Контролер містить всі вузли необхідні для автономної роботи:

· центральний восьмирозрядний процесор;

· пам'ять програм об'ємом 8 Кбайт;

· пам'ять 512 байт EEPROM, а також 512 байт SRAM;

· чотири восьмирозрядних програмованих канала вводу-виводу;

· два 8-бітних багаторежимних таймера/лічильника, а також 16-бітний багаторежимний таймер/лічильник і лічильник реального часу з програмованим генератором;

· чотири ШІМ генератора:

· 8 канальний, 10-бітний АЦП, 8 простих уніполярних входів

· 7 диференційних входів (тільки для TQFP)

· 2 диференційних входи з підсиленням (*1, *10, *200) (тільки для TQFP)

· байт орієнтований двопроводний інтерфейс

· програмований послідовний USART

· Master/Slave SPI

· вбудований аналоговий компаратор;

· програмований Watchdog з генераторами, що переключаються;

· тактовий генератор.

Система команд ATmega8535 складає 130 команд, більшість виконується за один машинний цикл. Розвинута RISC архітектура має:

· 32 регистра загального призначення;

· 130 команд

· повністю статичний режим та ін.

AVR ядро сполучає розширений набір команд з 32 робочими регистрами загального призначення. Всі 32 регистра з'єднані з АЛП, що забезпечує доступ до двох незалежних регістрів на час виконання команди за один машинний такт. Завдяки вибраній архітектурі досягнута висока швидкість коду і відповідно висока продуктивність, що в 10 разів перевищує швидкість відповідного CISC мікроконтролера.

Умовне графічне позначення ATmega8535 наведене на рисунку 2.2.

Рисунок 2.2 - Умовне графічне позначення мікроконтролера ATmega8535

Призначення виводів мікроконтролера ATmega8535 наведено в таб. 2.1.

Таблиця 2.1 - Призначення виводів мікроконтролера ATmega8535

№ вивода	Позначення	Призначення	Тип
1	2	3	4
1-8	PB0-PB7	8-розрядний двонаправлений порт РВ	вхід/вихід
9	RESET	Сигнал загального збросу. При утриманні на вході низького рівня протягом більше 50 нс виконується зброс пристрою	вхід
10	VCC	Вивід напруги від джерела живлення +5 В	-
11	GND	Загальний вивід	-
12, 13	XTAL2, XTAL1	Виводи для підключення кварцевого резонатора	вихід/вхід
14-21	PD0-PD7	8-розрядний двонаправлений порт РD з додатковими функціями	вхід/вихід
	PD0	Послідовні дані приймача - RxD	вхід
	PD1	Послідовні дані передавача - TxD	вихід
	PD2	Вхід зовнішнього переривання 0 - INT0	вхід
	PD3	Вхід зовнішнього переривання 1 - INT1	вхід
	PD4	Вхід таймера/лічильника 0	вхід
	PD5	Вхід таймера/лічильника 1	вхід
	PD6	Вихід стробуючого сигналу при запису в зовнішню пам'ять даних	вихід
	PD7	Вихід стробуючого сигналу при читанні з зовнішньої пам'яті даних	вихід
22-29	PC0-PC7	8-розрядний двонаправлений порт РС.	вхід/вихід
30	AVCC	Вхід для подачі опорної напруги на АЦП	-
31	GND	Загальний вихід опорної напруги на АЦП	-
32	AREF	Живлення АЦП	-
33-40	PA7-PA0	8-розрядний двонаправлений порт РA. Шина адреса/даних при роботі з зовнішньою пам'яттю	вхід/вихід

Мікроконтролери сімейства Mega є 8-розрядними мікроконтролерами, що призначені для встроюваних прикладень. Вони виготовляються по малоспоживній КМОП-технології, котра у сполученні з RISC-архітектурою дозволяє досягнути найкращого співвідношення швидкодія/ енергоспоживання.

В мікроконтролері один машинний цикл виконується за один такт. Тому більшість команд виконується з частотою тактових сигналів. Контролер може використовувати три різні джерела системної частоти: кварцевий або керамічний резонатор, зовнішній тактовий сигнал або вбудований RC-генератор. Звичайний діапазон частот - від 0 до 16 МГц.

Ініціалізація мікросхем здійснюється сигналом RESET. В нормальному робочому режимі на вихід мікроконтролера RESET подається рівень логічної одиниці. Для того, щоб перезапустити контролер потрібно натиском кнопки подати на цей вихід рівень логічного нуля. Вхід RESET є входом внутрішнього тригера Шмітта. Тригер Шмітта включає схему, що потім забезпечує затримку в 3 мс - це час необхідний для стабілізації напруги живлення. Як тільки час затримки закінчиться, спеціальна схема блокування чекає, доки не стабілізується частота внутрішнього генератора, перед тим як запустити програму на виконання. Номінально цей період складає 15 мс.

Якщо під час виконання програми на вхід RESET надійде сигнал логічного нуля тривалістю більше двох тактів, то виконання програми скидається в початковий стан, а тактовий генератор продовжує працювати. Коли на цьому виході знову встановиться високий рівень, виконання програм почнеться з початкової адреси.

Схема включення мікроконтролера наведена на рисунку 2.3.

Рисунок 2.3 - Схема включення мікроконтролера ATmega8535

Вибираємо наступні стандартні елементи [2]:

DD1 - мікроконтролер ATmega8535

С1, С2 - К10-17-30 пФ х 25 В

R1 - МЛТ-0,125-8,2 кОм 5%

Для використання АЦП треба подати живлення на входи для живлення АЦП. Для цього треба використати елементи і схему, що наводиться в технічному описанні до мікроконтролеру [1].

2.2.2 Вибір датчика температури

Керуючись принципом того, що електрична схема має бути якомого меншою за розмірами, вибираєм інтегральний датчик DS18B20. Він являє собою 1-провідний цифровий термометр з програмуємим дозволом [4].

