Технологическая ячейка для измерения удельной электропроводности пота на кожных покровах

Рисунок 4.3 - Схема каскада усилителя

Коэффициент передачи каскада усилителя рассчитывается по формуле:

(3.1)

Тогда, используя данную формулу, рассчитаем каскад (Ku=10):

Зададим значение R2=100 кОм.



Тогда:

кОм.

Значение резистора будет 10 кОм.

Значение резистора R3 рассчитывается по формуле:

кОм.

Итак, выберем R3=10 кОм.

2-й каскад усилителя будет аналогичен первому с коэффициентом усиления 10. Общий коэффициент передачи будет составлять 100.

Измерительный мост, или мост Уинстона (рисунок 4.4), представляет собой соединение четырех сопротивлений, одно из которых не известно. Для уравновешенного измерительного моста соотношение сопротивлений плеч выражается следующим равенством (условие равновесия):

R_x•R₂=R₁•R₃ (3.2)

(3.3)



Рисунок 4.4 - Схема измерительного моста

Точность измерения Rx при этом определяется точностью калиброванных сопротивлений R1, R2, R3.В режиме балланса моста напряжение в плечах будет равным 0. При изменении сопротивления резистора Rx, которое является аналогом сопротивления кожи человека, наблюдается расбалансировка моста и появляется в плечах НЧ напряжения. Выбираем R1=1кОм, R2=R3=5.1кОм. Компенсирующие емкости С9=С10=0.1 мкФ.

Генератор частоты включает: фазовращатель, собранный на ОУ DA1(рисунок 4.5). Сигнал с выхода поступает на эмиттерный повторитель, на транзисторе VT1. Этот каскад создает условия для нормальной работы генератора на низкое сопротивление нагрузки и цепи стабилизации амплитуды, состоящей из подстроечного резистора R10, с помощью которого регулируют напряжение сигнала на выходе генератора. Требуемая частота сигнала генератора устанавливается переменным резистором R2.

Гц (4.4)



Рисунок 4.5 - Генератор частоты

С движка резистора R10, сигнал подается на инвертирующий усилительDA2, коэффициент передачи которого определяется отношением сопротивлений резисторов R13 и R11. Подключенная параллельно последнему цепь R12C7 компенсирует влияние паразитных фазовых сдвигов в ОУ, позволяя сохранить характер и масштаб изменения частоты как функции сопротивления резистора R3.

Делитель напряжения R6-R7 задает выходное напряжение 2 В.

Для преобразования напряжения в +3.3 В используется микросхема DD2 - IRU1117-33CS.

Схема электрическая приведена в приложении.

4.2 Выводы

Разработана структурная схема технологической ячейки для измерения удельной электропроводности кожных покровов, которая включает следующие блоки: измерительный мост, блок питания, генератор частоты 1кГц, блок микроконтроллерный, блок клавиатуры, блок индикации, блок усиления. Также разработана схема электрическая принципиальная проектируемой технологической ячейки.



5. Разработка функционального алгоритма технологической ячейки

5.1 Разработка алгоритма работы

Для корректной работы прибора для измерения удельной электропроводности кожных покровов необходимо разработать программное обеспечение для микроконтроллера. Микроконтроллер выполняет все функции, связанные с управлением, индикацией, вычислением данных, а также передачей данных, используя такие модули как АЦП, встроенный контроллер USB. Рассмотрим подробный алгоритм работы микроконтроллера.

Инициализация при включении питания необходима для приведения микроконтроллера в рабочее состояние. Она осуществляется занесением соответствующих значений в регистры конфигурации и управления внутреннего генератора OSCICN, АЦП ADCOCF, USB0, таймеров TMOD, CKCON и портов.

Для инициализации контроллера жидкокристаллического индикатора необходимо следующая последовательность действий. Выдерживается пауза не менее 15 мс между установлением рабочего напряжения питания и выполнением каких-либо операций с контроллером. Первой операцией выполняем команду, выбирающую разрядность шины (это команда выбора 8-ми разрядной шины #30), причем перед выполнением этой операции не проверяем значение флага BF. При этом на выводах R/W и RS устанавливается ноль. Это означает, что будет производиться передача команды в жидкокристаллический индикатор. Вызываем подпрограмму "Импульс", которая предназначена для формирования импульса на линии Е, по спаду которого будет происходить считывание контроллером ЖКИ данных с линии DB0 - DB7. После передачи данных линии шины DB0 - DB7 устанавливаем в состояние высокого импеданса. При всех дальнейших операциях записи будет производиться аналогичный набор действий.

Далее опять выдерживается пауза не менее 4,1 мс и повторяем команду #30, опять не производя проверку флага занятости BF. Следующим шагом необходимо вновь выдержать паузу, на этот раз 100 мкс, и в третий раз повторить команду #30, вновь без проверки BF. Эти три операции являются инициализирующими и призваны вывести контроллер в исходный режим работы.

Все паузы устанавливается с помощью подпрограмм "Del". В регистры RDelay, R_100u, R_1m, R_4.1m, R_10m, R_15m, R_1 и TL1, TH1 заносятся значения нужных временных задержек.

Далее без выдерживания пауз, но с проверкой флага BF (подпрограмма "Проверка") выводим последовательность команд, которые задают следующие режимы работы ЖКИ:

1. Включаем дисплей и выключаем курсор (mov P1,#0Ch);

2. Запрет сдвига дисплея, увеличение счетчика адреса (mov P1,#06h);

3. Выбираем режим развертки изображения - одна строка, размер матрицы символов - 5х8 точек (mov P1,#30h).

Флаг BF сбрасывается в 0, если данные переданы и контроллер ЖКИ готов к передаче следующего байта данных. Для проверки состояния флага RS сбрасываем в 0, R/W устанавливаем в 1(байт команды будет передаваться ЖКИ в микроконтроллер) и считываем состояние старшего бита принятого байта.

Перед выводом фразы на дисплей будет производиться очистка экрана (команда mov P1,#01h). Для вывода слова необходимо последовательно передать код каждой буквы, проверяя перед этим флаг занятости и установив на выводе RS высокий логический уровень, что означает передачу данных. Код для каждого символа приведен на рисунке 6.1.



Рисунок 5.1 - Коды символов контроллера

Кнопка "ВКЛ" предназначена для включения прибора. Начинает поступать питание на микроконтроллер, жидкокристаллический индикатор и на остальные микросхемы. При нажатии кнопки "Пуск" начинается измерение, сигнал поступает на АЦП, и далее значения напряжений сохраняются в регистрах. По окончании измерения при нажатии кнопки "Стоп" микроконтроллер вычисляет среднее значение напряжения и удельную электропроводность, значение которой выводит на ЖКИ. Данное значение можно сохранить (кнопка "Запись") и, при необходимости, передать ( кнопка "Передать") Однако при работе с кнопками, имеющими механические контакты, возникает явление, называемое дребезгом. Это явление заключается в том, что при замыкании контактов возможно появление отскока контактов, которое приводит к переходному процессу. При этом сигнал с контакта может быть прочитан микроконтроллером как случайная последовательность нулей и единиц. Для подавления этого нежелательного явления воспользуемся алгоритмом, суть которого состоит в многократном опросе сигнала с контакта. Подсчет удачных опросов (то есть опросов, обнаруживших, что контакт устойчиво замкнут) ведется программным счетчиком. Если после серии удачных опросов встречается неудачный, то подсчет начинается сначала. Контакт считается устойчиво замкнутым (дребезг устранен), если последовало N удачных опросов. Число N выбирается экспериментально и лежит в пределах от 5 до 50 [13].

