В

50

Постоянный ток коллектора

мА

500

Входной ток

мА

2

Структура одного канала микросхемы изображена на рисунке 4.10.

Рисунок 4.10 - Схема канала ИМС ILN2003

Данная ИМС специально предназначена для управления индуктивными нагрузками и имеет на каждый канал защитный диод для подавления выбросов ЭДС самоиндукции. Катоды всех диодов соединены между собой и выведены на вывод COM, который подключается к напряжению питания.

Шесть каналов используются для коммутации обмоток реле, а седьмой для управления индикаторной лампой (смотри рисунок 4.11)

Рисунок 4.11 - Схема включения ИМС ILN2003

В качестве электромагнитных реле применим WJ111-1C-12VDC. Технические характеристики реле приведены в таблице 4.3.



Таблица 4.3 - Технические характеристики реле WJ111-1C-12VDC

Параметр	Единица измерения	Значение
Максимальное управляющее напряжение	В	15,6
Макс. ток обмотки	мА	18
Коммутируемый ток	А	10
Коммутируемое напряжение	В	250
Электрическая прочность изоляции	В	не менее 5000

4.6 Схема логики аварийного останова

Задача логики аварийного останова - организовать асинхронный сброс выходных регистров и обеспечить контролируемый останов главного привода без участия управляющего микроконтроллера. Такая реализация повышает скорость реакции на появление аварийных сигналов и увеличивает надежность схемы (смотри рисунок 4.12).

Рисунок 4.12 - Схема логики аварийного останова

Опишем механизм работы схемы. В рабочем состоянии на входе схемы имеется следующее состояние сигналов:

1) Сигнал «Готовность ЧПУ» находится в состоянии лог. 1

2) Сигнал «Аварийный стоп» находится в состоянии лог. 0

3) Сигнал «ППВ» находится в состоянии лог. 0

Сигнал «Аварийный стоп» инвертируется элементом DD9.1 и с его выхода поступает на вход элемента DD10.1. Также на вход этого элемента подается сигнал «Готовность ЧПУ». Пока на входах этого элемента присутствуют две лог. 1 с его выхода на входы сброса регистров подается сигнал высокого уровня, в результате регистры находятся в рабочем состоянии. Как только один из сигналов («Готовность ЧПУ» либо «Аварийный стоп») меняет свое состояние, на входы сброса регистров подается лог. 0, в результате чего все выходные сигналы регистров переключаются в состояние лог. 0 и смена их состояния блокируется. Одновременно сигнал сброса инвертируется элементом DD9.3 и подается на вход элемента DD10.2, на второй вход которого подан инвертированный элементом DD9.2 сигнал ППВ. Пока сигнал ППВ находится в состоянии лог. 1 на выходе элемента DD10.2 также присутствует лог. 1, поддерживая в активном состоянии сигнал включения главного привода. После остановки привода сигнал ППВ меняет свое состояние, тем самым перевода выход элемента DD10.2 в состояние логического нуля, что приводит к снятию сигнала включения главного привода. Цикл аварийного останова завершается.



5. РАЗРАБОТКА УПРАВЛЯЮЩЕЙ ПРОГРАММЫ

Поскольку блок управления построен на базе программируемого микроконтроллера, для его функционирования требуется разработать управляющую программу, описывающую всю логику работы блока.

Программа представляет собой основной цикл, в котором происходит поочередный вызов подпрограмм, для обслуживания определенных частей функций (смотри рисунок 5.1).

Рисунок 5.1 - Основной цикл программы

Перед входом в основной цикл вызывается подпрограмма инициализации, в которой производится начальное конфигурирование периферии и инициализация переменных. После возврата из подпрограммы начинается главный цикл программы. Единственным условием выхода из цикла является установленный флаг аварийного состояния. При выходе из цикла микроконтроллер переходит в режим пониженного энергопотребления, т.к. выполнение каких-либо инструкций не требуется. В этом состоянии микроконтроллер находится до выключения питания.

Основной цикл программы можно разбить на 4 основные части, реализованные в виде отдельных подпрограмм:

1) Подпрограмма опроса входов (3). Реализует опрос всех входных сигналов и запись их состояний в соответствующие переменные в ОЗУ;

2) Обработчик команды (4). Обеспечивает обработку М и Т команд, при их наличии, и установку соответствующих им управляющих флагов;

3) Анализ состояний (5). Выполняет обработку состояний входных сигналов и управляющих флагов, а на их основе в соответствии с требуемым алгоритмом выставляет управляющие флаги;

4) Установка выходных сигналов (6). На основе управляющих флагов выполняет запись информации в выходные регистры, а также вырабатывает сигналы стробирования, для фиксации информации в регистрах.

5.1 Подпрограмма инициализации контроллера

токарный станок управление электроавтоматика

Подпрограмма инициализации контроллера (10) выполняет следующие действия (смотри рисунок 5.2):

1) Обнуляет выходные регистры портов ввода-вывода;

2) Переводит PORTB в режим вывода информации;

3) Выполняет конфигурирование таймера Т1, а также его предварительного делителя таким образом, чтобы переполнение таймера наступало каждый 0,25с;

4) Конфигурирует систему прерываний, для наступления прерывания по переполнению таймера Т1;

5) Сбрасывает программные переменные.



Рисунок 5.2 - Подпрограмма инициализации контроллера

5.2 Подпрограмма опроса входных сигналов

Поскольку все входные сигналы вводятся через один восьмиразрядный порт микроконтроллера, применено мультиплексирование. Сигналы разбиты на 8 банков по 8 сигналов. В восьмом банке 4 старших разряда не используются. Для опроса всех банков входных сигналов необходимо выполнить следующую последовательность действий:

1) Перевести порт микроконтроллера в режим ввода;

2) Перевести выходы мультиплексоров в активное состояние;

3) Выставить адрес первого входа мультиплексоров;

4) Выполнить перенос банка 1 входных сигналов в ОЗУ;

5) Выполнить инкремент адреса для выбора следующего банка;

6) Повторить пункты 3-5 для остальных банков

7) Перевести выходы мультиплексоров в третье состояние.

Рисунок 5.3 - Подпрограмма опроса входных сигналов

После выполнения подпрограммы состояния всех входных сигналов находятся в соответствующих ячейках ОЗУ. Состояние данных ячеек обновляется в каждой итерации главного цикла программы.