Його характеристики:

· Точність ±0.5°C у діапазоні температур від -10°C до +85°C

· Дозвіл, що встановлюється користувачем, від 9 до 12 біт

· Дані передаються за допомогою 1-провідного послідовного інтерфейсу

· 64-бітний унікальний і незмінний серійний номер

· Багатоточкове зчитування

· Робоча напруга від 3,0В до 5,5В

· Варіант датчика із запиткой з лінії даних (DS18B20-PAR)

· TO-92, 150mil 8-контактний SOIC, або 1,98мм x 1,37мм корпус із кульковими виводами (±2.0°C)

Рисунок 2.4 - Умовне графічне позначення DS18B20



Рисунок 2.5 - Структурная схема цифрового термометра DS18B20

При використанні як термостат, DS18B20 відрізняється наявністю у внутрішній енергонезалежній пам'яті (EEPROM) програмувальних користувачем уставок по перевищенню температури (TH) і по зниженню температури (TL). Внутрішній регістр прапора буде виставлений, коли уставка пересічена. Це буде виконано, коли обмірювана температура більше чим TH або менше ніж TL. Якщо термостатирування не потрібно, два байти енергонезалежної пам'яті (EEPROM) зарезервовані для уставок можуть бути використані для енергонезалежного зберігання інформації загального призначення.

Кожна мікросхема DS18B20 має унікальний і незмінний 64-бітний серійний номер, що використовується як вузлова адреса датчика. Це дозволяє безлічі мікросхем DS18B20 співіснувати на одній 1-провідній шині. Мікросхема DS18B20 може бути локально запитана від 3,0В до 5,5В або вона може бути сконфігурована таким чином, щоб бути запитаной за допомогою 1-провідної лінії даних.

Інформація з датчика передається по унікальному однопровідному інтерфейсу 1-Wire компанії Dallas Semiconductor. Особливості цього інтерфейсу:

· підтримка стандартної швидкості протоколу Dallas 1-Wire

· сумісність з усіма мікроконтролерами AVR

· реалізація с керуванням по перериванням або по опросу

· реалізація на основі опроса не потребує зовнішньої схеми

Унікальність мікросхем Dallas з інтерфейсом 1-Wire полягає в необхідності використання для зв'язку з ними тільки однієї сигнальної лінії й загального провідника. Живлення й зв'язок здійснюються через одне з'єднання. Для зв'язку з такою мікросхемою потрібно задіяти тільки одну лінію вводу-виводу.

Режим зв'язку - асинхронний і напівдуплексний, котрий строго керується схемою «ведучий-підлеглий». До однієї й тій же шині можуть бути одночасно підключено одне або кілька підлеглих пристроїв. До однієї шини може бути підключений тільки один провідний пристрій.

Незайнятому стану шини відповідає високий рівень, що формується резистором, що підтягує. Номінал резистора, що підтягує, приводиться в документації на підлеглу мікросхему. Всі мікросхеми, підключені до шини, повинні бути здатні створювати низький рівень. Якщо вихід мікроконтролера не підтримує тристабільність, то необхідно передбачити драйвер, у якого вихід з відкритим колектором або відкритим стоком

Передача сигналів по шині 1-Wire розділена на тимчасові слоти тривалістю 60 мкс. Одним тимчасовим слотом передається тільки один біт даних. Підлеглим пристроям допускається мати істотні відмінності від номінальних витримок часу. Однак це вимагає більше точного відліку часу ведучим, щоб гарантувати коректність зв'язку з підлеглими, у яких розрізняються тимчасові базиси. Таким чином, треба в точності витримувати тимчасові границі, розглянуті в наступних розділах.

Ведучий ініціює кожен зв'язок на бітному рівні. Це означає, що передача кожного біта, незалежно від напрямку, повинна бути ініційована ведучим. Це досягається установкою низького рівня на шині, що синхронізує логікові всіх інших пристроїв. Існує 5 основних команд для зв'язку по шині 1-Wire: «Запис лог. 1», «Запис лог. 0», «Читання», «Скидання» й «Присутність».

Сигнал «Запис лог. 1»

Сигнал «Запис лог. 1» показаний на рис. 2.6. Ведучий установлює низький рівень протягом 1...15 мкс. Після цього, протягом частини, що залишилася, тимчасового слота він звільняє шину.

Рисунок 2.6 - Сигнал «Запис лог. 1»

Сигнал «Запис лог. 0»

Сигнал «Запис лог. 0» показаний на рис. 2.7. Ведучий формує низький рівень протягом не менш 60 мкс, але не довше 120 мкс.

Рисунок 2.7 - Сигнал «Запис лог. 0»

Сигнал «Читання»

Сигнал «Читання» показаний на рис. 2.8. Ведучий установлює низький рівень протягом 1...15 мкс. Після цього підлеглий утримує шину в низькому стані, якщо бажає передати лог. 0. Якщо необхідно передати лог. 1, то він просто звільняє лінію. Сканування шини необхідно виконувати після закінчення 15 мкс після установки низького рівня на шині. Якщо дивитися з боку провідного, сигнал “Читання” є в сутності сигналом «Запис лог. 1». Властиво внутрішній стан підлеглого буде визначати це сигнал «Запис лог. 1» або «Читання».

Рисунок 2.8 - Сигнал «Читання»

Сигнал «Скидання/присутність»

Сигнали «Скидання» й «Присутність» показані на рис. 2.9. Тимчасові інтервали імпульсів відрізняються. Ведучий установлює низький рівень протягом 8 тимчасових слотів (480 мкс), а потім звільняє шину. Даний тривалий період низького стану називається сигнал «Скидання».