Измерение напряжения осуществляется с помощью десятиразрадняго АЦП. АЦП работает в однофазном режиме.

Передача данных осуществляется по шине USB. МК C8051F320/1 содержат законченный высокоскоростной/низкоскоростной функциональный USB-контроллер. Функциональный USB-контроллер (USB0) состоит из последовательного интерфейсного модуля (SerialInterfaceEngine - SIE), USB-приемопередатчика (включая согласующие резисторы и настраиваемые подтягивающие резисторы), буфера FIFO объемом 1Кбайт. Никакие внешние компоненты не требуются. Функциональный USB-контроллер и USB-приемопередатчик совместимы со спецификацией USB 2.0.

Программа должна полностью настроить USB0 до его включения. Для этого необходимо:

1 Выбрать и включить источник тактирования USB.

2 Сбросить USB0, установив в 1 бит USBRST.

3 Настроить и включить USB-приемопередатчик.

4 Настроить все функции USB0 (прерывания, детектирование SUSPEND).

5 Включить USB0, сбросив в 0 бит USBINH.

В микроконтроллере отсутствует набор команд для осуществления арифметических действий в тех случаях, когда для представления чисел приходится использовать более одного байта, поэтому для реализации алгоритма будет написана процедура для вычисления суммы двух двухбайтных чисел. Подпрограмма, реализующая данную процедуру приведена в приложении В. Также присутствуют программы для удаления дребезга контактов, передачи данных.



5.2 Выводы

Разработан алгоритм работы технологической ячейки для измерения удельной электропроводности кожных покровов. В соответствии с алгоритмом микроконтроллер вычисляет значение удельной электропроводности, данное значение отображается на жидкокристаллическом индикаторе и может быть передано на компьютер.



6. Разработка конструкции

6.1 Выбор и обоснование комплектующих элементов и материалов конструкции

При выборе комплектующих элементов необходимо учитывать следующие параметры:

а) технические параметры:

ѕ номинальное значение параметров электрорадиоэлементов (ЭРЭ) согласно принципиальной электрической схеме устройства;

ѕ допустимые отклонения величин ЭРЭ от их номинального значения;

ѕ допустимое рабочее напряжение ЭРЭ;

ѕ допустимое рассеивание мощности ЭРЭ;

ѕ диапазон рабочих частот ЭРЭ;

ѕ коэффициент электрической нагрузки ЭРЭ.

б) эксплуатационные параметры:

ѕ диапазон рабочих температур;

ѕ относительная влажность воздуха;

ѕ давление окружающей среды;

ѕ вибрационные нагрузки;

ѕ другие (специальные) показатели.

Дополнительными критериями при выборе ЭРЭ являются:

ѕ унификация ЭРЭ;

ѕ масса и габариты ЭРЭ;

ѕ наименьшая стоимость;

ѕ надежность.

Микроконтроллер C8051F320 представляют собой полностью интегрированный на одном кристалле систему для обработки смешанных (аналого-цифровых) сигналов. Отличительные особенности данного микроконтроллера перечислены ниже:

ѕ - высокопроизводительное микропроцессорное ядро CIP-51 с конвейерной архитектурой, совместимое со стандартом 8051 (максимальная производительность - 25 MIPS);

ѕ - встроенные средства отладки, обеспечивающие внутрисистемную, "неразрушающую" отладку в режиме реального времени;

ѕ - десятиразрядный семнадцатиканальный АЦП (максимальная производительность - 200 тысяч преобразований в секунду) с аналоговым мультиплексором, поддерживающий однофазный и дифференциальный режимы работы;

ѕ - высокоточный программируемый 12 МГц внутренний генератор и четырехкратный умножитель тактовой частоты;

ѕ - до 16 Кб встроенной Flash-памяти;

ѕ - 2304 байт встроенного ОЗУ;

ѕ - аппаратно реализованные последовательные интерфейсы SMBus/I²C, расширенный SPI и расширенный UART;

ѕ - четыре шестнадцатиразрядных таймера общего назначения;

ѕ - программируемый массив счетчиков/таймеров (ПМС) с тремя модулями захвата/сравнения и функцией сторожевого таймера;

ѕ - встроенные схема сброса по включению питания, монитор питания и датчик температуры;

ѕ - встроенный компаратор напряжения;

ѕ - 25 портов ввода/вывода (совместимые с 5В логикой).

Микроконтроллер C8051F320 имеют встроенные схему сброса по включению питания, схему слежения за напряжением питания, регулятор напряжения, сторожевой таймер, тактовый генератор и представляют собой, функционально-законченную систему на кристалле. Имеется возможность внутрисхемного программирования Flash-памяти, что обеспечивает долговременное (энергонезависимое) хранение данных, а также позволяет осуществлять обновление программного обеспечения в готовых изделиях. Программа пользователя может полностью управлять всеми периферийными модулями, а также может индивидуально отключить любой из них с целью уменьшения энергопотребления.

Каждый микроконтроллер предназначен для работы в промышленном температурном диапазоне от минус 40?С до + 85єС при напряжении питания 2,7В…3,6В. На порты ввода/вывода и вывод /RST могут быть поданы входные сигналы напряжением до 5 В. Микроконтроллеры C8051F320 выпускаются в тридцати двух выводных корпусах типа LQFP.

Для отображения информации выбран индикатор на основе контроллера HD44780. Данный контроллер фактически является промышленным стандартом и широко применяется при производстве алфавитно-цифровых ЖКИ-модулей.

Это недорогое и удобное решение, позволяющее сэкономить время и ресурсы при разработке новых изделий, при этом обеспечивают отображение большого объема информации при хорошей различимости и низком энергопотреблении. Возможность оснащения ЖКИ-модулей задней подсветкой позволяет эксплуатировать их в условиях с пониженной или нулевой освещенностью, а исполнение с расширенным диапазоном температур (-20°С...+70°С) в сложных эксплуатационных условиях, в том числе в переносной, полевой и даже, иногда, в бортовой аппаратуре.

Керамические ЧИП конденсаторы

Керамические ЧИП конденсаторы используются в электрических цепях постоянного, переменного токов и в импульсных режимах. Предназначены для автоматизированного и ручного поверхностного монтажа на печатные платы с последующей пайкой оплавлением, горячим воздухом или в инфракрасных печах. Типоразмер 1206 предназначен для высокоплотного монтажа.

