100-300 мм; 15 мм- для кругів понад 300 мм. Зазор між бічною стінкою кожуха і фланцями для кріплення круга найбільшої висоти, який застосовується на данному верстаті, повинний бути не менше 5 мм. При роботі з'ємна кришка захисного кожуха повинна бути надійно закріплена.

При роботі з алмазним відрізним, каменеоброблювальним, правлячим інструментом повинні застосовуватися засоби захисту (кожухи, огородження, ковпаки і т.д.), які входять в комплект поставки обладнання, на якому застосовується алмазний інструмент.

7.4 Виробнича санітарія

7.4.1 Санітарні вимоги до техпроцесів, приміщень, обладнання

Виробничі будови і приміщення головного, допоміжного і підсобного призначення повинні забезпечувати найбільш раціональне проходження технологічного процесу, сприятливу виробничу обстановку і пожежну безпеку.

При внутрішньому плануванні приміщень і розміщенні устаткування необхідно передбачати ізоляцію процесів, що супроводжуються виділенням пилу, токсичних речовин, інтенсивного шуму. У цехах, що мають велику ширину, шкідливі дільниці необхідно по можливості розташовувати поблизу зовнішніх стін для кращого забезпечення природної вентиляції приміщення. При внутрішньому плануванні приміщення повинні бути передбачені достатня ширина і число проходів, сходів, дверей із метою можливого усунення зустрічних людських потоків у періоди початку і закінчення змін, а також у випадку аварійних ситуацій.

Важливою гігієнічною вимогою є достатність об'єму і площі приміщення, що припадає на одного працюючого. Обсяг виробничих приміщень повинний бути таким, щоб на кожного працюючого припадало не менше 4,5 м2 площі, 15 м3 об'єму, висота виробничого приміщення повинна бути не менше 3,2 м. Висоту приміщень із значними тепло-, волого-, газовиділеннями визначають розрахунковим шляхом з урахуванням технологічного процесу і забезпечення достатньо швидкого їх видалення з робочої зони.

7.4.2  Показники мікроклімату

Показниками, які характеризують мікроклімат, являються: температура повітря, відносна вологість повітря, швидкість руху повітря, інтенсивність теплового випромінювання х [8].

Відхилення параметрів мікроклімата від нормованих значень може бути причиною ряда фізиологічних порушень в організмі працюючих, привести до різкого зниження працездатності і до професійних захворювань.

Категорія робіт по важкості на дільниці відновленнягільз циліндрів     II б. Це роботи середньо важкості з витратами енергії від 233 до 290 Вт. До категорії II б відносяться роботи, пов’язані з ходьбою, переміщенням і переноскою важкостей до 10 кг і які супроводжуються помірним фізичним навантаженням.

Оптимальні і допустимі норми температури, відносної вологості і швидкості руху повітря в робочій зоні приведені в табл. 7.1.
Таблиця 7.1 – Оптимальні і допустимі норми температури, відносної вологості і швидкості руху повітря в робочій зоні

Період року

Категорія робіт

Температура,С

Відносна вологість,%

Швидкість руху, м/с

Оптимальна

Допустима

Оптимальна

Допустима на робочих місцях постійних і непостій-них, не більше

Оптимальна, не більше

Допус-тима на робо-чих місцях постій-них і непос-тійних

Верхня межа

Нижня межа

На робочих місцях

Пос-тій-них

Не-пос-тій-них

Пос-тій-них

Не-пос-тій-них

Холод-   ний

Середньої важкості

17-19

21

23

15

13

40-60

75

0,2

Не більше 0,4

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

Продовження таблиці 7.1

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

Теплий

Середньої важкості IIб

20-22

27

29

16

15

40-60

55(при 28С)

60(при 27С)

65(при 26С)

70(при 25С)

75(при 24С і нижче)

0,3

0,2-0,5

У приміщенні необхідно підтримувати допустимі величини показників мікроклімату, так як. вони встановлюються у випадках. коли по технологічним вимогам технічним і економічним причинам не забезпечуються оптимальні норми.

7.4.3 Повітря робочої зони

Для дільниці характерне забруднення повітря виробничих приміщень такими отруйними газами й парами, як пари мастил мінеральних, окис вуглецю, сірководень, аміак, хлор, сірчистий газ, окисли азоту, пил, пари розчинників, уайтспіріт, пил металів.

Найнебезпечніший шлях проникнення отруйних речовин до організму людини — легені, бо загальна поверхня самих тільки легеневих каналів становить близько 90 .

Крізь шкіру отруйні речовини проникають, якщо на її поверхні є механічні пошкодження або при шкіряних хворобах. Коли на шкіру потрапляють розчинники жирів (бензол, бензин, гас, спирт), жировий шар шкірного покриву розчиняється і крізь пори отруйна речовина проникає у венозні капіляри; током крові отрута розноситься по всьому організму.

У ГОСТ 12.1.005-88 нормується концентрація шкідливих речовин у повітрі робочої зони. У табл. 7.2 приведені гранично-допустимі концентрації, переважний агрегатний стан, клас небезпеки, особливості дії на організм людини шкідливих речовин.

Таблиця 7.2 Гранично-допустимі концентрації, клас небезпеки, шкідливих речовин

Назва речовини
Величина ГДК,
Переважний агрегатний стан в умовах виробництва
Клас небезпеки
Особливості дії на організм
1
2
3
4
5
Вуглецю оксид
20
п
IV
О
Мастила мінеральні нафтові*
5
а
III
1
2
3
4
5
Продовження таблиці 7.2
1
2
3
4
5
Пил рослинного і тваринного поход-ження з домішками діоксиду кремнія від 2 до10%
4
а
IV
А,Ф
Сірководень*
10
п
II
О
Кремнія диоксид аморфний у вигляді аерозоля конденса-ції при вмісту від 10 до 60%
2
а
III
Ф
Заліза агломерат
4
а
III
Ф
Азота діоксид
2
п
III
О
Азота оксиди (в перерахунку на
5
п
III
O
Стирол
30/10
п
III
Акрилонітріл
0,5
п
II
А
Полімери і сополімери на основі акрилових і метакрилових мономерів
10
а
IV

7.4.4 Опалення та вентиляція

Вентиляція на промислових підприємствах влаштовується, щоб створити належні санітарно-гігієнічні умови для робітників у зоні їх перебування, а також щоб успішно вести технологічний процес і зберігати устаткування.

Повітря має бути чисте, потрібної температури й вологості. Гранично допустимі концентрації шкідливих для здоров'я домішок (пилу, диму, газів), а також температура і вологість у виробничих приміщеннях машинобудівних підприємств регламентуються «Санітарними нормами проектування промислових підприємств» (СН 245—71), і ГОСТ 12.1.005-88.

Обладнання вентиляції має на меті: зменшити або ліквідувати запиленість чи задимленість повітря; забезпечити збереження будівельних конструкцій та устаткування, які при значному вмісті пилу, газів, парів та вологи в повітрі передчасно руйнуються й виходять з ладу (наприклад, у цехах розмелювання і дроблення різних матеріалів або в травильних ваннах); поліпшити виробничий процес і добитися вищої якості продукції; правильно розв'язати деякі технологічні питання (пневмотранспорт, сушильні процеси та ін.). Усе це робить вентиляцію одним з найпотужніших засобів оздоровлення виробничих умов, підвищення безпеки і продуктивності праці та поліпшення якості продукції в машинобудуванні.