Якщо на шині присутня підлеглий, то він повинен протягом 60 мкс після звільнення ведучим шини встановити низький рівень тривалістю не менш 60 мкс. Даний відгук зветься «Присутність». Якщо такий сигнал не виявляється, то ведучий повинен думати, що немає підключених пристроїв до шини й подальший зв'язок неможливий.

скидання присутність

Рисунок 2.9 - Сигнали «Скидання» і «Присутність»

На схемі електричній принциповій датчик температури підключається до роз'єму X1.

2.2.3 Вибір датчика вологості

Недорогими та простими в обігу є датчики вологості ємнісного типу. Вони складаються зі спеціальної плівки з напиляними із двох сторін шаром золота. У такий спосіб плівка служить діелектриком плоского конденсатора. За допомогою відповідної вимірювальної схеми, більш докладно яка буде описана нижче, ця зміна ємності перетвориться в постійну напругу. Графічне позначення датчика MiniCap2 фірми Panametrics наведене на рис. 2.10.

Рисунок 2.10 - Умовне графічне позначення датчика вологості

Характеристики цих датчика наведені в таблиці 2.2.

Таблиця 2.2 - Характеристики датчика MiniCap2

Діапазон вимірюваної вологості	от 0 до 100%
Діапазон робочих температур	-40 +180 С
Ємність датчика при температурі 25 С, вологості 33%, та частоті вимірювальної схеми 100 кГц	207 пФ15%(176 - 238 pF)
Діапазон робочих частот	10 - 200 kHz
Температурна залежність	незначна в діапазоні від 0 до +50 С
Час відгуку	60 сек
Лінійність	1%
Стабільність	2%, 24 місяця
Гістерезис ( від 10% до 90% та знову 10%)	1%
Максимальне робоча напруга	1,0 Вольт
Діапазон значень вологості при зберіганні	від 0 до 100%
Діапазон значень температур при зберіганні	від -40 до +180 С

Схема включення датчика MiniCap2 показана на рисунку 2.11.

Рисунок 2.11 - Схема включення датчика вологості

Схема виміру для датчика вологості MiniCap2 зібрана на основі мікросхеми таймеру 7556 у КМОП варіанті, що складається із двох самостійних таймерів (DA1, DA2).

На виході цієї схеми Vout напруга прямо пропорційне відносної вологості, залежність якого виражається формулою 2m/%RH.

Перший таймер DA1, резистори R1, R2 і конденсатор C1 являють собою генератор, що генерує імпульси з періодом проходження 20 мікросекунд, які використовуються для запуску другого таймера. Тривалість імпульсів другого генератора залежить від ємності датчика вологості.

Напруга живлення вимірювальної схеми не повинне перевищувати 2,5 В, тому що напруга на датчику вологості не повинна перевищувати 1В.

Резистори R1-R4 та конденсатор C1 - елементи, що задають час.

; (2.1)

; (2.2)

; (2.3)

; (2.4)

Скважность выходных импульсов генератора:

, (2.5)

где Т - период импульса;

t_И - длительность импульса; tП - длительность паузы.

Для даного типу генератора шпаруватість Q не може бути більше 2. Приймемо значення шпаруватості Q = 1,5. Цей параметр не буде робити впливу на працездатність схеми, тому що дільники частоти, підключені до виходу генератора, що задає, спрацьовують по фронті тактового імпульсу.

Розрахуємо елементи схеми. Знайдемо тривалість він-пульсу й паузи:

, (2.6)

. (2.7)

Следовательно, мкс, мкс.

, (2.8)

(2.9)

Вирішимо рівняння (2.8) і (2.9) щодо змінної З₁:

. (2.10)

Одержимо рівність: звідки . Методом підбора знайдемо значення елементів: нФ, кому, кому. Паралельно включені резистори R1, R2 й R3, R4 дають значення опору, найбільш наближене до необхідного:

; (2.11)

кОм.

2.2.4 Вибір датчика швидкості потоку повітря

Пропонується використати датчик швидкості повітря типу АП1-1. Це крильчатий датчик турбинного типу. На його виході можна отримати послідовність імпульсів, кількість котрих пропорційна швидкості обертання крильчатки. Діапазон виміру швидкості потоку повітря складає від 0,05 до 5 м/с. Діаметр крильчатки складає 50 мм, тобто цей датчик легко можна встановити на шляху повітряного потоку на виході вентиляційного отвору. Цей датчик має добру інерційність, тому здатен вловити найменшу зміну швидкості.

В якості первинного перетворювача інформації тут використовується крильчатка. Принцип дії датчика заключаєтся в тому, що проходячий через крильчатку повітряний потік (ПП) призводить її до обертання, а крильчатка в свою чергу здійснює модуляцію світлового потоку (СП) від світлодіоду (СД) до фотодіоду (ФД). В результаті такої модуляції сигнал, що знімається з світлодіода буде представляти собою послідовність імпульсів, котрі після підсилення обмежуються за амплітудою та тривалістю формувачем імпульсів (ФІ). При цьому частота fвих буде пропорційна швидкості повітряного потоку.

На рисунку наведена структурна схема датчика АП1-1.

Рисунок 2.12 - Структурна схема датчика АП1-1

Датчик типу АП1-1 має 3 виводи. Два виводи використовуються для подачі живлення (+12 В), з третього знімається імпульсний сигнал, що відповідає швидкості повітря. Цей сигнал треба подати на контролер. Для захисту від перешкод, що можуть виникати в з'єднувальних проводах, треба використати конденсатор ємністю 100 нФ на виході датчика.

2.2.5 Вибір датчика концентрації озону

Для контролю концентрації озону в повітрі можливо використання напівпровідникового датчику MQ131 фірми Hanwei Electronics [5].

Технічні параметри:

- напруга живлення - 5,0 В;

- робоча температура: -10⁰ …+50⁰;

- струм: у черговому режимі до 10 мкА, у режимі очикування - 30 мкА;

- час отклику - менш 30 сек;

- час відновлення - 60 сек.