Допустимые воздействующие факторы при эксплуатации:

ѕ Температура окружающей среды, С

верхнее значение 125;

нижнее значение -55.

Относительная влажность воздуха, % , при температуре +25С, не более 98.

Основные технические данные:

ѕ Диапазон номинальных значений емкости, пФ(мкФ)0,5-8200(0,01-3,3);

ѕ Тангенс угла потерь:0,15% ±0,2;

ѕ Рабочее напряжение, В:25;

ѕ ТКЕ, 1/С 0±30(10^-6).

Резисторы

Постоянные непроволочные безвыводные резисторы общего применения фирмы Murata, предназначены для работы в электрических цепях постоянного и переменного токов и импульсном режиме, монтажа на поверхность плат и в гибридные интегральные схемы.

Допустимые воздействующие факторы при эксплуатации:

ѕ Температура окружающей среды, С

верхнее значение 70;

нижнее значение -60.

ѕ Основные технические данные:

ѕ Диапазон номинальных значений сопротивления, Мом 0,05- 50;

ѕ Точность, % 5;

ѕ Номинальная мощность, Вт0,0625;

ѕ Предельное рабочее напряжение постоянного и переменного тока, В 250;

ѕ Тип корпуса 1206;

ѕ Минимальная наработка, ч 25000.

Микросхема IRU1117-33

Данная микросхема применяется для преобразования напряжения 9 В в 3,3 В. Микросхема предназначена как для ручного, так и для автоматического монтажа. Изготавливается в 3выводном корпусе.

Допустимые воздействующие факторы при эксплуатации:

ѕ Температура окружающей среды, С:

верхнее значение +150;

нижнее значение -65;

ѕ Входное напряжение, В 4,57;

ѕ Выходное напряжение, В 33,3.

Операционный усилитель КР140УД1

ѕ Напряжение питания 6,3-12 В 0,5%;

ѕ Максимальное выходное напряжение

при Uп= 6,3 В, Rн=5,05 кОм, Uвх= 0,1 В 2,8 В;

ѕ Максимальное выходное напряжение

при Uп= 12,6 В, Rн=5,05 кОм, Uвх= 0,1 В +6В;

ѕ Напряжение смещения нуля

ѕ при Uп= 6,3 В, Rн=5,05 кОм 7 мВ;

Ток потребления не более 4,5 мА;

ѕ Входной ток при Uп= 6,3 В, Rн=5,05 кОм 7 мкА;

ѕ Разность входных токов не более 2,5 мкА;

ѕ Коэффициент усиления напряжения

при Uп= 6,3 В, Rн=5,05 кОм 500...4500;

ѕ Коэффициент ослабления синфазного входного напряжения

не менее 60 дБ;

ѕ Средний температурный коэффициент напряжения смещения

не более 60 мкВ/ ° C;

ѕ Максимальная скорость нарастания выходного напряжения,

не менее 1 В/мкс;

ѕ Время установления выходного напряжения, не более 1,5 мкс;

ѕ Входное сопротивление 50 кОм;

ѕ Выходное сопротивление 300 Ом;

ѕ Частота единичного усиления 0,1 МГц.

Операционный усилитель К153УД1А

ѕ Номинальное напряжение питания 9 В 10 %;

ѕ Максимальное выходное напряжение при Uп= 9 В, Uвх= 0,15 В,

Rн=2 кОм | 10| В;

ѕ Напряжение смещения нуля при Uп= 16,5 В, Rн 10 кОм 7,5 мВ;

ѕ Входной ток при Uп= 16,5 В, Rн 10 кОм 1500 нА;

ѕ Средний входной ток при Uп= 16,5 В, Rн 10 кОм 2000 нА;

ѕ Разность входных токов при Uп=16,5 В, Rн 10 кОм 500 нА;

ѕ Ток потребления при Uп= 16,5 В, Rн 10 кОм 6 мА;

ѕ Коэффициент усиления напряжения при

Uп= 15 В, Rн=2 кОм, f=50 Гц 20000;

ѕ Коэффициент ослабления синфазных входных напряжений

при Uп= 15 В, Rн 10 кОм, Uвх=8 В 65 дБ;

ѕ Коэффициент влияния нестабильности источников питания

напряжение смещения нуля 200 мкВ/В;

ѕ Скорость нарастания выходного напряжения 0,2 В/мкс;

ѕ Время установления выходного напряжения 0,3 мкс;

ѕ Частота единичного усиления 1 МГц;

ѕ Входное сопротивление 260 кОм;

ѕ Выходное сопротивление 150 Ом;

К основным критериям качества конструкционных материалов относятся параметры сопротивления внешним нагрузкам: прочность, вязкость, надежность.

Материалы конструкции должны иметь малую стоимость; легко обрабатываться и быть легкими; обладать достаточными прочностью и жесткостью; внешний вид материалов корпуса, лицевой и задней панелей должны отвечать требованиям технической эстетики; сохранять физико-химические свойства в процессе эксплуатации.

Применение унифицированных материалов в конструкции, ограничение номенклатуры применяемых деталей позволяет уменьшить себестоимость разрабатываемого изделия, улучшить производственную и эксплуатационную технологичность. Изготовление деталей конструкции типовыми технологическими процессами также позволяет снизить затраты при серийном выпуске изделий в промышленности.

Для производства корпуса прибора используется АБС-пластик, который обладает оптимальным сочетанием эластичности и ударопрочности, что в сочетании с отличной размерной стабильностью делает его одним из самых востребованных пластиков для производства сложных формованных изделий с высокой степенью вытяжки и точности изготовления.

Выбор конструкции печатной платы (ПП) является важным фактором, определяющим механические характеристики при использовании устройства в целом. Для изготовления плат общего применения в РЭС наиболее широко используется стеклотекстолит. Фольгированный стеклотекстолит представляет собой слоистый прессованный материал, изготовленный на основе ткани из стеклянного волокна, пропитанной термореактивным связующим на основе эпоксидной смолы, и облицованный с одной или с двух сторон медной электролитической оксидированной или гальваностойкой фольгой (изготавливают листами толщиной: до 1 мм - не менее 400х600мм; от 1,5 и более - не менее 600х700мм).

Для изготовления печатной платы был выбран материал FR-4 LamPlex. Материалы, подпадающие под спецификацию FR-4 по классификации NEMA, обладают прекрасными механическими и электрическими свойствами. Поэтому они являются наиболее распространенными для производства двусторонних и многослойных печатных плат, а также для производства односторонних печатных плат с повышенными требованиями к механической прочности.FR-4 представляет собой материал на основе стекловолокна и эпоксидной композиции. Стандартная заготовка из этого материала толщиной 1,5 мм состоит из восьми слоев стеклотекстолита. Класс горючести данного материала - UL94V-0; имеется ультрафиолетовая блокировка.