5.3 Подпрограмма обработки команды

Блок управления обрабатывает два типа команд. Первый тип команд - команды смены инструмента. Команда начинается с кода Т и имеет индекс от 0 до 12, который служит для указания номера инструмента. Второй тип команд - технологические команды, для выполнения различных функций. Список М-команд состоит из десяти команд:

1) М3, М4 - команды включения привода главного движения;

2) М5 - отмена команд М3, М4;

3) М8 - включение двигателя смазочно-охлаждающей жидкости;

4) М9 - отмена команды М8;

5) М35 - пуск робота по первой программе;

6) М38, М39, М40 - контроль положения редуктора шпиндельной бабки;

7) М45 - пуск робота по второй программе.

Подпрограмма обработки команды (смотри рисунок 5.4) реализует алгоритм приема технологической информации от ЧПУ, обработку этой информации и управление программными флагами, указывающими на необходимость выполнения каких-либо действий другими подпрограммами.

Рисунок 5.4 - Подпрограмма обработки команды

Цикл выдачи информации на станок начинается с установки сигнала БСМ (либо БСТ, в зависимости от типа команды). Таким образом, в первую очередь производится проверка, активен ли один из перечисленных сигналов (33). Если не один из них не активен, подпрограмма завершается. В случае активности производится проверка активности сигнала «Считывание» (35). Этот сигнал свидетельствует о том, что данные на шине установлены. Если сигнал не активен, подпрограмма завершается. В случае активности данного сигнала начинается идентификация типа команды. Проверяются два условия: вначале активность сигнала БСМ, при неактивном сигнале БСТ (36), затем активность БСТ, при неактивном БСМ (39). В случае, если активны и БСТ и БСМ, выставляется флаг аварии и подпрограмма завершается.

При выполнении условия (36), начинается обработка М-команд. Для каждого типа команды выставляется, либо снимается (в случае команд отмены) соответствующий управляющий флаг.

При выполнении условия (39), в переменную, хранящую заданный номер инструмента записывается индекс, переданный в теле Т-команды (43). После этого выставляется флаг смены инструменты (46).

После установки либо сброса необходимых флагов подпрограмма завершается.

5.4 Подпрограмма анализа состояний

Данная подпрограмма предназначена для реализации большей части логических функций, требуемых для управления станком. Для упрощения разработки она имеет вложенные подпрограммы.

Подпрограммы начинается с проверки наличия сигнала «Готовность ЧПУ» (106) и отсутствия сигнала «Аварийный стоп» (107). В случае отсутствия сигнала «Готовность ЧПУ» либо присутствия «Аварийный стоп» все флаги выходных сигналов сбрасываются (107), и выполнение подпрограммы завершается.

В случае наличия сигнала «Готовность ЧПУ» и отсутствия сигнала «Аварийный стоп» устанавливается флаг «Смазка шпинделя» (110), по которому в цикле установки выходов устанавливается выходной сигнал, управляющий включением реле К1, устанавливается флаг «БВПП» (111), который разрешает прохождение сигнала «Включение привода подач». Затем проверяется наличие одного из следующих сигналов:

1) «Импульс смазки»;

2) «Толч. смазки»;

3) «Управл. ограждением».

Наличие одного из перечисленных сигналов является причиной установки флага «Включение смазки направляющих», а отсутствие хотя бы одного - причиной его сброса.

Далее вызывается подпрограмма контроля инструмента. Данная подпрограмма реализована в виде конечного автомата, состояние которого определяется переменной ФС (флаг смены). Данная переменная устанавливается в 1 подпрограммой обработки команд в случае получения Т-команды. В подпрограмме контроля инструмента в первую очередь проверяется значение переменной ФС (61). В случае если она равна единице проверяется, не равен ли заданный инструмент (НЗ) фактически установленному в данный момент (НФ), и в случае равенства подпрограмма завершается, перед этим сбрасывая переменную ФС. В случае неравенства устанавливается флаг включения поиска инструмента (65), переменной ФС присваивается значение 2 (69), а в переменной КН (контрольный номер) сохраняется текущий номер инструмента (74).

Если при входе в подпрограмму переменная ФС имеет значение 2, то проверяется, не равны ли значения переменных КН и НФ (66), и в случае равенства завершается выполнение подпрограммы. Если номера не равны, то проверяется, является ли фактический номер инструмента (НФ) большим на единицу, чем контрольный номер (КН), и если данное условие не выполняется, выставляется флаг аварии (71) и выполнение подпрограммы прекращается. Это необходимо для выявления неисправностей станочной цепи контроля номера инструмента, т.к. номера при смене инструмента должны следовать в порядке возрастания. В случае если условие (70) выполняется, проверяется условие равенства фактического и заданного номеров инструмента (75). Выполнение условия является признаком того, что заданный инструмент найден. При выполнении данного условия сбрасывается флаг поиска инструмента (77), а переменной ФС присваивается значение 3 (78). При невыполнении условия (75) выполнение подпрограммы завершается, без каких-либо действий.

Если при входе в подпрограмму значение ФС равно 3 (67), значит начат цикл фиксации инструмента. Проверяется активность сигнала «Ответ Т» (68). Если сигнал не активен, происходит завершение подпрограммы после установки флага включения фиксации инструмента. В случае выполнения условия (68), происходит сброс флага фиксации инструмента, переменной ФС присваивается 0 - цикл смены завершен.

После вызова подпрограммы контроля инструмента вызывается подпрограмма контроля зажима. Данная подпрограмма выполняет контроль зажима патрона и пиноли, и на основании их состояния, а также сигнала «Блокировка ПО» управляет флагом «Блок. ПО». Контроль зажима патрона выполняется следующим образом. В первую очередь проверяется состояние сигнала «Блокировка контроля патрона» (81). В случае активности данного сигнала сразу устанавливается флаг «Патрон зажат» (88), и подпрограмма переходит к контролю зажима пиноли.

Рисунок 5.5 - Подпрограмма контроля инструмента

Если сигнал «Блокировка контроля патрона» находится в неактивном состоянии, проверяется состояние сигнала «Установка счетчика патрона» (82). Если данный сигнал активен, сбрасывается переменная СЧПт (Счетчик патрона) (83) и снимается флаг «Патрон зажат» (84). Затем подпрограмма переходит к проверке состояния переменной СЧПт. Если переменная равна, либо больше 5, то подпрограмма устанавливает флаг «Патрон зажат» и завершает свою работу. Если значение переменной меньше 5, то подпрограмма проверяет состояние входов «Пт. раб.», на которые приходят противофазные импульсы с датчика в головке зажима патрона на станке. Для подавления дребезга контактов применяется алгоритм с промежуточной переменной. Вначале проверяется, чтобы значения сигналов на входах были противоположны, и первый сигнал был в активном состоянии (87), и если это условие выполняется, вспомогательная переменная i устанавливается в единичное состояние (86). Если условие (87) не выполняется, проверяется следующее условие: состояния входов противоположны и второй вход в активном состоянии (90). Если условие выполняется, переменная i сбрасывается, а переменная СЧПт увеличивается на единицу. После этого происходит проверка состояния пиноли, которая производится по аналогичному алгоритму.