Датчик забезпечує вимір об'ємної частки озону у повітряному середовищі в діапазоні від фонової до максимально припустимої. Це дозволяє робити регулювання концентрації озону в повітрі та контролювати забруднення повітря, що надходить у систему вентиляції.

Рисунок 2.13 - Графічне позначення датчика озону MQ131

2.2.6 Розробка пристрою введення

Пристрій введення (клавіатура) використовується для завдання бажаних параметрів мікроклімату.

Кнопкою Reset вмикаємо/вимикаємо прилад. При натисканні на кнопку Set на екрані з'являється головне меню. Використовуючи кнопки збільшити/зменшити, обираємо режим роботи приладу («ручна настройка» або «сценарій»), підтверджуємо вибір натиском на кнопку Select. Далі вибираємо потрібний параметр і підтверджуємо вибір натиском на кнопку Select. Щоб задати потрібне значення обраного параметра викоритовуємо кнопки збільшити/зменшити. Коли потрібне значення введено треба підтвердити це натисканням на клавішу Set. Вихід з меню виконується повторним натисканням кнопки Set.

Рисунок 2.14 - Зовнішній вигляд клавіатури

Назви кнопок на схемі електричній принциповій:

SB1 - Power

SB2 - Set

SB3 - Select

SB4 - «більше»

SB5 - «менше»

SB6 - «вліво»

SB7 - «вправо»

2.2.7 Розробка пристрою індикації

В даному пристрої пропоную використати рідкокристалічний індикатор тому, що він є досить компактним, володіє малими енерговитратами та відносною простотою зв'язку з центральним блоком керування.

Робота рідкокристалічних індикаторів (РКІ) грунтується на властивості рідких кристалів (РК), що являють собою органічні з'єднання, котрі знаходяться в проміжному стані між твердим (кристалічним) та ізотопно-рідким станом. Молекули таких з'єднань мають подовжену форму. Між ними діють бічні і кінцеві зв'язки. На кінцях молекул знаходяться атоми з великими амплітудами коливань, тому кінцеві зв'язки виявляються слабкіше бічних і молекули під дією електричного і магнітного полів, і температури стають здатними орієнтуватися певним чином [6].

За типом орієнтації молекули рідкокристалічної речовини, їхній структурі, властивостям і областям використання розділяють на два основних види РК: холестерики (реагують на температуру) і нематики (реагують на електричне поле).

Пропонується використати для відображення інформації про параметри мікроклімату РКІ фірми Bolymin типу BC1602E. Цей РКІ відноситься до типу нематиків. Нематики мають однорідну односпрямовану орієнтацію молекул, що порушується під дією електричного поля.

Індикатор BC1602E має 16 виводів для подачі зовнішніх сигналів. Зовнішній вигляд індикатора наведено на рисунку 2.15

Рисунок 2.15 - Зовнішній вигляд індикатора BC1602E

Електричні параметри індикатора BC1602E наведено в таблиці 2.3.

Таблиця 2.3 - Електричні параметри індикатора BC1602E при Тзовн. сер.=25^оС

Параметр	Одиниці виміру	Значення
Напруга живлення	В	5
Струм споживання	mA	2,0
Напруга живлення скла	В	4,2
Напруга живлення підсвічування	В	4,2
Струм споживання підсвічування	mA	280

Призначення виводів індикатора BC1602E наведено в таблиці 2.4

Таблиця 2.4 - Призначення виводів індикатора BC1602E

№ вивода	Позначення	Призначення
1	Vss	Загальний вивід (GND)
2	Vdd	Подача живлення (+5 В)
3	Vо	Регулювання контрастності
4	RS	Команди/Дані
5	R/W	Зчитування/Запис
6	Е	Вибір модулю
7-14	DB0-DB7	Порт даних
15	А	Напруга живлення підсвічування (+5 В)
16	К	Напруга живлення підсвічування (GND)

Схема підключееня індикатора наведена на рисунку 2.16



Рисунок 2.16 - Схема підключення індикатора BC1602E

Керування індикатором виконується з мікроконтролера. На індикаторі встановлена мікросхема для здійснення керування.

Для того, щоб захистити поляроід індикатора (екран), що розміщений на його зовнішній стороні, від пошкоджень при збереженні та монтажі, табло на заводі виготовлювача покривають захисною плівкою. Під час початку роботи з готовим виробом цю плівку треба зняти.

Інформацію на індикатор можна виводити за допомогою мікроконтролера. Інформація може виводитися з пам'яті або напряму без збереження в пам'яті. Це здійснюється згідно програми, що знаходиться в мікроконтролері.

Недоліками РКІ є невисока яскравість, обмеження температурного діапазону, необхідність підсвітки.

До переваг РКІ можна віднести низькі напругу живлення і енергопостачання, необмеженість знаків і індикаційного поля, можливість ефективної індикації в умовах сильної зовнішньої засвіченості, конструктивно-технологічна сумісність з мікросхемами керування, простота виготовлення, плоска форма екрану, великий термін служби.

2.2.8 Розробка схеми узгодження з виконавчими пристроями

Розроблювальна схема регулювання параметрів мікроклімату повинна відповідно до завдання мати 5 вихідних сигналів. Для того, щоб виконуючі механізми схеми могли живитися від мережі більш високої напруги (наприклад ~220В) необхідно передбачити гальванічну розв'язку. Найбільш універсальним є рішення на оптосемисторах. Такі елементи мають достатню навантажувальну здатність і високий опір між вхідними й вихідними ланцюгами. Для створення необхідного струму для світіння светодиодов оптопар необхідно передбачити підсилювальний елемент у якості якого цілком можливо використати елементи НЕ серії ДО1533. Основні електричні параметри МС серії ДО1533 наведені в таблиці 2.5.