Для маркировки ПП выбрана краска МКЭЧ черная на основе следующих ее показателей:

ѕ высокая насыщенность и контрастность цвета;

ѕ высокая укрывистость и липкость;

ѕ низкая степень водопоглощения;

ѕ широкий диапазон рабочих температур;

ѕ высокая жизнеспособность при нормальных условиях;

ѕ многообразие способов нанесения: трафаретная, т.д.

Для защиты от внешнего воздействия, ПП готового изделия будет использовать покрытие PETERS SL1301ECO-FLZ на основе модифицированных полиуретановых смол, обладающее следующими свойствами:

ѕ приемлемая антикоррозионная защита;

ѕ минимальная опасность агрессивного воздействия на электронные элементы и маркировку;

ѕ хорошие диэлектрические и электроизоляционные свойства;

ѕ возможность для проведения ремонта на плате при температуре паяльника;

ѕ исполнение в окрашенном прозрачном или флуоресцирующем виде, что облегчает контроль на полноту покрытия при дневном свете или в ультрафиолетовом свете.



6.2 Компоновочный расчет блоков

Под компоновкой понимают размещение в пространстве или на плоскости различных элементов (радиодеталей, микросхем, блоков и приборов) средств медицинской электроники (СМЭ). Основная задача, решаемая при компоновке, - это выбор форм, основных геометрических размеров, ориентировочное определение веса и расположения в пространстве элементов и изделий СМЭ.

Класс точности определяет наименьшее минимальное значение основных размеров конструктивных элементов. ГОСТ 23751-86 определяет 5 классов точности (таблица 6.1).

Таблица 6.1 - Классы точности печатных плат

Параметры	Класс точности
	2	3	4	5
Мин. ширина проводника, t, мм	0,45	0,25	0,15	0,10
Мин. расстояние между центрами проводников, S, мм	0,45	0,25	0,15	0,10
Мин. ширина гарантийного пояска, В, мм	0,20	0,10	0,05	0,025
Отношение диаметра мин. отв. к толщине ПП, г	1:2,5	1:3	1:4	1:5

Т. к. будет использоваться технология поверхностного монтажа, то разработка ПП ведется по 3 классу точности.

Исходными данными для компоновки платы являются установочный объем ЭРЭ V_уст, установочная площадь S_уст,, масса. Необходимые данные для каждого ЭРЭ из перечня элементов генератора сведены в таблицу 6.2.

Таблица 6.2 - Исходные данные для компоновки платы

Тип элемента	Объем Vуст , мм3	Установочная площадь Sуст,, мм2	Масса, г	Количество
Конденсаторы
1206- X7R -16B-1мкФ±10%	57.79	13.76	1.4	2
1210-VDC -25B-0.0221мкФ±10%	57.79	13.76	1.4	8
Резисторы
RC0402-0.0625Вт-62010 кОм±5%	1.5	3	0.5	25
PVZ3A-30020кОм30%	54.4	10.88	1.8	3
Микросхемы
С8051F320	1.6	81	2	1
IRU1117-33CS	87.75	19.5	1.5	1
КР140УД1	756	126.25	1.5	2
КР153УД1	2198	314	1.5	2
Транзистор
MPS-401	140	28	1.5	1
Кнопки
Кнопка KD2-24BRN	1365	91	12.4	6
Разъем
USBA-1J	1728	288	16.3	1
AMPMODU II	650	65	13.54	1
BH-16-M	2226.42	234.36	30	1
Общая сумма
	12886.3	2404.36	65.44	52

1. Приблизительная площадь ПП с учетом использования способа одностороннего монтажа:

(6.1)

где k_з - коэффициент заполнения печатной платы,

m - количество сторон монтажа.

2. Ориентировочно определяем реальный объем разрабатываемой конструкции по формуле:

(6.2)

Исходя из рассчитанной площади платы и высоты разъёмов, определяем ее приблизительные габаритные размеры: 60х90х10 мм.

Произведем расчет следующих конструктивных параметров ПП:

3. Минимальная ширина печатного проводника по постоянному току для цепей питания и заземления:

(6.3)

где I_max- максимальный постоянный ток через проводник,

j_доп-допустимая плотность тока, t - толщина проводника.

4. Номинальное значение диаметров монтажных отверстий:

- для штыревых элементов

, (6.4)

где - максимальный диаметр вывода устанавливаемого элемента, мм;

- нижнее предельное отклонение от номинального диаметра монтажного отверстия (для третьего класса точности мм). Разницу между минимальным диаметром отверстия и максимальным диаметром вывода ИЭТ примем мм. Подставляя значения в формулу (6.4) получим:

мм.

С учетом полученного результата из ряда предпочтительных значений диаметров монтажных отверстий выбираем мм.

- для вилки и переходных отверстий:

мм.



С учетом полученного результата из ряда предпочтительных значений диаметров монтажных отверстий выбираем мм.

5. Диаметр контактных площадок

Для двухсторонних печатных плат (ДПП), изготовляемых комбинированным позитивным методом при фотохимическом способе получения рисунка:

(6.5)

где - расстояние от края просверленного отверстия до края контактной площадки;

дd и дp - допуски на расположение отверстий и контактных площадок;

- допуск на отверстие (в соответствии с классом точности

=0,05 мм).

- для штыревых элементов по формуле (7.5) получаем:

мм,

- для вилки и переходного отверстия:

мм,

Максимальный диаметр контактной площадки:

- для штыревых элементов:

мм; (6.6)



- для вилки и переходного отверстия:

мм;(6.7)

6. Ширина проводников:

(6.8)

где b_1min - минимальная эффективная ширина проводника, для плат третьего класса точности b_1min=0,10 мм.

Подставив значение в формулу (6.8) получаем:

мм.

6.3 Расчёт надёжности

Под надёжностью понимают свойство изделия сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции, в заданных режимах и условиях применения. Для описания различных сторон этого свойства на практике пользуются показателями надёжности, представляющие собой количественные характеристики одного или нескольких свойств, определяющих надёжность изделия. Расчет показателей надёжности включает в себя определение таких показателей как средняя наработка на отказ, вероятность безотказной работы, среднее время восстановления, коэффициент ремонтопригодности, вероятность безотказной работы с учетом восстановления, доверительные границы для наработки на отказ.

Поскольку элементы в общем случае могут находиться в рабочем режиме различное время, отличающееся от рабочего времени изделия, это также должно учитываться при расчете надежности. Расчет выполнен с учетом следующих допущений:

ѕ отказы элементов являются случайными и независимыми процессами или событиями;

ѕ - учет влияния условий эксплуатации производится приблизительно;

ѕ параметрические отказы не учитываются;

ѕ вероятность безотказной работы элементов от времени изменяется по экспоненциальному закону.

Алгоритм проведения расчета следующий:

1. На основе анализа электрической схемы формируются группы однотипных элементов (признаком объединения элементов в одну группу является функциональное назначение элемента и эксплуатационная электрическая характеристика).

2. Для элементов каждой группы по справочникам определяется среднегрупповое значение интенсивности отказов. Полученные данные вносятся в таблицу 6.3.