Приміщення з виробництвами категорії Г і Д, технологічний процес в яких пов'язаний з виділенням невибухонебезпечного і негорючого неорганічного пилу, негорючих і непідтримуючих  горіння газів і парів можуть мати опалення повітряне, суміщене з приточною вентиляцією; водяне і парове з високим і низьким тиском з радіаторами; водяне зі вмонтованими в будівельні конструкції нагрівальними елементами і стояками.

В будові де знаходиться дільниця відновлення гільз циліндрів застосовується природна вентиляція організована і неорганізована. При неорганізованій вентиляції приток і видалення повітря здійснюється через нещільності і пори зовнішніх огороджень (інфільтрація). через вікна, форточки, фрамуги, фонарі. При організованій вентиляції застосовують аерацію і вентиляцію за допомогою дефлекторів.

7.4.5 Освітлення

Освітлення виробничих приміщень впливає на працездатність, здоров'я людини, продуктивність праці. На механічній дільниці застосовують два види освітлення: природне і штучне В [14] табл.47 приведені галузеві норми освітленності робочих місць. Для металорізальних верстатів (токарні, фрезерувальні, заточні прецезійні і т.п.) розряд зорових робіт по [3] IIв. Освітлення повинно бути комбінованим. Освітленість при комбінованому освітлені 2000 лк. Розряд зорової роботи II, підрозряд "в".Характеристика зорової роботи дуже високої точності, найменший розмір об'єкту розпізнавання від 0,15 до 0,3 мм. Контраст об'єкта розпізнавання з фоном може бути наступний:

Таблиця 7.3 – Галузеві норми освітленості

Контраст об'єкта розпізнавання з фоном

Характеристика фона

малий

світлий

середній

темний

великий

середній

Нормуємо освітлення для цеху механічної обробки металу за табл. 7.3.

Світлові прорізи розташовані в зовнішніх стінах будинку, орієнтовані на північ. Робоча поверхня, на якій нормується освітленість - зона обробки, площина на якій нормується освітленість − горизонтальна,. Розряд зорової роботи − II в (табл.7.2). Штучне освітлення в приміщенні повинно бути комбінованим. Нормована освітленість при комбінованому освітленні всього − 2000 лк, від загального 200 лк.

В приміщенні нормується суміщене освітлення. При верхньому або комбінованому суміщеному освітленні КПО ен=4,2 %, при боковому суміщеному освітленні КПО ен=1,5 %.

В приміщенні застосовується суміщене бокове освітлення. Нормоване значення КПО, еN, для будинків, розташованих в м. Вінниці, слід визначати за формулою

еN = ен · mN=1,5·0,85=1,3 %.

де: ен - значення КПО за таблицями 1 і 2 [3], еN=1,5 %

     mN - коефіцієнт світлового клімату, при орієнтації світлових прорізів на захід, за таблицею 4 [3],  mN=0,85;

      N- номер групи забезпеченості природним світлом за таблицею 4.

7.4.6 Шум та вібрація

Джерелом шуму та вібрації на механічній дільниці є працююче обладнання. Шум та вібрація, при рівнях які перевищують нормовані значення, можуть негативно впливати на людину.

За характером спектру шум на дільниці широкосмуговий із безперервним спектром шириною більше октави. За часовими характеристиками шум постійний, так як припускаємо, що рівень звука за восьмигодинний робочий день змінюється в часі не більш, ніж на 5 дБА. За походженням шум буває механічний (від працюючого обладнання) і аеродинамічний (від вентиляційних установок).

Гранично допустий спектр шуму, згыдно СН 3223-85, для механічній дільниці приведений у табл. 4.

Таблиця 7.4 – Гранично допустий спектр шуму

Вид трудової діяльності

Октавні рівні звукового тиску, дБ на середньогеометричних частотах, Гц

Рівні звуку та еквівалентні рівні звуку, дБА

31.5

63

125

250

500

1000

2000

4000

8000

На постійних робочих місцях промислових приміщень

107

95

87

82

78

75

73

71

69

80

Відповідно до ГОСТ 12.1.003-83 захист від шуму повинен досягатися розробкою та застосуванням шумобезпечної техніки, засобів і методів колективного захисту по ГОСТ 12.1.029-80 і засобами індивідуальногозахисту по ГОСТ 12.4.051-78, а також будівельно-акустичними методами. Основними засобами колективного захисту є: зниження шуму в джерелі його виникнення і на шляху його поширення.

Від верстатів, конвеєрів, машин для миття та іншого обладнання на працюючих дільниці відновлення гільз циліндрів може діяти, як негативний виробничий фактор, вібрація. Систематичний вплив вібрації призводить до різноманітних порушень здоров'я і може стати причиною погіршення здоров'я та професійних захворювань.

Вібрація негативно впливає на нервову систему, серцевосудину систему, вестибулярний апарат, може порушити обмін речовин, сон людини.

Категорія вібрації 3 тип "а". Критерій оцінки – межа зниження продуктивності праці. На працюючих діє локальна і загальна вібрація. Вона передається через руки працюючих і через підошви ніг.

Санітарні норми одночислових показників вібраційного навантаження на працюючого при тривалості зміни 8 год приведені в табл.7.5.

Таблиця 7.5 – Санітарні норми вібраційного навантаження на працюючого

Вид  вібрації

Категорія вібрації за санітарними нормами

Напрямок  дії

Нормативні коректовані за частотою та еквівалентні коректовані значення

віброприскорення

віброшвидкості

дБ

дБ

Локальна

––––

2.0

126

2.0

11

Загальна

3 тип "а"

0.1

100

0.2

92

Основними методами боротьби з вібрацією устаткування є зниження вібрації впливом на джерело збудження, відстройка від режиму резонансу, динамічне гасіння коливань. Для зменшення вібрації обладнання на дільниці встановлене на віброізолятори. Вентилятори з електродвигунами встановлені поза будівлями на масивні фундаменти.

7.5 Пожежна та вибухова безпека

Основними причинами пожеж на машинобудівних підприємствах є порушення технологічного режиму, несправність електрообладнання, погана підготовка обладнання до ремонту, самозагоряння промасленого ганчір'я і других матеріалів схильних до самозагоряння, іскри при електрогазозварювальних роботах і ін. Це пов'язано з великою різновидністю і складністю технологічних процесів. Вони, як правило, крім операцій механічної обробки матеріалів і виробів включають процеси очищення і обезжирбвання, сушки і фарбування, пов'язані з використанням речовин, які мають високу пожежну небезпеку.

Дільниця механічної обробки по вибухопожежній і пожежній небезпеці відноситься до категорії Д. До категорії приміщення Д відносяться приміщення з наступною характеристикою речовин і матеріалів, які знаходяться (обертаються) у приміщенні. Негорючі речовини і матеріали в холодному стані.

Будівля, де знаходиться дільниця відновлення гільз циліндрів, відноситься до I ступені вогнестійкості. До ступені вогнестійкості I відносяться будівлі з штучним і відгороджуючими конструкціями з природних та штучних кам'яних матеріалів, бетона або залізобетона із застосуванням листових та плитних негорючих матеріалів.