Затем подпрограмма контроля зажима переходит к проверке условия: сигнал запрета ПО не активен, патрон зажат, и пиноль зажата (101). Если условие выполняется, флаг блокировки ПО снимается. Если не выполняется - флаг устанавливается. После этого подпрограмма завершает свою работу.

После подпрограммы контроля зажима вызывается подпрограмма контроля блокировок (смотри рисунок 5.6). Данная подпрограмма на основе определенных сигналов управляет флагами блокировки шпинделя, подачи, флагом сигнала готовности станка. Вначале контролируется состояние сигнала «Авт. режим» (143), который активен, когда УЧПУ находится в автоматическом режиме. Если данный флаг не активен (УЧПУ находится в ручном режиме), то все блокировки снимаются (145) и подпрограмма переходит к контролю сигналов «Стоп подачи» и «Стоп шпинделя». Если сигнал активен, проверяется состояние сигнала «Ограждение» (144). Если сигнал активен (ограждение закрыто), также выполняется переход к проверке сигналов «Стоп подачи» и «Стоп шпинделя». Если сигнал (144) не активен, проверяется состояние сигналов «Реж. наладки» и «Блокировка ограждения». Если один из них активен, выполняется переход к контролю сигналов «Стоп подачи» и «Стоп шпинделя». В случае если сигналы (146) не активны, снимаются флаги включения охлаждения и шпинделя (148).

В случае, если активен сигнал «Стоп подачи», либо неактивен сигнал «ППВ» («привод подачи включен») (147), устанавливается флаг блокировки подачи. Если условие не выполнено - блокировка снимается.

В случае, если активен сигнал «Стоп шпинделя» (151), устанавливается флаг блокировки шпинделя. В противном случае блокировка снимается. После этого подпрограмма завершается.

Рисунок 5.6 - Подпрограмма контроля блокировок

После выполнения подпрограммы контроля блокировок, проверяется состояние влага включения охлаждения (122). Если флаг неактивен - сбрасывается переменная, управляющая включением реле охлаждения. Если флаг активен, проверяется состояние блокировки охлаждения (123). В случае присутствия блокировки переменная, отвечающая за включение охлаждения, также сбрасывается. В случае, если блокировка отсутствует - переменная устанавливается.

Далее выполняется секция, управляющая включением индикаторной лампы на пульте станка. Проверяется состояние флага блокировки пульта оператора (126). Если флаг установлен, флаг, отвечающий за включение индикаторной лампы, сбрасывается (128). Если условие (126) выполняется, производится проверка флага включения главного привода (127). Если флаг установлен, устанавливается флаг включения индикаторной лампы. Если нет - состояние флага устанавливается таким же, как переменная ТП (таймерная переменная, изменяет свое состояние с периодом 0,25с в прерывании от таймера Т1).

Далее следует блок обслуживания робота. Проверяется состояние сигнала на входе «Измерение» (131). Если вход активен, устанавливается сигнал «Пуск ЧПУ» (133) и управление отдается подпрограмме контроля РВК, если не активен - сигнал «Пуск ЧПУ» сбрасывается (132). Происходит проверка состояния входа «Пуск станка» (134). Если вход активен, сбрасываются флаги «Запрос 1», «Запрос 2», «Пуск ЧПУ» (136). Если вход неактивен, происходит проверка состояния флага «Запрос 1» (135) и если он активен - установка флагов выходных сигналов «Запрос 1» и «Пуск ЧПУ». Затем аналогичная проверка и действия производятся для флага «Запрос 2».

В конце подпрограммы анализа состояний вызывается подпрограмма контроля РВК (смотри рисунок 5.7). Данная подпрограмма устанавливает флаг РВК в случае, если все перечисленные ниже условия соблюдаются:

1) Сигнал БСТ не активен, сигнал БСМ не активен;

2) КД1=ФД1, КД2=ФД2 (контроль диапазонов редуктора);

3) Флаг смены не активен;

4) Состояние флага включения охлаждения совпадает с сигналом «Ответ М8»

5) Состояние флага включения главного привода совпадает с сигналом «Ответ М3, М4»

6) Входной сигнал «Выполнена» активен.

Рисунок 5.7 - Подпрограмма контроля РВК

В случае, если хотя бы одно из условий не выполняется, флаг РВК сбрасывается.

На этом выполнение подпрограммы анализа состояний завершается.

5.5 Подпрограмма установки выходных сигналов

Данная подпрограмма выполняет запись информации в выходные регистры в соответствии с состоянием флагов, заранее подготовленных предыдущими подпрограммами. Данная подпрограмма начинается с установки PORTD микроконтроллера в режим вывода. Затем флаги, отвечающие за соответствующие выходные сигналы, в нужном порядке перемещаются в выходной регистр PORTD, после чего формируется фронт стробирующего импульса для регистра, в результате чего данные запоминаются в нем. Аналогичная операция производится для двух последующих регистров. Таким образом, информация устанавливается на выходах блока управления.

5.6 Подпрограмма обслуживания прерывания таймера

Подпрограмма обслуживания прерывания таймера при каждом вызове изменяет состояние таймерной переменной ТП на противоположное (смотри рисунок 5.8).

Таким образом, формируется временной интервал для управления индикаторной лампой. В мигающем режиме частота мигания лампы получается равной 2 Гц.

Рисунок 5.8 - Подпрограмма обслуживания прерывания таймера



6. ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОЕКТА

В настоящее время на различных промышленных предприятиях используется большое количество токарных станков с ЧПУ модели 16А20Ф39. Станки этой модели начали поступать на предприятия в конце 80х - начале 90х годов. Не смотря на долгий срок эксплуатации, механическая часть станка еще не исчерпала свой ресурс. Экономически более выгодно продолжать эксплуатацию данного типа станков, нежели обновлять парк оборудования покупкой новых станков взамен станкам модели 16А20. Причиной этому является большое число задач, не требующих высокой точности и сложных операций обработки. Другими словами станки 16А20 справляются с большим количеством номенклатуры деталей, изготавливаемых на токарных станках.

Однако часть узлов электронных систем станка исчерпывает свой ресурс. В результате чего повышаются простои оборудования вследствие выхода из строя электронных схем, что влечет за собой потерю прибыли. Также ремонт этих узлов связан с определенными трудностями. В частности с большой трудоемкостью ремонта, причиной которой является большое количество компонентов схемы, связанное с использованием устаревшей элементной базой, а также появляющиеся сложности с приобретением запасных частей, т.к. большинство из них реализуется в виде остатков со складов.