3. Определяется значение суммарной интенсивности отказов , час^-1по формуле:

, (6.9)

где -- количество элементов в -ой группе (всего групп);

--среднегрупповое значение интенсивности отказов -ой группы элементов.

4. Рассчитывается суммарная интенсивность отказов элементов с учетом электрического режима и условий эксплуатации:



(6.10)

где - обобщенный эксплуатационный коэффициент, определяемый по виду РЭА и условий его эксплуатации. Для проектируемогоприбора, эксплуатируемого в лабораторных условиях, .

5. Рассчитывается наработка на отказ:

(6.11)

6. Определяется значение вероятности безотказной работы по формуле:

, (6.12)

где -- заданное время безотказной работы устройства в часах, которое согласно техническому заданию не менее 10000 ч.

Полученные результаты сведены в таблицу 6.3.

Таблица 6.3- Ориентировочный расчет показателей надежности генератора

Группа элементов	Количество элементов в группе	Интенсивность отказов,
Конденсаторы	10	0,05
Кнопки	6	0,40
Микросхемы	7	0,45
Резисторы постоянные	25	0,05
Резисторы переменные	3	0,15
Транзистор	1	0,04
Разъемы	4	0,2
Плата печатная	1	0,2
Кабель	2	0,6



Продолжение таблицы 6.3

Соединения винтами	4	0,001
Пайка	155	0,04
Суммарная интенсивность отказов,		16.194
Суммарная интенсивность отказов элементов с учетом электрического режима и условий эксплуатации,		16.194
Наработка на отказ, ч	61751.2
Вероятность безотказной работы	0,85

Полученное значение наработки на отказ, равное 61751.2 часа, значительно превышает заданное (10000часов), что гарантирует надежную работу разрабатываемой технологической ячейки. Подтверждением этому служит высокий показатель вероятности безотказной работы (0,85), поэтому дополнительных мер по повышению надёжности изделия не требуется.

6.4 Выводы

В данном разделе разработана плата печатная и сборочный чертеж технологической ячейки для измерения удельной электропроводности кожных покровов. Рассчитанная вероятность безотказной работы равна 85 процентам, что гарантирует надежную работу.

Разработан сборочный чертеж изделия, удовлетворяющий современным требованиям.



7. Технологический раздел

7.1 Оценка технологичности конструкций

Технологичность -- это совокупность свойств конструкции, которые проявляются в оптимальных затратах труда, средств, материалов и времени при изготовлении, эксплуатации и ремонте изделия. Различают производственную, эксплуатационную, ремонтную технологичность при техническом обслуживании, технологичность конструкции детали и сборочной единицы, а также технологичность конструкции по процессу изготовления, форме поверхности, размерам и материалам. К качественным характеристикам технологичности конструкции относят взаимозаменяемость, регулируемость и инструментальную доступность конструкции. Для оценки технологичности электронных блоков применяют систему базовых коэффициентов, рекомендуемых отраслевыми стандартами. Каждый из коэффициентов технологичности имеет свою весовую характеристику , определяемую в зависимости от его порядкового номера в группе [15].

Комплексный показатель определяется на основе частных показателей по формуле:

. (7.1)

Состав базовых показателей технологичности для электронных блоков с поверхностным монтажом в ранжированной последовательности приведен в таблице 7.1.



Таблица 7.1 - Показатели технологичности электронных модулей

i	Коэффициенты технологичности	Обозначение
1	Коэффициент автоматизации пайки ЭРЭ	КАП	1,0
2	Коэффициент автоматизации установки ЭРЭ	КАУ	1,0
3	Коэффициент снижения трудоемкости сборки и монтажа	КТ СБ	0,8
4	Коэффициент автоматизации операций контроля и настройки	КАКН	0,5
5	Коэффициент повторяемости ЭРЭ	Кпов ЭРЭ	0,3
6	Коэффициент применения типовых техпроцессов	КТП	0,2
7	Коэффициент сокращения применения деталей	КСПД	0,1

Показатели технологичности вычисляются по следующим формулам:

1. Коэффициент автоматизации пайки ЭРЭ:

, (7.2)

где Н_ЭРЭ - количество ЭРЭ в модуле;

Н_АП - количество ЭРЭ, пайка которых осуществляется автоматом.

.

2. Коэффициент автоматизации установки ЭРЭ, подлежащих пайке:

, (7.3)

где Н_АУ - количество ЭРЭ, устанавливаемых на плату автоматизированным способом.



где Н_{у СКВ} и Н_{у ПМ} - соответственно количество ЭРЭ обычного сквозного и поверхностного монтажа;

3. Коэффициент снижения трудоемкости сборки и монтажа:

, (7.5)

где Н_ВМ - число, характеризующее вид монтажа, определяется по таблице 7.2.

Таблица 7.2 - Выбор вида монтажа

Вид монтажа	Поверхностный односторонний	Поверхностный двухсторонний	Смешанно- разнесенный	Смешанный
НВМ	1,2	1,4	1,8	2,8

Так как плата принадлежит к смешанному виду монтажа, то коэффициент К_{Т СБ} будет равен:

.

4. Коэффициент автоматизации операций контроля и настройки:

_, (7.6)



где Н_АТ - число автоматизированных операция внутрисхемного

тестирования модуля;

Н_АФ - число автоматизированных операций приемочного функционального контроля модуля;

Н_КН - число операций контроля и настройки.

.

5. Коэффициент повторяемости ЭРЭ:

_, (7.7)

где Н_{Т ЭРЭ} - количество типоразмеров ЭРЭ в модуле.

.

6. Коэффициент применения типовых технологических процессов (ТП):

_, (7.8)

где Д_ТП, Е_ТП - число деталей и сборочных единиц, изготавливаемых с

применением типовых и групповых ТП;

Д, Е - общее число деталей и сборочных единиц, кроме крепежа.

.



7. Коэффициент сокращения применения деталей:

, (7.9)

где Д - количество деталей в модуле.

.

8. Комплексный показатель:

Для определения базового значения комплексного показателя вычислим количество ЭРЭ обычного и поверхностного монтажа в партии изготавливаемых модулей:

_, (7.10)

, (7.11)

где N - объем партии изготавливаемых модулей.

Зададим объем партии 2000 штук.

N_СКВ=1000*12=12000, N_ПМ=1000*44=44000.

Базовое значение комплексного показателя равно:



. (7.12)

Так как N_СКВ<50000, то К_С=0,55. Отсюда:

.

Уровень технологичности:

. (7.13)

Так как К_УТ>1, то конструкция в достаточной степени обработана на технологичность.

7.2 Разработка технологической схемы сборки электронного модуля

Сборка представляет собой совокупность технологических операций механического соединения деталей, ЭРЭ и интегральных микросхем в изделии для обеспечения заданного их расположения и взаимодействия. Выбор последовательности операций сборочного процесса зависит от конструкции изделия и организации процесса сборки.

Технологический процесс сборки - это совокупность операций, в результате которых детали соединяются в сборочные единицы, блоки и изделия.