Мінімальні межі вогнестійкості будівельних конструкцій, год.(над рискою) і максимальні межі розповсюдження вогню по ним, см. (під рискою):

Стіни несучі і сходинові клітини – 2,5/0;

Стіни самонесучі – 1,25/0;

Стіни зовнішні ненесучі ( у тому числі з навесних панелей) – 0,5/0;

Cтіни внутрішні ненесучі (перегородки) – 0,5/0;

Колони – 2,5/0;

Cходинові площадки, косоури, ступені, балки і марші сходинових клітин – 1/0;

Плити, настили ( у тому числі з утеплювачем) і другі несучі конструкціі перекрить – 1/0;

Елементи покрить: плити, настили ( у тому числі з утеплювачем) і прогони – 0,5/0;

Елементи покрить: балки, ферми, арки, рами – 0,5/0.

Для категорії приміщення Д, ступені вогнестійкості I допустима кількість поверхів 10, площа поверху в межах пожежного відсіку не обмежується відстань від найбільш віддаленого робочого місця до ближчого евакуаційного виходу із приміщення безпосередньо зовні чи в сходинову клітину не обмежується незалежно від об'єму приміщення для категорії приміщення Д і ступені вогнестійкості будови I.

Ширину евакуаційного виходу (дверей) із приміщення необхідно приймати в залежності від загальної кількості людей, які евакуюються через цей вихід і кількості людей на 1 м ширини  вихода (дверей), які встановлюються [16]. Для категоріії приміщення Д, ступені вогнестійкості I, незалежно від об'єму кількість людей на 1 м ширини евакуаційного виходу (дверей) повинна бути не менше 260 чол./м.

Дільниця повинна бути обладнана засобами пожежогасіння відповідно до ГОСТ 12.4.009-83.

Для виробничих будов, споруд категорії Д норми первинних засобів пожежогасіння на кожні 600- 800 наступні: ручних вуглекислотних вогнегасників ОУ-8 – 1 шт., хімічних пінних – 1 шт. Будівлі цехів необхідно обладнувати автоматичною пожежною сигналізацією. Гасіння пожеж здійснюється водою, повітряно-механічною піною, порошковими матеріалами й ін.


8 Цивільна оборона

8.1 Дія іонізуючих та електромагнітних випромінювань на радіоелектронні та енергетичні системи.

В елементній базі переносної звукової станції під дією іонізуючих випромінювань можлива зміна майже всіх електричних і експлуатаційних характеристик, що залежить від протікання процесів іонізації і порушення структури матеріалів. Основні електричні параметри, що визначають радіаційну стійкість, наведені в табл. 8.1

Таблиця 8.1 - Основні електричні параметри, що визначають радіаційну стійкість

Види і класи елементів

Найбільш критичні параметри при утворенні в елементах

Відновлюваних змін

Невідновлювальних змін

Транзистори

Струм через зворотньозміщений перехід

Коефіцієнт підсилення, зворотній колекторний струм

Напівпровідникові діоди

Струм насичення, пряме попадання напруги

Зворотна гілка вольт–амперної характеристики

Резистори

Опір

Опір

Імпульсна напруга найбільш легко виникає в високоомних неекранових і несиметричних колах. В результаті наявності таких кіл імпульсу струму чи напруги проникає в систему і спричинює пошкодження, ступінь яких залежить від чутливості складових системи вузлів. Серйозні пошкодження викликає електромагнітний імпульс в роботі цифрових і контрольних приладів.

Електромагнітний імпульс може поширюватися на десятки і сотні кілометрів в навколишньому середовищі і по різних комунікаціях (мережах електро– і водопостачання, провідникового зв’язку тощо), здійснюючи вплив на об’єкти там, де ударна хвиля, світлове випромінювання і проникаюча радіація втрачають своє значення як уражаючі фактори.

Електромагнітний імпульс являє собою велику небезпеку для апаратури, добре захищеної від дії інших уражаючих факторів. Тому слід пам’ятати про те, що захист апаратури від механічних пошкоджень не захищає від дії електромагнітного імпульсу. Апаратура може вийти з ладу, знаходячись в надійно захищених спорудах. Електромагнітний імпульс пробиває ізоляцію, випалює елементи  електросхем радіоапаратури, викликає коротке замикання в радіопристроях, іонізацію діелектриків, спотворює або повністю стирає магнітний запис, лишає пам’яті ЕОМ. Найбільш часто виходять з ладу напівпровідникові прилади, резистори, конденсатори. В резисторах електромагнітний імпульс викликає іскріння в міжконтактних з’єднаннях, що приводить до локального нагріву і порушує опір покриття. В конденсаторах електромагнітний імпульс викликає нагрів шару металізації і його вигорання, порушення контактів між обкладками і виводами.

8.2 Визначення області працездатності переносної звукової станції в умовах дії іонізуючих випромінювань.

Початковими даними є:

- коефіцієнт послаблення радіації Кпосл =4;

Приведемо перелік основних елементів, від яких залежить робота приладу та визначимо з довідника максимально допустимі потужності доз, при яких в елементах можуть виникнути зворотні зміни. Дані занесемо до таблиці 8.2.

Таблиця 8.2 – Максимально допустимі потужності доз γ - випромін-ювання елементів пристрою при яких відбуваються зворотні зміни

Елемент

рЗВмін,  (Р/с)

Мікросхеми

105

Резистори

107…109

Конденсатори

107…109

Транзистори

105

Діелектрики

1010

Діоди

104

Як видно з таблиці 7.2, найбільш чутливими до дії іонізуючих випромінювань є напівпровідникові діоди, для яких рЗВмін=104 Р/с

Визначаємо максимально допустиму потужність дози γ- випромін-ювання:

Ргр= Рзв·Кпосл,      (8.1)

Ргр - Максимально допустима потужність дози γ - випромінення;

Рзв - Максимально допустимі потужності доз опромінення елементів пристрою при яких відбуваються зворотні зміни

Кпосл – коефіцієнт послаблення радіації;

Отже, при заданих умовах потужності дози γ - випромінювання буде дорівнювати:

Ргр = 104·4 = 40000 (Р/с).


8.3 Визначення області працездатності переносної звукової станції в умовах дії електромагнітних випромінювань.

Початкові дані:

  •  Напруга живлення Uж = 220 В.
  •  Допустиме відхилення напруги живлення: N = 10 (%).

  Допустиме коливання:

   (8.2)

де:  – допустиме коливання напруги живлення, В;

     Uж – напруга живлення, В;

     N – допустимі відхилення, %.

(В).

Допустиме значення напруги наведеної в горизонтальних струмопровідних частинах складатиме:

    (8.3)

(В).

Максимальна довжина горизонтальних струмопровідних частин становить приблизно LГ=0,1м. Розрахуємо вертикальну складову напруженості електричного поля що наводиться на горизонтальних струмопровідних частинах за формулою:

,      (8.4)

 (В/м).

Висновки

Отже, переносна звукова станція в умовах дії електромагнітних випромінювань та іонізуючих випромінюваннь безпечно й надійно працюватиме, якщо вертикальна складова напруженості електричного поля складатиме від 0 до 24,2 В/м, а потужність дози γ - випромінювання для переносної звукової станції складатиме від 0 до 40000 Р/с.

9 Економічна частина

9.1 Загальні положення

В даному випадку виробник за власні кошти на свій ризик здійснює розробку нового технічного рішення – переносна звукова станція. Кошти виробника разом з очікуваним прибутком повернуться, якщо споживач купить дану продукцію. Тому для покриття всіх витрат і формування конкурентноспроможної ринкової ціни необхідно розрахувати собівартість пристрою, реальну ціну і прибуток при реалізації пристрою.