Исходя из ситуации, целесообразной видится модернизация определенных узлов станка, с целью повышения эффективности его эксплуатации. Одним из таких узлов является блок управления 16А20Ф3.192501.000. Основная цель проекта - разработать модернизированный блок управления, полностью аналогичный оригинальному, но выполненный на современной элементной базе преимущественно белорусского производства. Это позволит уменьшить число микросхем в блоке, что благоприятно скажется на надежности и ремонтопригодности схемы.

6.1 Расчет затрат на стадии НИОКР

Все решения, принимаемые при разработке должны иметь обоснование экономической целесообразности и превосходить существующие аналоги по качественным показателям, либо как минимум не уступать им.

Определим этапы разработки посредством ленточного графика (смотри таблицу 6.1).

Расчёт плановой себестоимости НИОКР производится по девяти статьям:

1) материалы;

2) основная заработная плата;

3) дополнительная заработная плата;

4) отчисления на социальные нужды;

5) расходы на служебные командировки;

6) затраты на изготовление опытного образца;

7) накладные расходы.

На статью “Материалы” относятся затраты на сырьё, основные и вспомогательные материалы, покупные полуфабрикаты и комплектующие изделия, необходимые для выполнения НИР. Затраты по этой статье определяются по действующим оптовым ценам с учётом транспортно-заготовительных расходов, величина которых составляет 3% от оптовой стоимости материалов (смотри таблицу 6.2).

Таблица 6.1 - Ленточный график НИОКР

Этап

Длительность, (чел*дни)

Исполнитель

Рабочий период, дни

6 12 18 24 30 36 42 48

1. Получение задания

1

Инженер-электроник

2. Сбор материалов по теме

5

Инженер-электроник

3.Разработка структурной схемы

3

Инженер-электроник

4.Разработка принципиальной схемы

3

Инженер-электроник

5. Разработка управляющей программы

6

Инженер-электроник

6. Изготовление опытного образца

12

Инженер-электроник

7. Испытание и наладка опытного образца

3

Инженер-электроник

8. Экономическое обоснование разработки

6

Инженер-электроник

9. Оформление пояснительной записки

6

Инженер-электроник

10. Сдача разработки

3

Инженер-электроник

Таблица 6.2 - Расчет затрат по статье «Материалы»

Наименование материала	Единица измерения	Цена за ед., руб.	Количество	Сумма, руб.
Чертежная бумага формата А1	шт.	3100	6	18600
Бумага писчая	пачка	45000	1	45000
Другие канцтовары	набор	6900	1	6900
Картридж	шт.	75 000	1	75 000
Итого:	145500
С учётом транспортно-заготовительных расходов: (3%)	150000

На статью “Основная заработная плата” относится заработная плата научных сотрудников, инженерно-технических работников, лаборантов, рабочих, непосредственно занятых выполнением конкретной НИР. Так как НИОКР выполняет только один инженер-электроник, то и заработная плата рассчитывается для него. Исходными данными для такого расчёта являются следующие показатели:

1) ставка первого разряда, Ст= 151000 руб.;

2) тарифный коэффициент, Кт= 2,84;

3) корректирующий коэффициент, Ккор= 1,058;

4) коэффициент премирования, Кпр= 0,5;

5) коэффициент персональной надбавки, Кп.н.= 0.3;

6) коэффициент, учитывающий стаж рабочего Кст.=1,1;

7) длительность НИОКР, Fниокр=48 дн.;

8) количество рабочих дней в месяце, Fмес = 22дн.

Основная заработная плата ЗПосн, руб. рассчитывается по формуле:

ЗПосн = Ст•Кт•Кст•Ккор•(1+ Кпр + Кп.н) •(Fниокр/Fмес) = = 151000 •2,84 •1,058 •1,1(1+ 0,5 + 0,3) •48/22 = 1960240	(6.1)

На статью “Дополнительная заработная плата” относятся выплаты, предусмотренные законодательством за непроработанное время: оплата очередных и дополнительных отпусков, оплата времени, связанного с выполнением общественных обязанностей. В научных учреждениях дополнительная заработная плата составляет 25% от основной.

Дополнительная заработная плата ЗПдоп., бел. руб., рассчитывается по формуле:

ЗПдоп = ЗПосн•Кд = 490060	(6.2)

где Kд ?коэффициент дополнительной заработной платы.

На статью “Отчисления на социальные нужды” относятся отчисления на оплату перерывов в работе по временной нетрудоспособности. Они составляют 34% от заработной платы. Рассчитаем отчисления на социальные нужды Отч, бел. руб., по формуле:

Отч = Ко • (ЗПосн + ЗПдоп) = 833102	(6.3)

где K₀? коэффициент отчислений на социальные нужды.

На статью “Расходы на служебные командировки” относятся расходы на все виды служебных командировок. В научных учреждениях они составляют 5% от основной заработной платы. Рассчитываем расходы на служебные командировки Зсл.к., бел. руб., по формуле:

Зсл.к. = ЗПосн•Ксл.к = 98012	(6.4)

где Ксл.к - коэффициент отчислений на служебные командировки.

Затраты на основные и вспомогательные материалы приведены в таблице 6.3.



Таблица 6.3 - Затраты на основные и вспомогательные материалы

Наименование материала	Ед. изм.	Норма расхода	Цена за ед., бел. руб.	Сумма, бел. руб.
Стеклотекстолит фольгированный двухсторонний	кв. м	0,25	20000	5000
Радиатор алюминиевый	шт.	1	4800	4800
Флюс безотмывочный	кг	0,05	20000	1000
Припой оловянно-свинцовый	кг	0,05	20000	1000
Фоторезист пленочный	рулон	0,5	10000	5000
Маска паяльная однокомпонентная	кг	0,05	30000	1500
Итого на единицу продукции:	18300
С учетом транспортно-заготовительных расходов (3%):	18850

Затраты на комплектующие приведены в таблице 6.4.