Для определения количества устанавливаемых ЭРЭ на плату в ходе выполнения сборочных операций необходим расчет ритма сборки:



(7.14)

где Ф_Д - действительный фонд времени за плановый период,

N - программа выпуска.

Действительный фонд времени за плановый период:

(7.15)

где С - количество рабочих смет в день (примем С=2);

Д - количество рабочих дней в году (Д=255 дней);

Кп - коэффициент регламентированных перерывов (Кп=0,95).

Количество элементов, устанавливаемых на i-ой операции, должно учитывать соотношение:

0,9<Тi/r<1,2, (7.16)

где Ti - трудоемкость i-ой операции сборки (формула 7.17).

T_i=n?60/П (мин.), (7.17)



где П - производительность единицы оборудования, шт./ч,

n - количество устанавливаемых ЭРЭ на данной операции.

Технологическая схема сборки электронного модуля приведена на чертеже ГУИР.946142.002 Д1.

7.3 Разработка маршрутной технологии сборки электронного модуля

Рассчитаем показатели производительности труда:

1. Штучное время Т_шт:

, (7.18)

где Т_опер - оперативное время,

К₁ - коэффициент, зависящий от группы сложности аппаратуры и типа производства;,

К₂ - коэффициент, учитывающий подготовительно-заключительное время и время обслуживания в процентах от оперативного времени и зависящий от условий труда,

К₃ - коэффициент, учитывающий долю времени на перерывы в работе (в процентах от оперативного времени).

2. Подготовительно-заключительное время Т_п.з.:

, (7.19)

где Т_п.з.см. - подготовительно-заключительное сменное время, определяемое инструкцией по эксплуатации оборудования,

С- количество смен (обычно С=2),

Д_р - количество рабочих дней за плановый период (Д_р=255 дней).



3. Штучно-калькуляционное время Т_шт-к :

, (7.20)

где Т_пз- подготовительно-заключительное время на ознакомление с чертежами и получение инструмента, подготовку и наладку оборудования;

N- программа выпуска (согласно заданию 1000 шт/ год) [24].

Маршрутный технологический процесс сборки и монтажа, приведен в таблице 7.3.

Таблица 7.3 - Маршрутный технологический процесс сборки и монтажа

№	Наименование операции	Оборудование, оснастка	Топер, мин	Тшт., мин	Тп.-з, мин	Тшт.-к, мин
5	Комплектование	Стол монтажный СМ-3	1,5	3.09	1530	4,62
10	Нанесение паяльной пасты	Полуавтомат Ulmpaprint2000	0,2	0.41	12750	13,16
15	Установка поверхностно монтируемых компонентов	Полуавтомат SM902	1,16	2.39	10200	12,59
20	Пайка конвективным оплавлением	Печь конвекционного оплавления OmmiFlo	0,069	0.14	10200	10,34
25	Подготовка ЭРЭ к монтажу	Полуавтомат ГГ-2125	0,16	0,33	5100	5,43
30	Установка микросхем, разъемов и кнопок сквозного монтажа	Полуавтомат УР-10	0,17	0,35	7650	8,0
35	Пайка	Автомат УПВ-903Б	0,08	0,16	10200	10,36
40	Очистка платы	Линия Aquapak	0,061	0,12	7650	7,77
45	Контроль визуальный	Установка VS 8	0,3	0,61	2550	3,16
50	Контроль электрический	Система Cencorp 500SL	0,3	0,61	7650	8,26
55	Маркировать	Стол монтажный, трафарет	0,3	0,61	2550	3,16
60	Лакировать	Установка Century C-740	0,3	0,61	5100	5,71

Комплект технологической документации приведен в приложении Е.



7.4 Выводы

В разделе произведен расчет на технологичность. Уровень технологичности больше единицы, что соответствует достаточной степени обработки на технологичность. Разработана технологическая схема сборки, маршрутная карта, комплект технологической документации.



8. Технико-экономическое обоснование производства технологической ячейки для измерения удельной электропроводности пота на кожных покровах

8.1 Краткая характеристика технологической ячейки для измерения удельной электропроводности пота на кожных покровах

Разрабатываемый прибор позволяет определить сопротивление участка кожного покрова и оценить разность сопротивлений сухой и влажной кожи. Это необходимо при проведении диагностики гипергидроза. То есть основной областью применения данного прибора является медицина. На сегодняшний день аналогов разрабатываемой ячейки не существует. Выявление заболевания происходит на основе слов пациента, а границы зоны потливости определяются с помощью пробы Минора. Кожа исследуемого покрывается раствором йода, затем после высыхания-- посыпается кукурузным крахмалом или картофельной мукой. В результате соединения йода с крахмалом в местах потения образуется интенсивное сине-фиолетовое, иногда даже черное окрашивание.

При использовании разрабатываемого устройства диагностика будет занимать меньше времени, чем требуется при использовании пробы Минора. А результаты исследований, полученные до и после операций, можно хранить на компьютере. Передача данных осуществляется через шину USB.

Основным элементом является микроконтроллер, через который осуществляется управление прибором, а также МК позволяет вычислить результат измерений.

Прибор прост в использовании, имеет индикатор ЖК, на котором почти сразу отображаются полученные данные.

Основными показателями разрабатываемого прибора, которые смогут обеспечить ему коммерческий и технический успех, являются - безопасность и удобство для пациента, высокое качество, точность результатов, небольшие размеры, простота и наглядность конструкции, возможность передачи данных на ПЭВМ и дальнейшее их хранение и другое.

8.2 Расчет стоимостной оценки затрат

Расчет себестоимости и отпускной цены технологической ячейки для измерения удельной электропроводности пота на кожных покровах

Расчёт затрат по статье "Сырьё и материалы"

В эту статью включается стоимость основных и вспомогательных материалов, необходимых для изготовления единицы продукции по установленным нормам и ценам их приобретения (оптовым) с учётом транспортно-заготовительных расходов. Расчёт производится по следующей формуле [16]:

(8.1)

где К_ТР - коэффициент, учитывающий транспортно-заготовительные расходы при приобретении материалов;

Н_РI - норма расхода i-го вида материала на единицу продукции (кг, м, л и пр.);

Ц_I - отпускная (оптовая) цена за единицу i-го вида материала, ден. ед.

О_ВI - возвратные отходы i-го вида материала (кг, м, л и пр.);

Ц_ОI - цена за единицу отходов материала i-го вида, руб;

n - номенклатура применяемых материалов.

Для удобства расчет затрат на материалы представлен в таблице 8.1 [17-22] .