Таблиця 2.5 - Параметри серії ДО1533

Е1 , В	Е0 , В	Uпор , В
4	0,4	1,52	0,2	50	8

Принципова схема видачі керуючих сигналів наведена на рис.2.17

Рисунок 2.17 - Принципова схема формування керуючих сигналів

У якості оптопары вибираємо елемент фірми Motorola MOC3052. Даний оптосемистор дозволяє комутувати струми до 1А й напругу до 600 В.

Номіналу резисторів розраховуються виходячи з параметрів оптопар, а саме необхідного прямого струму світодіодів IF VD max = 10 мА.

,

Вибираємо резистори МЛТ-0,125-270 Ом 5%.

3 Розробка алгоритму

При складанні теплового та влажностного балансу для кондиціонує мого приміщення повинні бути враховані всі фактори, що впливають на зміну стани повітряного середовища. Для цього необхідно визначити всі надходження та втрати тепла.

У приміщеннях різного призначення діють дві основні категорії теплових навантажень: виникаючі зовні й усередині будинків приміщення.

Зовнішні теплові навантаження представлені наступними складовими:

-теплонадходження або тепловтрати в результаті різниці температур зовні та усередині будинку через стіни, стелі, підлоги, вікна та двері. Ця різниця температур улітку є позитивної, у результаті чого має місце приплив тепла всередину приміщення, а взимку - негативної, і напрямок теплопотока міняється;

-теплонадходження через засклені площі від сонячного випромінювання, що завжди створює позитивне навантаження. Улітку вона повинна бути компенсована, а взимку вона незначна й інтегрується з теплом, вироблюваним установкою штучного клімату;

-зовнішній вентиляційний і проникаючий у приміщення повітря (за рахунок інфільтрації) може мати також різні властивості, які, однак, майже завжди контрастують із метеорологічними вимогами приміщень. Улітку зовнішнє повітря гарячий і вологий (що істотно впливає на роботу установки, що прохолоджує й осушує атмосферу), а взимку - холодний і сухий, що викликає необхідність його підігріти й зволожити. І тільки в проміжний період зовнішнє повітря якоюсь мірою може бути використаний у якості безкоштовного «охолоджувача» приміщень.

Слід зазначити, що зовнішні теплові навантаження можуть бути позитивними та негативними залежно від часу доби. Внутрішні теплові навантаження в житлових, офісних або стосовних до сфери обслуговування приміщеннях складаються, в основному, з:

- тепла, виділюваного людьми;

-тепла,виділюваного лампами, освітлювальними та електропобутовими приладами: холодильниками, плитами та т.д. (у житлових приміщеннях);

-тепла, виділюваного працюючими приладами та устаткуванням: комп'ютерами, друкувальними пристроями, фотокопіювальними машинами та ін. (в офісних і інших приміщеннях).

У виробничих і технологічних приміщеннях різного призначення додатковими джерелами тепловыделений можуть бути:

нагріте виробниче встаткування;

гарячі матеріали, у тому числі рідини і різного роду напівфабрикати;

продукти згоряння та хімічних реакцій.

Всі перераховані внутрішні теплові навантаження є завжди позитивними, і тому в літній період вони повинні бути усунуті, а взимку за їхній рахунок знижується навантаження на установки обігріву.

Алгоритм функціонування мікропроцесорної системи керування кондиціонуванням та вентиляцією приведена на рис. 3.1.

Оскільки основним завданням системи є створення сприятливих кліматичних умов життєдіяльності людей, то для рішення цього завдання може бути створений ряд сценаріїв (підпрограм) роботи всієї системи.

Керування температурою або вологостью - система довзоляє керувати такими параметрами як температура, вологість, притік свіжого повітря індивідуально приплів свіжого повітря індивідуально для кожної кімнати, включати/виключати систему фільтрації повітря. Наприклад, «Розумний» клімат-контроль самостійно створить комфортні умови для сну - до ночі температура понизиться, а до ранку понизиться.



Рисунок 3.1 - Алгоритм функціонування системи

Для того, щоб виставити необхідну температуру в кімнаті, досить задати значення температури на панелі управління. При цьому потужність і кількість включених теплових приладів будуть обрані залежно від вуличної температури та потрібної швидкості прогріву.

Керування вентиляцією залежно від температури та вологості -система клімат-контролю самостійно задасть потрібний температурний режим, вологість, включить систему вентиляції таким чином, щоб людині було комфортно і затишно у своєму будинку.

Керування системою озонування й іонізацією повітря - система озонування й іонізації дозволяє позбутися від бактерій, вірусів і мікроорганізмів, гниття та цвілі, неприємних заходів, тютюнового диму, нікотину, алергенів, а також збагатити повітря киснем. При збільшенні концентрації озону максимально припустимої система автоматично виключить озонатор або іонізатор повітря та видасть сигнал небезпеки.

Керування системою очищення повітря - системи очищення повітря відтворить природні процеси за допомогою іонізації й озону низької концентрації, дозволяючи рятувати його від усіляких домішок, вірусів, бактерій і т.д. «Розумний будинок», стежачи за станом повітря та контролує концентрацію СО2 , управляє системою очищення, поліпшуючи самопочуття людини та здоровий сон.

Автоматична підтримка температури та вологості в спеціальних приміщеннях (винний льох, бібліотека, галерея та т.п.). У деяких приміщеннях повинен дотримуватися особливий режим температури та вологосты. Це, наприклад, винний льох, бібліотека або картинна галерея. «Розумний будинок» не дозволить зіпсуватися безцінною колекцією книг, вин або картин, створюючи найбільш сприятливі умови для їхнього зберігання.

На рисунку 3.2 наведений алгоритм роботи системи за сценарієм «Керування вентиляцією залежно від температури та вологості».



На рисунку 3.3 наведений алгоритм роботи системи за сценарієм «Керування системою озонування й іонізацією повітря».