Таблица 6.4 - Затраты на комплектующие

Наименование комплектующих	Тип изделия	Потребность, шт.	Цена за единицу (без НДС), руб.	Сумма затрат тыс. руб.
Микросхема	IN90S2313N	1	10000	10000
	IN74AC251N	8	1000	8000
	IN74AC273N	3	1000	3000
	IN74AC04N	1	700	700
	IN74AC00	1	700	700
	ILN2003	1	800	800
	IL1501-50	1	2000	2000
Диод	1N4148	2	200	400
	КДШ2103-Б5	1	1000	1000
Оптрон	PC817	71	600	42600
Светодиод	BL-B4531E	22	150	3300
Реле	WJ111-1C-12VDC	6	2000	12000
Резистор	МЛТ-0,125	63	100	6300
	МЛТ-0,25	57	100	5700
	МЛТ-0,5	3	120	360
Конденсатор	К10-17	16	120	1920
	OST RLG-10	3	1200	3600
Магнитопровод	DT80-26D	1	1000	1000
Провод обмоточный	ПЭЛ2-0,8	1	300	300
Разъем соединительный	СНП58-32/94х9В-23-2-В	7	1000	7000
Итого на единицу продукции:	110680
С учетом транспортно-заготовительных расходов (3%):	114000

Затраты на электроэнергию приведены в таблице6.5.

Таблица 6.5 - Затраты на электроэнергию

Наименование оборудования	Эфф. фонд работы, час	Потребляемая мощность, кВт	Стоимость 1кВт*ч, руб.	Коэффициент спроса	Сумма затрат на электроэнергию, руб.
Измеритель напряжения тока и сопротивления	10	0,005	362	0,75	13,57
Паяльник	150	0,025			1018,12
Осциллограф	20	0,06			325,8
Лампа	200	0,1			5430
Компьютер	60	0,3			4887
Итого:	11674

Итоговые затраты Зи, бел. руб., на изготовление опытного образца рассчитаем по формуле:

Зи = Зм + Зк + Зэ = 144524

где Зм - затраты на основные и вспомогательные материалы, бел. руб.;

Зк - затраты на комплектующие, бел. руб.;

Зэ - затраты на электроэнергию, бел. руб.

В статью “Накладные расходы” включаются расходы на управление и хозяйственное обслуживание, они составляют 30% от основной заработной платы разработчика. Накладные расходы Зн.р., бел. руб., рассчитаем по формуле:

Зн.р. = ЗПосн•Кн.р = 1960240•0,3= 588072	(6.6)



На основании полученных данных по отдельным статьям затрат составляется расчет договорной цены разработки, приведенный в таблице 6.6.

Таблица 6.6 - Стоимостная оценка затрат на проведение работ по НИОКР

Статья затрат	Сумма, бел. руб.
1. Материалы	150000
2.Основная заработная плата	1960240
3.Дополнительная заработная плата	490060
4.Отчисление на социальное страхование	833102
5.Расходы на служебные командировки	98012
6. Затраты на изготовление опытного образца	144524
7.Накладные расходы	588072
Полная себестоимость НИОКР	4264010
Прибыль (10%)	426401
Цена без НДС	4690411
НДС (20%)	938082
Цена с НДС	5628493

Прибыль П, бел. руб., рассчитывается по формуле:

П=Р•С_полн

где С_полн- полная себестоимость, бел. руб.;

Р - рентабельность, %.

Цена без НДС, Ц, бел. руб.:

НДС, бел. руб.:

НДС = Ц • К_НДС

где К_НДС- ставка НДС, %.

Цена с учетом НДС, Цндс, бел. руб.:

6.2 Расчет годовых эксплуатационных расходов

Эксплуатационные расходы включают в себя статьи затрат:

1) расходы на электроэнергию;

2) заработная плата обслуживающего персонала;

3) амортизационные отчисления;

4) расходы на ремонт;

5) расходы на материалы, связанные с эксплуатацией изделия.

Затраты на электроэнергию Э, бел. руб., определяются по формуле:

Э = M•F •Цэ,	(6.10)

где М - потребляемая прибором мощность изделия, кВт;

F - эффективный годовой фонд времени прибора, ч;

Цэ- тариф на 1 кВт*ч электроэнергии, руб.

Установленная мощность разрабатываемого прибора составляет 0.008 кВт. Тогда расходы на электроэнергию составят:

Э = 0,008 • 1775 •362 = 5140,4

Расходы на электроэнергию при использовании блока старого образца:

Э = 0,02 • 1775 •362 = 12851

Заработная плата обслуживающего персонала Зо, бел. руб., рассчитывается по формуле:

,	(6.11)



где N-количество операторов, обслуживающих технику, чел;

L- часовая тарифная ставка оператора, бел. руб.;

F- фонд времени работы оператора в год, бел. руб.;

k- коэффициент, учитывающий выплату премий из фонда заработной платы, дополнительную заработную плату и отчисления на социальное страхование.

Зо = 1 • 2230 •12 • 1,7 = 45492

Затраты на технический ремонт Зри, бел. руб., рассчитываются исходя из стоимости заменяемых деталей и узлов, их количества, а также из оплаты труда ремонтников:

,	(6.12)

где tр- среднее время ремонта, ч.;

L-средняя часовая тарифная ставка работника, выполняющего ремонт, бел. руб.;

К - коэффициент доплат;

Ц- средняя стоимость одного заменяемого элемента, бел. руб.;

Nэ- количество элементов, заменяемых за один отказ изделия, шт.;

tг- годовая наработка изделия, ч/год;

tо- наработка на отказ, ч.

Зр = (1 •2230•1,7 + 500 •1)•1775/6000 = 1269,42

При использовании аналога:

Зр = (2 •2230•1,7 + 1000 •1)•1775/6000 = 2538,84

Расходы на материалы, связанные с эксплуатацией принимаем в размере 5% от отпускной цены прибора (с НДС)

Рмат = 281424,65 бел. руб.

Рмат ан. = 442580(руб.)



Таблица 6.7 - Эксплуатационные расходы

Статьи затрат	Сумма затрат, бел. руб.
	проект	аналог
Расходы на электроэнергию	5140,4	12851
Заработная плата обслуживающего персонала	45492	45492
Расходы на ремонт	1269,42	2538,84
Расходы на материалы, связанные с эксплуатацией изделия	281424,65	442580
Итого:	1257456	1622952

Экономия на годовых эксплуатационных расходах составляет:

Эгод=Зэксп_ан. - Зэксп_пр, (6.13)

Эгод=1119490- 924130=365496бел.руб.

6.3 Технико-экономические показатели проекта

Сопоставимость сравниваемых вариантов является одним из важнейших условий при расчетах экономической эффективности. Сопоставим разработку с существующим аналогом - блоком управления 16А20Ф3.192501.000. Исходные данные представлены в таблице 6.8.

Таблица 6.8 - Сравниваемые параметры блоков управления

Показатели	Значения показателей
	проект	аналог
Потребляемая мощность, Вт	8	25
Количество ИМС, шт.	16	39
Технический ресурс, ч	100000	100000

Определим коэффициенты весомостипараметров блоков управления. Расчет ведем по формуле:



где - значение i-го сравниваемого параметра аналога;

- значение i-го сравниваемого параметра проекта.