Методика розрахунків реального економічного ефекту проводиться за методичними вказівками [11].

Економічна частина є завершальним розділом дипломного проекту, в якому робляться остаточні висновки щодо економічної ефективності запропонованої розробки.

Виготовлення виробником нової розробки здійснюється з метою реалізації її іншим споживачам.

Нам необхідно:

  1.  Скласти кошторис витрат на розробку.
  2.  Розрахувати виробничу собівартість одиниці нового технічного рішення.
  3.  Розрахувати ціну реалізації нової розробки.
  4.  Розрахувати  чистий прибуток, який може отримати виробник протягом одного року.
  5.  Розрахувати величину експлуатаційних витрат для нового технічного рішення, яке пропонується для продажу.
  6.  Розрахувати економічний ефект на експлуатаційних витратах для споживача від експлуатації нового виробу.
  7.  Розрахувати термін окупності витрат для виробника.

9.2 Кошторис на розробку і виготовлення переносної звукової станції

Кошторис на нову розробку може передбачати такі основні витрати, розрахунок яких здійснюється за відповідними формулами.

Основна заробітна плата розробників (дослідників) З0:

 (грн.),       (9.1)

де М - місячний посадовий оклад конкретного розробника (дослідника), грн.

В 2011 році величини окладів коливались в межах 960...1500 грн. за місяць;

Тр - число робочих днів в місяці; приблизно Тр = 21 ...23 дні, приймаємо

Тр = 22 дні;

t- число днів роботи розробника (дослідника).

В нашому випадку серед розробників дешифратора на логічних мікросхемах з функціональним надлишком будуть: керівник дипломного проекту, технолог та інженер.

Розрахунки основної заробітної плати зведемо в таблицю 9.1

Таблиця 9.1 – Розрахунок основної заробітної плати розробників

Найменування посади

Місячний посадовий оклад

Оплата за робочий день

Число днів роботи

Витрати на заробітну плату, грн.

1

Керівник проекту

1500

68,18

40

2727,2

2

Технолог

965

43,86

30

1315,8

3

Інженер

1000

45,45

40

1818

Всього

5861

9.2.1  Основна заробітна плата робітників Зр, що виконують роботи за робочими професіями:

(грн.).     (9.2)

де n - число робіт за видами та розрядами;

ti - норма часу (трудомісткість) на виконання конкретної роботи, годин;

Кс - коефіцієнт співвідношень, який установлений Генеральною тарифною угодою між Урядом України і профспілками, Кс =1...5, приймемо Кс = 1;

Сі - погодинна тарифна ставка робітника відповідного розряду, який виконує дану роботу, яка визначається за формулою:

(грн/год),     (9.3)

де: Мм - мінімальна місячна оплата праці, 965 грн. ;

Кі - тарифний коефіцієнт робітника відповідного розряду:

    другий розряд – К2 = 1,09;

    третій розряд – К3 = 1,18;

Тр - число робочих днів в місяці; приблизно Тр = 21 ...23 дні;

Тзм - тривалість зміни, зазвичай Тзм = 8 годин.

Розміри мінімальної заробітної плати на 2011 рік затверджено Законом України «Про Державний бюджет України на 2011 рік» від 23.12.2010 р. N 2857-VI. З 01.04.2011 – 30.09.2011  мінімальна місячна  оплата праці - 965 грн., погодинна оплата праці -  5,77 грн.

Розрахунки зведемо до таблиці 9.2.

Таблиця 9.2 – Розрахунок основної заробітної плати робітників

Найменування робіт

Трудоміст-кість,

н-годин

Розряд роботи

Погодинна тарифна ставка, грн/год.

Величина оплати, грн.

1

Виготовлення корпусу

4

2

5,95

23,8

2

Травлення плати

2

2

5,95

11,9

3

Монтаж схем

8

3

6,43

51,44

4

Промивка плати

1

3

6,43

6,43

5

Лакування плати

4

2

5,95

23,8

6

Контроль роботи виробу

5

2

5,95

29,75

ВСЬОГО

9.2.2  Додаткова заробітна плата всіх  ЗД розробників та робітників, які були  задіяні у розробці дослідного зразка

Додаткову заробітну платню визначимо із процентного співвідношення 10-12% , (виберемо 12 %) від (З0р):

ЗД = 0,11·(З0Р)

ЗД = 0,11·(5861+147.12) = 660,9 (грн.).

9.2.3 Нарахування на заробітну плату (НЗП) розробників та робітників, які були задіяні у розробці дослідного зразка проектованого приладу

Загальні нарахування на заробітну плату НЗП склали 37,5..40% від суми основної та додаткової заробітної плати всіх розробників та робітників, тобто від :

(грн.),

НЗП = 0,40·(660,89+147,12+5861) = 2667,6 (грн.).

9.3 Амортизація основного обладнання, яке використовувалось для досліджень, та приміщень

В спрощеному вигляді амортизаційні відрахування по кожному виду обладнання та приміщенням можуть бути розраховані за формулою:

,    (9.4)

де Ц – балансова вартість даного виду обладнання (приміщень), грн.;

На–річна норма амортизації для даного виду обладнання (приміщень),%;

Т –термін використання обладнання (приміщень), цілі місяці;

За річні норми амортизації можна взяти такі значення: електронні, оптичні, електромеханічні прилади і інструменти, ЕОМ, інформаційні системи, конторське обладнання тощо – 25% на рік; інше обладнання – 15% на рік, приміщення – 5% на рік

Розрахунки амортизаційних відрахувань заносимо в таблицю 9.3:

Таблиця 9.3 – Розрахунок амортизаційних відрахувань

Найменування обладнання, приміщень

Балансова вартість, грн.

Норма амортизації

Термін використан-ня, міс.

Величина амортизаційних відрахувань грн.

1

Приміщення

35000

5

2

280

2

Установка для здійснення технологічного процесу

3500

15

2

84

3

Комп’ютер

3500

25

1

77

ВСЬОГО

А =

9.4  Оренда обладнання, устаткування, приміщень, використані в ході здійснення розробки нового технічного рішення

Витрати на оренду обладнання (приміщень) по кожному їх виду можуть бути розраховані за формулою:

грн.,     (9.5)

де: Ц - балансова вартість даного виду обладнання, устаткування, приміщень, грн.;

Н0 - річна ставка орендної плати для даного виду обладнання, устаткування, приміщень, %. Річну ставку орендної плати рекомендується приймати на 5...10 % більше за норму амортизації для даного виду обладнання (приміщень);

Т - термін використання обладнання (приміщень), місяці. Розрахунки орендних відрахувань заносимо в таблицю 9.4:

Таблиця 9.4– Розрахунки орендних відрахувань

Найменування обладнання, приміщень

Балан-сова вартість, грн.

Ставка орендної плати, %

Термін використ-ання, міс.

Сума орендної плати, грн.

1

Приміщення для травлення друкованих плат

10000

8

1

66,4

2

Ванни для травлення плат

1000

7

1

5,81

ВСЬОГО

О = 72,21

9.5  Витрати на матеріали, що були використані на виготовлення дослідного зразка

Розраховуються по кожному виду матеріалів за формулою:

(грн.)   (9.6)

де: Ні – витрати матеріалу і-го найменування, кг (гр.);

Ці – вартість матеріалу і-го найменування, грн./кг.;

Кі – коефіцієнт транспортних витрат Кі = 1,1…1,115;

Ві – маса відходів і-го найменування, кг. (гр.);

ЦВ – ціна відходів і-го найменування , грн./кг.;

n -  кількість видів матеріалів.