4 ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧНЕ ОБГРУНТУВАННЯ РОБОТИ

Дослідивши можливості підприємства по виробництву електронної техніки, а також розрахувавши місткість ринку даного товару, можна зробити висновок про об'єм виробництва. На 2008 рік намічається виготовити 1500 штук виробів.

У роботі проводиться розрахунок собівартості виробу і його ціни. Обґрунтовується доцільність виробництва запланованого об'єму шляхом побудови графіка беззбитковості і визначення точки беззбитковості.

4.1 Розрахунок собівартості і ціни мікропроцесорної системи кондиціонування та вентиляції

Розрахунок собівартості і ціни розробленого виробу проводиться методом калькуляції, шляхом розрахунку окремих статей калькуляції по формулах і методах розрахунку, що діють.

Розрахунок вартості основних матеріалів

Вартість основних матеріалів визначається на підставі технологічної документації за розрахунком норм витрат матеріалів і цін на матеріали, що склалися на ринку при придбанні матеріалів.

Розрахунок ведеться по формулі:

, (4.1)

де - вартість основних матеріалів, грн.;

- номенклатура використаних у виробі матеріалів;

- норма витрати i-го найменування матеріалу;

- ціна матеріалу i-го найменування;

- транспортно-заготівельні витрати;

- відходи, що реалізовуються (віднімаються).

Для зручності розрахунку вартості основних матеріалів доцільно використовувати табличний метод розрахунку. У таблиці 4.1 проведений розрахунок вартості основних матеріалів.

Таблиця 4.1 - Розрахунок вартості основних матеріалів

Найменування матеріалів	Одиниці вимірювання	Норма витрати	Ціна за одиницю матеріалу, грн.	Сума, грн.
Склотекстоліт СФ2-1,5	кг	0,4	1,00	0,40
Припій ПОС-40	кг	0,25	1,60	0,40
Каніфоль КП-1	кг	0,05	0,30	0,015
Дріт монтажний МГШВ	м	12	1,25	15,00
Інші матеріали	-	-	-	5,00
Разом	20,82
Транспортно-заготовчі витрати	2,9
Разом з урахуванням транспортно-заготовчих витрат	23,72

Відходи, що реалізовуються, в даних розрахунках не враховуються у зв'язку з незначністю їх величини.

Розрахунок вартості купівельних комплектуючих виробів

Кількість і типи використаних виробів визначаються з принципових електричних схем розроблених блоків електронного вимірника ваги людини. Ціни на купівельні вироби були встановлені на підставі прайс-аркушів і цін, що діяли в даний час, на ринку. Розрахунок проводиться за формулою:

, (4.2)

де - вартість купівельних комплектуючих виробів;

- коефіцієнт транспортно-заготовчих витрат, який складає 1,03;

- номенклатура вживаних у виробі комплектуючих виробів;

- кількість купівельних комплектуючих виробів j-го найменування;

- ціна купівельного виробу j-го найменування.

Розрахунок вартості купівельних комплектуючих виробів проводиться в таблиці 4.2.

Таблиця 4.2 - Розрахунок вартості купівельних виробів

Найменування виробів	Кількість виробів, шт.	Ціна за одиницю, грн.	Сума, грн.
Мікроконтролер	1	11,42	11,42
Мікросхеми цифрові	1	7,42	7,42
Мікросхеми аналогові	2	1,5	3
Резистори	18	0,1	1,8
Конденсатори	15	0,25	3,75
Діоди	5	0,5	2,5
Рідкокристалічний індикатор	1	35	35
Кварцовий резонатор	1	3	3
Разом	67,9
Транспортно-заготовчі витрати	2,9
Разом з урахуванням транспортно-заготовчих витрат	70,8

Розрахунок основної заробітної плати

Розрахунок основної заробітної плати виробничих робочих, продукції, що включається в собівартість одиниці, проводиться на підставі ряду нормативних документів, розроблених технічними службами підприємства спільно з бюро по нормуванню витрат праці (служба ОТЗ).

Основна заробітна плата визначається за формулою:

, (4.3)

де - годинна тарифна ставка робочого i-го розряду, грн.;

- трудомісткість i-той операції технологічного процесу, н-г;

р - кількість операцій технологічного процесу.

У таблиці 4.3 проведений розрахунок основної заробітної плати виробничих робочих для мікропроцесорної системи кондиціонування та вентиляції.

Таблиця 4.3 - Розрахунок основної заробітної плати

Найменування операції	Розряд	Трудоміст-кість, н-г	Годинна тарифна ставка, грн.	Сума заробітної плати, грн.
Розмічальні	3	2	3,375	6,75
Труїння плат	3	3	3,375	10,13
Свердлувальні	3	2,5	3,375	8,44
Монтажні	4	12,5	3,75	46,88
Складальні	4	7	3,75	26,25
Налагоджувальні	5	8,5	4,25	36,13
Інші	3	7	3,375	23,63
Разом основна заробітна плата	158,21

Згідно Стандарту-2000 в додаткову заробітну плату слід відносити премії:

- сприяння винахідництву, впровадженню нової техніки;

- одноразові заохочення працівників за поліпшення кінцевих резуль-татів;

- премії за виконання і перевиконання завдань;

- інші заслуги.

Додаткова заробітна плата складає 10% від основної

грн. (4.4)

Відрахування на соціальні заходи включають витрати:

- відрахування на державне соціальне (обов'язкове) страхування, включаючи і медичне;

- відрахування на обов'язкове державне пенсійне страхування;

- відрахування до фонду соціального захисту;

- інші відрахування.

Відрахування на соціальні заходи складають 38,64% від загальної зарплати.

грн. (4.5)

Витрати на утримування і експлуатацію устаткування РСЭО складають 70% від .

грн. (4.6)

Загальновиробничі витрати ОПР складають 60% від .