Результаты расчетов заносим в таблицу 6.9.

Таблица 6.9 - Расчет коэффициентов технического уровня и весомости параметров приборов.

Показатели	Относительные значения показателей	Коэффициент весомости
	проект	аналог
Потребляемая мощность, Вт	0,32	1	0,3
Количество ИМС, шт.	0,41	1	0,6
Технический ресурс, ч	1	1	0,1

Определим коэффициенты технического уровняпо формуле:

Где - относительные показатели технического уровня;

- весовые коэффициенты.

щ_пр.=0,32•0,3 + 0,41•0,6 + 0,1•0,4 = 0,382;

щ_ан.= 1.

Определим коэффициент эквивалентности технического уровня приборов:

	(6.16)

где щ_пр- коэффициент технического уровня нового изделия;

щ_ан- коэффициент технического уровня аналога.

.

Коэффициент реновации рассчитывается по формуле:

где Тсл - срок службы РЭА.

.

бел.руб.

бел. руб.

Экономический эффект от разработки:

Зm=6242123 - 4836369=1405754бел.руб

Таким образом экономия на годовых эксплуатационных расходах составляет 1405754 бел.руб. на единицу продукции. В ходе осуществления научно-исследовательской и опытно-конструкторской разработки было сконструировано устройство, соответствующее данным технического задания. Рассчитанный коэффициент реновации подтвердил, что разработанный блок управления превосходит по качественным характеристикам ближайший аналог.

Сравнительный анализ технико-экономических показателей проектируемого устройства и аналога представлен в таблице 6.10.

Таблица 6.10 - Технико-экономические показатели

Показатели	Ед. изм	Значение показателей
		Проектируемая методика	Аналог
Технические показатели:
Напряжение питания	В	27	27
Потребляемая мощность	Вт	8	25
Полная гальваническая развязка цифровых сигналов	-	да	нет
КПД источника питания	%	не менее 80	45
Экономические показатели:
Годовые эксплуатационные расходы	бел.руб.	1257456	1622952
Экономия на годовых эксплуатационных расходах	бел.руб	365496	-
Затраты для проведения работ по НИОКР	бел.руб.	4264010	-
Коэффициент технического уровня	-	0,382	-
Коэффициент реновации	-	0,11	-
Экономич. эффект как разница в ценах потребления за 6 лет, бел.руб.	1405754



7. ОХРАНА ТРУДА. ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РАБОТЕ С ХИМИЧЕСКИМИ ИСТОЧНИКАМИ ТОКА

Химический источник тока (ХИТ) - источник ЭДС, в котором энергия протекающих в нём химических реакций непосредственно превращается в электрическую энергию.

Химические источники тока можно разделить на два основных типа:

1. Гальванические элементы (первичные ХИТ), которые из-за необратимости протекающих в них реакций, невозможно перезарядить;

2. Электрические аккумуляторы (вторичные ХИТ) - перезаряжаемые гальванические элементы, которые с помощью внешнего источника тока (зарядного устройства) можно перезарядить.

7.1 Техника безопасности при работе с гальваническими элементами

Гальванический элемент, как правило, является необслуживаемым и при израсходовании своего ресурса заменяется на новый. Существуют различные типы гальванических элементов: солевые, щелочные, литиевые. В зависимости от типа они могут содержать в своем составе ядовитые и опасные вещества (щелочи, тяжелые металлы). Неправильная утилизация отработанных гальванических элементов может привести к загрязнению помещений, либо окружающей среды. Поэтому при замене гальванических элементов необходимо пользоваться инструкциями изготовителя по их утилизации.

Запрещается использовать гальванические элементы, тип которых не заявлен производителем устройства, в которое они устанавливаются, как поддерживаемый. Это может привести к выходу из строя элемента питания, питаемого устройства, взрыву либо пожару.

Запрещается разбирать как новые, так и отработанные гальванические элементы. Это может привести к травмам и загрязнению окружающей среды вредными веществами. Например, литий, который содержится в некоторых типах гальванических элементов, воспламеняется на воздухе.

Не допускается подключать гальванические элементы без соблюдения полярности, либо пытаться их перезаряжать, либо подзаряжать. Это может привести к травмам, пожару либо взрыву.

7.2 Техника безопасности при работе с аккумуляторами

Запрещается нарушать режимы заряда и разряда аккумуляторов и аккумуляторных батарей. Это может привести к взрыву, либо пожару. При заряде аккумуляторных батарей необходимо пользоваться специально предназначенными для этого зарядными устройствами и руководствоваться соответствующими инструкциями производителей.

Стационарные аккумуляторные батареи должны устанавливаться в специально предназначенном для них помещении с входом через тамбур, размеры которого позволяют открывать или закрывать любую из дверей, когда другая из них закрыта. Дверь из аккумуляторной в тамбур и дверь из тамбура в производственное помещение должны открываться наружу, и обе двери всегда быть плотно закрыты, чтобы газы и туман электролита не проникали из аккумуляторной в производственное помещение. Дверь аккумуляторной должна иметь самозапирающийся замок, который свободно отпирается с внутренней стороны без ключа, а на двери вывешены таблички с надписями: «Аккумуляторная», «С огнем не входить», «Курить запрещается».

Размещать в одном помещении кислотные и щелочные аккумуляторы запрещается. Потолок и стены помещения, оконные рамы и двери, металлические конструкции, стеллажи и другие части помещения, где установлены кислотные аккумуляторные батареи, должны быть окрашены кислотоупорной краской. При использовании щелочных аккумуляторов окраска должна производиться щелочеупорной краской.

Аккумуляторное помещение должно иметь рабочее и аварийное освещение с применением светильников во взрывозащищенном исполнении. Для осветительной проводки должен применяться провод в кислотоупорной или щелочеупорной оболочке в зависимости от типа установленных аккумуляторов. Выключатели, штепсельные розетки и предохранители должны устанавливаться вне аккумуляторного помещения. Для осмотра аккумуляторов используется переносная герметическая лампа напряжением не выше 36В с предохранительной сеткой или аккумуляторный фонарь. Шнур лампы должен быть заключен в резиновый шланг; пол в аккумуляторном помещении - выложен метлахскими плитками или иметь бетонное основание, покрытое слоем асфальта толщиной не менее 30 мм.