Проведені розрахунки занесемо у таблицю 10.5.

Таблиця 9.5 – Витрати на матеріали

Найменування матеріалу, марка, тип, сорт

Ціна за 1кг., грн.

Витраче-но, кг.

Величина відходів, кг

Ціна відходів грн./кг.

Вартість витраченого матеріалу

грн.

1

2

3

4

5

6

7

1

Сплав Rose

4,5

0,1

0,05

0,23

0,48

2

Припій ПОС-61

35

0,08

0,002

0,07

3,08

3

Провід монтажний

45

0,1

0,01

0,45

4,91

4

Лак УР-231

25

0,1

0,05

1,25

2,69

Продовження таблиці 9.5

1

2

3

4

5

6

7

5

Склотекстоліт

СФ-2Н-35

20

0,2

0,01

0,2

4,4

6

Спирт технічний

2,5

0,1

0,01

0,3

0,27

7

Полікор

8

0,1

0,01

0,08

0,88

8

Алюміній

14

0,04

0,0001

0,0014

0,62

9

Клей

32

0,05

0,01

0,32

1,76

10

Хлорне залізо

12

0,01

0,01

0,12

0,13

ВСЬОГО

МДЗ=19,22

9.6  Витрати на комплектуючі (КДЗ), що були використані на виготовлення дослідного зразка

Розраховуються комплектуючі (КДЗ) за формулою:

(грн.),    (9.7)

де Ні– кількість комплектуючих і-го виду, шт.;

Ці – закупівельна ціна комплектуючих і-го виду, грн.;

Кі – коефіцієнт транспортних витрат, Кі = 1,1..1,15

n – кількість видів комплектуючих

Результати розрахунку витрат на комплектуючі занесемо у        таблицю 9.6

Таблиця 9.6 – Витрати на комплектуючі

Найменування комплектуючих

Кількість

Ціна за шт., грн.

Сума, грн.

1

2

3

4

5

1

Корпус

1

12

12

2

Кнопкова панель

1

8

8

3

Гвинти

8

0,5

4

4

Роз’єми

4

1,2

4,8

5

РКІ дисплей

1

25

25

6

Мікроконтролер

1

12

12

7

Трансформатор

1

23

23

8

Транзистори

8

1,5

12

9

Мікросхеми TDA2030

4

3,5

14

10

Aудіопроцесор TEA6320

1

34

34

11

Еквалайзер TEA6360

1

21

21

12

Радіатор

4

6

24

13

Діоди

4

2

8

Продовження таблиці 9.6

1

2

3

4

5

14

Конденсатори

48

0,1

4,8

15

Резистори

32

0,1

3,2

16

Вставка плавка

1

0,5

0,5

17

Вилка

1

2,5

2,5

Всього

З урахуванням транспортних витрат будемо мати:

К = 212,81,1 = 234,08(грн.)

Ціни на комплектуючі взяті з каталогів для замовлень комплектації фірми «Космодром» станом на 26.04.2011 р., та з каталогів для замовлень деталей фірми ROHM.

9.7  Витрати на споживану електроенергію

Розраховуємо витрати за формулою:

(грн.)      (9.8)

де В - вартість 1кВт – години електроенергії. В 2011 році В становить значення 0,72 грн/кВт;

П - установлена потужність обладнання, кВт;

Ф - фактична кількість годин роботи по виготовленню одного виробу, (3∙22∙8/930 = 1,76 год.);

Кп - коефіцієнт використання потужності, Кп1, Кп = 0,7

Ве =  = 0,53 (грн.)

9.8 Інші витрати

Згідно з  [11] інші витрати доцільно прийняти як 200 – 300% від суми основної заробітної плати розробників та робітників, що виготовляли дослідний зразок. Інші витрати визначимо за формулою:

       (9.10)

(грн).

9.8.1 Сума всіх попередніх витрат дає загальні витрати (В) на розробку дослідного зразка

В=З0РДЗП+А+О+Мдз0е+І  (9.11)

В = 5861+147,12+660,89+2664,6+441+72,21+ +19,22+234,08+0,53+18024,36=28128,01

В =28128,01 (грн).

9.9  Розрахунок виробничої собівартості одиниці приладу

До виробничої собівартості продукції, робіт, послуг включаються:

- прямі матеріальні витрати,

- прямі витрати на оплату плати,

- інші прямі витрати,

- загальновиробничі витрати.

9.9.1  Витрати на матеріали 

Витрати на матеріали при виготовленні одиниці продукції складаються з витрат на матеріали для виготовлення приладу, та з витрат на матеріали для виготовлення корпусу приладу.

Витрати на матеріали для виготовлення корпусу приладу визначимо і занесемо в таблицю 9.7.

Таблиця 9.7 – Витрати на матеріали для виготовлення корпусу

Найменування матеріалу, марка, тип, сорт

Ціна за 1 кг, грн.

Витра-чено, кг.

Величина відходів, кг

Ціна відходів грн./кг.

Возвратні відходи, грн

Вартість витраченого матеріалу,

грн.

1

Сталь СТ-40

2,5

2

0,2

0,5

0,04

5

2

Полістирол ударостійкий чорний

17

0,2

0,02

0,34

0,017

3,4

3

Оргскло

13

0,03

0,005

0,07

0,003

0,39

ВСЬОГО

8,79

Тоді, витрати на матеріали для виготовлення одиниці продукції становитимуть

М = МДЗ + МК     (9.12)

де МДЗ – витрати на матеріали при виготовленні макету

М = 19,22+8,79 =28,01(грн.)

9.9.2 Витрати на основну заробітну плату робітників

Витрати на основну заробітною плату робітників Зр, що виготовляли дослідний зразок розраховуються на основі норм часу, які необхідні для виконання даної роботи, за формулою (9.1)

Погодинна тарифна ставка розраховується за формулою (9.3)

Розрахунки заведемо до таблиці 9.8

Таблиця 9.8 – Розрахунок основної заробітної плати робітників

Найменування технологічних операцій

Трудомісткість, н-годин

Розряд роботи

Погодинна тарифна ставка,грн/год.

Величина оплати, грн.

1

Монтаж друкованої плати

3

3

6,43

19,23

2

Збірка р/ст.

2

3

6,43

12,86

3

Налагодження р/ст.

1,5

4

6,92

10,38

4

Виготовлення корпусу

2,5

3

6,43

16,07

ВСЬОГО

9.9.3 Додаткова заробітна плата

Додаткова заробітна плата ЗД робітників розраховується як 10 – 12% від основної заробітної плати

    (9.13)

Зд = 0,11∙58,54 = 6,4 (грн.)

9.9.4 Нарахування на заробітну плату 

Нарахування на заробітну плату НЗП робітників

(грн.),   (9.14)

НЗП = 0,372·(58,54+6,4) = 24,17 (грн.).

9.9.5 Розрахунок загально-виробничих статей витрат

Загальновиробничі витрати згідно таблиці К1, [11] для радіотехніки становлять 150 – 190% від основної заробітної плати основних робітників, отже при 170% :

ЗВ = 1,6·58,54= 93,6 (грн.).