грн. (4.7)

ОПР включають:

- витрати на управління цехом;

- витрати на обслуговування виробничого процесу;

- витрати на пожежну і сторожову охорону;

- суми сплачених відсотків;

- платежі обов'язкового страхування майна, здоров'я та інші.

Інші виробничі витрати ППР складають близько двох відсотків від суми всіх попередніх статей витрат, яка складає 541,48 грн.

грн. (4.8)

Виробнича собівартість визначається як сума витрат з урахуванням інших виробничих витрат.

 грн. (4.9)

Адміністративні витрати АР складають 90% від .

грн. (4.10)

Адміністративні витрати включають:

- витрати на управління підприємством;

- поточні витрати на утримування підприємства (електроенергія, опалю-вання і ін.);

- витрати на підготовку кадрів;

- оплата відсотка за кредит;

- інші витрати (оренда, податки і збори).

Витрати на збут РС складають 2,5% від виробничої собівартості .

грн. (4.11)

Прибуток П складає 20% від загальних витрат ЗОБЩ.

грн

Ціна підприємства ЦП рівна сумі прибутку і загальних витрат.

ЦП = П + ЗОБЩ = 708,51 + 141,7 = 850,21 грн. (4.12)

Податок на додану вартість ПДВ складає 20% від ціни підприємства.

грн. (4.13)

Ціна реалізації ЦР визначається з урахуванням ПДВ.

ЦР = ЦП + ПДВ = 850,21 + 170,04 = 1020,25 грн. (4.14)

Калькуляція собівартості приведена в таблиці 4.4.

Таблиця 4.4 - Калькуляція собівартості

Статті витрат	Сума, грн.
Матеріали	23,72
Купівельні комплектуючі вироби	70,8
Основна заробітна плата виробничих робочих	158,21
Додаткова заробітна плата	15,82
Відрахування на соціальні заходи	67,25
Витрати на утримування і експлуатації устаткування	101,75
Загальновиробничі витрати	94,93
Інші виробничі витрати	10,83
Виробнича собівартість	552,31
Адміністративні витрати	142,39
Витрати на збут	13,81
Повна собівартість	708,51
Прибуток	141,7
Ціна підприємства	1393,52
ПДВ	278,7
Ціна реалізації	1672,22

4.2 Розрахунок валового прибутку і побудова графіка беззбитковості

Ефект у виготівника може бути виражений величиною прибутку, яку отримає підприємство-виготівник після реалізації запланованого на рік об'єму продажів. Сума прибутку Пр визначається як різниця між ціною і загальною величиною витрат, обчислена на річний об'єм або прибуток, що доводиться на одиницю виробу, помножений на річний об'єм.

, (4.15)

де - річний об'єм виробництва, шт. = 1500 штук.

грн.

Податок на прибуток складає 30% від Пр.

, (4.16)

де - податок на прибуток;

грн.

Прибуток, що залишається у розпорядженні підприємства :

, (4.17)

грн.

Визначаємо змінні витрати на одиницю виробу:

, (4.18)

грн.

Умовно-постійні витрати визначаються на річний об'єм виробництва:

, (4.19)

грн.

Визначаємо крапку беззбитковості .

, (4.20)

шт.

Рисунок 4.1 - Графік беззбитковості

4.3 Висновки

Графік беззбитковості (рисунок 4.1) показує, що підприємство-виготовник, досягши об'єму виробництва , рівному 1500 штук, зможе отримувати прибуток після реалізації 491 шт. До цього значення об'єму виробництва буде збитковим. А при об'ємі 1500 штук прибуток складе 446850 грн. Залишковий прибуток - після відрахування податку на прибуток - складе 312795 грн.

5 ОХОРОНА ПРАЦІ ТА НАВКОЛИШНЬОГО СЕРЕДОВИЩА

5.1 Загальні питання охорони праці і навколишнього середовища

Охорона праці - система правових, соціально-економічних, санітарно- гігієнічних, лікувально-профілактичних мір і засобів, спрямованих на збереження здоров'я і працездатності людини в процесі праці.

Охорона праці вивчає і розглядає питання безпеки праці, попередження травматизму і професійних захворювань, отруєнь, пожеж і вибухів на виробництві, електробезпеки, а також питання правової охорони праці, інженерній психології й організації охорони праці, наукової організації праці.

У правові та нормативно-технічні документи по охороні праці входять: Закон України “Про охорону праці” [7], Закон України “Про охорону навколишнього природного середовища” [8] та інші документи.

Об'єктом проектування дипломної роботи бакалавра є мікропроцесорна система вентиляції та кондиціонування.

Розроблений пристрій може виготовлятися підприємствами електро-технічної промисловості та використовуватися в різних помешканнях для забезпечення необхідного мікроклімату.

Питання виробничої санітарії розглянуті для етапу проектування мікропроцесорної системи кондиціонування та вентиляції в умовах лабораторії кафедри «Промислова і біомедична електроніка» НТУ «ХПІ».

Основна увага приділена розгляненню питань виробничої санітарії та мір безпеки,що необхідно для забезпечення безпеки життя і здоров'я людини під час розробки та експлуатації мікропроцесорної системи кондиціонування та вентиляції.

5.2 Виробнича санітарія

На стадії розробки в лабораторії використовується комп'ютерна техніка. З урахуванням ряду вимог проаналізовані потенційно небезпечні і шкідливі фактори, що виникають при розробці мікроконроллерної системи на ЕОМ. Дані занесені в таблицю 5.1. відповідно до ГОСТ 12.0.003-74* [9] .