Вентиляция аккумуляторной должна быть приточно-вытяжной. Вытяжные отверстия должны обеспечивать удаление 1/3 вытяжного воздуха из верхней зоны и 2/3 воздуха из нижней; вытяжные вентиляторы -взрывобезопасными. Помещения, оборудованные кислотными аккумуляторами, должны иметь вентиляцию, обеспечивающую предельно допустимую концентрацию тумана серной кислоты 1 мг/м3 на уровне 1,5 м от пола; оборудованные щелочными аккумуляторами - не менее двукратного обмена воздуха в час и концентрацию водорода в воздухе не более 0,7% по объему.

Отопление аккумуляторного помещения должно быть центральным с водяным теплоносителем температурой до +95°C. Трубы внутри аккумуляторного помещения должны быть цельные сварные без фланцев и вентилей. Кислотные аккумуляторы должны отстоять от отопительных приборов не менее чем на 0,75 м, щелочные - на 1 м. Вентиляция помещения аккумуляторной включается перед началом заряда аккумуляторов и выключается не ранее чем через 1 час 30 мин после окончания заряда. Аккумуляторные батареи, потребляющие мощность (при заряде их номинальным током) менее 1,5 кВт, разрешается устанавливать в общих помещениях с аппаратурой связи, но в специальных аккумуляторных шкафах, оборудованных естественной вытяжной вентиляцией. Расстояние между токоведущими частями различных батарей должно составлять не менее 0,8 м при напряжении до 250В и 1м при напряжении свыше 250 В.

Работать с кислотой, щелочью или электролитом можно только в резиновых перчатках, полусапогах, в прорезиненном фартуке и хлопчатобумажном костюме с кислотостойкой пропиткой (для кислотных аккумуляторов) и защитных очках. Вблизи помещения с кислотными аккумуляторами должны находиться умывальник, мыло, вата в упаковке, полотенце и закрытый сосуд с 5-10%-ным нейтрализующим раствором питьевой соды. При эксплуатации щелочных аккумуляторов в качестве нейтрализующего раствора применяется 5-10%-ный раствор борной кислоты или уксусной эссенции. Для промывания глаз следует применять более слабые (2-3%-ные) соответствующие нейтрализующие растворы. На сосудах с электролитом, дистиллированной водой и нейтрализующими растворами должны быть четкие надписи (наименования). При составлении кислотного электролита следует налить необходимое количество дистиллированной воды в сосуд, а затем с помощью резиновой груши или небольшой стеклянной или фарфоровой кружки тонкой струей понемногу вливать в воду серную кислоту, все время помешивая стеклянной палочкой. Лить воду в кислоту запрещается, так как при этом происходит бурное выделение тепла и разбрызгивание смеси, что может вызвать ожоги. При составлении щелочного электролита в сосуд с водой следует опускать твердое едкое кали (едкий натр) или вливать готовый раствор щелочи небольшими порциями, все время помешивая раствор железной или стеклянной палочкой. Лить воду в сосуд с едким калием (едким натром) запрещается. Брать щелочи незащищенными руками нельзя и следует пользоваться щипцами, пинцетами и т. п.

Принимать пищу и хранить питьевую воду в аккумуляторной строго воспрещается.

Светильники аккумуляторного помещения должны быть взрывозащищенными, их располагают между стеллажами с аккумуляторами. Выключатели, штепсельные розетки и предохранители должны быть установлены вне аккумуляторного помещения.

Серную кислоту необходимо хранить в стеклянных оплетенных бутылях, в отдельных проветриваемых помещениях. Бутыли с серной кислотой следует переносить вдвоем на специальных носилках, имеющих отверстие, в которое бутыль должна входить вместе с корзиной на 2/3 своей высоты, или на специальной тележке. Для приготовления электролита сначала наливают в стеклянный сосуд (бак) дистиллированную воду, затем медленно и осторожно, с остановками, во избежание интенсивного нагрева вливают в воду тонкой струей небольшими порциями серную кислоту.

Случайно пролитую на пол серную кислоту (или электролит) необходимо собрать с помощью древесных опилок, а затем смочить пол раствором соды и протереть насухо. После окончания работы следует сначала вымыть руки слабым раствором соды, а после этого водой с мылом.

Твердый едкий калий или натрий надо брать только щипцами или пинцетом. Для дробления кусков необходимо использовать совки и мешковину. Работающий должен быть защищен резиновым фартуком, перчатками, очками. При приготовлении щелочного электролита лить воду в сосуд с едким калием (натрием) запрещается. Приготовлять щелочной электролит в стеклянных сосудах не рекомендуется, так как при нагревании раствора стекло может лопнуть. Случайно попавший на кожу раствор щелочи необходимо снять тампоном из ваты и промыть пораженное место 5%-ным раствором борной кислоты. В случае попадания щелочи в глаза их необходимо промыть водой, а затем 2%-ным раствором борной кислоты. По окончании работ руки необходимо вымыть раствором борной кислоты, а затем водой с мылом. На всех сосудах с электролитом, дистиллированной водой, содовым раствором или раствором борной кислоты должны быть сделаны четкие надписи (наименования).

На каждой обрешетке или корзине должен быть нанесен особый красочный ярлык: «Берегись ожога», изготовленный на белой бумаге с цветной синей полоской.

Концентрированная серная кислота при попадании на кожу вызывает ожог. Кислоту, попавшую на кожу, нужно быстро и обильно смыть водой, тогда ее действие может ограничиться ожогом первой степени (покраснением). При промедлении - кислота быстро разрушает кожу и ткани и образуется глубокая, трудно заживающая рана. Электромонтер должен доливать электролит в защитных очках, так как попадание брызг кислоты в глаза может привести к повреждению роговицы глаза. На руки во избежание ожога необходимо надевать резиновые перчатки, а для защиты одежды и обуви - грубошерстный защитный костюм, галоши и резиновый фартук.

При случайном попадании брызг электролита или кислоты на кожу это место немедленно отмывают пятипроцентным раствором соды в воде. Бутыль емкостью в 2-3 л с раствором соды (50 г соды на 1 л воды) с надписью «Сода» должна всегда находиться в помещении аккумуляторной.

Аккумуляторное помещение должно быть постоянно заперто на замок и содержаться в чистоте. Пролитую на пол или стеллажи кислоту (или электролит) немедленно удаляют сухими опилками. Все находящиеся в аккумуляторном помещении металлические части (кронштейны, балки, отопительные устройства, наружные и внутренние поверхности вентиляционных коробов) окрашивают кислотоупорной краской.

Распределительные шины аккумуляторной батареи смазывают тонким слоем нейтрального вазелина или машинного масла. Смазывают шины и в тех случаях, когда они окрашены кислотоупорной краской. Смазку следует периодически возобновлять.

В аккумуляторном помещении не должно быть аппаратов, которые могут образовывать искру (выключателей, штепсельных розеток, автоматов и др.).