9.9.4 Виробнича собівартість одиниці продукції

Розраховується за формулою:

SB= М + К + Ве ++ЗД + НЗП + ЗВ ,   (9.15)

SB= 28,01+234,08+0,53+58,54+6,4+24,17+93,6 = 445,33 (грн.)

9.10 Розрахунок ціни реалізації цифрового пристрою на логічних елементах з функціональним надлишком.

Дана розробка підпадає під державне регулювання, тому ціну реалізації виробу можна порахувати за формулою

,   (9.16)

де Sn – повна собівартість виробу;

Р – норматив рентабельності, встановлений державою, %, (Р=30%);

W – ставка податку на додану вартість, %, (W = 20%).

Цр = 453,3∙(1+0,30)∙(1+0,20) = 707,1 (грн.)

9.11  Розрахунок чистого прибутку для виробника від реалізації нового технічного рішення

Розрахунок чистого прибутку для виробника проводиться за формулою:

,   (9.17)

де Цр - ціна реалізації одиниці нового виробу, грн.;

    МР - вартість матеріальних та інших ресурсів, які були придбані виробником для виготовлення одиниці нового виробу;

    f - зустрічна ставка податку на додану вартість, %. В 2011 р. ставка    f = 20%;

    Sв - виробнича собівартість одиниці нового виробу, грн.;

    q - норматив, який визначає величину адміністративних витрат, витрат на збут та інші операційні витрати. %. Рекомендується приймати      q= 5...10%;

   h - ставка податку на прибуток, %. З 01.04.2011р. ставка h = 23 %;

   N- число виробів, які планується реалізувати за рік, шт.

П = 140651,2 грн.

9.12 Розрахунок терміну окупності ТО  витрат для виробника

(років),      (9.18)

де: В – кошторис витрат на нову розробку, грн.;

     П – чистий прибуток, який може отримати виробник протягом одного року,  грн./рік.

(років).

Термін окупності складає 2 місяці, при умов, що прилади зразу ж почнуть купувати.

Отже, згідно з [11], розробку можна вважати економічно вигідною для виробника.

9.13 Розрахунок експлуатаційних витрат для розробленого пристрою.

Заробітна плата обслуговуючого персоналу:

ЗОБС = 12·М· β (грн / рік)    (9.19)

де 12 – число місяців;

     М – місячний посадовий оклад інженерно-технічного працівника, грн. Приймемо М = 965;

β – доля часу, який витрачає працівник на обслуговування виробу в загальному часі своєї роботи. тому приймемо β=0,02;

Тоді, ЗОБС буде:

ЗОБС = 12·965·0,0002 =2,33 (грн/рік).

Додаткова заробітна плата обслуговуючого персоналу:

     (9.20)

ЗД = 0,1·2,32 = 0,23 (грн/рік).

Нарахування на заробітну плату:

НЗП = 0,375·(ЗОБС+ ЗД)    (9.21)

НЗП = 0,375·(2,32+0,23) = 0,96 (грн/рік).

Амортизаційні відрахування:

[грн/рік]     (9.22)

де Ц – балансова вартість обладнання, грн. (Ц=955,5 грн);

НА – річна норма амортизації. Згідно з  [11] НА = 23%

(грн/рік).

Витрати на поточний ремонт розробки розраховуються за формулою:

[грн /рік], (9.23)

де В1, В2, ...Вn - вартість однотипних елементів, що замінюються протягом року, грн.;

N1, N2,...Nn - кількість однотипних елементів, що замінюються протягом року, шт.;

Т1, Т2...Тn - середній строк дії однотипних елементів, що замінюються, годин;

Ф - кількість годин роботи розробки за рік;

Зр - заробітна плата окремо найнятих робітників для проведення ремонтних робіт, грн./рік.

Після підстановки значень в формулу отримаємо:

[грн / рік].

Інші витрати:

ІВ = 0,07·(ЗОБС + ЗД + НЗП + А + Р) [грн / рік],  (10.24)

ІВ = 0,07·(231,6+23,16+95,54+219,77+6,05) =40,32 (грн / рік).

Експлуатаційні витрати:

ЕПП = ЗОБС + ЗД + НЗП + А + Р + ІВ  [грн / рік],   (9.25)

ЕПП = 2,32+0,23+0,96+106+6,05+40,32= 123,65 (грн / рік).

9.14 Розрахунок економічних ефектів

Економічний ефект на експлуатаційних витратах:

де ЕА – експлуатаційні витрати для аналога, Е1 =150 грн./рік;

    ЕПП – експлуатаційні витрати при використані нового приладу, грн./рік.

    (9.26)

ΔЕ = 150–123,63 = 26,35(грн /рік).

Економічний ефект на ціні для споживача:

де ЦА - ціна реалізації аналога,Ц1=850 грн.;

    ЦПП - ціна реалізації нового виробу, грн.

    (9.27)

ΔЦ = 850–707,11 = 139,9 (грн.)

9.15 Розрахунок терміну окупності витрат ТОВ для виробника:

[років],      (9.28)

= 0,47 (року).

Термін окупності для споживача складає менше 0,5 року.

Отже, згідно з [11], розробку можна вважати економічно вигідною для споживача.

9.16 Висновки до розділу

Оскільки в результаті проведення розрахунків ціна пристрою, що розробляється, виявилась нижчою ціни аналога і термін окупності розробки менший 0,5 років, то можна зробити висновок що розроблена переносна звукова старнція конкурентоспроможна, та розробка даного пристрою є доцільною і економічно вигідною.


Висновок

У дипломному проекті було проведено аналіз методів корекції звукових сигналів, та огляд різного роду звукових ствнцій. Було розглянуто переваги та недоліки різних типів аудіопроцесорів, з усього спектру еквалайзерів було обрано еквалайзер з електронним керуванням, мікросхему TEA6360. Керування характеристиками звукової станції проводилось мікроконтролером компанії Atmel, а саме ATmega48.

Після написання програми і розробки повної структурної схеми приладу, було проведено розрахунок блока живлення, та конструкторський розрахунок.

Розроблений пристрій відповідає вимогам технічного завдання та загальним вимогам до пристроїв даного типу і може застосовуватись в апаратурі звуковідтворення класу «HI-FI». Хоч в порівнянні з іншими професійними звуковими станціями даний поступається їм, він має ряд інших переваг: можливість керування зміною АЧХ, вибір одного з 5-ти входів, регулювання гучності і балансу дистанційно (по інфра-червоному каналу), можливість сполучення його з персональним комп’ютером, малі габарити готового пристрою та не велика вартість.


Література 

1. Электроакустика и звуковое вещание: Учебное пособие для вузов / И.А.Алдонина, Э.И. Вологдин и др.; Под ред. Ю.А. Ковалгина. – М.: Горячая линия-Телеком, Радио и связь, 2007. – 872 с.: ил.

2. Туруга Е.Ф. / 3500 микросхем мочности низкой частоты и их аналоги (2-е издание, переработанное и дополненое). – М.: ДМК Пресс, 2005 – 235 с.:ил. (справочник).

3. Роберт Харлт / Энциклопедия HI-END Audio. Пер. с англ. – М.: Арт Аудио, 2000. – 560 с.: ил.

4. Бытовая електроакустическая аппаратура: Справочник / И.А. Алдонина, В.Б. Бревдо и др. – М.: КУБК-а, 1996. – 320 с.: с ил.