Таблица 8.1 - Расчёт затрат на материалы

Наименование материала	Единицы измерения	Норма расхода	Цена за единицу,руб.	Сумма,руб.
1. Фольгированный диэлектрик FR-4 LamPlex-2-18-1,5	кг	0,018	30000	540
2. Припой ПОС-61	кг	0,02	81684	1633
3. Паяльнаяпаста G4(A)-SM833 UNION SOLTEK	кг	0,03	120000	7200
4. Клей КМ-203	мл	2	199000	7960
5. Лак UREHTANClear	л	0,1	84125	8412
6. Низковольтный кабель SKUBRed/Black	м	0,08	6092	4874
Итого	30619
Транспортно-заготовительные расходы (10%)	3061.2
Всего с транспортно-заготовительными расходами	33680.4
Отходы возвратные (вычитаются) 1%	336.8

Всего по статье:=33680.4-336.8=33343.6руб.

Расчет затрат по статье "Покупные комплектующие изделия и полуфабрикаты". В эту статью включаются затраты на приобретение готовых покупных изделий и полуфабрикатов. Расчёт производится по следующей формуле[16]:

(8.2)

где- коэффициент транспортно-заготовительных расходов; m - перечень применяемых комплектующих изделий и полуфабрикатов; - количество покупных комплектующих изделий или полуфабрикатов j-го вида, шт; - оптовая цена j-го вида комплектующих изделий или полуфабрикатов, руб.

Расчёт затрат на покупные комплектующие и полуфабрикаты представлены в таблице 8.2 [22-26].



Таблица 8.2 - Расчёт затрат на комплектующие изделия и полуфабрикаты

Наименование комплектующего или полуфабриката	Кол-во на единицу	Цена, бел.руб.	Сумма
Резисторы
RC0402-0.0625Вт-620Ом±5%	1	20	20
RC0402-0.0625Вт-680Ом±5%	2	20	40
RC0402-0.0625Вт-1кОм±5%	8	20	160
RC0402-0.0625Вт-1.6кОм±5%	1	20	20
RC0402-0.0625Вт-2.7кОм±5%	1	20	20
RC0402-0.0625Вт-4.7кОм±5%	1	20	20
RC0402-0.0625Вт-5.1кОм±5%	4	20	80
RC0402-0.0625Вт-6.2кОм±5%	1	20	20
RC0402-0.0625Вт-10кОм±5%	4	20	80
RC0402-0.0625Вт-100кОм±5%	2	20	40
RC0402-0.0625Вт-22кОм±5%	1	20	20
PVZ3A-300Ом±30%	1	450	450
PVZ3A502-5к±30%	1	450	450
PVZ3A-20к±30%	1	450	450
Микросхемы
C8051F320	1	12770	12770
IRU1117-33CS	1	2090	2090
К140УД11	2	2690	5380
К153УД1	2	2725	5450
Конденсаторы
1210-VDC-25В-0.022мкФ±10%	1	220	220
1210-VDC-25В-0.47мкФ±10%	1	220	220
1210-X7R-50В-0.1мкФ±10%	6	220	1332
1206-X7R-16В-1мкФ±10%	2	220	440
Индикатор 1602 LCD	1	30000	30000
Разъем USBA-1J	1	570	570
Кабель USB	1	13700	13700
Батареи типа 3336	2	9810	19620
Электрод	2	15620	31240
Винт В.М2,5-6gx4.48	4	71,5	286
Всего	-	-	125185
Всего с транспортно-заготовительными расходами (1,1)	-	-	137703.5



Расчёт затрат по статье "Основная заработная плата производственных рабочих"

В эту статью включаются расходы на оплату труда производственных рабочих, непосредственно связанных с изготовлением продукции, выполнением работ и услуг. Расчёт производится по следующей формуле:

где -коэффициент премий, установленный за выполнение, перевыполнение плановых показателей;

-количество технологических операций по изготовлению изделий;

- часовая тарифная ставка, соответствующая разряду выполняемых по i-й операции работ, ден.ед.;

- норма времени (трудоёмкость) по i-й операции, нормо-час/шт.

Месячная тарифная ставка первого разряда на предприятии составляет 180000 руб. Расчёт основной заработной платы представлен в таблице8.3.

Таблица 8.3 - Расчет основной заработной платы производственных рабочих

Вид работ (операции)	Разряд работы	Часовая тариф- ная ставка, руб./ч	Норма време-ни по опера-ции, нормо-час	Расценка (прямая зарплата),руб.
1.Подготовительная операция	II	1186.3	0,05	59
2.Комплектовочная операция	II	1186.3	0,02	15
3. Нанесение паяльной пасты	VI	1943.1	0,04	78
4.Установка SMD-элементов	VI	1943.1	0,02	39
5. Оплавление в конвективной печи	VI	1943.1	0,06	116
6. Очистка верхней стороны платы	IV	1605.6	0,01	16
7.Установка навесных элементов	IV	1605.6	0,05	80
8. Пайка	V	1779.5	0,04	71
9. Очистка нижней стороны платы	IV	1605.6	0,01	16
10. Контроль	VII	2076.1	0,06	124
11. Маркировка и лакирование	II	1186.3	0,03	23
12. Изготовление деталей корпуса	VII	2076.1	1,0	2076
13.Сборка изделия	VII	2076.1	0,50	1038
14. Контроль	VII	2076.1	0,2	415
15. Маркировка	II	1186.3	0,01	10
16. Упаковка	II	1186.3	0,05	59
Итого	4235
Премия 30%	1270.5
Основная заработная плата	5505.5

Расчёт затрат по статье "Дополнительная заработная плата основных производственных рабочих"

Расчёт осуществляется по формуле[16]:

,	(8.4)

где H_Д - процент дополнительной заработной платы производственных рабочих, равный 15 %.

Тогда дополнительная заработная плата производственных рабочих

Зд= 5505.5·0,15=825.8руб.



Расчёт затрат по статье "Отчисления на социальные нужды и на обязательное страхование"

Расчёт осуществляется по формуле[16]:

,	(8.5)

где Hсоц - ставка отчислений в фонд социальной защиты, равная 34 %;

Hстр - ставка отчислений по обязательному страхованию, равная 1%.

Рсоц,стр = (5505.5+825.8)*0,35 = 2215.9руб.

Результаты расчета остальных статей затрат, себестоимости и отпускной цены единицы продукции представлены в таблице 9.5.