Перед началом заряда включают вентиляцию аккумуляторного помещения, и дежурный убеждается в том, что вентиляция работает. После окончания заряда вентиляция должна продолжать действовать еще 1,5-2 ч. При работе батареи по методу постоянного подзаряда вентиляцию включают каждый раз, как только обнаруживают выделение газов на поверхности элементов. Курить в аккумуляторном помещении категорически запрещено.

Свинец и его соединения ядовиты. Попадая через рот и нос в желудок, свинец и его соединения растворяются и попадают в кровь. При систематическом и длительном попадании свинца в кровь наступает хроническое отравление - тяжелая трудноизлечимая болезнь.

В организм свинец может попасть при зачистке и выправке пластин перед пайкой, во время их пайки, при разборке и сборке аккумуляторов и т. п. При зачистке полюсных отростков (ушек) пластин перед пайкой металлическими щетками в воздух выделяется мельчайшая свинцовая пыль. Для предупреждения попадания этой пыли в дыхательные пути, а затем в желудок зачистку пластин производят в респираторах со сменными ватными фильтрами. Фильтр в течение рабочего дня нужно менять не менее 2 раз, при этом респиратор тщательно протирают чистой влажной тряпкой.

При пайке пластин в воздух выделяются пары свинца и его оксидов. Вдыхание этих паров также опасно, поэтому пайку необходимо вести в респираторе. Воздух загрязняется свинцовой пылью и парами не только у рабочего места, но и во всем объеме, поэтому при зачистке, выправке и пайке пластин помещение должно вентилироваться. В этом помещении нельзя курить и принимать пищу, свинец может попасть в организм с грязных рук и загрязненной одежды, поэтому перед курением или принятием пищи руки и лицо необходимо тщательно вымыть с мылом и прополоскать рот.

После окончания рабочего дня следует вымыться под душем и надеть чистую одежду. При царапинах и ссадинах на суставах пальцев не следует голыми руками обрабатывать пластины. Через ссадину оксиды свинца могут попасть на сухожилия, а это может вызвать отмирание их и потерю подвижности пальца.

Для увеличения сопротивляемости организма рекомендуется; перед работой по зачистке, выправке и пайке пластин плотно поесть, избегая кислых блюд и употребляя больше жиров. Спецмолоко пить в течение смены небольшими порциями. Не употреблять спиртных напитков. Появление слабости, отсутствие аппетита, потеря в весе могут быть признаками хронического отравления свинцом. В таких случаях нужно немедленно обратиться к врачу.

Если при зачистке, выправке или пайке пластин во рту появляются сладковатый привкус, слюнотечение, тошнота - это признак острого отравления свинцом. Это случается редко и тогда, когда работают длительное время без респиратора. В таких случаях дают пострадавшему молоко и доставляют его к врачу.

Монтер-аккумуляторщик обязан в своей повседневной работе строго выполнять инструкцию по охране и безопасности труда, используя при этом необходимые защитные средства, спецодежду и спецобувь (респираторы, защитные очки, перчатки, фартуки, суконные брюки и куртку, сапоги и т. д.).

К работам по монтажу свинцовых аккумуляторов допускаются лица не моложе 18 лет, изучившие соответствующие правила и инструктаж по безопасности труда и сдавшие установленные экзамены.



8. МЕРОПРИЯТИЯ ПО ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЮ

При проектировании радиоэлектронной аппаратуры важная роль отводится поиску эффективных методов для достижения оптимальных энергетических характеристик. В устройствах с автономным питанием это позволяет получить большее время работы от источника питания и снизить массу элементов питания, а в сетевых устройствах снижает эксплуатационные расходы. Помимо всего прочего рациональное использование потребляемой мощности позволяет облегчить тепловой режим разрабатываемого устройства и упростить систему охлаждения тепловыделяющих элементов. Можно наметить два основных направления оптимизации устройства в целях повышения энергоэффективности:

1) Проработка схемных решений для достижения поставленных задач при наименьших энергозатратах;

2) Оптимальный подбор элементной базы.

8.1 Мероприятия по уменьшению энергопотребления схемы

В целях уменьшения потребления схемы при разработке проекта применены микросхемы серии 74AC, выполненные по КМОП-технологии. В технологии КМОП используются полевые транзисторы с изолированным затвором с каналами разной проводимости. Отличительной особенностью схем КМОП по сравнению с биполярными технологиями (ТТЛ, ЭСЛ и др.) является очень малое энергопотребление в статическом режиме (в большинстве случаев можно считать, что энергия потребляется только во время переключения состояний). Основные характеристики, влияющие на энергопотребление, приведены в таблице 8.1.

Вторым фактором, снижающим энергопотребление, является применение микроконтроллера IN90S2313. Данный микроконтроллер также выполнен по КМОП технологии, а помимо этого имеет два режима пониженного энергопотребления:

1) Режим ожидания;

2) Режим отключения.

Таблица 8.1 - Энергетические характеристики ИМС серии 74АС

Параметр	Единицы измерения	Значение
Входной ток высокого уровня	мкА	+1
Входной ток низкого уровня	мкА	-1
Ток потребления на вентиль	мА	0,0005
Параметр	Единицы измерения	Значение
Потребляемая мощность на вентиль	мВт	0,0025
Входная емкость	пФ	50

Для разрешения перехода в режим пониженного энергопотребления необходимо установить бит SE в регистре MCUCR. Когда этот бит установлен, выполнение инструкции SLEEP ведет к переходу микроконтроллера в спящий режим. При наступлении незамаскированного прерывания микроконтроллер переходит в рабочий режим, выполняет подпрограмму обработки прерывания, а затем переходит к выполнению кода, расположенного непосредственно за командой SLEEP, по которой был произведен переход в режим пониженного энергопотребления. Содержание регистрового файла, ОЗУ и памяти ввода-вывода не изменяется. Если во время нахождения контроллера в этом режиме происходит сброс, то после сброса выполнение программы начинается с вектора сброса.

Когда бит SM в регистре MCUCR сброшен, выполнение инструкции SLEEP вызывает переход в режим ожидания. В этом режиме ЦП остановлен, однако продолжают работать таймеры/счетчики, сторожевой таймер и система прерываний. Это позволяет микроконтроллеру перейти в рабочий режим по внешнему прерыванию, по переполнению таймера, либо по сигналу сброса сторожевого таймера. Если нет необходимости в прерывании от аналогового компаратора, то он дополнительно может быть отключен путем установки соответствующего конфигурационного бита. Это дополнительно снижает энергопотребление. Когда микроконтроллер переходит в рабочий режим, управляющая программа начинает выполняться незамедлительно.