5. Ковалгин Ю.А. Стереофония. – М.: Радио и связь, 1989. – 272 с.: ил.

6. Применение микроконтролеров в звуковой технике / С.Р.Баширов, А.С. Баширов. – М.: Эксмо, 2008. – 256 с. – (радиоелектроника).

7. Фурдуев В.В. Стереофония и многоканальные звуковые системы. М.: Энергия, 1990. – 112 с.

8. Популярные аудиомикросхемы / Р.М. Матсон – М.: ДКМ Пресс, 2007. – 384 с.: ил. – (В помощь радиолюбителю).

9. Козловський В.О. Техніко-економічні обґрунтування та економічні розрахунки у дипломних проектах та роботах. Навчальний посібник.-Вінниця: ВДТУ, 2003.- 75с.

10. Методичні вказівки щодо опрацювання розділу «Безпека життєдіяльності» в дипломних проектах/ Уклад. О.П. Терещенко, О.В. Кобилянський, − В.: ВНТУ, 2005.-45с.

11. Положення про дипломне проектування у Вінницькому національному технічному університеті/ Уклад. В.О. Леонтьєв,    В.В. Кухарчук, Р.Р. Обертюх – Вінниця: ВНТУ, 2006 – 18 с.

12. Кухарчук В.В., Ігнатенко О.Г., Обертюх Р.Р. Методичні вказівки до оформлення дипломних проектів (робіт) для студентів всіх спеціальностей.- В.: ВДТУ, 2002.

13. Разработка и оформление конструкторской документации радиоэлектронной аппаратуры. Справочник. Под ред. Э.Т.Романычевой.- М: Радио и связь, 1989.

14. Бортник Г.Г., Стальченко О.В. Методичні вказівки до дипломного проектування для студентів  спеціальності  “Телекомунікаційні системи та мережі” усіх форм навчання. - Вінниця: ВНТУ, 2009.- 54с.

15.. ГОСТ 12.0.003-74*. ССБТ. Опасные и вредные производственные факторы. Классификация.

16.. ДСН 3.3.6.042−99. Санітарні норми мікроклімату виробничих приміщень.

17.. ДБН В.2.5-28-2006.-.Природне і штучне освітлення.- К.: Мінбуд України, 2006 – 76 с.

18.. ДСН 3.3.6.037−99. Санітарні норми виробничого шуму, ультразвуку та інфразвуку.

19.. ДСН 3.3.6.039−99. Державні санітарні норми виробничої загальної та локальної вібрації.

20. ГОСТ 12.1.030-81. ССБТ. Электробезопасность. Защитное заземление, зануление. Общие требования безопасности.

21. Пожежна безпека. Нормативні акти та інші документи, т.1. — Київ, 1997, 560 с.

22. ОНТП 24-86. Определение категорий помещений и зданий по взры-вопожарной и пожарной опасности. - М.: ВНИИПО МВД СССР. - 25с.

23. ДБН В.1.1.7−2002. Пожежна безпека об’єктів будівництва.

24. СНиП 2.09.02-85. Производственные здания.

25. Безопасность производственных процессов: Справочник / Под общ. ред. С.В. Белова. – М.: Машиностроение, 1985. – 448 с.

25. Справочник по охране труда на промышленном предприятии /   К.Н. Ткачук и др. – К.: Техніка, 1991. - 285 с.

26. Пособие по расчету и проектированию естественного, искусственного и совмещенного освещения (к СНиП II-4-79) НИИСФ - М.: Стройиздат, 1985. - 384 с.

27. Сакевич В.Ф. Основи розробки питань цивільної оборони в дипломних проектах. Навчальний посібник – Вінниця: ВДТУ, 2001 – 109 с.


Додаток А

(обов’язковий)

ВНТУ

ПОГОДЖЕНО                                                          ЗАТВЕРДЖУЮ

Зав.кафедри ТКСТБ ВНТУ,

докт.техн.наук, професор

В.М.Кичак

      “__” __________ 2011 р.                                               “__” __________ 2011 р.

ТЕХНІЧНЕ ЗАВДАННЯ

на дипломне проектування

ПЕРЕНОСНА ЗВУКОВА СТАНЦІЯ

08-34.ДП.004.00.000 ТЗ

Керівник проекту

к.т.н., доц. кафедри ТКСТБ ВНТУ

Кононов С.П.

Виконавець: ст. гр. ОТЗім-10

Леньков І.С.

Вінниця 2011

1 Найменування і область застосування

Найменування  - переносна звукова станія. Область застосування: переносна зве5кова станція використовується для освучення презентацій, звукового супроводу кінофільмів та для домашнього прослуховування музики.

2 Основа для розробки

Основою для розробки  даного дипломного проекту   є індивідуальне завдання на дипломний проект та наказ ректора по ВНТУ № 9  від 18 січня 2011 р.

3 Мета і призначення розробки

Метою і призначенням розробки є розробка нової конструкції переносної звукової станції. Призначення розробки – відтворення та корекція звукових сигналів.

4 Джерела розробки

Список використаних джерел розробки

4.1 Бытовая електроакустическая аппаратура: Справочник / И.А. Алдонина, В.Б. Бревдо и др. – М.: КУБК-а, 1996. – 320 с.: с ил.

4.2 Ковалгин Ю.А. Стереофония. – М.: Радио и связь, 1989. – 272 с.: ил.

4.3 Применение микроконтролеров в звуковой технике / С.Р.Баширов, А.С. Баширов. – М.: Эксмо, 2008. – 256 с. – (радиоелектроника).

4.4 Фурдуев В.В. Стереофония и многоканальные звуковые системы. М.: Энергия, 1990. – 112 с.

4.5 Популярные аудиомикросхемы / Р.М. Матсон – М.: ДКМ Пресс, 2007. – 384 с.: ил. – (В помощь радиолюбителю).

4.6 Козловський В.О. Техніко-економічні обґрунтування та економічні розрахунки у дипломних проектах та роботах. Навчальний посібник.-Вінниця: ВДТУ, 2003.- 75с.

4.4 Методичні вказівки щодо опрацювання розділу «Безпека життєдіяльності» в дипломних проектах/ Уклад. О.П. Терещенко, О.В. Кобилянський, − В.: ВНТУ, 2005.-45с.

4.5 Положення про дипломне проектування у Вінницькому національному технічному університеті/ Уклад. В.О. Леонтьєв,    В.В. Кухарчук, Р.Р. Обертюх – Вінниця: ВНТУ, 2006 – 18 с.

4.6 Кухарчук В.В., Ігнатенко О.Г., Обертюх Р.Р. Методичні вказівки до оформлення дипломних проектів (робіт) для студентів всіх спеціальностей.- В.: ВДТУ, 2002.

4.7 Разработка и оформление конструкторской документации радиоэлектронной аппаратуры. Справочник. Под ред. Э.Т.Романычевой.- М: Радио и связь, 1989.

4.8 Бортник Г.Г., Стальченко О.В. Методичні вказівки до дипломного проектування для студентів  спеціальності  “Телекомунікаційні системи та мережі” усіх форм навчання. - Вінниця: ВНТУ, 2009.- 54с.