Таблица8.4 - Расчёт себестоимости и отпускной цены единицы продукции

Наименование статьи затрат	Условное обозначение	Значение, ден. ед.	Примечание
1. Сырьё и материалы	Рм	33343.6	см. табл. 9.1
2. Покупные комплектующие изделия	Рк	137703.5	см. табл.9.2
3. Основная заработная плата производственных рабочих	Зо	5505.5	см. табл. 9.3
4. Дополнительная заработная плата производственных рабочих	Зд	825.8	, НД=15%
5. Отчислении на социаль-ные нужды (отчисления в фонд социальной защиты населения и обязательное страхование)	Рсоц,стр	2215.9
6. Возмещение износа специнструмента и приспособлений целевого назначения	Риз	550.5	,Низ=10% Риз=5505.5•0,1
7.Общепроизводственные расходы	Ропп	11011	, Нопп=200%,Ропп=5505.5•2
8. Общехозяйственные расходы	Ропх	12112.1	Нопх=220%, Ропх=5505.5•2,2
9. Прочие производственные расходы	Рпр	165.2	,Нпр=3% Рпр=5505.5•0,03
10. Производственная себестоимость	Спр	203433.1	Спр=Рм +Рк+Зо +Зд+ +Рсоц,стр +Риз+Ропп +Ропх + +Рпр
11. Расходы на реализацию (коммерческие)	Рр	4068.7	, Нр= 2% Рр=203433.1·0,02
12. Полная себестоимость	Сп	207501.8	Сп=Спр + Рр Сп=203433.1+4068.7
13. Плановая прибыль на единицу продукции	Пед	52798.8	, Ре=25% Пед=207501.8·0,25
14. Оптовая цена	Цпр	260984.2	Цпр=Сп + Пед Цпр=207501.8+52798.8
15. Налог на добавленную стоимость	НДС	52796.8	Ндс=20%, НДС=260984.2·0,2
136 Отпускная цена	Цотп	316782.9	Цопт=Сп+ Пед+НДС Цопт=207501.8+52798.8+52796.8

Расчет чистой прибыли

Расчёт чистой прибыли производится по формуле [16]:

Пч = N*П ед*(1- Нп/100),(8.6)



где N - годовой объем выпуска продукции, равен 2000 ед.;

Пед - прибыль, приходящаяся на единицу изделия, руб.;

Нп - ставка налога на прибыль, равна 24%.

Пч = 2000*52798.8*0.76=80254.2 тыс.руб.

8.3 Расчет инвестиций в производство нового изделия

Инвестиции в производство нового изделия включают:

1 Инвестиции на разработку нового изделия (Иразр);

2 Инвестиции в основной и оборотный капитал.

Инвестиции на разработку нового изделия составляют 50 млн. руб.

Производство продукции предполагается осуществлять на действующем оборудовании на свободных производственных мощностях, поэтому инвестиции в основной капитал не требуются.

Для производства нового вида продукции требуется прирост инвестиций в собственный оборотный капитал в размере 30-40% общей годовой потребности в материальных ресурсах.

Годовая потребность в материалах определяется по формуле:

, (8.7)

где - материальные затраты на единицу продукции тыс. руб.

П_М=39511.1·2000=79022.200 тыс.руб.

Годовая потребность в комплектующих изделиях определяется по формуле:



,(8.8)

где - затраты на комплектующие изделия на единицу продукции, тыс.руб.

П_К= 135149.3*2000=270298.600 руб.

Инвестиции в прирост собственного оборотного капитала составят

Иоб= 0.4* (Пм + Пк)(8.9)

И_ОБ =0,4·(79022.200+270298.400)=139728.2тыс.руб.

Таким образом, инвестиции в производство нового изделия составят:

И = Иразр + Иоб= 50000.000+139728.2=189728.2 тыс.руб.

8.4 Расчет показателей экономической эффективности проекта

При оценке эффективности инвестиционных проектов необходимо осуществить приведение затрат и результатов, полученных в разные периоды времени, к расчетному году, путем умножения затрат и результатов на коэффициент дисконтирования , который определяется следующим образом:

,(8.10)



где - требуемая норма дисконта, равная 14%;

t - порядковый номер года, затраты и результаты которого приводятся к расчетному году;

- расчетный год, в качестве расчетного года принимается год вложения инвестиций, = 1.

Расчет чистого дисконтированного дохода за четыре года реализации проекта и срока окупаемости инвестиций представлены в таблице 8.5.

Таблица 8.5 - Экономические результаты работы предприятия

Наименование показателя	Един. измер.	Условн. обозн.	По годам производства
			2011	2012	2013	2014
Результат:
1.Выпуск изделий	шт.	N	2000	2000	2000	2000
2. Прирост чистой прибыли	тыс.руб	?	80254.2	80254.2	80254.2	80254.2
3. Прирост результата	тыс.руб	?	80254.2	80254.2	80254.2	80254.2
4. Коэффициентдисконтирования	тыс.руб		1	0. 87	0.76	0.67
5. Результат с учетом фактора времени	тыс.руб	Pt*бt	80254.2	70398.4	60993.2	53770.3
Затраты:
6. Инвестиции в разработку нового изделия	тыс.руб	Иразр	50000	-	-	-
7. Инвестиции в собственный оборотный капитал	тыс.руб	Иоб	139728.2	-	-	-
8. Общая сумма инвестиций	тыс.руб	И	189728.2	-	-	-
9. Инвестиции с учетом фактора времени	тыс.руб		189728.2	-	-	-
10.Чистый дисконтированный доход по годам (п.5 - п.9)	тыс.руб		-109474	70398.4	60993.2	53770.3
11.ЧДД нарастающимитогом	тыс.руб		-109474	-39075.6	21917.6	75687.9

Рентабельность инвестиций (РИ) рассчитывается по формуле:



, (8.11)

где - среднегодовая величина чистой прибыли за расчетный период, ден. ед., которая определяется по формуле:

,(8.12)

где - чистая прибыль, полученная в году t, тыс.руб.

=(80254.2+70398.4+60993.2+53770.3)/4=66354.0тыс.руб.

8.5 Выводы

В результате технико-экономического обоснования инвестиций по производству технологической ячейки для измерения удельной электропроводности пота на кожных покровах были получены следующие значения показателей его эффективности:

1. Чистый дисконтированный доход за четыре года производства составит 75687.9 тысяч рублей;

2. Все инвестиции окупятся на третий год;

3. Рентабельность инвестиций составляет 34.9 %.

Таким образом, производство нового вида изделия является эффективным и инвестиции в его производство целесообразны.



9. Охрана труда. Обеспечение электробезопасности при эксплуатации технологической ячейки для измерения удельной электропроводности пота на кожных покровах

9.1 Обеспечение электробезопасности

Разрабатываемый прибор предназначен для измерения удельной электропроводности пота на кожных покровах. Применяется данная технологическая ячейка в медицине для диагностики гипергидроза. Измерения проводятся при помощи накладываемых на кожу пациента электродов. В этом случае к определенному участку тела ( поверхности ладони ) прикладывается разность потенциалов, т. е. через тело пациента протекает ток. Если по некоторым причинам диагностика будет проводиться неисправным прибором, то возникающий для жизни пациента риск необходимо минимизировать.

Исход воздействия электрического тока на организм человека зависит от величины электрического тока, величины напряжения, воздействующего на организм, электрического сопротивления тела человека, длительность воздействия тока на организм, род и частота тока, путь протекания тока в теле, психофизиологическое состояние организма, его индивидуальные свойства, а также температуры, влажности, запыленности воздуха в помещении и других факторов.

Питание прибора осуществляется от двух батареек номиналом 4,5 вольт. Воздействие на пациента производится переменным током частотой 1кГц.Процедура и диагностика проводится в помещении без повышенной опасности, в котором отсутствуют условия, создающие повышенную или особую опасность. Диагностический кабинет должен быть хорошо проветриваемым, для уменьшения пыли и других частиц в воздухе.