Таблиця 5.1 - Перелік небезпечних і шкідливих виробничих факторів у приміщенні лабораторії з ЕОМ ГОСТ 12.0.003-74*[9]

Небезпечні шкідливі виробничі фактори	Джерело виникнення шкідливого фактора	Нормований параметр	Характер впливу на людину	Заходи для забезпечення нормованих параметрів
Електричний струм	Електро-обладнання лабораторії	Напруга U, В; частотаf, Гц; сила струму I=0,5-1,6мА	Електро-травма, електроудар	Пайка паяльником зі зниженою до 36 В напругою; гальванічна розв'язка; занулення лабораторного стенду
Можливість виникнення пожежі	Електро- обладнання, прилади: поганий контакт у місцях електро-з'єднань, коротке замикання.	tвсп, °С tвосп, °С НКПВ,%, ВКПВ,%	Відкритий вогонь, задимлення, отруєння продуктами горіння	Система пожежної сигналізації, організаційні заходи, система пожежного захисту, використання вогнегасників
Підвищений рівень шуму	Комп'ютер, принтер	Lp=50 дБА	Стомлення організму, глухота	Звукоізоляція
Рентгенівське випроміню-вання	Монітор ЕОМ	Декс=100 мкР/годин	Променева хвороба, захворювання зору	Захисний екран на дисплеї монітора
Електро-магнітне поле	Електронно-променева Трубка монітора	Е=5 В/м Н=0,3 А/м, при f=50 Гц	Гальмування центральної нервової системи	Захисний екран на дисплеї монітора
Вміст шкідливих речовин у повітрі	Виготовлення друкованої плати, фарбування корпуса макета	ГДК, мг/м3	Алергічний, токсичний вплив	Місцева витяжна вентиляція

Метеорологічні умови.

Роботи з проектування, виготовлення і налагодження мікропроцесорної системи кондиціонування та вентиляції по енерговитратах відносяться до категорії 1а - легкі. Відповідно до ГОСТ 12.1.005-88 [10] для цієї категорії робіт у приміщенні лабораторії з ЕОМ кафедри передбачені оптимальні параметри мікроклімату, наведені в таблиці 5.2.

Таблиця 5.2 - Оптимальні норми температури, відносної вологості, швидкості руху повітря в приміщенні лабораторії з ЕОМ

Період року	Категорія робіт	Температура, С	Відносна вологість, %,	Швидкість руху повітря, м/с, не більш
Холодний	Легка -1а	22-24	40-60	0,1
Теплий	Легка -1а	23-25	40-60	0,1

Зазначенні параметри в приміщенні лабораторії забезпечені в теплий час року природною вентиляцією та кондиціонуванням, у холодне - водяним опаленням згідно СНиП 2.04.05-91 [11].

Освітлення виробничого приміщення.

Освітлення робочого місця при проектуванні, зборці і налагодженні мікропроцесорної системи вентиляції та кондиціонування здійснюється у світлий час доби природним світлом через віконні прорізи, а у вечірній час - штучним загальним рівномірним освітленням.

Проведені операції відносяться до III розряду, підразряду «в» зорових робіт згідно ДБН В.2.5-28-2006 [12].

Нормоване значення коефіцієнта природної освітленості КПО для III розряду зорових робіт при природному бічному освітленні складає:

.

Для приміщення лабораторії, розташованої в IV поясі світлового клімату (м. Харків), нормоване значення КПО визначено як:

, (5.1)

де - значення КПО для III пояса світлового клімату, ;

m - коефіцієнт світлового клімату, m=0,9;

с - коефіцієнт сонячності клімату, с=0,85.

Тоді:

.

Нормоване мінімальне значення освітленості E_min у приміщенні для III розряду під розряду «в» зорових робіт (контраст - середній, фон - середній), дорівнює 300 лк від загального освітлення.

Реалізація мінімальної освітленості Emin у приміщенні лабораторії досягнута застосуванням загального рівномірного освітлення. При загальному рівномірному освітленні світильники розміщені у верхній зоні приміщення, забезпечені люмінесцентними лампами типу ЛБ80-4, як найбільш економічних для даного типу приміщень.

Шум.

Джерелами шуму є системні блоки, трансформатори, принтери. Шум на робочих місцях не повинен перевищувати допустимих рівнів, наведених у ГОСТ 12.1.003-89* [13], відповідно до якого рівень шуму в приміщеннях де знаходяться ЕОМ не повинен перевищувати 50 дБА. У нашому випадку рівень шуму в лабораторії не перевищує нормованого значення.

Статичний електрострум.

Джерелом виникнення статичного електроструму є електронно-обчислювальні машини (ЕОМ) та інша електронна техніка. Згідно ГОСТ 12.045-84 [14] для захисту від статичного електроструму викоритовується заземлення металевих неструмоведучих частин ЕОМ та іншої електронної техніки.

Рентгенівське випромінювання.

Джерелом виникнення рентгенівського випромінювання є монітор ЕОМ. Рентгенівське випромінювання на робочих місцях не повинне перевищувати допустимих рівнів, наведених у НРБУ-97 [15]. Для забезпечення нормованих параметрів не вище допустимих викоритовується захисний екран на дисплеї монітора.

Електромагнітне поле.

Джерелом виникнення електромагнітного поля є електронно-променева трубка монітора. Електромагнітне поле на робочих місцях не повинне перевищувати допустимих рівнів, наведених у ГОСТ 12.1.006-84[16]. Для забезпечення нормованих параметрів не вище допустимих викоритовується захисний екран на дисплеї монітора.

Шкідливі речовини.

Для забезпечення гранично допустимої концентрації (ГДК) шкідливих речовин у приміщенні лабораторії кафедри «ПБМЕ» на робочих місцях передбачена місцева витяжна вентиляція по СНиП 2.04.05-91 [11].

Відповідно до технічних умов експлуатація мікропроцесорної системи повинна проводитись в сухому опалювальному приміщенні при температурі від +10°С до 35°С та відносної вологості не вище 80%.

У процесі експлуатації мікропроцесорної системи кондиціонування та вентиляції присутні шкідливі для людей фактори (наведені в таблиці 5.3).