5 Технічні вимоги

5.1 Склад виробу і вимоги до конструкції

конструктивні вимоги до звукової станції та його  складових частин:

габаритні розміри – довжини – 200 мм, ширина – 190 мм, висота – 70 мм;

- вимоги монтажної придатності до продукції – поставка в зібраному вигляді;

- маса продукції – 4 кг;

- захист від вологи, шкідливих випаровувань та корозії, здійснюється за рахунок герметичності та покриттів;

- складові частини звукової станції взаємозамінні

- деталі, вузли звукової станції, повинні виготовлятися з матеріалів стійких механічних пошкоджень;

-одиничний вид виробництва деталей, запасні частини не передбачаються

5.2 Вимоги до надійності: довговічність – не менше 10 тис. год; безвідмовність – напрацювання на відмову – 1 тис. год; ремонтопридатність – компоновочне рішення звукової станції повинно бути таким, що забезпечує легкодоступність до деталей, які вірогідно можуть мати найменший термін служби та відносно простий їх ремонт.

5.3 Вимоги до технологічності розробки, виробництва і експлуатації  - конструкція деталей переносної звукової станції повинна бути такою, щоб забезпечувати їх виготовлення без застосування спеціального обладнання і устаткування.

5.4 Вимоги до рівня уніфікації і стандартизації, вимоги до використання стандартних, уніфікованих і запозичених складальних одиниць і деталей при розробці, показники рівня уніфікації – по можливості під час розробки конструкції звукової станції використовувати уніфіковані деталі і стандартні вироби.

5.5 Вимоги безпеки життєдіяльності – забезпечується безпека під час монтажу,  і ремонті.  Допустимі рівні вібраційних і шумових навантажень, допустимі випаровування робочої рідини у відповідності з санітарними нормами. Повинні бути розроблені заходи, що забезпечують технічну безпеку під час монтажу, експлуатації і ремонті звукової станції.

5.6 Конструкція повинна відповідати естетичним і ергономістичним вимогам, повинна бути зручною в  обслуговуванні і управлінні.

5.7  Умови експлуатації, вимоги до технічного обслуговуванню і ремонту:

  •  умови експлуатації, при яких повинно забезпечуватися використання продукції з заданими технічними показниками – продукція призначена для використання у середньоширотних кліматичних умовах;
  •  час підготовки продукції до використання після транспортування і зберігання – 30 хв.;
  •  вид обслуговування  при виходу з ладу;

5.10 Вимоги до транспортуванню і збереженню

  •  можливість  транспортування на будь-якому виду транспортних засобів
  •   захист від ударів під час завантаження і розвантаження
  •   зберігання на складі готової продукції
  •  зберігання  у законсервованому вигляді
  •  складування на стелажах.

6. Економічні показники.

  •  собівартість пристрою не вища 800 грн.;
  •  термін окупності при річному випуску 1000 шт. не більше 5 років.

7. Стадії і етапи розробки

7.1 Розробка технічного завдання

7.2 Техніко-економічне обґрунтування вибору оптимального варіанта рішення основної задачі проекту.

7.3 Розробка структури пристрою.

7.4 Електричні розрахунки пристрою.

7.5 Розрахунок надійності.

7.7 Конструкторські розрахунки.

7.8 Комп’ютерне моделювання.

7.9 Техніко-економічні розрахунки, розробка заходів безпеки життєдіяльності

7.10 Оформлення текстових документацій та ілюстративних матеріалів для захисту дипломного проекту.

8. Порядок контролю і прийомки

Назва та зміст етапу

Термін виконання

початок

закінчення

1.

Розробка технічного завдання

28.03.11р.

31.03.11р.

2.

Техніко-економічне обґрунтування розробки

1.04.11р.

6.04.11р.

3.

Розробка структури пристрою

7.04.11р.

14.04.11р.

4.

Електричні розрахунки пристрою

15.04.11р.

24.04.11р.

5.

Комп’ютерне моделювання та конструкторські розрахунки пристрою

1.05.11р.

15.05.11р.

6.

Аналіз економічної ефективності розробки

16.05.11р.

22.05.11р.

7.

Аналіз безпеки життєдіяльності

23.05.11р.

29.05.11р

8.

Оформлення пояснювальної записки  та графічної частини

30.05.11р.

05.06.11р

9.

Попередній захист та рецензування

06.06.11р.

10.06.11р.

10.

Захист ДП ДЕК

11.06.11р.

24.06.11р.


Додаток Б

(обов'язковий)

Відомість дипломного проекту


Формат

Позначення

Найменування

Кількість.

№  вкз

Прим.

Документація загальна

1

А4

08-34ДП.004.00.000 ПЗ

Переносна звукова станція

93

Пояснювальна записка

2

А3

08-34ДП.004.00.000 Е1

Переносна звукова станція

1

Структурна схема

3

А3

08-34ДП.004.00.000 Е1

Переносна звукова станція

1

Структурна схема

аудіопроцесора TEA6320

4

А1

08-34.ДП.004.00.000 Е3

Переносна звукова станція

1

Схема електрична принципова

5

А4

08-34.ДП.004.00.000 ПЕЗ

Переносна звукова станція

3

Перелік елементів

6

А4

08-34.ДП.004.00.000 ДП

Переносна звукова станція

1

Друкована плата

7

А4

08-34.ДП.004.00.000 СК

Переносна звукова станція

1

Складальне креслення

8

А3

     08-34.ДП.004.00.000

Переносна звукова станція

Корпус

9

А3

08-34.ДП.004.00.000 Е8

Переносна звукова станція

1

Комп’ютерне моделювання


ДОДАТОК В

(обов'язковий)

Cтруктурна cхема


ДОДАТОК Д

(обов'язковий)

Структурна схема аудіопроцесора TEA6320


ДОДАТОК Е

(обов'язковий)

Схема електрична принципова


ДОДАТОК Ж

(обов'язковий)

Перелік елементів


Познач.

Найменування

Кіл.

Примітки

Конденсатори

С1, С12,С13

1206 X5R-16В 0,1 мкФ

3

С3-С11

1206 X5R-16В 220 нФ

9

C17,C18

1206 X5R-16В 33 нФ

2

C19,C20

1206 X5R-16В 5,6 нФ

2

С21

1206 X5R-16В 10 нФ

1

C2,C22

Конд. електролітичний 100 мкФ 16В

2

С23

Конд. електролітичний 47 мкФ 16В

1

С14

Конд. електролітичний 470 мкФ 16В

1

C24,C25

1206 X5R-16В 4,7 нФ

2

C26,C27

1206 X5R-16В 3,3 нФ

2

C28,C29

1206 X5R-16В 820 пФ

2

C30,C31

1206 X5R-16В 1 нФ

2

C32,C33

1206 X5R-16В 18 нФ

2

C34,C35

1206 X5R-16В 12 нФ

2

C36,C37

1206 X5R-16В 68 нФ

2

C38,C39

1206 X5R-16В 47 нФ

2

C40,C41, C42,C43

1206 X5R-16В 0,18 мкФ

2

Мікросхеми

DA1

TSOP1734

1

DA2

Мікроконтролер ATmega48

1

DIP28

DA3

AT24C01

1

SO-DIP8

DA4

TEA6320

1

SO32

DA5

WH1602

1

LCD 162

DA6

TEA6360

1

SO32


Познач.

Найменування

Кіл.

Примітки

Резистори

R1

1206 ERJ-6CEY-0,125 300 Ом5%  

1

R2, R3

1206 ERJ-6CEY-0,125 4,7 кОм5%  

2

R4

СП3-22-0,125-10 кОм 10% ОЖ0.459 ТУ

1

R5, R6,